Элементов

АВТОМОТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И ЕГО

ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЙ

3.2.1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОТРАНСПОРТА

Современные масштабы производства и эксплуатации авто­мобилей привели к существенному ухудшению экологического состояния среды обитания живой природы. Размеры выбросов от эксплуатации автомобилей в настоящее время могут менять сло­жившиеся концентрации химических веществ, входящих в состав воздуха, воды, почвы. Основным источником такого загрязнения являются отработавшие газы автомобильных двигателей.

Отработавшие газы (ОГ), выбрасываемые автомобильными двигателями, содержат более 200 различных химических соедине­ний, большинство из которых в большей или меньшей степени токсичны. Причиной их появления являются химические реакции, происходящие в камере сгорания при работе двигателя. Количест­во и состав отработавших газов зависят от качества и количества топливовоздушной смеси, составляющих ее компонентов, спосо­бов организации процессов наполнения цилиндров, выпуска отра­ботавших газов, технического состояния и режимов нагружения двигателей и других причин. Основными токсичными веществами ОГ являются: оксид углерода (СО), оксиды азота (N0х), диоксид серы (SО₂), несгораемые углеводороды (С_nН_m), соединения свинца (при работе двигателей на этилированном бензине), сажа.

В эксплуатации токсичность ОГ автомобилей с бензиновыми двигателями регламентирует ГОСТ 17.2.2.03-87¹. Этот документ распространяется на все автомобили, как вновь изготовленные, так и находящиеся в эксплуатации, за исключением:

• автомобилей с полной массой не более 400 кг или макси­
мальной скоростью не более 50 км/ч;

• автомобилей с двухтактными и роторными двигателями.

¹ Заменен на ГОСТ Р 52033-2003 (см. Приложение 6).

Несмотря на многообразие токсичных веществ в ОГ этот до­кумент регламентирует два показателя: содержание оксида угле­рода (СО) и несгоревших углеводородов (С_nН_m). Содержание этих химических соединений должно быть в пределах значений, уста­новленных предприятием - изготовителем автомобилей, но не выше приведенных в табл. 3.8.

3.8. Предельно допустимое содержание оксида углерода и углеводородов в отработавших газах автомобиля

Углеводороды,

объемная доля, млн^-1,

Частота вращения

для двигателей с

числом цилиндров

Оксид углерода, объемная доля, %

св.4

до 4 (вклю­чительно)

Автомобили, не оснащенные каталитическими нейтрализаторами

nmin	Значение, указанное заводом-
	изготовителем, или, если такое
	значение не указано, -3,5
nпов	2,0

Автомобили, оснащенные каталитическими нейтрализаторами

Значение, указанное заводом-изготовителем, или, если такое значение не указано, -1,0 Значение, указанное заводом-изготовителем, или, если такое значение не указано, - 0,7

Содержание токсичных соединение в ОГ автомобилей опре­деляют на двух частотах вращения коленчатого вала при работе двигателя на холостом ходу. Первая частота вращения n_min соот-

Глава 3. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЙ

ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЙ

ветствует минимальной, декларированной в документации заво­да-изготовителя автомобиля, вторая - повышенной n_пов, равной 0,8 от частоты вращения вала при номинальной мощности двига­теля. Проверку при n_пов проводят только на автомобилях, имею­щих карбюратор.

Частоты вращения коленчатого вала двигателя n_min и n_пов уста­навливаются в технических условиях и инструкции по эксплуата­ции автомобилей. Если эти значения не установлены, при провер­ках принимают п_min ⁼ (800 ± 50) мин^-1, n_пов = (3000 ± 100) мин^-1.

Устройство, конструкция, качество изготовления элементов автомобиля должны обеспечивать соблюдение установленных норм в период всего срока эксплуатации. При этом важным усло­вием выполнения этих требований является соблюдение правил эксплуатации автомобиля в соответствии с руководством по экс­плуатации или другим подобным документом.

Измерения отработавших газов автомобильных двигателей регламентированы этим же стандартом. В нем приведены ос­новные требования к газоанализаторам и тахометрам. Основные требования к метрологическим характеристикам этих приборов следующие:

• основная приведенная погрешность газоанализатора должна
быть не более 5 % верхнего предела измерений для каждого диапазона;

• постоянная времени срабатывания газоанализатора не долж­
на превышать 60 с;

• погрешность измерения частоты вращения вала для каждого
диапазона не должна превышать 2,5 % верхнего предела измерений.

Шкала газоанализатора, показывающая содержание оксида углерода, должна быть выражена в процентах оксида углерода и иметь два диапазона. Первый диапазон должен быть в пределах от О до 5 %, второй-от 0 до 10 %. Шкала для определения суммы углеводородов должна быть отградуирована в объемных долях, выраженных в частях на миллион долей гексана и иметь два диа­пазона со шкалой от 0 до 1000 млн^-1 и от 0 до 10 000 млн^-1. И, на­конец, шкала тахометра для измерения частоты вращения колен­чатого вала должна иметь два диапазона: первый-от 0 до 1000 мин^-1, второй - от 0 до 10 000 мин^-1.

В настоящее время в эксплуатации находится газоанали­тическое оборудование широкой номенклатуры. Вместе с тем, не все приборы удовлетворяют выдвигаемым рассматривае­мым стандартом условиям. Некоторые из них морально уста­рели и способны контролировать только содержание оксида углерода, оставляя без внимания остальные важные парамет­ры. Другие могут контролировать необходимые параметры, но не удовлетворяют по состоянию метрологических характери­стик. Поэтому выбор газоаналитического прибора для иссле­дования отработавших газов нужно проводить с особой тща­тельностью. В качестве приборов, отвечающих установленным требованиям, необходимо отметить газоанализаторы серии «Автотест».

Перед проведением испытания газоанализатор может быть проверен в соответствии с ГОСТ 8.513-84, а выпускная система автомобиля должна быть исправна, чтобы предотвратить движе­ние отработавших газов мимо пробоотборного зонда газоанализа­тора. Двигатель должен быть прогрет до рабочей температуры, указанной в руководстве по эксплуатации автомобиля. Для двига­телей с жидкостным охлаждением средой замера температуры яв­ляется охлаждающая жидкость, для двигателей с воздушным ох­лаждением - моторное масло.

Собственно замер должен происходить в соответствии с ни­жеприведенной последовательностью:

• установить рычаг переключения передач в нейтральное по­
ложение, затормозить автомобиль стояночным тормозом, заглу­
шить двигатель, если он работал;

• открыть капот двигателя, подключить тахометр;

• установить пробоотборный зонд газоанализатора в выпуск­
ную трубу автомобиля на глубину не менее 300 мм от среза;

• полностью открыть воздушную заслонку карбюратора и за­
пустить двигатель;

• увеличить частоту вращения коленчатого вала двигателя до
n_пов и проработать на этом режиме не менее 15с;

• установить минимальную частоту вращения вала двигателя

80 Глава 3. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЙ

Яти и, не ранее чем через 20 с, измерить содержание оксида угле­рода и углеводородов;

• установить повышенную частоту вращения вала п_пм и, не
ранее чем через 30 с, измерить содержание оксида углерода и уг­
леводородов.

Приведенная методика может иметь вариации в той степени, которая диктуется конструкцией системы питания и трансмиссии испытываемого автомобиля.

Полученные результаты проверки необходимо фиксировать в специ­альном журнале. Рекомендуемая форма журнала приведена в табл. 3.9.

Контроль содержания оксида углерода и углеводородов в ОГ следует производить:

• на предприятиях, осуществляющих капитальный ремонт ав­
томобилей;

• на предприятиях, изготовляющих двигатели и автомобили, при
приемочных, периодических испытаниях и контрольных проверках;

• при сертификационных испытаниях;

• при государственных технических осмотрах;

• при выборочном контроле на дорогах и улицах.
Бензиновые автомобильные двигатели, рассмотренные выше,

относятся к двигателям с внешним смесеобразованием. Этим свой­ством в значительной степени определяется состояние горючей смеси, образующейся после перемешивания с кислородом воздуха и отработавшими газами, оставшимися в цилиндре от предыдуще­го цикла. Такое состояние горючей смеси может быть названо как однородное, т. е. такое, при котором сохранена равномерность распределения в надпоршневом пространстве цилиндра двигателя молекул топлива и кислорода воздуха. Именно в этом случае ско­рость распространения пламени, а следовательно, и эффективность использования топлива наиболее высока, так как ограничивается только скоростью химической реакции окисления молекул топли­ва молекулами кислорода воздуха.

Иначе выглядят процессы образования горючей смеси и ее го­рения в двигателях с внутренним смесеобразованием, характер­ным для дизельных двигателей. Несмотря на сходный состав

Глава 3. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЙ

ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЙ

горючей смеси, последняя имеет существенные отличия. Наиболее важное состоит в том, что такая смесь является неоднородной, т. е. такой, при которой нарушена равномерность распределения молекул топлива и молекул кислорода воздуха. Скорость горения такой смеси определяется двумя основными моментами. Первый состоит в том, что происходит процесс взаимной диффузии двух основных составляющих горючей смеси, и только после его за­вершения наступает второй - химическая реакция окисления. Эти процессы следуют один за другим, но имеют время, в течение ко­торого существуют совместно. Таким образом, процесс диффузии не всегда успевает завершиться до начала химических реакций. Это влечет за собой образование зон, в которых имеется избыточ­ное количество молекул топлива и недостаточное количество мо­лекул кислорода воздуха. В условиях высоких температур это приводит к крекингу углеводородных молекул, который сопрово­ждается выделением твердого углерода в виде мельчайших частиц сажи. Количество выделившейся сажи является экологической ха­рактеристикой дизельных двигателей и определяется таким пара­метром, как дымность.

Экологические требования к отработавшим газам дизельных двигателей при эксплуатации содержит ГОСТ 21393-75. Этот до­кумент устанавливает нормы и методы измерения дымности на режимах свободного ускорения и максимальной частоты вращения коленчатого вала автомобильного двигателя (табл. 3.10).

Основным нормируемым параметром дымности является на­туральный показатель ослабления светового потока К, вспомога­тельным - коэффициент ослабления светового потока N. Пересчет значений К в N приведен в табл. 3.11.

Дымность автомобилей, официально утвержденных в процессе сертификации по Правилам ЕЭК ООН № 24, прове­ряется только на режиме свободного ускорения и не должна превышать предельных значений, указанных заводом-изготовителем в знаке или документе (сертификате, техниче­ском паспорте) официального утверждения типа транспорт­ного средства. При контрольных проверках дымности авто­мобилей в условиях эксплуатации (на дороге) допускается

Дата добавления: 2014-01-04