Государственный стандарт РФ ГОСТ Р 52033-2003 «Автомобили с бензиновыми двигателями. Выбросы загрязняющих веществ с отработавшими газами. Нормы и методы контроля при оценке технического состояния» (принят постановлением Госстандарта РФ от 27 марта 2003 г. N 100-ст) (с изменениями и дополнениями) (отменен)

ГАРАНТ:

Приказом Росстандарта от 18 июля 2017 г. N 708-ст настоящий ГОСТ отменен с 1 февраля 2018 г. в связи с принятием и введением в действие ГОСТ 33997-2016 «Колесные транспортные средства. Требования к безопасности в эксплуатации и методы проверки» для добровольного применения в РФ

Информация об изменениях:

Изменением N 1, утвержденным приказом Росстандарта от 2 мая 2012 г. N 63-ст, в настоящий ГОСТ внесены изменения

Государственный стандарт РФ ГОСТ Р 52033-2003
«Автомобили с бензиновыми двигателями. Выбросы загрязняющих веществ с отработавшими газами. Нормы и методы контроля при оценке технического состояния»
(принят постановлением Госстандарта РФ от 27 марта 2003 г. N 100-ст)

С изменениями и дополнениями от:

Motor vehicles with petrol engines. Emission of the exhaust gas pollutants. Norms and methods of the control for estimation of technical condition

Дата введения 1 января 2004 г.
Введен впервые

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на находящиеся в эксплуатации автотранспортные средства с бензиновыми двигателями (далее — автомобили) категорий М_1, М_2, М_3, N_1, N_2, N_3*, оснащенные или не оснащенные системами нейтрализации отработавших газов.

Настоящий стандарт устанавливает нормативные значения содержания в отработавших газах автомобилей оксида углерода и углеводородов, нормативное значение коэффициента избытка воздуха и методы контроля при оценке технического состояния систем автомобиля и двигателя.

Требования настоящего стандарта должны быть обеспечены конструкцией и качеством изготовления автомобилей при производстве и соблюдением правил их технической эксплуатации, установленных изготовителем.

Настоящий стандарт распространяется на транспортные средства, по своей технической характеристике попадающие под действие ГОСТ Р 41.83 и ГОСТ Р 51832.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 41.83-2004 (Правила ЕЭК ООН N 83) Единообразные предписания, касающиеся сертификации транспортных средств в отношении выбросов вредных веществ в зависимости от топлива, необходимого для двигателей

ГОСТ Р 51832-2001 Двигатели внутреннего сгорания с принудительным зажиганием, работающие на бензине, и автотранспортные средства полной массой более 3,5 т, оснащенные этими двигателями. Выбросы вредных веществ. Технические требования и методы испытаний

ГОСТ 12.1.003-83 Система стандартов безопасности труда. Шум. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны

ГОСТ 12.1.012-90 Система стандартов безопасности труда. Вибрационная безопасность. Общие требования

3 Определения и обозначения

В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями и обозначение:

3.1 автомобили, находящиеся в эксплуатации : Автомобили, прошедшие регистрацию в установленном порядке.

3.2 рабочая температура охлаждающей жидкости или моторного масла : Температура охлаждающей жидкости или моторного масла, рекомендованная изготовителем для работающего двигателя.

3.3 коэффициент избытка воздуха, ламбда : Безразмерная величина, представляющая собой отношение массы воздуха, поступившей в цилиндр двигателя, к массе воздуха, теоретически необходимой для полного сгорания поданного в цилиндр топлива, рассчитываемая по результатам анализа состава отработавших газов автомобилей.

3.4 система нейтрализации отработавших газов : Совокупность устройств, включающая в себя, как правило, каталитический нейтрализатор и функционально связанные с ним датчики и управляющие системы, обеспечивающая снижение выбросов загрязняющих веществ с отработавшими газами при работе двигателя в различных режимах.

3.5 экологический класс : Классификационный код, характеризующий транспортное средство в зависимости от уровня выбросов вредных загрязняющих веществ.

3.6 изготовитель : Лицо, осуществляющее изготовление транспортного средства (шасси).

3.7 диагностический индикатор : Световой индикатор, расположенный на панели приборов автомобиля, со стилизованным изображением контура двигателя или надписями «Проверь двигатель» («Check engine»), «Обслужи двигатель» («Service engine soon») и т.п., информирующий водителя о появлении неисправностей в системах управления двигателем и нейтрализации отработавших газов.

3.8 встроенная (бортовая) система диагностирования двигателя : Совокупность входящих в конструкцию автомобиля устройств, обеспечивающих своевременное информирование водителя о неисправностях в системах управления двигателем и нейтрализации отработавших газов, а также накопление этой информации в процессе эксплуатации.

4 Нормативные значения содержания загрязняющих веществ и коэффициента избытка воздуха

4.1 Содержание оксида углерода и углеводородов в отработавших газах определяют при работе двигателя в режиме холостого хода на минимальной (n_мин) и повышенной (n_пов) частотах вращения коленчатого вала двигателя, установленных изготовителем автомобиля.

При отсутствии данных, установленных изготовителем автомобиля:

— значение n_мин не должно превышать:

1100 мин(-1) для автомобилей категорий M_1 и N_1,

900 мин(-1) для автомобилей остальных категорий:

— значение устанавливают в пределах:

2500 — 3500 для автомобилей категорий и , не оборудованных системами нейтрализации;

2000 — 2800 для автомобилей категории и , оборудованных системами нейтрализации, и для автомобилей остальных категорий независимо от их комплектации.

4.2 Содержание оксида углерода и углеводородов должно быть в пределах значений, установленных изготовителем для целей оценки соответствия типа транспортного средства перед его выпуском в обращение, а при отсутствии таких данных — не должно превышать значений, указанных в таблице 1.

Категории и комплектация* транспортных средств (экологический класс)**

Обороты холостого хода

Объемная доля СН,

и

С 01.01.1987 по 31.12.2006

С 01.01.1987 по 31.12.2006

и , оснащенные системами нейтрализации отработавших газов*** (экологические классы 2, 3, 4)

С 01.01.2007 по 31.12.2012

, оснащенные системами нейтрализации отработавших газов*** (экологические классы 2, 3, 4)

С 01.01.2007 по 31.12.2012

и , оснащенные системами нейтрализации отработавших газов*** (экологические классы 4 и выше)

, оснащенные системами нейтрализации отработавших газов*** (экологические классы 4 и выше)

* В эксплуатационных документах автомобиля изготовитель указывает штатную комплектацию автомобиля оборудованием для снижения выбросов загрязняющих веществ (далее — вредные выбросы); предельно допустимое содержание оксида углерода, углеводородов и допустимый диапазон значений коэффициента избытка воздуха ,.

** Экологическая классификация автомобилей в соответствии с приложением Г.

*** Дополнительные требования для автомобилей этой группы установлены в 4.3 и 6.4.3.

4.3 Значение коэффициента избытка воздуха ламбда в режиме холостого хода на n_пов у автомобилей, оборудованных системой нейтрализации отработавших газов, должно быть в пределах данных, установленных изготовителем. Если данные изготовителя отсутствуют или не указаны, значение коэффициента избытка воздуха ламбда должно быть от 0,97 до 1,03.

4.4 Системы, агрегаты, узлы и детали автомобиля, влияющие на выброс загрязняющих веществ, должны быть сконструированы, изготовлены и установлены таким образом, чтобы эти выбросы не превышали установленных настоящим стандартом в период всего срока эксплуатации автомобиля при условии соблюдения правил эксплуатации и технического обслуживания, указанных в прилагаемой к автомобилю инструкции (руководстве).

5 Требования к техническому состоянию систем автомобиля и двигателя

5.1 Техническое состояние систем автомобиля и двигателя в соответствии с разделом 3 приложения 4 ГОСТ Р 41.83 должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.

Требования к техническому состоянию

Система выпуска отработавших газов

Комплектность (отсутствие элементов системы выпуска не допускается); герметичность (отсутствие механических пробоев и сквозной коррозии; при работе двигателя на холостом ходу в соединениях и элементах системы выпуска отработавших газов не должно быть утечек, а для автомобилей, оборудованных системой нейтрализации отработавших газов, не допускаются утечки в атмосферу минуя нейтрализатор)

Система нейтрализации отработавших газов и другое оборудование для снижения вредных выбросов

Комплектность (отсутствие или несоответствие эксплуатационным документам элементов системы нейтрализации, системы улавливания паров топлива, рециркуляции отработавших газов, экономайзера принудительного холостого хода и т.п. не допускается)

Система вентиляции картера

Комплектность; герметичность (рассоединение трубок в системе вентиляции картера двигателя, утечка картерных газов через различные неплотности в атмосферу не допускаются)

Встроенная система диагностирования двигателя

Функционирование диагностического индикатора соответствует исправной работе двигателя и его систем (диагностический индикатор при работе двигателя выключен)

Комплектность (отсутствие или несоответствие элементов системы питания эксплуатационным документам не допускается);

герметичность (подтекание бензина не допускается)

5.2 Проверку автомобилей на соответствие требованиям 4.2, 4.3 и 5.1 рекомендуется проводить в случаях, перечисленных в приложении А.

6 Методы измерений

6.1 Общие требования

6.1.1 Атмосферные условия при проведении измерений нормируемых компонентов в отработавших газах автомобиля должны находиться в следующих пределах:

— температура окружающего воздуха — от минус 7°С до плюс 35°С;

— атмосферное давление — не ниже 92,0 кПа (690 мм рт. ст.).

6.1.2 При измерениях следует применять газоанализаторы, тахометры и пр. (далее — приборы), соответствующие требованиям приложения Б и имеющие действующие свидетельства о поверке[1].

Температура окружающего воздуха, атмосферное давление, относительная влажность в месте расположения прибора и другие условия его использования должны соответствовать требованиям, указанным в инструкции по эксплуатации предприятия — изготовителя прибора.

6.2 Подготовка к проведению измерений

6.2.1 Внешним осмотром проверяют наличие на автомобиле систем и устройств, обеспечивающих снижение вредных выбросов. В случае несоответствия фактической комплектации автомобиля установленной изготовителем измерения не проводят.

6.2.2 Перед измерением двигатель автомобиля прогревают до температуры не ниже рабочей температуры моторного масла или охлаждающей жидкости, указанной в инструкции по эксплуатации автомобиля, но не ниже 60°С.

6.2.3 После прогрева двигателя проводятся следующие операции:

— устанавливают рычаг коробки передач с ручным или полуавтоматическим переключением ,в нейтральное положение. Избиратель передачи для автомобилей с автоматической коробкой передач устанавливают в положение «нейтраль» или «паркинг»;

— затормаживают автомобиль стояночным тормозом и заглушают двигатель;

— устанавливают противооткатные упоры под ведущие колеса транспортных средств;

— подключают датчики тахометра и измерителя температуры масла;

— вводят пробоотборный зонд газоанализатора в выпускную трубу автомобиля на глубину не менее 300 мм от наиболее заглубленной точки среза трубы. При отсутствии возможности ввести пробоотборный зонд в выпускную трубу на указанную глубину допускается проводить измерения с использованием дополнительных насадок, обеспечивающих герметичность в местах соединения с выпускной трубой. При применении газоотвода, надеваемого на выпускную трубу автомобиля при проведении измерений или регулировке двигателя (например, в закрытом помещении), газоотвод должен иметь отверстие для введения пробоотборника газоанализатора;

— полностью открывают воздушную заслонку карбюратора (при наличии карбюратора).

6.3 Проведение измерений на автомобилях, не оснащенных системами нейтрализации отработавших газов

6.3.1 Перед проведением измерений проверяют и устанавливают нулевые показания газоанализатора на шкалах измерения СО и СН.

6.3.2 Измерения проводят в следующем порядке:

— 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 (в соответствии с 4.1), и не ранее чем через 30 с измеряют содержание оксида углерода и углеводородов;

— устанавливают повышенную частоту вращения вала двигателя n_пов и не ранее чем через 30 с измеряют содержание оксида углерода и углеводородов.

6.4 Проведение измерений на автомобилях, оснащенных системами нейтрализации отработавших газов

6.4.1 Перед проведением измерений проверяют и устанавливают нулевые показания газоанализатора на шкалах измерения СО, СН и СО2. Содержание должно быть в пределах, установленных в инструкции (руководстве) по эксплуатации газоанализатора.

6.4.2 Измерения выполняют в следующем порядке:

— 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, СН и фиксируют значение коэффициента избытка воздуха ламбда;

— устанавливают минимальную частоту вращения вала двигателя n_мин (в соответствии с 4.1) и не ранее чем через 30 с измеряют содержание оксида углерода и углеводородов. Приступать к измерению на n_мин следует не позднее чем через 30 с после проверки в режиме n_пов.

6.4.3 На автомобилях, оснащенных системой нейтрализации отработавших газов и встроенной системой диагностирования, перед измерением содержания СО и СН проверяют работоспособность двигателя и системы нейтрализации по показаниям диагностического индикатора, расположенного на приборной панели:

— при включении зажигания перед пуском двигателя диагностический индикатор должен быть включен или включаться на короткий промежуток времени; при отсутствии соответствующего сигнала диагностического индикатора после включения зажигания дальнейшую процедуру проверки прекращают;

— после пуска двигателя диагностический индикатор должен выключиться; в случае, если диагностический индикатор при работе двигателя остается во включенном состоянии, дальнейшую процедуру проверки прекращают.

1 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.

2 При проведении измерений или регулировке двигателя в закрытом помещении газоотвод, надеваемый на выпускную трубу автомобиля, должен иметь закрывающееся отверстие для введения пробоотборника газоанализатора.

3 Результаты измерений регистрируют в журнале (приложение В).

6.5 Проведение измерений на бензиновых двигателях, гибридных автомобилей проводят в соответствии с 6.3 или 6.4 в сервисном режиме, предусмотренном изготовителем. При отсутствии сервисного режима проверка работоспособности двигателя и системы нейтрализации проводится по показаниям диагностического индикатора, расположенного на приборной панели в соответствии с 6.4.3.

7 Требования безопасности

7.1 В помещениях для проведения измерений должны соблюдаться следующие условия:

— санитарно-гигиенические требования к воздуху в зоне измерений — по ГОСТ 12.1.005;

— уровень вибрации — по ГОСТ 12.1.012.

7.2 При измерении уровня выбросов загрязняющих веществ в случае необходимости должны быть приняты дополнительные меры, исключающие возможность самопроизвольного перемещения автомобиля.

* Определение категорий приведено в соответствии с приложением 7 Сводной резолюции о конструкции транспортных средств (СР.З документ TRANS/SC.l/WP.29/78/Amend.3).

Информация об изменениях:

Изменением N 1, утвержденным приказом Росстандарта от 2 мая 2012 г. N 63-ст, настоящий ГОСТ дополнен элементом «Библиография»

Государственная система обеспечения единства измерений. Порядок проведения поверки средств измерений

International Recommendation Instruments for measuring vehicle exhaust emissions (Рекомендации Международной Организации Законодательной Метрологии МОЗМ Р 99-1 (2) Приборы для измерения уровня выбросов выхлопных газов транспортных средств)

Правила ЕЭК ООН N 83-04

Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении выбросов загрязняющих веществ в зависимости от топлива, необходимого для двигателя

Правила ЕЭК ООН N 49-03

Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения двигателей с воспламенением от сжатия и двигателей, работающих на природном газе, а также двигателей с принудительным зажиганием, работающих на сжиженном нефтяном газе (СНГ), и транспортных средств, оснащенных двигателями с принудительным зажиганием, работающими на СНГ, в отношении выделяемых ими загрязняющих веществ

Правила ЕЭК ООН N 83-05

Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении выбросов загрязняющих веществ в зависимости от топлива, необходимого для двигателя

Правила ЕЭК ООН N 83-06

Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении выбросов загрязняющих веществ в зависимости от топлива, необходимого для двигателя

Государственный стандарт РФ ГОСТ Р 52033-2003 «Автомобили с бензиновыми двигателями. Выбросы загрязняющих веществ с отработавшими газами. Нормы и методы контроля при оценке технического состояния» (принят постановлением Госстандарта РФ от 27 марта 2003 г. N 100-ст)

Текст ГОСТа приводится по официальному изданию Госстандарта России, ИПК Издательство стандартов, 2003 г.

Дата введения 1 января 2004 г.

Приказом Росстандарта от 18 июля 2017 г. N 708-ст настоящий ГОСТ отменен с 1 февраля 2018 г. в связи с принятием и введением в действие ГОСТ 33997-2016 «Колесные транспортные средства. Требования к безопасности в эксплуатации и методы проверки» для добровольного применения в РФ

1 Разработан Федеральным государственным унитарным предприятием «Государственный научно-исследовательский институт автомобильного транспорта» (НИИАТ) Министерства транспорта Российской Федерации, Государственным научным центром Российской Федерации — Научно-исследовательским автомобильным и автомоторным институтом (ГНЦ НАМИ) и Всероссийским научно-исследовательским институтом метрологической службы Госстандарта России (ВНИИМС)

Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 315 «Эксплуатация автомобильного транспорта и автотранспортные услуги»

2 Принят и введен в действие постановлением Госстандарта России от 27 марта 2003 г. N 100-ст

3 Введен впервые

В настоящий документ внесены изменения следующими документами:

Изменение N 1, утвержденное приказом Росстандарта от 2 мая 2012 г. N 63-ст

Нормирование выбросов токсичных веществ двигателя автомобиля

1. Общие сведения о токсичности двигателя автомобиля

Под токсичностью выбросов двигателя автомобиля (токсичностью двигателя) следует понимать способность выбросов двигателя оказывать токсическое воздействие на людей, животный мир, что определяется следующими факторами:

• состав токсичных веществ;
• абсолютное количество выбросов токсичных веществ в единицу времени (или на единицу пути, пройденного автомобилем);
• физико-химические законы превращения химических соединений в атмосфере;
• геофизические законы распространения токсичных веществ;
• чувствительность живых организмов.

Загрязнение окружающей среды и, как следствие, возникшие требования экологической безопасности заставили промышленно развитые страны в зависимости от концентрации автомобилей, климатических, рельефных условий и других факторов ввести законодательные акты, регулирующие параметры токсичности как транспортных средств, так и других силовых установок, оснащенных двигателями внутреннего сгорания. При этом разработка и совершенствование норм ведется не только в национальных масштабах, но и по международным программам Евразийской экономической комиссии и ООН (ECE, UNO).

Нормы токсичности, принятые разными странами, отличаются друг от друга уровнем ограничений, условиями проведения испытаний, а также техническими возможностями эксплуатационных служб и экономической целесообразностью. Стандарты на нормы и методы определения токсичных составляющих отработавших газов, введенные во многих странах, периодически пересматриваются, причем, как правило, в сторону ужесточения.

В настоящее время стандартами всех стран мира регламентируются выбросы токсичных компонентов на определенных, наиболее характерных режимах работы двигателя (стандарты первого рода) или на совокупности режимов, имитирующих действительные условия эксплуатации (стандарты второго рода). Нормирование токсичных веществ по совокупности режимов применяется для новых двигателей и автомобилей, т.е. в целях контроля продукции моторных и автомобильных заводов.

2. Нормирование выбросов токсичных веществ и режимы испытаний в процессе эксплуатации

В условиях эксплуатации проверка автомобилей по совокупности режимов в настоящее время представляет определенные трудности. Поэтому нормирование выбросов токсичных веществ для автомобилей, находящихся в эксплуатации, производится только на режимах холостого хода и разгона двигателя.

В Республике Беларусь для автомобилей с искровым зажиганием в настоящее время применятся стандарт СТБ 2170–2011 «Транспортные средства, оснащенные двигателями с принудительным зажиганием. Выбросы загрязняющих веществ в отработавших газах». Он устанавливает нормы и методы измерения содержания оксида углерода и углеводородов в отработавших газах в режиме холостого хода для механических транспортных средств и распространяется на находящиеся в эксплуатации механические транспортные средства (ТС) категорий М и N, оснащенные двигателями внутреннего сгорания с принудительным зажиганием, работающими на бензине, газовом топливе или бензине и газовом топливе. Стандарт не распространяется на транспортные средства, полная масса которых составляет менее 400 кг или максимальная скорость не превышает 50 км/ч.

Содержание оксида углерода и углеводородов в отработавших газах измеряют при работе двигателя в режиме холостого хода на минимальной (n_min) и повышенной (n_пов) частотах вращения коленчатого вала двигателя, установленных изготовителем ТС. При отсутствии данных изготовителя ТС:

• значение n_min не должно превышать 1100 мин -1 для ТС категорий М₁ и N₁, 900 мин -1 для ТС остальных категорий;
• значение n_пов устанавливают в пределах 2000…3500 мин -1 для ТС категорий М₁ и N₁, 2000…2800 мин -1 для ТС остальных категорий.

Содержание оксида углерода и углеводородов (объемные доли) должно быть в пределах данных, установленных изготовителем ТС. Если эти данные отсутствуют, то содержание оксида углерода и углеводородов в отработавших газах ТС, работающих на бензине, не должно превышать значений, указанных в табл. 3.

Таблица 3. Предельно допустимое содержание оксида углерода и углеводородов в отработавших газах автомобилей, работающих на бензине

* ТС, для которых экологический класс не установлен.

Примечания: 1. Для ТС экологического класса 3–5 при достижении пробега 150 000 км и более значения могут быть увеличены на 20 %. 2. Автотранспортные средства разделены на категории: М₁ — легковые автомобили (не более 8 мест, кроме водителя); М₂ — то же, но более 8 мест, кроме водителя (микроавтобусы); М₃ — то же, автобусы, в том числе сочлененные; N₁– автомобили полной массой до 3,5 т, предназначенные для транспортировки грузов; N₂ — то же от 3,5 до 12 т; N₃ — то же свыше 12 т (в том числе тягачи, спецавтомобили).

В зависимости от уровня выбросов, предусмотренного конструкцией, ТС согласно СТБ 1848–2009 «Транспорт дорожный. Экологические классы» подразделяют на шесть экологических классов. Соответствие ТС определенному экологическому классу удостоверяется одним из следующих документов:

• сообщение, касающееся официального утверждения типа ТС и двигателя, предусмотренного Правилами ЕЭК ООН;
• одобрение типа ТС;
• сертификат соответствия на ТС и двигатель по Правилам ЕЭК ООН или Директивам ЕС;
• паспорт ТС или шасси ТС.

Для ТС с пробегом до 3000 км значения содержания оксида углерода и углеводородов установлены в руководстве (инструкции) по эксплуатации ТС.

При наличии у ТС раздельной системы выпуска отработавших газов измерения следует проводить в каждой из выпускных труб. При выявлении повышенного содержания оксида углерода или углеводородов в отработавших газах хотя бы в одной выпускной трубе ТС считается технически неисправным.

Для оценки выбросов загрязняющих веществ с отработавшими газами транспортных средств, работающих на газовом топливе, измеряют содержание оксида углерода и углеводородов в отработавших газах. Содержание оксида углерода и углеводородов в отработавших газах измеряют при работе двигателя в режиме холостого хода на минимальной (n_min) и повышенной (n_пов) частоте вращения, установленных изготовителем ТС. При отсутствии данных изготовителя ТС значения n_min и n_пов выбирают как и для двигателей, работающих на бензине.

Содержание нормируемых загрязняющих веществ должно быть в пределах данных, установленных изготовителем ТС. Если эти данные неизвестны, то содержание оксида углерода и углеводородов в отработавших газах ТС, работающих на газовом топливе, не должно превышать значений, указанных в табл. 4.

Для ТС с пробегом до 3000 км значения содержания оксида углерода и углеводорода установлены в руководстве (инструкции) по эксплуатации ТС.

Таблица 4. Предельно допустимое содержание оксида углерода и углеводородов в отработавших газах автомобилей, работающих на газовом топливе

ТС, не оборудованные системой нейтрализации отработавших газов

ТС, оборудованные системой нейтрализации отработавших газов

Выбросы ТС, которые работают на газовом топливе, но имеют работающую на бензине систему питания двигателя, предназна­ченную только для целей запуска двигателя (объем бака для бензина не более 15 л), проверяют при работе на газовом топливе.

Выбросы ТС, которые работают на двух видах топлива (бензин и газовое топливо), проверяют при работе на каждом из видов топлива. Выбросы ТС не должны превышать значений, установлен­ных в табл. 3, при работе на бензине, и значений, установленных в табл. 4, при работе на газовом топливе. При обнаружении повышенного содержания оксида углерода или углеводородов в отработавших газах хотя бы на одном из проверяемых режимов или в хотя бы в одной выпускной трубе (при наличии раздельной системы выпуска отработавших газов) ТС считается технически неисправным.

Подготовка к измерениям. Внешним осмотром проверяют наличие на ТС систем и устройств, обеспечивающих снижение выбросов, и их комплектацию. В случае несоответствия комплектации ТС установленной изготовителем, измерения не проводят и ТС считается неисправным.

Устанавливают датчики температуры масла и частоты вращения. Запускают и прогревают двигатель до рабочей температуры моторного масла. Температура должна быть в пределах, установленных изготовителем ТС. Если требования изготовителя к диапазону температур отсутствуют, то температура должна быть не ниже 80 °С.

Если из-за конструкции ТС невозможно измерить температуру моторного масла, то определение достижения двигателем рабочей температуры может быть произведено другими методами, например по работе системы охлаждения двигателя (по показаниям указателя температуры охлаждающей жидкости на панели приборов ТС или по включению вентилятора системы охлаждения двигателя).

Пробоотборный зонд газоанализатора устанавливают в выпускную трубу ТС на глубину не менее 300 мм от среза (при косом срезе выпускной трубы глубину отсчитывают от короткой кромки среза). Полностью открывают воздушную заслонку карбюратора (при его наличии).

Измерение выбросов проводят в следующей последовательности (для ТС, не оснащенных системами нейтрализации отработавших газов):

1. запускают двигатель;
2. нажимая на педаль, увеличивают частоту вращения коленчатого вала до n_пов и работают в этом режиме не менее 15 с;
3. отпускают педаль, устанавливая минимальную частоту вращения вала двигателя, и не ранее чем через 30 с измеряют содержание оксида углерода и углеводородов при частоте n_min;
4. устанавливают повышенную частоту вращения вала двигателя и не ранее чем через 30 с измеряют содержание оксида углерода и углеводородов при частоте n_пов.

На ТС, оснащенных двухкомпонентными или трехкомпонентными системами нейтрализации отработавших газов, измерения выбросов проводят в следующем порядке:

1. запускают двигатель;
2. нажимая на педаль, увеличивают частоту вращения коленчатого вала двигателя до n_пов и работают в этом режиме не менее 2 мин (при температуре окружающего воздуха ниже 0 °С не менее 4 мин) и после стабилизации показаний измеряют содержание оксида углерода и углеводородов и фиксируют значение коэффициента избытка воздуха , значение которого у ТС, оборудованных трехкомпонентной системой нейтрализации отработавших газов, должно быть в пределах данных, установленных изготовителем ТС. В случае отсутствия указанных данных значение  должно быть от 0,97 до 1,03;
3. устанавливают минимальную частоту вращения коленчатого вала двигателя n_min и не ранее чем через 30 с измеряют содержание оксида углерода и углеводородов.

На ТС, оснащенных трехкомпонентной системой нейтрализации отработавших газов, перед измерением содержания оксида углерода и углеводородов проверяют работоспособность двигателя и системы нейтрализации по показаниям индикатора неисправностей, расположенного на приборной панели:

• при включении зажигания перед пуском двигателя индикатор неисправностей должен быть включен или включаться на короткий промежуток времени; при отсутствии соответствующего сигнала индикатора неисправностей после включения зажигания измерения не проводят и ТС считается неисправным;
• после пуска двигателя индикатор неисправностей должен выключиться; если этот индикатор при работе двигателя остается во включенном состоянии, измерения не проводят и ТС считается неисправным.

При наличии раздельных систем выпуска отработавших газов ТС измерения следует проводить в каждой из выпускных труб. За результат измерения принимают максимальные значения содержания оксида углерода и углеводородов в отработавших газах в одной из выпускных труб.

Выбросы гибридных ТС проверяют в порядке, указанном в руководстве по эксплуатации ТС.

Для автомобилей с дизельными двигателями в Республике Беларусь действует стандарт СТБ 2169–2011 «Транспортные средства, оснащенные двигателями с воспламенением от сжатия. Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерения».

Стандарт устанавливает нормы и методы измерения дымности отработавших газов в режиме свободного ускорения для механических транспортных средств и распространяется на находящиеся в эксплуатации ТС категорий М и N, оснащенные двигателями с воспламенением от сжатия, работающие на дизельном топливе.

3. Нормы дымности двигателя автомобиля

Нормируемым параметром дымности является натуральный показатель ослабления светового потока K_L — величина, обратная толщине слоя отработавших газов, проходя через который, поток излучения от источника света ослабляется в е раз (е = 2,178 — основание натурального логарифма).

Дымность ТС не должна превышать предельно допустимое значение коэффициента поглощения K_L, значение которого может быть установлено изготовителем или указано:

• в сообщении об официальном утверждении типа двигателя;
• знаке официального утверждения, нанесенном на двигатель или ТС в соответствии с Правилами ЕЭК ООН № 24 (прил. 2, 3) или Директивой 72/306/ЕЕС (прил. 2);
• сертификате соответствия двигателя или его эксплуатационной документации.

В случае отсутствия информации о значении предельно допустимого коэффициента поглощения K_L для конкретного двигателя или ТС, дымность не должна превышать значений, приведенных в табл. 5.

Дымность ТС, которые работают на двух видах топлива (дизельном и газовом), проверяют при работе на дизельном топливе. Дымность ТС, которые работают на газовом топливе, но имеют работающую на дизельном топливе систему, предназначенную

только для целей запуска двигателя (объем бака для дизельного топлива не более 15 л), не проверяют. Дымность гибридных электромобилей проверяют в порядке, указанном в руководстве по эксплуатации ТС.

Таблица 5. Допустимые нормы дымности для автомобилей с дизельными двигателями

Примечание. Для ТС экологического класса 3–6 при достижении пробега 150 000 км и более значения могут быть увеличены на 20 %.

* ТС, для которых экологический класс не установлен.

** Значения в скобках приведены для двигателей с наддувом.

Методы измерения. Температура окружающего воздуха, атмосферное давление, относительная влажность в месте расположения дымомера и другие условия его использования должны соответствовать требованиям, указанным в руководстве по эксплуатации указанного прибора. Система выпуска, включая систему очистки отработавших газов от загрязняющих веществ, должна быть полностью укомплектована, герметична и не иметь повреждений.

Для измерения K_L следует применять дымомер с пределом допустимой абсолютной погрешности не более 0,025 м-1 при коэффициенте поглощения света 1,7 м-1. Для измерения температуры масла в поддоне картера двигателя следует применять термометр с диапазоном 0…150 °С и погрешностью измерений не более ±5 % верхнего значения диапазона измерений. Для измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя следует применять тахометр с диапазоном 0…10 000 мин-1 и погрешностью измерений не более ±5 % верхнего значения диапазона измерений.

Для подвода отработавших газов из выпускной трубы ТС в измерительную камеру дымомера следует использовать пробоотборную систему, обеспечивающую отсутствие утечек газов и подсоса воздуха.

Подготовка к измерениям. Дымомер должен быть подготовлен к измерениям в соответствии с требованиями руководства по эксплуатации. При необходимости устанавливают датчики температуры масла и частоты вращения.

Запускают и прогревают двигатель до рабочей температуры моторного масла аналогично проверке бензинового двигателя.

Измеряют значения n_min и n_max, которые должны быть в пределах, установленных изготовителем ТС.

Измерение дымности в режиме свободного ускорения проводят следующим образом:

1. устанавливают зонд для отбора отработавших газов из выпускной трубы в дымомер;
2. запускают двигатель;
3. при работе двигателя в режиме холостого хода на n_min равномерно быстрым (не более 1 с), но не резким нажатием перемещают педаль подачи топлива до упора. Держат педаль в этом положении до достижения установившейся работы на n_max (не менее 1 с). Отпускают педаль и через 10 с приступают к выполнению следующего цикла свободного ускорения;
4. циклы свободного ускорения повторяют не менее 6 раз (3 для продувки системы выпуска отработавших газов, 3 для измерения коэффициента поглощения);
5. измеряют значение K_Lна последних трех циклах свободного ускорения по максимальному показанию дымомера;
6. измеренные значения K_Lсчитают достоверными, если три последовательных значения располагаются в зоне шириной 0,25 м-1;
7. определяют среднеарифметическое значение K_Lср трех последних измерений, которое принимают за результат измерения.

Пример. Пусть при проведении испытаний получены следующие значения по шкале K_L при проведении проверки на режиме свободного ускорения для двигателя без наддува 1,15; 1,0; 0,8. Несмотря на то, что максимальная величина K_L не превышает допустимого значения 1,2, разница между значениями 1,15 и 0,8 превышает значение 0,25 м-1, а это значит, что данный автомобиль не проходит тестовую проверку.

График зависимости частоты вращения n и дымности по коэффициенту поглощения света K_L от времени t в процессе одного цикла свободного ускорения приведен на рис. 12.

Дымность ТС с раздельной выпускной системой измеряют в каждой выпускной трубе. За результат измерения принимают максимальное среднеарифметическое значение K_ср, полученное в одной из выпускных труб, при условии, что результаты измерения дымности каждой выпускной трубы не превышают предельно допустимое значение дымности.

Для двигателей, оборудованных связанной или механически соединенной с двигателем системой наддува нагнетаемого воздуха, которая может отключаться, проводят два полных этапа измерения (по 6 циклов режима свободного ускорения), причем в первом случае система наддува включается, а в другом — отключается. За результат измерения принимают наибольшее из двух полученных значений.

Рис. 12. Характерные формы графиков зависимости частоты вращения n и дымности K от времени t за один цикл свободного ускорения: 1 — график изменения частоты вращения коленчатого вала двигателя n; 2 — график изменения дымности отработавших газов по коэффициенту поглощения K; n_min — минимальная частота вращения, мин-1; n_max — максимальная частота вращения, мин-1; t_о — общее время одного цикла свободного ускорения, с; t_с.у — время свободного ускорения от n_min до n_max, не менее 1 с; t_н.п.у — время нажатой педали, не менее 2 с; t_х.х — время работы на холостом ходу на n_min, не менее 10 с; K_max — максимальное значение дымности в режиме свободного ускорения

4. Нормирование выбросов токсичных веществ и режимы испытаний по ездовым циклам

Для разработки комплексных программ по снижению загрязнения атмосферы вредными веществами, содержащимися в отработавших газах автомобилей, необходимо иметь информацию о выбросах не только в режиме холостого хода, но и в других режимах. Кроме того, оценка токсичности автомобилей и двигателей должна производиться на основе определения массы выделенных вредных веществ.

Стандарты, удовлетворяющие этим требованиям и действующие для автомобильной промышленности, можно отнести ко второму роду. В основу этих стандартов были положены модели движения и управления автомобилем в городских условиях, которые называют ездовыми циклами. При испытаниях автомобилей по ездовым циклам дается более объективная оценка токсичности транспортных средств по выбросам CO, CH, NO_x, так как учитывается масса автомобиля, скорость движения, качество управления, а также масса выделенных веществ.

В настоящее время помимо рассмотренных ГОСТов в ряде европейских стран приняты общие правила, регламентирующие выбросы токсичных веществ: «Евро-1», «Евро-2», «Евро-3», «Евро-4», «Евро-5» и разработаны «Евро-6», которые предусмотрены Правилами № 49 и № 83 ООН ЕЭК. К требованиям «Евро» не относятся другие требования, например по шумности (они ограничиваются Правилами № 51). Требования, предусмотренные соответствующими правилами, относятся к производителям автомобилей, которые должны сертифицировать свои автомобили на соответствие правилам.

При определении выбросов токсичных веществ с ОГ и дымности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания применяются два различных способа: а) испытания двигателей в составе автомобиля на беговых барабанах или специальной трассе (для легковых автомобилей, легких грузовиков с полной массой до 3,5 т и микроавтобусов); б) испытания ДВС на моторном стенде.

При этом используются два принципиально различных метода испытаний (как на беговых барабанах, так и на моторных стендах):

1. испытания на установившихся режимах, когда измерения проводят в условиях постоянства скоростного и нагрузочного режимов (число таких режимов различно в разных стандартах);
2. испытания на переходных режимах, когда измерения проводят во время изменения нагрузки и/или скоростного режима.

Испытания на беговых барабанах проводятся по ездовым циклам, имитирующим режимы работы двигателя в условиях реальной эксплуатации для легковых автомобилей, легких грузовиков с полной массой до 3,5 т и микроавтобусов (для Европы Правила № 83).

Для проведения испытаний автомобиля на токсичность его устанавливают на стенд (рис. 13) с беговыми барабанами 3, на котором имитируются характерные условия движения в крупных городах.

Чтобы при имитации поездки на испытательном стенде уровень эмиссии отработавших газов был сравним с тем, что обеспечивается при дорожных испытаниях, необходимо воспроизводить действующие на транспортное средство силы, такие, как силы инерции автомобиля, силы качения и сопротивления воздуха. Кроме того, асинхронные двигатели, двигатели постоянного тока или индукторные тормозные устройства обеспечивают беговым барабанам нужную нагрузку, зависящую от скорости. Электродвигатели подтормаживают беговые барабаны и это усилие преодолевается ведущими колесами транспортного средства. Для имитации инерционной массы на современных стендах используется электрическая имитация маховика. Охлаждающий вентилятор 1, установленный на незначительном расстоянии перед автомобилем, имитирует набегающий поток встречного воздуха, осуществляя необходимое охлаждение радиатора двигателя.

Во время испытаний все отработавшие газы разбавляются воздухом в соотношении 1:10 и собираются в одну или несколько эластичных емкостей для отбора проб 5. Это необходимо для исключения конденсации водяных паров, что приводит к значительному снижению потерь NO_x в емкости пробосборника. Кроме того, разбавление смеси не позволяет углеводородам реагировать друг с другом.

Рис. 13. Схема стенда для испытаний двигателей в составе автомобилей на беговых барабанах: 1 — охлаждающий вентилятор; 2 — монитор для отображения хода испытательного цикла; 3 — беговые барабаны; 4 — емкость с воздухом; 5 — емкость для отбора проб отработавших газов; 6 — вытяжка; 7 — газоанализаторы; 8 — подогреваемый трубопровод; 9 — насос; 10 — фильтр; 11 — тарировочные газы; 12 — нулевой (нейтральный) газ; 13 — печь; 14 — теплообменник/нагреватель; 15 — разбавительный туннель; 16 — воздух; 17 — измерительный фильтр; 18 — измеритель потока; 19 — газовый счетчик; 20 — сопла Вентури; 21 — воздушный нагнетатель; 22 — персональный компьютер для обработки результатов испытаний

Смешивание отработавших газов с воздухом осуществляют таким образом, чтобы суммарный объемный расход смеси оставался постоянным на всех режимах работы двигателя. При этой методике содержание токсичных веществ в разбавленном потоке пропорционально выбросу этих веществ из двигателя автомобиля в атмосферу.

Анализ газов из эластичных емкостей осуществляется быстродействующими газоанализаторами 16.

В настоящее время для испытаний легковых автомобилей используются несколько ездовых циклов, основными их которых являются: американский FED (калифорнийский FTR 75), японский и европейский.

Контрольные испытания по циклу (Правила № 49) могут проводиться и на моторном стенде (рис. 14), на который устанавливают двигатель, снятый с автомобиля.

При таких испытаниях применяется динамометрический стенд, позволяющий осуществлять испытания по специальному циклу и оборудованный тахометром, динамометром для измерения крутящего момента, расходомерами топлива и воздуха, термометрами для определения температуры масла, охлаждающей жидкости, всасываемого воздуха, топлива и отработавших газов, барометром, гигрометром, приборами для определения давления отработавших газов и потерь нагрузки во впускном трубопроводе. Стенд должен быть оборудован программным управлением, которое осуществляет предписываемое циклом изменение скоростных и нагрузочных режимов.

Этот вид испытаний более точен и менее дорог. Кроме того, потребитель может выбрать подходящий по мощностно-экономическим и природоохранным показателям двигатель, не затрачивая средства на испытания различных двигателей на объекте.

Основной вид испытаний двигателей на моторном стенде при определении выбросов токсичных веществ с отработавшими газами — испытания по циклам, состоящим из нескольких режимов, которые могут быть как установившимися, так и переходными.

Рис. 14. Принципиальная схема моторного стенда для испытания двигателей: 1 — подаваемый воздух; 2 — воздушный фильтр; 3 — подвод холодной воды; 4 — отвод горячей воды; 5 — подогрев топлива; 6 — система быстрого подключения двигателя к стенду; 7 — модуль для подключения газовых и жидкостных коммуникаций; 8 — блок электронного управления работой дизеля; 9 — система впрыска; 10 — дизельный двигатель; 11 — охладитель наддувочного воздуха; 12 — сигналы датчиков и настроечные сигналы; 13 — нейтрализатор отработавших газов; 14 — блоки питания; 15 — блоки измерительной техники; 16 — механизм имитации привода педали газа; 17 — электрический динамометрический тормоз; 18 — компьютер испытательного стенда; 19 — система снятия индикаторной диаграммы (высокоскоростная система измерения по углу поворота коленчатого вала); 20 — устройства анализа состава отработавших газов (газоанализатор, дымомер, инфракрасный спектроскоп с быстрым преобразованием Фурье, масс-спектрометр, система измерения уровня содержания частиц примесей); 21 — подача воздуха для эжекции; 22 — участок эжекции; 23 — эжекционная камера; 24 — переключающий клапан; 25 — система измерения разрежения; 26 — вентилятор; 27 — датчик объемного расхода воздуха; 28 — система отбора частиц примесей; 29 — емкость для охлаждающей жидкости; 30 — топливный бак

5. Приборы для определения токсичности отработавших газов

Анализ токсичных веществ по требованиям, предусмотренным соответствующими правилами, относящимися к производителям автомобилей, производится газоанализатором недисперсионного типа с поглощением в инфракрасной части спектра (оксид углерода) — газоанализатором пламенно-ионизационого типа (углеводороды), газоанализатором хемилюменесцентного типа (оксиды азота). Для определения содержания твердых частиц в отработавших газах применяются специальные фильтры, которые взвешиваются до и после анализа.

Содержание токсичных компонентов в отработавших газах бензиновых двигателей определяется с помощью газоанализаторов, работающих на основе использования инфракрасного излучения. В них анализ содержания оксида, диоксида углерода и углеводородов производится с помощью недисперсионных инфракрасных лучей. Физический смысл процесса заключается в том, что эти газы поглощают инфракрасные лучи с определенной длиной волны. Так, например, оксид углерода поглощает инфракрасные лучи с длиной волны 4,7 мкм, углеводороды — 3,4, диоксид углерода — 4,25 мкм (рис. 15). Следовательно, с помощью детектора, чувствительного к инфракрасным лучам с определенной длиной волны, можно определить степень их поглощения при прохождении анализируемой пробы, в результате чего можно установить концентрации того или иного компонента.

Рис. 15. Спектры поглощения некоторых газов в инфракрасной области

На рис. 16 показана схема измерения поглощения инфракрасного излучения в определенной области спектра при прохождении света от источника через анализируемые отработавшие газы. Каждый газ, входящий в состав отработавших газов, поглощает излучения в свойственных ему участках, обусловливаемых частотами собственных колебаний атомов и ионов в молекуле. Свет интенсивностью I₀ от источника 1 проходит через мерное пространство, линзу 4 и поступает на детектор 5 (лучи 3). При этом интенсивность I_x меньше, чем I₀, так как часть света поглощается (лучи А), а часть — отражается (лучи В). Степень поглощения лучистой энергии зависит от концентрации исследуемой пробы отработавших газов и толщины ее слоя. Рефлектор 2 служит для создания параллельного пучка света.

Интенсивность потока излучения определяется из выражения

где I_x, I₀ — интенсивности (монохроматические, т.е. имеющие определенную длину волны) конечного и начального потоков излучения; С — коэффициент поглощения, характерный для данного газа и являющийся функцией длины волны; k — концентрация газа (исследуемой пробы), поглощающего излучение; L — толщина (длина) слоя исследуемого газа.

Рис. 16. Схема поглощения инфракрасного излучения

Схема газоанализатора, работающего по принципу инфракрасного излучения, показана на рис. 17. Отработавшие газы с помощью мембранного насоса 5 через газоотборный зонд 1, отделитель конденсата 2 и фильтры 3, 4 закачиваются в измерительную камеру 13. Сравнительная камера 9 при этом заполнена инертным газом и закрыта. Источниками инфракрасного излучения являются нихромные нагреватели, которые нагреваются до температуры около 700 °С. Отражаясь от параболических зеркал, поток инфракрасного излучения, периодически прерываемый обтюратором, приводимым во вращение от синхронного электродвигателя 7, проходит через измерительную и сравнительную камеры. Обтюратор необходим для обеспечения ритмичного прерывания инфракрасного излучения. В измерительной камере происходит поглощение инфракрасного излучения определенным компонентом отработавших газов в зависимости от его концентрации. В сравнительной камере этого не происходит, в результате возникает разница температур и давлений в обеих камерах. Вследствие этого изменяется емкость мембранного конденсатора 12, расположенного между камерами лучеприемника. Сигнал с конденсатора подается на усилитель 11 и далее на регистрирующий прибор. По такому принципу работают газоанализаторы типа ГИАМ 27-01 (Россия), ЕТТ фирмы Bosch и др.

Рис. 17. Схема газоанализатора: 1 — газоотборный зонд; 2 — отделитель конденсата; 3 — фильтр тонкой очистки; 4 — защитный фильтр; 5 — мембранный насос; 6 — источник инфракрасного излучения; 7 — синхронный электродвигатель; 8 — вращающийся диск обтюратора; 9 — сравнительная камера; 10 — лучеприемник инфракрасного излучения; 11 — усилитель; 12 — мембранный конденсатор; 13 — измерительная камера; 14 — индикаторные приборы

В более поздних конструкциях газоанализаторов, например АВГ-4 (рис. 18), применяется метод измерения, частично отличающийся от рассмотренного выше. Анализируемый газ после очистки проходит через измерительную проточную кювету 2, где определяемые компоненты, взаимодействуя с излучением, вызывают его поглощение в соответствующих спектральных диапазонах (3,4; 3,9; 4,25 и 4,7 мкм). Инфракрасное излучение аналитических областей спектра определяемых компонентов, подаваемое излучателем, прерывается вращающимся диском обтюратора 3. Поток излучения характерных областей спектра выделяется приемниками излучения 4 с интерференционными фильтрами и преобразуется в электрические сигналы, пропорциональные концентрации анализируемых компонентов.

В современных многокомпонентных газоанализаторах типа «Автотест», «Инфакар М-1 т.0ШРЕх» (Россия), MGT 5 фирмы МАХА (Германия) кроме измерения содержания оксида (СО) и диоксида углерода (СО₂), углеводородов (СН) может определяться содержание кислорода (О₂) и оксидов азота (NO)_x, а также коэффициент избытка воздуха λ. Однако молекулы газа с одинаковым количеством атомов не вызывают абсорбцию в инфракрасном диапазоне спектра, поэтому для измерения их концентрации метод инфракрасного излучения неприемлем. Определение содержания NО_х в газоанализаторах осуществляется химическим датчиком, посылающим электрический сигнал, который пропорционален содержанию измеряемых компонентов.

Рис. 18. Схема оптического газоанализатора АВГ-4 (Россия): 1 — излучатель; 2 — кювета; 3 — обтюратор; 4 — приемники излучения с интерференционными фильтрами

Концентрация кислорода определяется электрохимическим методом. В датчике кислорода имеются измерительный и сравнительный электроды, находящиеся в электролите и отделенные от анализируемого газа полимерной мембраной. На измерительном электроде кислород, продиффундировавший через мембрану, электрохимически восстанавливается и во внешней цепи возникает электрический ток, сила которого пропорциональна парциальному давлению кислорода в газе над мембраной. Величина полноты сгорания топлива  вычисляется микропроцессором газоанализатора на основании данных по содержанию СО₂, О₂, СО, СН.

Определение значений λ и O₂ позволяет также применять газоанализаторы для диагностики топливных систем автомобилей с каталитическими нейтрализаторами и лямбда-зондом.

Общая схема многокомпонентного газоанализатора показана на рис. 19. Измеряемые отработавшие газы отбираются из системы выпуска автомобиля с помощью зонда. Они закачиваются установленным в измерительном приборе мембранным насосом 7 и подаются через фильтр в отделитель конденсата 3. Здесь, прежде чем измеряемый газ очистится в следующем фильтре еще раз, отделяются грубые загрязнения и конденсат водяных паров. Второй мембранный насос 8 откачивает конденсат на выход для слива конденсата. Сначала измеряемый газ проходит через газоанализатор GA1. Здесь определяется концентрация СО₂ и СО. Затем газ направляется в газоанализатор GA2, который измеряет концентрацию СН. Прежде чем газ покинет измерительный прибор через выход 15, он проходит через датчики 13 и 14, которые измеряют содержание O₂ и NO_x.

Когда происходит автоматическая установка прибора на «нуль» (так называемая продувка), вход измерительной камеры переключается электромагнитным клапаном 6, который установлен перед насосом 7, с отработавших газов на воздух.

Фильтр 5 с активированным углем защищает измерительный прибор от проникновения углеводородов, содержащихся в окружающем воздухе.

Рис. 19. Схема многокомпонентного газоанализатора: 1 — зонд отбора проб отработавших газов; 2 — фильтры; 3 — отделитель конденсата; 4 — вход воздуха; 5 — фильтр с активированным углем; 6 — электромагнитный клапан; 7 — мембранный насос газа; 8 — мембранный насос конденсата; 9 — датчик давления; 10 — газоанализатор GA1 (измерительные камеры СО₂, СО); 11 — газоанализатор GA2 (измерительная камера СН); 12 — датчик атмосферного давления; 13 — электрохимический датчик О₂; 14 — химический датчик NO_x; 15 — выход газа; 16 — выход для слива конденсата

Датчик давления 9 служит для проверки плотности всего газового тракта. Второй датчик давления 12 регистрирует атмосферное давление, которое используется в расчетах.

Во многих странах нормируется коэффициент избытка воздуха λ — отношение массы воздуха, поступающего в цилиндры двигателя при его работе, к массе воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания горючей смеси. Этот коэффициент рассчитывается микропроцессором газоанализатора.

В зависимости от комплектации анализатор может также производить:

• определение частоты вращения коленчатого вала двигателя;
• индикацию и вывод результатов измерений в виде протокола с указанием текущей даты и времени;
• автоматическую коррекцию «нуля» при включении прибора и в дальнейшем по требованию без отключения пробозаборной системы от выхлопной трубы автомобиля;
• измерения при отрицательных температурах окружающей среды (до -20 °С) при наличии дополнительной системы подогрева проб измеряемого отработавшего газа.

Дымность дизельных двигателей определяется с помощью анализаторов отработавших газов (дымомеров), работающих на использовании принципа определения поглощения света отработавшими газами. Принцип измерения дымности отработавших газов в дымомерах основывается на том, что отработавший (дымовой) газ дизельного двигателя обладает определенной степенью непрозрачности и в зависимости от ее величины пропускает меньше света, чем воздух. Это свойство используется в приборе для измерения дымности отработавших газов посредством абсорбционной фотометрии.

Общая схема дымомера показана на рис. 20. Отработавшие газы поступают в измерительную камеру 3, вытянутую в длину. С одной стороны камеры расположен источник 1, с другой — приемник света 2 (фотодиод). Источник представляет собой светоизлучающий диод, который испускает свет с длиной волны 675 нм (адаптирована под абсорбционную характеристику дымового газа).

Рис. 20. Схема дымомера: 1 — источник; 2 — приемник; 3 — измерительная камера; 4 — клапан

На противоположной стороне камеры фотодиод принимает поступающий свет. В зависимости от непрозрачности дыма изменяется степень прохождения света, падающего на фотоэлемент. Для защиты стекол дымомера от осадков отработавших газов и удаления их после работы в дымомерах предусматривают продувку с помощью воздуха, который подается через специальный клапан.

Подобный принцип используется в дымомерах 3.010, 3.011 фирмы Bosch, ДО-1, ИД-1 (Беларусь), MDO2-LON (МАХА), КИД-2 (ГАРО), «Инфракар-Д» (Россия), которые имеют широкое распространение, а также в большинстве дымомеров других фирм.

Zealint.ru

Юридический блог

Требования к автомобильным двигателям и их системам

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ДВИГАТЕЛЮ.

Проектирование двигателя является сложным процессом, при котором специалистам приходится решать комплекс проблем, свя­занных с удовлетворением требований, определяемых назначением двигателя и условиями его эксплуатации. Для создания высокопро­изводительной, экономичной в эксплуатации и экологически чистой транспортной, дорожно-строительной и сельскохозяйственной тех­ники автотракторные двигатели должны обеспечивать:

● высокую 1 надежность в разнообразных эксплуатационных условиях;

●необходимую мощность при малой массе и габаритах, наибольшую топливную экономичность на всех режимах работы;

●нормативные шумность и вибрацию двигателя, а также дымность и токсич­ность отработавших газов;

●хорошие пусковые качества;

●легкость управления и автоматизацию работы;

●простоту технического обслуживания и ремонта;

●минимум эксплуатационных затрат труда и материалов.

Одним из главных эксплуатационных требований является обеспечение надежности двигателя, поскольку с надежностью напрямую связаны расходы на поддержание работоспособности двигателя в эксплуатации и расходы, вызванные простоем машины из-за отказов двигателя.

Под надежностью понимают свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показателив установленных пределах при заданных условиях его эксплуатации, технического обслуживания и ремонтов в течение требуемого промежутка времени и (или) требуемой наработки. Заданной функцией для двигателя будет обеспечение энергией той транспортной, дорожно-строительной или сельскохозяйственной машины, для которой он предназначен.

3.ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМАМ ОХЛАЖДЕНИЯ ,СМАЗКИ, ТОПЛИВОПОДАЧИ.

При современных требованиях конструирования машин надежность их является главным показателем конструктивного и технологического совершенства, особенно это касается двигателей внутреннего сгорания, и конструктору ДВС приходится решать сложные задачи по надежности. Сложность заключается в том, что в ДВС ряд ответственных деталей и взаимосвязанных узлов работают при одновременном воздействии на них переменных не только механических, но и тепловых нагрузок.

Сложность решения задач, связанных с надежностью, значи­тельно повышается при создании перспективных высокофорси­рованных двигателей, отличающихся высокой удельной мощностью и частотой вращения коленчатого вала. Надежность двигателя может также обусловливаться такими составляющими, как безот­казность, долговечность, сохраняемость деталей и узлов. Очевид­но, высокая сопротивляемость истиранию поверхностей трущихся пар и ослабление тепловой напряженности деталей могут обеспе­чить высокую надежность работы двигателя. Практически эта задача может решаться (кроме применения прогрессивной техно­логии) разработкой и применением эффективных систем охлажде­ния и смазки. Характеристики и общие схемы этих систем должны прорабатываться уже на стадии общей компоновки любого типа двигателя.

В качестве двигателей внутреннего сгорания для автомобилей и тракторов в настоящее время используют.

1. Двигатели с внешним смесеобразованием и воспламенением смеси от постороннего источника. В этих двигателях используют легко испаряемое топливо (жидкое или газообразное), а горючую смесь, как правило, приготовляют за пределами основного рабоче­го объема (цилиндра и камеры сгорания) двигателя в специальном приборе — карбюраторе. К этому же типу относятся двигатели с так называемой системой непосредственного впрыска легкого топлива во впускной трубопровод (коллектор).

2. Двигатели с внутренним смесеобразованием и самовоспламе­нением топлива. В этих двигателях используется трудноиспаряемое топливо (дизельное топливо, соляровые масла и их смеси) и горю­чая смесь образуется в камерах сгорания двигателей. Поэтому конструкция камер сгорания дизелей оказывает непосредственное влияние на способ смесеобразования и воспламенения горючей смеси. В современных дизелях в зависимости от конструкции камер сгорания и способа подачи топлива используют неразделенные камеры с объемным или пленочным смесеобразованием и разделен­ные камеры сгорания — предкамерные и вихрекамерные. К этому типу можно отнести бензиновые двигатели с впрыском топлива непосредственно в полость цилиндра.

Независимо от типов и видов двигателей внутреннего сгорания к их системам питания предъявляются требования, основными из которых являются.

1. Точное дозирование топлива и окислителя (воздуха) по цик­лам и цилиндрам.

2. Приготовление горючей смеси в строго определенный, как правило, очень малый отрезок времени.

3. Образование горючей, а затем и рабочей смеси, обеспечива­ющей полное сгорание топлива и отсутствие токсичных компонен­тов в продуктах сгорания.

4. Автоматическое изменение количества и состава горючей сме­си в соответствии с изменением режима работы двигателя как скоростного, так и нагрузочного.

5. Надежный пуск двигателя в различных температурных усло­виях.

6. Стабильность установленной регулировки системы питания в течение длительного времени эксплуатации двигателя наряду с возможностью изменения регулировки в зависимости от условий эксплуатации и технического состояния двигателя.

7. Технологичность системы питания: простота и надежность конструкции, удобство монтажа, регулировки, обслуживания и ре­монта.

Выполнение указанных требований в системах питания автомо­бильных и тракторных двигателей, в основном, обеспечивается:

а) для двигателей с внешним смесеобразованием карбюрато­ром в карбюраторных двигателях, карбюратором-смесителем в га­зовых двигателях, электромагнитными форсунками и блоком упра­вления в двигателях с впрыском легкого топлива во впускной коллектор;

б) для двигателей с внутренним смесеобразованием насосом высокого давления и форсункой или насос-форсункой, а для двига­телей с впрыском легкого топлива непосредственно в полость цили­ндра электромагнитными форсунками и электронным блоком упра­вления — микропроцессором.

Контрольные вопросы:

1. Какие показатели характеризуют качество ПД?

2. В каких условиях эксплуатации ПД работает с частым изменением суточного и нагрузочного режима?

3. Каковы основные эксплуатационные требования к двигателю транспортной машины?

4. Что понимается под надежностью ПД?

5. Какие требования предъявляются к системам охлаждения, смазки, топливоподачи?

Лекция 13

Дата добавления: 2016-02-16 ; просмотров: 2371 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Двигатели внутреннего сгорания для дорожно-транспортных средств

Свечи накаливания двухпроводные для дизелей. Общие технические условия

Насосы топливные дизелей. Общие технические условия

Форсунки дизелей. Общие технические условия

Охладители водовоздушные дизелей и газовых двигателей с наддувом. Общие технические условия

Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Воздухоочистители. Общие технические условия

Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний

Форсунки автотракторных дизелей. Габаритные и присоединительные размеры

Дизели автотракторные. Насосы топливные высокого давления. Габаритные и присоединительные размеры

Аппаратура дизелей топливная. Термины и определения

Охрана природы. Атмосфера. Дизели автомобильные. Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерений

Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний

Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические в схемах. Устройства электрозапальные

Дизели тракторные и комбайновые. Общие технические условия

Форсунки центробежные газовые с тангенциальным входом. Номенклатура основных параметров и методы расчета

Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Направление вращения

Двигатели автотракторные. Элементы сменные фильтров тонкой очистки масла. Основные размеры

Техническая диагностика. Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Номенклатура диагностических параметров

Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Обозначение и нумерация цилиндров

Техническая диагностика. Символы на средствах диагностирования бензиновых двигателей и электрооборудования автомобилей

Дизели тракторные и комбайновые. Приемка

Электрооборудование автомобилей. Выводы высокого напряжения для катушек и распределителей зажигания. Основные размеры

Магнето автотракторные с фланцевым креплением. Присоединительные размеры

Системы зажигания автомобильных двигателей. Термины и определения

Системы зажигания автомобильных двигателей. Методы испытаний

Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Требования к пожарной безопасности

Совместимость технических средств электромагнитная. Электрооборудование автомобилей. Помехи от электростатических разрядов. Требования и методы испытаний

Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Выбросы вредных веществ и дымность отработавших газов. Циклы испытаний

Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Методы измерения и оценки воздушного шума

Ремни вентиляторные клиновые и шкивы для двигателей автомобилей, тракторов и комбайнов. Технические условия

Кольца поршневые двигателей внутреннего сгорания. Общие технические условия

Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Воздухоочистители. Методы стендовых безмоторных испытаний

ГОСТ Р 17.2.2.06-99

Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы измерения содержания оксида углерода и углеводородов в отработавших газах газобаллонных автомобилей

Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения сменных каталитических нейтрализаторов для механических транспортных средств

ГОСТ Р 41.24-2003

Единообразные предписания, касающиеся: 1. Сертификации двигателей с воспламенением от сжатия в отношении дымности; II. Сертификации автотранспортных средств в отношении установки на них двигателей с воспламенением от сжатия, сертифицированных по типу конструкции; III. Сертификации автотранспортных средств с двигателями с воспламенением от сжатия в

ГОСТ Р 41.49-2003

Единообразные предписания, касающиеся сертификации двигателей с воспламенением от сжатия и двигателей, работающих на природном газе, а также двигателей с принудительным зажиганием, работающих на сжиженном нефтяном газе, и транспортных средств, оснаще

ГОСТ Р 41.59-2001

Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения сменных систем глушителей

Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения автотранспортных средств в отношении измерения максимальной скорости

Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения двигателей внутреннего сгорания или систем электротяги, предназначенных для приведения в движение механических транспортных средств категории M и N, в отношении измерения полезной мощности и максимальной 30-минутной мощности систем электротяги

Совместимость технических средств электромагнитная. Электрооборудование автомобилей. Помехи от электростатических разрядов. Требования и методы испытаний

Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Общие требования безопасности

Автотранспортные средства. Системы отопления, вентиляции и кондиционирования. Требования к эффективности и безопасности

Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Нормы и методы определения

ГОСТ Р 51832-2001

Двигатели внутреннего сгорания с принудительным зажиганием, работающие на бензине, и автотранспортные средства полной массой более 3,5 т, оснащенные этими двигателями. Выбросы вредных веществ. Технические требования и методы испытаний

ГОСТ Р 51998-2002

Дизели автомобильных транспортных средств. Общие технические условия

ГОСТ Р 52033-2003

Автомобили с бензиновыми двигателями. Выбросы загрязняющих веществ с отработавшими газами. Нормы и методы контроля при оценке технического состояния

ГОСТ Р 52160-2003

Автотранспортные средства, оснащенные двигателями с воспламенением от сжатия. Дымность отработавших газов. Нормы и методы контроля при оценке технического состояния

ГОСТ Р 52230-2004

Электрооборудование автотракторное. Общие технические условия

Последние документы

ГОСТ Р 52488-2005

Средства для стирки. Общие технические условия

ГОСТ Р 51697-2000

Товары бытовой химии в аэрозольной упаковке. Общие технические условия

ГОСТ Р 51696-2000

Товары бытовой химии. Общие технические требования

Товары бытовой химии. Методы определения фосфорсодержащих соединений

Товары бытовой химии. Методы определения анионного поверхностно-активного вещества

Товары бытовой химии. Метод определения смываемости с посуды

Товары бытовой химии. Метод определения нерастворимого в воде остатка (абразива)

Классификация двигателей и их систем. Компоновка силовой установки машины

Двигатели могут быть классифицированы по различным признакам.

По назначению их подразделяют на стационарные и транспортные. К стационарным относятся двигатели генераторных, компрессорных, буровых и других установок. Они, как правило, работают в постоянном нагрузочном и скоростном режимах. К транспортным относятся двигатели автомобилей, тракторов, тепловозов, судов и других ТС.

По роду основного топлива для традиционных двигателей выделяют те, которые работают на тяжелом (дизельном) и легком (бензин, керосин) топливе, газовые, многотопливные и другие двигатели. Перспективным видом топлива для ТС в настоящее время считается водород.

По способу преобразования тепловой энергии в механическую различают двигатели внутреннего сгорания, у которых сгорание тогшивовоздушной смеси происходит внутри рабочего тела, и внешнего сгорания, у которых этот процесс осуществляется вне рабочего тела, и теплота передается через стенку.

По способу смесеобразования выделяют двигатели с внешним смесеобразованием (бензиновые карбюраторные и с впрыском топлива во впускной коллектор) и внутренним смесеобразованием (все дизели и бензиновые двигатели с непосредственным впрыском топлива в камеру сгорания).

По способу воспламенения рабочей жидкости различают двигатели с самовоспламенением и искровым зажиганием.

По способу осуществления рабочего цикла двигатели подразделяют на двух- и четырехтактные.

По способу регулирования мощности различают двигатели с количественным (изменяется количество смеси, поступающей в цилиндр), качественным (изменяется соотношение количества воздуха и топлива в смеси) и смешанным регулированием.

По конструкции традиционные двигатели подразделяют на поршневые, роторные, газотурбинные и другие, менее известные. На наземных ТС наиболее широкое распространение получили поршневые двигатели:

• рядные
• V-образные
• а также опозитные с углом развала между поршнями, равным 180°

Различают двигатели без наддува и с наддувом, который может быть динамическим, с турбокомпрессором и приводным компрессором (нагнетателем), а также комбинированным.

В настоящее время на ТС применяют в основном дизели и бензиновые поршневые четырехтактные ДВС. Их отличают автономность, относительная экономичность и высокая удельная мощность. К недостаткам поршневых ДВС можно отнести неоптимальную скоростную, характеристику (изменение мощности и вращающего момента на коленчатом валу в зависимости от частоты его вращения), токсичность отработавших газов, трудность пуска при низких температурах, высокий уровень вибрации и шума.

На колесные и гусеничные тягачи, грузовые автомобили и другие ТС средней и большой грузоподъемности чаще всего устанавливают быстроходные рядные и V-образные дизели, поскольку они экономичнее по сравнению с бензиновыми двигателями, а используемое в них топливо более дешевое и менее пожароопасное. Кроме того, достоинством дизелей является возможность значительного увеличения их мощности за счет применения наддува. Вместе с тем следует отметить, что удельная мощность дизелей меньше, чем у бензиновых двигателей, их топливная аппаратура более сложная и дорогостоящая, а пусковые качества ниже.

Большинство легковых, а также некоторые грузовые автомобили малой и средней грузоподъемности имеют бензиновые двигатели, которые по сравнению с дизелями обладают облегченным пуском при низких температурах, большей компактностью, как правило, повышенной приемистостью и меньшей шумностью. Ранее применялись лишь карбюраторные бензиновые двигатели. В настоящее время наиболее широкое распространение получили двигатели с форсуночным (инжекторным) впрыском бензина.

Для некоторых тяжелых ТС перспективны газотурбинные двигатели. Их преимуществами являются высокая удельная мощность, многотопливность, малая токсичность отработавших газов, возможность выхода на режим максимальной мощности двигателя сразу после пуска, низкий расход смазочного масла, хорошие пусковые качества при низких температурах, автоматическое изменение вращающего момента на валу в довольно широких пределах, малая продолжительность обслуживания, более плавная работа, пониженный уровень вибрации и меньшая эксплуатационная стоимость. К основным недостаткам газотурбинного двигателя, которые ограничивают его использование, следует отнести относительно высокий расход топлива (особенно при малых нагрузках и на холостом ходу), значительный расход воздуха, невысокие динамические (разгонные) характеристики и низкую надежность, связанную с проблемой обеспечения прочности турбинного колеса, которое работает в очень тяжелых температурных условиях.

Агрегаты СУ, обслуживающие двигатель, входят в определенные системы. Различают системы питания топливом, питания воздухом, охлаждения, подогрева двигателя, пуска двигателя, выпуска отработавших газов и смазочную систему. Для бензиновых двигателей с внешним смесеобразованием обычно не разделяют системы питания топливом и воздухом, а говорят просто о системе питания.

Взаимное расположение двигателя и агрегатов его вспомогательных систем в силовом отделении ТС отличается многообразием. Наиболее существенное влияние на компоновку СУ оказывают расположение двигателя в машине, его связь с трансмиссией, тип системы охлаждения, размещение ее агрегатов, топливных и масляных баков.

Все виды компоновочных решений СУ подчиняются общим требованиям, основными из которых являются изоляция СУ от других отделений ТС, рациональное использование объема машины, обеспечение эффективной и надежной работы двигателя и обслуживающих его систем, удобство доступа к агрегатам СУ при обслуживании и ремонте, удобство установки и снятия двигателя и агрегатов его систем.

По взаимному расположению двигателя, кабины (салона, отделения управления) и грузовой платформы (кузова, десантного отделения) различают шесть схем компоновки СУ с двигателем, расположенным:

1. перед кабиной
2. под кабиной
3. в кабине
4. между кабиной и грузовым отделением
5. в средней части машины, под грузовой платформой
6. в задней части машины

На колесных машинах общетранспортного назначения чаще всего применяются первая и вторая схемы, реже — третья. Компоновка СУ с расположением двигателя за кабиной (четвертая схема) используется в основном на тяжелых колесных тягачах, гусеничных тягачах малой и средней грузоподъемности. Пятая схема компоновки (двигатель находится в средней части машины) характерна для специальных ТС, назначение которых не позволяет устанавливать двигатель в другом месте. Двигатель, размещенный в задней части ТС, имеют многие гусеничные машины, автобусы и некоторые колесные машины специального назначения.

Двигатель может устанавливаться как вдоль, так и поперек продольной оси ТС. При продольном расположении двигателя его связь с агрегатами трансмиссии, как правило, наиболее проста (в наибольшей мере это относится к полноприводным многоосным колесным машинам). Однако в этом случае силовое отделение часто имеет большую длину, а в трансмиссии обязательно при-меняются конические зубчатые колеса. При поперечном расположении двигателя значительно сокращается длина силового отделения, но в ряде случаев усложняется связь двигателя с трансмиссией.

В моторном отделении машины двигатель может располагаться вертикально (чаще всего), наклонно или горизонтально. Последний вариант осуществляется тогда, когда небольшая высота моторного отделения имеет решающее значение по компоновочным соображениям.

Все агрегаты систем СУ должны располагаться как можно ближе к двигателю с целью наиболее рационального использования объема силового отделения и сокращения длины соединительных трубопроводов. В случае применения коротких трубопроводов уменьшается вибрация, вызывающая поломки и нарушение герметичности соединений, и снижается гидравлическое сопротивление, что в конечном счете повышает надежность и КПД двигателя и его систем.

Агрегаты СУ, требующие в процессе эксплуатации ТС периодического обслуживания (топливные и масляные фильтры, воздухоочистители, насосы, краны и др.), следует размещать в доступных местах. Эта задача часто весьма сложна, особенно при плотной компоновке моторного отделения. В связи с этим стремятся создавать такие конструкции агрегатов, которые не требуют периодического обслуживания в течение гарантийного срока службы двигателя.

Топливные баки размещают на свободных местах после определения положения двигателя, трансмиссии и других крупных агрегатов.

Воздухоочистители необходимо располагать в верхней части моторного отделения, где запыленность воздуха минимальна, и как можно ближе к двигателю, что уменьшит сопротивление впускного трубопровода.

Особенности размещения в силовом отделении жидкостных и масляных радиаторов или теплообменников определяются типами системы охлаждения и вентилятора.

Основными оценочными параметрами СУ в целом являются масса и габаритные размеры двигателя, а также всех обслуживающих его агрегатов и систем.

У современных колесных и гусеничных ТС доля массы СУ в общей массе машины довольно велика (до 20… 30 %). Наиболее тяжелый агрегат — двигатель, однако суммарная масса вспомогательных агрегатов (топливные баки с горючим, радиаторы, воздухоочистители, топливные и масляные фильтры, пусковые устройства и др.) также значительна.

Устройство автомобилей

Классификация автомобильных двигателей

К двигателям, устанавливаемым на автомобилях, предъявляются определенные требования, которые зависят и от условий полной автономности этих транспортных средств, и от их конкретного назначения (типа автомобиля) . В любом случае, двигатель автомобиля должен иметь минимальные габариты и массу при достаточной развиваемой мощности и высокой экономичности, а также не представлять угрозу безопасности людей и окружающей природы.

Как уже упоминалось в предыдущей статье, на автомобилях наибольшее распространение получили тепловые двигатели, преобразующие энергию тепла от сгорания топлива в механическую энергию движения. Применение двигателей других типов, способных использовать для работы прочие виды энергии, ограничено рядом причин, среди которых наиболее веская – технологическая.

Тепловая энергия является доступной, ее можно легко извлечь из любого калорийного топлива, но самое главное – тепловую энергию в виде топлива можно в достаточном количестве запасти в дорогу. Ведь автомобиль – это автономное средство передвижения, и если его, например, «привязать» проводами к емкому источнику электроэнергии, то он лишится автономности.
Сложно запастись в дорогу и другими видами энергии, например, энергией сжатого газа, потока жидкости, солнечного света и т. п.
Применение в автомобильных двигателях ядерной энергии на современном уровне развития науки и технологий обойдется слишком дорого, а в условиях массовой эксплуатации — небезопасно.
Поэтому основное препятствие на пути использования других видов энергии вместо тепловой в автомобильных двигателях – отсутствие емких аккумуляторов энергии, способных поддерживать работу двигателя длительное время.

Все тепловые двигатели по способу подвода тепла к рабочему телу делят на два типа:

• тепловые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) ;
• тепловые двигатели с внешним подводом теплоты.

На современных автомобилях в подавляющем большинстве применяется первый тип двигателей, который отличается тем, что тепло к газообразному рабочему телу подводится непосредственно в самом двигателе путем сжигания смеси топлива с кислородом воздуха.
К двигателям второго типа, использующим для работы рабочее тело, нагретое вне двигателя, относятся, например, паровые машины, которые в настоящее время почти не используются по ряду причин:

• высокая удельная металлоемкость на единицу полученной механической энергии;
• низкий КПД;
• относительно долгая подготовка к работе и т. д.

Рядом технологических причин ограничивается использование в качестве автомобильных двигателей газовых турбин, которые подразделяются на турбины внешнего сгорания и турбины внутреннего сгорания.
Двигатель Стирлинга, который по принципу действия относится к двигателям внешнего сгорания, тоже не получил признания в массовом автомобильном производстве.

По конструкции тепловые двигатели классифицируют на следующие типы:

• поршневые;
• роторно-поршневые;
• газотурбинные;
• реактивные.

Наибольшее распространение на автомобилях получили поршневые двигатели внутреннего сгорания, которые в свою очередь классифицируются по следующим признакам:

По способу воспламенения рабочего тела :

• с искровым (принудительным) воспламенением;
• с воспламенением от сжатия (самовоспламенением) .

К первому типу относятся двигатели, использующие специальную систему воспламенения рабочего тела (систему зажигания) . К таковым относятся, например, карбюраторные, инжекторные и газовые двигатели.
Ко второму типу относятся дизельные двигатели, в которых топливо самовоспламеняется из-за сильного нагрева при высокой степени сжатия.

По виду используемого топлива :

• работающие на жидком топливе (бензин, дизтопливо, керосин) ;
• работающие на газообразном топливе.

По способу смесеобразования :

• с внешним смесеобразованием;
• с внутренним смесеобразованием.

К двигателям с внешним смесеобразованием (т. е. смешиванием топлива с кислородом воздуха вне цилиндра) относятся карбюраторные двигатели и двигатели с центральным и распределенным впрыском бензина, а к двигателям с внутренним смесеобразованием – дизельные и инжекторные двигатели непосредственного впрыска, в которых топливо и воздух поступают в цилиндр раздельно, и в дальнейшем смешиваются, образуя рабочую смесь.

По регулированию мощности :

• количественное регулирование;
• качественное регулирование.

При количественном регулировании мощность двигателя изменяется вследствие изменения общего количества топливовоздушной смеси, подаваемой в цилиндр.
При качественном регулировании мощность изменяется количеством впрыскиваемого в цилиндр топлива при неизменном количестве подаваемого воздуха.

По характеру и последовательности термодинамических процессов в цилиндрах двигателя:

Термодинамические процессы, имеющие место в тепловых двигателях, а также пути повышения их эффективности (КПД) рассмотрены в статьях раздела «Основы гидравлики и теплотехники». Там же можно найти информацию об истории изобретения тепловых двигателей, применяемых на автомобилях.

Классификация автомобильных двигателей

На автомобильном транспорте применяются разные типы двигателей, прежде всего, поршневых ДВС.

Существует несколько их классификаций по конструктивным и иным особенностям. Одна из таких укрупненных классификаций с существенными отличительными признаками:

1) назначение двигателя: автомобильный, тракторный, тепловозный, для других установок;

2) способ организации рабочего процесса: двух- и четырехтактные, с другим числом тактов;

3) способ образования горючей топливовоздушной смеси: с внеш-ним смесеобразованием вне цилиндров и воспламенением смеси от искры (карбюраторные, инжекторные, газовые двигатели), с внутренним смесеобразованием — впрыском топлива в камеру сгорания и самовоспламенением топлива на такте сжатия (дизельные двигатели), с комбинированным смесеобразованием (газодизели, другие двух- и многотопливные двигатели);

4) расположение цилиндров: рядные, V-образные, выполненные по другим схемам;

5) система охлаждения: жидкостная или воздушная;

6) экологичность: двигатели, соответствующие и не соответствующие экологическим нормам конкретных регионов (стран) по выделениям загрязняющих веществ, например, нормам Евро — 1, 2, 3, 4.

Требования, предъявляемые к автомобильным двигателям

К автомобильным двигателям предъявляются непрерывно возрастающие комплексные требования. Из-за того, что во многих населенных пунктах автомобильный транспорт является основным источником выделений в атмосферу токсичных веществ (до 90 % от общего количества выбросов загрязнений), то, естественно, для ряда регионов главное требование — допустимая токсичность отработавших газов (ОГ) автомобильных ДВС. Например, предельно допускаемые выбросы вредных веществ по нормам Евро — 1 (1993 г.) и Евро — 3 (1999 г.) составляют соответственно (в г/км): оксид углерода (СО) не более 2,72 (1,0); углеводороды (Сn Hm) 0,97 (0,1); оксиды азота (NОx) 0,97 (0,1). Как видно из приведенных данных, международные европейские требования к токсичности ОГ за указанные 6 лет возросли в несколько раз и продолжают ужесточаться. Повышенная токсичность ОГ — один из крупных недостатков многих типов автомобилей, выпускаемых в настоящее время, что существенно снижает их цену на рынке и коммерческие возможности на международных маршрутах. Токсичность ОГ сильно зависит не только от конструкции двигателя, но и в не меньшей степени от его технического состояния. Например, одна неисправная свеча зажигания бензинового двигателя может вызывать многократное увеличение выбросов СО и Сn Hm в ОГ.

Кроме приемлемой токсичности, современный двигатель должен соответствовать ряду других показателей, важнейшие из них для бензиновых моделей легковых автомобилей представлены в таблице 1 по данным [8].

Требования к автомобильным двигателям и их системам

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Automobile engines. Startability. Technical requirements

Источник Источник http://base.garant.ru/188696/
Источник Источник Источник http://extxe.com/17227/normirovanie-vybrosov-toksichnyh-veshhestv-dvigatelja-avtomobilja/
Источник Источник Источник http://zealint.ru/trebovanija-k-avtomobilnym-dvigatel