1.1 Проблеми екології й паливної економічності автотранспорту

Автомобільний транспорт у Україні й за кордоном є основним забруднювачем навколишнього середовища. Вплив автотранспорту на навколишнє середовище багатосторонній, він містить у собі енергетичні забруднення, такі як шум, вібрація, електромагнітні випромінювання, й матеріальні (газоподібні, рідкі й тверді).

Викинуті в атмосферу гази, що містять шкідливі речовини, роблять згубний вплив не тільки на природу, але й на здоровя людей. Компоненти, що входять до складу відпрацьованих газів автомобілів, викликають зниження процесу утворення гемоглобіну в крові й постачання організму киснем, викликають роздратування органів дихання, сприяють зміні нервової системи.

Середня тривалість життя українців -- всьго лише 67 років (для порівняння: французи живуть у середньому 79,2 роки, а японці -- 80,9 років). Ця невтішна для нас статистика пояснюється тим, що повітря, яким ми дихаємо, дуже забруднене. Причому близько половини отруйних речовин потрапляє в атмосферу з випускних труб автомобілів.

У разі повного згоряння вуглеводнів кінцевими продуктами є вуглекислий газ (СО₂) і водна пара. Однак у будь-якому вуглеводневому паливі міститься безліч домішок, що аж ніяк не покращують властивості відпрацьованих газів. Усього до складу викидів газів автомобілів входить більш ніж 200 різних хімічних речовин. Повного їхнього згорання досягти технічно неможливо.

Особливостями роботи автомобільних двигунів є перемінні навантаження, тобто періодичні зміни режиму роботи: марний хід, розгін, помірний рух і гальмування. Найвища концентрація оксиду вуглецю (СО) у відпрацьованих газах спостерігається під час роботи двигуна на марному ході і в разі підвищених навантажень. Коли двигун працює на марному ході, вміст оксиду вуглецю у випускних газах може вдвічі перевищувати показник ніж при сталому режимі. Але, разом з тим, коли автомобіль пришвидшується і рухається зі сталою швидкістю, у відпрацьованих газах відзначаються найбільші концентрації оксидів азоту. Склад викидів дизельних двигунів відрізняється від бензинових. У дизельному відбувається повніше згоряння палива. При цьому утворюється менше оксиду вуглецю і незгорілих вуглеводнів. Але, разом з цим, за рахунок надлишку повітря, в дизелі утворюється більша кількість оксидів азоту. Крім того, дизельні двигуни характеризуються ще й підвищеною димністю. Важливою особливістю викидів дизельних автомобілів є вміст канцерогенних поліциклічних ароматичних вуглеводнів, серед яких найбільш шкідливим є бензапірен. Останній, так само як і свинець, належить до забруднюючих речовин першого класу небезпеки. Під час згоряння 1 кг бензину може виділятися більш 500 м³ забруднюючих речовин, і близько 50 м³ - при згорянні 1 кг дизельного палива.

До найбільш небезпечних забруднювачів повітряного басейну міста належать важкі метали, бо вони здатні непомітно накопичуватися в організмі людини. До складу відпрацьованих газів двигунів внутрішнього згоряння входять сотні шкідливих компонентів. Всі шкідливі речовини, що викидаються двигуном, можна розділити по впливові на навколишнє середовище на три групи: нейтральні, неотруйні і отруйні. До нейтральних, які не порушують фізичних властивостей атмосфери, можна віднести азот, тому що в процесі виконання робочого циклу кількість азоту, що відбирається з атмосфери й повертається в неї, практично не змінюється. Відпрацьовані гази містять, крім того, незначну кількість водню, а також кисень, який по тих або інших причинах не брав участь у реакції.

До неотруйних компонентів відпрацьованих газів відносять компоненти, що роблять непрямий негативний вплив на властивості атмосфери. Ці компоненти є причиною екологічних катастроф, таких як утворення фотохімічного "смогу", "парникового ефекту", "озонових дір". До них можна віднести двоокис вуглецю, кисневмісні вуглеводні, метан.

До отруйних речовин відносять оксид вуглецю, оксиди азоту, вуглеводні, у тому числі ароматичного ряду, різного типу кислоти, сполуки свинцю, сірки й дисперсні частки. Ці речовини роблять прямий негативний вплив на організм людини й навколишнє середовище. Найнебезпечніші поліциклічні ароматичні вуглеводні, що володіють канцерогенною активністю.

Збільшення парку автомобілів приводить до росту споживання палив нафтового походження, що приводить до вичерпання невідновних запасів вуглеводневої сировини. Подальше вдосконалювання традиційних схем автотранспортних засобів (далі АТЗ) на основі двигунів внутрішнього згоряння, що працюють на вуглеводневих паливах, уже не може забезпечити перспективні нормативні екологічні вимоги, що практично виключають викид шкідливих речовин енергетичною установкою транспортного засобу, а також значне скорочення витрати палива. Необхідні нові рішення й конструкції, які дозволять забезпечити необхідну чистоту й паливну економічність.