К атегория:
Ремонт топливной аппаратуры автомобилей
Проверка и регулировка токсичности отработавших газов двигателя
Оптимальным режимом работы двигателя следует считать такой, когда коэффициент избытка воздуха приближается к а =1,2. При этом достигается снижение токсичности и уменьшение расхода топлива. Для практического обеспечения этого режима необходимы специальные конструктивные мероприятия, которые внедряются на автомобильных двигателях.
Графики зависимостей показывают, что наибольший выброс окиси углерода происходит в режиме холостого хода двигателя. Поскольку этот режим составляет довольно большой процент работы двигателя, особенно в городе, оказалось целесообразным ввести ограничения токсичности именно для режима холостого хода, учитывая также простоту проверки токсичности в этом режиме.
С целью нормирования токсичности в нашей стране действует ГОСТ 17.2.2.03 - 77 «Охрана природы. Атмосфера. Содержание окиси углерода в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями. Нормы и метод определения». Согласно этому ГОСТу, допускается содержание окиси углерода в отработавших газах двигателей при работе на холостом ходу и при отборе пробы внутри выпускного трубопровода на расстоянии не менее 300 мм от его среза - не более 2,0% по объему при малой частоте вращения коленчатого вала; не более 1,5% по объему при большой частоте вращения (0,6 п от частоты вращения, соответствующей номинальной мощности двигателя) для автомобилей, изготовленных с 01.07. 1978 г. до 01.01. 1980 г. После этого срока нормы ужесточаются соответственно до 1,5 и 1,0%.
Рис. 49. Зависимость концентраций токсичности веществ от состава горючей смеси
Для контроля токсичности отработавших газов карбюраторных двигателей разработаны и применяются различные методы. Они позволяют определять величину концентраций окиси углерода, окислов азота и несгоревших углеродов в отработавших газах. Концентрацию окиси углерода, которая содержится в отработавших газах в значительных количествах, можно определять относительно простыми методами. Из них следует особо выделить следующие: каталитическое дожигание окиси углерода на раскаленной платиновой спирали; поглощение компонентами отработавших газов недисперсного инфракрасного излучения, имеющего определенную длину волны; химический метод, использующий реакцию ве-щества-индикатора с окисью углерода.
Состав отработавших газов определяют с помощью приборов, называемых газоанализаторами. Они бывают стационарные и портативные (переносные). Стационарные газоанализаторы применяют в основном для лабораторных исследований.
Токсичность отработавших газов в условиях эксплуатации автомобилей проверяют переносными отечественными газоанализаторами типа ОА-2Ю9, К-456 и импортными типа Элкон S-105 (ВНР), Абгаз-Инфралит (ГДР), AS R-70 (ПНР) и др.
Хорошими качествами обладают газоанализаторы непрерывного контроля отработавших газов типа К-456 и Элкон S-105.
Принцип работы прибора К-456 заключается в определении концентрации СО по количеству тепла, которое выделяется при дожигании пробы газа на раскаленной каталитически активной платиновой спирали. В качестве измерительной системы газоанализатора К-456 (рис. 50) используется электрический мост, в плечи которого включены измерительная платиновая нить R, термо-компенсациоиная эталонная платиновая нить RK, два постоянных резистора R1 и R2, а в диагональ - измерительный прибор И. На ноль стрелку прибора устанавливают перемещением движка потенциометра Rn. Питание прибора осуществляется от аккумуляторной батареи Б. Для надежности подвода отработавших газоз к платиновой нити используется мембранный насос.
Рис. 50. Схема измерительной части газоанализатора с каталитическим дожиганием отработавших газов
При поступлении отработавших газов к раскаленной платиновой нити происходит их догорание и выделяется дополнительная теплота. В результате повышается температура нити и увеличивается ее сопротивление, что ведет к разбалансу моста. Степень разбаланса регистрируется измерительным прибором - микроамперметром, шкала которого отградуирована в процентах содержания СО.
Прибор Элкон S-105 показан на рис. 51. На лицевой панели прибора расположены стрелочный прибор, легкосъемные фильтры для пробы газов и воздуха, ручки управления и кабель электрического питания от автономной аккумуляторной батареи.
Рис. 51. Газоанализатор Элкон S-105:
1 - стрелочный прибор, 2 - воздушный фильтр, 3 - ручка потенциометра зануления прибора, 4- переключатель напряжения питания 6-12 В, 5 - предохранитель, 6 - трубка для подвода газов от выпускной трубы глушителя, 7 - зонд, 8 - газовый фильтр, 9 - аккумуляторная батарея
Порядок работы с прибором следующий: подключают прибор к источнику питания; соединяют трубку подвода газов с зондом прибора, не соединяя ее конец с выпускной трубой глушителя автомобиля; устанавливают на ноль стрелку прибора ручкой потенциометра; вставляют трубку пробоотборника в выпускную трубу глушителя и закрепляют ее зажимом, пускают двигатель и замеряют концентрацию СО в интервале 30 с (не менее) в выбранном режиме.
Газоанализатор Абгаз-Инфралит (ГДР) работает на принципе поглощения различными газовыми компонентами инфракрасных лучей с определенной длиной волны. Например, окись углерода СО поглощает инфракрасные лучи (ИК-лучи) длиной волны 4,7 мкм. В данном случае степень поглощения лучей соответствует концентрации СО.
Принцип работы газоанализатора Абгаз-Инфралит (рис. 52) следующий. Два излучателя 6 инфракрасных лучей через параболические линзы и обтюратор создают пучок, направляемый в рабочую камеру и камеру сравнения, которая заполнена воздухом, не поглощающим ИК-лучи.
В рабочей камере газ проходит под действием мембранного насоса и поглощает из общего спектра ИК-лучи длиной 4,7 мкм. При этом в лучеприемник поступают два потока лучей разной интенсивности. Чувствительная мембрана приемника, разделяющая его камеры, испытывает разность давлений лучей и прогибается в сторону меньшего давления. Перемещение мембраны воспринимается усилителем и далее передается в стрелочный (индикаторный) и записывающий приборы.
Поскольку индикаторный анализатор очень чувствителен к изменению температуры, в конструкции его предусмотрены отделитель конденсата, газовый фильтр, электрический холодильник для стабилизации температуры.
Газоанализаторы, работающие на принципе поглощения ИК-лучей отработавшими газами, отличаются малой погрешностью (0,5% при анализе окиси углерода), высоким быстродействием, компактностью и удобством в работе.
Токсичность отработавших газов проверяют в двух режимах холостого хода двигателя и при резком открытии дроссельных заслонок карбюратора. Такая последовательность контроля токсичности позволяет оценить работу системы холостого хода, главного дозирующего устройства и ускорительного насоса карбюратора. При необходимости вместе с проверкой выполняют регулировки или устраняют неисправности карбюратора, позволяющие установить предельный уровень токсичности отработавших газов.
Указанные работы проводят на прогретом до нормальной температуры двигателе.
Регулировку системы холостого хода выполняют в следующем порядке: – винтом количества смеси карбюратора устанавливают минимальную частоту вращения коленчатого вала, рекомендованную заводом-изготовителем двигателя (контроль ведут по тахометру); – винтом качества смеси добиваются повышенной частоты вращения на данном режиме и замеряют содержание СО в отработавших газах, которое должно составлять около 1,5% (для автомобилей, изготовленных после 1.1.80 г.); – снижают содержание СО до величины, несколько меньшей 1,5%, завертывая в несколько приемов винт качества и доводя частоту вращения коленчатого вала до нормы винтом количества смеси.
Рис. 52. Схема газоанализатора Абгаз-Инфралит:
1 - газоотборный зонд. 2 - отделитель конденсата. 3 - фильтр, 4 - мембранный насос, 5 - рабочая камера, 6 - излучатель ИК-лучей, 7 - обтюратор с электродвигателем, 8 - камера сравнения, Я - лучеприемник, 10 - усилитель, 11 - стрелочный прибор, 12 - регистрирующий прибор
Если не удается добиться указанной регулировки, то это свидетельствует об износе винта качества смеси, засорения воздушных каналов или жиклеров холостого хода, повышении уровня топлива в поплавковой камере, засорении воздушного фильтра карбюратора.
Выявленные неисправности устраняют и проводят повторную регулировку.
Слишком высокое содержание СО будет характеризовать переобогащение смеси вследствие засорения воздушного компенсационного жиклера, повышения уровня топлива в поплавковой камере, засорения воздушного фильтра или негерметичности (подтекании) клапана экономайзера.
Проверку токсичности при работе ускорительного насоса проводят в следующем порядке: – снижают частоту вращения коленчатого вала до 600- 700 об/мин и замеряют содержание СО в этом режиме; – резко нажимают 2-3 раза на педаль управления дроссельной заслонкой, наблюдая за отклонением стрелки газоанализатора.
Если ускорительный насос исправен, то содержание СО должно скачкообразно повышаться до 1%. Меньшее увеличение концентрации СО свидетельствует о потере производительности ускорительного насоса вследствие неточной регулировки его привода или износа деталей.
Состав выхлопных газов машин с карбюраторным двигателем обуславливается качеством поступающей в цилиндры двигателя топливо - воздушной смеси, которая характеризуется коэффициентом избытка воздуха. Коэффициент избытка воздуха представляет собой отношение воздуха, участвующего в сгорании топлива, к теоретически необходимому его количеству.
Если в горючей смеси на 1 кг топлива приходится 15 кг воздуха, то смесь называют нормальной. В этом случае =1, смесь сгорает полностью с образованием двух компонентов: углекислого газа СО 2 и водяного пара Н 2 О.
Если в горючей смеси на 1 кг. топлива приходится свыше 15 кг, но не более 17 кг воздуха, то ее называют обедненной (=1,05…1,15), при содержании же воздуха свыше 17 кг - бедной (=1,2…1,25).
Горючую смесь, содержащую меньше 15 кг, но не менее 12 кг воздуха на 1 кг топлива, называют обогащенной (=0,8…0,95), а при содержании воздуха менее 12 кг - богатой (=0,4…0,7)
Оптимальное значение находится в интервале 0,9 -1,1 наиболее экономичная работа двигателя достигается на обедненной смеси. При 0,9 или 1,1 образуются продукты неполного сгорания топлива: окись углерода СО и углеводороды СН.
ГОСТ 17.2.2.03 обязывает проводить проверку концентрации СО и СН в отработавших газах на двух режимах холостого хода: при минимальной и максимальной частоте вращения коленчатого вала. На практике регулируют подачу топлива в двигатель в этих пределах в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и режимов нагрузки двигателя.
4.7.2. Назначение и технические данные газоанализатора
102 Фа -01м.
Газоанализатор предназначен для контроля технического состояния карбюраторного двигателя: для отбора,транспортирования и подготовки отработавших газов двигателя с последующим измерением объемной доли окиси углерода СО и углеводородов СН в подготовленной газовой пробе и измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Табл.12.3. Технические данные газоанализатора
4.7.3. Устройство и работа газоанализатора
В основу принципа действия газоанализатора положен оптико-абсорбционный метод, основанный на измерении поглощения инфракрасной (ИК) энергии излучения анализируемым компонентом. Степень поглощения ИК-энергии излучения зависит от концентрации анализируемого компонента в газовой смеси. Каждому газу присуща своя область длин волн поглощения. Это обуславливает возможность избирательного анализа газов.
Сущность метода заключается в следующем: если поочередно пропускать поток монохроматического ИК - излучения, полученный за счет прохождения им интерференционного фильтра, через кювету с анализируемой газовой смесью и без нее, то на приемнике излучения будет регистрироваться переменный сигнал, который несет информацию о количестве ИК-энергии, поглощенной анализируемым компонентом и, следовательно, о концентрации анализируемого компонента.
Для одновременного анализа двух компонентов (СО и СН) оптическая схема содержит два интерференционных фильтра.
На рис. 12.4 представлена блок - схема газоанализатора. Он состоит из двух излучателей 16, создающих два несущих информацию о концентрации потока энергии (потоки энергии попадают в кюветы 12 и 13, имеющие измерительный и сравнительный каналы); обтюратора 8, вращающегося от электродвигателя 11; интерференционных фильтров 9 и 10 определенной длины волны; фоконов 7 с приемниками ИК излучения 6, предварительного усилителя 5; блока вторичной обработки информации 4, сигнал с которого поступает на блок коррекции 3 и далее на плату индикации и управления 2; блока питания 14; датчиков положения обтюратора 15; датчика тахометра, сигнал с которого поступает на плату измерения тахометра 3.
В одном из положений обтюраторов поток ИК излучения от излучателей 16, пройдя измерительные каналы кювет, интерференционные фильтры 9 и10, фоконы 7, попадает на приемники ИК -излучения 6, где преобразуется в электрические сигналы, поступающие на предварительные усилители 5, а затем в блок вторичной обработки информации 4.
В другом положении обтюратора поток ИК излучения от излучателей проделывает тот же путь, только проходит сравнительные каналы кювет 12,13. Положение обтюратора 8 регистрируется датчиком положения 15.
Электрические сигналы с выхода приемников ИК излучения, представляющих собой пироэлектрические приемники, усиливаются в предварительных усилителях и преобразуются блоком вторичной обработки информации в сигналы, поступающие на блок коррекции 3, и в заключение на плату индикации и управления.
Рис.12.4. Блок-схема газоанализатора 102 ФА-01М
1-датчик тахометра; 2-плата индикации и управления; 3-блок коррекции СО, СН и плата измерения тахометра; 4-блок ВОИ; 5-предварительный усилитель; 6-приемник ИК излучения (2шт); 7-фокон (2шт); 8-обтюратор; 9-интерференционный фильтр канала СО; 10-интерференционный фильтр канала СН; 11-электодвигатель;12-кювета канала СО; 13-кювета канала СН; 14-блок питания; 15-датчик положения обтюратора; 16-излучатель (2 шт.)
Для исключения влияния дестабилизирующих факторов, изменяющих чувствительность газоанализатора, применено устройство стабилизации этого сигнала путем воздействия на коэффициент усиления измерительного тракта.
Основными видами экологического воздействия автомобиля на окружающую среду являются:
- вредные выбросы ОГ из ДВС автомобилей (токсичность);
- акустические воздействия, например, вентиляционный и магнитный шумы при работе исполнительных механизмов ЭСАУ;
- вибрация элементов кузова и вибрация, возникающая при работе электроприводных механизмов;
- восстановление заряда В В Б.
ИСПЫТАНИЯ НА ТОКСИЧНОСТЬ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ АВТОМОБИЛЕЙ С ЭЛЕКТРОННЫМИ СИСТЕМАМИ УПРАВЛЕНИЯ
Автоэлектроника играет основную роль в снижении токсичности ОГ. Токсичность ОГ определяется наличием окиси углерода (максимум наблюдается в режиме холостого хода), окиси азота (максимум наблюдается при самой высокой температуре сгорания) и углеводорода, возникающим при перебоях в воспламенении или при пропусках зажигания.
Наибольшее отрицательное влияние в плане токсичности оказывают системы зажигания бензиновых двигателей, особенно конструкция свечей зажигания и их расположение в камере сгорания, а также энергия и продолжительность искрового разряда. Важными являются момент зажигания, угол опережения зажигания, так как при применении позднего зажигания в выпускной системе двигателя увеличивается температура газов, что позволяет уменьшить содержание окиси углерода, углеводородов и окиси азота. Но это приводит к увеличению расхода топлива. Разумное сочетание углов опережения зажигания и состава смеси, поступающей в цилиндр, достигается применением электронных систем управления и нейтрализаторов О Г. Особенно успешна каталитическая очистка при применении системы с обратной связью по датчику кислорода - 1-зонду.
Испытания на токсичность отработавших газов проводят по стандартным программам на стенде с беговыми барабанами по так называемым ездовым циклам. Во время этих циклов меняется режим работы двигателя, поэтому проводится отбор проб выхлопных газов и их газовый анализ. Существует несколько ездовых циклов: федеральный ездовой цикл США (ЕТР75), испытательный цикл ЕЭК/ЕС (ЕЭКИ. 15-04) и испытательный цикл Японии. Эти циклы различаются режимами, продолжительностью и максимальной скоростью автомобиля во время цикла.
Электронные системы управления двигателем испытывают в составе автомобиля. Причем с каждым годом эти системы все более совершенствуются, и поэтому возрастает количество функций регулирования, оптимизируются программы управления, увеличиваются диагностические функции.
В табл. 9.1 приведены технические характеристики и методы газового анализа ОГ автомобилей.
Таблица 9 .7
Основные технические характеристики газоанализаторов
Примечание. Используется обогреваемый (до 200°С) пробоотборник с гибкими шлангами длиной 6-10 м. Инструментальная погрешность - ±3%.
На рис. 9.1 представлена схема измерительной камеры инфракрасного газоанализатора. Инфракрасное излучение создается элементом, нить которого имеет температуру около 700°С.
Рис. 9.1.
7 - приемная камера с компенсационными объемами I/, и / 2 ; 2 - датчик потока; 3 - измеряющий элемент; 4 - вращающийся диск с щелью; 5 - инфракрасный
излучатель; М - электродвигатель привода диска
Инфракрасные лучи пропускаются через измеряющий элемент перед входом в приемную камеру. Окись углерода, содержащаяся в выхлопных газах, поглощает часть излучения, что сопровождается увеличением температуры газа, которое приводит к возникновению потока газа, перетекающего через датчик потока из зоны с объемом У 1 в компенсационную камеру с объемом У 2 . Вращающийся диск со щелью обеспечивает периодическое прерывание инфракрасного излучения, проходящего через два объема У 1 и У 2 . Датчик потока преобразует это перемещение диска со щелью 4 в переменный электрический сигнал. Когда испытуемый газ с измененным содержанием СО проходит через измеряющий элемент, он поглощает энергию инфракрасного излучения в количестве, пропорциональном содержанию СО. Отклонение от переменного основного сигнала соответствует показателю содержания СО в испытательном газе.
Для определения концентрации углеводородов используют пламенно-ионизационный метод, а 1ЧО Л. - хемилюминесцентный.
Сущность плазменно-ионизационного метода заключается в ионизации углеводородными атомами пламени водорода при температуре около 2000°С. Чувствительность этого метода пропорциональна количеству углеводородов. При непосредственном отборе пробоотборник нагревают во избежание адсорбции и конденсации углеводородов на его стенках при соприкосновении протекающего газа.
При анализе окислов азота (а в выхлопных газах присутствуют N0 и N03) их окисляют, проводят колориметрию и определяют интенсивность люминесценции N02, атомы которого при озонировании находятся в возбужденном состоянии. В качестве детектора применяется фотоэлектронный усилитель.
Газоанализаторы (рис. 9.2) позволяют объективно судить о полноте сгорания топлива. Любое отклонение от нормы в работе системы зажигания или других систем двигателя приводит к снижению его эффективности и, как следствие, к изменению концентрации вредных веществ в О Г.
Рис. 9.2. Структурная схема газоанализатора ОГ для ДВС:
Определено, что при каждом пятом перебое воспламенения (пропуске зажигания) на одной свече четырехцилиндрового двигателя количество углеводорода С^Н, увеличивается со 150 до 250- 400 ppm при частоте вращения коленчатого вала 1500 мин -1 ; при полностью неработающей свече оно вырастает до 1500-2000 ppm, а количество кислорода в ОГ увеличивается с 1 до 6-7%. Как правило, свечи начинают выходить из строя при холостом ходе. Поэтому при пропусках зажигания уменьшается доля СО и С0 2 , а доля 0 2 возрастает. Если при увеличении частоты вращения вала двигателя до 1500-1700 мин -1 характеристика восстанавливается полностью, то необходимо проверить свечи. При неработающей форсунке СН будет в норме, а количество кислорода в ОГ увеличится до 6-7%.
Таким образом, состав отработавших газов является обобщенным параметром, с помощью которого делается вывод об эффективности работы двигателя и его основных систем: механической, топливоподачи и зажигания. Правильно отрегулированные системы топливоподачи и зажигания при исправном двигателе дают минимальный выброс вредных веществ в атмосферу. Неоспоримое достоинство газоанализатора - его универсальность. Его с успехом можно применять при диагностике любых типов двигателей.
В настоящее время в связи с внедрением систем снижения токсичности и оборудованием автомобилей каталитическими нейтрализаторами двухкомпонентные газоанализаторы как диагностические приборы оказались малоэффективными. Они не дают достаточного количества объективной информации о работе двигателя, так как каталитические нейтрализаторы активно уменьшают именно концентрацию измеряемых ими продуктов сгорания - окиси углерода СО и углеводородов С /г Н,„. Современные четырехкомпонентные газоанализаторы измеряют концентрацию СО, С /г Н,„, С0 2 и 0 2 . Замеры содержания первых трех компонентов выполняются спектрометрическим методом. Концентрация кислорода определяется при помощи электрохимического датчика.
Преимущество приборов этого уровня заключается в том, что они позволяют расчетным путем определить исходный состав топливной смеси даже для двигателей, выхлопная система которых оборудована катализатором. Помимо этого, они дают несколько дополнительных параметров, совокупный анализ которых позволяет глубже понять характер процессов, происходящих в двигателе. Однако газоанализатор в большинстве случаев не позволяет локализовать неисправность, а лишь указывает на ее наличие.
Существенно расширить возможности применения газоанализатора можно, используя его в составе диагностических комплексов совместно с мотор-тестером.
Лучшим в своем классе является газоанализатор MGA1500 фирмы Sun. Газоанализаторы такого класса кроме измерения концентрации СО, С0 2 , 0 2 и С /г Н,„ в ОГ могут определять частоту вращения коленчатого вала двигателя, температуру масла в картере, суммарную токсичность ОГ и отображать результаты на дисплее в графическом виде, управлять режимом тестирования и вычислять коэффициент избытка воздуха по показаниям?-зонда для различных видов топлива (бензина, пропана, природного газа), осуществлять трехступенчатая очистку пробы газа. Диапазон измерения газоанализатором концентрации: СО - до 10%; С, ; Н /И - до 5000 ppm; С0 2 - до 25%; 0 2 - до 25%; диапазон рабочих температур - до -20°С; питание от сети - 220 В и от АКБ - 12 В.
Рис. 9.3.
1 - термопреобразователь; 2 - источник света; 3,5 - защитное стекло индикатора; 4 - фотоэлемент; б - измерительная камера; 7,8 - предварительные усилители; 9 - источник тока; 10 - источник питания прибора; 11 - микроЭВМ; 12 - жидкокристаллический индикатор; 13 - аналого-цифровой преобразователь; 14 - устройство коммутации; 15 - блок обработки измерительной информации
Дымомеры (рис. 9.3) предназначены для измерения дымности ОГ дизельных двигателей автомобилей. По показаниям дымомера можно определить состояние цилиндропоршневой группы (ЦПГ) и частоту вращения вала дизеля, также можно распечатать результаты диагностирования на принтере, подключаемом к дымомеру.
- - ЭВМ; 2 - цифровые дисплеи; 3 - газоанализатор СпНт; 4 - пробоотборный насос; 5 - газоанализатор СО; 6 - газоанализатор N0*; 7 - вход для тариро- вочных газов
Лабораторная работа №7
Проверка токсичности отработавших газов
Цель работы: провести замер уровня содержания вредных веществ в отработавших газах автомобильных двигателей.
Краткие сведения:
Отработавшие газы, выбрасываемые в окружающую среду, содержат до 280 различных веществ. Среди них азот и его окислы, углекислый и сернистый газы, окись углерода, альдегиды, углеводороды, свинец, марганец и их соединения, различные соединения углерода и водорода, сажа и ряд других веществ. Все вещества входящие в состав отработавших газов находятся в различных состояниях, большинство из них являются токсичными. В составе отработавших газов автомобилей наибольший удельный вес по объему имеет окись углерода (до 10%), окислы азота (до 0,8%), несгоревшие углеводороды (до 3%), альдегиды (0,2%) и сажа. Таким образом, при сжигании 1000 л топлива бензиновые двигатели выбрасывают в окружающую среду с отработавшими и картерными газами 200 кг окиси углерода, 25 кг углеводородов, 20 кг окислов азота, 1кг сажи и 1 кг сернистых соединений.
Как правило, при очередном ТО-2, ремонте двигателя, системы питания и системы выпуска выполняется проверка отработавших газов двигателя, для этого применяются специальные приборы – газоанализаторы, работающие на основе использования инфракрасного излечения. В таких газоанализаторах анализ содержания оксида, диоксида углерода и углеводородов производится с помощью недисперсионных инфракрасных лучей. Физический смысл процесса заключается в том, что эти газы поглощают инфракрасные лучи с длиной волны 4,7 мкм, углеводороды – 3,4, а диоксид углерода -4,25 мкм. Следовательно, с помощью детектора, чувствительного к инфракрасным лучам с определенной длиной волны, можно определить степень их поглощения при прохождении анализируемой пробы, в результате чего можно установить концентрации того или иного компонента. Схема газоанализатора, работающего по принципу инфракрасного излучения, показана на рисунке 4.1.
Отработавшие газы с помощью мембранного насоса через газоотборный зонд, отделитель конденсата (оседает вода) и фильтры (очистка от твердых примесей) закачиваются в измерительную камеру. Сравнительная камера при этом заполнена инертным газом и закрыта. Источниками инфракрасного излечения являются нихромные нагреватели, которые нагреваются до температуры 700°C. Отражаясь от параболических зеркал, поток инфракрасного излечения, периодический прерываемый обтюратором, приводимым во вращение от синхронного электродвигателя, проходит через измерительную и сравнительную камеры. (Обтюратор необходим для обеспечения ритмичного прерывания инфракрасного излучения.) В измерительной камере определяемые компоненты, взаимодействуют с излучением, вызывают его поглощение в соответствующих спектральных диапазонах. В сравнительной же камере этого не происходит (камера заполнена инертным газом – N ). Как следствие возникает разница температур и давлений в обеих камерах. Вследствие этого изменяется емкость мембранного конденсатора, расположенного между камерами лучеприемника. Сигнал с конденсатора подается на усилитель и далее на регистрирующий прибор.
По такому принципу работают газоанализаторы типа ГАИ, ИНФРАЛИТ, ГИАМ 27-01, ЕТТ фирмы «BOSH» и др.
Рисунок 4.1 – Схема газоанализатора: 1 – газоотборный зонд; 2 – отделитель конденсата; 3 – фильтр тонкой очистки; 4 – защитный фильтр; 5 – мембранный насос; 6 – источники инфракрасного излечения; 7 – синхронный электродвигатель; 8 – вращающийся диск обтюратора; 9 – сравнительная камера; 10 – лучеприемник инфракрасного излучения; 11 – усилитель; 12 – мембранный конденсатор; 13 – измерительная камера; 14 – индикаторные приборы.
В современных много компонентных газоанализаторах кроме измерения содержания оксида (СО) и диоксида углерода (СО 2), углеводородов (СН) может определяться содержимое кислорода (О 2) и оксидов азота (NO), а также коэффициенты избытка воздуха λ.
Выполнение работы
Измерения следует проводить в следующей последовательности:
Установить рычаг переключения передач (избиратель скорости для автомобилей с автоматической коробкой передач) в нейтральное положение;
Затормозить автомобиль стояночным тормозом;
Заглушить двигатель (при его работе);
Открыть капот двигателя;
Подключить тахометр;
Установить пробоотборный зонд газоанализатора в выпускную трубу автомобиля на глубину не менее 300 мм от среза (при косом срезе выпускной трубы глубина отсчитывается от короткой кромки среза);
Полностью открыть воздушную заслонку карбюратора (при его наличии
МИНИСТЕРСТВО АВТОМОБИЛЬНОГО
ТРАНСПОРТА РСФСР
НИИАТ
СОГЛАСОВАНО:
Заместитель начальника Технического
управления
А.И. Газин
ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРОВЕРКЕ И РЕГУЛИРОВКЕ
БЕНЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ АВТОМОБИЛЕЙ
НА МИНИМАЛЬНУЮ ТОКСИЧНОСТЬ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ
Взамен РТМ-200-РСФСР-12-0092-79
Срок введения
с 01.08.88 г.
Москва 1988
Инструкция разработана в Государственном научно-исследовательском институте автомобильного транспорта (НИИАТ). Инструкция является нормативно-техническим документом по выполнению предписаний государственного стандарта, устанавливающего нормы и методы измерения содержания окиси углерода и углеводородов в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями.
Работу выполняли: Доброхотов B.C., Манусаджянц Ж.Г., Парфенов Е.В. (руководитель темы), Шестухин В.И.
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
1.1. В крупных городах и промышленных центрах, особенно на улицах с интенсивным движением, наблюдается значительное загрязнение воздушного бассейна.
Известно, что при работе автомобильных двигателей в воздух выделяются отработавшие газы, которые содержат большое количество различных токсичных веществ, в том числе окись углерода и углеводороды.
1.2. Окись углерода (СО) - сильнодействующий токсичный газ без цвета и запаха - образуется в результате неполного сгорания топлива в цилиндрах двигателя. Находясь в воздухе и попадая через дыхательные пути в кровь, окись углерода нарушает нормальную деятельность организма и при больших концентрациях может привести к тяжелому отравлению. Даже малые дозы окиси углерода, систематически воздействующие на человека, приводят к ее накоплению в организме, что оказывает вредное влияние на здоровье.
Решающим условием, обеспечивающим минимальное содержание окиси углерода в отработавших газах, является исправное техническое состояние и правильная регулировка карбюратора.
1.3. Углеводороды (СН) являются исходными продуктами образования фотохимических туманов (смогов) в атмосфере городов, а также представляют концерогенную опасность для организма человека.
Содержание углеводородов в отработавших газах измеряется в «частях на миллион» (млн-1). Одна часть соответствует 0,0001 объемного процента выбросов. В отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями содержание углеводородов в большой степени зависит от числа цилиндров двигателя автомобилей. Так, для двигателей с числом цилиндров до 4-х содержание углеводородов находится в диапазоне от 100 до 1500 и более млн-1 , а для многоцилиндровых двигателей - от 500 до 5000 и более млн-1. Концентрация углеводородов, в основном, зависит от технического состояния системы питания и зажигания особенности свечей зажигания, прерывателя-распределителя.
1.4. Регулировка системы холостого хода карбюратора на минимальное содержание окиси углерода в отработавших газах обычно приводит к значительному повышению содержания углеводородов и наоборот. Поэтому регулировку следует осуществлять так, чтобы соблюдались обе нормы, указанные в действующем стандарте, при этом суммарное количество токсичных веществ, выбрасываемых автомобилей в атмосферу будет минимальным. Такая регулировка обеспечит и снижение расхода топлива при движении автомобиля.
1.5. Для обеспечения снижения загрязнения атмосферного воздуха необходимо систематически контролировать автомобили на содержание токсичных веществ в отработавших газах, это позволит своевременно выявлять технически неисправные автомобили с повышенным содержанием токсичных веществ и принимать оперативные меры по устранению неисправностей.
2. ПРОВЕРКА ТОКСИЧНОСТИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ АВТОМОБИЛЕЙ
2.1. Проверка автомобилей на содержание токсичных веществ в отработавших газах должна осуществляться в соответствии с ГОСТ 17.2.2.03-87 «Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы измерения содержания окиси углерода и углеводородов в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями. Требования безопасности».
минимальной (Пмин.);
повышенной (Ппов.), в диапазоне 2000 мин-1 - 0,8 П М Мном.
Значения Пмин. и Ппов. определяются из технических условий и инструкций по эксплуатации автомобилей. Для основных моделей автомобилей значения Пмин. и Ппов. приведены в приложении .
2.3. При проверке и регулировке двигателей автомобилей содержание токсичных веществ в отработавших газах не должно превышать значений, указанных в таблице.
2.4. В автотранспортных предприятиях и других предприятиях эксплуатирующих автомобильный транспорт, проверка и регулировка двигателей на токсичность проводится не реже чем при техническом обслуживании № 2, после ремонта агрегатов, систем и узлов, влияющих на токсичность, а также по. заявкам водителей автомобилей.
2.5. На станциях технического обслуживания проверка и регулировка двигателей на токсичность осуществляется при проведении технического обслуживания, ремонта агрегатов и систем, влияющих на токсичность, а также по заявкам владельцев автомобилей.
Таблица 1
(приведены данные по ГОСТ 17.2.2.03-87)
2.6. На авторемонтных предприятиях проверка токсичности и регулировка производится после обкатки отремонтированных автомобилей пробегом, а двигателей - на стенде при отсоединенном тормозном устройстве, после их обкатки.
2.7. Для проверки содержания токсичных веществ в отработавших газах автомобилей и двигателей следует применять приборы, удовлетворяющие требованиям действующих стандартов.
2.8. Проверку и регулировку автомобилей в соответствии с действующими нормами рекомендуется производить на контрольно-регулировочном пункте (КРП).
2.9. Проверка производится на предварительно прогретом двигателе до температуры охлаждающей жидкости, рекомендованной заводом-изготовителем (но не менее 60 °С).
2.10. Перед проверкой необходимо:
Включить вентиляционные устройства в помещении, где производится проверка;
Установить автомобиль, поставить рычаг переключения передач (избиратель скорости для автомобилей с автоматической коробкой передач) в нейтральное положение;
Затормозить автомобиль стояночным тормозом;
Подложить упоры («башмаки») под колеса ведущих мостов;
Проверить исправность системы выпуска отработавших газов внешним осмотром. Система не должна иметь дефектов, приводящих к утечкам отработавших газов, подсосу воздуха.
Остановить двигатель (при его работе);
Открыть капот двигателя и подсоединить тахометр;
Установить пробоотборный зонд газоанализатора (при наличии двух газоанализаторов на СО и СН - два зонда) в выпускную трубу автомобиля на глубину не менее 300 мм от ее среза. При использовании газоотвода, надеваемого на выпускную трубу, зонд вводится в отверстие газоотвода;
Подготовить газоанализаторы и тахометр для проведения намерений согласно инструкции предприятий - изготовителей приборов;
Запустить двигатель и полностью открыть воздушную заслонку карбюратора;
При ненажатой педали управления дроссельной заслонкой проверить и при необходимости установить по тахометру требуемую минимальную частоту вращения вала двигателя (Пмин.);
Увеличить частоту вращения путем открытия дроссельной заслонки до Ппов. и проработать на этом режиме не менее 15 с.
2.11. Для проверки токсичности необходимо:
Снизить частоту вращения до минимальной (Пмин.) и не ранее чем через 20 с измерить токсичность, записав показания приборов в журнал;
Открытием дроссельной заслонки установить повышенную частоту вращения вала двигателя (Ппов.) и не ранее чем через 30 с измерить токсичность, записав показания приборов в журнал.
2.12. При наличии у автомобиля раздельных выпускных труб измерения следует проводить в каждой из них отдельно. Для измерения с нормами берутся максимальные значения полученные при измерении.
2.13. Если хотя бы один результат превысит установленные нормы, то необходимо произвести проверку и регулировку системы зажигания и карбюратора без снятия его с автомобиля в соответствии с приложением .
2.14. При соответствии результатов измерения токсичности установленным нормам выдается «Талон токсичности» с отметкой «Норма».
2.15. На автомобилях где предусмотрена возможность пломбирования регулировочных устройств карбюраторов, после регулировки и соответствия токсичности установленным нормам, они должны вновь пломбироваться.
2.16. В случае отсутствия возможности снизить токсичность регулировочными воздействиями, автомобиль направляется в ремонтную зону для выполнения необходимых работ. Перечень вероятных неисправностей и причин повышенной токсичности - в приложении : данные по топливным насосам - в приложении . Основные рекомендации по ремонту и техническому обслуживанию карбюратора изложены в приложениях , , , .
2.17. После выполнения ремонтных работ производится проверка и регулировка двигателя на соответствие нормам и только при положительном результате выдается водителю автомобиля «Талон токсичности» с отметкой в нем «Норма».
Приложение 1
Значение минимальной и повышенной частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу для карбюраторных двигателей
|
Двигатель |
Автомобиль |
Минимально устойчивая частота вращения, мин-1 |
Частота вращения при номинальной (или максимальной) мощности, мин-1 |
Повышенная частота вращения (ориентировочно 0,8 Пном.), мин-1 |
|
ЗАЗ-968, А, М «Запорожец» |
||||
|
«Москвич-412» |
||||
|
«Москвич-2138 2136» и их модификации |
||||
|
«Москвич-2137 -2140» |
||||
|
ВАЗ-2101-202 «Жигули» |
||||
|
ВАЗ-21011 «Жигули» |
||||
|
ВАЗ-2103 «Жигули» |
||||
|
ВАЗ-2103 «Жигули» 21072, 2104 |
||||
|
ВАЗ-2106 «Жигули» |
||||
|
ВАЗ-2121 «Нива» |
||||
|
ВАЗ-2108 - 2109 |
||||
|
ГАЗ-21 «Волга» |
||||
|
РАФ-2203 «Латвия» |
||||
|
ГАЗ-24-10; 24-12; 24-13; Автобус РАФ 2203 |
||||
|
ГАЗ-24-10; 24-11; 24-12; 24-13; ЕрАЗ-3730 |
||||
|
ЗМЗ-451, -451М |
УАЗ-451ДМ; -452Д; -469Б |
|||
|
ГАЗ-24 «Волга» |
||||
|
ГАЗ-13 «Чайка» |
||||
|
ЗИЛ-138, -138Д2, -138В1, - ММЗ-45023 |
||||
|
ЛАЗ-695Н, 697Р, -697М, 697Н, - 699Н, ЗИЛ-130, КАЗ-608В |
||||
|
130В, -131, ЗИЛ-ММЗ-655, ЗИЛ-157, -157К |
||||
|
ЗИЛ-50В 1000400 |
ЗИЛ-431410 и модиф. |
|||
|
ЗИЛ-508 1000401 |
Автобусы ЛАЗ-695Н, -697Н |
|||
|
ЗИЛ-508 1000402 |
Автомобиль-тягач КАЗ-608В |
|||
|
ЗИЛ-5081 1000401 |
ЗИЛ-131Н и модиф. |
|||
|
ЗИЛ-5081 1000402 |
ЗИЛ-131 и модификации |
|||
|
ЗИЛ-5081 1000402 |
ЗИЛ-131 и модификации |
|||
|
ЗИЛ-5085 1000400 |
ЗИЛ-431810 и модификации |
|||
|
ЗИЛ-5085 1000407 |
Автобус ЛАЗ-695 |
|||
|
ЗИЛ-5086 1000400 |
||||
|
ЗИЛ-5097 1000407 |
Урал-375 СИМ |
|||
|
ЗИЛ-509 1000400 |
Автобус ЛАЗ-699Р |
|||
|
ЗИЛ-509 1000401 |
Автобус ЛАЗ-677М |
|||
|
ЗИЛ-117, -114 |
||||
|
ЗИЛ-4104 и модификации |
||||
|
ЗИЛ-4104 и модификации |
||||
|
ГАЗ-51А, -63 |
||||
|
ГАЗ-53А, -66 |
||||
|
КавЗ-651А, -685, ПАЗ-672, -3201 |