Диагностирование двигателя по токсичности и дымности. Тема 14

1.

Тема 14: Диагностирование двигателя
по токсичности и дымности

2.

1. Нормативы по содержанию токсичных компонентов
В мире насчитывается более 500 млн. автомобилей.
Они производят примерно 80% энергии.
Потребляют более 2,5 млрд. тонн топлива.
Вредные выбросы составляют:
СО – 700 млн. тонн;
СnHm - 190 млн. тонн;
NOx – 56 млн. тонн;
Pb – 600 тонн

3.

В Могилеве эксплуатируется более 130 тысяч
автомобилей.
При годовом побеге 15 тысяч км, каждый из них
потребляет более 1000 кг топлива и поглощает для
его сжигания примерно 4,3 тонны кислорода.
Вредные выбросы на один автомобиль в год
составляют:
СО – 0,08 тонн;
СnHm - 0,2 тонны;
NOx – 0,04 тонны;

4.

Таблица 9.1 – Распределение компонентов отработавших газов по объему
Таблица 9.2 – Нормы выбросов, г/кВт.ч

5.

Нормы вредного содержания токсичных веществ в
отработавших газах бензиновых двигателей по
СТБ 2170-2011
«Транспортные средства, оснащенные двигателями с принудительным
зажиганием. Выбросы загрязняющих веществ в отработавших газах»
Стандарт устанавливает нормы и методы
измерения содержания оксида углерода (СО) и
углеводородов (СН) в отработавших газах для
механических транспортных средств и
распространяется на находящиеся в эксплуатации
механические транспортные средства категорий М и
N, оснащенные двигателями внутреннего сгорания с
принудительным зажиганием, работающими на
бензине, газовом топливе или бензине и газовом
топливе.
Стандарт не распространяется на
транспортные средства, полная масса которых
составляет менее 400 кг или максимальная скорость
не превышает 50 км/ч.

6.

Таблица 9.3 - Предельно допустимое содержание оксида углерода и
углеводородов в отработавших газах автомобилей, работающих на
бензине.

7.

В зависимости от уровня выбросов, ТС согласно
СТБ 1848-2009 «Транспорт дорожный. Экологические
классы» подразделяют на шесть экологических
классов.
Соответствие ТС определенному
экологическому классу удостоверяется одним из
следующих документов:
– сообщением, касающимся официального
утверждения типа ТС и двигателя, предусмотренным
Правилами ЕЭК ООН;
– одобрением типа ТС;
– сертификатом соответствия на ТС и
двигатель по Правилам ЕЭК ООН или Директивам ЕС;
– паспортом ТС/шасси ТС.
Для ТС с пробегом до 3 000 км значения оксида
углерода и углеводорода установлены в руководстве
(инструкции) по эксплуатации ТС.

8.

Таблица 9.4 - Предельно допустимое содержание оксида углерода и
углеводородов в отработавших газах автомобилей, работающих на
газовом топливе.

9.

Выбросы ТС, которые работают на газовом топливе, но имеют
работающую на бензине систему питания двигателя, предназначенную
только для целей запуска двигателя (объем бака для бензина не более 15
л), проверяют при работе на газовом топливе.
Выбросы ТС, которые работают на двух видах топлива (бензин и
газовое топливо), проверяют при работе на каждом из видов топлив.
Выбросы ТС не должны превышать значений, установленных в таблице,
при работе на бензине, и значений, установленных в таблице, при работе
на газовом топливе.
Измерение выбросов проводят в следующей последовательности:
- устанавливают датчики температуры моторного масла и
частоты вращения;
- устанавливают пробоотборный зонд на глубину не менее 300 мм;
- запускают и прогревают двигатель (если требований завода
изготовителя нет, то температура масла должна быть не менее 80 0 С;
- нажимая на педаль, увеличивают частоту вращения коленчатого
вала до nпов и работают в этом режиме не менее 15 с;
- отпускают педаль, устанавливая минимальную частоту
вращения вала двигателя, и не ранее чем через 30 с измеряют содержание
оксида углерода и углеводородов при частоте nmin;
- устанавливают повышенную частоту вращения вала двигателя
и не ранее чем через 30 с измеряют содержание оксида углерода и
углеводородов при частоте nпов.

10.

Дымность отработавших газовоценивается по СТБ 2169-2011
«Транспортные средства, оснащенные двигателями с воспламенением
от сжатия. Дымность отработавших газов. Нормы и методы
измерений»
Нормируемым параметром дымности является натуральный
показатель ослабления светового потока КL.
Натуральный показатель ослабления светового потока КL –
величина, обратная толщине слоя отработавших газов, проходя через
который поток излучения от источника света ослабляется в «е» раз
(е = 2,72 – основание натуральных логарифмов).
1
1
Kl
;
Le
0,833 м.
K l 1,2 м 1
Le
1,2
Предельно допустимое значение коэффициента поглощения КL,
устанавливается изготовителем или указано в:
- сообщении об официальном утверждении типа двигателя;
- знаке официального утверждения, нанесенном на двигатель или ТС в
соответствии с Правилами ЕЭК ООН № 24 (приложения 2, 3), или Директиве
72/306/ЕЕС (приложение 2);
- сертификате соответствия двигателя или его эксплуатационной
документации.
В случае отсутствия информации о значении предельно допустимого
коэффициента поглощения КL для конкретного двигателя или ТС, дымность не
должна превышать значений, приведенных в таблице.

11.

Таблица 9.5 - Допустимые нормы дымности для автомобилей с
дизельными двигателями

12.

Дымность ТС, которые работают на двух видах топлива (дизельном и
газовом), проверяют при работе на дизельном топливе.
Дымность ТС, которые
работают на газовом топливе, но имеют работающую на дизельном топливе
систему, предназначенную только для целей запуска двигателя (объем бака для
дизельного топлива не более 15 л) не проверяют.
Дымность гибридных электромобилей проверяют в порядке, указанном в
руководстве по эксплуатации ТС.
Измерение дымности в режиме свободного ускорения :
- устанавливают датчики температуры моторного масла и частоты
вращения;
- запускают и прогревают двигатель (если требований завода
изготовителя нет, то температура масла должна быть не менее 80 0 С;
- при работе двигателя в режиме холостого хода на nmin равномерно
быстрым (не более 1 с), но не резким нажатием перемещают педаль подачи
топлива до упора. Держат педаль в этом положении до достижения
установившейся работы на nmax (не менее 1 с). Отпускают педаль и через 10 с
приступают к выполнению следующего цикла свободного ускорения;
- циклы свободного ускорения повторяют не менее шести раз (три цикла
для продувки системы выпуска отработавших газов, три цикла для измерения
коэффициента поглощения);
- измеряют значение k на последних трех циклах свободного ускорения по
максимальному показанию дымомера;
- измеренные значения k считают достоверными, если три
последовательных значения располагаются в зоне шириной 0,25 м-1;
- определяют среднеарифметическое значение kср трех последних
измерений, которое принимают за результат измерения.

13.

1 – график изменения частоты вращения коленчатого вала ДВС n; 2 – график
изменения дымности отработавших газов по коэффициенту поглощения k;
tо – общее время одного цикла свободного ускорения, с;
tс.у – время свободного ускорения от nnim до nmax, не менее 1 с;
tн.п.у – время нажатой педали, не менее 2 с;
tх.х – время работы на холостом ходу на nmin, не менее 10 с;
kmax– максимальное значение дымности в режиме свободного ускорения
Рисунок 9.1 - Форма графика одного цикла свободного ускорения

14.

2. Методы определения токсичности
Для определения объемных долей компонентов отработавших газов
используют различные методы и средства:
- абсорбционный метод;
- физический метод;
- оптический метод;
- термохимический метод.
Абсорбционный - это метод избирательного поглощения,
основанный на свойстве отдельных компонентов газовой смеси
вступать в химические реакции только с определенными
реактивами – поглотителями.
Vгаз.i Vнач. Vост.i ;
Может дополнительно применяться и метод избирательного
дожигания. Например, используя в качестве катализатора окись меди
сжигают водород Н2 при температуре 280…290 С.
Такие
комбинированные химические газоанализаторы (типа ВТИ-2)
позволяют определить процентное содержание СО, СО2, Н2, О2, СnНm с
точностью до 0,1%, что достаточно для практических целей.

15.

1 – заборник;
2 – конденсатоотделитель;
3 – фильтр
тонкой очистки;
4 – защитный
фильтр;
5 – диафрагменный насос;
6 – рабочая
камера;
7 – камера
сравнения;
8, 9 – инфракрасный излучатель с параболическими зеркалами;
10 – электродвигатель; 11 – абтюратор; 12 – приемник излучения; 13 – диафрагменный
конденсатор; 14 – усилитель; 15 – регистрирующий прибор.
Рисунок 9.3 – Принципиальная схема инфракрасного оптического газоанализатора
Длина инфракрасной волны: для оксида углерода – 4,7 мкм; для
диоксида углерода – 4,25 мкм; для углеводородов – 3,4 мкм.

16.

Структурная схема анализатора окислов азота NOx
В результате реакции
NOx + O3 = NO2
происходит
химлюминисценция
(световое излучение)
I - устройство забора отработавших газов;
II – устройство измерения NOx
1 – газоотборник; 2 – фильтр; 3 – генератор озона; 4 –
реакционная камера; 5 – фотоэлектронный умножитель; 6 –
усилитель; 7 – измерительный прибор

17.

3. Методы определения дымности
Используется два метода:
- поглощения светового потока;
- фильтрации.
Основным показателем дымности при первом методе
является натуральный показатель ослабления светового
потока Кl (измеряется в диапазоне от 0 до ∞. Для
дымомеров верхний диапазон принимается не менее 10 м-1).
Дополнительным – коэффициент ослабления
светового потока N (%)
Kl
1
N
ln( 1
)
L
100
L – эффективная база дымомера.
Стандартная фотометрическая база – 0,43 м.

18.

Зависимость между линейным показателем N и натуральным
показателем Kl ослабления светового потока

19.

Принципиальная схема дымомера
1 - единичный индикатор; 2 – конденсатор; 3 – защитные стекла; 4 –
диафрагма; 5 – заслонка; 6 – светофильтр; 7 – линза; 8 - фотоприемник
Излучается волна длиной 675 нм.
Светофильтр имеет коэффициент пропускания 0,74