 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8. Стендовые испытания двигателя автомобиля
на токсичность выхлопных газов
В простейшем варианте, когда нет испытательного стенда, зонд газоанализатора вводят в выхлопную трубу автомобиля, двигатель которого работает на холостых оборотах, и производят замеры на токсичность. Проводятся замеры и во время различных ездовых циклов.
В стационарных условиях, чтобы проверить, удовлетворяет ли автомобиль нормам на токсичность (от ЕURO-2, действующим в России до более жестких в Калифорнии), используются динамометрические стенды (рис. 2).
Динамометрический стенд – это сложная компьютерная установка, обеспечивающая хорошую повторяемость условий тестирования. Ведущие колеса автомобиля приводят во вращение инерционный маховик, имитирующий нагрузку. Водитель получает необходимую информацию с видеомонитора.
Рис. 2. Автомобиль на динамометрическом стенде
Рис. 3. Маршрут теста IМ240 для испытуемого автомобиля
На стенде имитируются различные режимы движения автомобиля и производится определение содержания токсичных веществ в выхлопных газах на единицу пройденного пути (Г/км или Г/миля) или на единицу совершенной работы (Г/кВт *ч).
Например, в США применяются несколько видов тестов для, проверки на токсичность, чаще всего тест IМ240 (Inspection and Maintennance, 240 —длительность теста в секундах). Этот тест проводится на динамометрическом стенде. На рис. 3 показан график изменения скорости автомобиля во время проведения теста IМ240. График является маршрутом теста и имитирует езду условного автомобиля в черте города Лос-Анджелес (штат Калифорния): разгон до скорости 20 миль в час, подъем в гору на скорости 30 миль в час, остановка на 94-й секунде, разгон в гору до скорости 50 миль В час, езда с постоянной скоростью на пологом участке, остановка на 240 с.
Содержание СН, СО, и NОX, в выхлопных газах измеряется ежесекундно и регистрируется в памяти мотор-тестера. На рис. 41 (позиции а, в, с) показаны временные развертки этих зависимостей для каждого компонента в отдельности. По результатам тестирования выдаются максимальные весовые значения вредных компонентов.
Из рассмотрения разверток тестирования для автомобиля № 1 очевидно, что во второй части теста (рис. 4в) отмечено значительное увеличение эмиссии СО, во время ускоренного .движения автомобиля в гору.
Рис. 4. Зависимости СН, СО, NОX. полученные во время проведения теста IМ240 на автомобиле № 1. Весовое содержание компонента выражено в граммах на милю, скорость в милях в час, время в секундах
Изменения компонентов СН и NОX близки к норме (рис. 4а, 4с). Вывод: в двигатель додавалась топливовоздущная смесь с обогащением выше допустимого значения.
Рис. 5. Зависимости полученные во время поведения теста IМ240 на автомобиле № 2
На рисунках 5 (позиции а, в, с) приведены временные развертки, отображающие зависимость весовых значений компонентов СН, СО, NОX, в выхлопных газах условного автомобиля №2 при его, испытании по маршрутному тесту IМ240 (рис. 3).
Из рассмотрения разверток для этого автомобиля следует, что имеет место одновременное увеличение выброса компонентов СН и NОX, при низком уровне содержания компонента СО. Такое соотношение компонентов в выхлопных газах указывает на пропуски зажигания при разгоне автомобиля в гору, что может быть следствием подачи в цилиндры недопустимо бедной топливовоздушной смеси.
В отличие от показателей, полученных на динамометрическом стенде, газоанализатор выдает результаты не в граммах на милю, а РРМ или процентах.
Для сравнения в таблицу 2 сведены результаты тестирования условного грузового автомобиля № 3, имеющего несколько неисправностей. Тестирование проведено двумя способами: на динамометрическом стенде и с помощью портативного пятикомпонентного газоанализатора во время ездовых испытаний.
Таблица 2
|
Компонент, выхлопных газов |
По показаниям на стенде |
По показаниям газоанализатора |
Результат тестирования |
||
|
Норма, г/миль |
Измерено, г/миль |
Норма |
Измерено |
||
|
СН |
2.40 |
15.13 |
100 РРМ |
415 РРМ |
Тест не пройден |
|
СО |
60.00 |
144.35 |
2% |
8,36% |
Тест не пройден |
|
NОх |
3.00 |
16.73 |
1000 РРМ |
2273 РРМ |
Тест не пройден |
В США используются и другие режимы тестирования:
АSМ 15/50 и, АSМ 25/25. — эти тесты имитируют движение с ускорением и проводятся на динамометрическом стенде. Первое число (15 или 25) — скорость автомобиля в милях в час; второе число (50 или 25) — процент нагрузки от мощности, необходимой для движения автомобиля с ускорением 3,3 мили/час за секунду.
• ВАR90 — тест стендового испытания, которое проводится на холостых оборотах без определения содержания NОх (применяется только в Калифорнии).
• Тест по запаху выхлопных газов, без подключения газоанализатора. Сильный запах бензина указывает на то, что не все топливо сгорает и содержание СН высокое. Следует проверить систему зажигания, утечку разрежения во впускном коллекторе — все то, что может вызывать пропуски воспламенения.
Если глаза слезятся или возникает резь — скорее всего имеет место высокое содержание NОх. Окись азота реагирует с влагой в глазах, создавая слабый раствор азотной кислоты.
Следует проверить утечку разрежения во впускном коллекторе, правильность установки угла опережения в системе зажигания, работу системы рециркуляции выхлопных газов (если имеется) — все то, что может повышать температуру в камере сгорания,
Повышенное содержание СО в выхлопных газах вызывает головокружение и головную боль. Этот газ при длительном простое в «пробках» может попадать в салон автомобиля. Нужно немедленно выйти на свежий воздух. Вероятная причина — работа двигателя на богатой смеси.
Следует отметить, что проведение тестовых испытаний автомобиля на динамометрическом стенде включает в себя не только определение процентного содержания вредных веществ в выхлопных газах, но и целый ряд других диагностических процедур по проверке таких агрегатов автомобиля, как рулевое управление, тормоза, КПП, фарное освещение и т. д.
Стационарные диагностические стенды являются универсальным, сложным и дорогостоящим испытательным оборудованием, работа на котором требует высокой профессиональной подготовки контролера-оператора.
Диагностика систем рециркуляции выхлопных газов
1. Общие сведения
Система рециркуляции выхлопных газов (ЕGR от ехhaust gas гесirculation) предназначена для уменьшения содержания оксидов азота N0x в выхлопных отработавших газах (ВОГ) автомобиля. Оксиды азота вредны сами по себе, кроме того, они способствуют образованию фотохимического смога, затрудняющего дыхание, обостряющего легочные и сердечные заболевания.
Содержание токсичных веществ в выхлопных тазах автомобилей ограничивается законодательно, в табл. 1 приведены некоторые нормы для легковых автомобилей:
Таблица 1
|
Норма |
СН
|
СО |
NOx |
|
Калифорния, 1972 г. |
3,2 г/Миля |
39 г/миля |
3,2 г/миля |
|
Калифорния, 1980г
|
0,41 г/миля |
9 г/миля |
1,0 г/миля |
|
США, 1994 — 2000 г., федеральная |
0,41 г/миля |
3,4 г/миля |
0,4 г/миля |
|
Япония, 2002 г. |
0,13 г/км 0,58 г/кВт час |
3,3 г/км |
0,13 г/км |
|
Еurо III, 2000 г. |
0,2 г/км |
2,3 г/км |
0,15 г/км |
Азот N начинает вступать в реакцию с кислородом O2 в камере сгорания при температуре выше 1370 oС и при высоком давлении. Для снижения температуры и давления в камере сгорания возможно применение следующих методов:
• Обогащение топливовоздушной смеси (ТВ-смеси). Температура горения ТВ-смеси снижается, как следствие понижается концентрация NOx. Но в выхлопных газах растет содержание других токсичных веществ, углеводорода СН и окиси углерода СО. Работа двигателя становится не экономичной.
• Уменьшение степени сжатия. Применение неэтилйрованного бензина приводит к необходимости снижать компрессию для предотвращения детонации, содержание NOx, в выхлопных газах при этом уменьшается. Но уменьшение компрессии с целью снижения концентраций NOx, в выхлопных газах оказывается мало эффективным, кроме того, начинают расти выбросы компонентов СН и СО.
• Уменьшение установочного угла опережения зажигания. При этом незначительно уменьшаются температура и давление в камере сгорания. Метод, ограниченно применятся до 1972 г., но оказался не эффекимвным когда нормы на содержание NOx ужесточились.
• Разбавление ТВ-смеси инертным газом, не участвующим в горении. Для этой цели используется выхлопной газ, небольшое количество которого (3,..5%) из выпускного коллектора подается во впускной коллектор. Соотношение. воздух/топливо для ТВ-смеси в этом случае не изменяется, но в камере сгорания оказывается меньше топлива и кисдорoда. Как следствие горение происходит при меньших температуре и давлении. Это одиница наиболее эффективных методов уменьшения содержания NОх в выхлопных газах без существенного изменения характеристик двйгатеая. Процедура возврата части выхлопных газов обратно в камеру сгорания называется рециркуляцией. Система реализующая рециркуляцию может быть как внутренней (за счет управляемого перекрытия газораспределительных клапанов), так и внешней, когда применяется система ЕGR с внешним ЕGR клапаном. Некоторые современные двигатели с электронной системой автоматического управления удовлетворяют строгим нормам по токсичности выхлопных газов за счет изменения фаз газораспределения (без системы ЕGR).