Table Of Content

CO2 N 2 N N2 N2 2 H O 2 H O 2 CO2 N2 N 2 Центральными проблемами эколо- В данной публикации приведено не гической безопасности автомобилей только описание технологий, при- на сегодняшний день являются: меняемых в автомобилестроении, но и дополнительная информация, – Токсичность отработавших например методы и стандарты изме- газов рения. – Расход топлива – Шум двигателей Приведенная информация не мо- жет заменить знание действующего В данной программе самообучения законодательства, поскольку сущес- приведена подробная информация твующие законы и стандарты перио- на тему токсичности отработавших дически пересматриваются и обнов- газов автомобилей. ляются в соответствии с техническим прогрессом. Содержание Увеличение количества автомобилей 4 Компоненты отработавших газов 5 Снижение токсичности отработавших газов 12 Методы измерения 17 Стандарты 20 Проверка знаний 22 Сведения о проверке и техническом Service Service Service Service Service Service Service Service xFAxxBxIAxxxxxxxxxxxx xFAxxBxIAxxxxxxxxxxxx xFAxxBxIAxxxxxxxxxxxx xFAxxBxIAxxxxxxxxxxxx xFAxxBxIAxxxxxxxxxxxx xFAxxBxIAxxxxxxxxxxxx xFAxxBxIAxxxxxxxxxxxx обслуживании, а также инструкции по XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX настройке и ремонту приведены в Ру- ководстве для сервисных центров. Увеличение количества автомобилей Мобильность и гибкость Пассажирские и грузовые перевозки Путем применения новых разработок являются важнейшим производственным автомобильная промышленность пытает- сектором и в то же время существенным ся смягчить усиливающееся воздействие элементом нашего развивающегося обще- отработавших газов на атмосферу. ства. Миллионы рабочих мест напрямую или косвенно связаны с созданием и экс- Сравнение потребления топлива и коли- плуатацией автомобилей. чества новых зарегистрированных автомо- За последние годы количество автомоби- билей в Германии показывает, что данный лей резко увеличилось, в наших приме- подход является эффективным. Потребле- рах показана ситуация в Германии, где к ние топлива возросло лишь незначительно, концу 1998 года оно приблизилось к тогда как количество зарегистрированных миллионам. Большое количество автомо- автомобилей увеличилось приблизительно билей говорит о высоком уровне гибкости на 1%. и мобильности в современном обществе (отсутствие привязанности у людей к опре- Увеличение количества зарегистрированных деленному месту пребывания). автомобилей и потребление топлива Организация транспортных перевозок должна быть очень гибкой и оперативной. Пассажирские Грузоперевозки перевозки 1991-1998 1991-1998 Перевозка грузов всегда должна осущест- вляться вовремя. Несмотря на возросшую интенсивность 30 % дорожного движения, дорожная инфра- структура является, тем не менее, наиболее 20 % гибким решением, отвечающим данным требованиям. 10 % +13,3 % +36,8 % +32,9 % Количество зарегистрированных автомобилей +0,2 % (например, в Федеративной республике Германии) 0 % Mio. Количество Потребление Количество Потребление зарегистриро- топлива зарегистриро- топлива ванных автомо- ванных автомо- 41,7 билей билей SP_0 PKW Положительные изменения не происходят сами собой. 36,8 LKW, Busse, … 2,6 Правительства создают стимулы для авто- 1,9 мобильной промышленности и потреби- телей, вводя жесткие стандарты и нормы 1991 1998 налогового обложения. Это делается для SP_0 того, чтобы побудить разработчиков и потребителей быть более внимательным к Вследствие увеличения количества заре- проблемам окружающей среды. гистрированных автомобилей взаимодейс- твие между автомобилем и окружающей средой становится все более значимым. В будущем очень важно продолжать рабо- ты по снижению токсичности отработавших газов, выбрасываемых в атмосферу и за- грязняющих окружающую среду, по всему миру. Компоненты отработавших газов Краткий обзор Вещества в отработавших газах бензи- новых и дизельных двигателей В идеальных условиях конечными продук- тами сгорания топлива должны быть CO и Бензиновые двигатели HO. Образующиеся в процессе сгорания топ- = 14 % лива, который происходит в двигателе HC автомобиля, отработавшие газы могут CO содержать не только эти составляющие, но 2 = 13 % NO X и другие, такие как: H O – несгоревшие углеводороды, 2 = 2 % CO – частично сгоревшие углеводороды, – продукты термического крекинга, а N также побочные продукты (напри- 2 мер, частицы сажи), – оксиды азота и = 71 % – сернистые газы (образующиеся вследс- SP_0 твие наличия в топливе примесей). Обычно в составе отработавших газов ав- Дизельные двигатели томобиля упоминаются следующие компо- ненты: – моноксид углерода, = 12 % – углеводороды, SO 2 – оксиды азота и CO2 = 11 % PM – частицы сажи. H O HC 2 В таких обсуждениях часто упускается тот =0,3% факт, что эти элементы представляют собой O лишь часть веществ, содержащихся в отра- N2 2 NOX = 10 % ботавших газах. Поэтому следует подробнее рассказать CO хотя бы о приблизительном составе отра- = 67 % ботавших газов бензиновых и дизельных SP_06 двигателей. N Азот В результате воздействия солнечного света O Кислород из некоторых веществ, содержащихся в H O Вода отработавших газах, образуются экологи- чески небезопасные окислители, такие как CO Двуокись углерода озон, перекисные нитраты и органические CO Моноксид углерода перекиси. NOx Оксиды азота Существует возможность уменьшить или практически избежать образования этих SO Сернистый газ вредных веществ посредством различных HC Углеводороды способов изменения состава отработавших PM Твердые частицы (частицы сажи) газов в камере сгорания и в процессе пос- ледующей обработки. Компоненты отработавших газов Вещества, поступающие в двигатель и на выходящие из него в процессе сгорания топлива На следующем рисунке представлен в схе- матическом виде состав веществ, поступа- ющих и выходящих из двигателя в процес- се сгорания топлива. O Кислород 2 N Азот 2 N Азот 2 H O Вода 2 O Кислород 2 (влажность воздуха) H O Вода 2 Двигатель CO Двуокись углерода 2 Воздушный CO Моноксид углерода фильтр Каталитический Бак нейтрализатор NOx Оксиды азота SO Сернистый газ 2 SP_07 HC Углеводороды HC Углеводороды Твердые частицы сажи S Сера (примеси) (PM) в отработавших газах дизельного двигателя 6 Состав отработавших газов Азот (N ) – негорючий, нетоксичный газ 2 без цвета и запаха. Это главный элемент атмосферного возду- ха (78% – N , 1% – O , 1% – другие газы), попадающий в двигатель вместе с засасы- ваемым воздухом. SP_08 Большая часть азота вновь попадает в атмосферу в чистом виде в составе отра- ботавших газов. Небольшая часть азота вступает в реакцию с кислородом и образу- ет оксиды азота NOx (NO, N O и NO ). Кислород (O ) – нетоксичный газ без цве- 2 та, вкуса и запаха. Это наиболее важный элемент атмос- ферного воздуха. Он засасывается в двигатель через воздуш- SP_09 ный фильтр и играет важнейшую роль в процессе сгорания. Вода (H O) – засасывается в двигатель че- 2 рез воздушный фильтр вместе с воздухом (влага в воздухе). Кроме того, вода также образуется в результате конденсации во время «холодного» сгорания в период про- грева двигателя. Содержание воды в отработавших газах незначительно. SP_10 7 Компоненты отработавших газов Двуокись углерода (CO ) – бесцветный, 2 негорючий, нетоксичный газ. Он образуется при сгорании топлива, со- держащего углерод (включая бензин и ди- зельное топливо). Во время этого процесса углерод соединяется с кислородом. В результате широкой популярности дис- куссий об изменении климата (повышения температуры атмосферы – так называемо- го парникового эффекта) тема выделения CO все более беспокоит общество. SP_11 CO снижает защитный эффект озоново- го слоя от ультрафиолетовых солнечных лучей. Моноксид углерода (CO) – взрывоопас- ный, токсичный газ без цвета и запаха! Даже незначительная концентрация этого газа в атмосферном воздухе яв- ляется смертельно опасной, так как газ блокирует передачу кислорода эритро- цитами крови. В обычной концентра- ции в атмосфере он за короткое время SP_1 окисляется до CO . 2 Оксиды азота (NOx) – химические соеди- нения азота и кислорода (например, NO, N O и т.д.). Они образуются в процессе сгорания топлива в двигателе при высо- ком давлении, температуре и чрезмерном количестве кислорода. Некоторые оксиды азота опасны для здоровья! Меры, направленные на понижение пот- ребления топлива автомобилями, к со- жалению, могут привести к повышению концентрации оксидов азота в отработав- SP_1 ших газах, так как процесс сгорания бо- лее эффективно происходит при высоких температурах в камере сгорания. 8 Сернистый газ (SO ) – бесцветный него- 2 рючий газ с резким запахом. Он вызывает болезни дыхательных путей! Он появляется в незначительных концент- рациях в отработавших газах при исполь- зовании топлива, содержащего серу. SP_1 Содержание сернистого газа в отработав- ших газах можно снизить путем уменьше- ния содержания серы в топливе. Углеводороды (HC) – составляющие топ- лива, которые появляются в отработавших газах после неполного сгорания. Они могут накапливаться в коллекторе в виде несго- ревших или частично сгоревших элементов (C6H6, C8H18 и т.д.). Их воздействие на человеческий орга- SP_1 низм различно. Некоторые вызывают раздражение органов чувств, другие являются канцерогенами (например, бензин). Твердые частицы (PM), согласно законо- дательству США, это все те вещества, кото- рые при нормальных условиях содержатся в отработавших газах в твердом (зола, сажа) или жидком состоянии. Влияние сажи на человеческий орга- низм в настоящее время изучено не- SP_16 полностью. Свинец (Pb) – так как свинец вызывает повреждения каталитических нейтрализаторов, ав- томобиль должен работать на неэтилированном топливе. Использование неэтилированного топлива позволило полностью исключить свинец из отработавших газов. 9 Компоненты отработавших газов Совершенствование процесса сгорания Общие направления совершенствова- ботаны улучшенные и более эффективные ния процесса технологии уменьшения содержания и даже полного устранения некоторых за- Не только в Европе, но и во всем мире за грязняющих веществ в отработавших газах. последние годы были приняты резолюции и законы, направленные на снижение ко- личества вредных веществ в отработавших Из диаграммы видно уменьшения токсич- газах. ности отработавших газов, то есть значи- В связи с этим особое внимание было уде- тельное снижение загрязнения воздуха лено проблеме увеличения интенсивности автомобилями с 1990 по 1998 год. дорожного движения. В ответ на это пред- приятиями автомобильной промышлен- Снижение количества вредных веществ в ности, принуждаемыми ужесточающимися отработавших газах будет продолжаться и нормами токсичности отработавших газов, в будущем. принятыми в США и Европе, были разра- Количество основных составляющих отработавших газов, выделенных автомобилями в период 1990- 1998 гг. (на примере Федеративной республики Германии) 100 % 100 % 151 171 1,3 0,9 6,7 3,0 1,5 0,4 0,041 0,036 Млн. Млн. Млн. Млн. Млн. Млн. Млн. Млн. Млн. Млн. тонн тонн тонн тонн тонн тонн тонн тонн тонн тонн +13 % –31 % –55 % –73 % –12 % 1990 1998 1990 1998 1990 1998 1990 1998 1990 1998 CO2 NOx CO HC PM SP_17 Исключением из указанной тенденции к тяжелых автомобилей в последние годы снижению препятствуют позитивным изменениям. является выделение CO. Выделение CO тесно связано с потребле- В то же время доказана возможность нием топлива автомобилем. положить конец росту выделения CO, а в будущем, возможно, существующая кон- Несомненно, использование новых техно- центрация этого вещества в отработавших логий сделало возможным снижение пот- газах может быть снижена. ребления топлива, но растущее число заре- гистрированных автомобилей и тенденция покупателей в выборе более мощных и 10 Сравнение легкового автомобиля и грузовика Разработчики будущих автомобилей В результате использования мощных обязательно должны будут учитывать, что дизельных двигателей грузовой транс- каждый тип автомобилей производит оп- порт также ответственен за образование ределенные составляющие отработавших большого количества оксидов азота NOx и газов. частиц сажи PM, тогда как легковой транс- порт выбрасывает в атмосферу большую При сравнении состава и содержания со- часть двуокиси углерода CO, моноксида ставляющих отработавших газов заметны углерода CO и углеводородов HC. значительные различия между легковыми и грузовыми автомобилями. Несмотря на то что в секторе грузопе- ревозок в течение некоторого времени не наблюдается роста количества новых зарегистрированных автомобилей и обще- го суммарного пробега грузовых автомо- билей по сравнению с легковым, именно грузовой транспорт является источником некоторых веществ, попадающих в окру- жающую среду с отработавшими газами. Процентное распределение основных составляющих отработавших газов, выделенных автомобилями в 1998 г (на примере Федеративной республики Германии) 65 % 35 % Двуокись углерода (CO) 2 42 % 58 % Оксиды азота (NOx) 85 % 15 % Моноксид углерода (CO) 76 % 24 % Углеводороды (HC) 26 % 74 % Твердые частицы (PM) SP_18 Пассажирские перевозки Грузовые перевозки 11