16 Токсичность отработавших газов автомобильных двигателей. Принципы работы газоанализаторов.

Определение состава отработавших газов ДВС имеет важное практи-ческое значение в природоохранной деятельности. Кроме того, химиче-

82

ский анализ состава ОГ широко используется при диагностике техническо-го состояния ДВС.

В настоящее время наиболее часто используются следующие методы анализа:

- оптический, основанный на селективном поглощении газами энергии излучения;

- пламенно-ионизационный, основанный на ионизации водород-ного пламени при сгорании в нем углеводородов;

- хемилюминесцентный, используемый для определения кон-центрации оксидов азота.

Наибольшее распространение получили оптико-акустические газо-анализаторы благодаря малому времени анализа (20…30 с), высокой точ-ности и небольшими габаритами. Их используют для определения концен-траций СО, СО2, СН4 и некоторых других газов.

В таких газоанализаторах используется различие спектров поглоще-ния отдельных компонентов смеси. Иными словами, каждый газ поглоща-ет падающую на него энергию лишь в определенной области длин волн и не поглощает (или поглощает в гораздо меньшей степени) энергию других длин волн.

Чаще всего используется инфракрасная (ИК) область, т.к. различие спектров поглощения в этом случае наиболее ярко выражено.

Пламенно-ионизационный метод используется для определения кон-центрации суммарных углеводородов CnHm в продуктах сгорания углево-дородных топлив. В нем используется эффект изменения электрической проводимости водородного пламени при добавлении в него углеводородов.

При наличии углеводородов у пламени появляется проводимость, пропорциональная количеству введенных атомов углерода С. Таким образом,

структура молекул углеводородов не влияет на измеряемый эффект, как это наблюдается в оптических анализаторах, с помощью которых определяется концентрация одного конкретного углеводорода.

Для измерения концентрации оксидов азота на практике широко применяется хемилюминесцентный метод, основанный на химической люминесценции окиси азота NO с озоном O3.

Метод фильтрации основан на пропускании фиксированного объема ОГ (обычно от 0,3 до 1,0 л) через бумажный фильтр с последующим определением степени его почернения путем сравнения фильтра с тоновой шкалой или по величине интенсивности отраженного пучка света, направленного на его поверхность (рис. 8.1). Степень черноты фильтра будет пропорциональна дымности ОГ.

В качестве фильтра применяют фильтровальную бумагу определенной плотности и пористости в виде сменных фильтров-шайб или рулонной ленты.

Метод просвечивания базируется на регистрации изменения оптиче-ской плотности потока ОГ при его просвечивании

17. Нормирование токсичность отработавших газов автомобильных двигателей в России и за рубежом.

Нормирование токсичности ОГ ДВС является главным стимулом к созданию автомобилей с требуемыми экологическими характеристиками.

Впервые нормы на содержание вредных веществ в ОГ ДВС были вве-дены в США. В 1959 г. в штате Калифорния был принят закон, ограничи-вающий содержание в отработавших газах оксида углерода и углеводоро-дов, а с 1960 г. в этом же штате запрещена открытая вентиляция картера двигателей. В 1968 г. в США был принят Федеральный стандарт, ограни-чивающий выбросы токсичных веществ ДВС.

С 1970 г. Европейской экономической комиссией ООН (ЕЭК ООН) рекомендованы единые для Европы Правила оценки токсичности ОГ и картерных газов (Правила № 15, № 49, № 83 и др., а также различные по-правки и дополнения к ним).

В нашей стране нормирование началось в 1970 г. с принятием ГОСТ 16533-70 «Охрана природы. Атмосфера. Содержание окиси углерода в от-работавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями. Нормы и ме-тод определения».

В настоящее время существуют различные стандарты, разработанные для США, Европы и Японии. Стандарты постоянно совершенствуются, а нормы становятся все более жесткими.

Общие черты этих стандартов заключаются в том, что:

- экологические параметры автомобилей оцениваются в испытаниях по ездовым циклам;

- дополнительно регламентируются выбросы отдельных вредных ве-ществ, содержащихся в отработавших газах, при работе двигателя ав-томобиля на режиме холостого хода;

- нормируются топливные испарения и выбросы картерных газов. Принятые в каждом из этих стандартов методы определения вред-ных выбросов несколько отличаются друг от друга, преимущественно применяемыми ездовыми циклами