А. Дмитриевский, канд. техн. наук
Непрерывный рост автомобильного парка потребовал введения в большинстве стран мира норм на выброс токсичных веществ с отработавшими газами, а также ряда других требований, связанных с улавливанием паров топлива и картерных газов.
 |
| Срез действующего каталитического нейтрализатора |
Согласно существующим законам двигатели большегрузных автомобилей (с общей массой более 3,5 т) и автобусов при разработке и сертификации проходят испытания на моторных стендах. Нормируются три компонента отработавших газов: оксид углерода (CO), углеводороды (CH) (пары несгоревшего топлива и продукты неполного сгорания) и оксиды азота (NOx). При этом используется 13-ти ступенчатый цикл, который включает в себя работу на холостом ходу, режиме максимального крутящего момента при нагрузках 2, 25, 50, 75, 100%, опять на холостом ходу и далее на номинальной мощности (100%) с постепенным уменьшением нагрузки (75, 50, 25, 2% от полной) и снова холостой ход. Нормы при испытании на моторных стендах задаются в г/кВт·ч. Заметим, что содержание в отработавших газах канцерогенных веществ пока не нормируется.
Проверка проводится только на трех скоростных режимах, что позволяет при электронных системах управления на большинстве эксплуатационных режимов устанавливать оптимальные регулировочные параметры. Именно это определяет очень сложные алгоритмы подачи топлива, закономерности изменения углов опережения зажигания и впрыскивания топлива.
Автомобили и микроавтобусы с общей массой до 3,5 т испытываются на роликовом стенде, моделирующем движение на различных передачах с заданными скоростями, режимы разгона и торможения двигателем. В европейском ездовом цикле задаются скорости от 15 до 120 км/ч. Для автомобилей с максимальной скоростью менее 130 км/ч (малые грузовики, грузопассажирские автомобили и др.) максимальная скорость ездового цикла ограничивается 90 км/ч. Для замера токсичности используется аппаратура, обеспечивающая разбавление отработавших газов воздухом и определение содержания СН пламенно-ионизационным способом.
Для выполнения норм Еuro-2 и Еuro-3, а также действующих в США и ряде других стран требуется применение трехкомпонентных каталитических нейтрализаторов в сочетании с микропроцессорной системой управления топливоподачей и зажиганием, работающей с обратной связью от кислородного датчика. Некоторые нейтрализаторы для получения минимальных выбросов оксидов азота и углеводородов требуют работы двигателя на незначительно обогащенных смесях (коэффициент избытка воздуха не 1, а 0,96...0,98). Современные электронные блоки управления позволяют производить необходимое смещение качества смеси. Это, в частности, использовано для ряда двигателей отечественного производства.
На дизельных двигателях для снижения СО, СН и NОx также применяются каталитические нейтрализаторы, а на транспортных средствах, работающих в закрытых помещениях, устанавливаются фильтры для улавливания сажи и твердых частиц.
В эксплуатационных условиях испытания на роликовом и моторном стендах не возможны. Поэтому токсичность бензиновых двигателей измеряется на двух режимах холостого хода: при минимальной (nmin) и повышенной (nпов) частоте вращения. Последняя задается предприятием-изготовителем или принимается в пределах от 2 000 об/мин до 80% от номинальной. Концентрацию СО и СН (в %) определяют газоанализаторами непрерывного действия, использующими принцип инфракрасной спектроскопии и отвечающими требованиям ГОСТ. Необходимо иметь в виду, что эти приборы регистрируют только часть углеводородов – примерно в 2...5 раз меньше, чем пламенно-ионизационные. Оксиды азота не нормируют и не замеряют, так как их выброс на описанных режимах невелик.
 |
| Схема установки сажевого фильтра на погрузчике |
Заметим, что выбросы СО и СН при nmin не определяют общей загазованности атмосферы, поскольку не превышают 10...12% от общего выброса токсичных компонентов. Так что ужесточение норм на этом режиме снизит загазованность только в каких-то локальных зонах, например, на перекрестках или в автопарках.
На режиме nпов в карбюраторных двигателях кроме системы холостого хода в действие вступают переходная, а иногда и главная дозирующая системы. При этом удается косвенно оценить правильность регулировок этих систем. С этого режима целесообразно начинать проверку содержания СО и СН.
Для автомобилей без нейтрализаторов концентрация СО не должна превышать 2%. Для устойчивой работы двигателя при минимальном расходе топлива содержание СО должно находиться в пределах 0,5...1,0%. Концентрация СН для двигателей с числом цилиндров до четырех включительно ограничена 600 млн-1, при большем числе цилиндров – 1 000 млн-1. При исправном двигателе и правильной регулировке системы топливоподачи концентрация СН находится в пределах 50...150 млн-1. Замер состава газов следует проводить не ранее, чем через 30 секунд после установления заданного режима, чтобы исключить влияние топлива, дополнительно впрыснутого ускорительным насосом при открытии дроссельной заслонки, и дать возможность отработавшим газам дойти от цилиндра до газоанализатора.
В случае повышенной концентрации СО, а следовательно, и СН необходимо прочистить воздушные жиклеры системы холостого хода и главной дозирующей системы. Следует помнить, что в карбюраторах К-151 (автомобили УАЗ, «Газель», «Волга») в системе холостого хода их два, причем второй имеет малый диаметр и поэтому засоряется особенно часто. Если после прочистки воздушных жиклеров концентрация СО остается выше нормы, то в карбюраторах ДААЗ-2105, 2106, 2107 состав смеси можно отрегулировать винтом производственной подстройки. Иногда из-за засорения отверстия, соединяющего воздушный канал карбюратора с эмульсионным каналом, сделать этого не удается. Прочистить канал можно тонкой проволокой или завернув винт до упора и отвернув его на столько же оборотов – конус иглы сам прочистит отверстие.
В карбюраторах, не имеющих винта производственной подстройки, приходится увеличивать калиброванную часть воздушного жиклера холостого хода, причем в карбюраторах с параллельным открытием дросселей (К-89, К-90, К-135 грузовых автомобилей ЗИЛ и ГАЗ) необходимо обеспечить равную пропускную способность обоих жиклеров (разница не выше 3...5%).
Причиной повышенной концентрации СН могут быть перебои искрообразования из-за переобеднения смеси, шунтирования свечей, обгорания контактов прерывателя-распределителя и других неисправностей электрических цепей. Как правило, выброс СН удается уменьшить за счет увеличения искрового промежутка до 0,8...0,9 мм. При низкой концентрации СО неустойчивая работа двигателя, рывки при трогании могут возникнуть из-за частичного засорения топливного жиклера или низкого уровня топлива в поплавковой камере. В карбюраторах К-151 для улучшения ездовых качеств и уменьшения выброса СН рекомендуется повысить уровень топлива в поплавковой камере на 4 мм (до 19 мм от плоскости разъема крышки).
 |
| Мультитестер Bosch |
В двигателях, оборудованных нейтрализаторами, концентрация СО не должна превышать 0,7%, а СН – 200 млн-1 для двигателей с числом цилиндров до четырех и 300 млн-1 – при большем числе цилиндров. В случае необходимости выброс СН можно снизить установкой более позднего зажигания. Однако при этом увеличивается расход топлива и ухудшается динамика разгона.
Отрегулировав двигатель при nпов, переходим на режим nmin.
Согласно действующим нормам при техническом осмотре концентрация СО не должна превышать 3,5%. У двигателей с карбюраторами К-151, К-131 (автомобили УАЗ, ГАЗ), ДААЗ-2105,2107 (автомобили ВАЗ) с автономной системой холостого хода минимальная концентрация СН (180...250 млн-1) достигается при СО 0,3...0,5%. Норма СН составляет 1 200 млн-1. Однако рекомендуется регулировать карбюратор так, чтобы содержание СО было в пределах 0,8...1,0%, для обеспечения гарантированного запаса на возможные изменения состава смеси при эксплуатации. Для автомобилей с нейтрализатором норма СО – 1%, СН – 400 или 600 млн-1.
Бывают случаи, когда при завернутом до упора винте качества смеси концентрация СО превышает норму. В карбюраторах К-151 это происходит, когда калиброванное отверстие в первом топливном канале системы холостого хода имеет слишком большую пропускную способность. В этом случае необходимо уменьшить это отверстие, а иногда даже заглушить его. В карбюраторе ДААЗ-2108 и его модификациях одной из причин высокой концентрации СО является прорыв мембраны пневмопривода клапана экономайзера мощностного режима. Клапан в этом случае остается открытым постоянно. Топливо через прорванную мембрану и демпфирующий жиклер, расположенный в нижней части корпуса карбюратора, попадает в задроссельное пространство, что ведет не только к высокой концентрации СО, но и к увеличению расхода топлива. Временно до замены мембраны можно заглушить демпфирующий жиклер и жиклер экономайзера, однако это сопровождается снижением максимальной скорости автомобиля.
Регулирование двухкамерных карбюраторов грузовых автомобилей ЗИЛ и ГАЗ К-89, К-90, К-135 с параллельным открытием дроссельных заслонок требует определенных навыков.
При nmin целесообразно начинать регулирование по СН. Вращением винта качества одной из камер необходимо добиться минимальной концентрации СН. Затем нужно повторить операцию с винтом качества другой камеры и, в случае необходимости, винтом количества установить заданную частоту вращения. После этого проверить концентрацию СО. Если она окажется выше нормы, то следует обеднить смесь, поворачивая последовательно винты качества обеих камер точно на одинаковые углы до тех пор, пока концентрация не снизится до нормы. Затем нужно снова проверить концентрацию СН. При повышенной концентрации СН можно несколько увеличить частоту вращения или уменьшить опережение зажигания.
Дизельные двигатели грузовых автомобилей и автобусов проверяются на непрозрачность (дымность) выхлопа, которая оценивается в процентах при помощи дымомеров путем просвечивания пробы отработавших газов на заданных режимах. Среди приборов зарубежного производства наиболее известны «Хартридж» и МК-3. Из многочисленных отечественных дымомеров наиболее полно основным требованиям к таким приборам отвечает «Измеритель дымности переносной ИДП-2».
 |
| Пламенно-ионизационный детектор |
ИДП-2 измеряет коэффициент светопропускания столба отработавших газов заданной длины и преобразует аналоговые сигналы датчиков в единицы дымности (в процентах или в виде коэффициента ослабления светового потока, м-1), приведенные к нормализованным значениям температуры газа (100°С) и фотометрическим данным (430 мм). Источник света – лампа накаливания МН 6,3В-0,3А, датчик – кремниевый фотодиод ФД-24К. Прибором можно пользоваться при температурах выше –20°С. Его питание обеспечивает батарея из 10 элементов VARTA 5006 0,75 А·ч.
Измерения проводятся после полного прогрева двигателя. При наличии двух выхлопных труб дымность замеряют в каждой из них. После подключения прибора частота вращения доводится до максимальной. Этот режим выдерживается до достижения температуры отработавших газов, соответствующей инструкции. Измерение дымности проводится при изменении частоты вращения от минимальной до максимальной путем быстрого нажатия на педаль подачи топлива до упора и отпускания ее. Интервал цикла не более 15 секунд. Циклы повторяются 10 раз, но в зачет принимаются только последние четыре. На этих режимах дымность не должна превышать 40% для двигателей без наддува и 50% для двигателей с наддувом. Затем проводится замер при максимальной частоте вращения коленчатого вала после нажатия педали подачи топлива до упора и стабилизации показаний прибора, но не ранее, чем через 30 секунд. При этом норма на дымность – 15%.
В настоящее время готовится новый стандарт, в котором предусмотрены более жесткие требования для автомобилей с каталитическими нейтрализаторами.
 |
os1.ru
Работа бензинового двигателя сопровождается образованием большого количества продуктов неполного сгорания топлива: термического разложения углеводородов, оксида азота, соединений серы и свинца и пр. Попадая в атмосферу из выхлопной трубы, эти вещества наносят большой вред человеку и окружающей его среде. Приведенные ниже нормы токсичности (ЕВРО-1, ЕВРО-2, ЕВРО-3, ЕВРО-4, ЕВРО-5) для бензиновых двигателей, приняты в разные годы, постепенно и поэтапно ограничивают выброс вредных веществ в атмосферу.
Нормы токсичности бензиновых двигателей
Примечания и дополнения
— Основные компоненты выпускных газов двигателя автомобиля:
Оксид углерода (СО) – чем богаче топливная смесь тем выше содержание в выхлопных газах СО. Вызывает отравление у человека, так как связывает гемоглобин в крови, нарушая ее способность поставлять организму кислород.
Углеводороды (СН или НC) – состоят из распавшихся молекул топлива, образуются при гашении пламени вблизи холодных стенок камеры сгорания. Попадают в выхлопные газы при пропусках воспламенения, негерметичности выпускного клапана, неисправности системы вентиляции картера. При попадании в организм вызывают мутацию клеток.
Оксид азота (NOx) – образуется в результате реакции кислорода и азота в цилиндрах двигателя при температуре выше 1500° С. Негативно влияет на слизистую оболочку глаз и носа, нервную систему человека.
Свинец – попадает в отработанные газы в виде свинцовых солей. Влияет на нервную систему.
Сера (SO2) – диоксид серы очень вреден для человека и растений.
— Нормы токсичности рассчитываются для двигателей не зависимо от их объема.
Еще статьи по автомобилям ВАЗ 2108, 2109, 21099
— Каталитический нейтрализатор отработанных газов
— Виды впрыска на инжекторных двигателях автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099
— Датчик кислорода системы управления двигателем (Лямбда-зонд) ЭСУД автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099
— СО-потенциометр ЭСУД автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099
— Схема ЭСУД ВАЗ 2108, 2109, 21099 (нормы токсичности ЕВРО-2)
twokarburators.ru
В современном мире автомобиль давно уже перестал быть диковинкой, и превратился из предмета роскоши в один из самых необходимых и обыденных атрибутов нашего бытия. Возможность мобильно перемещаться в окружающем мире и пространстве подняло человеческое общество на качественно новую ступень и в личностном и в коллективном развитии. Как это ни забавно звучит, но без автомобиля, а точнее будет сказать – без автомобильного транспорта, мы теперь не можем сделать и шагу.
Но интенсивное использование этого чуда техники в массовом масштабе имеет и многие негативные стороны – автомобиль является источником опасности на дорогах, источником шума и других не всегда приятных эффектов для наших органов чувств. Однако одной из самых неприятных сторон является загрязнение окружающей среды выделениями, сопровождающими работу автомобильного двигателя и автомобиля в целом. И если с утечками нефтепродуктов (масел, различных жидкостей и топлива) из прохудившихся систем можно бороться достаточно просто, то с выбросами в атмосферу продуктов сгорания автомобильного топлива справиться очень и очень сложно.
Давно уже не тайна, что бурный рост парка автомобилей в современном мире привел к тому, что в местах их массового скопления (например, в крупных городах) они стали одной из основных причин загрязнения окружающей среды, особенно атмосферного воздуха. Дышать становится все труднее, а кроме того, выбросы интенсивно содействуют парниковому эффекту со всеми вытекающими последствиями.
В связи с этим в ряде стран мира были разработаны специальные законы и нормативные документы, ограничивающие содержание вредных веществ в отработавших газах автомобилей. Определены нормы токсичности, а также разработаны методы контроля содержания вредных веществ в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
К основным токсичным веществам, содержащимся в отработавших газах ДВС, относятся оксид углерода (СО), несгоревшие частицы топлива или углеводороды (CmHn), сажа (С) и оксиды азота (NOx). Условия, при которых происходит образование токсичных веществ в ДВС, различны. Так, образование первой группы (СО, CmHn и С) связано с химическими реакциями окисления топлива, протекающими как в процессе смесеобразования, так и во время непосредственно сгорания топлива и выполнении двигателем рабочего хода.
Пожалуй, наименее токсичными из перечисленных вредных веществ являются механические частицы, выбрасываемые из трубы глушителя в виде сажи. Конечно, сажа способна нанести вред здоровью человека, откладываясь в дыхательных путях и легких, но с точки зрения токсичности вред, наносимый чадящей выхлопной трубой дизеля меньше, чем едва заметный сизый дымок из трубы бензинового двигателя. Да и бороться с сажей проще, чем с химически активными продуктами неполного окисления топливных компонентов.
Вторая группа веществ – окислы и оксиды азота (NOx) носит термический характер и не связана непосредственно с реакциями окисления топлива. Поэтому средства борьбы с токсичностью отработавших газов для этих двух групп веществ различны.
***
Основными причинами образования токсичных веществ в ДВС являются несовершенство процессов подготовки горючей смеси перед подачей в цилиндры и в цилиндрах, что приводит к неполному сгоранию топлива в двигателе, а также загрязнение топлива различными примесями и добавками. В идеальном случае при полном сгорании углеводородного топлива в двигателе в результате этого процесса должны образовываться углекислый газ и пары воды, которые не относятся к токсичным веществам. Но получить идеальный процесс сгорания топлива на различных режимах работы двигателя или иметь идеально чистое топливо в реальной практике эксплуатации автомобилей практически невозможно. Поэтому неприятные выбросы в атмосферу всегда сопровождают работу двигателя внутреннего сгорания.
Количество токсичных веществ в отработавших газах дизелей и двигателей с искровым зажиганием из-за разного характера процессов смесеобразования и сгорания топлива имеет существенные различия. В отработавших газах дизелей в больших количествах содержатся сажа и оксиды азота, а двигателей с искровым зажиганием - оксид углерода и углеводороды. Поэтому средства борьбы с токсичностью у этих типов двигателей отличаются.
***
В России нормы содержания токсичных веществ в отработавших газах дизелей и методы их измерения установлены ГОСТ Р 52160-2003. Нормы содержания токсичных веществ в отработавших газах двигателей с искровым зажиганием и методы их измерения установлены ГОСТ Р 52033-2003 «Автомобили с бензиновыми двигателями. Выбросы загрязняющих веществ с отработавшими газами. Нормы и методы контроля при оценке технического состояния».
Определение токсичности отработавших газов двигателя осуществляется на специальных диагностических стендах или с помощью портативных газоанализаторов (ГАИ-1 и аналогичных). Принцип действия газоанализатора ГАИ-1 основан на оптико-абсорбционном методе, т. е. на измерении поглощения энергии излучения инфракрасного диапазона анализируемым компонентом газа (оксидом углерода или углеводородами), в результате которого он нагревается до некоторой температуры, зависящей от его концентрации в отработавших газах. Температурные колебания с помощью датчика формируют электрический сигнал, который преобразуется в показание прибора, показывающего содержание вредных веществ в газовой смеси.
***
Способы снижения токсичности выхлопных газов
k-a-t.ru
Согласно существующим законам двигатели большегрузных автомобилей (с общей массой более 3,5 т) и автобусов при разработке и сертификации проходят испытания на моторных стендах. Нормируются три компонента отработавших газов: оксид углерода (CO), углеводороды (CH) (пары несгоревшего топлива и продукты неполного сгорания) и оксиды азота (NOx). При этом используется 13-ти ступенчатый цикл, который включает в себя работу на холостом ходу, режиме максимального крутящего момента при нагрузках 2, 25, 50, 75, 100%, опять на холостом ходу и далее на номинальной мощности (100%) с постепенным уменьшением нагрузки (75, 50, 25, 2% от полной) и снова холостой ход. Нормы при испытании на моторных стендах задаются в г/кВт·ч. Заметим, что содержание в отработавших газах канцерогенных веществ пока не нормируется.
Проверка проводится только на трех скоростных режимах, что позволяет при электронных системах управления на большинстве эксплуатационных режимов устанавливать оптимальные регулировочные параметры. Именно это определяет очень сложные алгоритмы подачи топлива, закономерности изменения углов опережения зажигания и впрыскивания топлива.
Автомобили и микроавтобусы с общей массой до 3,5 т испытываются на роликовом стенде, моделирующем движение на различных передачах с заданными скоростями, режимы разгона и торможения двигателем. В европейском ездовом цикле задаются скорости от 15 до 120 км/ч. Для автомобилей с максимальной скоростью менее 130 км/ч (малые грузовики, грузопассажирские автомобили и др.) максимальная скорость ездового цикла ограничивается 90 км/ч. Для замера токсичности используется аппаратура, обеспечивающая разбавление отработавших газов воздухом и определение содержания СН пламенно-ионизационным способом.
Для выполнения норм Еuro-2 и Еuro-3, а также действующих в США и ряде других стран требуется применение трехкомпонентных каталитических нейтрализаторов в сочетании с микропроцессорной системой управления топливоподачей и зажиганием, работающей с обратной связью от кислородного датчика. Некоторые нейтрализаторы для получения минимальных выбросов оксидов азота и углеводородов требуют работы двигателя на незначительно обогащенных смесях (коэффициент избытка воздуха не 1, а 0,96...0,98). Современные электронные блоки управления позволяют производить необходимое смещение качества смеси. Это, в частности, использовано для ряда двигателей отечественного производства.
На дизельных двигателях для снижения СО, СН и NОx также применяются каталитические нейтрализаторы, а на транспортных средствах, работающих в закрытых помещениях, устанавливаются фильтры для улавливания сажи и твердых частиц.
В эксплуатационных условиях испытания на роликовом и моторном стендах не возможны. Поэтому токсичность бензиновых двигателей измеряется на двух режимах холостого хода: при минимальной (nmin) и повышенной (nпов) частоте вращения. Последняя задается предприятием-изготовителем или принимается в пределах от 2 000 об/мин до 80% от номинальной. Концентрацию СО и СН (в %) определяют газоанализаторами непрерывного действия, использующими принцип инфракрасной спектроскопии и отвечающими требованиям ГОСТ. Необходимо иметь в виду, что эти приборы регистрируют только часть углеводородов – примерно в 2...5 раз меньше, чем пламенно-ионизационные. Оксиды азота не нормируют и не замеряют, так как их выброс на описанных режимах невелик.
Заметим, что выбросы СО и СН при nmin не определяют общей загазованности атмосферы, поскольку не превышают 10...12% от общего выброса токсичных компонентов. Так что ужесточение норм на этом режиме снизит загазованность только в каких-то локальных зонах, например, на перекрестках или в автопарках.
На режиме nпов в карбюраторных двигателях кроме системы холостого хода в действие вступают переходная, а иногда и главная дозирующая системы. При этом удается косвенно оценить правильность регулировок этих систем. С этого режима целесообразно начинать проверку содержания СО и СН.
Для автомобилей без нейтрализаторов концентрация СО не должна превышать 2%. Для устойчивой работы двигателя при минимальном расходе топлива содержание СО должно находиться в пределах 0,5...1,0%. Концентрация СН для двигателей с числом цилиндров до четырех включительно ограничена 600 млн-1, при большем числе цилиндров – 1 000 млн-1. При исправном двигателе и правильной регулировке системы топливоподачи концентрация СН находится в пределах 50...150 млн-1. Замер состава газов следует проводить не ранее, чем через 30 секунд после установления заданного режима, чтобы исключить влияние топлива, дополнительно впрыснутого ускорительным насосом при открытии дроссельной заслонки, и дать возможность отработавшим газам дойти от цилиндра до газоанализатора.
В случае повышенной концентрации СО, а следовательно, и СН необходимо прочистить воздушные жиклеры системы холостого хода и главной дозирующей системы. Следует помнить, что в карбюраторах К-151 (автомобили УАЗ, «Газель», «Волга») в системе холостого хода их два, причем второй имеет малый диаметр и поэтому засоряется особенно часто. Если после прочистки воздушных жиклеров концентрация СО остается выше нормы, то в карбюраторах ДААЗ-2105, 2106, 2107 состав смеси можно отрегулировать винтом производственной подстройки. Иногда из-за засорения отверстия, соединяющего воздушный канал карбюратора с эмульсионным каналом, сделать этого не удается. Прочистить канал можно тонкой проволокой или завернув винт до упора и отвернув его на столько же оборотов – конус иглы сам прочистит отверстие.
В карбюраторах, не имеющих винта производственной подстройки, приходится увеличивать калиброванную часть воздушного жиклера холостого хода, причем в карбюраторах с параллельным открытием дросселей (К-89, К-90, К-135 грузовых автомобилей ЗИЛ и ГАЗ) необходимо обеспечить равную пропускную способность обоих жиклеров (разница не выше 3...5%).
Причиной повышенной концентрации СН могут быть перебои искрообразования из-за переобеднения смеси, шунтирования свечей, обгорания контактов прерывателя-распределителя и других неисправностей электрических цепей. Как правило, выброс СН удается уменьшить за счет увеличения искрового промежутка до 0,8...0,9 мм. При низкой концентрации СО неустойчивая работа двигателя, рывки при трогании могут возникнуть из-за частичного засорения топливного жиклера или низкого уровня топлива в поплавковой камере. В карбюраторах К-151 для улучшения ездовых качеств и уменьшения выброса СН рекомендуется повысить уровень топлива в поплавковой камере на 4 мм (до 19 мм от плоскости разъема крышки).
В двигателях, оборудованных нейтрализаторами, концентрация СО не должна превышать 0,7%, а СН – 200 млн-1 для двигателей с числом цилиндров до четырех и 300 млн-1 – при большем числе цилиндров. В случае необходимости выброс СН можно снизить установкой более позднего зажигания. Однако при этом увеличивается расход топлива и ухудшается динамика разгона.
Отрегулировав двигатель при nпов, переходим на режим nmin.
Согласно действующим нормам при техническом осмотре концентрация СО не должна превышать 3,5%. У двигателей с карбюраторами К-151, К-131 (автомобили УАЗ, ГАЗ), ДААЗ-2105,2107 (автомобили ВАЗ) с автономной системой холостого хода минимальная концентрация СН (180...250 млн-1) достигается при СО 0,3...0,5%. Норма СН составляет 1 200 млн-1. Однако рекомендуется регулировать карбюратор так, чтобы содержание СО было в пределах 0,8...1,0%, для обеспечения гарантированного запаса на возможные изменения состава смеси при эксплуатации. Для автомобилей с нейтрализатором норма СО – 1%, СН – 400 или 600 млн-1.
Бывают случаи, когда при завернутом до упора винте качества смеси концентрация СО превышает норму. В карбюраторах К-151 это происходит, когда калиброванное отверстие в первом топливном канале системы холостого хода имеет слишком большую пропускную способность. В этом случае необходимо уменьшить это отверстие, а иногда даже заглушить его. В карбюраторе ДААЗ-2108 и его модификациях одной из причин высокой концентрации СО является прорыв мембраны пневмопривода клапана экономайзера мощностного режима. Клапан в этом случае остается открытым постоянно. Топливо через прорванную мембрану и демпфирующий жиклер, расположенный в нижней части корпуса карбюратора, попадает в задроссельное пространство, что ведет не только к высокой концентрации СО, но и к увеличению расхода топлива. Временно до замены мембраны можно заглушить демпфирующий жиклер и жиклер экономайзера, однако это сопровождается снижением максимальной скорости автомобиля.
Регулирование двухкамерных карбюраторов грузовых автомобилей ЗИЛ и ГАЗ К-89, К-90, К-135 с параллельным открытием дроссельных заслонок требует определенных навыков.
При nmin целесообразно начинать регулирование по СН. Вращением винта качества одной из камер необходимо добиться минимальной концентрации СН. Затем нужно повторить операцию с винтом качества другой камеры и, в случае необходимости, винтом количества установить заданную частоту вращения. После этого проверить концентрацию СО. Если она окажется выше нормы, то следует обеднить смесь, поворачивая последовательно винты качества обеих камер точно на одинаковые углы до тех пор, пока концентрация не снизится до нормы. Затем нужно снова проверить концентрацию СН. При повышенной концентрации СН можно несколько увеличить частоту вращения или уменьшить опережение зажигания.
Дизельные двигатели грузовых автомобилей и автобусов проверяются на непрозрачность (дымность) выхлопа, которая оценивается в процентах при помощи дымомеров путем просвечивания пробы отработавших газов на заданных режимах. Среди приборов зарубежного производства наиболее известны «Хартридж» и МК-3. Из многочисленных отечественных дымомеров наиболее полно основным требованиям к таким приборам отвечает «Измеритель дымности переносной ИДП-2».
ИДП-2 измеряет коэффициент светопропускания столба отработавших газов заданной длины и преобразует аналоговые сигналы датчиков в единицы дымности (в процентах или в виде коэффициента ослабления светового потока, м-1), приведенные к нормализованным значениям температуры газа (100°С) и фотометрическим данным (430 мм). Источник света – лампа накаливания МН 6,3В-0,3А, датчик – кремниевый фотодиод ФД-24К. Прибором можно пользоваться при температурах выше –20°С. Его питание обеспечивает батарея из 10 элементов VARTA 5006 0,75 А·ч.
Измерения проводятся после полного прогрева двигателя. При наличии двух выхлопных труб дымность замеряют в каждой из них. После подключения прибора частота вращения доводится до максимальной. Этот режим выдерживается до достижения температуры отработавших газов, соответствующей инструкции. Измерение дымности проводится при изменении частоты вращения от минимальной до максимальной путем быстрого нажатия на педаль подачи топлива до упора и отпускания ее. Интервал цикла не более 15 секунд. Циклы повторяются 10 раз, но в зачет принимаются только последние четыре. На этих режимах дымность не должна превышать 40% для двигателей без наддува и 50% для двигателей с наддувом. Затем проводится замер при максимальной частоте вращения коленчатого вала после нажатия педали подачи топлива до упора и стабилизации показаний прибора, но не ранее, чем через 30 секунд. При этом норма на дымность – 15%.
В настоящее время готовится новый стандарт, в котором предусмотрены более жесткие требования для автомобилей с каталитическими нейтрализаторами.
cyberpedia.su
Показатели токсичности работы двигателя.
Автомобили с дизелями испытывают на дымность ОГ при свободном ускорении и максимальной частоте вращения вала на холостом ходу. Более полную оценку токсичности и дымности ОГ автомобилей и двигателей проводят на заводах, при этом выполняются заданные совокупности режимов, называемые циклами. Оценочными и нормируемыми показателями служат выбросы СО, NOх и СН, а для дизелей также дымность ОГ или содержание твердых частиц. Автомобили с полной массой не более 3500 кг (легковые, микроавтобусы и т. п.) с дизелями и двигателями с искровым зажиганием испытывают по так называемому ездовому циклу на стенде с беговыми барабанами. Испытание состоит из части I, в течение которой четыре раза повторяется городской цикл А, а затем следует высокоскоростная часть II, имитирующая движение автомобиля по шоссе (рис. 15.5).
• Состав смеси оказывает большое влияние на токсичность ОГ. Как следует из рис.15.6, при < 1 существенно возрастает концентрация СО и СН, при этом, даже когда для двигателя в целом α=1,0 в ОГ, содержится некоторое количество этих токсичных компонентов, что объясняется неравномерностью состава смеси по цилиндрам, наличием в камере сгорания зон с обогащенной смесью. При обеднении смеси выход NO, сначала растет, что связано с увеличением концентрации в продуктах сгорания атомарного кислорода, затем при α> 1,05. ..1,10 в результате падения температуры сгорания образование NOх уменьшается.
Наименьшая величина средней амплитуды α этих колебаний имеет место при α= 0,8...0,85, когда наблюдается также минимальная концентрация СН. С обеднением смеси при α> 0,80...0,85 выброс СО уменьшается, однако из-за пропусков воспламенения в отдельных циклах сильно возрастает концентрация СН и увеличивается амплитуда колебаний двигателя на подвеске.
• Угол опережения зажигания вблизи его оптимального значения (с точки зрения экономичности работы двигателя почти не влияет на концентрацию СО и СН, однако с ростом φ концентрация NOх возрастает и особенно заметно при α > 1,0. Отступление от рекомендуемых для данного двигателя φ в сторону более поздних способствует снижению выбросов NOх, но при этом одновременно ухудшаются и экономические показатели. Работа с чрезмерно ранним зажиганием недопустима, так как при этом увеличивается выброс NOх и ухудшаются другие показатели.
• Совершенствование рабочих процессов и смесеобразования. Конструкция камеры сгорания влияет на образование СН: чем меньше отношение поверхности к объему камеры и объем камеры над вытеснителем, тем меньше образуется СН. На концентрацию СО и NOх эти факторы заметного влияния не оказывают. Увеличение степени сжатия вызывает рост максимальной температуры цикла и приводит к увеличению отношения поверхности камеры сгорания к ее объему. Первый фактор определяет повышение концентрации NOх при α> 1,0, а второй — увеличение выхода СН.Улучшение смесеобразования уменьшает выброс СО в области богатых смесей, но может несколько увеличить концентрацию NO, на бедных смесях. Наибольшие трудности при соблюдении действующих и перспективных норм на токсичность ОГ связаны со снижением выбросов NOх, а на режимах пуска, прогрева и холостого хода — со снижением выбросов СН и СО. Для снижения токсичности ОГ рекомендуется использовать следующие мероприятия.• Повышение качества изготовления двигателей путем совершенствования технологических процессов и в первую очередь ужесточения технологических допусков на изготовление деталей, формирующих камеру сгорания, систему подачи топлива, впускные трубопроводы и систему зажигания. Это обеспечивает уменьшение различий значения степени сжатия в отдельных цилиндрах, улучшает распределение смеси по цилиндрам, позволяет существенно приблизиться к оптимальным составам смеси и углам опережения зажигания. Улучшение конструкции поршневых колец уменьшает угар масла и, следовательно, снижает выброс СН и канцерогенных веществ. • Совершенствование систем питания и зажигания имеет исключительно большое значение. Для карбюраторов помимо повышения точности изготовления его основных деталей существенное значение имеют совершенствование систем пуска, прогрева и холостого хода, применение экономайзера принудительного холостого хода и т. п. Наилучшие результаты по снижению токсичности ОГ дает применение системы впрыскивания бензина. Транзисторная система зажигания увеличивает энергию электрической искры, что улучшает воспламенение и позволяет работать на более бедных смесях. Микропроцессорное управление системой зажигания позволяет изменять угол опережения зажигания по сложному закону, обеспечивающему выполнение требований к процессу сгорания с точки зрения снижения токсичности ОГ и улучшения топливной экономичности.
• Рециркуляция отработавших газов. Определяющее влияние на величину общей токсичности ОГ двигателей с искровым зажиганием на режимах больших и средних нагрузок оказывают выбросы NOх. Уменьшение выбросов NOх представляет собой сложную задачу. Если часть ОГ из системы выпуска направить во впускной трубопровод, то концентрация топлива в заряде уменьшится. Это вместе с относительно высокой теплоемкостью продуктов сгорания приводит к понижению максимальной температуры цикла и концентрации кислорода в заряде, а значит, способствует уменьшению образования NO, и понижает их концентрацию в ОГ на 40...50%. Опыты показывают, что для такого снижения концентрации NOх во впускную систему необходимо подавать ОГ в количестве до 20% от количества воздуха. Чрезмерно большая рециркуляция вызывает увеличение выбросов СН и заметное ухудшение топливной экономичности. Следовательно, рециркуляцию необходимо регулировать в зависимости от нагрузки двигателя, для чего служит специальный клапан-дозатор ОГ. Рециркуляция ОГ более эффективна на режимах средних нагрузок, когда максимальная температура при сгорании смеси достаточно высока и в заряде имеется избыток кислорода. При полном открытии дроссельной заслонки рециркуляция не используется, так как она снижает мощность двигателя. На холостом ходу и малых нагрузках рециркуляция также не используется, так как в ней нет необходимости. В карбюраторных двигателях ОГ подаются во впускной трубопровод за дроссельной заслонкой, чтобы не нарушать до-зирования смеси и избегать образования в карбюраторе отложений. • Нейтрализация отработавших газов — радикальный способ уменьшения токсичности ОГ. Для автомобильных двигателей наибольшее применение получили каталитические нейтрализаторы, в которых специальные вещества (катализаторы) ускоряют протекание реакций окисления СО и СН, а также восстановления NOх. Существует очень узкий диапазон составов смеси вблизи α= 1,0, когда имеет место высокая степень преобразования одновременно всех трех основных токсических компонентов, т. е. когда количество кислорода, освобождающегося при восстановлении NOх, достаточно для окисления СО и СН. Поддержание состава смеси в таком узком диапазоне возможно в основном при применении систем впрыскивания топлива с электронным управлением по сигналу кислородного датчика (λ-зонд), характеристика которого показана на рис. 15.9. Как видно, в требуемом диапазоне состава смеси сигнал λ -зонда изменяется почти ступенчато, что позволяет электронному блоку управления впрыскивания бензина поддерживать состав смеси при 1,0 с точностью ±1%.
Вопросы к государственному экзамену по дисциплине ЭИПСА
Цели, задачи и содержание расчета автомобилей. Анализ компоновочных схем легковых и грузовых автомобилей.
Эксплуатационные свойства автомобилей не связанные с движением.
Эксплуатационные свойства автомобилей связанные с движением.
Ведущие моменты, приложенные к движителям.
Силы сопротивления движению.
Тяговый баланс и дифференциальное уравнение движения.
Кинематика и динамика автомобильного колеса. Коэффициент сопротивления качению.
Работа ведомого колеса. Работа ведущего колеса.
Мощностной баланс и тяговые характеристики. Составляющие мощностного баланса и их определение.
Динамический фактор и динамические характеристики.
Влияние различных факторов на тягово-скоростные свойства автомобилей.
Разгон автомобиля.
Торможение автомобиля. Тормозной и остановочный пути.
Топливная экономичность автомобиля. Экономическая характеристика.
Кинематика и динамика поворота колесных машин.
Влияние боковой упругости шин на управляемость колесных машин.
Динамическая устойчивость автомобилей.
Плавность хода автомобиля. Виды колебаний автомобиля.
Проходимость автомобиля.
Экологическая безопасность при эксплуатации автомобилей.
studfiles.net
Влияние автотранспорта на человека и окружающую среду
Каждый автомобиль выбрасывает в атмосферу с отработавшими газами около 200 различных компонентов. Самая большая группа соединений - углеводороды. Эффект падения концентраций атмосферных загрязнений, то есть приближение к нормальному состоянию...
Исследование процессов формирования пылегазовых примесей в атмосферном воздухе, придорожных территорий, улиц города Оренбурга (на примере улицы Терешковой)
Отработавшие газы ДВС содержат около 200 компонентов. Период их существования длится от нескольких минут до 4 -5 лет. По химическому составу и свойствам, а также характеру воздействия на организм человека их объединяют в группы...
Меры по сокращению токсичности автомобильных двигателей
...
Методы снижения вредного воздействия автотранспорта на окружающую среду
В настоящее время большое значение для улучшения экологической обстановки имеет запрещение в качестве автомобильного топлива этилированного бензина. В большинстве северных стран континента он практически уже не используется. Кроме того...
Создание научной методологии проектирования нейтрализатора современных автомобилей
Низкий технический уровень отечественных автомобилей и эксплуатацию , не соответствующую требованиям национальных стандартов , подтвердили результаты операции «Чистый воздух», проведенной в 2000г. Практически во всех субъектах РФ отмечено...
Создание научной методологии проектирования нейтрализатора современных автомобилей
Все более ужесточающиеся нормы определяют снижение предельного содержания количества токсичных компонентов в отработавших газах. Эти выбросы могут быть замерены при заданных определенных условиях работы двигателя...
Создание научной методологии проектирования нейтрализатора современных автомобилей
...
Создание научной методологии проектирования нейтрализатора современных автомобилей
Автомобильные двигатели внутреннего сгорания загрязняют атмосферу вредными веществами, выбрасываемые с ОГ, картерными газами и топливными испарениями. При этом 95-99% вредных выбросов современных автомобильных двигателей приходиться на ОГ...
Создание научной методологии проектирования нейтрализатора современных автомобилей
Автомобильный двигатель в отличие от стационарных источников выбросов имеет широкий диапазон изменения нагрузочных и скоростных режимов работы, определяемых условиями движения автомобиля в транспортном потоке. Эти режимы...
Создание научной методологии проектирования нейтрализатора современных автомобилей
Оценку токсичности автомобильных двигателей на основе испытательных циклов производят обычно в целях: - определения соответствия количества выделяемых токсичных веществ стандартам - исследования влияния конструкции и параметров работы...
Создание научной методологии проектирования нейтрализатора современных автомобилей
Совершенствование конструкции современного ДВС с искровым зажиганием является одним из основных мероприятий снижения ОГ до величин, регламентированных существующими стандартами. Наибольшее влияние на токсичность ОГ оказывают изменения...
Специфика влияния авиационного транспорта на окружающую среду
Для снижения удельного содержания токсичных веществ в отработанных газах наряду с совершенствованием эксплуатируемых типов газотурбинных двигателей создаются новые ГТД с новыми конструкциями камеры сгорания...
Технология охраны и воспроизводства природных ресурсов
В выбросах двигателя внутреннего сгорания содержатся три основных вещества/группы веществ, причиняющих ущерб окружающей среде: углеводороды (УВ), окись углерода (CO) и оксиды азота (NOx). Кроме того...
Утилизация автомобильных шин
В мире ежегодно появляется до 10 миллионов тонн использованных автопокрышек, что соответствует почти миллиарду изношенных шин. И этот объём растёт так быстро, что в местах эксплуатации машин (на промышленных...
Утилизация автомобильных шин
Технология бародеструкционной переработки использованных автомобильных шин была придумана компанией ООО «Астор». Технология основана на явлении "псевдосжижения" резины при высоких давлениях и истечении её через отверстия специальной камеры...
eco.bobrodobro.ru
Категория:
Ремонт топливной аппаратуры автомобилей
Токсичность отработавших газов автомобильных двигателейПри сжигании любого вида топлива в атмосферу выделяются продукты его сгорания. Они содержат токсичные (ядовитые) вещества, которые оказывают вредное воздействие на здоровье человека и окружающую среду.
Основными источниками загрязнения воздуха больших городов в настоящее время являются промышленные предприятия и автомобили. Вредные вещества, выбрасываемые промышленными предприятиями, распределяются в ограниченной зоне, возле предприятия, отработавшие же газы двигателей автомобилей загрязняют атмосферу всюду, где они работают. Поэтому считается, что атмосферный воздух сейчас загрязняется больше отработавшими газами двигателей автомобилей и меньше выбросами промышленных предприятий. Уменьшение загрязнения воздуха токсичными веществами продуктов сгорания двигателей автомобилей превратилось в одну из проблем, стоящих перед человечеством. Токсичные вещества автомобили выделяют главным образом в составе отработавших газов, отводимых через систему выпуска из цилиндров двигателя, в виде картерных газов, а также в виде испарений из топливных баков при заправке и карбюратора. Современными методами газового анализа установлено около 200 вредных соединений и веществ, входящих в состав отработавших газов. К наиболее токсичным относятся окись углерода СО, несгоревшие углеводороды CmHn и окислы азота NOx. На эти вещества установлены законодательствами промышленно развитых стран предельно допустимые нормы содержания.
Стандарты на выброс токсичных веществ введены во многих странах мира. Для стран Европы оценку токсичности двигателей автомобилей рекомендуется проводить по Правилам Европейской экономической комиссии Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН). Они устанавливают предельно допустимые нормы содержания окиси углерода и несгоревших углеводородов при испытаниях типов I, II, III. Тип испытаний определяет условия их проведения.
В состав отработавших газов входят кроме остро токсичных компонентов нетоксичные вещества: кислород, углекислый газ, азот, сера. Азот воздуха при высоких температурах и давлении в цилиндре двигателя реагирует с кислородом и образует ядовитые окислы.
Сера, присутствующая в топливах, также вступает в реакции с кислородом и водородом, образуя токсичные сернистый и сероводородный газы. Углекислый газ, хотя и не является токсичным для живых организмов, при повышении концентрации усиливает разложение строительных материалов (известняков, бетона и др.), ускоряет «старение» каменных построек и вызывает коррозию металлов. Таким образом, отработавшие газы двигателей помимо прямого отрицательного влияния на человеческий организм приносят материальный ущерб.
Содержание и количество токсичных веществ в отработавших газах двигателей не остается постоянным и зависит от целого ряда причин. К ним следует отнести прежде всего тип двигателя (карбюраторный или дизельный), режим работы, оптимальность регулировок, техническое состояние двигателя и качество топлива.
Дизельный двигатель обладает меньшей токсичностью, чем карбюраторный. Так, окись углерода, окислы азота и несгоревшие углеводороды присутствуют в отработавших газах дизельного двигателя в значительно меньших количествах и лишь по объему выделений сажи он превосходит карбюраторный двигатель.
Режим работы двигателя оказывает решающее влияние на токсичность отработавших газов. Наибольший выброс окиси углерода происходит при холостом ходе двигателя, когда он работает на обогащенной горючей смеси. Именно этот режим и положен в основу нормирования токсичности отработавших газов в законодательствах разных стран.
Проблема снижения токсичности отработавших газов решается по двум направлениям. Первое направление предполагает совершенствование рабочих процессов существующих двигателей внутреннего сгорания частичным изменением их конструкции, введением различных дополнительных приспособлений и регулировок, а также использованием более высококачественного топлива.
Второе направление — создание малотоксичных двигателей для автомобилей. Такие двигатели базируются на других принципах работы, чем применяемые теперь карбюраторные и дизельные. В качестве возможных малотоксичных двигателей автомобилей исследуются: газотурбинный; внешнего сгорания — двигатель Стерлинга и паровой; электрический с аккумуляторной батареей; электрический с топливными элементами.
Читать далее: Виды, периодичность и трудоемкость технического обслуживания
Категория: - Ремонт топливной аппаратуры автомобилей
stroy-technics.ru
