Для автомобилей с бензиновыми вновь изготавливаемыми и находящимися в экс­плуатации в Беларуси, действует ГОСТ 17.2.2.03-87 „Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы измерения содержания оксида углерода и углеводородов в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями. Требова­ния безопасности с изменением №1 «. Стандарт не распространяется на автомобили, полная масса которых менее 400 кг или максимальная скорость не превышает 50 км/ч, на автомобили с двухтактными и роторными двигателями.

При испытании на токсичность отработавших газов двигатель прогре­вается до рабочей температуры, воздушная заслонка полностью открыва­ется. В выхлопную трубу на глубину не менее 300 мм от среза вставляет­ся зонд. Устанавливается повышенная частота вращения коленчатого ва­ла двигателя. После работы на этом режиме не менее 15 с частота вра­щения снижается до минимальной пхх мин и не ранее чем через 20 с измеря­ется содержание оксида углерода и углеводородов. Затем устанавлива­ется повышенная частота вращения коленчатого вала двигателя nхх пов и не ранее чем через 30 с повторно изме­ряется содержание оксида углерода и углеводородов. Проверку на повышенной частоте вращения коленчатого вала проводят только на автомобилях, имеющих карбюратор. Минимальная и максимальная частоты устанавливаются в технических условиях и инструкции по эксплуатации автомобилей. Если эти значения не установлены, при проверке принимают nхх мин = (800±50) мин-1, nхх пов = (3000±100) мин-1.

При наличии в ав­томобиле раздельных выпускных систем измерение производят отдельно для каждой из них. Показателем токсичности служат максимальные кон­центрации оксида углерода. Содержание оксида углерода в % и углеводо­родов в млн-1 в отработавших газах по ГОСТ 17.2.2.03-87 для России с изменением №1 не должно превышать норм, приведенных в табл.

Содержание углеводородов указываются в млн-1 по принятому международному обозначению, при этом 1 % углеводородов соответствует 10 000 млн-1. Такое обозначение принято в связи с тем, что при считывании показаний приборов трудно оценивать малые значения процентного содержания углеводородов, например 0,1 или 0,01, в тоже время 100 или 1000 млн-1 более наглядно показывает динамику изменения показаний приборов.

В Республике Беларусь при проверке содержания токсичных веществ в отработавших газах следует пользоваться данными таблицы.

Табл. Предельно допустимое содержание токсичных компонентов в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями (Беларусь)

Частота вращения коленчатого вала мин -1	Предельно допустимое содержание оксида углерода, объемная доля, %	Предельно допустимое содержание углеводородов, объемная доля, млн -1 , для двигателей с числом цилиндров
		до 4	более 4
n хх мин	1,5	1200	3000
n хх пов	2,0	600	1000

Полностью исключить наличие токсичности в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания нельзя. Предупредить излишнее относительно нормы количество токсичных веществ можно путем соблюдения режимов технического обслуживания, периодичности проведения регулировок и качественного их выполнения; снижения расхода топлива; повышения качества ремонта. Следует отметить, что повышение токсичности отработавших газов при большом расходе топлива происходит из-за неправильной регулировки карбюратора, засорения воздушных фильтров, повышения уровня топлива в поплавковой камере карбюратора. На расход топлива и на токсичность влияет также техническое состояние газораспределительного механизма - изменение тепловых зазоров и подгорание выпускных клапанов, а также система зажигания - изменение зазоров в прерывателе-распределителе и свечах зажигания.

У некоторых автомобилей при обслуживании больниц, курортов двигатели оборудуют системами нейтрализации выпускных газов. Снижение концентрации токсичных веществ здесь достигается воздействием на рабочий процесс и применением устройств для нейтрализации и очистки газов в выпускном трубопроводе - нейтрализаторов и очистителей.

Нейтрализаторы бывают термические и каталитические. В них происходят химические реакции, в результате которых уменьшается количество газовых компонентов токсичных веществ. Механические и водяные очистители применяют для очистки газов от сажи и капелек масла.

Термический нейтрализатор представляет собой камеру сгорания, которая размещается в выпускном тракте двигателя для дожигания продуктов неполного сгорания топлива. Такой нейтрализатор устанавливают на месте выпускного трубопровода. Однако термические нейтрализаторы на режимах холостого хода и малых нагрузках малоэффективны, так как температура выпускных газов недостаточна для быстрого протекания реакции.

Каталитические нейтрализаторы более эффективны, в них применены катализаторы из благородных металлов - платины и палладия, родия. Эти катализаторы обеспечивают более высокую скорость окисления СО и СН при невысоких температурах. У выпускных газов при этом почти исчезает неприятный запах, сгорает сажа. Катализаторы на базе обычных металлов уступают предыдущим по активизации процессов окисления при невысоких температурах. В каталитическом нейтрализаторе выпускные газы поступают в камеру и в контактную зону коробки катализатора, очищенные газы поступают в атмосферу. Коробка сменная, рассчитана на 1500-2000 ч работы и обеспечивает очистку газов почти на 75 %. При втором ТО коробку очищают. Для этого газовой горелкой ее нагревают до температуры 800-900° С и выжигают сажу.

Предусмотрено оборудование всех современных автомобильных карбюраторных двигателей, автомобильных дизелей системами нейтрализации отработавших газов при работе в карьерах, на рудниках, где недостаточен воздухообмен.

Снизить токсичность отработавших газов позволяет применение форкамерно-факельного зажигания карбюраторных двигателей, а также работающих на газе автомобилей, электромобилей, двигателей с двухстадийным сгоранием топлива; разработка и применение малотоксичных антидетонаторов, противодымных присадок к топливу.

Закон об охране атмосферного воздуха устанавливает, что выбросы загрязняющих веществ в атмосферу автомобилями, самолётами и другими передвижными средствами и установками должны контролироваться с целью сокращения содержания вредных веществ. Производство и эксплуатация машин, в выбросах двигателей которых содержание загрязняющих и токсичных веществ превышает установленные нормативы, не допускается. Нарушение этих правил влечет за собой административную, материальную и уголовную ответственность. Действует ГОСТ 25478-82 «Допустимые нормы содержания окиси углерода и дым-ности отработавших газов», который содержит необходимые для контроля токсичности данные (табл. 7).

Проверку содержания окиси углерода в отработавших газах выполняют на прогретом двигателе в режиме холостого хода и при частоте вращения коленчатого вала, равной 0,8 номинальной. Полученные данные сравнивают со значениями табл. 7. Для проверки применяют газоанализаторы моделей И-СО НИИАТ, ГАИ-1, НИИАТ-651 и другие. Увеличенное содержание окиси углерода на малой частоте вращения коленчатого вала двигателя свидетельствует о неправильной регулировке системы холостого хода карбюратора, а на большой частоте вращения - о неисправности главной дозирующей системы или неплотности прилегания клапанов экономайзера и ускорительного насоса.

На двигателях автомобилей ИЖ-2715, ВАЗ-2121, ВАЗ-2109, УАЗ-31512 устанавливают карбюраторы, имеющие системы снижения токсичности отработавших газов. Снижение токсичности обеспечивается уменьшением расхода топлива. Электронный блок 13 (рис. 1) такой системы управляет электромагнитным клапаном 12, который на режимах принудительного холостого хода (ПХХ) закрывает топливный жиклер, прерывая подачу топливной смеси. Регулировки карбюраторов таких автомобилей выполняют одновременно с регулированием содержания окиси углерода в отработавших газах.

Рис. 1. Система снижения токсичности отработавших газов автомобиля ВАЗ-2109:

1 - карбюратор; 2 - воздушная заслонка; 3 - пусковое устройство; 4 - прокладка; 5 - тепловой экран; 6 - впускная труба; 7 - подогрев системы холостого хода; 8 - винт качества смеси; 9 - рычаг привода дроссельных заслонок; 10 - упорный винт; 11 - канал системы холостого хода; 12 - электромагнитный клапан; 13 - блок управления; 14 - выключатель зажигания; 15 - аккумуляторная батарея; 16 - электронный коммутатор; 17 - катушка зажигания; 18 - провода высокого напряжения; 19 - датчик-распределитель

Cookies – это небольшие текстовые файлы, хранящиеся на Вашем компьютере при посещении вебсайта. При желании Вы можете удалить cookies, но это может препятствовать использованию полного функционала вебсайта. Для удаления cookies смотрите меню Вашего браузера. Для дополнительной информации о используемых cookies, пожалуйста, выберите «узнать больше о наших cookies» внизу данного окна. С помощью слайдера внизу Вы можете включать или отключать различные типы cookies. Примечание: это диалоговое окно не управляет сторонними cookies, к примеру, плагинами социальных медиа.

Переместите слайдер для изменения настроек:

Required

Comfort

Statistic

Targeting

To ensure that your cookie settings to take effect, the page is to click "Save and Close" to reload.

Cookies that are used for this website:

Name	plPosLatitude
Category	Comfort
Type	Session
Function

Name	plPosLongitude
Category	Comfort
Type	Session This cookie exists for the duration of your online visit. The visit is terminated by closing the browser window or the browser is closed.
Function	This cookie contains information about your address or address input in the workshop search. It is used to redo the last search if required. The information is only send to the Bosch workshop search server. This server is located in Germany.

Name	plSearchLatitude
Category	Comfort
Type	Session This cookie exists for the duration of your online visit. The visit is terminated by closing the browser window or the browser is closed.
Function

Name	plSearchLongitude
Category	Comfort
Type	Session This cookie exists for the duration of your online visit. The visit is terminated by closing the browser window or the browser is closed.
Function	This cookie contains information about the search address in the workshop search. It is used to redo the last search if required. The information is only send to the Bosch workshop search server. This server is located in Germany.

Name	plSearchRadius
Category	Comfort
Type	Session This cookie exists for the duration of your online visit. The visit is terminated by closing the browser window or the browser is closed.
Function	This cookie contains information about the search radius of the workshop search. It is used to redo the last search if required. The information is only send to the Bosch workshop search server. This server is located in Germany.

Name	plZoom
Category	Comfort
Type	Session This cookie exists for the duration of your online visit. The visit is terminated by closing the browser window or the browser is closed.
Function	This cookie contains information about the zoom of the workshop search. It is used to redo the last search if required. The information is only send to the Bosch workshop search server. This server is located in Germany.

Name	plServices
Category	Comfort
Type	Session This cookie exists for the duration of your online visit. The visit is terminated by closing the browser window or the browser is closed.
Function	This cookie contains information about selected filters of the workshop search. It is used to redo the last search if required. The information is only send to the Bosch workshop search server. This server is located in Germany.

Определение токсичных компонентов в отработавших газах (ОГ) осуществляется с помощью специальных газоанализаторов. Для определения содержания оксида углерода СО и углекислого газе CО 2 при стендовых испытаниях двигателей в лаборатории МАДИ применяются оптико-акустические газоанализаторы ГИАМ-5 Смоленского завода, а для несгоревших углеводородов С n Н m - газоанализаторы ГЛ-1121, основанные на поглощении инфракрасного излучения исследуемым газом. Известно, что только многоатомные газы, смеющие хотя бы два разнородных атома в молекуле (CO 2 , H 2 O, СО, C n H m и др.), обладают наибольшей способностью поглощать лучистую энергию, причем в строго определенных для каждого газа интервалах длин волн. Это позволяет определять содержание отдельных компонентов в сложных газовых смесях (ОГ двигателя) независимо от концентрации других компонентов.

Механизм действия оптико-акустических анализаторов основан на использовании явления разогрева газа при поглощении радиации и охлаждения его, когда действие лучей прекращается, Исследуемый газ поступает в сосуд-лучеприемник и через светофильтр, пропускающий инфракрасное излучение, с помощью обтюратора периодически облучается от источника инфракрасного излучения. В результате нагрева одновременно с изменением температуры газа на величину Δt соответственно изменяется и давление его на величину Δр, которое воспринимается чувствительней мембраной конденсаторного микрофона. Колебания мембраны преобразуются в постоянный ток, величина которого характеризует поглощение данным компонентом инфракрасной радиации и служит мерой его концентрации, фиксируемой в процентах регистрирующим прибором.

Определение концентрации в ОГ оксидов азота производится в основном приборами, основанными на хемилюминесценции. При сгорании топлива в двигателе образуется оксид азота NO, который затем в условиях более низких температур в значительной части переходит в NO 2 . Таким образом, оксиды азота NO X содержат смесь NO и NO 2 Для определения концентрации NO хемилюминесцентным методом пробу ОГ предварительно обрабатывают озоном О 3 . В результате получаются возбужденные частицы NO 2 , которые при переходе в стабильное состояние излучают фотоны света. При этом интенсивность излучения пропорциональна концентрации NO в пробе газа. Интенсивность излучения измеряется с помощью фотоумножителя, причем прибор показывает непосредственно концентрацию NO. Для определения в ОГ суммарной концентрации NO X полученная ранее NO 2 (при анализе на NO) превращается в специальном конвертере прибора в NO, содержание которого определяется хемилюминесцентным методом, как было показано выше. Иногда для анализа ОГ на содержание оксидов азота используют инфракрасные и ультрафиолетовые спектрометры, принцип действия которых аналогичен принципу действия газоанализаторов на несгоревшего углеводорода.

Определение дымности ОГ осуществляется с помощью специальных дымомеров. Наибольшее распространение получили дымомеры, работающие по методу просвечивания ОГ с поглощением светового потока, и дымомеры с фильтрацией ОГ. Дымомеры с просвечиванием, использование которых для замера дымности ОГ дизелей регламентировано стандартом, оценивают относительную задымленность по оптической плотности слоя газа определенной толщины (0,4 -0,5 м). В дымомерах этого типа часть ОГ или все газы пропускаются через измерительный цилиндр прибора. По торцам цилиндра расположены осветитель и фотоэлемент, ток которого регистрируется соответствующим измерителем и служит показателем дымности. В дымомерах с фильтрацией дымность определяется по степени потемнения фильтровальной бумаги, через которую пропущен определенный объем ОГ. Степень потемнения фильтра определяют фотометрированием; при этом нулевая отметка шкалы прибора соответствует чистому фильтру, а предельная - полному поглощению света фильтром, т.е. 100% дымности.

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