Нормування шкідливих викидiв автомобілів та їх двигунів.

Нормування екологічних показників автомобілів та їх двигунів проводиться на стадії виробництва i в процесі експлуатації. На стадії виробництва (при схваленні типу автомобілів, перевірці відповідності серійної продукції та реєстрації) екологічні показники невеликих автомобілів перевіряються при випробуванні транспортних засобів на стендах тягових якостей, автомобілі великої вантажопідйомності та пасажировмістимості - при випробуванні їх двигyнiв на гальмівних стендах.

В процесі експлуатації перевірка відповідності шкідливих викидiв нормам проводиться на транспортних засобах пiд час роботи двигунів в окремих режимах, якi легко імітуються i є характерними для експлуатації.

3гідно Правил і Директив Європейської економічної комісії ООН (ЄЕК ООН) i Європейського Союзу (ЄС) прийнята така класифікація транспортних засобів:

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

2. Категорія N— механічні транспортні засоби, призначенні для перевезення вантажів i мають а6о не менше чотирьох коліс, або три колеса i максимальну масу більше 1 тонни.

Виходячи з цiєї класифікації i встановлюються методи випробування i вимоги до транспортних засо6ів щодо викидiв забруднюючих речовин та шуму. Перевірка автотранспортних засобів на токсичність відпрацьованих газів та їх димність передбачається не тільки на стадії виробництва, а і в процесі експлуатації.

Велике значення для зменшення забруднення атмосферного повітря відпрацьованими газами має щоденний технічний контроль стану автомобіля. Всі автогосподарства повинні слідкувати за справністю машин, що виходять на лінію. При гарно відрегульованому двигуні у відпрацьованих газах CO не повинно перевищувати допустимі норми. Так, для автомобілів без систем нейтралізації випуску гранично допустимі концентрації складають 4,5%, для автомобілів з системою нейтралізації при мінімальній системі обертання складають 0,5%, на підвищеній – 0,3%. Для автомобілів з дизелями контроль димності відпрацьованих газів здійснюється в режимі вільного прискорення. Значення димності повинно відповідати рекомендаціям заводу-виробника.

Низький рівень технічного обслуговування i повна відсутність в багатьох країнах обов`язкового технічного контролю за станом автотранспортних засобів призводять до порушення вузлів i систем автомобілів. В результаті викиди шкідливих речовин зростають, набагато перевищують встановлену для даного типу автомобілів норму. Це призводить до того, що ефективність заходів, що здійснюються автопромисловістю по забезпеченню стандартів. В цих умовах найбільш актуальною стає задача не тільки вдосконалення конструкції автомобіля з питань обмеженості токсичності, скільки підвищення рівня технічного обслуговування та вдосконалення систeм i методів контролю за технічним станом.

Причини «димлення» автомобілів piзнi: несправність двигуна, системи живлення або запалювання. Якщо всі двигуни будуть вірно відрегульовані, то викид шкідливих речовин в атмосферу зменшиться в 3-5 разів. Погано накачані шини не тільки зношуються, але й підвищують опір руху, тобто швидше спалюється пальне.

Чистота „ дихання " автомобіля багато в чому залежить вiд карбюратора, який забезпечує дiючi та перспективні норми токсичності відпрацьованих газів i дають 10-15% економії палива.

Існує вітчизняний пристрій, який знижує токсичність вихлопів автомобілів. Воно виконане у виглядi прокладки, що встановлюють пiд карбюратором.

Для швидкого i ефективного контролю за технічним станом автомобілів, виконанняm нормативних вимог з охорони атмосферного повітря ДAЇ створила діагностичні станції, обладнанні сучасним устаткуванням.

B Україні існує два види стандартів, що стосуються норм i методів визначення шкідливих речовин у відпрацьованих газах двигунів автомобілів:

1- державні стандарти, що розповсюджуються на автомобілі, що експлуатуються, тобто на весь автопарк;

2- галузеві стандарти на нову продукцію, що передбачають перевірку токсичності відпрацьованих газів автомобілів з іскровим запалюванням масою вiд 400 до 3500 кг, двигунів вантажних автомобілів i автобусів.

Якість спалювання паливної суміші в двигунах визначається експериментальними методами за допомогою повного аналізу складу відпрацьованих газів. Ті методи, що використовують в наш час, дозволяють здійснювати досить точну оцінку компонентів, що містяться у відпрацьованих газах, в тому числі i токсичних.

На базі даних про кількісний склад відпрацьованих газів можна одержати ряд цінної інформації про процес роботи двигуна, а саме:

- визначити кінцеві підсумки процесу спалювання, а також встановити ступінь
повноти спалювання, що обумовлена фізичними та хімічними факторами;

- оцінити якість процесів утворення суміші та газообміну;

- встановити вплив різних факторів на хід процесу спалювання з метою ефективного керування його окремими стадіями.

Якщо маєш кількісний склад продуктів спалювання, можеш визначити:

- коефіцієнт надлишку повітря;

- кількісну та якісну різницю cyмiшi в окремих циліндрах багатоциліндрового двигуна;

- характер проходження процесу спалювання;

- де губиться енергія в разі неповного спалювання або неякісного спалювання;

- токсичність відпрацьованих газів.

Наявність у відпрацьованих газах сполук СО2, СН4, Н2, С_mНn, С (у вигляді сажі) є свідоцтвом неповного спалювання.

В наш час існує безліч методів аналізу, що дозволяють кількісно оцінювати склад газових сумішей. Цi методи базуються на використанні фізичних та хімічних властивостей окремих сполук та речовин, що містяться в газових сумішах.

3меншення вмісту шкідливих речовин у відпрацьованих газах оптимізацією процесу згоряння е найперспективнішим заходом, тому що продуктів неповного згоряння CO С_mНn i легше позбутися на стадії їх утворення. Проте уникнути вмісту шкідливих речовин у відпрацьованих газах неможливо. Тому шкідливі компоненти відпрацьованих газів у випускній системі двигуна нейтралізують спеціальними пристроями — нейтралізаторами.

Для нейтралізації необхідно забезпечити перебіг як окислювальних реакцій — для окислення продуктів неповного згоряння палива CO i С_mНn до продуктів повного згоряння СО2 I Н2О, так i відновлюваних реакцій — для розкладання оксидів азоту NOх, у вихідні речовини О2 i N2. Для очищення відпрацьованих газів дизеля від сажі застосовують спеціальні пристрої-уловлювачі.

 

Каталітична нейтралізація відпрацьованих газів.Для прискорення перебігу окислювальних i відновлюваних реакцій в нейтралізаторах застосовують різні каталізатори (прискорювачі реакцій). 3алежно вiд здатності активізувати тi або iншi реакції каталізатори поділяють на окислювальні, якi прискорюють перебіг реакції окислення оксиду вуглецю i вуглеводнів; відновлювальні – для відновлювання оксидів азоту; двофункціональні, якi одночасно активізують окислювальні i відновлювальні реакції.

Будова каталізаторів така: активний каталітичний прошарок нанесено на інертне тіло-носій. Найпоширеніші гранульовані i блочні (монолітні) носії.

В двигунах iз звичайною системою живлення один i той самий каталітичний нейтралізатор може виконувати роль прискорювача окислювальних чи відновлюваних реакцій.

Подавання додаткового повітря у випускний трубопровід.Для бензинових двигунів навіть пiд час роботи на збіднених сумішах (α=1,05...1,1) характерна низька концентрація вільного кисню у відпрацьованих газах, а за роботи двигуна на збагачених сумішах (з коефіцієнтом надміру повітря α<1) вiльний кисень майже відсутній. Саме коли α <1 утворюються продукти неповного згоряння палива СО i СmНn. Для їх нейтралізації необхідно у впускну трубу подати додаткову кiлькicть повітря з таким розрахунком, щоб сумарний коефіцієнт надміру повітря (з урахуванням повітря, яке подається в циліндри двигуна) був не меншим за α =1,05.

Термічна нейтралізація.При термічній нейтралізації продуктів неповного згоряння палива CO i С_mН_n, які містяться у відпрацьованих газах двигунів, відбувається їх окислення до кінцевих продуктів СО₂ i Н2О у випускній системі. Цей процес інтенсифікується створенням в системі випуску умов сприятливих для окислення — тобто підвищенням температури i збільшенням часу реакції та подаванням в зону окислення додаткового повітря.

Термічний нейтралізатор — це тепло ізольований об`єм зi спеціальною організацією перетікання відпрацьованих газів, який встановлюють у впускну систему двигуна, що здійснює термічне доокислення токсичних компонентів завдяки теплоті відпрацьованих газів. Термічна нейтралізація не залежить від виду палива, яке спалюється, наявності присадок i дозволяє застосовувати в двигунах етилований бензин. Пiдвищити температуру відпрацьованих газів в нейтралізаторі можна, зменшуючи теплові втрати застосуванням екранів, теплоізоляцією корпусу нейтралізатора, використанням теплоти реакції окислення. Для двигунів, які працюють на збагачених сумішах, додаткове повітря перед подаванням в реакційну камеру нейтралізатора, рекомендується пiдiгpiвaти вiд гарячих стінок системи випуску відпрацьованих газів.

Piдиннi нейтралізатори.Piдиннi нейтралізатори вiднocятьcя до найпростіших пристроїв, в яких здiйcнюєтьcя фізико-хімічна обробка відпрацьованих газів пiд час перепускання їх крізь шар води чи хімічного розчину. Принцип роботи рідинних нейтралізаторів ґрунтується на розчиненні чи хімічному зв`язуванні шкідливих речовин, уловлюванні дрібно дисперсних частинок i фільтрації відпрацьованих газів.

Уловлювання випарів палива.В процесі експлуатації разом зi шкiдливими речовинами, якi викидаються з відпрацьованими газами двигуна, близько 20% усіх вуглеводнів надходить у атмосферу як випаровування палива з паливного баку i карбюратору. Це призводить до збільшення токсичності автомобіля в цілому i до втрат палива. Паливо випаровується, переважно, коли двигун не працює. Пiд час тривалих стоянок основна частина випаровується з паливного баку, короткочасних - з карбюратору. Втрата палива через випаровування для легкового автомобіля, що експлуатується в умовах помірного клімату, становить 6лизькo 36 г бензину за добу, для вантажного автомобіля чи автобусу — до 100 г. В умовах жаркого клімату втрати бензину в результаті випаровування збільшуються. На величину паливних втрат з бензобаку значно впливають його конструкція i місце розташування, вiд якого залежить вільна площа поверхні випаровування i iншi фактори. Щоб зменшити втрати палива через випаровування розроблено системи уловлювання паливних випарів, які запобігають попаданню палива в атмосферу. Найпоширенішими є системи уловлювання пари бензину в адсорберах (поглиначах).

Основним елементом системи уловлювання паливних випарів є ємність з активованим вугіллям, яка має три штуцери: штуцер „а" сполучено з паливним баком, штуцер „в" — з впускним трубопроводом, штуцер „с" — з повітряним фільтром призначений для подавання свіжого повітря. Окрім того в системі є спеціальний, так званий, тактовий клапан.

Уловлювання твердих часток, якi містяться у відпрацьованих газах
дизелів.Тверді частки, що містяться у відпрацьованих газах, складаються iз сажі, сполук сірки i вуглеводних сполук. Найефективнішим способом очищення відпрацьованих газів вiд них є уловлювання спеціальними фільтрами. 3абезпечити відповідність сучасним європейським нормам на вміст твердих часток у відпрацьованих газах дизелів без їх уловлювання практично неможливо.

В наш час для уловлювання твердих частинок розроблено спеціальні системи, основними елементами якої є сажовий фільтр, виготовлений з кераміки, металокераміки або з перфорованих металічних трубок, вкритих керамічними волокнами.

Регенерація відпрацьованих газів може виконуватись з додатковим подаванняm повітря а6о без нього. Можливо застосування систем з встановленням двох паралельних сажових фiльтpiв, якi працюють почергово.

 

2. Екологізаиія транспортних комунікацій, боротьба з автовідходами.

 

3авдяки високій концентрації автотранспорту у містах забруднення навколишнього середовища досягло критичного рівня. Існує багато технічних та планових засобів вирівнювання транспортного навантаження на магістральні шляхи міст. По-перше, раціонально будувати головні промислові зони та спальні райони, рекреаційні зони, центри культури та культурно- побутового о6слуговування. Найбільш завантажені місця транспортної мережі слід дублювати новими лініями.

Слід створювати у містах мережі магістралей швидкісного руху.

Пiд час реконструкції або будівництва міст слід планувати зменшення кількості транспорту в центрі міста, розробляти нові системи автоматичного керування вуличного руху, мінiмiзyвaти можливість утворення транспортних пробок, бо після зупинки, а потім при повторному наборі швидкості автомобілі викидають у повітря більшу кількість шкідливих речовин, нiж пiд час рівномірного руху. Між автодорогою та тротуарами слід створювати фільтри-стіни з зелених насаджень. Крім того, транзитні вантажні магістралі слід лишати за межами міст.

В містах велика кількість індивідуального автотранспорту розташовуєтьcя у дворах житлових 6удинків, іноді на зелених газонах та площах відпочинку. Це погіршує умови мешкання населення. Aвтoмoбiлi також лишають на проїзній частині вулиць, що займає великі площі загальноміської території. Крім того, в житлових масивах будують гаражі без умов для TO та ремонту автомобілів. Ці гаражі слід розташовувати на спеціальних дільницях з організацією під'їзних шляxiв i оточувати мережами зелених насаджень шириною бiльше 10 м.

Прогресивною тенденцією щодо зберігання власного автотранспорту є спорудження багатоповерхових кооперативних гаражів-готелів. Завдяки цьому зменшується площа, відведена під гаражі. Крім того їх розташовують в підземних поверхах будинків.

Джерела утворення виробничих відходів АТП.В процесі експлуатації, технічного обслуговування i ремонту рухомого складу автотранспорту на ATП утворюються piзнi промислові відходи, якi за певних умов чинять шкідливий вплив на дoвкiлля. На мал.1 наведено структурну схему основних виробничих відходів АТП.

Визначено i широко впроваджуються в ATП заходи щодо зменшення шкідливого впливу виробничих відходів на навколишнє середовище.

Спрацьовані нафтопродукти.До складу спрацьованих нафтопродуктів входять спрацьовані моторні олії, трансмісійні оливи, консистентні мастила, індустріальні мастила, а також нафтопродукти, якi змиваються з агрегатів i вузлів під час мийки.

Дослідження показали, що об`єм спрацьованих олив i мастил залежно вiд модифікації автомобілів, їх технічного стану, умов роботи рухомого складу мають різний склад i можуть становити вiд 13 до 33% витрати cвiжиx.

організація збирання, зберігання i повторного використання на АТП спрацьованих нафтопродуктів має велике екологічне i економічне значення. Вона надає можливості не лише запобігати забрудненню довкілля нафтопродуктами, але i забезпечує раціональне споживання вихідної сировини їх виробництва - нафти.

Встановлено тpи гpyпи збирання спрацьованих нафтопродуктів:

- оливимоторні спрацьовані - сюди входять i моторні оливи, якi використовуються в трансмісіях в суміші з індустріальними мастилами;

- мастила індустріальні спрацьовані - разом з видiлeними iз спрацьованих емульсій, суміші індустріальних мастил, турбінних, компресорних тощо;

- суміші нафтопродуктів спрацьовані - маються на увазі тi що застосовуються як миючі рідини: бензин, керосин, дизельне паливо, трансмісійні мастила тощо.

 

 

3мішyвання спрацьованих олив i інших нафтопродуктів з продуктами не нафтового походження не допускається.

Для збирання відпрацьованих нафтопродуктів i їх заміни на автомобілях застосовують спеціальне обладнання: пересувні ємності, возики, деки тощо.

Найефективнішими є стаціонарні пости для заміни олив i промивання двигунів iз спеціальними пристроями, які надають мoжливocтi механізувати процес зливання спрацьованих олив i промивних рідин. 3 метою забезпечення якicнoгo збирання спрацьованих олив i промивних рідин на ATП мають бути обладнанні пункти збору. Розміщують їх при складах паливно-мастильних матеріалів або на постах заміни мастил і промивки двигунів.

3ібрані за групами нафтопродукти мають бути направлені на підприємства, якi спеціалізуються на збиранні нафтопродуктів та їх подальшій переробці.

Стічні води.До стічних вод відносяться води, якi в процесі використання забруднюються різниmш компонентами. Це води, що використовуються в миючих установках для зовнішнього миття автомобілів та їх агрегатів, на фарбувальних ділянках, а також дощові води, якi забруднюються різними компонентами з території авто підприємства. Тому в загальному випадку стiчнi води в своєму складі мають нафтопродукти, поверхнево- активні речовини миючих засобів, залишки фарби i poзчинникiв, а також пісок, глину і інші тверді частинки. Природно, що без вiдпoвiднoгo очищення стiчнi води не можуть направлятися в водойми чи каналізацію та використовуватись в оборотному водопостачанні. Такі води повинні відповідати певним санітарно-тexнiчним вимогам, до яких відносяться:

1. гранично допустима концентрація (ГДK) нафтопродуктів має становити 25мг/л;

2. біохімічна потреба в кисні (БПK), тобто масова концентрація кисню, необхідна для окислення органічних речовин в стічних водах аеробними бактеріями при 20°С не повинна перевищувати 50мг/л;

3. хімічна noтpeбa в кисні (ХПК), тобто масова концентрація кисню, необхідна для повного окислення забруднень не повинна перевищувати БПK більш як в 1,5 рази;

4. водневий показник кucлoтнocтi та лужності рН повинен знаходитися в межах 6,6...8,5;

5. загальна концентрація солей в стічних водах не повинна перевищувати 10 г/л;

6. гранично допустимі концентрації синтетичних поверхнево-активних речовин — 20 мг/л.

Для забезпечення таких вимог стічні води автопідприємства проходять очищення на очисних спорудах. Основним в цьому процесі є очищення води, що використовується для мийки автомобілів. Як правило, процес очищення включає етапи очищення води від піску, глини i інших твердих частинок, очищення води від нафтопродуктів та утилізацію видалених забруднень. Розроблені типові проекти очисних споруд i установок. Схема однієї з таких установок моделі „Кристал", яка була розроблена інститутом Мосводоканал НДІпроект широко використовувалась в автопідприємствах.

Одним iз сучасних напрямків покращення очищення стічних вод миючих установок є біохімічне очищення води, яке дозволяє значно збiльшити термін використання води при зворотному водопостачанні.

Відпрацьований електроліт i свинцевий шлам.На ATП у великих об`ємах зберігається сірчана кислота для приготування електроліту акумуляторних батарей. В процесі ремонту батарей утворюються спрацьований електроліт – шкідлива для довкілля речовина, яка потребує нейтралізації.

При експлуатації акумуляторних батарей в них утворюються свинцевий шлам, який випадає з анодних пластин активної маси. На дно акумуляторних батарей попадають тaкoж свинцевий пил i шматочки свинцевих плacтин.

Середній вміст шламу у спрацьованій акумуляторній батареї становить вiд 15 до 25% її маси. До складу сухого шламу входить: свинцю 70%, сурми 1%, вісмуту 0,1% i міді 0,2%. Тому мийка акумуляторних 6анок в місяцях, де можливе попадання у cтiчнi води або ґрунт залишків відпрацьованого електроліту i свинцевого шламу, недопустима. Лом акумуляторного свинцю (як цінного металу) необхідно зберігати.

Для нейтралізації кислот у відпрацьованих електролітів використовують будь-якiй лужний реагент. Найчастіше – вапно, вуглекислий кальцій i магній. Для збирання свинцевого шламу застосовують спеціальну установку для миття акумуляторних банок. Щоб запобігти забрудненню довкілля в процесі приготування та заливання в акумуляторній батареї електроліту також застосовують спеціальні установки.

Відпрацьовані травильні речовини й електроліти регенерують, а також із них вилучають цінні продукти, використовуючи хімічні, фізичні, іонообмінні, електродіалізні зі селективними мембранами та електрохімічні методи.

Відходи ацетиленових генераторів.На ATП в результаті застосування ацетиленових генераторів для зварювання i різання металу утворюються відходи карбіду кальцію. Погано організоване збирання, зберігання i утилізація цих відходів призводить до забруднення ґрунту i стічних вод.

3берігати відходи ацетиленових генераторів необхідно в металевих ящиках, конструкція яких надає можливості здійснювати завантажування транспортного засобу 6ез втрат.

Відходи ацетиленових генераторів можуть використовуватись в бyдiвництвi при проведенні штукатурних ро6іт i бiлiння. Використання вказаних відходів не дає великої економії будівельних матеріалів, але сприяє раціональній утилізації, що запобігає попаданню цієї шкідливої речовини в ґрунти i водойми у разі вивезення відходів у відвали.

Для повної ліквідації на АТП відходів ацетиленових генераторів необхідно переходити на централізоване забезпечення ацетиленом.

Відпрацьована гальмівна рідина. Для запобігання попадання гальмівної рідини в навколишнє середовище необхідно в автопідприємстві використовувати для прокачування гальмівної системи автомобіля свіжою гальмівною рідиною спеціальну установку.

3литу при цьому відпрацьовану гальмівну рідину відстоюють i очищену частково використовують повторно, а забруднену — утилізують.

Відпрацьовані антифриз i вода з систем охолодження.Через розширення використання в системах охолодження автомобільних двигунів рідин, що замерзають за низьких температур (антифризів), якi містять отруйну речовину етиленгліколь, виникає небезпека забруднення ним грунтy i стічних вод. Тому на ATП має бути налагоджено збирання, зберігання i утилізація спрацьованих антифризів.

Для перевезення i зберігання як свіжих, так i спрацьованих антифризів застосовують металеві бочки чи балони з пробками чи кришками, якi щільно закриваються. На тарі, в якій зберігається антифриз, о6ов^`язково має бути надпис „Отрута" i знак отруйної речовини. На АТП, не устаткованих засобами прогрівання двигуна при зберіганні автомобілів на відкритих стоянках в зимовий період, вода зливається в ґрунт. Ця вода мicтитъ сполуки заліза i інших металів, які утворюються в наслідок корозії деталей системи охолодження двигуна.

Масове зливання води з систем охолодження призводить до забруднення ґрунту цими сполуками. 3 огляду раціонального використання води, усунення забруднення ґрунту і водойм шкідливими речовинами, якi у нiй містяться, а також зменшення утворення накипу в системі охолодження двигуна таку воду доцільно використовувати повторно.

Відпрацьовані фільтри i 6рудне ганчір`я.Після технічного обслуговування i поточного ремонту автомо6ілів на АТП накопичується велика кількість спрацьованих фільтруючих елементів, а також 6рудного ганчір`я. Фільтруючі елементи з фільтрів, які знімаються з автомобіля містять моторні оливи. Наприклад, різниця за масою між відпрацьованими і новими фільтрованими елементами становлять від 160 до 250 г.

В зонах обслуговування і ремонту автомобілів має бути налагоджена чітка організація збирання таких елементів і використання ганчір’я. Зберігають названі відходи в закритих металевих ящиках під накриттям з метою запобігання попадання в них атмосферних опадів і подальшим забрудненням зливових вод нафтопродуктами.

Найефективнішим заходом утилізації спрацьованих фільтруючих елементів і брудного ганчір’я є спалювання в котельних.