Требования к экологической безопасности автомобилей (концентрация отработавших газов автомобилей)
6.1 Цель работы: приобретение навыков по измерению СО и СН в отработавших газах карбюраторных двигателей согласно ГОСТ Р 52033–2003.
6.2 Теоретическая часть
6.2.1 Общие сведения о проведении проверки экологической безопасности автомобилей
При работе двигателя состав отработавших газов является точным отражением протекания процесса сгорания рабочей смеси в цилиндрах. Любые изменения в условиях сгорания, вызванные нарушением работы карбюратора, системы зажигания или другими причинами, немедленно отражаются на составе отработавших газов, что позволяет быстро и без разборки каких-либо узлов проводить диагностические работы.
В последнее время автомобильные газоанализаторы становятся неотъемлемой принадлежностью даже малых постов автосервиса и поэтому имеется возможность использовать их не только для проведения классических регулировочных работ по обеспечению норм на выброс токсичных веществ, но и для более "тонких" операций по диагностике систем питания и зажигания.
В практике автосервиса в прошлом наибольшее распространение имели газоанализаторы, рассчитанные на измерение содержания оксида углерода (СО). В последние годы в связи с введением норм на выброс не только этого компонента отработавших газов, но и углеводородов (СН), появились комплексные приборы для измерения СО и СН. Таким прибором является, например, отечественный ГИАМ-21. Большое число газоанализаторов зарубежного производства обеспечивает возможность оценивать также содержание в отработавших газах продукта полного сгорания топлива, т.е. нетоксичного углекислого газа ( СО2).
Все современные автомобильные газоанализаторы являются чисто электрическими приборами, позволяющими оценить содержание отдельных компонентов в отработавших газах без использования в них каких-либо химических реакций в прямом смысле этих слов. Большинство из них работает по принципу измерения степени поглощения инфракрасного (теплового) излучения отдельными вышеперечисленными компонентами отработавших газов. Для этого в газоанализаторах имеется один или несколько инфракрасных излучателей, а также приемников (детекторов) этого излучения. Между излучателем и приемником располагаются измерительные трубки с прозрачными торцевыми окнами, через которые проходят тепловые лучи. В измерительные трубки подается исследуемый газ и по степени снижения интенсивности прошедшего через трубку теплового потока, регистрируемого детектором, судят о содержании того или иного компонента в газовой смеси. Кроме измерительных трубок, в приборе имеются одна или несколько эталонных трубок, в которых содержится чистый воздух или специальная газовая смесь. При этом происходит непрерывное сравнение степеней поглощения инфракрасного излучения в исследуемом и эталонном газах, и по величине этой разницы за счет соответствующих преобразований электрических сигналов передается на показывающий прибор информация о содержании того или иного компонента в отработавших газах.
Вследствие используемого в газоанализаторах "теплового" способа измерения содержания компонентов отработавших газов прибор перед началом измерений должен быть достаточно прогрет. Кроме того, поступающие в измерительные трубки отработавшие газы должны быть очищены от сажи и твердых частиц, иначе прибор вследствие загрязнения стенок трубок и их прозрачных окон быстро изменит свою первоначальную настройку (так называемую "тарировку" ) и начнет давать ошибочные показания. По этой же причине поступающие в газоанализатор отработавшие газы должны быть освобождены от постоянно присутствующих в них капель воды. Для этого на газоотборной трубке прибора устанавливаются сменные фильтры и водоотделители. И, наконец, для прокачки отработавших газов через измерительные трубки прибора служит встроенный насос.
Более простые и дешевые приборы, измеряющие содержание в отработавших газах только СО, могут использовать совсем другой способ измерения, заключающийся в дожигании продуктов неполного сгорания в отработавших газах на нагреваемой электрическим током проволоке. В измерительной камере такого прибора имеется горячая нить, на которой происходит "сжигание" содержащегося в отработавших газах СО с соответствующим изменением ее температуры. По степени изменения температуры проволоки судят о содержании СО в отработавших газах. Вследствие того, что в отработавших газах содержится еще один продукт неполного сгорания топлива — СН, точность показаний такого прибора по СО заметно зависит и от концентрации этого компонента. Однако при нормально работающем двигателе с исправной системой зажигания и такой относительно простой прибор обеспечивает удовлетворительную точность показаний.
Шкалы газоанализаторов обычно проградуированы в процентах для СО, СО2, О2 и в "ч.н.млн." или "ррт" для СН. Единица измерения для СН — "частей на миллион" (ч.н.млн.), или в своем англоязычном эквиваленте для аппаратуры зарубежного производства "parts per million" (ppm) — представляет собой, как следует из ее названия, одну миллионную часть, т.е. одну десятитысячную долю процента. Таким образом, 1000 ppm= 0,1%. Забегая вперед, уже здесь уместно заметить, что углеводородов, т.е., условно сказать (условно, потому что это не в прямом смысле "живой бензин", а уже в значительной мере "тронутые" сгоранием его углеводородные компоненты), несгоревшего топлива, выбрасывается с отработавшими газами из работающего цилиндра по существу ничтожно мало по сравнению с другими известными широкому кругу автомобилистов составляющими отработавших газов.
6.3 Порядок выполнения работы
6.3.1. Перед проведением измерений прибор необходимо прогреть (дать поработать) в течение 30 мин, двигатель проверяемого автомобиля должен быть прогрет до рабочей температуры.
6.3.2. После прогрева двигателя установить рычаг переключения передач в нейтральное положение, затормозить автомобиль стояночным тормозом и заглушить двигатель.
6.3.3. Установить трубопровод газоанализатора в выхлопную трубу автомобиля на глубину не более 300 мм.
6.3.4. Проверить «ноль» приборов и, при необходимости, откорректировать его.
6.3.5. Полностью открыть воздушную заслонку карбюратора (утопить рычаг управления дроссельной заслонкой), запустить двигатель, увеличить частоту вращения коленчатого вала двигателя до nповыш и проработать на этом режиме не менее 15 с (nповыш = 2000…0,8 nном, где nном – номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, установленная предприятием-изготовителем).
6.3.6. Установить минимальную частоту вращения коленчатого вала (nmin), установленную заводом-изготовителем, и через 2 мин снять показания приборов.
6.3.7. Установить повышенную частоту вращения коленчатого вала (nповыш) и снять показания приборов.
6.3.8. Содержание СО и СН в отработавших газах автомобиля не должно быть выше значений, приведенных в табл. 6.1.
Таблица 6.1 – Содержание СО и СН в ОГ автомобиля
| Частота вращения, мин | ПДК СО, об.% | ПДК СН, млн-1 |
| nmin | 3,5 | |
| nповыш | 2,0 |
6.3.9. Показания приборов занести в протокол испытаний таблица 6.2
Таблица 6.2 – Протокол показаний
| Дата | Модель автомобиля | Концентрация вредных веществ в отработавших газах | Выводы о соотвествии | |||
| СО | СН | |||||
| nmin | nповыш | nmin | nповыш | |||
6.4 Контрольные вопросы
6.4.1 В чем заключается суть определения содержания СО и СН в отработавших газах?
6.4.2 Каково предельно допустимое содержание СО и СН в отработавших газах?
6.4.3 Для чего необходимо проводить контроль состава отработавших газов автомобиля; какова роль контроля в проблемах экологической безопасности?
6.4.4 Какие узлы и системы автомобиля влияют на уровень СО и СН?
Практическая работа № 7 (2 часа)