VILNIAUS GEDIMINO TECHNIKOS UNIVERSITETAS

Automobilių transporto katedra

Taršos iš VDV mažinimas ir normavimas

Transporto aplinkosaugos referatas

Vilnius, 2010

Turinys

Įvadas 3

Kenksmingos medžiagos 3

Istorija 4

Euro išmetamųjų dujų normos 5

Akustinės taršos neigiamos savybės 6

Triukšmo mažinimo būdai 8

Išvados 11

Literatūros sąrašas 12

Įvadas

Darbe bus aptartos kenksmingos medžiagos autotransporto išmetamose dujose, Euro taršos normatyvai, jų istorija. Taip pat priemonės leidžiančios mažinti ir pasiekti reikiamą taršos normą:

1) Degimo parametrų gerinimas VDV

2) Oro injekcijos

3) EGR

4) Katalizatoriai

5) SCR

Kenksmingos medžiagos autotransporto išmetamose dujose

Autotransportas išmeta daug įvairių kenksmingų medžiagų. Šios kenksmingos medžiagos turi žymią įtaką žmonių ir gyvūnų sveikatai, augalams ir aplinkai apskritai. Pagrindinės kenksmingos medžiagos, kurias išskiria vidaus degimo varikliai:

Hidrokarbonatai. Tai klasė sudaryta iš nesudegusių ar dalinai sudegusių degalų. Ši klasė yra pagrindinė smogo priežastis. Ji yra toksiška. Pažeidžia kepenis ar net gali sukelti vėžį. Reikalavimai hidrokarbonatų išmetimui skiriasi priklausomai nuo variklio klasės. Taip pat ir nuo skirtingų šalių įstatymų. Kai kuriais atvejais, reguliuojami tik metano neturintys hidrokarbonatai, kitais atvejais visi hidrokarbonatai yra reguliuojami. Metanas yra netoksiškas, bet yra sudėtingiau skaidomas katalizatoriuje. Bet kadangi, metanas yra laikomas šiltnamio efektą sukeliančiomis dujomis, todėl yra didelis poreikis eliminuoti šių dujų išmetimą į atmosferą.

Anglies monoksidas (CO). Anglies monoksidas yra ne iki galo sudegusio oro-kuro mišinio produktas. Šios dujos suriša žmogaus kraujyje esantį hemoglobiną ir taip trukdo pasisavinti deguonį. Ilgiau pakvėpavus šiomis dujomis gali baigtis mirtimi.

Azoto oksidas (NO_x). Jis susidaro, kai azotas esantis ore reaguoja su deguonimi dėl aukštos temperatūros ir slėgio esančio variklyje. NO_x yra katalizatorius smogui ir rūgščiajam lietui susidaryti. NO_x yra NO ir NO₂ mišinys naikinantis atsparumą kvėpavimo takų infekcijoms. Ypač pažeidžiami šiai neigiamai įtakai yra šunys. Dideli sunkvežimiai skleidžia karštas išmetamąsias dujas, kuriose yra gyvybei pavojingas kiekis šių dujų.

Kietosios dalelės. Kietosios dalelės yra mikrometrinio dydžio. Šios dalelės yra pavojingos žmonių ir gyvūnų sveikatai.

Sieros oksidai (SO_x). Išsiskiria degimo metu iš kuro, kurio sudėtyje yra sieros. Labai kenksmingas sveikatai. Gali pažeisti kvėpavimo takus ir būti ankstyvos mirties priežastis. Yra viena iš dviejų pagrindinių rūgščiojo lietaus sudedamųjų dalių..

Istorija

Autotransportas ir jo išmetamos dujos turi didelį poveikį oro kokybei bei žmonių sveikatai. Europos Sąjungoje iš­me­ti­mai iš trans­por­to prie­mo­nių pra­dė­ti re­gu­liuo­ti nuo 1970 m.

Euro standartų pradėta laikytis 1988 metais. Kai įsigaliojo Euro – 0 standartas. Tiesa, šis standartas buvo taikomas tik sunkvežimiams. Lengviesiems automobiliams Euro 1 standartas buvo pritaikytas tik 1992 metais.

Euro standartai yra skirtingi, taikomi lengviesiems automobiliams: standartas benzininiams varikliams ir standartas dyzeliniams varikliams. Taip pat atskiri standartai galioja lengvajam komerciniam transportui ir kiti standartai - sunkvežimiams ir autobusams. Šie standartai dar būna skirstomi į kategorijas, pavyzdžiui pagal transporto priemonės masę.

Euro standartai yra testuojami dviem ciklais (pirmasis - ECE R-49, buvo naudojamas Euro 1 ir 2 standartams. Vėliau pradėtas naudoti - ESC & ELR). Tai yra, išmetamųjų dujų parodymai yra matuojami prie mažo, vidutinio ir didelio variklio apkrovimo. Atliekant testus stengiamasi, kad variklio darbo sąlygos būtų kaip įmanoma artimesnės galimiems realiems apkrovimams. Šie standartiniai ciklai yra reikalingi tam, kad būtų galima objektyviai lyginti skirtingų parametrų variklius. Yra žinoma, kad gamintojai piktnaudžiaudavo užprogramuodami automobilio kompiuterį valdantį degimą taip, kad testuojant automobilį pagal standartinį ciklą gaunami rezultatai būdavo gerokai geresni, nei realiomis vairavimo sąlygomis.

European emission standards for passenger cars (Category M*), g/km

European emission standards for light commercial vehicles ≤1305 kg (Category N₁-I), g/km

European emission standards for light commercial vehicles 1305 kg – 1760 kg (Category N₁-II), g/km

European emission standards for light commercial vehicles >1760 kg max 3500 kg. (Category N₁-III & N₂), g/km

EU Emission Standards for HD Diesel Engines, g/kWh (smoke in m⁻¹)

Emission standards for Large Goods Vehicles

Degimo parametrų gerinimas VDV

Engine efficiency has been steadily improved with improved engine design, more precise ignition timing and electronic ignition, more precise fuel metering, and computerised engine management.

Advances in engine and vehicle technology continually reduce the toxicity of exhaust leaving the engine, but these alone have generally been proved insufficient to meet emissions goals. Therefore, technologies to detoxify the exhaust are an essential part of emissions control

Antrinės oro injekcijos

Secondary air injection (commonly known as air injection, or colloquially smog pump) is a vehicle emissions control strategy introduced in 1966, wherein fresh air is injected into the exhaust stream to allow for a fuller combustion of exhaust gases. An implementation of the system has been trademarked by the name Air Injection Reactor (A.I.R.).

One of the first exhaust emission control systems is secondary air injection. Originally, this system was used to inject air into the engine's exhaust ports, providing oxygen to burn unburned hydrocarbons in the engine exhaust. It fell out of favor as catalytic converters took hold, but was once again made popular in the early 1990s with the advent of EFI. The air injection is now used to reduce startup emissions. An engine has to run richer at start, and the catalytic converter has not sufficiently warmed up at that time, thus the SAI burns off the rich hydrocarbons.

EGR

Many engines produced after the 1973 model year have an exhaust gas recirculation (EGR) valve between the exhaust and intake manifolds. The valve opens under certain conditions to admit exhaust into the intake tract. Exhaust is largely inert — it neither burns nor supports combustion — so it dilutes the air/fuel charge to reduce peak combustion chamber temperatures. This, in turn, reduces the formation of NO_x.

Vidaus degimo variklių išmetamųjų dujų recirkuliacijos (EGR) sistema - tai azoto oksidų (NOx) emisijos mažinimo metodas, naudojamas daugelyje benzininių ir dyzelinių variklių. EGR principas - tam tikros variklio išmetamųjų dujų dalies grąžinimas atgal į variklio cilindrus. Benzininiame variklyje šios inertinės išmetamosios dujos cilindre išstumia tam tikrą degiojo mišinio dalį. Vadinasi, sumažėja degiojo mišinio šiluma ir degimo metu stūmoklį veikia toks pat slėgis, tačiau žemesnėje temperatūroje. Dyzeliniame variklyje išmetamosios dujos išstumia perteklinį priešdegiminio mišinio deguonį.
Kadangi NOx aukštoje temperatūroje formuojasi daug greičiau, EGR sumažina degimo metu susidarančių NOx oksidų kiekį. NOx daugiausiai susidaro azoto ir deguonies mišinį pakaitinus iki tam tikros aukštos temperatūros.

EGR naudojimas kibirkštinio uždegimo varikliuose

Išmetamosios dujos, įtrauktos į kuro, deguonies ir degimo produktų mišinį, padidina cilindro turinio savitąją šilumą, dėl to sumažėja adiabatinė liepsnos temperatūra. Tipiniame automobilio kibirkštinio uždegimo (SI) variklyje EGR metodu įsiurbimui grąžinama 5-15 proc. išmetamųjų dujų. Maksimalų kiekį riboja reikalavimas mišiniui degimo metu palaikyti gretimos liepsnos frontą: perteklinis EGR kiekis SI variklyje gali sukelti uždegimo pertrūkius ir dalinį kuro sudegimą. Nors EGR tam tikru mastu sulėtina degimą, tai galima kompensuoti paankstinant kibirkšties skėlimą. EGR įtaka variklio efektyvumui labai priklauso nuo konkretaus variklio konstrukcijos, kartais tenka ieškoti kompromiso tarp efektyvumo ir NOx emisijos. Tinkamai veikianti EGR sistema gali teoriškai padidinti benzininių variklių efektyvumą tokiais mechanizmais:

Mažesni droseliavimo nuostoliai. Patiekus inertinių dujų į įsiurbimo sistemą, norint pasiekti tą patį galingumą droselio plokštelė turi būti atidaryta plačiau: dėl to padidėja įvadinio kolektoriaus slėgis ir sumažėja droseliavimo nuostoliai.

Mažesnis šilumos atmetimas. Dėl žemesnės piko degimo temperatūros ne tik susidaro mažiau NOx, tačiau taip pat mažiau šiluminės energijos atiduodama degimo kameros paviršiams, tad jos lieka daugiau plėtimosi takto metu konvertuoti į mechaninį darbą.

Silpnesnė cheminė disociacija. Dėl žemesnės piko temperatūros daugiau išleistos energijos lieka darbui atlikti šalia TDC ir mažiau išeikvojama (plėtimosi takto ankstyvoje fazėje) degimo produktų disociacijai. Šis poveikis, palyginti su pirmais dviem, yra nežymus. Be to, šis metodas bent vienu mechanizmu sumažina benzininių variklių efektyvumą:

Mažesnis savitasis šilumos santykis. Liesas įsiurbimo mišinys pasižymi didesniu savituoju šilumos santykiu nei EGR mišinys. Sumažinus savitąjį šilumos santykį, mažėja kiekis energijos, kurią gali ištraukti stūmoklis.

EGR sistema paprastai nenaudojama esant didelėms apkrovoms, kadangi sumažina maksimalią galią. Taip nutinka dėl to, kad šiuo metodu gaunamas mažesnio tankio įsiurbiamas mišinys. Be to, EGR metodas praleidžiamas varikliui dirbant laisvomis apsukomis (nedideliu greičiu, esant nulinei apkrovai), tuo siekiant išvengti netolygaus degimo ir šiurkštaus variklio darbo tuščiąja eiga.

EGR dyzeliniuose varikliuose

Moderniuose dyzeliniuose varikliuose EGR dujas aušina šilumokaitis: tuo siekiama patiekti didesnės masės recirkuliuotas dujas. Priešingai nei SI varikliai, dyzelių neriboja būtinybė palaikyti gretimos liepsnos frontą. Priešingai: kadangi dyzelis nuolat dirba esant oro pertekliui, EGR efektyvumas kontroliuojant NOx emisiją čia siekia iki 50 proc. (laisvomis apsukomis, kai paprastai būna labai didelis oro perteklius).

Kadangi dyzeliniai varikliai nedroseliuojami, EGR nesumažina droseliavimo nuostolių (priešingai nei SI varikliuose, žr. pirmiau). Tačiau išmetamosios dujos (daugiausiai - anglies dioksidas ir vandens garai) pasižymi didesne savitąja šiluma nei oras, todėl taipogi mažina piko degimo temperatūrą. Tačiau ir čia yra kompromisų. Patiekus EGR į dyzelį, sumažėja galios takto degimo dujų savitasis šilumos santykis. Dėl to mažėja galia, kurią gali ištraukti stūmoklis. Be to, EGR turi tendenciją mažinti per vieną galios taktą sudeginto kuro kiekį. Tai akivaizdu išmatavus dalelių emisiją, kuri atitinka EGR padidėjimą. Galios takto metu nesudegusios dalelės (daugiausia anglis) - tai išeikvota energija. Griežtesni reikalavimai, taikomi dalelių (PM ) emisijai, nurodo, kad turi būti įrengtos papildomos emisijos kontrolės priemonės, kurios kompensuotų EGR sukeltą PM emisijos padidėjimą. Dažniausiai naudojami išmetimo sistemoje įrengiami kietųjų dalelių filtrai, kurie mažina kuro degimo efektyvumą. Kadangi EGR didina kiekį PM , kurias reikia surinkti ir mažina išmetamųjų dujų temperatūrą bei deguonies kiekį, be to, šie filtrai turi funkcionuoti tinkamai ir surinkti nudegintus suodžius, automobilių gamintojams teko įpurkšti kurą bei orą tiesiai į išmetimo sistemą ir taip sulėtinti šių filtrų užsikimšimo procesą.

Katalizatoriai

The catalytic converter is a device placed in the exhaust pipe, which converts hydrocarbons, carbon monoxide, and NO_x into less harmful gases by using a combination of platinum, palladium and rhodium as catalysts.

ECR

Skirtingi automobilių gamintojai siūlo savo techninius sprendimus.

Pavyzdžiui automobilių gamintojas RENAULT tam, kad būtų pasiektos reikiamos standarto normos, sukūrė naują SCR technologiją (“selective catalystic reduction” – selektyvinis katalitinis redukavimas), sumažinančią kenksmingų išmetamųjų dujų kiekį. SCR technologijos veikimo principas pagrįstas katalizės reakcija, kurios metu azoto oksidas, susimaišęs su karbamido tirpalu (cheminė formulė CO(NH2)2) virsta azotu bei vandens garais, kurie, kaip žinia, sudaro mūsų atmosferą ir yra nežalingi.

VOLVO siūlo panašų sprendimą – „AdBlue“, tik priedo sudėtis nėra žinoma. Siekdami atitikti būsimuosius „Euro-4“ ir „Euro-5“ reikalavimus, jie siūlo dyzelinius variklius, kuriuose degimas dar ekonomiškesnis, ir išmetamųjų dujų apdorojimas naudojant „AdBlue“ priedą bei SCR technologiją.

SCANIA siūlo ilgalaikę strategiją – EGR (išmetamųjų dujų recirkuliacija) sistemos naudojimą, siekiant sumažinti emisiją autobusuose su “Euro-4” ir “Euro-5” varikliais. EGR su pasitvirtinusia recirkuliacijos sistema sumažina emisijos poveikį pačiame šaltinyje: nereikalaujantį priežiūros nuodingųjų dalelių filtrą galima įsigyti, norint sumažinti emisiją daugiau, nei to reikalauja įstatymai. Tai išbandyta technologija, kuri visame pasaulyje naudojama dyzeliniuose varikliuose. Poveikis aplinkai mažesnis bet kokiomis sąlygomis, net ir miesto kamščiuose.

Kaip ir dauguma kitų Vakarų Europos sunkiųjų sunkvežimių gamintojų, „Volvo“, siekdama atitikti naujuosius „Euro 4“ ir „Euro 5“ išmetamųjų teršalų standartus, pasirinko SCR technologiją.

Kad būtų galima atitikti naujuosius emisijos reikalavimus, kurie Europoje įsigalios 2006 metais („Euro 4“) ir 2009 metais („Euro 5“), prireiks naujų sprendimų, skirtų dyzeliniams varikliams, degimo procesams ir išmetamųjų dujų apdorojimo metodams.

„Volvo“ yra viena pirmaujančių išmetamųjų dujų mažinimo metodų kūrėjų. Mūsų sprendimas, kurį pasirinkome siekdami atitikti būsimuosius „Euro 4“ ir „Euro 5“ reikalavimus, yra dyzeliniai varikliai, kuriose degimas dar ekonomiškesnis, ir išmetamųjų dujų apdorojimas naudojant „AdBlue“ priedą bei SCR (atrankinės katalitinės redukcijos - angl. Selective Catalytic Reduction) technologiją.

„Volvo“ SCR technologijos privalumai

• SCR ateitis yra užtikrinta, todėl ji yra patikima investicija, nes šią technologiją bus galima pritaikyti „Euro 5“ ir vėlesniems standartams.
• SCR veikia visoje Europoje ir, palyginti su konkuruojančiomis technologijomis, jai mažiau kenkia blogos kokybės dyzelinas.
• SCR sistemai reikia tik minimalios priežiūros; ji yra sukurta naudoti visą transporto priemonės tarnavimo laiką.
• SCR technologija neturi jokio poveikio sunkvežimių, kuriuose ji yra įdiegta, techninės priežiūros ir alyvos keitimo dažnumui.
• SCR technologija yra tinkama naudoti didelę galią išvystantiems varikliams. Nebūtina įdiegti jokių papildomų variklio tepimo ar aušinimo sistemos priedų, kurių gali reikėti pasirinkus kitas technologijas.
• Iš visų „Euro 4“ ir „Euro 5“ standartams tinkamų metodų SCR technologija leidžia sutaupyti daugiausia degalų.

EURO 4 - tai emisijos standartas, įsigaliojęs nuo 2006 m. spalio 1d. Tam, kad būtų pasiektos reikiamos standarto normos, buvo sukurta nauja SCR technologija (selective catalystic reduction), sumažinanti kenksmingų išmetamųjų dujų kiekį. SCR technologijos veikimo principas pagrįstas katalizės reakcija, kurios metu azoto oksidas susimaišęs su karbamido tirpalu virsta azoto bei vandens garais, kurie, kaip žinia, sudaro mūsų atmosferą ir yra nežalingi.

Išvados

Akustinė tarša yra netvarkingas, skirtingo dažnio ir stiprio virpesių junginys. Jis skirstomas į oro triukšmą, kuris sklinda garso pavidalu ir smūgių triukšmą, sklindantį kietaisiais kūnais vibracijos pavidalu. Akustinė tarša neigiamai veikia žmogaus organizmą ir sukelia klausos bei viso organizmo veiklos sutrikimus, todėl stengiamasi kuo labiau mažinti triukšmą keičiant mechanizmų konstrukcijas, apgaubiant triukšmo šaltinį specialiais gaubtais, slopinant virpesius priešingomis bangomis ir pan. Be viso to akustinė tarša dar padeda nustatyti mechanizmų būklę, rūšis ir pan.

Literatūros sąrašas

P. Čyras, R. Šukys, V. Girnius, V. Nainys „Žmonių sauga: Paskaitų konspektas“. Vilnius, 2005. 66 p.

P.Čyras, V.Grinius, K.A.Kaminskas, V.Nainys, R.Šukys, J.Tartilas „Profesinė sauga ir sveikata. Ergonomikos principai“. Vilnius: Technika, 2003. 125 p.

E. Juodzevičius „Transporto priemonių techninės būklės vertinimas pagal jų skleidžiamą triukšmą“. Vilnius, 2001. 6 p.

https://www.mokslai.lt/referatai/nama%C3%91%E2%80%93_darbas/triuksmo-specifinis-poveikis-organizmui-puslapis1.html

https://www.lzuu.lt/nm/l-projektas/-Aplinkos_tarsa/7.htm

https://en.wikipedia.org/wiki/European_emission_standards

https://en.wikipedia.org/wiki/Emission_standard

https://en.wikipedia.org/wiki/Emission_test_cycle

https://en.wikipedia.org/wiki/Particulate_matter

https://en.wikipedia.org/wiki/New_European_Driving_Cycle

https://webserver.balt.net/~nafta/content.php?pid=235

https://www.volvo.com/trucks/lithuanian-market/lt-lt/aboutus/Environment/euro4_euro5/intro.htm

https://www.adbaltic.lt/lt/naujienos/egr-voztuvai-ismetamuju-duju-recirkuliacijai

https://en.wikipedia.org/wiki/Vehicle_emissions_control

https://en.wikipedia.org/wiki/Secondary_air_injection