Лабораторна робота № 5

ЕКОЛОГІЧНІ ВИМОГИ ДО ДВИГУНА І ЙОГО СИСТЕМ

Загальні вимоги

Сучасні масштаби виробництва й експлуатації автомобілів привели до істотного погіршення екологічного стану навколишнього середовища. Розміри викидів від експлуатації автомобілів у цей час можуть міняти сформовані концентрації хімічних речовин, що входять до складу повітря, води, ґрунту. Основним джерелом такого забруднення є гази, що відробили, автомобільних двигунів.

гази, Що Відробили (ОГ), що викидаються автомобільними двигунами, містять більше 200 різних хімічних сполук, більшість із яких у більшому або меншому ступені токсичні. Причиною їхньої появи є хімічні реакції, що відбуваються в камері згоряння при роботі двигуна. Кількість і сполука газів, що відробили, залежать від якості й кількості топлоповітряної суміші, складових її компонентів, способів організації процесів наповнення циліндрів, випуску газів, що відробили, технічного стану й режимів навантаження двигунів і інших причин.

Терміни й визначення

Капле падіння - падіння крапель, що повторюється з інтервалом не більше 20 с.

Підтікання - поява рідини на поверхні деталей герметичних систем приводу або живлення, сприймане на дотик.

Вимоги до двигуна і його систем

Гранично припустимий зміст забруднюючих речовин у газах, що відробили, АТЗ із бензиновими двигунами й гранично припустимий рівень димності газів, що відробили, АТЗ із дизельними двигунами визначаються за Дст [6, 7].

Запірні пристрої паливних баків і пристрою перекриття палива повинні бути працездатні. Кришки паливних баків повинні фіксуватися в закритому положенні. Газова система живлення газобалонних АТЗ повинна бути герметична.

Не допускається:

• підтікання й капле падіння палива в системі харчування бензинових двигунів і дизелів;

• ушкодження ущільнюючих елементів кришок;

• використання на газобалонних АТЗ балонів з терміном, що закінчився, періодичного їхнього огляду;

• витоку в сполуках і елементах системи випуску газів, що відробили;

• розущільнювання трубок у системі вентиляції картера двигуна.

Припустимий рівень шуму випуску двигуна АТЗ установлюється

стандартом [8].

На АТЗ категорій N і М, обладнаних виготовлювачем системою нейтралізації газів, що відробили, демонтування або непрацездатність цієї системи не допускається.

Методи перевірки

Ступінь відповідності вимогам перевіряють органолептично й за допомогою приведення в дію запірних пристроїв паливних баків і пристроїв перекриття палива при працюючому двигуні. Технічний стан кришок паливних баків перевіряють шляхом їхнього дворазового відкривання / закривання, схоронність ущільнюючих елементів кришок - візуально. Герметичність газової системи харчування перевіряють із використанням спеціального приладу - індикатора-пошуку витікання.

Автотранспортні засоби, оснащені двигунами із запаленням від стиску

Область застосування

Розвиток автомобільного двигунобудування характеризується постійним збільшенням частки дизельних двигунів високих питомих потужностей і різних типорозмірів. Це тягне розширення існуючої номенклатури дизельної паливної апаратури й удосконалювання її службових властивостей, тому що від стану цих елементів у значній мірі залежать характеристики й стан автомобільних двигунів.

Стандарт [7] установлює норми й методи виміру видимих забруднюючих речовин газів, що відробили (далі - димності) у режимі вільного прискорення для автотранспортних засобів категорій Мі, _М2, _М3, N1, _N2, _N3, що перебувають в експлуатації, які оснащені двигунами із запаленням від стиску (далі - автомобілів).

Терміни й визначення

Вільне прискорення - збільшення оборотів двигуна автомобіля від мінімальної до максимальної частоти обертання без зовнішнього навантаження при переміщенні педалі керування подачею палива (далі — педалі) до упору.

Максимальна частота обертання птах, хв^-1, - обмежена регулятором частота обертання вала двигуна в режимі холостого ходу при натиснутій до упору педалі.

Мінімальна частота обертання n_min, хв^-1, - частота обертання вала двигуна в режимі холостого ходу при відпущеній педалі.

Димомір - прилад, призначений для безперервного виміру коефіцієнта поглинання світла й коефіцієнта ослаблення світла. Характеристики, яким повинен відповідати димомір, наведені в додатку до ДЕРЖСТАНДАРТ Р 41.24.

Ефективна база димоміра L, м, - довжина траєкторії променів світла при їхньому проходженні через газ, що відробив, що заповнив робочу трубу димоміру в умовах виміру.

Пробовідбірна система - пристрій для подачі газів, що відробили, з випускної труби автомобіля у вимірювальну камеру димоміру.

Коефіцієнт поглинання світла до, м^-1, - значення димності, обмірюване димоміром по основній шкалі індикатора з діапазоном від 0 до так.

Коефіцієнт ослаблення світла N, %, - значення димності, обмірюване димоміром по допоміжній лінійній шкалі індикатора з діапазоном від 0 до 100 %.

Димність газів, що відробили, у режимі вільного прискорення Хм, ^м-1, - максимальне значення коефіцієнта поглинання, обмірюване в режимі вільного прискорення.

Результат виміру димності в режимі вільного прискорення Х_м, м^-1, - середньоарифметичне значення чотирьох останніх вимірів Хм.

Гранично припустиме значення димності X_L м^-1, - гранично припустиме значення коефіцієнта поглинання в режимі вільного прискорення, установлене для автомобіля.

Обкатування автомобіля - пробіг автомобіля, установлений підприємством-виготовлювачем для початкового періоду експлуатації, протягом якого повинні виконуватися особливі вимоги, викладені в інструкції для експлуатації автомобіля.

Автотранспортний засіб, що перебуває в експлуатації, - автомобіль, що пройшов реєстрацію у встановленому порядку.

Норми димності

Основним нормованим параметром димності є коефіцієнт поглинання світла до, допоміжним - коефіцієнт ослаблення світла N. При контролі димності в експлуатації можуть використовуватися димоміри з лінійною шкалою, відградуюнованою від 0 до 100 % ослаблення світла.

Димність обкачаних автомобілів у режимі вільного прискорення не повинна перевищувати значення коефіцієнта поглинання X_L, зазначеного в повідомленні про офіційне твердження або в знаку офіційного твердження, нанесеному на двигун/автомобіль. Димність не обкатаних автомобілів не повинна перевищувати більш ніж на 0,5 м^-1 значення коефіцієнта поглинання X_L.

Димність ХМ автомобілів, що не мають знака офіційного твердження, не повинна перевищувати в режимі вільного прискорення наступних значень:

2,5 м-м^- - для двигунів без наддування;

3,0 м^-1 - для двигунів з наддуванням.

Методи контролю

Умови проведення випробувань:

• Випробування проводять при температурі навколишнього повітря від 0 °С до 35 °С и тиску атмосферного повітря від 92 до 105 кПа.

• Система випуску, включаючи систему очищення газів, що відробили, від забруднюючих речовин, не повинна мати ушкоджень і бути недоукомплектованої.

Вимоги до вимірювальної апаратури й пробовідбірної системі:

• Для виміру до і N варто застосовувати димомір, що відповідає вимогам стандарту [1].

• Для виміру температури масла в піддоні картера двигуна варто застосовувати термометр із діапазоном 0-100 °З і погрішністю вимірів не більше ± 2,5 % верхньої межі вимірів.

• Для виміру частоти обертання колінчатого вала двигуна варто застосовувати тахометр із діапазоном 0-6000 мін^-1 і погрішністю вимірів не більше ± 2,5 % верхньої межі вимірів.

• Застосовувані при випробуваннях засоби вимірів повинні бути повірені у встановленому порядку й мати діючі свідчення про перевірку.

• Для підведення газів, що відробили, з випускної труби автомобіля у вимірювальну камеру димоміра варто використовувати пробовідбірну систему, що забезпечує відсутність витоків газів і підсмоктування повітря.

Підготовка до вимірів

Установлюють датчики температури масла, охолодної рідини й частоти обертання. Для визначення температури моторного масла або охолодної рідини двигун запускають і прогрівають, використовуючи навантажувальні режими або багаторазове повторення циклів вільного прискорення. Температура повинна бути в межах, установлених підприємством-виготовлювачем, але не нижче 60 °С.

Тривалість роботи прогрітого двигуна в режимі холостого ходу перед початком вимірів повинна бути не більше 5 хв.

Вимірюють значення n_min і n_max, які повинні перебувати в межах, установлених підприємством-виготовлювачем.

Підготовку до виміру димності на нерухомо вартому автомобілі проводять у такий спосіб:

• заглушають двигун (при його роботі);

• загальмовують автомобіль стояночної гальмовою системою;

• установлюють противідкатні упори під колеса провідних мостів (для автобусів категорії М₃ і вантажних автомобілів категорій N₂, N₃);

• установлюють зонд для відбору газів, що відробили, з випускної труби в димомір;

• запускають двигун;

• установлюють важіль перемикання передач (виборець передач для автомобілів з автоматичною коробкою передач - селектор) у нейтральне положення й включають зчеплення.

Примітка. При вимірі димності в приміщенні необхідно забезпечити вентиляцію цього приміщення.

Вимір димності в режимі вільного прискорення проводять у такий спосіб:

1. При роботі двигуна в режимі холостого ходу на n_min рівномірно переміщають педаль за 0, 5-1,0 з до упору. Тримають педаль у цьому положенні 2-3 з. Відпускають педаль і через 8-10 із приступають до виконання наступного циклу.

2. Цикли вільного прискорення повторюють не менш шести разів.

3. Вимірюють значення Хм на останніх чотирьох циклах вільного прискорення по максимальному показанню димоміра.

4. Обмірювані значення Хм уважають достовірними, якщо чотири послідовних значення не утворять убутної залежності й розташовуються в зоні шириною 0,25 м^-1.

5. Визначають значення X _м чотирьох останніх вимірів Х_м, середньоарифметичне значення якого приймається за результат виміру.

6. Димність автомобілів з роздільною випускною системою вимірюють у кожній випускній трубі. За результат виміру приймають максимальне

средньоарифметичне значення X_м, отримане в одній з випускних труб.

Автомобілі з бензиновими двигунами. Викиди забруднюючих речовин з газами, що відробили

Автомобільні двигуни, що використовують принцип зовнішнього сумішоутворення, традиційно поширені широко. Призначення паливної апаратури бензинових двигунів складається в забезпеченні певних якісних і кількісних параметрів паливо повітряної суміші відповідно до необхідних режимів для усталеної роботи автомобільних двигунів.

Вимоги стандарту [6] поширюються на автотранспортні засоби, що перебувають в експлуатації, з бензиновими двигунами (далі - автомобілі₎ категорій М₁, М₂, М₃, N₁, N₂, N3, оснащені або не оснащені системами нейтралізації газів, що відробили, установлюють нормативні значення змісту в газах, що відробили, автомобілів оксиду вуглецю й вуглеводнів, нормативне значення коефіцієнта надлишку повітря й методи контролю при оцінці технічного стану систем автомобіля й двигуна. Не поширюються на автотранспортні засоби, повна маса яких становить менш 400 кг або максимальна швидкість яких не перевищує 50 км/ч.

Визначення й позначення

Автомобілі, що перебувають в експлуатації - автомобілі, що пройшли реєстрацію у встановленому порядку.

Робоча температура охолодної рідини або моторного масла -

температура охолодної рідини або моторного масла, рекомендована підприємством-виготовлювачем для працюючого двигуна.

Коефіцієнт надлишку повітря X - безрозмірна величина, що представляє собою відношення маси повітря, що надійшла в циліндр двигуна, до маси повітря, теоретично необхідної для повного згоряння поданого в циліндр палива. Розраховується за результатами аналізу сполуки газів, що відробили, автомобілів.

Система нейтралізації газів, що відробили, - сукупність пристроїв, що включає в себе, як правило, каталітичний нейтралізатор і функціонально пов'язані з ним датчики й керуючі системи, що забезпечує зниження викидів забруднюючих речовин з газами, що відробили, при роботі двигуна в різних режимах.

Двокомпонентна система нейтралізації газів, що відробили, - система нейтралізації газів, що відробили, що забезпечує в основному зниження змісту в газах, що відробили, оксиду вуглецю й вуглеводнів.

Трикомпонентна система нейтралізації газів, що відробили, - система нейтралізації газів, що відробили, зі зворотним зв'язком (за коефіцієнтом надлишку повітря X), що забезпечує зниження змісту в газах, що відробили, оксиду вуглецю, вуглеводнів і оксидів азоту.

Діагностичний індикатор - світловий індикатор, розташований на панелі приладів автомобіля, зі стилізованим зображенням контуру двигуна або написами «Перевір двигун» («Check engine»), «Обслужи двигун» («Service engine soon») і т.п., що інформує водія про появу несправностей у системах керування двигуном і нейтралізації газів, що відробили.

Вбудована (бортова) система діагностування двигуна - сукупність вхідних у конструкцію автомобіля пристроїв, що забезпечують своєчасне інформування водія про несправності в системах керування двигуном і нейтралізації газів, що відробили, а також нагромадження цієї інформації в процесі експлуатації.

Нормативні значення змісту забруднюючих речовин і коефіцієнта надлишку повітря

Зміст оксиду вуглецю й вуглеводнів у газах, що відробили, визначають при роботі двигуна в режимі холостого ходу на мінімальній (п_мин) і підвищеної (п_пов) частотах обертання колінчатого вала двигуна, установлених підприємством - виготовлювачем автомобіля.

При відсутності даних, установлених підприємством - виготовлювачем автомобіля:

1. значення п_мин не повинне перевищувати:

• 1100 хв^-1 для автомобілів категорій М₁ і N₁;

• 900 хв^-1 для автомобілів інших категорій;

  2. значення п_пов установлюють у межах:

• 2500-3500 мін^-1 для автомобілів категорій М₁ і N₁, не обладнаних системами нейтралізації;

• 2000-3500 мін^-1 для автомобілів категорій М₁ і N₁, обладнаних системами нейтралізації;

• 2000-2800 мін^-1 для автомобілів інших категорій незалежно від їхньої комплектації.

Зміст оксиду вуглецю й вуглеводнів (об'ємні частки) повинне бути в межах даних, установлених підприємством - виготовлювачем автомобіля, але не більше значень, зазначених у таблиці 11.

Зміст оксиду вуглецю й вуглеводнів

Таблиця 11

Комплектація автомобіля	Об'ємна частка оксиду вуглецю, %		Об'ємна частка вуглеводнів, млн-1
	при Пмин	при Ппов	при Пмин	при Ппов
Автомобілі категорій М1, М2, М3, n1, n2, n3, зроблені до 01.10.1986 р.	4,5	-	-	-
Автомобілі категорій М1, n1, не оснащені системами нейтралізації газів, що відробили	3,5	2,0	1200	600
Автомобілі категорій М2, М3, n2, n3, не оснащені системами нейтралізації газів, що відробили,1)	3,5	2,0	2500	1000
Автомобілі категорій m1 і n1, обладнані двокомпонентної системою нейтралізації газів, що відробили	1,0	0,6	400	200
Автомобілі категорій М2, М3, n2, n3, обладнані двокомпонентної системою нейтралізації газів, що відробили	1,0	0,6	600	300
Автомобілі категорій m1 і n1 із трикомпонентної системою нейтралізації газів, що відробили, і ті ж автомобілі, обладнані убудованої (бортовий) системою діагностування 2-2*	0,5	0,3	100	100
Автомобілі категорій М2, М3, n2, n3 із трикомпонентною системою нейтралізації 3-3-' газів, що відробили, і ті ж автомобілі, обладнані убудованої (бортовий) системою діагностування	0,5	0,3	200	200

1. Для автомобілів із пробігом до 3000 км нормативні значення змісту оксиду вуглецю й вуглеводнів у газах, що відробили, установлені технологічними нормами підприємства-виготовлювача.

2. Значення коефіцієнта надлишку повітря X у режимі холостого ходу на п_пов в автомобілів, обладнаних трикомпонентною системою нейтралізації газів, що відробили, повинне бути в межах даних, установлених підприємством - виготовлювачем. Якщо дані підприємства-виготовлювача відсутні або не зазначені, значення коефіцієнта надлишку повітря X повинне бути від 0,97 до 1,03.

3. В експлуатаційних документах автомобіля підприємство-виготовлювач указує штатну комплектацію автомобіля встаткуванням для зниження викидів забруднюючих речовин (далі - шкідливі викиди); гранично припустимий зміст оксиду вуглецю, вуглеводнів і припустимий діапазон значень коефіцієнта надлишку повітря X.

Системи, агрегати, вузли й деталі автомобіля, що впливають на викид забруднюючих речовин, повинні бути сконструйовані, виготовлені й установлені таким чином, щоб ці викиди не перевищували встановлених значень у період усього строку експлуатації автомобіля за умови дотримання правил експлуатації й технічного обслуговування, зазначених у прикладеній до автомобіля інструкції (керівництві).

Вимоги до технічного стану систем автомобіля й двигуна

Технічний стан систем автомобіля й двигуна повинне відповідати вимогам, зазначеним у таблиці 12.

Вимоги до технічного стану двигунів

Таблиця 12

Система автомобіля	Вимоги до технічного стану
Система випуску газів, що відробили	Комплектність (відсутність елементів системи випуску не допускається); герметичність (відсутність механічних пробоїв і наскрізної корозії; при роботі двигуна на неодруженому ходу в сполуках і елементах системи випуску газів, що відробили, не повинне бути витоків, а для автомобілів, обладнаних системою нейтралізації газів, що відробили, не допускаються витоки в атмосферу, що минуть нейтралізатор)
Система нейтралізації газів, що відпрацюва-ли, і інше устаткування для зниження шкідливих викидів	Комплектність (відсутність або невідповідність експлуатаційним документам елементів системи нейтралізації, системи вловлювання пар палива, рециркуляції газів, що відробили, економайзера примусового холостого ходу тощо не допускається)
Система вентиляції картера	Комплектність; герметичність (роз’єднання трубок у системі вентиляції картера двигуна, витік картерних газів через різні нещільності в атмосферу не допускаються)
Убудована система діагностування двигуна	Функціонування діагностичного індикатора відповідає справній роботі двигуна і його систем (діагностичний індикатор при роботі двигуна виключений)