Зарубежный опыт обеспечения экологической безопасности автомобильного транспорта - Реферат

В последние годы человечество в полной мере ощутило последствия своего массированного воздействия на природу. Сообщения об изменениях климата, природных катаклизмах и стремительно тающих запасах нефти на планете мы слышим почти каждый день. Автотранспорт с традиционными двигателями внутреннего сгорания (ДВС) хоть и уступает пальму первенства по сжиганию топлива энергетике и промышленности, но свои весомые 20% выбросов углекислого газа вносит регулярно. А у ДВС есть еще потенциал развития за счет совершенствования процессов топливоподачи, смесеобразования и сгорания, использования альтернативных видов топлива растительного и синтетического происхождения, а также систем «стартстоп» (stop&go) и гибридных схем. Большую долю всего объема транспортных перевозок выполняет промышленный транспорт, в составе которого 30-35% перевозок совершают железные дороги, около 60 % автомобили, а остающиеся 5-10% - трубопроводы, транспортеры, речной и морской флот.С момента изобретения более ста лет назад двигателя внутреннего сгорания (ДВС) предпринимались многочисленные попытки повышения его экономичности и экологичности. Отлаженность технологии выпуска ДВС обеспечила их низкую удельную стоимость (затраты/КВТ энергии). Например, существенный рост КПД бензиновых двигателей и улучшение экономичности было достигнуто благодаря: переходу на впрыск топлива во впускной трубопровод или непосредственно в цилиндр; использованию наддува. Так разрабатываются методы повышения КПД существующих ДВС путем создания конструкции регулирования степени сжатия и рабочего объема. Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что путем оптимизации степени сжатия и рабочего объема ДВС может быть улучшена эксплуатационная топливная экономичность и обеспечено снижение выброса парниковых газов (СО2) в условиях городского движения от 20 до 40 %.Впрыск воды в топливо-воздушную смесь двигателей внутреннего сгорания используется для дополнительного охлаждения двигателя и временного повышения его характеристик (форсажа ). Особенно активно двигатели с впрыском воды применялись всеми воюющими сторонами во время Второй Мировой войны, когда цены на нефть были чрезвычайно высокими. Давление образовавшегося пара может помочь рабочему газу приводить в движение поршни или турбины тепловых двигателей и тем давать существенное приращение мощности, максимального крутящего момента и коэффициента полезного действия (КПД) этих моторов. На многих спортивных автомобилях, использующих турбонаддув, вода распыляется в сжатом компрессором воздухе для охлаждения этого воздуха, вместе с которым она затем попадает цилиндры, где и становится паром. Это распыление осуществляется либо до прохождения сжатого воздуха через интеркулер (дополнительный охлаждающий радиатор), либо после него, но, в любом случае, даже мельчайшие нагревающиеся капельки воды должны превращаться в пар только внутри цилиндра, иначе польза от этого пара становится ничтожной.Биотопливо - использование биотоплива, например этанола (этилового спирта) или дизельного топлива (биодизеля), полученного из специально выращенных растений, обычно рассматривают как важный шаг к сокращению выбросов углекислого газа (СО2) в атмосферу. Конечно, при сжигании биотоплива углекислый газ попадает в атмосферу совершенно так же, как и при сжигании ископаемого топлива (нефти, угля, газа). Соответственно, использование биотоплива рассматривается как «углерод-нейтральная технология»: сначала атмосферный углерод (в виде СО2) связывается растениями, а потом выделяется при сжигании веществ, полученных из этих растений. Двигатели, работающие на биотопливе, используют энергию солнечного света, запасенную растениями. Энергия ископаемого топлива - это связанная энергия солнечного света, а выделяющийся при сжигании ископаемого топлива углекислый газ когда-то был изъят из атмосферы растениями и цианобактериями.Ричард Кэммак, автор исследования «Водород как топливо», считает, что водород потенциально может стать идеальным топливом. Добывать водород из воды очень дорого, поэтому в США 95% водорода производятся из природного газа (метана). Существует еще и другой вариант использования водорода - в качестве топлива для обычного двигателя внутреннего сгорания, в цилиндрах которого, собственно, и сжигается водород. Двигатель внутреннего сгорания BMW Hydrogen 7 может работать на бензине , или водороде . На Hydrogen 7 установлен бензобак 74 литра, и баллон для хранения 8 кг водорода .Уже сейчас в Нидерландах порядка 50% автомобилей работают на природном газе, а каждый десятый автомобиль - на сжиженном. Одним из простейших и ярких примеров подобных силовых установок можно считать мотор, работающий на бензине и газе (природном или полученном из нефти). Только в одном случае эти два агрегата могут входить в состав силовой установки, а в другом - крутящий момент для привода колес вырабатывает только электромотор, а ДВС работает в паре с генератором для зарядки АКБ и подпитки электромотора. Первые гибриды в основном представляли собой комбина

Содержание

Введение

1. Основные направления повышения экологической безопасности автомобилей

1.1 Совершенствование двигателей внутреннего сгорания

1.2 Впрыск воды

1.3 Применение альтернативных топлив.

1.3.1 ТС на биотопливе

1.3.2 Транспортные средства с водородными ДВС

1.3.3 ТС с ДВС на газе

1.3.4 ТС с комбинированной (гибридной) энергетической установкой.

Электромобили

2. Оптимизация

Заключение

Литература

В последние годы человечество в полной мере ощутило последствия своего массированного воздействия на природу. Сообщения об изменениях климата, природных катаклизмах и стремительно тающих запасах нефти на планете мы слышим почти каждый день. По прогнозам экспертов, через 30- 50 лет запасы «черного золота» могут совсем иссякнуть, если его истреблять такими же темпами.

Автотранспорт с традиционными двигателями внутреннего сгорания (ДВС) хоть и уступает пальму первенства по сжиганию топлива энергетике и промышленности, но свои весомые 20% выбросов углекислого газа вносит регулярно. Плюс растущая интенсивность движения неуклонно увеличивает риск дорожнотранспортных происшествий. Поэтому чем раньше производители автомобилей и комплектующих достигнут взаимопонимания в области финансирования и внедрения новых технологий, тем более заметными и обнадеживающими будут результаты.

По оценкам специалистов Robert Bosch GMBH, современные реалии таковы, что и через 20 лет ДВС все еще будет основным типом автомобильной силовой установки. Альтернативные конструкции занимают пока очень узкие сегменты рынка и требуют создания принципиально новой инфраструктуры. А у ДВС есть еще потенциал развития за счет совершенствования процессов топливоподачи, смесеобразования и сгорания, использования альтернативных видов топлива растительного и синтетического происхождения, а также систем «стартстоп» (stop&go) и гибридных схем. Но уже сейчас можно заметно экономить, используя современные дизельные двигатели, которые существенно превосходят бензиновые моторы. При том же объеме дизели потребляют на 30% меньше топлива и выбрасывают на 25% меньше СО2. Такая ситуация вызвала разительные перемены даже в США, где предпочитают бензиновые моторы. С осени 2006 года там почти 42% АЗС продают дизельное топливо с низким уровнем серы, а к 2015 году маркетологи прогнозируют увеличение доли дизельных машин с 5% до 15%. В общемировом масштабе через семь лет дизельный сегмент приблизится к 30%. Обнадеживает и ситуация в развивающихся странах Азии, где вводятся более жесткие нормы выбросов, требующие использования дизелей с прогрессивными системами впрыска с электронным управлением.

Безусловно, автомобильный транспорт - не единственный источник выбросов в атмосферу углекислого газа, но на его долю еще в 2000 году приходилось 17,7% СО2, а сейчас уже - около 20%. Поэтому власти стран Евросоюза, Японии и США прилагают максимум усилий, чтобы заставить автопроизводителей делать машины «чище». Несмотря на необходимость миллиардных вложений в развитие новых технологий, последним придется подчиняться ужесточающимся требованиям к автомобилям. Способов решить эту важную проблему много.

Транспорт - важное условие функционирования общественного производства и жизни людей. Пассажиропотоки в городах растут быстрее, чем население городов. Большую долю всего объема транспортных перевозок выполняет промышленный транспорт, в составе которого 30-35% перевозок совершают железные дороги, около 60 % автомобили, а остающиеся 5-10% - трубопроводы, транспортеры, речной и морской флот.

Автомобиль в настоящее время стал, чуть ли не основным средством транспорта для подавляющего большинства человечества. Но он же, к сожалению, и главный глобальный загрязнитель окружающей среды.

Для большинства промышленно развитых стран мира не является секретом тот факт, что для поддержания конкурентоспособности автомобильной промышленности, совершенствования надежности, качества, безопасности автомобилей необходимо участие трех сторон - промышленности, науки и государства. Причем усилия всех участников должны быть объединенными и скоординированными, а не автономными и разрозненными.

Специальные правительственные органы многих промышленно развитых стран проводят всестороннее изучение экологических и других проблем и формулирует систему норм, ограничений, требований и стимулов к производителям и потребителям продукции. Это делается с целью минимизации негативного воздействия на природу. Обеспокоенность мирового сообщества, правительств многих государств темпами технического развития отразились в ряде международных, европейских и национальных документов по обеспечению экологической безопасности и защите окружающей природной среды.

Поэтому большинство ученых и практиков предпринимают срочные меры по снижению токсичности отработавших газов двигателя. И прежде всего - уменьшению количества содержащихся в них моно- и диоксидов углерода, а также оксидов азота и несгоревших углеводородов.

Проблема эта, безусловно, весьма сложная, трудоемкая и дорогостоящая. Уже хотя бы потому, что, во-первых, современные ДВС, как показывает анализ, довольно близки к "потолку" их совершенствования; во-вторых, бурный рост автомобильного парка будет продолжаться, следовательно, речь должна идти не о единицах процентов снижения вредных выбросов отдельно взятым автомобилем, а о разах.

Тем не менее, специалисты, занимающиеся данной проблемой, не считают ее неразрешимой. Более того, они предлагают как минимум четыре направления работ, которые позволят сделать автомобильную энергетику экологически чистой.