Малотоксичные и нетоксичные двигатели

Малотоксичными являются газотурбинные, роторные и гиб­ридные двигатели, а нетоксичными — инерционные.

Газотурбинный двигатель проще поршневого по конструкции, имеет меньшую массу, проще в эксплуатации, легко пускается и значительно меньше загрязняет воздух, поскольку в его отрабо­тавших газах содержится существенно меньше оксидов углерода и углеводородов. Однако для двигателя этого типа характерны высо­кая стоимость, большой расход топлива и малая приемистость (медленно развивает максимальную мощность).

Роторный двигатель — это бензиновый двигатель, отличающий­ся по конструкции от поршневого. У роторного двигателя нет ци­линдров и шатунно-поршневой группы. Вместо поршней двига­тель имеет вращающийся ротор, который передает крутящий мо­мент через зубчатую передачу. В двигателе также отсутствуют кла­паны, а вместо них предусмотрены впускные и выпускные отвер­стия. Двигатель имеет меньшую массу и более высокую частоту вращения. Он компактен, прост в производстве, бесшумен и спо­собен работать на бензине с любым октановым числом и без до­бавок антидетонационных свинцовых присадок. Однако по срав­нению с поршневым роторный двигатель менее экономичен. Кро­ме того, трудно обеспечить необходимую герметичность между его корпусом и ротором по мере их изнашивания в эксплуатации-

Гибридные двигатели менее токсичны и более бесшумны по срав­нению с поршневыми. На автомобиле (рис. 14.2) устанавливают два двигателя: двигатель 1 внутреннего сгорания и тяговый элект­родвигатель 4. В условиях города используется электродвигатель, который работает от аккумуляторной батареи 3, а при выезде из города — двигатель внутреннего сгорания. При работе последнего

Рис. 14.2. Автомобиль с гибридным двигателем:

1 — двигатель внутреннего сгорания; 2 — генератор; 3 — аккумуляторная

батарея; 4 — электродвигатель

генератор 2 подзаряжает аккумуляторную батарею. Автомобиль с гибридным двигателем сложнее по конструкции и дороже в про­изводстве, чем обычный электромобиль.

Инерционный двигатель представляет собой маховик. Достоин­ства такого двигателя связаны с его экологической чистотой, от­сутствием токсичных отходов, практически бесшумной работой и высоким КПД. Недостатком, препятствующим его внедрению, является малая энергоемкость маховика и, следовательно, незна­чительный пробег автомобиля в период между подзарядками (рас­кручиванием) маховика. Кроме того, определенную сложность представляет создание трансмиссии, передающей энергию от ма­ховика к ведущим колесам автомобиля.

Электромобили

Электромобили существенно улучшают состояние окружающей среды. Они не потребляют топливо, не загрязняют воздух отрабо­тавшими газами, работают почти бесшумно, неогнеопасны; ими легко управлять. Электродвигатель такого автомобиля выдержива­ет кратковременные перегрузки и имеет хорошую тяговую харак­теристику, поэтому на электромобиле можно устанавливать дви­гатель меньшей мощности. Кроме того, электромобиль не нужда­ется в сложной трансмиссии и во многих системах, характерных для обычного современного автомобиля. Однако быстрое разви­тие электромобилей сдерживается из-за отсутствия высокоэффек­тивных источников электроэнергии.

Основным недостатком современного электромобиля, снабжен­ного в качестве источника тока свинцово-кислотными аккумуля­торными батареями, являются ограниченный пробег, большая мас­са, малый срок службы источника тока и высокая стоимость.

Источником энергии для электромобиля (рис. 14.3) служит ак­кумуляторная батарея 1. Электрический ток поступает в тяговый электродвигатель 4 через силовую проводку 2 и систему регули-

Рис. 14.3. Электромобиль:

1 — аккумуляторная батарея; 2 — силовая проводка; 3 — система регулирова­ния; 4 — электродвигатель; 5 — карданная передача; 6 — ведущий мост

рования 3. Крутящий момент от электродвигателя к ведущему мос­ту 6 подводится с помощью карданной передачи 5. Крутящий мо­мент электродвигателя увеличивается при уменьшении частоты вращения вала. Это позволяет электромобилю преодолевать повы­шенное сопротивление движению и развивать большое ускорение при трогании с места без изменения передаточного числа транс­миссии. Вследствие этого отсутствует потребность в коробке пере­дач, повышается плавность движения электромобиля и облегча­ется управление им.

Автомобиль — источник шума

Автомобили не только загрязняют окружающую среду отрабо­тавшими газами, но и способствуют ее интенсивному шумовому «загрязнению». Совместно с промышленными, транспортными и бытовыми шумами (радио, телевидение и др.) шум от автомоби­лей оказывает неблагоприятное воздействие на человека. И если у организма человека возникает защитная реакция против яркого света, ожогов и т.п., то противостоять действию шума он не мо­жет.

Шум мешает нормальному отдыху и восстановлению сил, на­рушает сон. Он снижает внимание и работоспособность. Шум мо­жет привести к расстройству центральной нервной системы и раз­личным болезням сердечно-сосудистой системы (гипертония и др.), дыхательных путей, желез внутренней секреции и желудка (язвенная болезнь и др.), которые возникают в результате общего нервного напряжения, вызванного воздействием шума.

Человек слышит звук с частотой колебаний в диапазоне 20... 12000 Гц. Легче всего человеческий организм переносит шум низкой частоты (до 300 Гц), хуже — шумы средней частоты (300...800 Гц) и тяжело переносит шумы высокой частоты (более 600 Гц). Инфразвук (частота ниже 20 Гц) и ультразвук (частота выше 12 кГц) человек не слышит. Однако при длительном воз-

действии ультразвук вызывает общее недомогание и головокру­жение, а инфразвук — многие нервные заболевания.

Шум, оказывая вредное влияние на человека, приводит не толь­ко к развитию различных заболеваний, но и сокращает его жизнь. Так, шумовое «загрязнение» окружающей среды в больших горо­дах сокращает продолжительность жизни человека на 8—10 лет.

Шум характеризуется уровнем громкости, выраженной в де­цибелах (дБА). Шум считается вредным для человека, если этот уровень превышает 40 дБА. Так, уровень шума 85 дБА человек переносит мучительно, при 100 дБА и выше учащаются дыхание и биение сердца, повышается кровяное давление, изменяется со­став крови и нарушается деятельность мозга, а уровень шума свы­ше 120 дБА травмирует мозг. Принято считать, что повышение уровня шума на 1 дБА вызывает снижение производительности труда на 1 %.

Источники шума многочисленны и разнообразны. Основным среди них является транспорт (автомобильный, релйсовый и воз­душный), который создает 60...80 % всех шумов, проникающих в помещения домов.

Для сравнения ниже приведены усредненные уровни шума, дБА, создаваемые различными видами транспорта:

Легковые автомобили..................................... 70...80

Автобусы.......................................................... 80... 85

Грузовые автомобили..................................... 80...90

Моторные лодки.............................................. 90...95

Электропоезда метрополитена...................... 90... 95

Мотоциклы......................................................... 90... 95

Железнодорожные поезда................................ 95... 100

Самолеты............................................................ 110... 130

Уровень шума автомобилей может существенно изменяться в зависимости от типа двигателя и режима его работы, скорости и режима движения, технического состояния автомобиля и ряда других факторов.

Автомобили различаются по уровню шума. Самые шумные — грузовые автомобили, самые «тихие» — легковые, а автобусы — среднешумные.

Движение автомобилей сопровождается внешним и внутрен­ним шумом. Внешний шум создается в окружающей среде и слы­шен на улицах и в домах. Он оказывает отрицательное воздействие на окружающую среду. Внутренний шум возникает внутри салона (кабины) автомобиля. Он снижает комфортабельность езды и по­вышает утомляемость пассажиров и водителя.

Основными источниками шума во время движения автомоби­ля являются двигатель, механизмы трансмиссии и шины. Уровень шума может повышаться при увеличении срока эксплуатации и

пробега автомобиля, что обусловлено эксплуатационным изно­сом деталей двигателя, трансмиссии и других систем и агрегатов.

Наиболее сильный шум возникает при интенсивном разгоне автомобиля на II и III передачах. Основным источником шума на автомобиле может быть та или иная часть его конструкции в зави­симости от скорости движения и нагрузки на автомобиль. Напри­мер, при скорости 70...80 км/ч и полной нагрузке основным ис­точником шума служит двигатель, а при большей скорости дви­жения — шины.

Причинами возникновения шума шин являются шероховатость дороги и ее крупные неровности, трение между дорогой и про­тектором шин (визг при торможении и повороте), трение шин о воздух, тип рисунка протектора, наличие воздуха в углублениях протектора (при соприкосновении с дорогой воздух выходит из них с характерным свистом), вода на дорожном покрытии и ее перемещение относительно протектора, дисбаланс и биение ко­лес и особенно изношенность протектора.

Уровень шума во многом зависит от технического состояния автомобиля, его систем и механизмов. Полностью исправный ав­томобиль создает меньше шума.

Шум автомобилей нормирован. В соответствии с правилами Европейской экономической комиссии ООН максимально до­пустимый уровень шума для легковых автомобилей составляет 80 дБ А, для автобусов в зависимости от вместимости — 81...85 дБА и для грузовых автомобилей в зависимости от их массы — 81... 88 дБА.