Влияние низкотемпературных условий эксплуатации на экологичность автомобилей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.10, кандидат технических наук Богайчук, Ярослав Эдуардович

• Богайчук, Ярослав Эдуардович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Богайчук, Ярослав Эдуардович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА.

1.1. Загрязнение атмосферы токсичными компонентами отработавших газов автомобилей.

1.1.1. Классификация загрязняющих веществ, выбрасываемых с отработавшими газами.

1.1.2; Факторы, влияющие на содержание загрязняющих веществ в отработавших газах автомобилей.

1.1.2.1. Влияние температуры окружающего воздуха на содержание загрязняющих веществ в отработавших газах автомобилей.

1.1.2.2. Влияние режимов работы двигателя на содержание загрязняющих веществ в отработавших газах автомобилей.

1.1.3. Показатели, характеризующие токсичность отработавших газов.

1.1.4. Нормирование токсичности отработавших газов автомобилей.

1.1.5. Анализ методов измерения содержания загрязняющих веществ в отработавших газах.

1.1.5.1. Метод непосредственного измерения.

1.1.5.2. Метод анализа общего объема смеси газов за ездовой цикл.

1.1.5.3. Метод частичного отбора проб за цикл ездки с разбавлением их инертным газом.

1.1.5.4. Метод анализа разбавленных воздухом проб.

1.1.5.5. Метод анализа индивидуальных проб газа.

1.1.5.6. Экспресс-метод газового анализа по ГОСТ 52003

1.2. Анализ методов оценки суровости низкотемпературных условий эксплуатации.

1.3. Существующие подходы к оценке приспособленности автомобилей к низкотемпературным условиям эксплуатации по токсичности отработавших газов.

1.4. Анализ существующего механизма взимания платы за выбросы загрязняющих веществ с отработавшими газами автомобилей.

1.5. Выводы и задачи исследования.

ГЛАВА 2. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Общая методика исследований.

2.2. Обоснование выбора предмета исследования.

2.2.1. Марки и модели автомобилей.

2.2.2. Загрязняющие вещества.

2.3. Построение математических моделей влияния низкотемпературных условий эксплуатации на объемное содержание СО и CnHm в отработавших газах.

2.4. Разработка метода расчета массового содержания загрязняющих веществ и суммарной токсичности отработавших газов.

2.5. Построение математической модели влияния низкотемпературных условий эксплуатации на суммарную токсичность отработавших газов.

2.6. Разработка оценки приспособленности автомобилей к низкотемпературным условиям эксплуатации по токсичности отработавших газов.

2.6.1. Установление рациональных интервалов суровости низкотемпературных условий эксплуатации.

2.6.2. Разработка показателя приспособленности автомобилей к низкотемпературным условиям эксплуатации по суммарной токсичности отработавших газов.

2.6.3. Разработка метода установления рациональных диапазонов приспособленности к низкотемпературным условиям по суммарной токсичности отработавших газов.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. Методика экспериментальных исследований.

3.2. Методология проведения экспериментальных исследований.

3.2.1. Выбор метода.

3.2.2. Погрешность метода.

3.3. Проведение экспериментальных исследований.

3.3.1. Приборы и оборудование, использованные при проведении измерений.

3.3.1.1. Газоанализатор.

3.3.1.2. Барометр.

3.3.1.3. Термометр.

3.3.1.4. Тахометр.

3.3.2. Методика проведения измерений.

3.4. Обработка результатов экспериментальных исследований.

3.4.1. Выявление грубых погрешностей измерений.

3.4.2. Проверка согласия опытного распределения экспериментальных данных с теоретическим.

3.4.3. Оценка погрешностей измерений.

3.4.4. Результаты корреляционно-регрессионного анализа экспериментальных данных.

3.4.4.1. Результаты корреляционно-регрессионного анализа экспериментальных данных по объемному содержанию загрязняющих веществ в отработавших газах автомобилей.

3.4.4.2, Результаты корреляционно-регрессионного анализа данных по суммарной токсичности отработавших газов автомобилей.

3.5. Реализация разработанной оценки приспособленности автомобилей к низкотемпературным условиям эксплуатации по токсичности отработавших газов.

3.5.1. Определение численных значений показателя приспособленности.

3.5.2. Установление рациональных диапазонов приспособленности.

3.5.3. Оценка качества классификации автомобилей по значению параметра приспособленности к низкотемпературным условиям эксплуатации.

ГЛАВА 4. ПУТИ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1. Разработка «Методики дифференцированного корректирования платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу».

4.1.1. Оценка суровости зимнего периода заданного пункта эксплуатации.

4.1.2. Оценка приспособленности автомобилей находящихся в эксплуатации к низкотемпературным условиям по токсичности отработавших газов.

4.1.3. Дифференцированное корректирование платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.

4.2. Выбор автомобиля, основанный на экологических и экономических показателях эксплуатации.

4.3. Экологический и экономический эффект от внедрения результатов исследований.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние низкотемпературных условий эксплуатации на экологичность автомобилей»

Актуальность темы. Удельный вес автомобильного транспорта в загрязнении атмосферы городов достигает 80 %, а содержание токсичных веществ в воздухе населенной зоны местами не только превышает предельно допустимые концентрации, но и продолжает неуклонно расти. В связи с этим борьба с загрязнением атмосферы отработавшими газами автомобилей является одной из наиболее острых проблем современности.

Содержание загрязняющих веществ в отработавших газах автомобилей, как одна из основных характеристик их экологичности [71, с. 5], зависит от различных факторов условий эксплуатации, среди которых важную роль играет температура окружающего воздуха.

Большая часть территории нашей страны относится к зоне холодного климата, для которой характерны низкие температуры воздуха в зимний период. Однако закономерности изменения экологичности автомобилей различных марок и моделей в этих условиях исследованы недостаточно. Это препятствует разработке научно обоснованного подхода к определению платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу и, прежде всего, ее дифференцированному корректированию с учетом суровости низкотемпературных условий эксплуатации и приспособленности автомобилей к этим условиям.

Необходимость дифференцированного корректирования платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу обусловливается потребностью создания механизма экономического стимулирования повышения экологичности автомобилей и свидетельствует об актуальности исследований в этом направлении.

Данная работа выполнена в соответствии с Тематическим планом госбюджетных НИР ТюмГНГУ.

Целью исследования является улучшение экологичности автомобилей путем использования методики дифференцированного корректирования платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, разработанной на основе установления закономерностей влияния низкотемпературных условий эксплуатации на токсичность отработавших газов.

Объект исследования - процесс изменения выбросов загрязняющих веществ с отработавшими газами автомобилей при понижении температуры окружающего воздуха, а предмет исследования — этот процесс для автомобилей ряда конкретных марок и моделей (ВАЗ, УАЗ, ГАЗ, Иж, ЗиЛ) с бензиновыми двигателями.

Методологической основой исследования служит системный анализ, основы технической эксплуатации автомобилей, основы химмотологии, теория вероятностей и математическая статистика, научные основы приспособленности автомобилей.

Научная новизна работы.

- выявлены закономерности влияния низкотемпературных условий эксплуатации на изменение объемного содержания загрязняющих веществ (СО и CnHm) и суммарной токсичности отработавших газов автомобилей, которые описываются квадратичными математическими моделями приспособленности. Доказана их адекватность, и определены численные значения входящих в них параметров применительно к автомобилям ряда конкретных марок и моделей;

-установлен показатель приспособленности автомобилей к низкотемпературным условиям эксплуатации по суммарной токсичности отработавших газов, и определены его численные значения для автомобилей ряда конкретных марок и моделей;

- определены рациональные интервалы суровости низкотемпературных условий эксплуатации и рациональные диапазоны приспособленности автомобилей к этим условиям;

- разработана «Методика дифференцированного корректирования платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу», учитывающая суровость низкотемпературных условий эксплуатации и приспособленность автомобилей к этим условиям. Оценен экологический и экономический эффект от ее внедрения.

Практическая ценность работы. Использование «Методики дифференцированного корректирования платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу» направлено на уменьшение выброса загрязняющих веществ с отработавшими газами в низкотемпературных условиях эксплуатации за счет разработанного механизма экономического стимулирования повышения экологичности автомобилей путем дифференцированного корректирования размеров платы за загрязнение окружающей среды.

На защиту выносятся:

- закономерности влияния низкотемпературных условий эксплуатации на изменение объемного содержания СО и CnHm и суммарной токсичности отработавших газов автомобилей, которые описываются квадратичными математическими моделями приспособленности, показатели их адекватности и численные значения входящих в них параметров применительно к автомобилям ряда конкретных марок и моделей;

- показатель приспособленности автомобилей к низкотемпературным условиям эксплуатации по суммарной токсичности отработавших газов и его численные значения для автомобилей ряда конкретных марок и моделей;

- рациональные интервалы суровости низкотемпературных условий эксплуатации и рациональные диапазоны приспособленности автомобилей к этим условиям;

- «Методика дифференцированного корректирования платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу», учитывающая суровость низкотемпературных условий эксплуатации и приспособленность автомобилей к этим условиям.

Реализация результатов работы. На основе полученных результатов исследования разработана «Методика дифференцированного корректирования платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу», учитывающая суровость низкотемпературных условий эксплуатации и приспособленность автомобилей к этим условиям, внедренная в Департаменте по охране окружающей среды Тюменской области и используемая в учебном процессе ТюмГНГУ при подготовке инженеров автотранспортных специальностей.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены, обсуждены и одобрены на заседаниях кафедры эксплуатации автомобильного транспорта ТюмГНГУ (2002,2003,2004 гг.), на Международной научно-практической конференции «Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях» (Тюмень: ТюмГНГУ, 2002), на V Российской научно-технической конференции «Прогрессивные технологии в транспортных системах» (Оренбург: ОГУ, 2002), на Межвузовской студенческой научно-технической конференции «Инновации и эффективность производства» (Тюмень: ТюмГНГУ, 2002), на Международной специализированной выставке «Город 2002», «Автосалон», «Автозаправочный комплекс» (Тюмень: ТюмГНГУ, 2002), на Областной научно-методической конференции «Роль информационных технологий в обучении: проблемы, перспективы, решения» (Тюмень: ТюмГНГУ, 2003), на VIII Международной научно-технической конференции «Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков» (Пенза: ПГУ, 2003), на Региональной научно-практической конференции «Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях» (Тюмень: ТюмГНГУ, 2003), в рамках научно-технической конференции «Проблемы и достижения автотранспортного комплекса» (Екатеринбург, 2004), на III Международной научно-технической конференции «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств» (Пенза: ПГУ, 2004).

Публикации. Основные положения и результаты диссертации изложены в 13 публикациях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, списка литературы и приложений. Объем диссертации составляет 104 страницы текста (в том числе 38 таблиц и 16 рисунков), список литературы из 110 наименований и 10 приложений.

Заключение диссертации по теме «Эксплуатация автомобильного транспорта», Богайчук, Ярослав Эдуардович

2.2. Выводы

Вывод должен содержать рассчитанное значение величины платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу и краткий анализ результатов влияющих на него величин.