Достижения науки и техники XX в. чрезвычайно расширили возможности человека воздействовать на окружающую среду. Интенсивное развитие автомобилизации во всем мире вызвало значительное по своим последствиям загрязнение воздуха отработанными газами, особенно опасное в городских и промышленных центрах, а также на территориях прохождения путей сообщения. Это явилось причиной зарождения новой науки — экологии. Автомобильные поршневые двигатели внутреннего сгорания нарушают экологическое равновесие в природе за счет выбросов вредных веществ и акустического излучения (или шума) при работе. Основные составляющие выбросов: ОГ, включающие продукты сгоревшего топлива, картерные газы и топливные испарения. При этом 95...99 % вредных выбросов современных автомобильных двигателей приходится на ОГ. Всего в ОГ обнаружено не менее 280 компонентов. В группу нетоксичных веществ входят азот, кислород, водород, водяной пар, углекислый газ. Токсичными называются вещества, оказывающие вредное влияние на организм человека и окружающую среду. Группу токсичных веществ со¬ставляют: оксид углерода (СО), оксиды азота (NOx), углеводороды (СлНт), альдегиды (R • СНО), сажа, сернистый газ (S02), сероводород (H2S), токсичные соединения свинца, канцерогенные углеводороды (бенз(а)пирен, как наиболее активный). Оксид углерода (СО, угарный газ) — прозрачный, без запаха, легче воздуха, нерастворим в воде. Поглощаемость СО в 240 раз выше поглощаемости кислорода. Вступая в реакцию с гемоглобином крови, оксид углерода блокирует его возможность снабжать организм кислородом, что может привести к смертельному исходу. Оксид азота (NO, NO2) — газ красновато-бурого цвета, хорошо растворяется в воде с образованием кислот. Опасность воздействия оксидов азота заключается в том, что отравление организма проявляется не сразу, а постепенно, причем каких-либо нейтрализующих средств нет. Сажа — частицы твердых углеродистых продуктов с содержанием чистого углерода до 99 % — механический загрязнитель легких человека, но более опасна как адсорбент канцерогенных веществ (например, бенз(а)пирена), вызывающий рак легких. Альдегиды (R ¦ СНО) обладают резким неприятным запахом. Они поражают печень, почки, слизистые оболочки. Особенно опасно их содержание в выбросах транспорта для подземных разработок. Для ограничения негативного воздействия автомобильных выбросов на среду обитания человека национальные стандарты нормируют их предельно допустимые концентрации (ПДК) в рабочей зоне и атмосфере, а также их массовые выбросы. Уменьшению токсичности и дымности ОГ поршневых двигателей внутреннего сгорания способствуют следующие технические мероприятия: ¦ совершенствование процессов смесеобразования и сгорания на основе применения систем впрыска бензина и дизельного топлива с микропроцессорным управлением; ¦ установка в системе выпуска трехкомпонентных нейтрализаторов, которые нейтрализуют СО, СН и NO* в бензиновом двигателе; ¦ введение рециркуляции отработавших газов посредством перепуска ОГ из системы выпуска во впускную систему, что снижает выбросы NOx в бензиновых и дизельных двигателях; в современных дизелях с аккумуляторной системой впрыскивания этот прием совместно с охлаждением рецикулирующих газов снижает выбросы NO* и дымность ОГ при неизменном расходе топлива; введение системы улавливания паров бензина; ¦ управление углом опережения зажигания и углом опережения впрыскивания дизельного топлива; ¦ применение плазменных дожигателей в системе выпуска дизельных двигателей; ¦ улучшение состава топлива и добавление к нему специальных присадок; ¦ поддержание технического состояния двигателя и его регулировок по рекомендациям завода-изготовителя. Наряду с загрязнением атмосферы следствием автомобилизации стал транспортный шум, основным источником которого является двигатель. Под шумом ДВС понимается акустическое излучение, производимое им при работе. Шум двигателя измеря¬ют величиной уровня и спектром. Уровнем шума называют двадцатикратный логарифм отноше¬ния звукового давлении к пороговому значению (р0 = 2 • 10~5 Н/м ). Уровень шума выражают в децибелах (дБ) ? = 201ёЛ Ро Для приближения числовых оценок шума к субъективному восприятию часто применяют частотную характеристику А шу-момера, учитывающую особенности восприятия человеком звуков различной частоты. В этом случае полученную величину называют уровнем звука, выражая ее в дБА. Оценки разных источников транспортного шума приведены. Уровень механического шума двигателя можно определить по формуле Z=101g« + 5,51g(13,6P,) + 55, где п — частота вращения коленчатого вала, мин-1; Ре — мощ¬ность двигателя, кВт. По характеру спектра различают шум низкочастотный (менее 30 Гц), среднечастотный (300...800 Гц) и высокочастотный (бо¬лее 800 Гц). Шум вредно действует на орган слуха водителей, раздражает нервную систему, снижает производительность труда, мешает восприятию полезных звуковых сигналов. Критический уровень звука для человеческого слуха — 130 дБА. По стандарту [16] максимальное значение внутреннего шума для легковых автомобилей и автобусов составляет 80 дБА, для грузовых автомобилей — 85 дБА. Шум двигателя складывается из шума процессов впуска, сгорания и выпуска, шума от колебания наружных стенок двигателя и колебаний двигателя на подвеске, шума агрегатов (вентилятор, насосы и др.). Шум впуска и выпуска снижают установкой глушителей. На шум процесса сгорания существенно влияет организация рабочего процесса и также такие его показатели, как максимальное давление цикла и скорость нарастания давления. Применение конструкционных материалов с наличием внутреннего трения снижает шум при деформациях стенок. В современных силовых установках применяют звукоизолирующие экраны и капсулы, которые могут заглушить все источники шума, кроме шума впуска и выпуска.