Проблемные аспекты развития двигателей внутреннего сгорания

Аннотация

В данной статье представлен анализ вредного влияния структурных элементов выхлопных газов поршневых двигателей внутреннего сгорания. Ужесточение «Евро» норм по экологической безопасности транспортных средств и путь поиска решения данной проблемы.

Ключевые слова: топливо; нефть; природный газ; двигатель внутреннего сгорания; углеводороды; вредные вещества; выбросы; углекислый газ; углеводородные соединения; оксид азота; канцерогены; двуокись азота; сажа; свинец.

В настоящее время основным видом топлива — применяемая в автомобильном транспорте является продукты, полученные из переработанной нефти.

Принятие во многих европейских странах строгих мер по экологической безопасности транспортных средств делает данный вид транспорта малопривлекательным и способствует повышению себестоимости автомобиля.

Одним из основных критериев по покупательской привлекательности автомобильного транспорта является его свободная обеспеченность горюче смазочными материалами. Однако по данным некоторых известных мировых исследовательских центров сокращение мировых запасов углеводородов может вызвать кризис мирового автомобильного рынка.

По результатам исследований Американского института нефти в США практически 43% нефти используется для удовлетворения потребностей транспортной отрасли. Также установлено, порядка 95% разведанных источников нефти будут исчерпаны в течении 50−60 лет. Полное истощение нефтегазоносных месторожнений на планете ожидается в ближайшее 100 лет [1]. Доказанных запасов нефти и газа в мире при текущих уровнях потребления и добычи хватит соответственно на 54 и 64 года.

Подобную точку зрению поддерживается Британская нефтяная компания «Бритиш Петролеум». Согласно отчету BP, извлекаемые запасы нефти на конец 2011 года составили 1,653 млрд баррелей. «При текущем уровне потребления доказанных запасов в мире хватит на 54 года при сохранении нынешнего объема добычи», — отметил в ходе презентации отчета генеральный директор «ВР» Боб Дадли [2].

Другим источником топлива для двигателей внутреннего сгорания остаётся природный газ. Что касается газа, то его извлекаемые запасы составляют 208,4 трлн кубометров. По оценкам экспертов разведанные запасы газоносных месторождений могут удовлетворит спрос потребителей в течении 64 лет.

Ввиду этого очень острой становится проблема поиска альтернативы для топлив на углеводородной основе, в первую очередь для таких продуктов как бензин и дизельное топливо.

В настоящее время основным силовым устройством транспортных средств остается поршневые двигатели внутреннего сгорания. С одной стороны наблюдается сокращение горюче-смазочных материалов для них, с другой стороны строгие требования к экологической безопасности. В этой связи поиск решения данной проблемы и определения основных задач для автомобильных компаний не теряет свою остроту.

Целью данной работы является анализ проблемных аспектов нехватки углеводородных запасов для ДВС и экологических норм безопасности транспортных средств. К поставленным задачам отнеслись: определение основных направлений решения данной проблемы.

Воздействие двигателей внутреннего сгорания на окружающую среду становится критерием поиска модели решения возникшей проблемы. В ряде стран уже приняты строгие меры по экологической безопасности транспортных средств, которые направлены на поддержание состояния мирового автотранспортного парка на уровне заданных экологических норм за счет технического контроля и высококачественного обслуживания.

Основным видом горючего материла для двигателей внутреннего сгорания остается бензин и дизельное топливо, в составе которых основными топливообразующими элементами являются углеводороды C и H. Помимо этого в состав топлива входят некоторые добавки и увеличители октанового числа [3].

Технологическое несовершенство двигателя внутреннего сгорания является, наряду с промышленными выбросами, источником производства вредных веществ. Даже применение электронного впрыска горючего в камеры сгорания не дают желаемого эффекта.

Кроме того, количество вредных для человека, животных и окружающей среды выбросов: окиси углерода и других вредных веществ вырастают с увеличением наработки двигателя и часто превышают норму[4]. Так, при пробеге в 15 тыс. км. легковой автомобиль потребляет 4350 кг кислорода и через коллекторы выпускает 3250 кг углекислого газа, 530— угарного газа СО, 93— углеводородные соединения HC (несгоревшее топливо и масло) и 27 кг оксиды азота NO и NO₂. [5].

Неисправный двигатель выделяет токсичных компонентов в 2—3 раза больше. Кроме того, в атмосферу выбрасывается около 80% массы свинца, содержащегося в тетраэтилсвинце, добавляемом к бензинам в качестве антидетонатора.

Таблица 1. Евронормы для легковых автомобилей (г/км) [6].

В дизельных двигателях, считавшихся экологически безопасными по сравнению с бензиновыми двигателями, много канцерогенных веществ и окислов азота, дыма, которые проникая в внутренние органы человека могут вызвать появление злокачественных опухолей.

К наиболее токсичным компонентам в выхлопе автомобиля относятся окись углерода СО, окись NO и двуокись азота NO₂, сажа, свинец.

С целью снижения вредных выбросов в окружающую среду правительства многих стран вводят нормы экологического стандарта «Евро». Следует отметит, что «Евро» экологические стандарты, регулирующие содержание вредных веществ в выхлопных газах у автомобилей и спецтехники, были введены Европейской экономической комиссией ООН.

Подобное принятие мер по экономической и экологической безопасности приводит к сокращению реализации автомобильной техники, ужесточению порядка сертификации автотранспорта.

Совершенствование двигателей внутреннего сгорания (ДВС) требуют крупных капиталовложений, наукоёмкого технологического производства, главное много времени. Поэтому современные двигатели внутреннего сгорания не совсем отвечают предъявляемыми к ним требованиями, или же в промежутке короткого времени теряют свои качественные показатели.

двигатель выхлопной газ углеводородный.

Заключение

В целом автомобили с поршневыми двигателями внутреннего сгорания не обладают положительными характеристиками, улучшение их экологических характеристик требует крупных капитальных затрат и переоснащение производственного цикла.

Поэтому главной задачей автомобильных компаний должны стать следующие:

• · снижение вредных выбросов в окружающую среду;
• · снижение расходов на традиционную топлива;
• · поиск альтернативных видов ГСМ;
• · разработка концептуально новых видов силовых систем автомобилей.

Библиографический список

• 1. «Водород против нефти». [Электронный ресурс]. URL: http://www.EnergoKeeper.com. / (Дата обращения 23.04.2017).
• 2. «BP подсчитала, на сколько лет хватит запасов нефти и газа». Портал новостей LB. [Электронный ресурс]. URL: http://www.vkurse.ua. / (Дата обращения 28.04.2017).
• 3. Шароглазов Б. А., Фарафонтов М. Ф., Клементьев В. В. Двигатели внутреннего сгорания: теория, моделирование и расчёт процессов: Учебник по курсу «Теория рабочих процессов и моделирование процессов в двигателях внутреннего сгорания». — Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2004. — 344 с.
• 4. Теория двигателей внутреннего сгорания. Учебник / И. Г. Дьяченко. Перевод с украинского языка. — Харьков: ХНАДУ, 2009.-500 с.
• 5. Воздействие двигателей внутреннего сгорания на окружающую среду. [Электронный ресурс]. URL: http://eueregesundheit.narod.ru/ (Дата обращения 20.05.2017).
• 6. Экологические стандарты Евро. [Электронный ресурс]. URL: http://www.autoopt.ru/articles/products/ (Дата обращения 19.05.2017).