7. Сажа, вплив

Утворення сажі в процесі згоряння вуглеводневих палив в ци­ліндрах двигуна пов'язане з термічним розкладанням (піролізом) вуглеводнів палива під впливом високих температур і умовах не­стачі кисню.

Піроліз вуглеводневих палив у камері згоряння відбувається, коли коефіцієнт надміру повітря а = 0,3-0,7, Піроліз палива носить, як правило, локальний характер. В окремих зонах камери згоряння відбуваються реакції розпаду вуглеводневого палива на вуглець і водень:С_тН_п -у тС + Ц-Н2.

Частки вуглецю, які утворилися Г в результаті піролізу вуглеводневих палив, вступають в реакцію з речо­винами, що містять кисень і частко­во вигорають.

Поблизу стінок циліндра двигуна, де температура паливоповіт­ряної суміші менша, частинки вуглецю охолоджуються, в подаль­шому процесі згоряння вони практично не приймають участі. Ці охо­лоджені частинки вуглецю і є сажа (кіптява), яка у складі відпрацьо­ваних газів надходить у атмосферу.

Серед усіх енергетичних установок, дизелі - основні джерела викидів сажі. І хоча в циліндрах дизеля суміш завжди збіднена (а>1), проте через недосконалість процесу сумішоутворення в камерах

згоряння дизелів завжди мають місце зони нерозпилєного пали­ва, в яких локальне значення значно менше за одиницю і на­віть наближається до нуля. Це і є осередки, де виникає сажа.

При збагаченні паливопо­вітряної суміші частки вуглецю, що утворились у результаті піролізу, вигорають у меншій мірі.

При неповному згорянні палива з відпрацьованими газа­ми викидається сажа. Вона утворюється в камерах згоряння двигунів внаслідок піролізу палива при високих температурах і тиску в середо­вищі з нестачею кисню. Особливо багато сажі утворюється в дизелях. Головна небезпека, яку несе сажа, в тому, що вона може бути носієм канцерогенних речовин, які адсорбуються на поверхні її частинок [1].

Вплив небезпечних речовин на навколишнє середовище може викликати незворотні зміни і навіть загибель флори і фауни. Особли­во істотні відхилення від екологічної рівноваги викликають інциден­ти з небезпечними вантажами. Наприклад, загибель чи захворюван­ня тварин при потраплянні хімічних речовин в стічні води, знищення лісових масивів в результаті пожежі, іцо виникає при перевезенні лег­козаймистих речовин і т.д.

8. Назвіть , в яких режимах перевіряють і які шкідливі речовини нормують у відпрацьованих газах бензинових двигунів в умовах експлуатації?

Нормування екологічних показників автомобілів та їх двигунів проводять на стадії виробництва і в процесі експлуатації. На стадії виробництва (при схваленні типу автомобілів, перевірці відповід­ності серійної продукції та реєстрації) екологічні показники невели­ких автомобілів перевіряють, випробовуючи транспортні засоби на стендах тягових якостей, а автомобілів великої вантажопідйомності та пасажиромісткості - випробовуючи їх двигуни на гальмових стен­дах.

У процесі експлуатації перевірку відповідності шкідливих викидів нормам проводять на транспортних засобах під час роботи дви­гунів в окремих режимах, які легко Імітувати і які є характерними для експлуатації.

Згідно із Правилами і Директивами Європейської економічної комісії ООН (ЄЕК ООН) і Європейського Союзу (ЄС), прийнята така класифікація транспортних засобів:

1. Категорія М- механічні транспортні засоби, які призначені для перевезення пасажирів і мають або не менше чо­тирьох коліс, або три колеса і максимальну масу більше 1 тонни;

1.1. Категорія М 1- транспортні засоби, які призначені для переве­зення пасажирів і мають крім місця водія, не більше восьми сидячих місць;

1.2. Категорія М 2- транспортні засоби, які призначені для переве­зення пасажирів і мають крім місця водія більше восьми сидячих місць та максимальна маса яких не перевищує 5 тонн;

1.3. Категорія М З- транспортні засоби, призначені для перевезен­ня пасажирів і мають, крім місця водія, більше вось­ми сидячих місць та максимальна маса яких пе­ревищує 5 тонн;

2. Категорія N- механічні транспортні засоби, які призначені для перевезення вантажів і мають або не менше чо­тирьох коліс, або три колеса і максимальну масу більше 1 тонни;

2.1. Категорія N 1- транспортні засоби, які призначені для переве­зення вантажів, максимальна маса яких не пере­вищує 3,5 тонни;

2.2. Категорія N 2- транспортні засоби, які призначені для переве­зення вантажів, максимальна маса яких більша 3,5 тонн, але не перевищує 12 тонн;

2.3. Категорія N З- транспортні засоби, які призначені для переве­зення вантажів, максимальна маса яких переви­щує 12 тонн.

За цією класифікацією і встановлюють методи випробувань та вимоги до транспортних засобів щодо викидів забруднювальних ре­човин та шуму.

В європейських країнах випробування і нормування транспорт­них засобів щодо викидів забруднювальних речовин здійснюють згідно із Правилами ЄЕК ООН та Директивами ЄС.

Правила ЄЕК встановлюють технічну процедуру випробувань. В них не вказують дату введення норм викидів. Допустимі величи­ни викидів і терміни їх введення вказані в Директивах ЄС, і вони є обов'язковими для країн-членів ЄС.

Нормування викидів забруднювальних речовин транспортних засобів категорії М1 і N1 розпочалося в 1970 році, коли були прий­няті Правила ЄЕК ООН №15 та Директива ЕС 70/220. Згідно з цими документами обмежувалися викиди оксиду вуглецю СО та вуглеводнів СН автомобілями вказаних категорій з бензиновими двигу­нами. Випробування транспортних засобів згідно з Правилами ЄЕК ООН № 15 здійснюють на стенді з біговими барабанами за імітації умовного руху транспортного засобу за їздовим циклом - сукупні­стю характерних режимів руху автомобіля в умовах експлуатації в містах та населених пунктах

Протягом наступних років до вказаних Правил та Директив при­ймалися поправки, в яких більш жорстко обмежували викиди СО і СН та ввели обмеження викидів МО_Х, а також поширили застосу­вання обмежень на автомобілі з дизелями.

В кінці 1987 року для цих категорій транспортних засобів, як подальший розвиток Правил № 15, були прийняті Правила ЄЕК № 83. Згідно з цими Правилами транспортні засоби випробовують за таким же циклом, як і за Правилами № 15 (міський їздовий цикл ЄЕК). Чинності цим Правилам надано з 1989 р. З часом до Правил №83 було прийнято низку поправок.

Правилами № 83-01 для випробування автомобілів категорії М1 вперше введено їздовий цикл, що включає чотири звичайних міських цикли, та додатковий цикл, що імітує рух автомобіля поза містом. Для автомобілів з двигунами невеликої потужності максимальна швидкість у додатковому циклі складає 90 км/год, для решти -120 км/год .

Перевірка транспортних засобів на токсичність відпрацьованих газів та їх димність передбачена не лише на стадії виробництва, а й у процесі експлуатації. Згідно з Директивою ЄС 77/143 та змінами до неї, зареєстрованих за номером 96/96/ЄС, автомобілі з двигуна­ми з іскровим запалюванням перевіряють на вміст оксиду вуглецю у відпрацьованих газах під час роботи двигуна в режимі мінімаль­ної частоти обертання холостого ходу. Граничні значення вмісту СО для автомобілів без систем нейтралізації випуску до 1986 р. ста­новлять - 4,5 %, після 1986 р. - 3,5 %. Для автомобілів з системою нейтралізації в режимі мінімальної частоти обертання - 0,5 %, підви­щеної (не менше 2000 хв¹) - 0,3 %.

Для автомобілів з дизелями контроль димності відпрацьованих газів здійснюється в режимі вільного прискорення. Значення дим­ності повинно відповідати рекомендаціям заводу-виробника. Якщо таких рекомендації нема або контрольна служба вважає їх неприй­нятними, граничні значення димності становлять для дизелів без наддуву 2,5 м"¹, із наддувом - 3,0 м^и.

В Україні контроль в умовах експлуатації екологічних показників автомобілів, двигуни яких живляться бензином і газовим паливом, та відповідність екологічних показників нових автомобілів здійсню­ють за ДСТУ 4277:2004 "Норми і методи вимірювань вмісту оксиду вуглецю та вуглеводнів у відпрацьованих газах автомобілів з двигу­нами, що працюють на бензині або газовому паливі", чинним від 2004-07-01.

Згідно з цим стандартом встановлено гранично допустимий вміст оксиду вуглецю і вуглеводнів у ВГ автомобілів, не обладнаних та обладнаних нейтралізаторами. Перевіряють у двох режимах ро­боти двигуна: мінімальної і підвищеної частот обертання холостого ходу. Якщо значення цих частот не встановлено підприемством-виробником у технічних умовах чи документах з експлуатації авто­мобіля, то перевірку здійснюють за

n= 800 хв-¹±100 хв^-1 \n = 2200хв-¹±100хв-¹.