От чего зависит экологичность двигателя

Экологические характеристики двигателей внутреннего сгорания

Современные масштабы выпуска поршневых ДВС и их использование привели к тому, что стало значительным их воздействие на окружающую среду. Условия существования жизни на Земле возможны, как известно, в очень узких пределах изменения физических и химических характеристик окружающей среды. Размеры выбросов от ДВС таковы, что они существенно могут менять концентрации химических веществ, входящих в состав воздуха, воды, почв, которые становятся опасными для жизни биологических существ и прежде всего для человека.

Учение об экологических характеристиках ДВС следует понимать как раздел промышленной экологии, который рассматривает воздействие техники на природу. Это воздействие может быть от единичного двигателя — локальное, или от всей совокупности эксплуатируемых ДВС совместно со всеми элементами инфраструк­туры, обеспечивающей их эксплуатацию,— глобальное.

Оценки совокупного воздействия двигателя на окружающую среду возможны. Автомобили и двигатели образуют транспортные потоки, которые перемещаются по улично-дорожной сети. Выделив участок территории, получим транспортный поток плотностью Р авт./км или интенсивностью I авт./ч, для которого можно получить изменение характеристики множества автомобилей, которые перемещаются по выделенной территории. Зная топливно-экономическую характеристику автомобиля (двигателя), можно найти расход топлива автомобильным потоком на выделенной территории. По расходу топлива возможны оценки токсичных выбросов автомо­бильным потоком, что и определяет его воздействие на окружающую среду. По данной схеме возможны оценки экологического воздействия любого автомобильного потока на автомагистрали или уличной сети.

К экологическим показателям ДВС следует отнести такие, которые характеризуют прямое и косвенное воздействие на окружающую среду. В соответствии со вторым законом термодинамики ДВС всегда будет выбрасывать теплоту в окружающее пространство. Чем выше КПД двигателя, чем лучше его топливная экономичность, тем выше его экологические качества.

Цикличность работы ДВС и процесс сгорания топлива предполагают использование кислорода воздуха и химические превращения веществ в цилиндре ДВС с образованием вредных веществ, а затем их выброс в атмосферу.

Кроме тепловой ДВС выбрасывает в окружающее пространство механическую энергию — акустическое излучение (вибрации и шум).

Таким образом, совокупность показателей, характеризующих тепловое и вещественное взаимодействие работающего ДВС с окружающей средой; акустическое излучение (шум), вибрации; количества конструкционных и эксплуатационных материалов, расходуемых при изготовлении и использовании ДВС; количества энергии, затрачиваемые при производстве и использовании двигателей и материалов, следует понимать как определяющую качество экологической чистоты ДВС.

Рис.43.

Схема, приведенная на рис. 43, показывает в общем виде взаимодействие ДВС с окружающей средой.

Прежде всего следует отметить техногенное воздействие на окружающую среду при создании двигателя. Начало его имеет место при разведке и добыче полезных ископаемых, идущих на изготовление конструкционных и эксплуатационных материалов, затем собственно производство двигателей. Технологические процессы изготовления также сопровождаются вредными выбросами, которые концентрируются главным образом в пределах заводских территорий. Оценка экологических качеств технологических процессов изготовления (литье, ковка, механическая обработка, сборка) и их сравнительный анализ — важная самостоятельная задача, здесь же ограничимся самой общей характеристикой, каковой является величина затрат энергии, которые имеют место при производстве единицы материала (чугуна, стали, бензина) или собственно двигателя.

Сведения о величине выбросов некоторых веществ при производстве основных конструкционных и эксплуатационных матери­алов (металлов, пластмасс, резинотехнических изделий), топлив и масел приведены в табл. 4. Все величины выбросов удельные, т. е. они отнесены к единице массы материала. Данные, содержащиеся в табл. 4, позволяют делать сравнительные оценки совершенства существующих и проектируемых конструкций ДВС, а также дать заключения о том, какова мера воздействия на окружающую среду при производстве материалов для изготовления двигателя и обеспечения его использования.

Естественно, при этом необходимо знать расходы материалов на изготовление двигателя; для существующих двигателей сведения о фактических расходах материалов известны. При проектировании в первом приближении достаточно знать массу двигателя.

Читайте также:  Почему не заводится пусковой двигатель
Рис.44

Размеры общих тепловых выбросов можно характеризовать данными, приведенными на рис. 50. На рисунке дано общее количество энергии 2т, использованное человеком, а также общее количество автомобилей iVa, эксплуатировавшихся в мире в 1950—2000 гг. (рис. 50, б), и расход нефти, газа и угля (рис. 50, а). Естественно, количество работающих поршневых двигателей существенно больше, чем количество автомобилей, так как следует учитывать мото­технику, сельскохозяйственные и дорожно-строительные машины, стационарные установки, суда и самолеты с поршневыми двигателями. В этом случае общее количество ДВС приближается к 1 млрд.

Не будет грубой ошибкой считать, что вся тепловая энергия сжигаемого в ДВС топлива выделяется в окружающую среду, что приводит к ее подогреву.

Одновременно расходуется кислород воздуха, а также выбрасываются ОГ, большую долю в которых по массе составляет диоксид углерода СО2. Диоксид углерода экологически опасен, так как в совокупности с другими химическими веществами он препятствует излучению теплоты земным шаром в окружающее пространство, что приводит к появлению «парникового» эффекта — повышению средней температуры атмосферы.

Снизить выбросы СО2 позволяет переход на использование в качестве топлива природного сжатого газа. Снижение выбросов С02 возможно также при осуществлении непосредственно на двигателе конверсии природного газа с водяным паром и СО2, частично извлекаемым из ОГ, с одновременным использованием их теплоты и энергии, уходящей в охлаждающую среду, так как конверсионные реакции являются эндотермическими. При такой реализации конверсии теплоиспользование в ДВС получается более высоким, так как возникающий в результате конверсии синтезированный газ имеет более высокую удельную теплоту сгорания, чем исходное газовое топливо. Такие же положительные эффекты дает использование по аналогичной схеме спиртового топлива — метанола. Метанол можно получать, например, из биомассы, которая выращивается для этих целей. При выращивании зеленой массы СО2 поглощается из атмосферы, а при снижении метанола в двигателе СО2 выбрасывается в атмосферу. Поэтому в таком цикле не происходит увеличение концентрации СО2 в окружающей среде.

Следующим шагом по уменьшению выбросов СО2 является использование водорода в качестве моторного топлива, при его сжигании в ОГ двигателя СО2 отсутствует.

В ОГ содержится очень большое количество химических веществ (до 300), из которых главное внимание уделяется так называемым токсичным составляющим СО, СН, N0 и саже (твердым частицам). Токсичными называют вещества, оказывающие отравляющее действие на организм человека и окружающую среду.

Очень часто вся проблема экологического совершенства ДВС сводится к поиску способов снижения содержания этих токсичных веществ в ОГ. Безусловно, они вредны и их выбросы нужно снизить, но этим задача экологического совершенствования ДВС не исчерпывается. В ОГ содержатся также канцерогенные вещества ПАУ (полициклические ароматические углеводороды), соединения серы и свинца и множество других составляющих, которые по степени токсичности опаснее, чем СО, СН и N0х.

Помимо ОГ источниками токсичности двигателей являются также картерные газы и испарение топлива в атмосферу. Наибольшее выделение токсичных веществ в атмосферу происходит с ОГ, поэтому основное внимание уделяется уменьшению токсичности ОГ.

Концентрацию токсичных компонентов в сухих ОГ оценивают в % (об.), миллионных долях по объему (млн -1 ) и реже в мг/л.

Диапазоны изменения количества токсичных компонентов в ОГ приведены табл. 5

Таблица 5

Значимость отдельных компонентов (в порядке убывания) для общей токсичности ОГ с учетом действующих норм на предельно допустимые концентрации следующая: соединения свинца (Pb), NOх ПАУ, СО и СН. В соответствии с действующими в Российской Федерации нормами на предельнодопустимые концентрации (ПДК) относительная токсичность ряда составляющих ОГ располагается следующим образом: СО; NOX; СН; РbСН; С20Н12 (бенз-α-пи-рен)= 1:40:1,25:22000:1250000.

Источник

Что такое экологический класс автомобиля и как его определить

Градация автомобильного транспорта по экологическим классам и установленные максимальные нормы выхлопов позволили значительно сократить токсичные выбросы в атмосферу. Как определить экологический класс авто, что входит в характеристику, какие законы регулируют порядок использования – читайте далее в статье.

Что показывает экологический класс автомобиля

В начале 2018 года Санкт-Петербург занял второе место в стране в антирейтинге городов с самым грязным воздухом – и это учитывая, что в городе небольшое количество промышленных объектов. Причина – в большом количестве автомобилей, которые отравляют воздух выхлопными газами.

Читайте также:  Как померить компрессию в двигателе субару

Что показывает экологический класс автомобиля

Европейский стандарт, который обязал производителей модернизировать модели и устанавливал определенный экологический класс автомобиля, значительно сократил количество выбросов в атмосферу, но не решил проблему полностью. Что такое экологический класс автомобиля и на что он влияет?

Подсчитано, что один среднестатистический автомобиль в год при пробеге 10 000 км потребляет из атмосферы 4 100 кг кислорода и выбрасывает более тонны токсичных веществ, среди которых – свинец, окись углерода и его соединений, сернистый газ и пр.

Экологический класс автомобиля ― условная градация, отражающая количество и интенсивность токсичных отходов, которые машина выбрасывает в воздух. Сегодня автопроизводители обязаны выполнять нормы экологического стандарта и оснащать свои автомобили технологиями и устройствами, которые уменьшают количество токсичных выбросов.

Весь автотранспорт сегодня имеет определенный эко класс или стандарт Евро, который зависит от:

  • года производства;
  • используемого топлива;
  • модели, марки, страны-производителя;
  • наличия фильтрующих систем в конструкции.

Учитывая это, автомобиль разрешается или запрещается эксплуатировать на дорогах, ввозить в страну, пересекать зеленые зоны и пр.

В 2019 году максимальный экологический класс для РФ ― пятый.

История возникновения сертификации Евро

К началу 1990 года на планете катастрофически снизилась чистота атмосферы. Самыми вредными для экологии были признаны автомобили, работающие на бензиновых и дизельных двигателях. В 1992 г. в Европе был разработан специальный регламент, получивший название протокола по ограничению уровня выбросов в атмосферу автомобильным транспортом.

Первый протокол назывался Евро-1, в документе прописывались параметры токсичных выбросов, которые допускались к выбросу автомобилями.

Россия – участник-подписант Конвенции о дорожном движении, принятой в Женеве. На территории страны действуют все ограничения, прописанные в европейских экологических стандартах.

Ежегодно протокол пересматривается, количество допустимых выбросов сокращается. При разработке протокола учитываются следующие вещества, которые составляют понятие “выбросы автомобиля”:

  1. Частицы, входящие в выхлопные газы.
  2. Испарения от конкретного вида топлива.

Сколько существует экологических классов автомобиля

  1. Первый стандарт, по которому классифицировались машины, оснащенные бензиновым мотором, Евро-1, начал действовать в Европе в 1992 году. Протокол предъявлял минимальные требования к уровню выбросов. В РФ стандарт Евро-1 работал до 2005 г.
  2. Протокол Евро-2 разработан для стран ЕС в 1995 году, в РФ стандарт начал действовать в 1999-м, наравне с протоколом Евро-1. Согласно протоколу, допустимый уровень выбросов в атмосферу сокращался на 100%, на 50% ужесточались нормы по испарениям топлива. Сегодня автомобилей с таким уровнем выбросов практически нет – моторы либо утилизированы, либо модернизированы под минимальный процент выхлопов.
  3. Стандарт Евро-3 работал в ЕС до 2004 года. В регламент были внесены нормы как по бензиновым, так и по дизельным двигателям. Для России протокол оставался действительным до 2013 года.
  4. Следующим был Евро-4. Новые правки в стандарт экологического класса автомобилей приняли в 2005 году. РФ подключилась к протоколу в 2010-м. Стандарт ужесточал количество выбросов, сокращал на 40% нормы допуска выбросов по сравнению с предыдущим протоколом. Евро-4 действовал в России до 2016 года. Согласно стандарту, в страну нельзя было ввозить ТС с классом экологической безопасности ниже Евро-4. Производителям приписывалось модернизировать двигатели в соответствии с протоколом. Максимальные нормы выбросов по Евро-4:
    • углекислый газ ― 4 гр./км;
    • углеродные соединения ― 0,55 гр./км;
    • твердые углероды ― 2 гр./км.
  5. Евро-5 – последний эко стандарт, который работает в РФ с 2015 года. Страны Европы используют регламент с 2008 г. С 2016 года на территорию страны запрещен ввоз машин ниже, чем Евро-5.

Токсичные выбросы автомобилей в атмосферу

Сегодня существуют ограничения для въезда на дороги общего пользования автомобилям, чей экологический класс ниже установленного для определенной зоны. Чтобы увеличить текущий эко класс автомобиля, необходимо:

  • в законном порядке переоборудовать двигатель;
  • получить свидетельство экологической инспекции;
  • внести соответствующие правки в документацию на автомобиль в органах ГИБДД.

Таблица стандартов по годам и странам-производителям


Какие экологические классы автомобилей допускаются на дороги РФ

В 2020 году владельцы любых машин могут беспрепятственно ездить по дорогам страны, пропуская зоны, которые ограничены специальными знаками. Дорожные знаки указывают, какой минимальный эко класс должен быть у автомобиля, чтобы передвигаться по закрытому участку.

Читайте также:  Хендай солярис заводские характеристики работы двигателя

Учитывая, что каждый год экологические нормы ужесточаются, действует налог на использование ТС несоответствующего класса, растут штрафы за нарушение эко стандарта, владельцам приходится или продавать свои авто, или модернизировать выхлопную систему.

С 2016 года автомобили с экологическим классом ниже пятого не пропустят на таможне, его нельзя зарегистрировать в ГИБДД. Для машин, которые ввезены в страну ранее, действуют ограничительные правила при въезде в определенную зону.

Зачем может понадобиться экологический класс авто

Узнавать, какой экологический класс имеет автомобиль, потребуется, если модель покупают за рубежом, ввозят в страну, если нужно растаможить уже ввезенное на территорию государства транспортное средство.

Также субъекты РФ устанавливают свои правила взимания транспортного налога. Размер налоговой ставки зависит от категории ТС, года выпуска, экологического класса. В РФ нет единой налоговой ставки, каждый регион устанавливает свои суммы транспортного налога.

В декларации по налогу на транспорт для указания экологического класса отведена строка 110 в разделе 2. Кроме того, точно определить экологический класс автомобиля потребуется:

  1. Чтобы понимать, по каким дорогам можно передвигаться законно.
  2. Не нужно ли переоборудовать выхлопную систему под более высокий.

Исключением остается транспорт, который считается самоходными машинами, т.е. максимальная скорость такого ТС не превышает 40 км/ч.

Как узнать экологический класс автомобиля

Есть несколько способов проверить экологический класс своего автомобиля:

  • изучить ПТС;
  • свидетельство о регистрации;
  • по VIN;
  • через онлайн-сервисы госучреждений.

По СТС

Возможность узнать экологический класс автомобиля по свидетельству о регистрации машины есть только у владельцев, которые имеют на руках документы нового типа. В новых свидетельствах экологический класс прописан буквами в соответствующей графе, водители исполняют требование знаков 5.35. 5.36, 8.24 (проезд автомобилей соответствующего эко класса).

Владельцы старого свидетельства должны обменять СТС, действие ограничивающих знаков будет распространяться на них с 1.07.2021 года.

По ПТС автомобиля

В ПТС нового образца экологический класс автомобиля указывается на 13 позиции. В документах старого образца параметр может находиться на другой строчке, для некоторых авто класс не установлен. В этом случае машине присваивается нулевой стандарт или Евро-1.

Через Росстандарт

На портале Росстандарта предоставлены развернутые данные о производителях и сводные таблицы соответствия авто эко классам по стране и году выпуска. Достаточно перейти на сервис и просмотреть интересующие сведения.

“Зеленые” автомобили – спасение экологии

Кроме таблицы по странам и производителям, сервис дает характеристики авто по маркам и моделям. Автомобилисту необходимо открыть страницу «Сведения об одобрении» ввести модель и посмотреть характеристики ТС.

Например, для Audi А8 указан номер одобрения ТС RU Е-DE.АЯ04.00070.Р5И1, присвоен Евро-5.

По VIN-коду

Действенным вариантом остается проверка конкретного авто по ВИН-коду через экологические классы автомобилей Росстандарта. На отдельной странице предоставлена электронная база для владельцев транспортных средств. В отдельное окно вбиваются 17 символов кода, через несколько минут автовладелец получает развернутую информацию по модели с указанием экологического класса машины.

Если производитель не внес данные о нормах выбросов, которые присутствуют на конкретном автомобиле, необходимо обратиться в ГИБДД с заявлением о присвоении конкретного эко класса после модернизации авто.

Штрафы в РФ за нарушение стандарта

Сегодня в Административном Кодексе нет статьи, регламентирующей соответствие ТС тому или другому эко классу. Нарушителей экологического параметра штрафуют согласно списку частей ст. 12.16 КоАП, «Несоблюдение требований, предписанных ПДД». А именно:

  1. Нарушение знака «Поворот налево» ст. 12.16 ч.2 штраф – от 1000-1500 руб.
  2. Передвижение грузового транспорта при наличии знака «Проезд запрещен» ст. 12.16 ч.6., штраф – 500 руб. (кроме Москвы и Санкт-Петербурга). Если нарушение происходит в пределах этих городов, штраф увеличивается до 5 000 руб.
  3. Ст. 12.16 ч.1 указывает, что за любое нарушение требований дорожных знаков водителя ожидает или предупреждение, или штраф 500 руб.

С 2021 года экологический класс автомобиля станет решающим фактором возможных ограничений при проезде по дорогам определенной категории. Владельцам автомобилей рекомендуется уже сейчас заменить СТС на документ нового образца и приобретать автомобили на вторичном рынке не ниже Евро-4.

Источник

Adblock
detector