С развитием техники значительно возросло воздействие человека на окружающую среду, что повлияло на требования к надёжности и долговечности ДВС, а это в свою очередь вызвало ужесточение требований к качеству моторных топлив [8].

Основными причинами ухудшения качества топлив являются процессы, связанные с воздействием окружающей среды, что оказывает значительное влияние как на токсичность и экономичность двигателей, так и их надёжность и долговечность. Причём токсичность отработавших газов является определяющим фактором как технического состояния ДВС, так и состояния окружающей среды [5].

ДВС играют существенную роль в загрязнении окружающей среды. Воздействие технических средств, оснащенных ДВС на окружающую среду весьма разнообразно: материальные загрязнения (газообразные, жидкие и твёрдые), энергетические (шум, вибрация, тепловое и электромагнитные излучения). Наиболее остро стоит проблема загрязнения воздушного бассейна Земли вредными выбросами, которые могут находиться в газообразной, жидкой и твёрдой фазах. Так, например, доля автомобильного транспорта в выбросе вредных веществ составляет в США – 60,5%, в Англии – 33,5%, во Франции – 32%, а в России более 80%. Эти выбросы сокращают урожайность до 25% и снижают качество сельскохозяйственных культур (картофеля, подсолнуха, зерновых), приводят к серьёзным заболеваниям сельскохозяйственных животных и человека [4]. Поэтому снижение токсичности их отработавших газов (ОГ) является важнейшей задачей, которая может быть выполнена как за счёт усовершенствования рабочего процесса ДВС, так и за счёт улучшения качества топлива.

Наиболее значимым показателем качества топлива является содержание механических примесей и воды, которые называются загрязнениями. Загрязнения, содержащиеся в топливах, оказывают существенное влияние на рабочий процесс основных систем двигателей и их узлов, использующих топливо как рабочую жидкость.

Загрязнения способствуют износу основных агрегатов двигателя, например, прецизионные пары топливной аппаратуры ДВС. В результате износа выше перечисленных узлов у ДВС изменяются его регулировочные параметры, что приводит к нарушению процесса горения и как следствие повышается токсичность ОГ и снижается экономичность ДВС.

Таким образом, снизить токсичность ОГ и повысить экономичность ДВС можно за счёт повышения качества топлива, а именно, за счёт снижения содержания в нём загрязнений. Обеспечить чистоту топлива, как и других нефтепродуктов можно следующими путями [2, 6, 7]:

- предупреждение загрязнения при производстве, транспортировке, хранении и раздаче;

- очистка топлива (нефтепродуктов).

Наиболее перспективным направлением обеспечения чистоты топлива является его очистка. Чистота топлива не гарантирует снижение токсичности ОГ, так как на неё влияют и свойства углеводородов входящих в его состав.

Известно, что изменить свойства топлива можно, воздействуя на него электромагнитным полем. Для улучшения качества топлива на мобильных энергетических средствах можно объединить его очистку совместно с электромагнитной обработкой.

Одновременная очистка и обработка топлива электромагнитным полем заметно повышает как экономическую, так и экологическую эффективность автотракторного двигателя [1]. Для её определения необходим показатель, который должен учитывать, как расход эксплуатационных материалов, так и количество ОГ и их токсичность. Таким показателем может быть приведенный удельный выброс вредных веществ, определяемый на единицу выполненной работы [3]. В условиях сельскохозяйственного производства он может быть выражен через м³/га, м³/кг_{изр. топл.}, м³/т×км(км) или усл. г/га, усл. г/кг_{изр. топл}., усл. г/т×км(км). Смысл этого показателя сводится к тому, что выбросы отдельных компонентов ОГ приводятся к одному (условному) веществу (чаще всего СО) с учётом относительной агрессивности его компонентов. Приведённый удельный выброс двигателя можно определить по следующей зависимости:

, усл. г/кг_{изр. топл.},    (1)

где: – приведённый удельный выброс i^го компонента, усл. г/кг_{изр. топл.};

– показатель относительной агрессивности i^го компонента, усл. г/г;

А_СО=1 усл. г/г, А_СН=3,16 усл. г/г, А_SO2 =22 усл. г/г, A_NOX =41,1 усл. г/г, A_Pb=22400 усл. г/г, A_C^б=300 усл. г/г (неэтилированный бензин) и A_C^д=200 усл. г/г (дизтопливо);

– удельный выброс i^го компонента ОГ, г/ кг_{изр.топл.}.

Использование приведенных выбросов позволяет не только оценить токсичность двигателя, но и определить влияние отдельных компонентов ОГ на неё. Так доля i^го компонента в общей токсичности ОГ определится:

.    (2)

На основании результатов расчёта по данной методике можно сделать следующие выводы:

1. Наибольшую опасность для окружающей среды представляют соединения свинца, образующегося при использовании этилированного бензина. Приведённый выброс двигателя при использовании неэтилированного бензина почти в 5 раз меньше, чем при использовании этилированного бензина с максимальным содержанием тетраэтилсвинца, равного 0,5 г/кг топлива. Далее по значимости следуют окислы азота (NO_X) и твёрдые частицы (ТЧ), при чём для дизеля в суммарной токсичности ОГ они составляют до 95%. Высокая токсичность ТЧ объясняется тем, что они адсорбируют тяжёлые канцерогенные и мутагенные углеводороды.

2. Сравнение приведённых выбросов дизеля и бензинового двигателя показывает, что при использовании неэтилированного бензина удельный ущерб (на 1кг топлива) почти в два раза ниже, чем дизельного топлива.

Ущерб от токсичных выбросов в атмосферу можно рассчитать по формуле, руб./км (руб./кг):

    (3)

где – нормативная константа, переводящая условную оценку выбросов в денежную, ;

– показатели опасности загрязнения атмосферы над различными территории (для жилых районов городов с преимущественно высотной застройкой, включая улицы, магистрали, парки, =4);

– поправка, учитывающая характер рассеивания примесей в атмосфере (для транспорта, =10);

– приведённая к оксиду углерода масса выбросов вредных веществ, усл. г/км (усл. г/кг), определяемая по формуле (1).

Из проведённых расчётов можно сделать следующий вывод, что токсичность ОГ снизилась в 9,2 раза для автомобилей до 3,5 т, а для автомобилей более 3,5 т с дизельными двигателями – в 2,7 раза по сравнению с действующими стандартами.

Подводя итог к выше сказанному можно сделать следующие выводы:

1. Качество применяемого топлива оказывает значительное влияние как на надёжность работы ДВС, так и на токсичность его ОГ.

2. Повысить качество топлива можно, обеспечив его чистоту и оптимальные свойства путём его электромагнитной обработки.

3. В результате расчёта экологического ущерба ДВС была применена методика ГНЦ РФ НАМИ, которая может быть вполне применима для определения экологического ущерба тракторов и самоходных машин.

1. Иванов В.Н. Экономия топлива на автомобильном транспорте / В.Н. Иванов, В.И. Ерохов. – М.: Транспорт,1984. – С. 35 – 48.
2. Коваленко В.П. Очистка нефтепродуктов от загрязнения / В.П. Коваленко, В.Е. Турчанинов – М.: Недра, 1990. – 160 с.: ил.
3. Кутенёв В.Ф. Научно-технические проблемы улучшения экологических показателей автотранспорта / В.Ф. Кутенёв, В.А. Звонов, Г.С. Корнилов // Автомобильная промышленность, 1998, №11 – с.7…11.
4. Марков В.А. Токсичность отработавших газов дизелей /В.А. Марков, Р.М. Башитов, И.И. Габитов. – М.: изд-во МУТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 376 с., ил.
5. Совеpшенствование опеpативного контpоля качества топлива двигателей / В.В.Варнаков, А.Е. Абрамов А.Е., Д.В.Варнаков, Е.В.Ботоногов //Ремонт, восстановление, модернизация. 2007. №6. С. 12-17.
6. Пат. 2255244,  Российская Федерация, МПК⁷  F 02M 27/04 A, 7F 02M 31/00 B, 7F 02M 37/22 B  Способ электромагнитной очистки и обработки топлива / Кожевников А.П., Аюгин П.Н., Абрамов А.Е., Варнаков Д.В.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия” – 2005125999/06,  заявл. 26.05.2003; опубл. 27.06.2005, Бюл. №18.
7. Пат. 2320983,  Российская Федерация, МПК⁷ G 01 N 27 04,G 01 N 27 22 Способ и система контроля качества топлива /Абрамов А.Е., Варнаков В.В., Варнаков Д.В.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия” – 2005106489/28, заявл. 09.03.2005; опубл. 20.04.2007, Бюл. №11.
8. Метод оценки качества топлив при подготовке к сгоранию на мобильных энергетических средствах/А.С. Кадушкин , А.О. Кошкина , А.Е. Абрамов   // Современная техника и технологии. 2013. № 2 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2013/02/1558 (дата обращения: 28.12.2014).

Все статьи автора «Абрамов Александр Евгеньевич»