Реферат: Нормирование шума автомобиля

Реферат: Нормирование шума автомобиля

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Организация перевозок, управление и безопасность на транспорте»

Контрольная работа.

По предмету: «Основы транспортной экологии»

                                                        Руководитель   ____________    /Шадрин Н.В./

                                                   Выполнил студент  ___________   /

                                                    ЗФ спец. 2401

                                                  Уч. шифр

Красноярск 2001 г.

Вопросы контрольной работы.

1.   Причины повышенного содержания токсичных веществ в отработавших газах автомобиля.

2.   Нейтрализация токсичности отработавших газов автомобиля.

3.   Нормирование шума автомобилей.

1. ПРИЧИНЫ ПОВЫШЕННОГО СОДЕРЖАНИЯ ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ В ОТРАБОТАВШИХ ГАЗАХ АВТОМОБИЛЕЙ.

Повышенный, выброс токсичных веществ на единицу транспортной работы или перевозку одного пассажира связан с нарушением оптимальных характеристик автомобилей и несовершенством системы управления транспортным процессом. Поэтому удельная величина выброса токсичных веществ при одних и тех же условиях эксплуатации изменяется в широких пределах.

Основными  причинами повышенного содержания токсичных веществ в ОГ эксплуатирующихся автомобилей являются: нарушение состава горючей смеси на основных эксплуатационных режимах; ухудшение процесса воспламенения горючей смеси

Нарушение состава горючей смеси связано с изменением стабильности регулировочных характеристик двигателя и его систем. Выбросы СОх в ОГ достигают максимального значения при а=1.1 и уменьшаются при увеличении и уменьшении указанной величины. Выброс NOx уменьшается, с увеличением запаздывания зажигания и достигает максимума при наиболее богатой горючей смеси. При а=0,9 NOx снижается почти на 35—45%  при запаздывании угла опережения на 18—20°, однако при этом удельный расход топлива возрастает до 12%. Содержание СН в ОГ снижают также путем уменьшения угла   опережения зажигания

Методы воздействия на состав ОГ автомобильных двигателей, предусматривают: улучшение качества протекания процесса и полноты сгорания топлива в цилиндрах двигателя; изменение со­става ОГ в выпускной системе двигателя; применение указанных методов одновременно.

Уменьшение содержания токсичных веществ в ОГ путем оп­тимизации процесса сгорания является наиболее перспективным методом, так как продукты неполного сгорания СО и СН легче нейтрализуются на стадии их образования, чем в выпускной системе с применением пока еще ненадежно работающих и до­рогостоящих нейтрализаторов.

Загрязнение атмосферы городов зависит непосредственно от интенсивности автомобильного движения, организации дорожного движения, степени мастерства вождения, технического состояния транспортных средств и планово-предупредительной системы ТО и ТР автомобилей, а также применения антитоксичных устройств.

Анализ транспортного процесса показывает, что при работе двигателя на холостом ходу степень концентрации СО превышает в 2,1, а на режимах принудительного холостого хода в 1,6—1,9 раза установившиеся режимы. Вследствие этого в центральной части города степень концентрации в атмосфере СО в 3—4 раза больше, чем на скоростных автомобильных магистралях, что приводит к увеличению выброса NOx в 1,45 раза. При равномер­ном движении автомобилей СН снижается в 1,7—1,85 раза по сравнению с неустановившимися режимами движения автомоби­лей.     

Неправильное управление водителем приводит к увеличению токсичных выбросов СО и СН на 25—30% и N0x на 10—15%.

Применение антитоксичных устройств и обедненной регулиров­ки карбюратора позволяет уменьшить выброс токсичных веществ на единицу пути (г/км), в том числе СО в 2,1, СН в 1,5 и NОх в2,6 раза (табл. 1).

Проблема разработки индустриальных методов и прогрессивной технологии в области технической эксплуатации автомобильного транспорта предусматривает решение широкого круга на­учно-технических и организационно-технологических   вопросов, включающих: повышение профессионального уровня водительскoгo и технического персонала, ИТР; разработку прогрессивных

Таблица 1

Удельный выброс токсичных веществ автомобилем малого класса с карбюраторным двигателем.

технологических методов контроля и регулировки автомобилей, со здание необходимой для этих целей контрольно-измерительной аппаратуры, оборудования и приборов; организацию постов контроля токсичности ОГ; нормирование контроля токсичности ОГ

Токсичность ОГ автомобилей оценивают по ездовым циклам, характеризующим движение автомобилей в реальных условиях эксплуатации. Однако реализация их в условиях АТП в ближайшие годы затрудняется из-за отсутствия необходимого оборудования и приборов, высокой трудоемкости и большой продолжительности проведения испытаний. Кроме того, испытания даже подготовленного автомобиля отличаются нестабильностью (до 40% и выше) результатов определения массы токсичных веществ в ОГ. Поэтому при проведении контрольных испытаний автомобиль особенно тщательно подготавливают к работе и правильному выполнению операций ездового цикла.

Основные показатели ездового цикла, влияющие на стабильность выброса токсичных веществ, имеют погрешность измерения, %:

Автомобиль                ........     .     . .  18

Водитель .                 ...     .             . . 12

Окружающие условия .        ...         . . 8

Топливо . .     ...       ..       . .     . .      . . 5

Динамометр ..............   ....     .   .   ...... 3 

Газоаналитическое оборудование .... 2  

Для автомобилей,  находящихся в эксплуатации, нестабильность результатов определения токсичных веществ достигает ещё больших величин и в отдельных случаях отличается в 1,5—2 раза,

Получение однозначных результатов требует строгого соблюдения методики проведения испытаний и высокой точности измерения выброса токсичных веществ в ОГ. Точность измерения объёмного содержания токсичных веществ в ОГ является наиболее ответственным моментом при оценке токсичности ОГ. Погрешность измерения СО на величину 0,1—0,2% по объему приводит к ошибке 15—20% при определении массы указанного компонента, выбрасываемого за ездовой цикл. Поэтому аппаратура для проведения газового анализа должна обладать высокой точностью быстротой и непрерывностью проведения газового анализа,

Принимая во внимание перечисленные особенности ездовых циклов, последние применяются в настоящее время при испытаниях в научных исследованиях и на заводах автомобильной промышленности.

Упрощенный метод оценки токсичности ОГ автомобилей, находящихся в эксплуатации, для АТП основан на получении эквивалентных результатов при испытании автомобиля по ездовому циклу и на отдельных наиболее характерных эксплуатационных режимах его работы.    

Для решения проблемы рациональной организации движения, в том числе безостановочного движения автомобилей, предусматривают строительство пешеходных переходов и туннелей.   

Таблица 2

Влияние режима дорожного движения на выброс токсичных веществ автомобилем среднего класса с карбюраторным двигателем

Наличие средств регулирования на перегоне длиной 1 км неизбежно увеличивает выброс токсичных веществ с ОГ (табл. 2)

Выброс токсичных веществ автомобиля в различных условиях эксплуатации изменяется в зависимости от скорости движения автомобиля. В городских условиях эксплуатации при невысоких скоростях движения выброс СО в 1,46—2,2 и СН в 2,1—2,8 раза выше по сравнению со свободным движением. При повышении скоростей эта разница заметно уменьшается (рис. 1).

При увеличении скорости движения   грузового автомобиля (средней грузоподъемности с карбюраторным двигателем) с 20 до 60 км/ч количество токсичных веществ уменьшается: СО с 83 до 27 г/км, а СН с 10 до 5,8 г/км.

Рис.1. Зависимость выброса токсичных веществ от скорости

движения авто­мобиля ЗИЛ-130.

ΔP - разрежение во впускном трубопроводе; qCO— выброс СО, г/кг; qNOx — выброс N0x. г/кг;

qCH-выброс СН, г/км

2.  НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ТОКСИЧНОСТИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ АВТОМОБИЛЯ.

Для автомобилей с бензиновыми двигателями характерна низкая концентрация свободного кислорода в ОГ при работе с коэффициентом избытка воздуха а 1. Именно режимы с а < 1 дают основную долю мас­совых выбросов продуктов неполного сгорания топлива в испыта­тельном цикле.

Для эффективной нейтрализации СО и CnHm значение суммар­ного коэффициента избытка воздуха в нейтрализаторе а∑ =(Gв+Gвдоп)/14.9Gт должно бьпь не менее чем 1,05, что достигается подачей в систе­му выпуска перед нейтрализатором дополнительного воздуха (gbв доп) Одним из наиболее распространенных типов устройств, обеспечивающих подачу дополнительного воздуха, является нагне­татель ротационного типа с приводом от коленчатого вала. В ав­томобиле ГАЗ-24 с карбюратором, выполненным с предельными от­клонениями в сторону обогащения смеси, производительность наг­нетателя, равная 60 м3/ч, обеспечивает условия для очистки ОГ по окиси углерода на 90—95%, по углеводородам на 70—85%. Систе­ма нейтрализации ОГ (СНОГ) в составе каталитического палладиевого нейтрализатора и ротационного нагнетателя обеспечивает вы­полнение самых жестких норм на выбросы окиси углерода и угле­водородов

На двигателях, имеющих настроенную систему выпуска с ин­дивидуальными выпускными патрубками на каждый цилиндр, можно применять бескомпрессорную подачу дополнительного воздуха с помощью малоинерционных обратных клапанов (пульсаров) Пуль­сары (рис. 3), устанавливаемые на выпускном трубопроводе двигате­ля, срабатывают от импульсов разрежения, возникающих в пульси­рующем потоке ОГ двигателя за выпускными клапанами. Лепест­ковый клапан пульсара открывается в момент разрежения  в потоке ОГ и пропускает в коллектор воздух, а при прохождении волны повышенного давления запирается. Следует отметить, что производительность пульсаров мало зависит от противодавления в системе выпуска, что немаловажно при установке нейтрализаторов последовательно со стандартным глушителем шума выпуска. Уста­новка пульсаров практически не влияет на топливно-скоростные характеристики автомобиля.                  

Рис. 3 Схема пульсара.

1 — перфорированная   пластина, 2 — эластичная мембрана, 3—упор обтекатель

Нейтрализаторы    бензиновых двигателей работают в диапазоне температур ОГ от 120°С на холостом ходу, до 600 °С на форсированных режимах. Каждый  процент по­вышения объемных концентрации СО или СnHm в  ОГ повышает темпе­ратуру реакции на катализаторе примерно на 100°С. Верхний диа­пазон температур в реакторе при мощностном обогащении смеси мо­жет достигать 800   900 °С, а при возникновении неисправностей  в системе питания и зажигания — 1000   1100°С. Это аварийный ре­жим, который может привести к спеканию катализатора, прогару реак­тора и корпуса нейтрализатора.

Для прекращения подачи допол­нительного воздуха в реактор на аварийных по температуре режи­мах, а также на принудительном холостом ходу во избежание возник­новения «хлопков» в нейтрализаторе применяется  система контроля и автоматического управления.  Она включает в себя датчик температуры (термопару), установленный в реакторе, электронный блок управления, трехходовой электромагнитный кла­пан и клапан отсечки воздуха. Электронный блок подает управляю­щий сигнал на трехходовой клапан при достижении определенного по­рога температур  (около 850 °С). Клапан срабатывает также от мак­симального разрежения во впускном трубопроводе двигателя при его работе на принудительном холостом ходу. В обоих случаях он, воздей­ствуя на клапан отсечки воздуха, предотвращает подачу воздуха в ней­трализатор. Такая система применяется с любым типом воздухоподающих устройств — нагнетателем, эжектором или пульсарами.

Электронный блок управляет сигнальной лампочкой на щитке приборов водителя - в кабине автомобиля. В диапазоне температур 300—850 °С лампоч­ка не горит — нейтрализатор работает нормально При температуре ниже 300 °С лампочка  загорается, а при температуре выше 850 °С горит прерывис­то В первом случае –она сигнализирует о том, что нейтрализатор не выходит на активный режим из-за отсутствия подачи воздуха или потери активности катализатора, во втором — о возникновении неисправностей в двигателе. В любом случае необходимо прекратить эксплуатацию СНОГ до выяснения и устранения неисправностей.

Токсичность отработавших газов и способы её снижения у современных автомобилей.

Экологические требования к автомобилю и его двигателю являются в настоящее время приоритетными. Экологическая чистота выхлопа закладывается в конструкцию двигателя и автомобиля в целом еще при проектировании. Далее в экс­плуатации характеристики токсичности должны оставаться стабильными. Регулировка токсичности у двигателей совре­менных автомобилей в большинстве случаев или не требуется или сильно ограничена. В то же время у двигателей авто­мобилей прошлых лет выпуска, особенно с карбюраторами, токсичность выхлопа напрямую связана с техническим состо­янием системы питания и зажигания и их регулировкой. По­этому в настоящее время ремонт двигателя, какой бы слож­ный он ни был, не может считаться квалифицированным и ка­чественным, если токсичность выхлопа двигателя после ре­монта превышает установленные допустимые пределы.

Основная доля вредных веществ, содержащихся в отработавших газах двигателей и загрязняющих окружающую среду, состоит из окиси углерода СО, окислов азота NOx, углеводородов CnHm (или просто СН). а также углерода С (сажи) у дизелей. Из перечисленных веществ СО, СН и С явля­ются продуктами неполного сгорания топлива. Количество NOx в выхлопных газах связано, в основном, с высокой тем­пературой сгорания. Окислы азота образуются в двигателе при взаимодействии кислорода и азота, содержащихся в воз­духе. Чем выше температура сгорания, тем больше образует­ся NOx. На температуру сгорания влияют конструктивные факторы (например, степень сжатия) и режим работы двига­теля (состав смеси, нагрузка). У бензинового двигателя наи­большее влияние на образование вредных веществ оказыва­ет состав смеси. При а = 1.0-1.10 концентрация NOx в вы­хлопных газах максимальна, а выбросы СО и СН близки к ми­нимальным (рис.4).

Рис. 4. Состав отработавших газов бензинового двигателя в зависимости от состава топливовоздушной смеси:

а — без нейтрализатора б — с трехкомпонентным нейтрализатором

Уменьшение количества и изменение качественного со­става вредных веществ, выбрасываемых в окружающую сре­ду с отработавшими газами, достигается целым комплексом мероприятий. Среди них следует отметить ряд конструктив­ных разработок - специальные конструкции камер сгорания для работы на бедных смесях, в том числе с различными ти­пами форкамер, рециркуляция отработавших газов, т.е. пода­ча их части на вход в двигатель, системы регулирования фаз газораспределения, уменьшающие перекрытие клапанов на пониженных режимах и т.д. Однако даже при использовании в конструкции двигателей всех самых передовых решений удовлетворить нормам токсичности, установленным, напри­мер, в США, Японии и странах Европы, не удается. Вследст­вие этого современные автомобили с бензиновыми двигате­лями снабжаются каталитическими нейтрализаторами.

Нейтрализатор состоит из носителя, заключенного в кор­пус. Носитель представляет собой керамический материал (сотовой конструкции или в виде шариков), покрытый тонким слоем катализатора из благородных металлов, например, платины, палладия, родия. При температуре поверхности ка­тализатора свыше 250-300°С содержащиеся в отработавших газах окислы углерода СО эффективно окисляются, а их кон­центрация в выхлопных газах снижается во много раз. Окис­ление углеводородов СН происходит при более высокой тем­пературе (400°C). Окисление СО и СН происходит в присутст­вии свободного кислорода воздуха, небольшое количество ко­торого образуется в результате сгорания:

Страницы: 1, 2