28
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №5
ДОСЛІДЖЕННЯ ФРАКЦІЙНОГО СКЛАДУ І ЯКОСТІ
ВІДПРАЦЬОВАНИХ ГАЗІВ АВТОМОБІЛЯ З БЕНЗИНОВИМ
ДВИГУНОМ Мета роботи
Оволодіння методикою вимірювання об'ємної частки окису вуглецю СО, вуглеводнів, двоокису вуглецю (СО) і кисню (О) у відпрацьованих газах автомобілів з бензиновими двигунами, закріплення теоретичних знань.
Устаткування і оснащення
Автомобільний двигун, прилад «Інфракар М, персональний комп'ютер, принтер.
Короткі теоретичні відомості В даний час найважливішим фактором, який визначає рівень забруднення атмосфери в містах, виступає автомобільний транспорт. Внесок автомобілів з двигунами внутрішнього згоряння в забруднення повітря становить до 90% по окису вуглецю (СО) і до 70% по окису азоту (NO). Автомобілі виділяють в навколишнє середовище з парами палива, відпрацьованими і картерними газами понад 160 найменувань різних хімічних речовин. Гранично допустимі концентрації деяких забруднюючих речовин в атмосфері представлені в таблиці
5.1.
Забруднення повітря походить від трьох джерел в автомобілі:
1. Відпрацьовані гази, що викидаються через вихлопну трубу - 65%.
2. Картерні гази - 20%.
3. Вуглеводні в результаті випаровування палива з бака і з'єднань трубопроводів - 15%.
Таблиця 5.1 - Гранично допустимі значеняя концентрації забруднюючих
речовин в атмосфері
Шкідлива речовина
ГДК
МР
, мг/м
3
Оксид вуглецю CO
5 Диоксид азота NO
2 0.085 Оксид азота NO
0.400
Вуглеводні C
m
H
n
(сумарне)
5
Акролеїн C
2
H
3
CHO
0.03
Скорочення шкідливих викидів двигунами автомобілів можна досягнути різними шляхами і, перш за все, забезпеченням справного технічного стану автомобілів. Двигуни повинні регулюватися на токсичність і димність
29 відпрацьованих газів за показниками, встановленими ГОСТ 52033-2003 (для бензинових двигунів).
Таблиця 5.2 - Вміст оксиду вуглецю та вуглеводнів
Категорія і комплектація автомобіля Частота обертання колінчастого вала Оксид вуглецю, обємна частка, %
Вуглероди, обємна частка, млн
-1
Автомобілі категорії ММ, М, N1, N2, N3 виготовлені до 01.10.1986 р. n
хв
4,5
--
Автомобілі категорії М та N1 не оснащені системами нейтралізації відпрацьованих газів n
хв
3,5 1200 n
пов
2,0 600
Автомобілі категорії ММ не оснащені системами нейтралізації відпрацьованих газів n
хв
3,5 2500 n
пов
2,0 1000
Автомобілі категорії М та N1 обладнані двокомпонентною системи нейтралізації відпрацьованих газів n
хв
1,0 400 n
пов
0,6 200
Автомобілі категорії ММ з трьхкомпонентною системою нейтралізації відпрацьованих газів n
хв
1,0 600 n
пов
0,6 300
Автомобілі категорії М і N1 з трьохкомпонентною системою нейтралізації відпрацьованих газів і ті ж автомобілі обладнані вбудованою системою діагностування n
хв
0,5 100 n
пов
0,3 100
Автомобілі категорії ММ з трьохкомпонентною системою нейтралізації відпрацьованих газів і ті ж авто обладнані вбудованою системою діагностування n
хв
0,5 200 n
пов
0,3 200
Примітки*
1) В експлуатаційних документах автомобіля підприємство-виробник вказує штатну
комплектацію автомобіля обладнанням для зниження викидів забруднюючих речовин (далі -
шкідливі викиди); гранично допустимий вміст оксиду вуглецю, вуглеводнів та допустимий
діапазон значень коефіцієнта надлишку повітря.
2) Для автомобілів з пробігом до 3000 км нормативне значення вмісту оксиду вуглецю та вуглеводнів у відпрацьованих газах встановлено технологічними нормами підприємства-
виробника.
Даний стандарт встановлює норми гранично допустимого вмісту оксиду вуглецю (СО) і вуглеводнів (C
m
H
n
) у відпрацьованих газах автомобільних бензинових двигунів. Вміст оксиду вуглецю та вуглеводнів у відпрацьованих газах визначають при роботі двигуна в режимі холостого ходу на мінімальній
(n мін
) і підвищеної (n пов
) частотах обертання колінчастого вала двигуна, встановлених заводом-виробником автомобіля.При відсутності даних, встановлених заводом-виробником автомобіля (далі - дані підприємства- виробника), значення n мін неповинно перевищувати 1100 хв
–1
для автомобілей категорій Ми та 900 хв
–1
- для автомобілей інших категорій.
Значення n пов встановлюють в межах
30
- 2500 - 3500 хв
-1
для автомобілів категорій М і N1, не обладнаних системами нейтралізації;
- 2000 - 3500 хв
-1
для автомобілів категорій М і N1, обладнаних системами нейтралізації;
- 2000 - 2800 хв
-1
для автомобілів інших категорій незалежно від їх комплектації.
Вміст оксиду вуглецю та вуглеводнів (об'ємні частки) має бути в межах даних, встановлених заводом-виробником автомобіля, але не більше значень, зазначених в таблиці 5.2.
Значення коефіцієнта надлишку повітря в режимі холостого ходу на підвищеній частоті n пов у автомобілів, обладнаних трикомпонентної системою нейтралізації відпрацьованих газів, повинно бути в межах даних підприємства- виробника. Якщо дані підприємства-виготовлювача відсутні або не вказані, значення коефіцієнта надлишку повітря має бути від 0,97 до 1,03.
Системи, агрегати, вузли і деталі автомобіля, що впливають на викид забруднюючих речовин, повинні бути сконструйовані, виготовлені і встановлені таким чином, щоб ці викиди не перевищували встановлених цим стандартом норм в період усього терміну експлуатації автомобіля за умови дотримання правил експлуатації і технічного обслуговування, зазначених у
інструкції (керівництві) автомобіля.
Призначення приладу
Газоаналізатор «Інфракар М (рисунок 5.1) призначений для вимірювання об'ємної частки оксиду вуглецю (СО, вуглеводнів, діоксиду вуглецю (СО) і кисню (О) у відпрацьованих газах автомобілів з бензиновими двигунами. У газоаналізаторі є канал для вимірювання частоти обертання колінчастого вала двигунів автомобілів і здійснюється розрахунок коефіцієнта надлишку повітря λ. Тахометр газоаналізатора призначений для вимірювання та відображення в цифровому вигляді частоти обертання колінчастого вала двох і чотиритактних двигунів внутрішнього згоряння з безконтактною і контактною одноіскровою системою запалювання і високовольтним розподілом.
Газоаналізатори «Інфракар М застосовуються на станціях технічного обслуговування автомобілів, станціях контролю технічного стану автомобілів, на автотранспортних підприємствах.
Технічні умови експлуатації приладу
1. Живлення приладу: від мережі змінного струму 220 В, частота 50 Гц від джерела постійного струму з напругою живлення 12 В. Температура навколишнього повітря від 0 до +40 ° С. Відносна вологість навколишнього повітря допри температурі +30
° С і більш низьких температурах без конденсації вологи.
4. Атмосферний тиск 84 - 106,7 кПа (від 630 до 800 мм. рт. ст. Тахометр приладу повинен підключатися до високовольтного проводу й свічки, імпульси на якому повинні мати такі характеристики- амплітуда імпульсів 2 - 20 кВ- тривалість імпульсів 20 - 50 мкс.
31
Таблиця 5.3 - Технічна характеристика газоаналізатора
Позначення і назва газоаналізатора
Діапазон вимірювань
(ДВ)
Межі допустимої основної абсолютної* похибки
Межі допустимої основної відносної* похибки
Інфракар
М1ВЕКМ.
413311.004-1
CO: 0-7%;
CH: 0-3000 млн
CO2: 0-16%; О 0-21%;
Коефіцієнт залишкового повітря λ
0-2 ; Частота обертання колінчастого вала 0-
1200 об/хв.;
0-6000 об/хв;
± 0,2% об.
± 20 млн
± 1% об.
± 0,2% об.
--
--
--
± 6% отн.
± 6% отн.
± 6% отн.
± 6% отн.
--
± 2,5% від ДВ
± 2,5% від ДВ В відповідності з ГОСТ 52033-2003, вибирається більше з значень. Коефіцієнт λ визначається приладом по вимірюванню Технична характеристика «Інфракар М. Діапазони вимірювання і основна похибка наведені в таблиці 5.3.
2. Межа допустимого часу встановлення показань дорівнює 30 с для каналів СО, СОСН і 60 с - для каналу О 3. Час прогріву неповинно перевищувати 30 хв при температурі 20 ° С. Ціна одиниці найменшого розряду відлікового пристрою для СО – 0,01
%, для СН –2 млн
–1
(а) (б) Рисунок 5.1 - Газоаналізатор Инфракар М (а) - передня панель, (б) -
задня панель
Завдання
1. Ознайомитися з пристроєм приладу Инфракар М. Вивчити правила користування і порядок роботи з приладом для дослідження фракційного складу і якості відпрацьованих газів автомобілів з бензиновими двигунами.
3. Провести дослідження фракційного складу і якості відпрацьованих газів автомобіля з бензиновим двигуном.
32 4. За отриманими результатами вимірювань зробити висновок про якість відпрацьованих газів.
5. Відповісти на контрольні питання.
Хід виконання роботи
1. Встановити прилад на горизонтальній поверхні. Залежно від джерела електричного живлення до роз'єму на задній панелі підключити кабель живлення 220 В або кабель живлення 12 В. До штуцера «Злив» під'єднати трубку для скидання конденсату. До штуцера «Вхід» під'єднати через коротку трубку бензиновий фільтр, до нього під'єднати занурений пробовідбиральний шланг з газозабірним зондом (рисунок 5.2).
2. До гнізда на задній панелі підключити кабель з датчиком тахометра, датчик під'єднати до високовольтного проводу й свічки.
3. Встановити пробозабірник приладу у вихлопну трубу автомобіля на глибину не менше 300 мм від зрізу труби і закріпити його затискачем.
4. Провести налаштування нулів всіх каналів натисканням кнопки > 0 <. Повинно бути забезпечено надходження чистого повітря, що не забруднено викидами СО, СО і СН.
5. Натискання та утримання кнопки 4/2 такту дозволяє встановити в тахометрі тип двигуна, до якого підключений прилад (двох - або чотиритактний). Коротке натискання на кнопку 4/2 такту дозволяє проконтролювати тип двигуна, встановлений в тахометрі.
6. Для зміни рівня чутливості тахометра необхідно одночасно натиснути кнопки «Друк» і 4/2 такту. При цьому на індикаторі «λ» з'явиться значення встановленого рівня чутливості. Натисканням на кнопки 4/2 такту (+) і Друк (-) можна встановити необхідний рівень чутливості тахометра для сталого вимірювання частоти обертів колінчастого вала для даного автомобіля. При завищенні показань тахометра і при його нестійкої роботи необхідно знизити чутливість, а при заниженні показань - підвищити чутливість тахометра.
Запам'ятовування встановленого рівня проводиться натисненням кнопки > 0 <
(Введення). Вихід без запам'ятовування здійснюється натисканням кнопки Насос (Вихід). При вимірюванні частоти обертання колінчастого вала в двигунах з 2-іскровою системою запалювання в тахометрі встановлюється режим так само, як і в 2-тактному двигуні.
7. Включити пристрій натисканням кнопки Насос. Газоаналізатор готовий до роботи. Після закінчення режиму настройки нуля (чутливості - по каналу О) газоаналізатор переходить в режим вимірювання концентрацій всіх каналів, а також частоти обертання колінчастого вала двигуна і проводиться розрахунок коефіцієнта λ. Перемикання режимів обчислення параметра λ для різних видів палива здійснюється натисканням і утриманням більше 4 с кнопки
СО
кор
(Паливо). На індикаторі λ будуть висвітлюватися назви режимів в порядку БЕНЗИН, ПРОПАН, П. ГАЗ ». БЕНЗИН - для бензину, ПРОПАН - для суміші пропану і бутану, П. ГАЗ »- для метану (природний газ. Автоматичне налаштування нуля проводиться через 30 хв, час
33 підстроювання - 30 с. В процесі вимірювання (при кнопці Насос (Вихід)) автоподстройка не відбувається.
8. Показання слід фіксувати через 40 - 60 с після початку вимірювання.
Натисканням кнопки «Друк» проводиться роздруківка виміряних величин із зазначенням реального часу. Після закінчення роботи вимкнути витрати газу натисканням кнопки Насос. Вийняти пробозабірник з вихлопної труби автомобіля, від'єднати тахометр. Вимкнути живлення приладу.
Контрольні питання
1. Перерахувати основні забруднюючі речовини відпрацьованих газів.
2. Які значення вмісту оксиду вуглецю та вуглеводнів встановлено ГОСТ
52033-2003 для автомобільних двигунів?
3. Описати службове призначення приладу «Інфракар М. Який принцип дії приладу для вимірювання компонентів відпрацьованих газів?
5. Описати методику дослідження якості відпрацьованих газів.
6. Як підготувати автомобіль для перевірки якості відпрацьованих газів?
7. Привести графік залежності вмісту основних компонентів відпрацьованих газів від складу горючої суміші на бензиновому автомобільному двигуні з іскровим запалюванням.