Испытание подготовки смеси через содержание СО в выхлопном газе при различных рабочих состояниях
| Рабочая область | Содержание СО | Указание на источники ошибок | |
| При слишком высоком содержании | При слишком низком содержании | ||
| Холостой ход | 0,5 — 3,0%, если производитель не предписывает другого | Неправильная регулировка смеси, давление топлива слишком высоко, двигатель не разогрет до рабочей температуры, топливо в моторном масле, не соблюдаются предписанные условия испытаний | Неправильная регулировка смеси, давление топлива слишком мало, подсасываемый через неплотности воздух во впускном тракте, не соблюдаются предписанные условия испытаний, измерительные ошибки (из-за дефекта прибора). |
| В карбюраторе: воздушный фильтр слишком загрязнен, уровень поплавка слишком высок, неправильное оборудование форсунок, дефекты клапана обогащения и ТN- стартера. | В карбюраторе: уровень поплавка слишком низок, неправильное оборудование форсунок или закупорка их. | ||
| При электронном управление образованием смеси: температурный датчик поврежден, датчик расхода воздуха имеет дефект, кодирующий выключатель в неправильном положении. | При электронном управление образованием смеси: кодирующий выключатель в неправильном положении, клапаны впрыска загрязнены. | ||
| Частичная нагрузка | 0,1 — 1,5%, если производитель не предписывает другого |
Давление топлива слишком высоко, двигатель не прогрет до рабочей температуры. В карбюраторе: воздушный фильтр загрязнен, уровень поплавка слишком высок, неправильное оборудование форсунок, слабые форсунки, автоматика пуска не полностью включается, дефекты клапана обогащения и ТN- стартера. При электронном управление образованием смеси: Дефектные: датчики температуры, регуляторы прогрева двигателя. Кодирующий выключатель в неправильном положении, система переключилась на аварийный ход. |
Сопровождающее явление: типичный «бедный толчок», давление топлива слишком мало, подсасываемый через неплотности воздух во впускном тракте, при пропусках в зажигании в режиме езды (определяется только в режиме езды), система вентиляции бака имеет дефект. В карбюраторе: уровень поплавка слишком низок, неправильное оборудование форсунок или закупорка их. В системах впрыска: клапана впрыска загрязнены, регулятор прогрева двигателя имеет дефект, если все важные для выхлопа части в порядке провести предписанные мероприятия по кодировке. |
| Полная нагрузка | 1,0 — 6,0%, если производитель не предписывает другого |
В карбюраторе: давление топлива слишком высоко, неправильное оборудование форсунок, уровень поплавка слишком высок, слабые форсунки, ТN- стартер имеет дефект, игла форсунки/форсунка изношена или неправильно отрегулирован, автоматика пуска не переключается, воздушный фильтр загрязнен, момент управления клапаном отрегулирован неправильно. |
Топливный фильтр загрязнен, посторонние тела в баке (определяется только в режиме езды), система вентиляции бака имеет дефект, подсасываемый через неплотности воздух во впускном тракте. |
| В состоянии езды (барабанный стенд или улица) | В системах впрыска или электронном управление образованием смеси: давление системы слишком высоко, датчики температуры, регулятор прогрева двигателя имеют дефект, кодирующий выключатель в неправильном положении. |
В карбюраторе: давление топлива слишком низкое, неправильное оборудование форсунок, игла форсунки отрегулирована неправильно, уровень поплавка слишком низок. В системах впрыска или электронном управление образованием смеси: давление системы слишком низкое, клапана впрыска загрязнены, регулятор прогрева двигателя имеют дефект, кодирующий выключатель в неправильном положении, обогащение полной нагрузки не функционирует. |
|
| Ускорение | Действительно повышение СО на 1,0 — 3,0%, если производитель не предписывает другого | В карбюраторе: насос ускорения отрегулирован неправильно или имеет дефект, слишком плотное масло в поршне амортизатора цилиндра. |
В карбюраторе: насос ускорения отрегулирован неправильно или не в порядке, нет масла в поршне амортизатора цилиндра. В системах впрыска: потенциометр расхода воздуха или потенциометр дроссельной заслонки имеет дефект, клапанный затвор расходомера воздуха или ротаметр имеют дефект, управляющий поршень движется с трудом. |
Проведение измерений в режиме максимальной частоты вращения
Измерения на этом режиме производятся не позднее, чем через 60 с после испытаний на режиме свободного ускорения. Плавно нажимают на педаль управления подачей топлива и удерживают ее в нажатом положении 2…3 с.. При этом частота вращения коленчатого вала двигателя будет поддерживаться регулятором частоты вращения ТНВД. Дымность измеряют не ранее, чем через 10 секунд после впуска ОГ в прибор. Измерение считают достоверным, если значения дымности расположены в зоне шириной не более 6 % по шкале N. За результат измерения следует принимать среднее арифметическое значение крайних показаний дымности.
Предельно допустимые показатели дымности при испытаниях автомобилей с дизелями по ГОСТ 21393-75 с изменениями №2 указаны в таблице:
Таблица. Допустимые нормы дымности для автомобилей с дизельными двигателями
|
Режим измерения дымности |
Предельно допустимое значение показателя Кдоп., м-1 |
Предельно допустимое значение показателя Nдоп.,% |
|
Свободное ускорение для автомобилей с дизелями: без наддува с наддувом |
1,2 1,6 0,4 |
40 50 15 |
При контрольных проверках дымности ОГ при эксплуатации (на дороге) нормы Кдоп., указанные в таблице, для режима свободного ускорения могут быть превышены, но не более чем на 0,5 м-1.
Показания по дымности и содержанию оксида углерода и углеводородов в отработавших газах изменяются в зависимости от атмосферного давления, поэтому при проверках необходимо учитывать поправочный коэффициент на отклонение атмосферного давления от нормального. Коэффициент изменяется по прямолинейной зависимости от 1,21 при атмосферном давлении 650 мм рт. ст. до 0,92 при давлении 800 мм рт. ст.
1.3.3. Двуокись углерода (СО2)
| Значение С02 | Значение СО | Значение НС | Показание |
| очень высокое | низкое | очень низкое | оптимальное сгорание смеси, система выпуска герметична |
| низкое | низкое | низкое | сгорание в порядке, система выпуска негерметична |
| низкое | высокое | высокое | сгорание плохое, смесь слишком «богатая» |
| низкое | очень низкое | высокое | сгорание плохое, смесь слишком «бедная» |
| очень высокое | ноль | крайне низкое |
двигатель в порядке, λ-регулировка функционирует, катализатор в порядке |
| явно ниже предельного значения | выше нуля | выше предельного значения | двигатель имеет дефект или λ-регулировка не работает, катализатор имеет дефект, или двигатель и катализатор не прогреты до рабочей температуры |
Пути снижения выбросов и токсичности [ править | править код ]
Стимулом к сокращению объёмов предполагается заинтересованность в сокращении расхода топлива (крупная статья расходов в автомобильном транспорте).
- Колоссальное влияние на количество выбросов (не считая сжигания топлива и времени) играет организация движения автомобилей в городе (значительная часть выбросов происходит в «пробках» и перед светофорами [источник не указан 2617 дней] ). При удачной организации возможно применение менее мощных двигателей, при невысоких (экономичных) промежуточных скоростях.
- Существенно снизить содержание углеводородов в отходящих газах, более чем в 2 раза, возможно применением в качестве топлива попутных нефтяных (пропан, бутан), или природногогазов, при том, что главный недостаток природного газа — низкий запас хода, для города не столь значим.
- Кроме состава топлива, на токсичность влияет состояние и настройка двигателя (особенно дизельного — выбросы сажи могут увеличиваться до 20 раз и карбюраторного — до 1,5—2 раз изменяются выбросы оксидов азота).
- Значительно снижены выбросы (снижен расход топлива) в современных конструкцияхдвигателей с инжекторным питанием стабильной стехиометрической смесью неэтилированного бензина с установкой нейтрализатора, газовых двигателях, агрегатах с нагнетателями и охладителями воздуха, применением гибридного привода. Однако подобные конструкции сильно удорожают автомобили.
- Испытания SAE показали, что эффективный способ снижения выбросов окислов азота (до 90 %) и в целом токсичных газов — впрыск в камеру сгорания воды.
Основными источниками выбросов автомобиля являются двигатель внутреннего сгорания, испарение топлива через систему вентиляции топливного бака, а также ходовая часть: в результате трения шин о дорожное покрытие, износа тормозных колодок и коррозии металлических деталей независимо от выбросов двигателя образуются частицы мелкодисперсной пыли. При эрозии катализатора выделяются платина, палладий и родий, а при износе накладок сцепления также выделяются токсичные вещества, такие как свинец, медь и сурьма. Для этих вторичных выбросов автомобилей также должны быть установлены предельные значения.
Монооксид углерода и углекислый газ
Эти вещества считаются опасными и наносящими серьезный ущерб экологии. В большинстве стран мира автомобили проходят проверку и сертификацию на соответствие международным нормам по их содержанию в составе выхлопных газов автомобилей.
Вред, наносимый этими примесями, зависит от их концентрации в воздухе. Так малое содержание (до 0,05%) углекислого газа может привести к возникновению головной боли и тошноты, а более высокое (0,5%) – вызывает удушье и смерть в течение 15 минут.
Причиной высокого содержания углекислого газа в воздухе является неполное сгорание топлива. Это чаще всего происходит при прогреве двигателя. Поэтому прогревать автомобиль рекомендуется в хорошо проветриваемом помещении или на свежем воздухе.
Также уменьшить количество указанных веществ в составе автомобильных выхлопов можно при помощи правильной настройки карбюратора, заменой старого воздушного фильтра или регулировкой впрыскивающих клапанов.
Углеводороды и органические масла
Остатки не прогоревших углеводородов и пары органических масел не представляют опасности для здоровья людей. Но под действием солнечных лучей они вступают в реакцию с другими компонентами воздуха и образуют токсичные соединения. Полученные вещества могут вызвать раздражение слизистых оболочек и дыхательных путей. Кроме того, одним из основных элементов смога являются углеводороды и их соединения.
Если следить за состоянием уплотнительных колец, а также настроить карбюратор и свечи зажигания таким образом, чтобы углеводороды в процессе работы двигателя прогорали полностью, то в результате будут выделятся безвредные вещества: углекислый газ и пары воды.
Формальдегид
В результате взаимодействия формальдегида, выделяемого автомобилями, с атмосферным азотом и рядом других компонентов воздуха образуются токсичные соединения. При их достаточной концентрации образуется туман, который может представлять опасность для человека.
Пыль и сажа
Мельчайшие твердые частицы, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей, оседают на обочинах и различных объектах вдоль автомобильных трасс. При постоянном вдыхании подобной пыли и сажи возникает риск развития заболеваний дыхательной и сердечно-сосудистой системы. Из-за малых размеров частиц сажи, они легко попадают непосредственно в кровеносные сосуды и оказывают пагубное влияние на них изнутри.
Возможности полностью исключить данные вещества из состава выхлопных газов пока не существует. Единственной возможностью уменьшить их количество – это применение качественного топлива.
Бензпирен
Бензпирен (Бензапирен) относится к группе полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Данные мутагенные и канцерогенные вещества способны накапливаться в природных объектах, воде и почве. Бензипрен самый распространенный из ряда опасных веществ этой группы. Со временем он накапливается в организме человека и, при достижении определенной критической концентрации, оказывает необратимые воздействия на его здоровье.
Измерение содержания твердых частиц
Кроме измерения концентрации газообразных токсичных веществ, измеряется содержание в отработавших газах твердых частиц, поскольку они также являются загрязняющими агентами, содержание которых ограничивается нормами. В настоящее время законодательство предписывает использование для измерения содержания твердых частиц гравиметрического метода.
Гравиметрический метод (с использованием фильтра твердых частиц)
Часть разбавленных отработавших газов отбирается из канала разбавления во время дорожных испытаний и пропускается через фильтры твердых частиц. Количество твердых частиц в отработавших газах (нагрузка фильтров) вычисляется, как разность весов фильтров твердых частиц до испытания и после него. Затем содержание твердых частиц, произведенных во время испытания, вычисляется, исходя из нагрузки фильтров, общего объема разбавленных отработавших газов и частичного объема отработавших газов, прошедших через фильтры твердых частиц.
Гравиметрический метод имеет следующие недостатки:
- Относительно высокий предел детектирования, который можно только в ограниченной степени снизить, при помощи сложных измерительных приборов, а также путем оптимизации геометрии канала;
- Невозможность непрерывного измерения содержания твердых частиц;
- Необходимость в сложном кондиционировании фильтров твердых частиц с целью сведения к минимуму влияния окружающей среды;
- Невозможность определения химического состава и размеров твердых частиц.
Подсчет количества твердых частиц
В связи с вышеуказанными недостатками гравиметрического метода и с целью снижения предельных значений, некоторые законодатели в будущем также ограничат не только массу, но и количество твердых частиц.
В качестве устройства для подсчета количества твердых частиц в соответствии со стандартом был заявлен «Конденсационный счетчик твердых частиц» (СРС). В этом счетчике небольшая часть потока разбавленных отработавших газов (аэрозоль) смешивается с насыщенными парами бутанола. Конденсация паров бутанола на твердых частицах вызывает значительное увеличение размера частиц, что дает возможность подсчитать их количество в рассеянном свете.
Количество твердых частиц в разбавленных отработавших газах определяется непрерывно. Интегрирование измеренных значений позволяет получить количество твердых частиц, произведенных во время испытаний.
Определение распределения твердых частиц по размеру
В настоящее время возрастает интерес к распределению твердых частиц, содержащихся в отработавших газах по размеру. Примерами устройств, позволяющих получать такие данные, являются:
- Сканирующий мобильный определитель размеров частиц (SMPS);
- Электрический импактор низкого давления (ELPI);
- Дифференциальный мобильный спектрометр (DMS).
Объем выхлопных газов
В среднем при сжигании одного литра топлива выделяется 16 тысяч литров выхлопных газов. Примерный объем газов, выделяемых каждым автомобилем можно вычислить, исходя из среднего расхода топлива на 100 км пробега, заявленного производителем машины. Для этого придется суммировать пройденное расстояние и считать общий объем заправленного топлива.
Выхлопы каждого автомобиля за 1 день или пройденный километр сосчитать просто невозможно. Также нельзя определить общий объем выхлопа большого количества машин, так как неизвестно сколько проезжает ежедневно или ежечасно каждая машина. Поэтому любые данные подобных исследований можно считать сильно усредненными или приближенными.
Отличия современных систем.
Система выхлопа
Как было сказано выше, выхлопная совокупность транспортного средства, оснащенного дизельным двигателем имеет свои особенности. Основным отличает выходной совокупности на дизеле является наличие сажевого фильтра. Данный фильтрующий элемент, как становится понятно из названия, снижает показатель сажи в составе отработанной смеси перед ее отправкой в атмосферу. В некоторых выходных совокупностях, фильтрующий элемент напрямую соединяется с катализатором. Такая конструкция выходной совокупности зарекомендовала себя как наиболее совершенная и экологичная. Количество систем, контролирующих уровень экологии транспортного средства постоянно увеличиваются.
В составе автомобилей нового поколения, существуют следующие системы, обеспечивающие снижение уровня токсичности сгоревшей смеси: совокупность охлаждения картера, система обратной циркуляции сгоревших газов, система обнаружение паров топливной смеси.
Анализатор кислорода, передает электронному блоку управления двигателем показания воздушного потока в отработанной смеси. Благодаря полученным сигналам, совокупность, контролирующая работу двигателя, производит формирование оптимальной смеси топлива и воздуха. Несмотря на то что анализатор кислорода входит в состав выходной совокупности, основной его задачей остается поддержание правильной работы двигательной системы.
В составе современного транспортного средства как правило находятся несколько анализатора. Один из них находиться перед катализатором, второй размещается сразу после него. Помимо указанных конроллеров, в системы выхода отработанной смеси, как правило, монтируются следующие анализаторы: датчик определения температуры отработанных газов, анализатор оксидов азота. Каждый из анализаторов, расположенных в составе выходной совокупности, принимает участие в формировании топливовоздушной смеси и выполняет важную функцию в ходе эксплуатации транспортного средства.
Устройство системы
Глушитель, наиболее известный элемент системы выхода отработанной смеси. Данное устройство отвечает за снижение уровня шума при эксплуатации транспортного средства. Сам глушащий элемент включает в себя несколько составляющих: устройство предварительного снижения шума (резонатор) и элемент основного подавления шума. Небольшая совокупность постоянно изменяет направление движения газов, что приводит к уменьшению шума при выходе смеси.
