Контроль токсичности отработавших газов автомобилей
Содержание токсичных веществ в отработавших газах двигателей зависит в первую очередь от состояния и регулировки приборов системы питания, а также от общего технического состояния автомобиля и режимов работы двигателя. Нагрузка двигателя также оказывает существенное влияние на токсичность отработавших газов.
Оптимальным режимом работы двигателя следует считать такой, когда коэффициент избытка воздуха приближается к а =1,2. При этом достигается снижение токсичности и уменьшение расхода топлива. Для практического обеспечения этого режима необходимы специальные конструктивные мероприятия, которые внедряются на автомобильных двигателях.
Графики зависимостей показывают, что наибольший выброс окиси углерода происходит в режиме холостого хода двигателя. Поскольку этот режим составляет довольно большой процент работы двигателя, особенно в городе, оказалось целесообразным ввести ограничения токсичности именно для режима холостого хода, учитывая также простоту проверки токсичности в этом режиме.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
С целью нормирования токсичности в нашей стране действует ГОСТ 17.2.2.03 — 77 «Охрана природы. Атмосфера. Содержание окиси углерода в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями. Нормы и метод определения». Согласно этому ГОСТу, допускается содержание окиси углерода в отработавших газах двигателей при работе на холостом ходу и при отборе пробы внутри выпускного трубопровода на расстоянии не менее 300 мм от его среза — не более 2,0% по объему при малой частоте вращения коленчатого вала; не более 1,5% по объему при большой частоте вращения (0,6 п от частоты вращения, соответствующей номинальной мощности двигателя) для автомобилей, изготовленных с 01.07. 1978 г. до 01.01. 1980 г. После этого срока нормы ужесточаются соответственно до 1,5 и 1,0%.
Рис. 49. Зависимость концентраций токсичности веществ от состава горючей смеси
Для контроля токсичности отработавших газов карбюраторных двигателей разработаны и применяются различные методы. Они позволяют определять величину концентраций окиси углерода, окислов азота и несгоревших углеродов в отработавших газах. Концентрацию окиси углерода, которая содержится в отработавших газах в значительных количествах, можно определять относительно простыми методами. Из них следует особо выделить следующие: каталитическое дожигание окиси углерода на раскаленной платиновой спирали; поглощение компонентами отработавших газов недисперсного инфракрасного излучения, имеющего определенную длину волны; химический метод, использующий реакцию ве-щества-индикатора с окисью углерода.
Состав отработавших газов определяют с помощью приборов, называемых газоанализаторами. Они бывают стационарные и портативные (переносные). Стационарные газоанализаторы применяют в основном для лабораторных исследований.
Токсичность отработавших газов в условиях эксплуатации автомобилей проверяют переносными отечественными газоанализаторами типа ОА-2Ю9, К-456 и импортными типа Элкон S-105 (ВНР), Абгаз-Инфралит (ГДР), AS R-70 (ПНР) и др.
Хорошими качествами обладают газоанализаторы непрерывного контроля отработавших газов типа К-456 и Элкон S-105.
Принцип работы прибора К-456 заключается в определении концентрации СО по количеству тепла, которое выделяется при дожигании пробы газа на раскаленной каталитически активной платиновой спирали. В качестве измерительной системы газоанализатора К-456 (рис. 50) используется электрический мост, в плечи которого включены измерительная платиновая нить R, термо-компенсациоиная эталонная платиновая нить RK, два постоянных резистора R1 и R2, а в диагональ — измерительный прибор И. На ноль стрелку прибора устанавливают перемещением движка потенциометра Rn. Питание прибора осуществляется от аккумуляторной батареи Б. Для надежности подвода отработавших газоз к платиновой нити используется мембранный насос.
Рис. 50. Схема измерительной части газоанализатора с каталитическим дожиганием отработавших газов
При поступлении отработавших газов к раскаленной платиновой нити происходит их догорание и выделяется дополнительная теплота. В результате повышается температура нити и увеличивается ее сопротивление, что ведет к разбалансу моста. Степень разбаланса регистрируется измерительным прибором — микроамперметром, шкала которого отградуирована в процентах содержания СО.
Прибор Элкон S-105 показан на рис. 51. На лицевой панели прибора расположены стрелочный прибор, легкосъемные фильтры для пробы газов и воздуха, ручки управления и кабель электрического питания от автономной аккумуляторной батареи.
Рис. 51. Газоанализатор Элкон S-105:
1 — стрелочный прибор, 2 — воздушный фильтр, 3 — ручка потенциометра зануления прибора, 4— переключатель напряжения питания 6—12 В, 5 — предохранитель, 6 — трубка для подвода газов от выпускной трубы глушителя, 7 — зонд, 8 — газовый фильтр, 9 — аккумуляторная батарея
Порядок работы с прибором следующий: подключают прибор к источнику питания; соединяют трубку подвода газов с зондом прибора, не соединяя ее конец с выпускной трубой глушителя автомобиля; устанавливают на ноль стрелку прибора ручкой потенциометра; вставляют трубку пробоотборника в выпускную трубу глушителя и закрепляют ее зажимом, пускают двигатель и замеряют концентрацию СО в интервале 30 с (не менее) в выбранном режиме.
Газоанализатор Абгаз-Инфралит (ГДР) работает на принципе поглощения различными газовыми компонентами инфракрасных лучей с определенной длиной волны. Например, окись углерода СО поглощает инфракрасные лучи (ИК-лучи) длиной волны 4,7 мкм. В данном случае степень поглощения лучей соответствует концентрации СО.
Принцип работы газоанализатора Абгаз-Инфралит (рис. 52) следующий. Два излучателя 6 инфракрасных лучей через параболические линзы и обтюратор создают пучок, направляемый в рабочую камеру и камеру сравнения, которая заполнена воздухом, не поглощающим ИК-лучи.
В рабочей камере газ проходит под действием мембранного насоса и поглощает из общего спектра ИК-лучи длиной 4,7 мкм. При этом в лучеприемник поступают два потока лучей разной интенсивности. Чувствительная мембрана приемника, разделяющая его камеры, испытывает разность давлений лучей и прогибается в сторону меньшего давления. Перемещение мембраны воспринимается усилителем и далее передается в стрелочный (индикаторный) и записывающий приборы.
Поскольку индикаторный анализатор очень чувствителен к изменению температуры, в конструкции его предусмотрены отделитель конденсата, газовый фильтр, электрический холодильник для стабилизации температуры.
Газоанализаторы, работающие на принципе поглощения ИК-лучей отработавшими газами, отличаются малой погрешностью (0,5% при анализе окиси углерода), высоким быстродействием, компактностью и удобством в работе.
Токсичность отработавших газов проверяют в двух режимах холостого хода двигателя и при резком открытии дроссельных заслонок карбюратора. Такая последовательность контроля токсичности позволяет оценить работу системы холостого хода, главного дозирующего устройства и ускорительного насоса карбюратора. При необходимости вместе с проверкой выполняют регулировки или устраняют неисправности карбюратора, позволяющие установить предельный уровень токсичности отработавших газов.
Указанные работы проводят на прогретом до нормальной температуры двигателе.
Регулировку системы холостого хода выполняют в следующем порядке: – винтом количества смеси карбюратора устанавливают минимальную частоту вращения коленчатого вала, рекомендованную заводом-изготовителем двигателя (контроль ведут по тахометру); – винтом качества смеси добиваются повышенной частоты вращения на данном режиме и замеряют содержание СО в отработавших газах, которое должно составлять около 1,5% (для автомобилей, изготовленных после 1.1.80 г.); – снижают содержание СО до величины, несколько меньшей 1,5%, завертывая в несколько приемов винт качества и доводя частоту вращения коленчатого вала до нормы винтом количества смеси.
Рис. 52. Схема газоанализатора Абгаз-Инфралит:
1 — газоотборный зонд. 2 — отделитель конденсата. 3 — фильтр, 4 — мембранный насос, 5 — рабочая камера, 6 — излучатель ИК-лучей, 7 — обтюратор с электродвигателем, 8 — камера сравнения, Я — лучеприемник, 10 — усилитель, 11 — стрелочный прибор, 12 — регистрирующий прибор
Если не удается добиться указанной регулировки, то это свидетельствует об износе винта качества смеси, засорения воздушных каналов или жиклеров холостого хода, повышении уровня топлива в поплавковой камере, засорении воздушного фильтра карбюратора.
Выявленные неисправности устраняют и проводят повторную регулировку.
Если содержание СО в этом режиме очень мало, то это свидетельствует о пониженном уровне топлива в поплавковой камере, засорении главного жиклера главного дозирующего устройства или подсосе постороннего воздуха в карбюратор.
Слишком высокое содержание СО будет характеризовать переобогащение смеси вследствие засорения воздушного компенсационного жиклера, повышения уровня топлива в поплавковой камере, засорения воздушного фильтра или негерметичности (подтекании) клапана экономайзера.
Проверку токсичности при работе ускорительного насоса проводят в следующем порядке: – снижают частоту вращения коленчатого вала до 600— 700 об/мин и замеряют содержание СО в этом режиме; – резко нажимают 2—3 раза на педаль управления дроссельной заслонкой, наблюдая за отклонением стрелки газоанализатора.
Если ускорительный насос исправен, то содержание СО должно скачкообразно повышаться до 1%. Меньшее увеличение концентрации СО свидетельствует о потере производительности ускорительного насоса вследствие неточной регулировки его привода или износа деталей.
Контроль токсичности отработавших газов автомобилей
Автомобили с бензиновыми двигателями
Валовый выброс СО, СН, Nox, SO2 и Pb при контроле токсичности отработавших газов определяется по формуле:
,т/год (3.15.1)
где nк — количество проверок данного типа автомобилей в год;
mпрiк — удельный выброс i-го вещества при прогреве двигателя автомобиля к-й группы для теплого периода года, г/мин (табл. 2.1¸2.18);
mxxiк — удельный выбросi-го вещества при работе на холостом ходу двигателя автомобиля к-й группы, г/мин (табл. 2.1¸2.18);
tпр — время прогрева автомобиля на посту контроля (принимается равным 1,5 мин);
tис1 — среднее время работы двигателя на малых оборотах холостого хода при проверке (принимается равным 3 мин.);
А— коэффициент, учитывающий увеличение удельного выброса i-го ве щества к-й группы при работе двигателя автомобиля на повышен- ных оборотах холостого хода (принимается равным 1,8);
tис2 — среднее время работы двигателя на повышенных оборотах холостого хода (принимается равным 1,5 мин.)
Максимально разовый выброс i-го вещества определяется по формуле:
, г/с (3.15.2)
где N’к — максимальное количество автомобилей, проверяемое в течение часа на посту.
Расчет Giпроизводится для автомобилей, имеющих наибольшие удельные выбросы по i-му компоненту.
Расчет выбросов соединений свинца производится только при использовании этилированного бензина.
Автомобили с дизельными двигателями
Валовый выброс загрязняющих веществ (СО,СН,NOx,C,SO2) при контроле дымности отработавших газов определяется по формуле:
,т/год (3.15.3)
где nк — количество проверок в год автомобилей к-й группы;
mпрiк — удельный выброс i-го вещества при прогреве двигателя автомобиля к-й группы для теплого периода года, г/мин;
mиспiк — удельный выброс i-го вещества при проведении испытаний на двух режимах измерения дымности автомобиля к-й группы, г/мин;
tпр — время прогрева автомобиля на посту контроля, tпр=3 мин;
Удельный выброс i-го вещества при проведении испытаний mиспiк определяется по формуле:
где кi — коэффициент, учитывающий увеличение удельного выбросаi-го вещества при проведении контроля дымности (табл.3.15.1.).
Таблица 3.15.1.
Значения коэффициента увеличения удельных выбросов
При проведении контроля дымности отработавших газов
| Загрязняющее вещество | СО | СН | NОx | C | SO2 |
| кi | 3,0 | 5,0 | 2,5 | 1,5 |
Максимально разовый выбросi-го вещества определяется по формуле:
, г/с (3.15.5)
где N’к — максимальное количество автомобилей, проверяемое в течение часа на посту.
Расчет Gi производится для автомобилей, имеющих наибольшие удельные выбросы по i-му компоненту.
При одновременном контроле на нескольких постах автомобилей с бензиновыми и дизельными двигателями валовые выбросы одноименных веществ суммируются. Так же производится расчет и максимально разовых выбросов.
В случае контроля на одном посту автомобилей с бензиновыми и дизельными двигателями, в качестве максимально разовых выбросов Gi принимаются значения для автомобилей, имеющих наибольшие выбросы по i-му компоненту.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Методика проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для автотранспортных предприятий. М.,1991.
2. Методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлах производительностью до 30 т/час. М., Гидрометеоиздат, 1985.
3. Методика расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу при нанесении лакокрасочных материалов. НИИ атмос-
4. Методика расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу при сварочных работах. НИИатмосфера, 1997.
5. Методика расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу при механической обработке металлов. НИИатмосфера, 1997.
6. Сборник методик по расчету выбросов в атмосферу загрязняющих веществ различными производствами (разделы 2,3,7,12). Л., 1986.
7. Удельные показатели выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для ремонтно-обслуживающих предприятий и машиностроительных заводов агропромышленного комплекса. М., 1990.
8. Временные методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух предприятиями деревообрабатывающей промышленности. Петрозаводск, 1992.
9. Методика определения валовых выбросов вредных веществ в атмосферу основным технологическим оборудованием предприятий автомобильного и сельскохозяйственного машиностроения. М., 1991.
С О Д Е Р Ж А Н И Е
1. Общие положения.
2.Расчет выброса загрязняющих веществ от
3.Расчет выбросов загрязняющих веществ от
различных производственных участков.
3.1. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей.
3.2. Сжигание топлива в котлоагрегатах котельной.
3.3. Мойка автомобилей.
3.4. Нанесение лакокрасочных покрытий.
3.5. Кузнечные работы.
3.6. Сварка и резка металлов.
3.7. Аккумуляторные работы.
3.8. Ремонт резинотехнических изделий.
3.9. Механическая обработка древесины.
3.10. Механическая обработка материалов.
3.11. Медницкие работы.
3.12. Обкатка и испытание двигателей после ремонта.
3.13. Мойка деталей, узлов и агрегатов.
3.14. Испытание и ремонт топливной аппаратуры.
3.15. Контроль токсичности отработавших газов автомобилей.
Таблицы:2.1, 2.4, 2.5, 2.7, 2.8, 2.10, 2.11, 2,13, 2.14,2.16, 2.17, 3.4.2
