Технология проверки отработанных газов автомобиля

Содержание токсичных веществ в отработавших газах двигателей зависит в первую очередь от состояния и регулировки приборов системы питания, а также от общего технического состояния автомобиля и режимов работы двигателя. Нагрузка двигателя также оказывает существенное влияние на токсичность отработавших газов.

Оптимальным режимом работы двигателя следует считать такой, когда коэффициент избытка воздуха приближается к а =1,2. При этом достигается снижение токсичности и уменьшение расхода топлива. Для практического обеспечения этого режима необходимы специальные конструктивные мероприятия, которые внедряются на автомобильных двигателях.

Графики зависимостей показывают, что наибольший выброс окиси углерода происходит в режиме холостого хода двигателя. Поскольку этот режим составляет довольно большой процент работы двигателя, особенно в городе, оказалось целесообразным ввести ограничения токсичности именно для режима холостого хода, учитывая также простоту проверки токсичности в этом режиме.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

С целью нормирования токсичности в нашей стране действует ГОСТ 17.2.2.03 — 77 «Охрана природы. Атмосфера. Содержание окиси углерода в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями. Нормы и метод определения». Согласно этому ГОСТу, допускается содержание окиси углерода в отработавших газах двигателей при работе на холостом ходу и при отборе пробы внутри выпускного трубопровода на расстоянии не менее 300 мм от его среза — не более 2,0% по объему при малой частоте вращения коленчатого вала; не более 1,5% по объему при большой частоте вращения (0,6 п от частоты вращения, соответствующей номинальной мощности двигателя) для автомобилей, изготовленных с 01.07. 1978 г. до 01.01. 1980 г. После этого срока нормы ужесточаются соответственно до 1,5 и 1,0%.

Рис. 49. Зависимость концентраций токсичности веществ от состава горючей смеси

Для контроля токсичности отработавших газов карбюраторных двигателей разработаны и применяются различные методы. Они позволяют определять величину концентраций окиси углерода, окислов азота и несгоревших углеродов в отработавших газах. Концентрацию окиси углерода, которая содержится в отработавших газах в значительных количествах, можно определять относительно простыми методами. Из них следует особо выделить следующие: каталитическое дожигание окиси углерода на раскаленной платиновой спирали; поглощение компонентами отработавших газов недисперсного инфракрасного излучения, имеющего определенную длину волны; химический метод, использующий реакцию ве-щества-индикатора с окисью углерода.

Состав отработавших газов определяют с помощью приборов, называемых газоанализаторами. Они бывают стационарные и портативные (переносные). Стационарные газоанализаторы применяют в основном для лабораторных исследований.

Токсичность отработавших газов в условиях эксплуатации автомобилей проверяют переносными отечественными газоанализаторами типа ОА-2Ю9, К-456 и импортными типа Элкон S-105 (ВНР), Абгаз-Инфралит (ГДР), AS R-70 (ПНР) и др.

Хорошими качествами обладают газоанализаторы непрерывного контроля отработавших газов типа К-456 и Элкон S-105.

Принцип работы прибора К-456 заключается в определении концентрации СО по количеству тепла, которое выделяется при дожигании пробы газа на раскаленной каталитически активной платиновой спирали. В качестве измерительной системы газоанализатора К-456 (рис. 50) используется электрический мост, в плечи которого включены измерительная платиновая нить R, термо-компенсациоиная эталонная платиновая нить RK, два постоянных резистора R1 и R2, а в диагональ — измерительный прибор И. На ноль стрелку прибора устанавливают перемещением движка потенциометра Rn. Питание прибора осуществляется от аккумуляторной батареи Б. Для надежности подвода отработавших газоз к платиновой нити используется мембранный насос.

Рис. 50. Схема измерительной части газоанализатора с каталитическим дожиганием отработавших газов

При поступлении отработавших газов к раскаленной платиновой нити происходит их догорание и выделяется дополнительная теплота. В результате повышается температура нити и увеличивается ее сопротивление, что ведет к разбалансу моста. Степень разбаланса регистрируется измерительным прибором — микроамперметром, шкала которого отградуирована в процентах содержания СО.

Прибор Элкон S-105 показан на рис. 51. На лицевой панели прибора расположены стрелочный прибор, легкосъемные фильтры для пробы газов и воздуха, ручки управления и кабель электрического питания от автономной аккумуляторной батареи.

Рис. 51. Газоанализатор Элкон S-105:
1 — стрелочный прибор, 2 — воздушный фильтр, 3 — ручка потенциометра зануления прибора, 4— переключатель напряжения питания 6—12 В, 5 — предохранитель, 6 — трубка для подвода газов от выпускной трубы глушителя, 7 — зонд, 8 — газовый фильтр, 9 — аккумуляторная батарея

Порядок работы с прибором следующий: подключают прибор к источнику питания; соединяют трубку подвода газов с зондом прибора, не соединяя ее конец с выпускной трубой глушителя автомобиля; устанавливают на ноль стрелку прибора ручкой потенциометра; вставляют трубку пробоотборника в выпускную трубу глушителя и закрепляют ее зажимом, пускают двигатель и замеряют концентрацию СО в интервале 30 с (не менее) в выбранном режиме.

Газоанализатор Абгаз-Инфралит (ГДР) работает на принципе поглощения различными газовыми компонентами инфракрасных лучей с определенной длиной волны. Например, окись углерода СО поглощает инфракрасные лучи (ИК-лучи) длиной волны 4,7 мкм. В данном случае степень поглощения лучей соответствует концентрации СО.

Принцип работы газоанализатора Абгаз-Инфралит (рис. 52) следующий. Два излучателя 6 инфракрасных лучей через параболические линзы и обтюратор создают пучок, направляемый в рабочую камеру и камеру сравнения, которая заполнена воздухом, не поглощающим ИК-лучи.

В рабочей камере газ проходит под действием мембранного насоса и поглощает из общего спектра ИК-лучи длиной 4,7 мкм. При этом в лучеприемник поступают два потока лучей разной интенсивности. Чувствительная мембрана приемника, разделяющая его камеры, испытывает разность давлений лучей и прогибается в сторону меньшего давления. Перемещение мембраны воспринимается усилителем и далее передается в стрелочный (индикаторный) и записывающий приборы.

Поскольку индикаторный анализатор очень чувствителен к изменению температуры, в конструкции его предусмотрены отделитель конденсата, газовый фильтр, электрический холодильник для стабилизации температуры.

Газоанализаторы, работающие на принципе поглощения ИК-лучей отработавшими газами, отличаются малой погрешностью (0,5% при анализе окиси углерода), высоким быстродействием, компактностью и удобством в работе.

Токсичность отработавших газов проверяют в двух режимах холостого хода двигателя и при резком открытии дроссельных заслонок карбюратора. Такая последовательность контроля токсичности позволяет оценить работу системы холостого хода, главного дозирующего устройства и ускорительного насоса карбюратора. При необходимости вместе с проверкой выполняют регулировки или устраняют неисправности карбюратора, позволяющие установить предельный уровень токсичности отработавших газов.

Указанные работы проводят на прогретом до нормальной температуры двигателе.

Регулировку системы холостого хода выполняют в следующем порядке: – винтом количества смеси карбюратора устанавливают минимальную частоту вращения коленчатого вала, рекомендованную заводом-изготовителем двигателя (контроль ведут по тахометру); – винтом качества смеси добиваются повышенной частоты вращения на данном режиме и замеряют содержание СО в отработавших газах, которое должно составлять около 1,5% (для автомобилей, изготовленных после 1.1.80 г.); – снижают содержание СО до величины, несколько меньшей 1,5%, завертывая в несколько приемов винт качества и доводя частоту вращения коленчатого вала до нормы винтом количества смеси.

Рис. 52. Схема газоанализатора Абгаз-Инфралит:
1 — газоотборный зонд. 2 — отделитель конденсата. 3 — фильтр, 4 — мембранный насос, 5 — рабочая камера, 6 — излучатель ИК-лучей, 7 — обтюратор с электродвигателем, 8 — камера сравнения, Я — лучеприемник, 10 — усилитель, 11 — стрелочный прибор, 12 — регистрирующий прибор

Если не удается добиться указанной регулировки, то это свидетельствует об износе винта качества смеси, засорения воздушных каналов или жиклеров холостого хода, повышении уровня топлива в поплавковой камере, засорении воздушного фильтра карбюратора.

Выявленные неисправности устраняют и проводят повторную регулировку.

Если содержание СО в этом режиме очень мало, то это свидетельствует о пониженном уровне топлива в поплавковой камере, засорении главного жиклера главного дозирующего устройства или подсосе постороннего воздуха в карбюратор.

Слишком высокое содержание СО будет характеризовать переобогащение смеси вследствие засорения воздушного компенсационного жиклера, повышения уровня топлива в поплавковой камере, засорения воздушного фильтра или негерметичности (подтекании) клапана экономайзера.

Проверку токсичности при работе ускорительного насоса проводят в следующем порядке: – снижают частоту вращения коленчатого вала до 600— 700 об/мин и замеряют содержание СО в этом режиме; – резко нажимают 2—3 раза на педаль управления дроссельной заслонкой, наблюдая за отклонением стрелки газоанализатора.

Если ускорительный насос исправен, то содержание СО должно скачкообразно повышаться до 1%. Меньшее увеличение концентрации СО свидетельствует о потере производительности ускорительного насоса вследствие неточной регулировки его привода или износа деталей.

Разводы при проверке выхлопа бензиновых автомобилей

«Добрый день, сержант Тутинбаев. Проверим-ка выхлоп. Газуйте! О-о-о, да у вас нормы превышены! Будем оформлять!» — знакомо?

Спорим на что угодно, каждому казахстанскому водителю хоть раз в жизни приходилось слышать подобный полицейский монолог. А кое-кому, обвинённому в том, что его автомобиль слишком много чадит, ещё и уплачивать штрафы.

Между тем проверка должна вестись не по принципу «вставил — газуй», а с учётом существующих стандартов. И там есть свои тонкости, напрямую влияющие на результат замера и… финансовые показатели экопостов.

Условия, при которых должны проводить проверку

Начнём с того, что, обследуя бензиновые автомобили на содержание вредных выбросов, инспекторы должны руководствоваться стандартом СТ РК ГОСТ 51709-2004 «Автотранспортные средства. Требования к техническому состоянию по условиям безопасности движения. Методы проверки», отсылающим к стандарту ГОСТ Р 52033, где подробно расписывается методика измерений, проверяя дизельные — к стандарту ГОСТ Р 52160-2003. Согласно этим ГОСТам, перед началом проверки полицейские должны оценить техническое состояние и комплектность диагностируемого авто.

В случае выявления неисправностей, описанных в таблице, полицейские должны запретить эксплуатацию транспортного средства до их устранения (согласно п. 3 и 4 раздела 6 Перечня неисправностей, при которых запрещена эксплуатация ТС ПДД РК). Также стоит отметить, что, согласно п. 6.2.1 ГОСТа, при таких неполадках авто замер токсичности выхлопа не проводят. На практике на это не обращают внимания, ведь они ведут к искажению данных, а значит, к штрафу.

Погода и топографические условия тоже влияют на показания измерительных приборов. Основываясь на п. 6.1.1 ГОСТа, атмосферные условия при проведении измерений нормируемых компонентов в отработавших газах автомобиля должны находиться в следующих пределах:
— температура окружающего воздуха — от минус 10 до плюс 35 °С;
— атмосферное давление — от 92.0 до 105.3 кПа (от 690 до 790 мм рт. ст.).

В местности, расположенной выше 800 метров над уровнем моря, даже в нормальную погоду давление слишком низкое. За примером высоко ходить не надо — верхняя каскеленская трасса в Алматинской области, проходящая примерно в 900 метрах над уровнем моря. Казалось бы, дорога как дорога, но нормальное давление для такой местности — 682 мм рт. ст. А согласно стандарту, измерять токсичность выхлопа в подобных условиях запрещено. Да, стационарного экопоста на этом участке дороги нет, но если появится передвижной, поинтересуйтесь у инспекторов этими данными. Уверены, что обосновать законность замеров выхлопа измерений вам не смогут. Как показывает наше знакомство с экопостами Алматы, проверяющие и стандартов-то в глаза не видели.

Чем должны быть оснащены экопосты

Допустим, машина в порядке. Но очень важен набор оборудования на постах, потому как ту же температуру воздуха нужно измерить.

Прибор, которым измеряют атмосферное давление, называется барометр, температуру воздуха — термометр.

Также, согласно п. 6.1.2 и 6.2.3, при измерениях помимо газоанализаторов необходим другой прибор, о котором полицейские умалчивают: тахометр, к примеру. В большинстве современных газоанализаторов тахометр встроен в прибор, однако, чтобы он работал, его нужно подключить. Необходимость этого вызвана важностью точного определения оборотов двигателя. Автомобильный тахометр может не работать, врать или вообще отсутствовать. На звук мотора тем более полагаться нельзя. Также мотор перед проверкой выхлопа должен быть прогрет до рабочего состояния, не ниже 60 °С. Если измеритель температуры масла есть, попросите его установить.

Измерительное оборудование должно иметь действующий сертификат о метрологической проверке (проводится 1 раз в год). Его обязаны показать по первому требованию водителя. Если его нет или он просрочен, то идёт нарушение стандарта проверки.

Проверка авто с бензиновыми двигателями

Тахометр подключён, двигатель прогрет, но должен быть выключен. Следом вводим пробоотборный зонд газоанализатора в выпускную трубу автомобиля на глубину не менее 300 мм от среза (при косом срезе выпускной трубы глубину отсчитывают от короткой кромки среза). Перед проведением измерений инспектор обязан проверить и установить нулевые показания газоанализатора на шкалах измерения оксида углерода (СО). Заводим мотор и…

Если машина не оснащена системой нейтрализации отработавших газов
(классика, или автомобили, имеющие только резонатор и глушитель)

Шаг 1: нажимаем на педаль газа, увеличивая обороты двигателя до 2 500–3 500 об/мин (n_пов) — для автомобилей категорий М₁ и N₁, 2 000–2 800 об/мин — для автомобилей остальных категорий, и держим мотор в таком режиме не менее 15 секунд.

Шаг 2: отпускаем педаль акселератора, устанавливая обороты двигателя 1 100 об/мин (n_мин) — для автомобилей категорий М₁ и N₁, 900 об/мин — для автомобилей остальных категорий, и не ранее чем через 30 сек. инспекторы измеряют содержание СО.

Шаг 3: снова поднимаем обороты мотора до 2 500–3 500 об/мин (2 000–2 800 об/мин), и не ранее чем через 30 сек. можно измерять содержание СО.

Если машина оснащена системой нейтрализации отработавших газов
(автомобили от Евро-1 и моложе)

Шаг 1: нажимаем на педаль газа, увеличиваем обороты двигателя до 2 000–3 500 об/мин (n_пов) — для автомобилей категорий М₁ и N₁, 2 000–2 800 об/мин — для автомобилей остальных категорий, этот режим выдерживаем в течение 2–3 минут (при температуре окружающего воздуха ниже 0 °С — 4–5 мин), и после стабилизации показаний измеряется содержание СО.

Шаг 2: устанавливаем минимальную частоту оборотов 1 100 об/мин (n_мин) — для автомобилей категорий М₁ и N₁, 900 об/мин — для автомобилей остальных категорий, и не ранее чем через 30 сек. измеряется содержание СО. Приступать к измерению на минимальных оборотах следует не позднее чем через 30 сек. после проверки в режиме высоких оборотов.

Если машина оснащена трёхкомпонентной системой нейтрализации и встроенной системой диагностирования (большинство современных автомобилей — от Евро-3 и моложе), то перед измерением содержания СО проверяют работоспособность двигателя и катализаторов по показаниям индикатора в приборной панели (Check engine).

Если «чек» загорелся и погас, то всё в порядке, дальнейшая проверка идёт по описанной схеме. Если индикатор не горит или, загоревшись, не потух, то проверку выхлопа не проводят.

Во всех случаях за результат измерения принимаются максимальные значения содержания СО.

К слову, при наличии раздельных выпускных систем у автомобиля измерение следует проводить в каждой из них. И результат принимают также из той трубы, где показания содержания СО были максимальными.

Если измерения прошли без нарушений стандарта, смотрим результаты.

Согласно Техрегламенту ТС 018/2011 «О безопасности колёсных транспортных средств», показания газоанализаторов не должны превышать следующие нормы СО:

Стоит отметить, что проверка на содержание углеводорода (СН), прописанная в старых регламентах, уже не предусматривается. Действующий техрегламент ТС ещё и запрещает проверять бензиновые автомобили на токсичность (а также дымность дизельных), если их пробег составляет менее 3 000 км, то есть новые.

От редакции

Что вынудило нас раскатать тут целый ГОСТ? Увы, но простейший визит на один из постов на въезде в Алматы выявил нарушения в работе экологов: несоблюдение правил проведения замеров и отсутствие нужного для точной проверки оборудования. Всё это напрямую влияет на показания, а значит, и штрафы могли и могут выписываться незаконно, а с 2013 по 2015 год их оформили порядка 100 тысяч. И это только официальные данные. Никто из редакции не утверждает, что все автомобилисты Алматы, а также приезжие, ездят на машинах, излучающих здоровье. Нет. Однако из-за нарушения методики и исправные машины признаются неисправными. Выходит, что сегодня защитить водителя от такого развода может только знание целого ГОСТа. Тем более что сами полицейские на момент нашего посещения их поста о существующем документе не знали или просто не хотели знать, ведь без правил всё так просто. «…Так, газуйте!… О-о-о, да у вас нормы превышены! Будем оформлять!»

Отдельно мы подготовили компактную инструкцию, позволяющую не забыть об основных условиях и стандартах, при которых должны проверять выхлоп автомобиля. Можно, конечно, возить с собой трудночитаемые ГОСТы, но мы постарались изложить всё кратко, основываясь на стандартах.

Для справки:

К категории M относятся транспортные средства, имеющие не менее четырёх колёс и используемые для перевозки пассажиров.

Автомобили легковые, в том числе:

категория M₁ — транспортные средства, используемые для перевозки пассажиров и имеющие, помимо места водителя, не более восьми мест для сидения.

Автобусы, троллейбусы, специализированные пассажирские транспортные средства и их шасси, в том числе:

категория M₂ — транспортные средства, используемые для перевозки пассажиров, имеющие, помимо места водителя, более восьми мест для сидения, технически допустимая максимальная масса которых не превышает 5 тонн.

Категория M₃ — транспортные средства, используемые для перевозки пассажиров, имеющие, помимо места водителя, более восьми мест для сидения, технически допустимая максимальная масса которых превышает 5 тонн.

К категории N относятся транспортные средства, используемые для перевозки грузов, — автомобили грузовые и их шасси, в том числе:

категория N₁ — транспортные средства, предназначенные для перевозки грузов, имеющие технически допустимую максимальную массу не более 3.5 тонны.

Категория N₂ — транспортные средства, предназначенные для перевозки грузов, имеющие технически допустимую максимальную массу свыше 3.5 тонны, но не более 12 тонн.

Категория N₃ — транспортные средства, предназначенные для перевозки грузов, имеющие технически допустимую максимальную массу более 12 тонн.