Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

Определение зависимости расхода топлива двигателем внутреннего сгорания от различных факторов

Введение

Автомобиль - это наиболее распространенное и наиболее не экологичное средство наземного безрельсового транспорта, важнейший фактор формирования городской (а также отчасти сельской экология) среды. Число автомобилей в мире превышает 600 млн. На долю автомобилей в крупных городах РФ приходится в среднем 50-60% загрязнения атмосферы. автомобиль выжигает значительное количество кислорода и выбрасывает в атмосферу эквивалентное количество диоксида углерода, что способствует формированию парникового эффекта и ухудшению экологии. В составе выхлопных газов автомобиля содержится около 300 вредных веществ. Основными загрязняющими атмосферу веществами являются оксиды углерода, углеводороды, оксиды азота, сажа, свинец, диоксид серы. Среди углеводородов наиболее опасны бенз(а) пирен, формальдегид, бензол.

При работе автомобиля в атмосферу поступает также резиновая пыль, образующаяся при стирании покрышек. При использовании бензина с добавлением соединений свинца автомобиль загрязняет почвы этим тяжелым металлом. Возможно также загрязнение водоемов при мытье автомобилей при попадании в них отработанного машинного масла автомобильные являются источником шумового загрязнения.

На производство автомобиля затрачивается много энергии и ресурсов, значительная часть которых невозобновима автомобиль. Для передвижения автомобиля необходимы асфальтовые трассы, значительную площадь занимают гаражи и места парковок. Наибольший вред наносят личные авто, так как загрязнение среды при поездке на автобусе в пересчете на одного пассажира значительно меньше.

Снижение отрицательного влияния автомобиля на окружающую среду - важное условие построения общества устойчивого развития. Наиболее радикальный способ решения вопроса - сокращение количества автомобилей, однако количество личных АВТО пока продолжает увеличиваться во всем мире. Так, за последние 5 лет количество В США на 1000 человек приходится 590 Авто, в Швеции - 420, в Японии - 285, в Израиле - 145, в Южной Корее - 27, в Китае - 2)

Пока наиболее реальным вариантом решения проблемы является уменьшение вреда от автомобилей за счет снижения затрат горючего. Так, если сегодня средний легковой автомобиль потребляет 6-10 л бензина на 100 км пути, то уже созданы двигатели легковых авто, которые расходуют всего 4 л. В Японии компания «Тоёта» готовит к выпуску модель автомобиля с расходом горючего 3 л на 100 км пути.

Влияние отработанных газов двигателя на окружающую среду

Глобальное загрязнение атмосферы, воздуха сказывается на состоянии природных экосистем, собственно на зелёном покрове нашей планеты. Одним из самых наглядных показателей состояния биосферы служат леса, их самочувствие.

Деревья, произрастающие в «Комсомольской роще» вдоль трассы Москва - Санкт-Петербург (М-10) подвержены вредным влияниям автотранспорта. Большой вред наносит пыль (распыляемый в воздухе асфальт и бетон дорог, резина покрышек автомобилей) и сажа сильно ослабляют газообмен, процессы дыхания и ассимиляции, вызывает угнетение растений и ослабления их роста.

Около дороги выкидывают мусор из проезжающих машин, проникающий постепенно в землю долго разлагающейся твердый мусор препятствует росту корневой системы. Счищаемый с дороги снег вместе с солью, которой посыпают дороги, попадает прямо под корни деревьев, нанося тем самым огромный вред их корням и около земной части ствола. Тяжёлые - грузовые, да пожалуй и легковые машины вызывают тряску почвы, а следовательно и её уплотнение. Уплотнение же почвы сопровождается ухудшением её структуры, уменьшением влажности на 30-60% и скважности (на18-20%). В таких почвах резко уменьшается количество полезных микроорганизмов, показателем этого является снижение (в 2-3 раза) интенсивности выделения Co₂ в единицу времени. В результате замедляются процессы перевода питательных веществ в питательное для растений состояние. На уплотнённых почвах ослабляется также интенсивность дыхания корней. Уплотнение почвы уменьшает её водопроницаемость, воздухопроницаемость и воздухообмен; коэффициент водопроницаемости почвы на уплотненных участках более чем в семь раз ниже, чем в неуплотнённых. На уплотненных почвах увеличивается глубина промерзания. Хвойные деревья менее устойчивы к уплотнению почвы. Наблюдения В.Д. Зеликова и В.Г. Пшеновой показали, что ухудшение водно-воздушного режима почв (уменьшение количества влаги и кислорода) и нарушение минерального питания деревьев, вызывающие резкое ослабление их роста, возникаю при уплотнении верхнего почвенного слоя, причём в первую очередь от уплотнения почв страдает ель, затем сосна и берёза.

Но все эти факторы, какими злыми они бы не казались, мало сопоставимы с влиянием продуктов работы двигателя. В выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания содержатся: окись углерода, окислы азота, углеводороды, альдегиды, сажа и многое другое. К этому надо добавить канцерогенные вещества (такие, как бензапирен), а также соединения свинца (оседающие вдоль дорог) вследствие использования этилированного бензина.

К главным источникам загрязнения окружающей среды и потребителям энергоресурсов относятся автомобильный транспорт и инфраструктура автотранспортного комплекса.

Загрязняющие выбросы в атмосферу от автомобилей по объёму более чем на порядок превосходят выбросы от железнодорожных транспортных средств. Выбросы от автотранспорта в России составляют около 22 млн. т в год. Отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания содержат более 200 вредных наименований вредных веществ и соединений, в том числе и канцерогенных. Нефтепродукты, продукты износа шин, тормозных накладок, сыпучие и пылящие грузы, хлориды, используемые в качестве антиобледенителей дорожных покрытий, загрязняют придорожные полосы и водные объекты. В мировом балансе загрязнений, основная доля (54%) падает на автомобильный транспорт, но в разных странах доля неодинакова и колеблется от 13 - 30% до 60 - 80%. Общее количество автомашин в мире превысило 500 млн. шт., в том числе в Российской Федерации 56 млн. шт. Вредные выбросы от автотранспорта в Российской Федерации составляют 22 млн. т/год. Один автомобиль при пробеге 15 тыс. км сжигает в среднем 2 т топлива, около 26 - 30 т воздуха, в том числе 4 - 5 т кислорода, что в 50 раз больше потребностей человека, при этом выбрасывает в атмосферу: угарного газа - 700 кг/год.

диоксида азота - 40 кг/год,

несгоревших углеводородов - 230 литров,

твёрдых веществ - 2 - 5 кг/год.

Автомобильные газы представляют собой смесь, состоящую из 1000-1200 индивидуальных компонентов, среди которых нетоксичны: N, O, пары воды, CO?; токсичные: окиси C, углеводороды, оксиды N, альдегиды, сажа, бензапирен, соединения свинца, формальдегид, бензол, а также многие другие компоненты (табл. 1, приложение). Главный компонент выхлопов двигателей внутреннего сгорания (кроме шума) - окись углерода (угарный газ) - опасен для человека, животных, вызывает отравление различной степени в зависимости от концентрации. При взаимодействии выбросов автомобилей и смесей загрязняющих веществ в воздухе могут образоваться новые вещества, более агрессивные, чем их «родители» - пример: смог - дымящий туман (обычно белый).

Районы с повышенным содержанием в воздухе этих веществ превращаются в зоны повышенного риска необратимой потери здоровья. Сейчас в них проживают около 15 млн. человек. На прилегающей территории к автомагистралям вода, почва и растительность является носителями ряда канцерогенных веществ, а местность - опасной зоной. А значит, недопустимо выращивание здесь овощей, фруктов и скармливание травы животным. По мере удаления от автомагистрали, концентрация накопления канцерогенных веществ снижается. Неудовлетворительной остаётся организация дорожно-транспортного движения, до сих пор не ограничивается въезд большегрузного и иногороднего транспорта на территорию городов (часто даже в их центральные районы).

Загрязнение воды. В поверхностные водоёмы со сточными водами от предприятий автотранспортного комплекса и от ливневой канализации поступают, в основном, нефтепродукты и взвешенные вещества. В поверхностных стоках с проезжей части автомобильных дорог содержатся, кроме взвешенных частиц и нефтепродуктов, тяжёлые металлы (свинец, кадмий и др.) и хлориды, которые в зимний период применяются для борьбы с гололёдом. В среднем годовой сброс хлоридов за пределы дорог со стоками и снегом составляет около 500 тыс. т. кроме того, в окружающую среду поступает ежегодно около 35 тыс. т сажевых частиц в результате истирания автомобильных шин на дорогах.

Загрязнение почвы. Еще одна экологическая проблема, которую создает транспорт. Исследование почв в зоне влияния транспортных магистралей показало, что примерно в 15% проб были превышены предельно допустимые концентрации тяжелых металлов. В то же время уменьшилось число проб, не отвечающих гигиеническим нормативам по микробиологическим показателям. Однако на территории Среднеевропейского региона наблюдается высокий уровень загрязнения почвы гельминтами. В течение 5 лет паразитологические показатели загрязненности почвы не снижаются. В целом доля проб почвы, не соответствующих нормативам по санитарно-химиче ским и микробиологическим показателям, в зонах влияния транспорта в 2-3 раза больше, чем в среднем по РФ.

Загрязнение воздуха. Перевод железнодорожного транспорта с паровой тяги на электрическую и тепловозную, которыми в настоящее время выполняется практически вся поездная работа, способствовал улучшению экологической обстановки: исключено влияние угольной пыли и вредных выбросов паровозов в атмосферу.

Дальнейшая электрификация железных дорог, т.е. Замена тепловозов электровозами, позволяет исключить загрязнение воздуха отработавшими газами дизельных двигателей. Основной путь снижения выбросов токсичных веществ тепловозами заключается в уменьшении их образования в цилиндрах двигателей. Важное значение имеют обезвреживание отработавших газов, правильная эксплуатация тепловозов. Принцип действия очистных устройств основан на рециркуляции газов, применяемой для уменьшения концентрации оксидов азота.

Для защиты окружающей природной среды необходимо также бороться с искрами, источниками которых являются газоотводные устройства тепловозов, а также чугунные тормозные колодки локомотивов и вагонов. Искры могут быть причиной пожаров на территориях, примыкающих к железным дорогам. Ограничить искровыделение из газоотводных устройств, свидетельствующее о неполном сгорании топлива, можно осуществлением мероприятий, направленных на улучшение теплотехнического состояния тепловозов, а также установкой искрогасителей. Применение тормозных колодок из синтетических и композиционных материалов устраняет искрение и, кроме того, сокращает расход чугуна.

Экологические виды топлива

Современная жизнь невозможна без использования двигателей внутреннего сгорания. Человек использует такие двигатели в профессиональной деятельности и быту. К сожалению, они несут с собой не только благо. Выхлопы двигателей 700 млн. автомобилей, десятков тысяч судов, самолетов, тепловозов и всевозможных стационарных установок дают 40% глобального загрязнения атмосферы вредными веществами

В России в 1998 году выбросы загрязняющих веществ в атмосферу всеми транспортными средствами составили 13,2 млн. тонн, в том числе автомобильным транспортом более 11,8 млн. т. По оценке экологов, основная масса (80 процентов) вредных веществ выбрасывается автотранспортом на территории населенных пунктов. Более чем в 180 городах уровни загрязнения атмосферного воздуха (от всех источников) превышают предельно допустимые концентрации. В последние годы максимальные разовые концентрации превышали 10 ПДК в 66 городах. В 89 городах уровень загрязнения воздуха характеризуется как высокий и очень высокий.

Парк автомобилей Российской Федерации по состоянию на 1 января 1999 года составил 24,5 млн. единиц. В том числе 18,8 млн. легковых автомобилей, 4,4 млн. грузовиков, около 7000 тысяч специальных машин и более 620 тысяч автобусов.

В целом специалисты отмечают низкий уровень экологических характеристик автомобильного парка России. Подавляющая часть автомобилей сертифицирована на соответствие требованиям Правил ЕЭК ООН, действовавшим в Европе до 1992 года. Средний возраст автомобильного парка России превышает 10 лет. До 10 процентов автомобилей имеют возраст более 20 лет и вообще не проходили экологической сертификации. Массовое поступление на отечественный рынок легковых автомобилей, соответствующих требованиям Евро-1, и грузовых автомобилей, соответствующих требованиям Евро-2, можно ожидать не ранее 2002 года.

Использование каталитических нейтрализаторов имеет очень ограниченный характер и не может обеспечить быстрого повышения экологических характеристик автотранспортных средств. Основные причины этого заключаются в следующем: не разработана правовая база контроля; отсутствуют нормативные требования к таким автомобилям; нет современных приборов контроля, а главное - не решена проблема повсеместного гарантированного обеспечения автотранспорта неэтилированным бензином.

ЕС решил перевести 10% автотранспорта на биотопливо к 2020 году.
Евросоюз поставил задачу к 2020 году перевести 10% своих автомобилей на биологическое топливо. Такое решение одобрили на встрече в Брюсселе министры энергетики 27 стран ЕС. «К 2020 году как минимум 10% автомобильного горючего, потребляемого в каждой стране Евросоюза, должно стать топливо биологического происхождения», - говорится в резолюции Совета ЕС по энергетике и транспорту. Речь идет о таких видах горючего как спирты и производимый из биомассы метан. В резолюции подчеркивается необходимость принять общеевропейские меры, чтобы повысить эффективность технологий производства этого топлива и улучшить его коммерческие возможности. В настоящее время, производимое в Европе биотопливо в среднем на 15-20 дороже традиционного.

Кроме этого, министры также призвали к 2020 году довести долю возобновляемых источников энергии в общеевропейском энергопотреблении до 20%, тогда как сегодня оно составляет 7%. Однако эта договоренность не носит обязательного характера. Против введения жесткой обязательной для всех стран ЕС нормы использования возобновляемых источников энергии высказались Великобритания, Франция и Финляндия. Между тем правительство Великобритании уже в 2005 году объявило о намерениях ввести новые правила, согласно которым с 2010 года продаваемые в стране бензин и дизельное топливо должны будут на 5% состоять из растений - биотоплива. В настоящее время биотопливо составляет 2% от общего объема продаваемого в Великобритании горючего. В бензин добавляется этанол, изготовленный из бразильского сахарного тростника, а в дизельное топливо добавляется рапсовое и переработанное растительное масла. Такая топливная смесь, включающая в себя 5% биотоплива, может использоваться во всех автомобилях, для этого им не требуется модификация. Некоторые модели автомобилей, в том числе Saab 9-5 и Ford Focus, приспособлены для использования топливной смеси, в которой содержится 80% биотоплива.

Биодизель - это топливо, полученное из растительного масла посредством его химического превращения так называемым процессом переэтерификации. В Европе оно изготавливается из подсолнечного и рапсового масла, в Соединенных Штатах - из соевого или из разновидности рапсового масла. Происходит химическая реакция масла с алкоголем, в основном с метиловым спиртом, для уменьшения вязкости и очищения масла. Этот химический процесс позволяет получить однородный, устойчивый и качественный продукт: EMVH (Метиловый сложный эфир растительных масел), свойства его близки к дизельным маслам. Преимущества биодизеля:

1. Биодизель - это источник возобновляемой энергии, решение будущего, приходящее на смену использования нефти

2. Использование биодизеля не требует изменения кинематической цепи, только в зависимости от модели, давности автомобиля - устанавливается топливный фильтр.

3. Биодизель позволяет предотращать потепление на нашей планете, вызванной повышенным содержанием углекислого газа и серы в атмосфере: в отличие от горючих двигателей, он не увеличивает процент содержания CO2 в атмосфере. Действительно в течение жизненного цикла растение должно поглащать количество углекислого газа эквивалентное количеству выбросов в процессе работы двигателя.

4. Биодизель уже достаточно часто добавляется в дизельное топливо, продаваемое на бензозаправках Европы, но его содержание пока не высоко и отличается в разных странах. Например, во Франции его процент составляет около 1.5%. Возможно также и другое соотношение в зависимости от пожеланий.

5. Не токсичный и полностью разлагаемый в природе, он соответствует Европейской норме EN 14214.

Главный претендент на звание, «топлива будущего» - водород, запасы которого практически не ограничены, в двигателе, а процесс сжигания в двигателе характеризуется высоким энергетическим и экологическим совершенством. Для получения водорода могут быть использованы различные термохимические, биохимические, или электрохимические способы с использованием экологически чистой энергии Солнца. В нашей стране и за рубежом уже созданы экспериментальные автомобили, использующие водород в жидком виде, или в составе твердого металлогидратов, в качестве основного топлива или в смеси с бензином.

Преимущества водорода как автомобильного топлива несомненны. Его теплотворная, способность в три раза выше, чем у бензина, а продукты сгорания содержат безобидный компонент - водяной пар. Более полувека назад профессор А. Орлин из Московского высшего технического училища впервые создал и запустил карбюраторный двигатель на водороде.

Сейчас производственная потребность водорода, необходимого для производства аммиака, метилового спирта и пластмасс, очень невелика.

Использование водорода в качестве топлива для двигателей потребует значительного увеличения его производства. Это одно из главных препятствий на пути широкого применения водорода в качестве двигательного топлива.

Исключением может стать только электрический автомобильный двигатель. Работы по его созданию ведут крупнейшие автомобилестроительные фирмы мира, прежде всего Япония

Источником тока в электромобилях пока являются свинцовые аккумуляторы. Без подзарядки такие автомобили обеспечивают пробег до 50-60 км (максимальная скорость 70 км/ч, грузоподъемностью 500 кг), что позволяет использовать их в качестве такси или для технологических перевозок мелких партий грузов внутри города, Серийное производство и использование электромобилей потребует созданию станций зарядки аккумуляторов, отвечающих всем необходимым технико-экономическим требованиям.

Специалисты полагают, что наиболее энергосберегающим и высокоэффективным источником энергии для электромобилей являются батареи топливных элементов. У таких элементов много достоинств, прежде всего высокий КПД, достигающий в реальных установках 60-70%; их не надо заряжать, как аккумуляторы, достаточно пополнять запасы реагентов. Наиболее перспективен водородно-воздушный электрохимический генератор (ЭХГ), в котором продуктом реакции при выработке электрической энергии является химически чистая вода. Главный недостаток ЭХГ на сегодняшний день - высокая стоимость.

Апельсиновые рощи Валенсии могут скоро стать поставщиком топлива для испанских машин. Новая технология позволит делать биотопливо из фруктовой кожуры. Автомобили, заправленные цитрусами, не будут загрязнять окружающую среду.

Человечество слишком медленно, но все же подходит к пониманию того, что необходимо поставить материальное потребление на подобающее ему место среди других источников личного удостоверения, таких не материальных ценностей, как семья, дружба, общение с другими людьми, развитие собственной личности; что следует, наконец, жить в соответствии с возможностями Земли.

От решения именно этой задачи в первую очередь зависит, сохраним ли мы биосферу Земли.

Было бы хорошо, если бы люди привыкли ходить пешком и ездить на велосипедах. По моему мнению, общественный транспорт должен быть таким, чтобы людям хотелось пользоваться чаще им, а не собственными машинами. Ведь увеличение транспорта наносит огромнейший вред бесценному здоровью людей и окружающей среде. Хотелось бы измененить некоторые маршруты грузовых автомобилей, чтобы немного улучшить экологическую обстановку. Выхлопные газы автомобилей - это настоящее бедствие. Так давайте же беречь и охранять нашу планету, как самое дорогое, что у нас есть, - жизнь!

газ отработанный окружающий бензин

Регрессионный анализ влияния факторов на расход бензина

За основные факторы, влияющие на расход топлива транспортным средством, были приняты:

· Объём двигателя

· Вес транспортного средства

· средние обороты двигателя

Для регрессионного анализа выбраны несколько позиций по каждому из перечисленных факторов. Поясню некоторые из них:

Основным фактором для изменения расхода топлива является объём двигателя. Чем больше объём, тем больше расход, но не только от этого фактора зависит «прожорливость» двигателя, таким образом, мы выделяем ещё два других: вес транспортного средства и средние обороты двигателя.

Вес транспортного средства взят в расчёт в силу того, что он характеризует внешний фактор, влияющий на расход топлива.

Средние обороты двигателя, показатель интенсивности его работы.

Поясним некоторые итоговые результаты, которые характеризуют показатели множественной регрессионной модели, построенной по методу наименьших квадратов для исходных данных. Модель регрессии позволяет вычислить коэффициент смешанной корреляции (R-квадрат). Поскольку в модели множественной регрессии существуют, по крайней мере, два фактора, то коэффициент корреляции представляет собой долю вариации переменной Y, обусловленную вариацией всех факторов. Напомним, что коэффициент множественной смешанной корреляции представляет собой сумму квадратов регрессии (SSR), деленную на полную сумму квадратов (SST):

= .

Из данных, представленных в табл. 2, имеем:

SSR =64,96969697; SST = 74 и = = 0,877968878.

Это означает, что 99,7% вариации цены экспертизы одного баллона объясняется изменениями этих трех факторов.

Наряду с этим, в регрессионном анализе используется также нормированный R-квадрат, при вычислении которого учитывается влияние объема выборки:

(4)

где k - количество факторов.

Для нашего примера имеем:

Таким образом, 99% вариации расхода топлива объясняется изменениями этих трех факторов, а также объемом выборки.

Для рассматриваемой модели множественной регрессии необходимые данные для анализа остатков, полученные с помощью программы Excel, приведены в табл. 2

Таблица 2

Заключение

Цель курсового исследования достигнута путём реализации поставленных задач. В результате проведённого исследования по теме: «Определение зависимости расхода топлива автомобилем от различных факторов» можно сделать ряд выводов:

Транспорт - очень важный неблагоприятный фактор состояния окружающей среды. Почти все виды транспорта загрязняют окружающую среду, в особенности воздух, а также и воду, и вызывают значительный шум и вибрацию. Поглощается много земельных ресурсов для транспортной инфраструктуры - автомобильных и железных дорог, морских и речных портов, трубопроводов, аэропортов и пр. и связанных с ними складов, вокзалов, причалов и т.д. Транспортная инфраструктура создает значительные по площади техногенные ландшафты. Значительное количество природных ресурсов расходуется на производство автомобилей и сооружение элементов транспортной инфраструктуры. Все виды транспорта представляют серьезную опасность для жизни, здоровья и имущества людей.

Из этого следует, что необходимо стремиться к осуществлению следующих направлений:

· Потребление горючих ископаемых для транспорта должно сокращаться.

· Должны быть установлены основанные на передовой технологии общемировые стандарты выбросов в атмосферу для всех видов транспорта.

· Каждой стране следует разработать и осуществлять программу контроля эмиссии всех источников и видов транспорта.

· Совершенствовать и развивать надежную и общедоступную систему общественного транспорта.

· При планировании развития транспортных систем использовать системный подход, направленный на комплексное решение экологических проблем.

Устранять причины, а не следствия геоэкологических проблем на транспорте.

Общая цель в системном управлении транспортом заключается в нахождении оптимального соотношения между обеспечением потребностей общества и снижением загрязнения окружающей среды. Стратегии управления будут зависеть от локальных ситуаций и потому будут различными для конкретных стран, регионов и городов.

Размещено на Allbest.ru