26 июня 2016г.
Парк автомобилей Российской Федерации за последние двадцать лет увеличился в два раза. Так, по итогам прошедшего 2015 года общее количество автомобилей составило порядка 54 млн. единиц, в том числе около 41 млн. приходится на сегмент легковых автомобилей, подавляющая часть которых находится в индивидуальном пользовании граждан.
Рост уровня автомобилизации населения России сопровождается комплексом проблем. Наиболее острой является экологическая проблема, непосредственно связанная с загрязнением окружающей среды отработанными газами автомобилей.
Основными государственными стандартами, регламентирующими экологические параметры автомобилей, находящихся в эксплуатации, являются ГОСТ Р 52033-2003 «Автомобили с бензиновыми двигателями. Выбросы загрязняющих веществ с отработавшими газами», ГОСТ Р 52160-2003 «Автотранспортные средства, оснащенные двигателями с воспламенением от сжатия. Дымность отработавших газов. Нормы и методы контроля при оценке технического состояния». В соответствии с этими нормативными документами, при техническом осмотре должны контролироваться следующие параметры: содержание оксида углерода СО и углеводородов СхНу в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями, дымность отработавших газов автомобилей с дизелями.
Содержание СО и СхСу, согласно ГОСТ, контролируется на холостом ходу при двух частотах вращения коленчатого вала – минимальной и повышенной, объемная доля не должна превышать значений соответственно 0,3 – 3,5% и 200 – 2500 млн-1 (0,02 – 0,25%) в зависимости от категории транспортного средства, частоты вращения коленчатого вала, наличия систем нейтрализации.
В настоящее время для контроля СО и СхНу используются 2-х – 4-х компонентные газоанализаторы не ниже второго класса точности. Предпочтительнее использовать 4-х компонентные анализаторы, обладающие большими функциональными возможностями, позволяющие измерять не только содержание СО и СхСу, но и содержание углекислого газа СО2, кислорода О2, определять значение коэффициента избытка воздуха l . Контроль отработанных газов автомобилей, помимо влияния на загрязнение окружающей среды, позволяет объективно оценить техническое состояние двигателя автомобиля в совокупности с использованием мотор-тестера и сканера для диагностики.
В качестве объекта испытания был использован бензиновый двигатель внутреннего сгорания ВАЗ-21114. Токсичность отработанных газов контролировалась при помощи 4-х компонентного газоанализатора Инфракар, при этом имитировались типичные неисправности двигателя. Контроль токсичных компонентов производился до нейтрализатора отработанных газов, в соответствии с ГОСТ Р 52033-2003.
Для начала был произведен замер при технически исправном состоянии двигателя. При минимальной частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу nmin = 800 – 1100 об/мин, содержание токсичных компонентов составило:
– оксида углерода СО = 0,6%,
– углеводородов СхНу = 160 млн-1. Коэффициент избытка воздуха l =1,04.
При повышенной частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу nпов = 2000 – 3500 об/мин, содержание токсичных компонентов составило:
– оксида углерода СО = 0,5%,
– углеводородов СхНу = 90 млн-1. Коэффициент избытка воздуха l =1,02.
Необходимо отметить небольшое превышение токсичных веществ в отработанных газах по сравнению с ГОСТ, что можно объяснить отсутствием нейтрализатора.
Далее производились измерения при некоторых неисправностях двигателя и были получены следующие результаты.
Неисправен датчик кислорода в отработанных газах (нет сигнала):
При минимальной частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу nmin = 800 – 1100 об/мин, содержание токсичных компонентов составило:
– оксида углерода СО = 1,1...4,5%,
– углеводородов СхНу = 200...380 млн-1. Коэффициент избытка воздуха l = 0,95..0,98.
При повышенной частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу nпов = 2000 – 3500 об/мин, содержание токсичных компонентов составило:
– оксида углерода СО = 0,5%,
– углеводородов СхНу = 90 млн-1. Коэффициент избытка воздуха l = 1,02.
Неисправен датчик массового расхода воздуха (нет сигнала):
При минимальной частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу nmin = 800 – 1100 об/мин, содержание токсичных компонентов составило:
– оксида углерода СО = 0,6...0,9%,
– углеводородов СхНу = 160...200 млн-1. Коэффициент избытка воздуха l = 1,08...1,20. Отказ свечи зажигания:
При минимальной частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу nmin = 800 – 1100 об/мин, содержание токсичных компонентов составило:
– оксида углерода СО = 0,4%,
– углеводородов СхНу = 3000...3200 млн-1. Коэффициент избытка воздуха l = 1,20...1,25.
Анализ результатов измерений токсичности отработанных газов автомобильного двигателя при вводе неисправностей показывает существенное превышение содержания как оксида углерода (СО), так и углеводородов (СхНу) по сравнению с ГОСТом. Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод о том, что техническое состояние двигателя оказывает самое непосредственное влияние на токсичность отработанных газов.
Список литературы
1. Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник для вузов/Е. С. Кузнецов, В. П. Воронов, А. П. Болдин и др.; Под ред. Е. С. Кузнецова. – М.: Транспорт, 2001 г. – 413 с.
2. ГОСТ Р 52033-2003 «Автомобили с бензиновыми двигателями. Выбросы загрязняющих веществ с отработавшими газами».
