CC BY
21ш
Транспорт и экология
Исследования экологической безопасности автомобиля ВАЗ-21213, работающего на КПГ
А.С. Клементьев,
студент Чайковского технологического института (филиала ИжГТУ)
В статье приведены экспериментальные результаты исследования экологической безопасности автомобиля ВАЗ-21213 с карбюраторным двигателем объемом 1,7 л, работающего на бензине и КПГ Эти результаты позволяют частично решить проблему снижения вредных выбросов и улучшения акустических показателей легкового автомобильного транспорта путем перевода его на КПГ
Экологические проблемы, связанные с защитой окружающей среды от вредного воздействия автотранспортных средств, сегодня особенно актуальны для крупных российских городов. Однако постоянный рост автопарка, изношенность автотранспортных средств, отсутствие законодательной базы, регламентирующей и стимулирующей как развитие автомобильной промышленности в области производства экологически чистых автомобилей, так и использование альтернативного моторного топлива, обернулись сегодня серьезной проблемой, связанной с высокой токсичностью автомобильных выбросов [1].
В составе отработавших газов автомобилей, а они содержат более
300 различных вредных веществ, наибольший удельный вес по объему имеет окись углерода (до 10%), окислы азота (до 0,8%), несгоревшие углеводороды (до 3%), альдегиды (до 0,2%) и сажа. Так, при сжигании 1000 л топлива бензиновые двигатели выбрасывают в окружающую среду с отработавшими газами 200 кг окиси углерода, 25 кг углеводородов, 20 кг окислов азота, 1 кг сажи и 1 кг сернистых соединений [2].
В настоящее время одним из основных способов снижения токсичности отработавших газов является применение в качестве моторного топлива компримированного природного газа (КПГ). Отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания, использующих природный газ (метан), по наиболее вредным компо-
нентам в 1,5-5 раз менее опасны, чем выхлопы двигателей, работающих на традиционных жидких моторных топ-ливах. Использование же КПГ сокращает выбросы парниковых газов автотранспортными средствами более чем на 25%.
Моторные топлива, получаемые из природного газа, не содержат ароматических углеводородов, серы и характеризуются полнотой сгорания, поэтому задача более широкого применения природного газа является одной из важнейших [1].
В пользу применения КПГ выступает его ресурсная обеспеченность. По различным оценкам запасов нефти должно хватить всего на 40-60 лет, а газа - на 100-150 лет [3]. Более того, согласно постановлению Правительства России № 31 от 15.01.1993 г., даже в условиях свободного рынка стоимость 1 м3 природного газа для транспортных средств не будет превышать 50% стоимости 1 л бензина А-76 или А-80, эквивалентного ему по энергосодержанию (то есть 1 л бензина эквивалентен 1 м3 КПГ) [4].
Перевод автомобилей на ком-примированный природный газ производится преимущественно путем установки газовой аппаратуры в ус-
Транспорт и экология
[——I
11 Иф|] ^ к^р,__
ы
Рис. 3
Таблица 1
Количественный химический анализ загрязненности рабочего места водителя
ловиях эксплуатации. Рабочий процесс газового и бензинового двигателя практически аналогичен [5].
Целью нашего исследования является оценка использования природного газа по критериям экологической безопасности.
Объект исследования - автомобиль ВАЗ-2121Э, 2000 г. выпуска с карбюраторным двигателем объемом 1,7 л, имеющий две системы питания: бензин или КПГ (рис. 1). Автомобиль, кроме топливного бака, дополнительно снабжен двумя баллонами емкостью по 35 л (рис. 2).
Предметом исследования является влияние бензина и КПГ на экологическую безопасность автомобиля.
Испытания выбросов загрязняющих веществ с отработавшими газами производились в соответствии с требованиями ГОСТ Р 52033-2003 и ГОСТ Р 17.2.02.06-99, внешний шум на рабочем месте - ГОСТ 12.1.050-86 и СН 2.2.4/2.1.8.562-96, вибрации - ГОСТ 12.1.012-90 и СН 2.2.4/2.18.566-96.
Рис. 4
Определяемые показатели Результаты исследований, мг/м3 Величина допустимого уровня, мг/м3
При работе двигателя на КПГ
Углерода оксид Менее 5,8 20
Азота оксид Менее 1,9 5
Углеводороды Менее 100 900
При работе двигателя на бензине
Углерода оксид Менее 5,8 20
Азота оксид Менее 1,9 5
Углеводороды Менее 100 900
Примечание. Нормативный документ на методы исследований ГОСТ12.1.014-84.
Результаты замеров виброакустических параметров
Таблица 2
Режим работы Результаты измерений, дБ
шума вибрации
двигателя допустимое значение по норме максимальный уровень шума эквивалентный допустимый
На КПГ 80,0 65,3 85 101
91 112
На бензине 80,0 68,5 87 101
89 112
Автомобили с двигателями с искровым зажиганием испытывались на выброс СО и СН на холостом ходу при минимальной и повышенной частотах вращения коленчатого вала (КВ) двигателя [2].
Исследования проводились при следующих климатических условиях:
■ температура окружающей среды, °С......................................................12
■ относительная влажность окружающей среды, %...............................66
■ барометрическое давление,
кПа .......................................................98,2.
Замеры выбросов оксида углерода СО, двуокиси углерода СО2, углеводородов СпНт производились с помощью микропроцессорного газоанализатора «Инфракар М» (рис. 3).
В результате экспериментальных исследований установлено, что
содержание оксида углерода (СО) в отработавших газах при работе на КПГ в диапазоне частот вращения КВ двигателя от 1000 до 3500 об/мин-1 меньше, чем при работе на бензине, в 29,2-42,9 раза, двуокиси углерода (СО2) - в 1,14-2 раза, а углеводородов (СН) - в 1,26-1,98 раза.
Количественный экспресс-контроль загрязненности воздуха в кабине автомобиля проводился с помощью сертифицированных ручного насоса-пробоотборника НП-3М (аспиратора) и индикаторных трубок (ТИ). Результаты замеров представлены в табл. 1.
Из табл. 1 видно, что в рабочей зоне обнаружены вредные вещества в пределах предельно допустимых концентраций (ПДК), что соответствует гигиеническим нормам ГН 2.2.5.1313-03.
«Транспорт на альтернативном топливе» № 3 (3) май 2008 г.
т
•'»вa^gpA
Транспорт и экология
Виброакустические параметры снимались во время движения автомобиля с помощью анализатора звука и вибрации SVAN 912 АЕ, капсюля, предусилителя SV 01А, микрофона ВМК-205, виброметра SVAN 946 и вибропреобразователя АР-98-100-01, имеющих государственную поверку (рис. 4). Результаты виброакустических замеров приведены в табл. 2.
В результате проведенных измерений и на основании данных хро-нометражных карт максимальный уровень шума, воздействующий на водителя при работе на газе, на 3,2 дБ меньше по сравнению с работой на бензине и соответствует требованиям СН 2.2.4/2.1.8.562-96. При работе на КПГ двигатель обеспечивает более плавный рабочий процесс и мягкую работу.
Принято считать, что повышение уровня шума на 1 дБ - это 1% снижения производительности труда и здоровья человека. В то же время уровни вибрации исследуемого автомобиля
с разными видами топлива приблизительно одинаковые.
Как показали экспериментальные исследования по переводу автомобиля ВАЗ-21213 с бензина на питание КПГ, это позволяет в какой-то степени
решить проблему снижения вредных выбросов и улучшения акустических показателей. Расход топлива на бензине составляет 13-14 л/100 км, а двух баллонов газа объемом по 35 л каждый хватает на 185-195 км пути.
Литература
1. Линник Г., Брусницына А. Опыт перспективы использования КПГ в Краснодарском крае // Автогазозаправочный Комплекс + Альтернативное топливо. - 2007, № 2 (32). - С. 52-56.
2. Вахламов В.К. Автомобили: Основы конструкции. Учебник для студ. высш. учеб. заведений / В.К.Вахламов. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - С. 528.
3. Клементьев А.С., Федоров В.М. Альтернативные виды топлива: проблемы выбора ближайшей перспективы // Автогазозаправочный Комплекс + Альтернативное топливо. - 2006, № 3 (27). - С. 63-65.
4. Кириллов Н.Г. Технологии производства и методологические основы расчета стоимости СПГ для автотранспорта РФ // Автогазозаправочный Комплекс + Альтернативное топливо. - 2007, № 4 (34). - С. 60-65.
5. Ерохов В.И. Легковые газобаллонные автомобили: Устройство, переоборудование, эксплуатация, ремонт. - ИКЦ «Академия», 2003. - С. 238.
А18 Автомобильные топлива XXI века.
Учебное пособие, С.М. Клементьев, В.М. Пономарев, В.М. Федоров. Издание второе. Издательство института экономики УрО-РАН, 2008. С. 139.
В книге рассматриваются основные физико-химические свойства, технико-экономические и эксплуатационные показатели качества бензинов, дизельных и других альтернативных моторных топлив, особенности и перспективы их применения.
Учебное пособие предназначено для специалистов, занимающихся переводом автотранспорта на новые виды альтернативного топлива и эксплуатацией автомобильного транспорта, а также для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям 190500 «Эксплуатация транспортных средств» и 190600 «Эксплуатация наземного транспорта и транспортного оборудования».
..ifffffTiTÑTTiH.ii- a^iW&i
«Транспорт на альтернативном топливе» № 3 (3) май 2008 г.
