Захаров Е.А., Шумский С.Н. Экологические проблемы автомобильного транспорта

Подождите немного. Документ загружается.

- дополнительно регламентируются выбросы отдельных вредных ве-

ществ, содержащихся в отработавших газах, при работе двигателя ав-

томобиля на режиме холостого хода;

- нормируются топливные испарения и выбросы картерных газов.

Принятые в каждом из этих стандартов методы определения вред-

ных выбросов несколько отличаются друг от друга, преимущественно

применяемыми

ездовыми циклами.

6.1. Контроль токсичности ОГ на режиме холостого хода

Этот контроль осуществляется в соответствии с ГОСТ Р 52033-2003

«Автомобили с бензиновыми двигателями. Выбросы загрязняющих ве-

ществ с отработавшими газами. Нормы и методы контроля при оценке

технического состояния», который действует в РФ с 1 января 2004 г. Дан-

ный стандарт распространяется на

находящиеся в эксплуатации транпорт-

ные средства (ТС) с бензиновыми двигателями категорий М

, М

, N

(категории транспортных средств по классификации Комитета по

внутреннему транспорту ЕЭК ООН представлены в таблице 6.1). Испыта-

ния по данному стандарту аналогичны испытаниям типа II по Правилам

ЕЭК № 83.03.

Данный стандарт устанавливает нормативные значения содержания в

ОГ оксида углерода и несгоревших углеводородов.

Проверки содержания СО и C

могут быть проведены:

- на предприятиях, изготовляющих двигатели и автомобили, при прие-

мочных, периодических и контрольных испытаниях серийной про-

дукции;

- 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, уз-

лов и систем, влияющих на изменение содержания нормируемых ком-

понентов в отработавших газах;

на предприятиях, осуществляющих капитальный

ремонт автомобилей.

Таблица 6.1

Категории транспортных средств

Категория ТС

Определение категории ТС

Механические ТС для перевозки пассажиров, имеющие

не менее 4-х колес и не более 8 мест для сидения (кроме

места водителя)

Механические ТС для перевозки пассажиров, имеющие

более 8 мест для сидения (кроме места водителя) и макси-

мальная масса которых не более 5 т

Механические ТС для перевозки пассажиров, имеющие

более 8 мест для сидения (кроме места водителя) и масса ко-

торых более 5 т

Механические ТС для перевозки грузов, максимальная

масса которых не более 3,5 т

Механические ТС для перевозки грузов, максимальная

масса которых более 3,5 т, но не превышает 12 т

Механические ТС для перевозки грузов, максимальная

масса которых более 12 т

Испытания проводят на двух режимах холостого хода: при минималь-

ной n

мин

и повышенной n

пов

частотах вращения коленчатого вала, установ-

ленных заводом-изготовителем. В том случае, если эти данные отсутству-

ют, то значение n

мин

не должно превышать 1100 мин

-1

для автомобилей ка-

тегорий М

и N

и 900 мин

-1

для автомобилей остальных категорий. Значе-

ние n

пов

устанавливают в следующих пределах: 2500-3500 мин

-1

для авто-

мобилей категорий М

и N

, не оборудованных системами нейтрализации;

2000-3500 мин

-1

для автомобилей категорий М

и N

, оборудованных сис-

темами нейтрализации; 2000-2800 мин

-1

для автомобилей остальных кате-

горий (независимо от их комплектации).

После прогрева двигателя автомобиль готовят к измерениям в сле-

дующем порядке:

- устанавливают рычаг переключения передач (избиратель передачи для

автомобилей с автоматической коробкой передач) в нейтральное поло-

жение;

- затормаживают автомобиль стояночным тормозом и заглушают двига-

тель;

- подключают датчики тахометра

и измерителя температуры масла (при

его наличии в комплекте измерительного оборудования);

- вводят пробоотборный зонд газоанализатора в выпускную трубу авто-

мобиля на глубину не менее 300 мм от среза (при косом срезе выпуск-

ной трубы глубину отсчитывают от короткой кромки среза);

- полностью открывают воздушную заслонку карбюратора (при наличии

карбюратора).

Проведение измерений

на автомобилях, не оснащенных системами

нейтрализации отработавших газов, производится в следующей последова-

тельности:

- запускают двигатель;

- нажимая на педаль управления дроссельной заслонкой, увеличивают

частоту вращения коленчатого вала двигателя до n

пов

и работают в этом

режиме не менее 15 с;

- отпускают педаль управления дроссельной заслонкой, устанавливая

минимальную частоту вращения вала двигателя и не ранее чем через

30 с измеряют содержание CO и C

;

- устанавливают повышенную частоту вращения вала двигателя n

пов

и не

ранее чем через 30 с измеряют содержание CO и C

Испытания автомобилей, оснащенных системами нейтрализации ОГ

проводят, в следующей последовательности:

- запускают двигатель;

- нажимая на педаль управления дроссельной заслонкой, увеличивают

частоту вращения вала двигателя до n

пов

, выдерживают этот режим в

течение 2÷3 мин (при температуре окружающего воздуха ниже 0 °С –

4÷5 мин), и после стабилизации показаний измеряют содержание СО,

и C

;

- устанавливают минимальную частоту вращения вала двигателя n

мин

не ранее чем через 30 с измеряют содержание оксида углерода и угле-

водородов. Приступать к измерению на n

мин

следует не позднее чем

через 30 с после проверки в режиме n

пов

На автомобилях, оснащенных трехкомпонентной системой нейтрали-

зации отработавших газов и встроенной системой диагностирования, перед

измерением содержания СО и C

проверяют работоспособность двига-

теля и системы нейтрализации по показаниям диагностического индикато-

ра, расположенного на приборной панели.

Предельно допустимое содержание СО и C

должно быть в преде-

лах, установленных заводом-изготовителем, но не более значений, указан-

ных в таблице 6.2.

При наличии раздельных выпускных систем у автомобиля измерение

следует проводить в каждой из них. За результат измерения принимают

максимальные значения содержания оксида углерода и углеводородов.

Таблица 6.2

Комплектация

автомобиля

Частота

вращения

коленчатого

вала

Оксид

углерода, %

по

объему

Углеводороды,

млн

-1

Автомобили категорий, М

, М

, N

, роизведен-

ные до 01.10.1986 г.

мин

4,5 –

мин

3,5 1200

Автомобили категорий М

, не оснащенные системами

нейтрализации отработавших

газов

пов

2,0 600

мин

3,5 2500

Автомобили категорий, М

, N

, не оснащенные

системами нейтрализации от-

работавших газов

пов

2,0 1000

мин

1,0 400

Автомобили категорий М

оборудованные двухкомпо-

нентной системой нейтрали-

зации отработавших газов

пов

0,6 200

мин

1,0 600

Автомобили категорий М

, М

, N

, оборудованные двух-

компонентной системой ней-

трализации отработавших га-

зов

пов

0,6 300

мин

0,5 100

Автомобили категорий М

трехкомпонентной систе-

мой нейтрализации отрабо-

тавших газов и те же автомо-

били, оборудованные встро-

енной (бортовой) системой

диагностирования

пов

0,3 100

мин

0,5 200

Автомобили категорий М

, М

, N

с трехкомпонентной

системой нейтрализации отра-

ботавших газов и те же авто-

мобили, оборудованные встро-

енной (бортовой) системой ди-

агностирования

пов

0,3 200

Данным стандартом определяются также метрологические и техниче-

ские характеристики газоанализаторов, применяемых для измерения со-

держания нормируемых компонентов ОГ.

Контроль содержания оксида углерода и углеводородов

при эксплуа-

тации газобаллонных автомобилей с 2000 г. в России производится со-

гласно ГОСТ Р 17.2.02.06-99 «Охрана природы. Атмосфера. Нормы и ме-

тоды измерения содержания оксида углерода и углеводородов в отрабо-

тавших газах газобаллонных автомобилей». По этому стандарту режимы и

методика контроля такие же, что и по ГОСТ Р 52033-2003. Нормы на пре-

дельно

допустимое содержание СО и C

в отработавших газах при ра-

боте на сжатом (СНГ) и сжиженном (СПГ) газах указаны в таблице 6.3.

Таблица 6.3

СО, %

, млн

-1

СО, %

, млн

-1

для двигателей с

рабочим объемом, дм

для двигателей с

рабочим объемом, дм

до 3 включ. свыше 3 до 3 включ. свыше 3

СНГ СПГ

СНГ СПГ СНГ СПГ

СНГ СПГ

СНГ СПГ СНГ СПГ

Частота вращения

коленчатого вала двигателя

Для автомобилей, выпущенных до

01.07.2000г.

Для автомобилей, выпушенных по-

сле 01.07.2000 г.

min

3,0 3,0 1000 800 2200 2000 3,0 2,0 1000 700 2200 1800

пов

2,0 2,0 600 500 900 850 2,0 1,5 600 400 900 750

Предприятия, изготовляющие газобаллонную аппаратуру, должны

предусматривать устройство для пломбирования регулировочных винтов.

Конструкция топливной аппаратуры должна обеспечивать содержа-

ние СО и C

в пределах установленные норм в течение всего срока ее

службы с периодичностью регулировки не менее 10000 км пробега, при

соблюдении правил, указанных в технических условиях и инструкции по

эксплуатации автомобиля.

6.2. Контроль токсичности ОГ на стенде

с беговыми барабанами

Испытания автомобиля по ГОСТ Р 41.83–2004 (Правила ЕЭК ООН

№ 83) «Единообразные предписания, касающиеся сертификации транс-

портных средств в отношении выбросов вредных веществ в зависимости

от топлива, необходимого

для двигателей» проводятся при сертификаци-

онных испытаниях на динамометрическом стенде с беговыми барабанами

(рис. 6.1, а) по ездовым циклам (ЕЦ), имитирующим режимы работы ДВС

в условиях реальной эксплуатации. Стандарт распространяется на авто-

мобили с полной массой от 400 до 3500 кг.

ОГ

воздух

атмосферу

Рис. 6.1. Схемы испытательного стенда с беговыми барабанами (а)

и пробоотборника постоянного объема (б): 1 – вентилятор обдува; 2 – блок кон-

троля и регистрации параметров испытаний; 3 – беговые барабаны; 4 – воздуш-

ный фильтр; 5 – пробоотборный насос; 6 – расходомер; 7 – эластичная емкость;

8 – смеситель; 9 – центробежный фильтр; 10 – теплообменник; 11 – датчик тем-

пературы; 12 – ротационный насос; 13 – датчик давления

Испытуемый автомобиль устанавливается ведущими колесами на бе-

говые барабаны 3. Они имеют сменные маховые массы, подбираемые в со-

ответствии с весовой категорией автомобиля и позволяющие имитировать

инерционные нагрузки при разгоне и торможении автомобиля. Кроме того,

беговые барабаны снабжены тормозным устройством, обеспечивающим

нагружение двигателя.

Стенд оснащен блоком контроля и

регистрации параметров испыта-

ния 2, позволяющим реализовать заданные режимы работы в соответствии

с принятым ездовым циклом.

Вентилятор 1 создает поток воздуха, необходимый для нормального

охлаждения автомобильного ДВС.

С целью ослабления влияния утечек токсичных компонентов, их хи-

мических реакций и конденсации влаги в емкостях для сбора ОГ на ре-

зультаты испытаний отработавшие газы двигателя

разбавляют воздухом.

Это осуществляется с помощью пробоотборника постоянного объема

(рис. 6.1, б).

Суммарный расход смеси ОГ с воздухом остается неизменным на всех

режимах работы, что обеспечивается калиброванным ротационным насо-

сом 12.

Часть воздуха, добавляемого к ОГ, а также разбавленные ОГ отбира-

ются для анализа пробоотборными насосами 5 в эластичные емкости 7.

Анализ СО и

СО

проводится недисперстным инфракрасным газоанализа-

тором, С

– пламенно-ионизационным, NO

– хемилюминесцентным.

Теплообменник 10 поддерживает температуру смеси ОГ с воздухом в

пределах ± 6

С от заданной величины.

Постановлением Правительства РФ от 12 октября 2005 г. N 609 "Об

утверждении специального технического регламента "О требованиях к

выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на террито-

рии Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ" с 22 апреля

2006 г. введен технический регламент "Евро-2". Введение указанного тех-

нического регламента "Евро-2" касается только выпускаемой в обращение

на территории России автомобильной техники: новых автомобилей, произ-

веденных в России, и новых импортируемых автомобилей. Регламент не

касается автомобилей, уже находящихся в России в эксплуатации.

0 50 100 150 200

км/ч

, с

11 4 8 3 21

524

813 7

195

III

Рис. 6.2. Европейский ездовой цикл (городской цикл)

(Римскими цифрами обозначены передачи,

заштрихованы моменты переключения передач)

При испытаниях автомобиля на соответствие нормам токсичности Ев-

ро II после запуска первые 40 с двигатель прогревается на холостом ходу.

После этого 4 раза последовательно повторяется так называемый город-

ской цикл (тест ECE) по 195 с каждый (рис.6.2), что продолжается в об-

щей сложности 820 с и соответствует пробегу автомобиля 4,052 км.

С 1993 г. для автомобилей, эксплуатирующихся на

неэтилированном

бензине, к городскому циклу согласно Правилам ЕЭК № 83.03 добавлен

скоростной участок, характерный для движения автомобиля по загород-

ным магистралям (тест ECDU). Его продолжительность 400 с, а макси-

мальная скорость автомобиля составляет 120 км/ч. Высокоскоростная

часть испытания выполняется сразу же после четырех городских циклов

(рис. 6.3).

Начиная с Евро-3, при испытании по модифицированному тесту ECE

+ EUDC, отбор газов начинается сразу после запуска двигателя (без его

прогрева в течение 40 с), поэтому общая длительность испытания состав-

ляет 1180 с (вместо 1220 с).

, c

0 50 100 150 200 250 300 350 400

450

100

110

120

130

v, км/ч

Рис. 6.3. Загородный цикл испытания

Нормы токсичности в странах Европы для автомобилей с полной мас-

сой до 3500 кг в эксплуатационных условиях приведены в таблице 6.4.

При определении выбросов по стандарту Евро-4 испытания начина-

ются при температуре воздуха минус 7 °С.

Для двигателей с принудительным зажиганием дополнительно прово-

дится согласно ГОСТ Р 52033-2003 определение выбросов картерных газов

(испытание типа

III), а также измерение выброса углеводородов с испаре-

ниями из системы питания (испытание типа IV).