4.7. Контроль токсичности отработавших газов

4.7.1. Характеристика состава горючей смеси

Состав выхлопных газов машин с карбюраторным двигателем обуславливается качеством поступающей в цилиндры двигателя топливо - воздушной смеси, которая характеризуется коэффициентом избытка воздуха. Коэффициент избытка воздуха  представляет собой отношение воздуха, участвующего в сгорании топлива, к теоретически необходимому его количеству.

Если в горючей смеси на 1 кг топлива приходится 15 кг воздуха, то смесь называют нормальной. В этом случае =1, смесь сгорает полностью с образованием двух компонентов: углекислого газа СО₂ и водяного пара Н₂О.

Если в горючей смеси на 1 кг. топлива приходится свыше 15 кг, но не более 17 кг воздуха, то ее называют обедненной (=1,05…1,15), при содержании же воздуха свыше 17 кг - бедной (=1,2…1,25).

Горючую смесь, содержащую меньше 15 кг, но не менее 12 кг воздуха на 1 кг топлива, называют обогащенной (=0,8…0,95), а при содержании воздуха менее 12 кг - богатой (=0,4…0,7)

Оптимальное значение  находится в интервале 0,9 -1,1 наиболее экономичная работа двигателя достигается на обедненной смеси. При 0,9 или 1,1 образуются продукты неполного сгорания топлива: окись углерода СО и углеводороды СН.

ГОСТ 17.2.2.03 обязывает проводить проверку концентрации СО и СН в отработавших газах на двух режимах холостого хода: при минимальной и максимальной частоте вращения коленчатого вала. На практике регулируют подачу топлива в двигатель в этих пределах в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и режимов нагрузки двигателя.

4.7.2. Назначение и технические данные газоанализатора

102 Фа -01м.

Газоанализатор предназначен для контроля технического состояния карбюраторного двигателя: для отбора, транспортирования и подготовки отработавших газов двигателя с последующим измерением объемной доли окиси углерода СО и углеводородов СН в подготовленной газовой пробе и измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Табл.12.3. Технические данные газоанализатора

№	Показатель	Параметры по каналам
		СО	СН	Тахометр
1	Диапазоны измерения	0…10%	0…5000 млн-1	500…10000 мин-1
2	Минимальный разряд цифровых устройств	0,01%	10 млн-1	10 мин-1
3	Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности	0,25…0,5%	100…250 млн-1	250 мин-1

4.7.3. Устройство и работа газоанализатора

В основу принципа действия газоанализатора положен оптико-абсорбционный метод, основанный на измерении поглощения инфракрасной (ИК) энергии излучения анализируемым компонентом. Степень поглощения ИК-энергии излучения зависит от концентрации анализируемого компонента в газовой смеси. Каждому газу присуща своя область длин волн поглощения. Это обуславливает возможность избирательного анализа газов.

Сущность метода заключается в следующем: если поочередно пропускать поток монохроматического ИК - излучения, полученный за счет прохождения им интерференционного фильтра, через кювету с анализируемой газовой смесью и без нее, то на приемнике излучения будет регистрироваться переменный сигнал, который несет информацию о количестве ИК-энергии, поглощенной анализируемым компонентом и, следовательно, о концентрации анализируемого компонента.

Для одновременного анализа двух компонентов (СО и СН) оптическая схема содержит два интерференционных фильтра.

На рис. 12.4 представлена блок - схема газоанализатора. Он состоит из двух излучателей 16, создающих два несущих информацию о концентрации потока энергии (потоки энергии попадают в кюветы 12 и 13, имеющие измерительный и сравнительный каналы); обтюратора 8, вращающегося от электродвигателя 11; интерференционных фильтров 9 и 10 определенной длины волны; фоконов 7 с приемниками ИК излучения 6, предварительного усилителя 5; блока вторичной обработки информации 4, сигнал с которого поступает на блок коррекции 3 и далее на плату индикации и управления 2; блока питания 14; датчиков положения обтюратора 15; датчика тахометра, сигнал с которого поступает на плату измерения тахометра 3.

В одном из положений обтюраторов поток ИК излучения от излучателей 16, пройдя измерительные каналы кювет, интерференционные фильтры 9 и10, фоконы 7, попадает на приемники ИК -излучения 6, где преобразуется в электрические сигналы, поступающие на предварительные усилители 5, а затем в блок вторичной обработки информации 4.

В другом положении обтюратора поток ИК излучения от излучателей проделывает тот же путь, только проходит сравнительные каналы кювет 12,13. Положение обтюратора 8 регистрируется датчиком положения 15.

Электрические сигналы с выхода приемников ИК излучения, представляющих собой пироэлектрические приемники, усиливаются в предварительных усилителях и преобразуются блоком вторичной обработки информации в сигналы, поступающие на блок коррекции 3, и в заключение на плату индикации и управления.

Рис.12.4. Блок-схема газоанализатора 102 ФА-01М

1-датчик тахометра; 2-плата индикации и управления; 3-блок коррекции СО, СН и плата измерения тахометра; 4-блок ВОИ; 5-предварительный усилитель; 6-приемник ИК излучения (2шт); 7-фокон (2шт); 8-обтюратор; 9-интерференционный фильтр канала СО; 10-интерференционный фильтр канала СН; 11-электодвигатель;12-кювета канала СО; 13-кювета канала СН; 14-блок питания; 15-датчик положения обтюратора; 16-излучатель (2 шт.)

Для исключения влияния дестабилизирующих факторов, изменяющих чувствительность газоанализатора, применено устройство стабилизации этого сигнала путем воздействия на коэффициент усиления измерительного тракта.