Нормативные требования к составу отработавших газов автомобилей с бензиновыми двигателями

Содержание

Цель работы

1) Изучить нормы и методы анализа состава отработавших газов автомобилей с бензиновыми двигателями.

2) Получить практические навыки работы с газоанализатором «ИНФРАКАР М-1.02».

Нормативные требования к составу отработавших газов автомобилей с бензиновыми двигателями

Нормативные требования к составу отработавших газов автомобилей с бензиновыми двигателями, а также методам контроля при оценке их технического состояния устанавливает ГОСТ Р 52033-2003 «Автомобили с бензиновыми двигателями. Выбросы загрязняющих веществ с отработавшими газами. Нормы и методы контроля при оценке технического состояния». Данный стандарт распространяется на находящиеся в эксплуатации автотранспортные средства с бензиновыми двигателями категорий М₁, М₂, М₃, N₁, N₂, N₃, оснащённые или не оснащённые системами нейтрализации отработавших газов.

Определение категорий автомобилей производится по ГОСТ Р 52051-2003 «Механические транспортные средства и прицепы. Классификация и определения», согласно которому выделяются следующие категории.

Категория М – механические транспортные средства, имеющие не менее четырёх колёс и используемые для перевозки пассажиров.

Категория М₁ – транспортные средства, используемые для перевозки пассажиров и имеющие, помимо места водителя, не более восьми мест для сидения.

Категория М₂ – транспортные средства, используемые для перевозки пассажиров и имеющие, помимо места водителя, более восьми мест для сидения, максимальная масса которых не превышает 5 т.

Категория М₃ – транспортные средства, используемые для перевозки пассажиров и имеющие, помимо места водителя, более восьми мест для сидения, максимальная масса которых превышает 5 т.

Категория N – механические транспортные средства, имеющие не менее четырёх колёс и используемые для перевозки грузов.

Категория N₁ – транспортные средства, предназначенные для перевозки грузов, имеющие максимальную массу не более 3, 5 т.

Категория N₂ – транспортные средства, предназначенные для перевозки грузов, имеющие максимальную массу свыше 3, 5 т, но не более 12 т.

Категория N₃ – транспортные средства, предназначенные для перевозки грузов, имеющие максимальную массу более 12 т.

Проверке подлежат: содержание оксида углерода (СО); содержание несгоревшего бензина (СН) (углеводородов в пересчёте на гексан); значение коэффициента избытка воздуха (λ). Состав отработавших газов ДВС нормируется на минимальной (n_мин) и повышенной (n_пов) частотах вращения коленчатого вала на холостом ходу. Значения n_мин и n_пов частот устанавливаются производителем и указываются в технических условиях и инструкции по эксплуатации автомобиля.

Если на проверяемое автотранспортное средство отсутствуют данные производителя, то при измерениях значение минимальной частоты вращения коленчатого вала ДВС на холостом ходу не должно превышать 1100 мин^-1 для автотранспортных средств категории М₁ и 900 мин^-1 для автотранспортных средств остальных категорий.

Значение повышенной частоты вращения коленчатого вала ДВС на холостом ходу при отсутствии данных производителя должно находиться в пределах 2500…3500 мин^-1 для автотранспортных средств категорий М₁ и N₁ не оборудованных системами нейтрализации отработавших газов и в пределах 2000…3500 мин^-1 для этих же категорий автотранспортных средств оборудованных системами нейтрализации отработавших газов. Для остальных категорий автотранспортных средств, независимо от их комплектации, значение повышенной частоты вращения коленчатого вала ДВС должно находиться в пределах 2000…2800 мин^-1.

Стандартом ГОСТ Р 52033-2003 также рекомендованы условия проведения проверок автомобилей. Проверки могут быть проведены:

- на предприятиях, изготавливающих двигатели и автомобили, при приёмочных, периодических и контрольных испытаниях серийной продукции;

- при сертификационных испытаниях;

- при контроле технического состояния находящихся в эксплуатации автомобилей в установленном порядке специально уполномоченными органами;

- на предприятиях, эксплуатирующих и обслуживающих автомобили, при техническом обслуживании, ремонте и регулировке агрегатов, узлов и систем, влияющих на изменение содержания нормируемых компонентов в ОГ;

- на предприятиях, осуществляющих капитальный ремонт автомобилей.

Содержание СО и СН должно быть в пределах данных, установленных заводом-изготовителем автомобиля, но не более значений, указанных в таблице 1.

Для автомобилей, не оборудованных системой нейтрализации отработавших газов, с пробегом до 3000 км нормативные значения содержания СО и СН устанавливаются технологическими нормами завода-изготовителя.

Значения λ нормируются для автомобилей, оборудованных трёхкомпонентной системой нейтрализации отработавших газов, и в режиме холостого хода на n_пов должно быть в пределах данных, установленных заводом-изготовителем. Если данные завода-изготовителя отсутствуют или не указаны, значение λ должно быть от 0, 97 до 1, 03.

Таблица 1 – Нормативы содержания загрязняющих веществ в отработавших газах автомобилей, оснащённых бензиновыми двигателями

Превышение предельно-допустимых значений СО в отработавших газах, указанных в таблице 1, может быть вызвано следующими причинами.

1. Наличие загрязнения воздушного фильтра (карбюраторная система питания).

2. Неисправность карбюратора или его несоответствующая регулировка.

3. Неисправность датчика температуры ДВС (инжекторная система питания).

4. Неисправность расходомера воздуха (инжекторная система питания).

5. Неисправность системы холодного пуска ДВС (инжекторная система питания).

6. Неисправность топливных форсунок.

7. Повышенное давление топлива в системе (инжекторная система питания).

8. Неисправность датчика контроля содержания кислорода в отработавших газах (инжекторная система питания).

Превышение предельно-допустимых значений СН в отработавших газах, указанных в таблице 1, может быть вызвано следующими причинами.

1. Дефекты клапанов, несоответствующая регулировка фаз газораспределения, в том числе дефекты механизмов ступенчатого или бесступенчатого регулирования фаз газораспределения, гидрокомпенсаторов, несоответствующая регулировка тепловых зазоров клапанов в газораспределительных механизмах без гидрокомпенсаторов.

2. Переобогащение рабочей смеси как в связи с несоответствующей регулировкой, так и с наличием утечек в системе топливоподачи.

3. Неисправность системы зажигания, а именно: перебои в искрообразовании, несоответствующий угол опережения зажигания.

4. Неисправность датчика контроля содержания кислорода в отработавших газах (инжекторная система питания).

5. Несоответствующая компрессия в камерах сгорания ДВС.

Коэффициент избытка воздуха λ – это безразмерная величина, являющаяся отношением массы воздуха, поступающей в цилиндры ДВС при его работе, к массе воздуха, которая теоретически необходима для полного сгорания горючей смеси. Значения λ < 1 соответствуют богатой горючей смеси (т.е. топливо в этой смеси находится в избытке), а значения λ > 1 – бедной (т.е. топливо в этой смеси находится в недостатке). Причём полное сгорание топлива происходит при коэффициенте избытка воздуха λ, примерно равном единице. При значении λ = 1 наблюдается также максимальная концентрация двуокиси углерода (CO₂), около 15 %, и минимальная концентрация кислорода (О₂) (рисунок 1).

Допустимое содержание СО₂ в отработавших газах составляет 12…15 %. Высокое значение СО₂ свидетельствует об оптимальном составе топливовоздушной смеси и нормальном её сгорании.

Уровень содержания О₂ в отработавших газах должен быть низким, не более 0, 5 %. Более высокие значения О₂, особенно на минимальных оборотах коленчатого вала двигателя, означают подсос воздуха во впускном тракте.

Рисунок 1 – Закономерности изменения состава отработавших газов в зависимости от коэффициента избытка воздуха

Содержание СО₂ в пределах 15 % при одновременно низком содержании СО, СН и О₂ в отработавших газах свидетельствует о хорошем техническом состоянии ДВС. Возможная причина низкого содержания CO₂ и несоответствующего значения λ – негерметичность системы выпуска отработавших газов.

3 Методика измерения содержания СО, СН и λ в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями