Автомобиль и окружающаясредаПР0Т1Выгода и удобства, которые автомобиль предоставляет человеку во всех хозяйственных и деловых областях жизни , привели к исключительно широкому его распространению. Автомобильный парк планеты превысил 320 миллионов и продолжает расти. Этому процессу, н сожалению, сопутствует значительное загрязнение воздуха в городах. К тому же автомобили быстро истощают запасы нефти. Попытки заменить автомобильный двигатель внутреннего сгорания другим, не выделяющим вредных веществ, предпринимаются давно, но пока не принесли успеха. Поэтому, наряду с поисками новых двигателей, интенсивно идет совершенствование существующих. Эти работы приняли большой размах во всех промышленно развитых странах, в том числе ив СССР, и уже дали заметные результаты. Чистоте окружающего воздуха у нас придается исключительно важное зна. чение. В «Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1976 — 1980 годы» прямо указано на необходимость «Усилить работы по созданию транспортных и других средств, обеспечивающих уменьшение загрязнения воздушного бассейна выхлопными газами». Органы здравоохранения в нашей стране на основе специальных исследований определили концентрации токсичных веществ в воздухе, которые не оказывают вредного влияния на здоровье человека. В наибольшем количестве выхлопные газы содержат окись углерода, углеводороды и окислы азота. Дизели выделяют, кроме того, сажу, Картерные газы карбюраторных двигателей включают главным образом углеводороды. В нашей стране установлены предельно допустимые нормы выброса основных токсичных веществ. Пока они касаются автомобилей массой до 3,5 т, поскольку таких машин особенно много в городах с насыщенным уличным движением. Вскоре появятся нормы и для более тяжелых автомобилей. Количество вредных компонентов, выбрасываемых двигателем, зависит от режима его работы. Для точного определения этого ноличества выбраны наиболее типичные при работе на улицах с интенсивным движением режимы. Последовательное сочетание их называется циклом. Наиболее распространены два цикла: европейский и американский. Европейский (он применяется ив СССР) отражает условия движения автомобилей в крупных городах Европы, Для проведения испытаний машину устанавливают ведущими колесами на вращающиеся (беговые) барабаны, и она выполняет ездовой цикл. Барабаны оказывают автомобилю такое же сопротивление, какое он преодолевает на дороге. Отработавшие газы подвергают анализу и измеряют их объем. Предельно допустимое содержание вредных веществ не должно превышать величин, указанных в стандарте для разных весовых категорий машин. В США, где концентрация автомобилей особенно высока, загрязнение воздуха в городах приняло угрожающие размеры. Поэтому там введены очень жесткие ограничения по токсичности выпускаемых автомобилей. Американский цикл предусматривает резко переменные и большие скорости движения. При испытаниях по этому циклу отработавшие газы содержат больше вредных составляющих, чем при испытаниях той же машины по европейскому циклу. В существующем у нас стандарте на токсичность предусмотрено поэтапное ужесточение норм. Как раз с1 января текущего гора вступили в действие новые нормы. Они жестче современных европейских: по окиси углерода на 35%, по углеводородам на 12% и по окислам азота на 21 % . Если сравнить введенные у нас с1 января нормы с действовавшими ранее, то окажется, что автомобиль, выпускаемый после этого срока, должен выбрасывать в атмосферу окиси углерода почти вдвое, а углеводородов на 21 % меньше, чем машина выпуска 1975 года. Кроме того, для автомобиля 1978 года ограничен выброс 3. «За рулем» № 5ТОКСИЧНОГО ВЫХЛОПАокислов азота, в то время как ранее этого не предусматривалось. В процессе эксплуатации автомобиля нарушаются регулировки карбюратора и системы зажигания, изменяются установленные зазоры. Двигатель начинает дымить, хуже пускается, появляются «провалы» при разгоне, и автомобиль становится источником недопустимого загрязнения атмосферы, хотя, когда был новым, полностью соответствовал нормам по токсичности. Поэтому необходимы периодический контроль и восстановление регулировок. Между тем оценка токсичности по ездовому циклу, требующая громоздкого и дорогостоящего оборудования, недоступна для многих автохозяйств и для контроля на улицах. Испытания показали, что содержание окиси углерода в выхлопе автомобиля, работающего на холостом ходу, характеризует и его общую токсичность при Каботе в условиях городского движения. сходя из этого, установили норму содержания СО в выхлопных газах на холостом ходу, соблюдение которой, нак правило, гарантирует и соблюдение норм, установленных для испытаний по тому или иному циклу. Измерить содержание окиси углерода на холостом ходу сравнительно просто — для этого машину не надо устанавливать на беговые барабаны, достаточен лишь портативный газоанализатор. Такая упрощенная оценка тонсичности предусмотрена специальным стандартом, который регламентирует процентное содержание окиси углерода в выхлопных газах на холостом ходу. Итак, ужесточаются нормы на токсичность выхлопа. Это обеспечивается разработками в нашей промышленности, конкретными мерами, принятыми в практике предприятий. Прежде всего, на заводах организован контроль и регулировка выпускаемых автомобилей по токсичности на холостом ходу и по испытательному циклу. Подобраны наивыгоднейшие регулировки систем питания и зажигания не только по мощности, экономическим и ездовым качествам, но и по токсичности. Наконец, за последнее время были повышены технологическая дисциплина и точность изготовления деталей, влияющих на выброс токсичных веществ. На всех моделях ВАЗ и части «москвичей» начата установка карбюраторов, обеспечивающих меньший выброс вредных веществ с выхлопными газами. Применяется система автоматического регулирования подогрева всасываемого воздуха. Для случаев, ч когда необходимо значительное уменьшение выброса окислов азота, разработана система частичной рециркуляции отработавших газов. Однако использование ее связано обычно с увеличением расхода топлива и выброса углеводородов. У карбюраторов, о которых шла речь, есть еще одно достоинство: при любом изменении регулировки посредством наружных винтов холостого хода содержание окиси углерода будет оставаться в пределах установленных норм. Это важно, поскольку в различных климатических условиях ив зависимости от состояния двигателя возникает необходимость изменять его регулировку на холостом ходу и часто ее проводят неквалифицированно. Результат — увеличение выброса вредных веществ и перерасход топлива. Заметную роль в загрязнении воздуха играют картерные газы, содержащие большое количество углеводородов. Поэтому двигатели легковых автомобилей переведены на закрытую систему вентиляции картера, которая уменьшает их выброс на 15 — 20%. Большое влияние на токсичность отработавших газов оказывает характер смесеобразования и протекания рабочего процесса. Горючая смесь распределяется по цилиндрам неравномерно, ее состав часто оказывается таким, что топливо сгорает не полностью, и отработавшие газы содержат большое количество окиси углерода и углеводородов. Чтобы уменьшить их содержание, заводы и НИИ обратились к методам организации рабочего процесса в двигателе — послойному сгоранию и форкамерно-факельной конструкции. В первом случае цилиндр заполняется горючей смесью так, что она распределяется по объему слоями. Около свечи зажигания находится обогащенная часть смеси, а в остальном объеме цилиндра — обедненная. Происходит хорошее воспламенение смеси и энергичное распространение пламени в другие части цилиндра. У таких двигателей отработавшие газы менее токсичны. Весьма хорошие результаты показал форкамерно-факельный двигатель. В нем богатая смесь поступает в небольшую камеру ( 2 — 3 % от общего объема камеры сгорания), где воспламеняется от свечи. Через отверстия факелы пламени врываются в основную камеру сгорания и пронизывают обедненную смесь, заполняющую цилиндр. Происходит воспламенение всей массы смеси. Отработавшие газы форкамерно-факельного двигателя содержат в несколько раз меньше окиси угларода, чем обычные карбюраторные, и к тому же расход топлива у них на 8 — 1 0 % меньше. Большое внимание в последнее время уделяется газобаллонным автомобилям, работающим на сжиженных газах — пропане, бутане и др. Сгорание в газовых двигателях происходит более полно, чем в бензиновых, и содержание окиси углерода в выхлопе оказывается в дватри раза меньше. Уменьшению загрязнения воздушного бассейна в десятой и последующих пятилетках будет способствовать дизелизация автомобильного парка. Дизели выбрасывают с отработавшими газами меньше окиси углерода и углеводородов, чем бензиновые двигатели. Правда, у них дымный выхлоп. Путь решения этой проблемы — усовершенствование топливной аппаратуры, надлежащий уход за ней, улучшение рабочего процесса. Сейчас действуют стандарты, ограничивающие дымность дизелей, выпускаемых заводом и находящихся в эксплуатации. по мере роста автомобильного парка и насыщенности городов автомобилями нормы будут все более ужесточаться. При необходимости уменьшить допустимые выбросы в пять — десять раз по сравнению с сегодняшними потребуются каталитические нейтрализаторы. Нейтрализатор устанавливается на выхлопной трубе. Проходя через него, окись углерода и углеводороды окисляются и превращаются в нетоксичные продукты. Чтобы обеспечить быстрое протекание реакции во всем объеме выхлопных газов, они пропускаются через слой мелких шариков или через пористую массу, поверхности которых покрыты катализатором — веществом, резко ускоряющим протекание реанции, но при этом не расходуемым. Одна из трудностей в том, что катализаторы дорого стоят. Кроме того, автомобиль с каталитическим нейтрализатором не может работать на этилированном бензине (свинец, выбрасываемый с выхлопными газами, быстро понроет всю поверхность катализатора, и действие его как ускорителя реакции прекратится). Поэтому возникает вопрос о производстве неэтилированных бензинов без снижения их октановых чисел. Заботой ближайшего будущего является создание не только малотоксичного двигателя, но и одновременно не требующего топлива нефтяного происхождения. В настоящее время ведутся эксперименты с двигателем, работающим на водородном топливе, применение которого обеспечивает чистый выхлоп. Много внимания уделяется электромобилю. Итак, малотоксичный автомобиль привлекает все большее внимание специалистов разных областей знания. Очевидно, что в ближайшие годы мы увидим и новые, более совершенные решения проблемы «чистого двигателя». Б. КУРОВ, кандидат технических наук, заведующий лабораторией бензиновых двигателей НАМИ13