3.6. Определение дымности и содержания в отработавших газах окиси углерода и углеводородов
В условиях реальной эксплуатации автомобильного транспорта дымность отработавших газов (ОГ) дизельных двигателей и эмиссия с ОГ окиси углерода и углеводородов бензиновых двигателей определяются непосредственно на автомобиле в соответствии с требованиями ГОСТ 21393 – 75 и ГОСТ 17.2.2.03 – 87. В качестве показателя дымности по ГОСТ 17.2.1.02 – 76 принимается оптическая плотность ОГ, характеризующая степень поглощения светового потока, просвечивающего ОГ двигателя автомобиля. В качестве показателей токсичности бензиновых двигателей принимаются объемные доли содержания в ОГ окиси углерода (СО) и суммарных углеводородов (СН).
Цели работы:
1) определение показателей дымности ОГ дизельного автомобиля и показателей токсичности (СО, СН) бензинового автомобиля, сравнение их величин с предельно допустимыми значениями по ГОСТ 21393 – 75, ГОСТ 17.2.2.03 – 87;
2) овладение навыками регулирования топливной системы (ТС), позволяющими минимизировать дымность и токсичность ОГ. Предельно допустимые нормы дымности и токсичности приведены в табл. 1 и 2.
Примечание. Регулирование ТС дизельных двигателей выполняется на безмоторных стендах, поэтому в настоящей работе производится регулировка только установочного угла опережения впрыскивания топлива; регулировка системы холостого хода и системы зажигания карбюраторного двигателя производится непосредственно на автомобиле.
Таблица 1
Предельно допустимые нормы дымности ог дизельных автомобилей по гост 21393 – 75
Методика проведения испытаний
Дымность ОГ дизельного автомобиля измеряется на холостом ходу, в режиме свободного ускорения (разгон двигателя от минимальной до максимальной частоты вращения) и при максимальной частоте вращения (частота вращения вала двигателя при полностью нажатой педали подачи топлива, ограниченная регулятором).
Содержание окиси углерода и углеводородов в ОГ бензинового автомобиля определяют при работе двигателя на холостом ходу для двух частот вращения коленчатого вала, установленных предприятием изготовителем: минимальной nmin и повышенной nпов в диапазоне 2000 мин –1 – 0,8 nном.
Условия измерений. Измерения должны производиться на неподвижно стоящих автомобилях при обеспечении мер безопасности, исключающих самопроизвольное движение.
Перед измерением двигатель должен быть прогрет не ниже рабочей температуры охлаждающей жидкости (или моторного масла для двигателей с воздушным охлаждением), указанной в руководстве по эксплуатации автомобиля.
Место, отведенное для измерения дымности и содержания в ОГ окиси углерода и углеводородов в ОГ автомобилей, должно быть оборудовано принудительной или естественной вентиляцией.
Таблица 2
Предельно допустимые нормы токсичности ог бензиновых автомобилей по гост 17.2.2.03 – 87
Выпускная система автомобилей должна быть исправной, что определяется внешним осмотром.
Дымометр должен отвечать следующим требованиям:
1. Он должен работать на принципе просвечивания отработавших газов при длине просвечивания L = 0,5 м.
2. Шкала прибора должна быть линейной с диапазоном измерения от 0 до 100 %.
3. Основная погрешность прибора 2 % по всей шкале.
4. Проверка прибора должна производиться путем установки перед фотоэлементом фильтров с определенными характеристиками светопоглощения, при этом показания прибора не должны отличаться от характеристики фильтра более чем на 2 %.
Газоанализаторы и тахометр должны отвечать следующим требованиям:
1. Для определения содержания окиси углерода и суммы углеводородов в ОГ бензинового автомобиля необходимо применять газоанализаторы (ГА) непрерывного действия, работающие на принципе инфракрасной спектроскопии, со следующими метрологическими характеристиками: основная приведенная погрешность ГА должна быть не более 5 % верхнего предела измерений для каждого диапазона; постоянная времени должна быть не более 60 с.
2. Шкала газоанализатора окиси углерода должна быть отградуирована по бинарной газовой смеси (окись углерода в воздухе или азоте) в объемных долях, выраженных в процентах окиси углерода, 0–5% и 0–10%; шкала ГА суммы углеводородов должна быть отградуирована по бинарной газовой смеси (пропан в азоте) в объемных долях, выраженных в частях на миллион гексана (0–1000 мин –1 и 0–10000 мин –1).
3. Шкала тахометра для измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя должна иметь два диапазона: 0–1000 мин –1 и 0–10000 мин –1; погрешность измерения частоты вращения для каждого диапазона должна быть не более 2,5 % верхнего предела измерений.
Порядок проведения измерений. Измерение дымности ОГ дизельного автомобиля рекомендуется проводить в следующей последовательности:
1) подключить пробоотборный зонд дымомера к выпускной системе автомобиля и нажатием на педаль подачи топлива установить максимальную частоту вращения вала дизеля; продолжительность работы на данном режиме должна обеспечить температуру ОГ, входящих в прибор, соответствующую требованиям инструкции по эксплуатации дымометра;
2) произвести измерение дымности ОГ на режиме свободного ускорения (СУ) путем 10-кратного повторения цикла воздействия на педаль подачи топлива от “свободного” состояния до “упора” с интервалом не более 15 с; замер показателей следует производить при последних четырех циклах изменения частоты вращения вала дизеля от минимальной до максимальной с фиксацией максимальных показаний прибора в каждом цикле;
3) не позднее чем через 60 с после испытаний на режиме СУ произвести измерение дымности ОГ на режиме максимальной частоты вращения вала при полном нажатии на педаль подачи топлива с фиксацией показаний прибора после их стабилизации, но не ранее чем через 30 с после поступления ОГ в прибор;
4) результаты измерений занести в протокол, форма которого приведена в табл. 3. За результат измерений принимается среднее арифметическое значение, определенное по крайним показателям.
Таблица 3
Если в результате предварительного контроля измеренные значения дымности ОГ превышают предельно допустимые, то под присмотром преподавателя или механика осуществляется настройка топливной системы и повторяются измерения с записью результатов в протоколе.
Измерение токсичности ОГ бензинового автомобиля нужно производить в следующей последовательности:
1) установить рычаг переключения передач (избиратель скорости для автомобилей с автоматической коробкой передач) в нейтральное положение;
2) затормозить автомобиль стояночным тормозом;
3) заглушить двигатель (при его работе);
4) открыть капот моторного отсека;
5) подключить тахометр;
6) 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);
7) полностью открыть воздушную заслонку карбюратора;
8) запустить двигатель;
9) увеличить частоту вращения вала двигателя до nпов и проработать в этом режиме не менее 15 с;
10) установить минимальную частоту вала двигателя и не ранее чем через 20 с измерить содержание в ОГ окиси углерода и углеводородов;
11) установить повышенную частоту вращения вала двигателя равную nпов, и не ранее чем через 30 с после поступления ОГ в приборы измерить содержание в ОГ окиси углерода и углеводородов;
12) результаты измерений занести в протокол, форма которого приведена в табл. 4.
Если в результате предварительного контроля измеренные значения токсичности ОГ превышают предельно допустимые, то под присмотром преподавателя (или механика) необходимо произвести регулировку (техническое обслуживание топливной системы и системы зажигания), затем повторить измерения с записью результатов в протоколе.
Задание по работе:
1. Уяснить цель и сущность определения показателей дымности и токсичности дизельных и бензиновых автомобилей в условиях реальной эксплуатации.
2. Изучить устройство и принципы работы дымомера и газоанализаторов на окись углерода и углеводороды.
Таблица 4
3. Овладеть навыками контроля и регулировки топливной системы и системы зажигания (бензинового двигателя) по показателям дымности и токсичности ОГ.
4. Уметь произвести анализ связи измеренных показателей дымности и токсичности ОГ с вероятными отклонениями параметров технического состояния автомобильного двигателя и его систем, а также с показателями рабочего процесса.