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 [7].

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 [3]. 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 [9].

Наиболее значимым показателем качества топлива является содержание механических примесей и воды.

Загрязнения, содержащиеся в топливах, оказывают существенное влияние на рабочий процесс основных систем двигателей и их узлов, использующих топливо как рабочую жидкость. 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 [8].

Таким образом, снизить токсичность ОГ и повысить экономичность ДВС можно за счёт повышения качества топлива, а именно, за счёт снижения содержания в нём загрязнений.

Известно, что улучшить показатели качества топлива можно, воздействуя на него электромагнитным полем [1].

Одновременная очистка и обработка топлива электромагнитным полем заметно повышает как экономическую, так и экологическую эффективность автотракторного двигателя [4, 9, 10]. 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 [2]. 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 [2, 11]. Так доля i^го компонента в общей токсичности ОГ определится:

.    (2)

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 территориями (для жилых районов городов с преимущественно высотной застройкой, включая улицы, магистрали, парки, =4);

Таблица 1. Результаты расчёта экологического ущерба ДВС

– 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).

Результаты расчёта по данной методике приведены в таблице 1.

Из проведённых расчётов можно сделать следующий вывод, что токсичность ОГ при использовании топлива улучшенного качества 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 изложенному 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.

Основной задачей ИБС является постоянный контроль за действиями водителя, состоянием транспортного средства, помощь водителю эффективно и безопасно управлять автомобилем в сложных дорожных условиях.

В общем случае ИБС автомобиля можно представить структурно состоящую из: системы управления автомобилем, системы информации водителя и системы сбора и передачи информации.

В данной статье основное внимание уделяется одному из вопросов контроля работы двигателя автомобиля и информирования водителя.

Известно, что эффективная и долговечная работа двигателя внутреннего сгорания (ДВС) автомобиля зависит от состояния моторного масла. Однако в современных автомобилях в работающем ДВС ни один физико-химический параметр моторного масла не измеряется и не контролируется [1,2]. Поэтому учитывая важность функций, выполняемых моторным маслом в работающем ДВС, целесообразно осуществлять контроль состояния моторного масла и передавать эту информацию водителю [3,4,5,6,7].

В настоящее время ведутся работы по разработке устройства контроля качества моторного масла.

Известно устройство контроля состояния масла в двигателе внутреннего сгорания, в системе его контроля, в которой осуществляют непрерывный контроль качества масла по остаточному ресурсу с учетом числа оборотов, которые совершил двигатель после последней смены масла, запаху масла и времени работы масла. Сигналы датчиков обрабатывает электронная система и выводит на дисплей сигнал о необходимости замены масла [8].

Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает контроль уровня масла и наработки ДВС, не выполняется корректировка значений уровня масла по значению его качества, не обеспечивает расчет и вывод информации на дисплей отклонение значения качества масла относительно текущего нормированного его значения.

Известна система контроля качества масла в двигателе внутреннего сгорания, содержащая датчик уровня и качества масла, который состоит из двух вставленных одна в другую цилиндрических деталей, образующих конденсатор (емкостные датчики), датчик температуры масла и электронный блок (корректор), причем датчики уровня, качества и температуры подключены к электронному блоку (корректору) и имеют возможность контактировать с маслом двигателя [9].

Недостатком этой системы является то, что ошибка показания уровня масла во многом зависит от изменения проводимости масла, которое меняется в процессе использования масла.

Поэтому разработка более совершенных устройств контроля качества работающего моторного масла является актуальной задачей.

Структурная схема устройства контроля физико-химических параметров (ФХП) работающего моторного масла в ДВС предлагается на рисунке 1.

Для измерения контролируемых ФХП моторного масла  в состав схемы включены датчики, назначение которых является преобразование ФХП в соответствующие им электрические сигналы.

Для измерения загрязненности моторного масла целесообразно использовать фотометрический способ. При распространении оптического излучения в среде происходит его ослабление. Чем больше загрязненность среды, тем большее ослабление оптического излучения. 

Рисунок 1 – Структурная схема устройства контроля моторного масла в ДВС

Основными элементами, реализующими этот способ, являются: фотоприемник и источник излучения. Величина фототока зависит от величины падающего на него оптического излучения, проходящего через слой масла. Чем больше загрязненность моторного масла. Тем больше ослабление излучения, тем меньше величина фототока. По измеренному значению фототока можно определить загрязненность моторного масла.

Диэлектрическая проницаемость моторного масла так же, как и загрязненность, зависит от величины пробега автомобиля. Диэлектрическую проницаемость моторного масла можно определить, если в качестве датчика использовать емкостной датчик, основным элементом которого является конденсатор.

Емкость конденсатора зависит от размеров пластин и диэлектрических свойств среды между пластинами. Если емкостной датчик поместить в моторное масло, то по величине измеренной емкости можно определить диэлектрическую проницаемость среды, т.е. масла.

Если в качестве датчика использовать индуктивный датчик, то можно контролировать уровень моторного масла в картере двигателя. Индуктивный датчик формирует электрический сигнал, пропорциональный величине давления. При снижении уровня масла в картере уменьшается давление на индукционный датчик пропорционально уменьшению давления, следовательно уменьшается величина электрического сигнала на его выходе.

Для того, чтобы контролировать перечисленные выше параметры моторного масла датчики должны быть погружены в моторное масло.

Далее сигналы с датчиков поступают в электронный преобразователь, который преобразует поступающие сигналы с датчиков в виду, необходимому для дальнейшей обработки

В анализаторе сигналы наделяются отличительными признаками, соответствующими каждому контролируемому ФХП моторного масла.

С помощью передающего устройства происходит передача сигналов в приемник. Приемник может находиться в салоне автомобиля. На выходе приемника поступившая в него информация преобразуется в сигналы, величина которых пропорциональна значению измеряемого ФХП моторного масла и поступает на дисплей для информирования водителя.

В случае если значение контролируемого параметра достигло предельного значения, подается сигнал «Тревоги».

В соответствии с принципом работы устройства контроля ФХП моторного масла по структурной схеме предлагается его конструктивная разработка.

Схема конструкции устройства контроля приведено на рисунке 2.

Рисунок 2 – Устройство контроля масла в ДВС: 1 – корпус, 2 – колпачок, 3 – аккумуляторная батарея, 4 – контактная пружина, 5 – радиопередатчик, 6 – светодиод, 7 – фотоэлемент, 8 – датчики уровня, 9 – подпружиненная крышка, 10, 12 – фланцевые вставки, 11 – емкостной датчик, 13 – коммутационный узел, 14 – антенна

Таким образом, предлагаемая система контроля состояния масла в двигателе внутреннего сгорания позволяет производить:

- измерение уровня;

- измерение качества;

- измерение температуры;

- определение наработки двигателя внутреннего сгорания;

- корректировку значения качества масла по температуре;

- определение  значения уровня расхода масла за заданный интервал времени;

- определение отклонения расхода масла относительно нормированного расхода масла;

- отклонение качества масла относительно текущего значения нормированного качества масла;

- определение суммарного расхода масла за заданный промежуток времени.

На разработанное устройство получен патент [10].