Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Другие методич. материалы / Научно-исследовательская работа «Инновационные технологии в области защиты окружающей среды от загрязнения автомобилями города Павловский Посад».

Научно-исследовательская работа «Инновационные технологии в области защиты окружающей среды от загрязнения автомобилями города Павловский Посад».

  • Физика

Поделитесь материалом с коллегами:



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ «ПАВЛОВО-ПОСАДСКИЙ ПРОМЫШЛЕННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ» КРУПИНСКОЕ ОБОСОБЛЕННОЕ СТРУКТУРНОЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ





Научно-исследовательская работа

«Инновационные технологии в области защиты окружающей среды от загрязнения автомобилями

города Павловский Посад».



Исследовательская работа выполнена преподавателем



Большаковой С.В.











2015 год

Содержание:

I.Введение 3 – 6

II.Практический этап исследований.

1. Расчеты содержания вредных веществ 6 – 11

2. Определение органолептических

характеристик проб талой воды. 11 – 12

III.Вредное воздействие выхлопов на человека 12 – 15

IV.Нормы токсичности 15

V.Пути уменьшения токсичности выхлопов: 16 – 27

1. Установка каталитических нейтрализаторов 17 – 20

2. Использование альтернативного топлива и

бензина с улучшенными экологическими

характеристиками 20 – 22

3. Выпуск автомобилей с гибридным двигателем 22 – 23

4. Применение электромобилей 23 – 25

5. Наличие окружных дорог, проколов для

большегрузного транспорта. 26 – 27

VI.Заключение. 27 – 28

VII. Список литературы и интернет ресурсов 29















  1. Введение.

Родная земля – самое великолепное, что нам дано для жизни. Её мы должны возделывать, беречь и сохранять всеми силами своего существа.

К. Паустовский.

Одной из острых экологических проблем настоящего времени является загрязнение атмосферного воздуха. Автомобильный транспорт является одним из крупнейших загрязнителей окружающей среды. В масштабах Российской Федерации доля автотранспорта в суммарных выбросах загрязняющих веществ в атмосферу всеми техногенными источниками достигает в среднем 43%, в выбросах «климатических» газов – порядка 10%. Доля загрязнения автотранспорта в загрязнение атмосферного воздуха крупных городов достигает 85-90%. Наибольшая доля этого ущерба (до 60%) связана с перевозками пассажиров легковыми автомобилями.

В 90-е годы мировой автомобильный парк насчитывал более 600 млн. единиц, из которых 83-85% приходится на легковые автомобили, а в 2012 году он достиг более 1 млрд. единиц.

Отходящие газы двигателей содержат сложную смесь из более двухсот компонентов, среди которых немало канцерогенов. Вредные вещества поступают в воздух практически в зоне дыхания человека, поэтому автомобильный транспорт следует отнести к наиболее опасным источникам загрязнения атмосферного воздуха. По оценкам экспертов с отрицательными факторами действия на окружающую среду выхлопов автомобилей связано 36% случаев заболеваний, более 38% неправильного развития и формирования личности. Именно экологические условия и образ жизни сокращают продолжительность жизни обитателей больших городов на 6-7 лет. Сегодня уже невозможно представить жизнедеятельность человека без использования автотранспорта, но постараться сократить вредные выбросы отработанных газов в атмосферу необходимо.

Город Павловский Посад являлся раньше одним из крупных промышленных центров Московской области. На сегодняшний день многие промышленные предприятия нашего города не работают, а количество автотранспорта из года в год повышается. Это происходит в связи с увеличением количества личных транспортных средств жителей города, значительно увеличилась пропускная способность грузового транспорта через город в другие области и районы, а также поставка необходимых строительных материалов для строящихся объектов гражданского и промышленного строительства города и района и др. Существенное влияние на состояние атмосферного воздуха в городе оказывают выбросы от автотранспорта – 44% от общего объема выбросов. В городе зарегистрировано свыше 112 тыс. единиц автотранспорта. Экологические проблемы нашего города и области являются общими для всех регионов страны. Меня как городского жителя не может не беспокоить состояние окружающего пространства, поэтому я решила изучить ближайший к месту жительства транспортный узел.

Местом проведения исследования является перекресток ул. 1-ая Пушкинская и Мишутинского шоссе, являющийся одним из оживлённых мест г. Павловский Посад, каждый час там проезжают сотни машин.















Цели проекта:

Оценка и вычисления токсичности продуктов от работы транспорта, выяснение характера их действия на живые организмы и окружающую среду;

Определение путей уменьшения отрицательного воздействия автомобилей на окружающую среду.

Изучить влияние ДВС на окружающую среду;

Изучить современные способы защиты окружающей среды от загрязнения автомобилями.

Задача проекта

Используя различные источники информации и эксплуатацию личного автомобиля, разобраться в экологических проблемах, связанных с машиной.

Актуальность проекта

Проблема загрязнения окружающей среды на данный момент является одной из главных в современном мире. Выхлопные газы, парниковый эффект, потепление климата, загрязнение почвы и водоёмов, утилизация автомобилей – лишь небольшой перечень проблем, связанных с эксплуатацией автомобилей.

Область исследования: физика, экология.

Предмет исследования: автомобиль.

Методы исследования:

  • Изучение литературы по теме;

  • Наблюдения и измерения;

  • Систематизация материала;

Построение графиков и диаграмм;

  • Статистика.

Методические рекомендации:

  • Данный проект может быть использован в качестве учебного пособия на уроках физики при изучении соответствующих тем, на занятиях кружков и секций, связанных с работой ДВС.

  • Проект может быть предложен в качестве самостоятельного источника информации для подготовки сообщений учащимися.

  • Электронная презентация проекта может быть использована в качестве наглядного пособия при изучении проблем экологии, связанных с автомобилями в смежных дисциплинах, таких, как устройство автомобиля, химия, экология.



  1. Практический этап исследований.

1.Расчеты содержания вредных веществ.

Автомобили являются источниками 50% загрязнения атмосферы углеводородами азота и 90 % окисью углерода. В выбросах карбюраторных двигателей основная доля вредных продуктов приходится на оксид углерода, углеводороды и оксиды азота, в выбросах дизельных двигателей – оксиды азота и сажу. Именно выбросы этих веществ будут предметом моего исследования.

Наибольшее количество вредных примесей в отработавших газах содержится при режимах холостого хода и полных нагрузок. В городских условиях двигатель не может работать на каком-то одном режиме, при проезде перекрёстка происходит несколько переключений, это в расчётной формуле учитывает коэффициент K, n – количество машин, проехавших перекрёсток за время t.

Расчётная формула: M=t*n*k*(mco+mco2+mno2+mсажа)

Исследование производилось в разное время суток утром в 7-00, днём в 15-00, вечером в 19-00 . Результаты расчётов приведены ниже в таблицах, и представлены в виде диаграмм.



Таблица 1. Состав выхлопных газов бензиновых и дизельных двигателей (г/мин)

Компоненты выхлопных газов

Бензиновые двигатели

Дизельные двигатели

Оксид углерода СО

0,035

0,017

Оксид углерода СО2

0,217

0,2

Оксид азота NO,NO2

0.002

0,001

Сажа

0,04

1,1



Таблица 2. Утро(7-00)

Марки машин

t

(мин)

n

k

m

CO

m

CO2

m

NO2

m

сажа, г

M

Легковые

10

146

3

0,035

0,217

0,002

0,04

1287,72

Грузовые

10

46

4

0,035

0,217

0,002

0,04

540,96

Грузовые дизель

10

15

4

0,017

0,2

0,001

1,1

790,8

Автобус дизель

10

18

5

0,017

0,2

0,001

1,1

1186,2


М1=10*146*3*(0,035+0,217+0,002+0,04)=1287,72(г)

М2=10*46*4*(0,035+0,217+0,002+0,04)=540,96(г)

М3=10*15*4*(0,017+0,2+0,001+1,1)=790,8(г)

М4=10*18*5*(0,017+0,2+0,001+1,1)=1186,2г)

hello_html_4843d32.gif


Таблица 3. День(15-00)

Марки машин

t

(мин)

N

k

m

CO

m

CO2

m

NO2

m

сажа, г

M

Легковые

10

350

3

0,035

0,217

0,002

0,04

3087

Грузовые

10

105

4

0,035

0,217

0,002

0,04

1234,8

Грузовые дизель

10

42

4

0,017

0,2

0,001

1,1

2214,24

Автобус дизель

10

35

5

0,017

0,2

0,001

1,1

2306,5


М1=10*350*3*(0,035+0,217+0,002+0,04)=3087(г)

М2=10*105*4*(0,035+0,217+0,002+0,04)=1234,8(г)

М3=10*42*4*(0,017+0,2+0,001+1,1)= 2214,24(г)

М4=10*35*5*(0,017+0,2+0,001+1,1)= 2306,5(г)


hello_html_50779385.gif

Таблица 4. Вечер(19-00)

Марки машин

t

(мин)

n

k

m

CO

m

CO2

m

NO2

m

сажа, г

M

Легковые

10

280

3

0,035

0,217

0,002

0,04

2469,6

Грузовые

10

58

4

0,035

0,217

0,002

0,04

682,08

Грузовые дизель

10

21

4

0,017

0,2

0,001

1,1

1107,12

Автобус дизель

10

23

5

0,017

0,2

0,001

1,1

1515,7


М1=10*280*3*(0,035+0,217+0,002+0,04)=2469,6(г)

М2=10*58*4*(0,035+0,217+0,002+0,04)=682,08(г)

М3=10*21*4*(0,017+0,2+0,001+1,1)=1107,12(г)

М4=10*23*5*(0,017+0,2+0,001+1,1)=1515,7(г)

hello_html_m1483348b.gifТаблица 5. Суммарное количество выбросов по времени суток

Время суток

Количество вредных выбросов, г

Утро(7-00)

3805,68

День(15-00)

8727,54

Вечер(19-00)

5774,5


hello_html_m2fa9f582.gif



Выводы, которые можно сделать по результатам расчета:


  1. Наибольшее загрязнение от автомобильного транспорта происходит в дневное время;

  2. В утреннее и дневное время рабочей недели наибольший вклад в загрязнение атмосферы вносят грузовики.


      1. Определение органолептических характеристик проб талой воды.

Цель: оценка экологического состояния снега (талой воды), взятых с

дороги, около дороги и в лесу Павлово-Посадского муниципального

района.

Органолептические характеристики воды определяются с помощью

органов зрения (мутность, цветность) и обоняния (запах).

Неудовлетворенные органолептические характеристики косвенно

свидетельствуют о загрязнении.

Тест 1. Определение запаха.

Последовательно открыла колбы с пробами талой воды (А, Б, В) и,

неглубоко вдыхая воздух, сразу определили наличие и интенсивность запаха.

Тест 2. Определение цветности и мутности воды.

Я заполнила пробирки талой водой из 3х проб до высоты 12 см. Определила

цветность воды, рассматривая пробирки сверху на белом фоне при боковом

освещении. Чтобы определить мутность воды в тех же пробирках с пробами а,

б, в, я рассматривала их сверху на темном фоне при достаточном боковом

освещении.

Выводы: Из таблицы видно, что в пробах А, Б - неудовлетворительные

органолептические характеристики, которые свидетельствуют о

загрязнениях снега, взятого с автодороги и вблизи дороги (смотри

таблицу).



Проба

Наличие запаха

Интенсивность запаха

Цветность воды

Мутность воды

Характер среды

А (дорога)

есть

отчетливый

темно-серая

очень мутная

кислая

Б (около дороги)

есть

заметный

светло-серая

мутная

кислая

В (у леса)

отсутствует

нет

бесцветная

прозрачная

норма


  1. Вредное воздействие выхлопов на человека.

Известно, что топливо сгорает в камере при взаимодействии с кислородом воздуха. Этот процесс сопровождается интенсивным выделением тепла, которое и преобразуется в работу. Теоретически для сгорания 1 кг бензина требуется 14,7 кг воздуха, однако на практике этого количества оказывается недостаточно. Дело в том, что воспламенение и сгорание бензиново-воздушной смеси (ее еще называют горючей) длится тысячные доли секунды, и к такому быстрому процессу она недостаточно хорошо подготовлена. В смеси остаются газы от предыдущего цикла, препятствующие доступу кислорода к частицам топлива; кроме того, не удается добиться ее идеального перемешивания по объему цилиндра, особенно у непрогретого двигателя и на переходных режимах. В результате не все топливо окисляется до конечных продуктов, и для нормального протекания процесса сгорания его приходится добавлять. Если в горючей смеси количество топлива больше расчетного, смесь называется богатой, если меньше - бедной. При средних нагрузках главное внимание обращается на экономичность, поэтому в камеру сгорания подается несколько обедненная смесь. При небольшом обогащении смеси скорость ее сгорания увеличивается, в камере развиваются более высокие температура и давление. Для максимальных нагрузок или резкого перехода с малой нагрузки на большую требуется богатая смесь. Большое количество топлива подается в цилиндры и при пуске холодного двигателя, когда горючую смесь образуют только самые легкие фракции топлива. В этих случаях из-за недостатка кислорода топливо сгорает не полностью. Двигатель хотя и развивает большую мощность, но работает не экономично и выбрасывает в атмосферу токсичные продукты неполного сгорания.

Наиболее токсичными компонентами отработавших газов бензиновых двигателей являются: оксид углерода (СО), оксиды азота (NОx), углеводороды (СnHm), а в случае применения этилированного бензина - свинец. Состав выбросов дизельных двигателей отличается от бензиновых. В дизельном двигателе происходит более полное сгорание топлива. При этом образуется меньше окиси углерода и несгоревших углеводородов. Но, вместе с этим, за счет избытка воздуха в дизеле образуется большее количество оксидов азота. Дизельные двигатели, кроме всего прочего, выбрасывают твердые частицы (сажу).

Сажа, содержащаяся в выхлопе, нетоксична, но она адсорбирует на поверхности своих частиц канцерогенные углеводороды. При сгорании низкокачественного дизельного топлива, содержащего серу, образуется сернистый ангидрид. По словам кардиологов, микроскопические частицы загрязнённого воздуха (к ним относится и сажа) попадают в лёгкие и затем проникают в кровоток, нарушая работу сердечно - сосудистой системы. В течение 15 минут после вдыхания ультратонких мелкодисперсных частиц быстро повышается артериальное давление, поэтому плохая экология воздуха может внести свой отрицательный вклад в и в увеличение сферы действия гипертонии.

Как же эти вредные компоненты воздействуют на человека и окружающую среду? В обычных условиях СО- бесцветный газ без запаха, он легче воздуха и поэтому может легко распространятся в атмосфере. При действии на человека СО вызывает головную боль, головокружение, быструю утомляемость, раздражительность, сонливость, боли в области сердца. Оксид азота NO - бесцветный газ, диоксид азота NO2- газ красно-бурого цвета с характерным запахом. Оксиды азота при попадании в организм человека соединяются с водой. При этом они образуют в дыхательных путях соединения азотной и азотистой кислоты. Оксиды азота раздражающе действуют на слизистые оболочки глаз, носа, рта. Воздействие NO2 способствует развитию заболеваний легких. Некоторые углеводороды СН являются сильнейшими канцерогенными веществами (например, бензапирен), переносчиками которых могут быть частички сажи, содержащиеся в отработавших газах.

В скопившихся над асфальтом облаках СН и NOх под воздействием света происходят химические реакции. Разложение оксидов азота приводит к образованию озона. Вообще-то озон не стоек и быстро распадается, но только не в присутствии углеводородов (СН) - они замедляют процесс распада озона, и он активно вступает в реакции с частичками влаги и другими соединениями. Образуется стойкое облако мутного смога. Озон разъедает глаза и легкие, а выбросы NОх участвуют в формировании кислотных дождей.

Значительный ущерб здоровью людей наносят выбросы свинца и его соединений, содержащихся в автомобильном топливе. В случае применения этилированных бензинов около 50% свинца осаждается в виде нагара на деталях двигателя и в выхлопной трубе, остаток уходит в атмосферу. Свинец присутствует в отработавших газах в виде мельчайших частиц размером 1-5 мкм, которые долго сохраняются в атмосфере. Концентрация свинца в атмосфере придорожной полосы в 2-20 раз больше, чем в других местах. Присутствие свинца в воздухе вызывает серьезные поражения органов пищеварения, центральной и периферической нервной системы. Воздействие свинца на кровь проявляется в снижении количества гемоглобина и разрушении эритроцитов.

  1. Нормы токсичности.

Экологические требования к современному автомобилю являются в настоящее время приоритетными. Экологическая безопасность - это свойство автомобиля снижать негативные последствия влияния эксплуатации автомобиля на участников движения и окружающую среду. Она направлена на снижение токсичности отработанных газов, уменьшение шума, снижение радиопомех при движении автомобиля.

Несмотря на многочисленные попытки заменить двигатель внутреннего сгорания каким-либо другим, не выделяющим токсичные вещества, альтернативы ему пока нет. А если принципиально новый двигатель и появится, то переналадка производства для его крупносерийного выпуска потребует грандиозных капиталовложений и произойдет далеко не сразу. Вместе с тем уже сейчас человечество подошло к той черте, когда без экологически чистого автомобиля просто не обойтись. И выход пока видится один - надо если не полностью исключить, то во всяком случае свести к минимуму вредные выбросы ДВС.

Первыми тревогу забили в США и в Японии, где проблема загазованности в крупных городах встала особенно остро. Были законодательно утверждены требования по токсичности выхлопов новых автомобилей, которые периодически пересматривались и ужесточались. Вскоре аналогичные законы были приняты и в странах Европы.



V. Пути уменьшения токсичности выхлопов: hello_html_m50d85d9a.png

В России принят новый закон "Об обеспечении экологической безопасности автомобильного транспорта", в котором нормативы выбросов вредных веществ в отработавших газах автомобилей определяются в соответствии с современными международными требованиями. Сразу же после принятия этого закона в России введены экологические нормы Euro-2.

В соответствии с требованиями действующих ГОСТ'ов (17.2.2.03-87 и 21393-75), в России нормируется содержание в выхлопных газах (ВГ) автомобилей углерода оксида (CO) и углеводородов (CnHm), а для дизельных автомобилей - ещё и дымность (сажа). Содержание этих веществ должно быть в пределах, установленных заводом-изготовителем. Здесь следует отметить некоторую неполноту нормируемых показателей. Так содержание сернистого ангидрида в выхлопе не нормируется, а углеводороды нормируются суммарно, в то время как в ВГ их содержится более 40 видов (бензол, 3-метилгексан, толуол, этилбензол, h-пропилбензол, 3-метилбензол, метилэтилбензол, нафталин и др.), включая очень токсичные соединения и те токсикологические свойства, которых до сих пор не изучены. Ещё более сложный состав имеет дымность. Более чем на половину сажа состоит из неполярных фракций органических соединений, остальное - кетоны, карбоксильные альдегиды, ангидриды, хиноны.

Отечественные требования по токсичности выхлопа значительно "мягче" требований ЕЭК ООН, а подержанные иномарки вряд ли можно назвать злостными загрязнителями атмосферы города. Есть, правда, один подвох. Состоит он в том, что эти иномарки в России должны быть отрегулированы "по-нашему". В Европе регулирование производится по 13 циклам работы двигателя, у нас - по двум, регулировка может снизить интегральные экологические параметры автомобилей, отвечающих жестким международным стандартам.

За соблюдением экологических нормативов следят при постановке транспортных средств на учет, при прохождении ежегодного техосмотра, а также при проведении выборочных инспекционных проверок на дорогах.



1.Установка трехкомпонентных каталитических нейтрализаторов.

При современном уровне развития техники наиболее эффективным способом снижения токсичности выхлопа является нейтрализация токсичных компонентов отработавших газов с использованием химических реакций окисления и (или) восстановления. С этой целью в выпускную систему двигателя устанавливают специальный термический реактор (нейтрализатор).

На современных автомобилях для снижения выбросов вредных веществ устанавливаются трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы. Трехкомпонентными их называют потому, что они нейтрализуют три вредных составляющих выхлопных газов: СО, СН и NO. Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор представляет собой корпус из нержавеющей стали, включенный в систему выпуска до глушителя. В корпусе располагается блок носителя с многочисленными продольными порами, покрытыми тончайшим слоем вещества катализатора, которое само не вступает в химические реакции, но одним своим присутствием ускоряет их течение. В качестве катализатора используется платина и палладий, которые способствуют окислению СО и СН, а родий ”борется” с NOx. В результате реакций в нейтрализаторе токсичные соединения CO, CH и NOx окисляются или восстанавливаются до углекислого газа СО2, азота N2 и воды Н2О.

На первый взгляд может показаться, что установка катализатора решает все экологические проблемы. Однако, температура, при которой катализатор начинает действовать (температура активации), находится в пределах 250–350°С. Время же, необходимое для разогрева, может достигать нескольких минут и зависит от типа автомобиля, способа его эксплуатации и температуры воздуха. Холодный катализатор практически неэффективен – следовательно, необходимо уменьшить время достижения температуры активации. Проблему частично решили, приблизив нейтрализатор к выпускному коллектору. Кроме этого, коллектор изготавливают из тонкостенных стальных труб вместо массивных чугунных и дополнительно утепляют, уменьшив тем самым тепловые потери. Другой способ быстро прогреть нейтрализатор – подать в отработавшие газы дополнительную порцию воздуха и одновременно обогатить смесь. Топливо догорает уже на выпуске, температура выхлопных газов растет, и нейтрализатор быстрее выходит на рабочий режим. Иногда нейтрализатор разогревают электрическим термоэлементом, однако это влечет дополнительные энергозатраты.

Трехкомпонентный нейтрализатор наиболее эффективен при определенном составе отработавших газов. Это значит, что нужно очень точно выдерживать состав горючей смеси возле так называемого стехиометрического отношения воздух/ топливо, значение которого лежит в узких пределах 14,5- 14,7. Если горючая смесь будет богаче, то упадет эффективность нейтрализации СО и СН, если беднее - NOx. Поддерживать стехиометрический состав горючей смеси можно было только одним способом - управлять смесеобразованием, немедленно получая информацию о процессе сгорания, то есть, организовав обратную связь.

Для этого в выпускной коллектор поместили специально разработанный кислородный датчик, так называемый лямбда-зонд. Он вступает с раскаленными выхлопными газами в электрохимическую реакцию и выдает сигнал, уровень которого зависит от количества кислорода в выхлопе. Если кислорода осталось много - значит, смесь слишком бедная, если мало - богатая. А по результатам мгновенного анализа, которым занимается электроника, можно быстро корректировать состав смеси в ту или иную сторону. Напряжение на выходе кислородного датчика принимает два уровня. Если смесь бедная, то низковольтный сигнал дает команду на обогащение топливной смеси, и наоборот. На современных нейтрализаторах устанавливается два кислородных датчика. Первый определяет качество смеси: богатая или бедная. Второй, установленный за нейтрализатором, отслеживает эффективность нейтрализации.

Сравнительно небольшое содержание вредных компонентов в отработавших газах дизелей не требовало в прошлом установки специальных устройств. Однако ужесточение норм токсичности (Евро-3 и Евро-4) коснулось и их. Основные претензии к дизелям экологи предъявляют из-за содержания частиц сажи и окиси азота (NOx) в выхлопе. Поэтому и на дизелях появились системы снижения токсичности выхлопа, включающие рециркуляцию отработавших газов, каталитический нейтрализатор и специальный сажевый фильтр.

Система рециркуляции выхлопных газов применяется на бензиновых, дизельных и газовых двигателях и предназначена для снижения токсичности отработавших газов (главным образом содержания оксидов азота NOx) в режимах прогрева и резкого ускорения двигателя, который на данных режимах работает на обогащённой топливной смеси. При этом часть отработавших газов попадает обратно в цилиндры, что вызывает снижение максимальной температуры горения и, как следствие, уменьшение выбросов оксидов азота. Система EGR не используется на холостых оборотах (прогретый двигатель), на холодном двигателе и при полностью открытой заслонке. Работа системы вызывает снижение эффективной мощности двигателя.

В фильтрах нового поколения общий принцип остался прежним: задержать и уничтожить. Но как добиться нужной для сгорания частиц сажи температуры?

Во-первых, фильтр разместили сразу за выпускным коллектором. Во-вторых, через каждые 300-500 км пробега контроллер включает режим многофазного впрыска, увеличивая количество поступающего в цилиндр топлива

Во-вторых, поверхность фильтрующего элемента покрыта тонким слоем катализатора, который дополнительно повышает температуру выхлопных газов до необходимого значения – 560-600°С. При этом фильтрующий элемент состоит, как правило, из керамической (карбид кремния) микропористой губки.

2. Использование альтернативного топлива

Состав отработавших газов зависит от типа автомобиля и потребляемого топлива.

Парк легковых автомобилей оснащен в основном двигателями с искровым зажиганием, работающими на бензине. В некоторых странах создано относительно большое количество автомобилей работающих на газе. В России в последнее время наблюдается тенденция перевода легкового и грузового транспорта на газовое топливо. В Западной Европе нашли большое применение легковые автомобили с дизельными двигателями, и их популярность растет.

Кроме природного газа в качестве альтернативных бензину видов топлива можно и другие. Недавно на северо-востоке Китая начали производить этанолсодержащее топливо, которое позволит снизить загрязнение окружающей среды отравляющими выхлопами автомобилей. В июле в трех китайских городах приступили к заправке машин бензином, содержащим этанол. По объяснению ученых, этанолсодержащее топливо, получаемое на основе переработки кукурузы, представляет собой один из экологически чистых и возобновляющихся видов энергоресурсов. Одновременно производство этанолсодержащего топлива решит проблему с просроченными зерновыми. Китайцы уже произвели 220 тыс. тонн этанолсодержащего топлива, часть которого распродали у себя, а остальное успешно экспортировали в Японию и Корею. До России же оно пока не дошло.

Использование альтернативного бензину топлива для автомобиля водородного является одним из лучших решений экологических и экономических проблем. Преимущество водорода очевидно. Неисчерпаемые ресурсы в природе и возможность получения из возобновляемых сырьевых источников. Продукт сгорания водорода практически не содержит вредных компонентов на основе углерода. Перед серийным производством водородных, азотных видов топлива возникают трудности в перевозке и транспортировке, в отсутствии заправочных станций, станций технического осмотра, также затруднен их запуск при холодном пуске двигателя.

2.Выпуск автомобилей с гибридным двигателем .

Главным преимуществом гибридной системы силового агрегата автомобиля (комбинация двигателя внутреннего сгорания с электромотором) является то, что подобное сочетание позволяет хозяину гибрида существенно снизить расход топлива. Как свидетельствует статистика, потребление горючего снижается в среднем на 20-25%. При этом все базовые характеристики гибридного авто остаются на уровне, характерном для машин с традиционным двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Таким образом, экономичность эксплуатации – главный козырь гибридной машины!

Второе достоинство гибрида, по мнению большинства экспертов, заключается в его экологичности. Последняя достигается благодаря рациональному расходу углеродного топлива (снижение или полная остановка его потребления на определенных участках движения), в результате чего пагубные выбросы в атмосферу в значительной степени нивелируются.

Во-первых, при прочих равных гибридная машина, как правило, дороже модели с традиционным ДВС. Большая стоимость авто, зачастую, определяется повышенною сложностью гибридной системы силового агрегата.

Во-вторых, сложность конструкции, ее дороговизна, в свою очередь, определяют дороговизну технического обслуживания гибридных автомобилей, их ремонта. Более того, не везде такого рода услуги могут быть оказаны в принципе, ибо они требуют наличие специалистов, которые смогут со знанием дела разобраться во “внутренностях” гибрида.

В-третьих, очень часто проблемы в работе гибрида касаются его электродвигателя, в частности аккумуляторных батарей. Последним свойственно периодически саморазряжаться в самый неподходящий момент. Более того, такие элементы питания требуют специализированной утилизации, которая не всегда доступна. А это значит, что, просто выбрасывая их (куда придется), мы загрязняем окружающую среду.



3.Использование электромобилей

Электромобиль — автомобиль, приводимый в движение одним или несколькими электродвигателями с питанием от аккумуляторов или топливных элементов и проч., а не двигателем внутреннего сгорания. Электромобиль следует отличать от автомобилей с двигателем внутреннего сгорания и электрической передачей и от троллейбусов. Подвидами электромобиля считаются электрокар (грузовое транспортное средство для движения на закрытых территориях) и электробус (автобус с аккумуляторной тягой).

К преимуществам электромобиля можно отнести:

  • простоту конструкции и управления, высокую надёжность и долговечность отсутствие вредных выхлопов;

  • экипажной части (до 20—25 лет) в сравнении с обычным автомобилем;

  • возможность подзарядки от бытовой электрической сети (от розетки), но такой способ в 5—10 раз дольше, чем от специального высоковольтного зарядного устройства;

  • применение на легковом автотранспорте энергии, вырабатываемой АЭС и электростанциями других типов;

  • решение проблемы «энергетического пика» за счёт подзарядки аккумуляторов в ночное время.

Кроме достоинств электромобили имеют следующие недостатки:

  • Аккумуляторы за полтора века эволюции так и не достигли характеристик, позволяющих электромобилю на равных конкурировать с автомобилем по запасу хода и стоимости, несмотря на значительное усовершенствование конструкции. Имеющиеся высокоэнергоёмкие аккумуляторы либо слишком дороги из-за применения драгоценных или дорогостоящих металлов (серебро, литий), либо работают при слишком высоких температурах (рабочая температура натрий - серного аккумулятора >300 °С). Кроме того, такие аккумуляторы отличаются высоким саморазрядом. Одним из перспективных направлений стала разработка никель - металлогидридных аккумуляторов с оптимальным соотношением энергоёмкости и себестоимости, перспективными считаются и аккумуляторы на основе полипропилена, однако, фактически из-за патентных ограничений на электромобилях, как и век назад применяются свинцово-кислотные АКБ. Впрочем, энергоёмкость таких АБК увеличилась за XX век в 4 раза (до 40—45 Вт·ч/кг) и они не требуют обслуживания в течение всего срока службы. Значительно повысить отдачу от аккумуляторов позволило применение электронных систем оперативного контроля за состоянием и зарядкой-разрядкой АКБ.

  • Аккумуляторы хорошо работают при движении электромобиля на постоянных скоростях и при плавных разгонах. При резких стартах тяговые АКБ теряют много энергии. Для увеличения пробега электромобиля необходимы специальные стартовые системы, например, на конденсаторах, а также применение систем рекуперации энергии (экономия до 25 %).

  • Проблемой является производство и утилизация аккумуляторов, которые часто содержат ядовитые компоненты (например, свинец или литий).

  • Около 10 % энергии теряется в коробке передач и других элементах трансмиссии. Для решения этой проблемы компания Mitsubishi Motor разработала колесо с встроенным электродвигателем. Система получила название Mitsubishi In-wheel motor Electric Vehicle (MIEV). Аналогичное моторколесо разработала Toyota. Прототип автомобиля Toyota Fine-T может поворачивать колёса перпендикулярно оси автомобиля, что позволяет значительно упростить парковку.

  • Часть энергии аккумуляторов тратится на охлаждение или обогрев салона автомобиля, а также питание прочих бортовых энергопотребителей, сейчас прилагаются усилия, чтобы решить эту проблему с использованием топливных элементов, фотоэлементов для массового применения электромобилей требуется создание соответствующей инфраструктуры для подзарядки аккумуляторов.

  • При массовом использовании электромобилей в момент их зарядки от бытовой сети возрастают перегрузки электрических сетей "последней мили", что чревато снижением качества энергоснабжения, риском локальных аварий длительное время зарядки аккумуляторов по сравнению с заправкой топливом.

hello_html_1272aa4f.jpg

4.Наличие окружных дорог, проколов для большегрузного транспорта

Доля грузового транспорта в загрязнение атмосферного воздуха в утреннее и дневное время значительна, поэтому в городах необходимо наличие окружной дороги, по которой бы транзитный большегрузный транспорт мог бы, экономя время и не загрязняя воздух городской черты, объехать населённый пункт.

В Павловском Посаде появится туннель-прокол под железной дорогой.

Власти Павлово-Посадского района обещают жителям райцентра уже в 2014 году начать строительство подземного переезда под Горьковской веткой железной дороги, проходящей через город. Таким образом, проблема транспортного коллапса в центре Павловского Посада будет решена в обозримом будущем.

«В текущем году мы начинаем проектирование этого прокола, – заявил глава района Олег Соковиков. – Думаем, что завершится оно в середине лета, максимум – к концу августа. Нам следует поторопиться, потому что Правительство Московской области зарезервировало на это строительство в бюджете порядка трех миллиардов рублей. Думаю, их активное освоение начнется уже в 2014 году».

Районный центр посередине пересекается железной дорогой с очень интенсивным движением. По ней курсируют высокоскоростные поезда – «Сапсаны» - до Нижнего Новгорода, причем РЖД планирует увеличить количество рейсов.

В городе существуют два переезда: основной наземный и узкий подземный. Оба собирают огромные пробки в часы пик. Ситуация обостряется с каждым годом.

На вопросы жителей о возможном перекрытии уже существующего наземного переезда для строительства туннеля-прокола глава района ответил: «Прокол будет строиться в другом месте – в районе ул. Орджоникидзе, 2, поблизости от построенного, но не работающего пока моста. Нам надо завершить развязку, а для этого новые объекты дорожной инфраструктуры должны располагаться компактно, чтобы быть соединенными между собой в кратчайшие сроки».

Позже, после введения в эксплуатацию тоннеля, наземный переезд, возможно, все-таки будет закрыт. Это может быть сделано по программе РЖД, пояснил О. Соковиков. hello_html_m44184041.jpg





VI. Заключение

Человек часть природы и любое его действие вызывает в природе изменения, которые, как бумеранг, могут принести не только пользу, но и вред.

Современная экологическая ситуация и сопровождающие её проблемы не просты. Это не только загрязнение воздуха и природных вод, но и целый комплекс сложных явлений, способных вывести биосферу из равновесия.

Задача сохранения устойчивой окружающей среды, обеспечивающей безопасное развитие жизни на Земле, становится важной задачей человечества. Её решение требует от нас глубоких знаний в различных областях, и в том числе знания физики и экологии. Работа над проектом «Инновационные технологии в области защиты окружающей среды от загрязнения автомобилями города Павловский Посад» позволила мне расширить свои знания по этим предметам и сделать выводы о путях снижения отрицательного воздействия автомобильного транспорта в городской черте:

  1. автомобиль не виноват, а виноваты люди;

  2. должны быть строгие требования к экологическим характеристикам автомобиля;

  3. использование бензина с улучшенными экологическими характеристиками или альтернативного горючего;

  4. необходим новый экологически чистый автомобиль, хоть он и будет стоить дороже;

  5. необходимо уменьшить количество личных автомобилей в городе и ввести дорожки для велосипедов;

  6. наличие окружных дорог, проколов вокруг крупных городов.

И в заключении мне хочется привести слова американского ученого Роберта Винера, к которым должно прислушаться человечество, чтобы жить в гармонии с природой: «Мы столь радикально изменили нашу среду, что теперь для того, чтобы существовать в этой среде, мы должны изменить себя».

VII.Список литературы и интернет ресурсов:

  1. Бондаренко Е.В., Коротков М.В. Критериальная характеристика экологической безопасности и технического совершенства автотранспортных средств. Вестник ОГУ. 2002. №3. С.25-28

  2. Бондаренко Е.В., Филиппов А.А., Коротков М.В, Оценка экологической опасности автомобиля, работающего на разных видах топлива. Автомобильная промышленность. 2004. №4.

  3. Чириков К. Прогноз применения компримированного природного газа на автотранспорте. АГЗК+АТ. 2003. №3(9). С. 20-23

  4. Рыженков А.П. Физика. Человек. Окружающая среда. 2001.

  5. Бранзенбург Т. Автомобили .- М.: «Планета детства», «Издательство Астрель», АСТ 2002 (Что, где, когда)

  6. Высоцкая М.В. Элективные курсы «Экология» 9 кл. Издательство «Учитель».- Волгоград 2007

  7. Мусскин С.А Книга «100 Великих чудес техники» - М. «Вече» 2003

  8. Энциклопедия «Всё обо всём. Машины» - М.: «Планета детства», «Издательство Астрель», АСТ 2002

  9. Интернет сайты: http//invest.ivanovo.ru

www.ecoguild.ru

http://www.skonline.ru.

http://www.krugosvet.ru.

http://www.businesseco.ru





Краткое описание документа:

Задача сохранения устойчивой окружающей среды, обеспечивающей безопасное развитие жизни на Земле, становится важной задачей человечества. Её решение требует от нас глубоких знаний в различных областях, и в том числе знания физики и экологии. Работа над проектом «Инновационные технологии в области защиты окружающей среды от загрязнения автомобилями города Павловский Посад» позволила мне расширить свои знания по этим предметам и сделать выводы о путях снижения отрицательного воздействия автомобильного транспорта в городской черте.

Автор
Дата добавления 17.06.2015
Раздел Физика
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров369
Номер материала 307736
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх