Тема 6.Газоанализаторы
Лабораторная работа №6 Изучение устройства и работы газоанализаторов
Цель работы: Изучение устройства и работы газоанализаторов
Методические указания:
В настоящее время важнейшим фактором, который определяет уровень загрязнения атмосферы в городах, выступает автомобильный транспорт. Вклад автомобилей с двигателями внутреннего сгорания в загрязнение воздуха составляет до 90 % по окиси углерода (СО) и до 70 % по окиси азота (NO). Автомобили выделяют в окружающую среду с парами топлива, отработавшими и картерными газами свыше 160 наименований различных химических веществ. Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосфере представлены в табл. 7.1.
Загрязнение воздуха идёт по трём каналам:
Отработавшие газы, выбрасываемые через выхлопную трубу - 65 %.
Картерные газы - 20 %.
Углеводороды в результате испарения топлива из бака и соединений трубопроводов - 15 %.
(СО), углеводоро- бензиновыми дви-
7.1. Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосфере населённых мест
Вредное вещество
|
ПДКмр, мг/м3
|
Оксид углерода СО
|
5
|
Диоксид азота NO2
|
0,085
|
Оксид азота NO
|
0,400
|
Углеводороды CmHn (суммарное)
|
5
|
Акролеин C2H3CHO
|
0,03
|
Бенз(а)пирен C2OH12
Сокращение вредных выбросов двигателями автомобилей можно добиться разными путями и прежде всего поддержанием исправного технического состояния автомобилей. Двигатели должны регулироваться на токсичность и дымность отработавших газов по показателям, установленным ГОСТ Р 52033-2003 (для бензиновых двигателей).
Данный стандарт устанавливает нормы предельно допустимого содержания оксида углерода (СО) и углеводородов (CmHn) в отработавших газах автомобильных бензиновых двигателей. Содержание оксида углерода и углеводородов в отработавших газах определяют при работе двигателя в режиме холостого хода на минимальной (ямин) и повышенной (япов) частотах вращения коленчатого вала двигателя, установленных предприятием-изготовителем автомобиля.
При отсутствии данных, установленных предприятием-изготовителем автомобиля (далее - данные предприятия-изготовителя), значение пмин не должно превышать:
1100 мин-1 для автомобилей категорий М1 и N1;
900 мин-1 для автомобилей остальных категорий. Значение лпов устанавливают в пределах:
2500 - 3500 мин-1 для автомобилей категорий М1 и N1, не оборудованных системами нейтрализации;
2000 - 3500 мин-1 для автомобилей категорий М1 и N1, оборудованных системами нейтрализации;
2000 - 2800 мин-1 для автомобилей остальных категорий независимо от их комплектации.
Содержание оксида углерода и углеводородов (объёмные доли) должно быть в пределах данных,
установленных предприятием-изготови-телем автомобиля, но не более значений, указанных в табл. 7.2.
7.2. Содержание оксида углерода и углеводородов
Категория и комплектация автомобиля (приложение А)
|
Частота вращения коленчатого вала
|
Оксид углерода, объёмная доля, %
|
Углеводороды, объёмная доля, млн-1
|
Автомобили категорий М1, М2, М3, N1, N2, N3, произведённые до 01.10.1986 г.
|
ПМИН
|
4,5
|
-
|
Автомобили категорий М1 и N1, не оснащённые системами нейтрализации отработавших газов
|
пМИН
|
3,5
|
1200
|
ППОВ
|
2,0
|
600
|
Автомобили категорий М2, М3, N2, N3, не оснащённые системами нейтрализации отработавших газов
|
пМИН
|
3,5
|
2500
|
ППОВ
|
2,0
|
1000
|
Автомобили категорий М1 и N1, оборудованные двухкомпонентной системой нейтрализации отработавших газов
|
пМИН
|
1.0
|
400
|
пПОВ
|
0.6
|
200
|
Автомобили категорий М2, М3, N2, N3, оборудованные двухкомпонентной системой нейтрализации отработавших газов
|
ПМИН
|
1,0
|
600
|
ППОВ
|
0,6
|
300
|
Автомобили категорий М1 и N1 с трёхкомпонентной системой нейтрализации отработавших газов и те же автомобили, оборудованные встроенной (бортовой) системой диагностирования
|
ПМИН
|
0,5
|
100
|
ППОВ
|
0,3
|
100
|
Автомобили категорий М2, М3, N2, N3 с трёхкомпонентной системой нейтрализации отработавших газов и те же автомобили, оборудованные встроенной (бортовой) системой диагностирования
|
пМИН
|
0,5
|
200
|
ппов
|
0,3
|
200
|
Примечания.
1*10-6
1) В эксплуатационных документах автомобиля предприятие-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, л.
2) Для автомобилей с пробегом до 3000 км нормативное значение содержания оксида углерода и углеводородов в отработавших газах установлено технологическими нормами предприятия- изготовителя.
Значение коэффициента избытка воздуха в режиме холостого хода на повышенной частоте ппов у автомобилей, оборудованных трёхкомпонентной системой нейтрализации отработавших газов, должно быть в пределах данных предприятия-изготовителя. Если данные предприятия-изготови-теля отсутствуют или не указаны, значение коэффициента избытка воздуха должно быть от 0,97 до 1,03.
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).
Назначение прибора. Газоанализаторы Инфракар М предназначены для измерения объёмной доли оксида углерода (СО), углеводородов, диоксида углерода (СО2) и кислорода (О2) в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями. В газоанализаторе имеется канал для измерения частоты вращения коленчатого вала двигателей автомобилей, осуществляется расчёт коэффициента избытка воздуха Тахометр газоанализатора предназначен для измерения и отображения в цифровом виде частоты вращения коленчатого вала двух и четырёхтактных двигателей внутреннего сгорания с бесконтактной и контактной одноискровой системой зажигания и высоковольтным распределением.
Газоанализаторы Инфракар М применяются на станциях технического обслуживания автомобилей, станциях инструментального контроля технического состояния автомобилей, на автотранспортных предприятиях.
Рабочие условия применения прибора:
22
2. Температура окружающего воздуха от 0 до +40 °С;
1. Питание прибора: от сети переменного тока (220 ± —) В, частота 50 Гц; от источника постоянного тока с напряжением питания (12 ± 28) В.
Рис. 7.1. Газоанализатор Инфракар М1 (передняя панель)
-
Относительная влажность окружающего воздуха до 95 % при температуре +30 °С и более низких температурах без конденсации влаги.
Атмосферное давление 84 - 106,7 кПа (от 630 до 800 мм. рт. ст.).
Тахометр прибора должен подключаться к высоковольтному проводу 1 -й свечи, импульсы на котором должны иметь следующие характеристики:
амплитуда импульсов 2 - 20 кВ;
длительность импульсов 20 - 50 мкс.
Технические характеристики Инфракар М1
Диапазоны измерения и основная погрешность приведены в табл. 7.3.
Предел допускаемого времени установления показаний равен 30 с для каналов СО, СО2, СН и 60 с - для канала О2.
Время прогрева не должно превышать 30 мин при температуре 20 °С.
Цена единицы наименьшего разряда отсчётного устройства для СО - 0,01 %, для СН - 2 млн-1.
7.3. Технические характеристики газоанализатора
|
|
|
Пределы
|
|
|
Пределы
|
допускаемой
|
Обозначение и наименование газоанализатора
|
Диапазон
|
допускаемой основной
|
основной относитель-
|
измерений (ДИ)
|
абсолютной погрешности
|
ной или приведённой погрешности
|
ВЕКМ.
|
СО: 0 - 7 %;
|
± 0,2 % об.
|
± 6 % отн.
|
413311.004-1
|
СН: 0 - 3000
|
± 20 млн-1
|
± 6 % отн.
|
|
-1
млн ;
|
± 1 % об.
|
± 6 % отн.
|
Инфракар М1
|
СО2: 0 - 16 %; О2: 0 - 21 %; коэффициент избытка воздуха X
0 - 2 (расчёт); частота вращения коленвала 0 - 1200 об/мин;
0 - 6000 об/мин
|
± 0,2 % об.
|
± 6 % отн.
± 2,5 % от
ДИ ± 2,5 % от ДИ
|
В соответствии с ГОСТ 52033-2003, выбирается большее из значений. Коэффициент X вычисляется прибором по измеренным СО, СН, СО2 и О2.
Порядок выполнения работы
Установить прибор на горизонтальной поверхности. В зависимости от источника электрического питания к разъему на задней панели подключить кабель питания 220 В или кабель питания 12 В. К штуцеру Слив подсоединить трубку для сброса конденсата. К штуцеру Вход подсоединить через короткую трубку из ПВХ бензиновый фильтр, к нему подсоединить пробоотборный шланг с газозаборным зондом (рис. 7.2).
К гнезду на задней панели подключить кабель с датчиком тахометра, датчик подсоединить к высоковольтному проводу 1-й свечи.
Установить пробозаборник прибора в выхлопную трубу автомобиля на глубину не менее 300 мм от среза трубы и закрепить его зажимом.
Произвести настройку нулей всех каналов нажатием кнопки >0<. Должно быть обеспечено поступление чистого воздуха, не загрязнённого выбросами СО2, СО и СН.
Рис. 7.2. Газоанализатор Инфракар М1 (задняя панель)
Нажатие и удержание кнопки 4/2 такта позволяет установить в тахометре тип двигателя, к которому подключён прибор (двух - или четырёхтактный). Короткое нажатие на кнопку 4/2 такта позволяет проконтролировать тип двигателя, установленный в тахометре.
Для изменения уровня чувствительности тахометра необходимо одновременно нажать кнопки Печать и 4/2 такта. При этом на индикаторе «X» появится значение установленного уровня чувствительности. Нажатием на кнопки 4/2 такта (+) и Печать (-) можно установить требуемый уровень чувствительности тахометра для устойчивого измерения частоты оборотов коленчатого вала для данного автомобиля. При завышении показаний тахометра и при его неустойчивой работе необходимо понизить чувствительность, а при занижении показаний - повысить чувствительность тахометра. Запоминание установленного уровня производится нажатием кнопки >0< (Ввод). Выход без запоминания осуществляется нажатием кнопки Насос (Выход). При измерении частоты вращения коленчатого вала в двигателях с 2- искровой системой зажигания в тахометре устанавливается режим точно также, как и в 2-тактном двигателе.
Включить нажатием кнопку Насос. Газоанализатор готов к работе. После окончания режима настройки нуля (чувствительности - по каналу О2) газоанализатор переходит в режим измерения концентраций всех каналов, а также частоты вращения коленчатого вала двигателя, производится расчёт коэффициента X. Переключение режимов вычисления параметра X для различных видов топлива осуществляется нажатием и удержанием более 4 с кнопки СОкор (Топливо). На индикаторе X будут высвечиваться названия режимов в порядке: «БЕНЗИН», «ПРОПАН», «П. ГАЗ». «БЕНЗИН» - для бензина, «ПРОПАН» - для смеси пропана и бутана, «П. ГАЗ» - для метана (природный газ). Автоматическая подстройка нуля производится через 30 мин, время подстройки - 30 с. В процессе измерения (при нажатой кнопке Насос (Выход)) автоподстройка не происходит.
Показания следует фиксировать через 40 - 60 с после начала измерения. Нажатием кнопки Печать производится распечатка измеренных величин с указанием реального времени. Результаты измерений занести в табл. 7.4.
По окончании работы выключить побудитель расхода газа нажатием кнопки Насос.
Вынуть пробозаборник из выхлопной трубы автомобиля, отсоединить тахометр.
Выключить питание прибора.
7.4. Результаты замеров
Марка
Результаты измерений
автомобиля/ двигателя
|
СО
|
СО2
|
СН
|
О2
|
|
п,
об/мин
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Классификация АТС (ГОСТ 51709-2001)
Категория
|
Разрешённая максимальная масса, т
|
Характеристика АТС
|
М1
|
-
|
Для перевозки пассажиров (АТС, имеющие не более 8 мест для сидения, кроме водителя)
|
М2
|
До 5
|
То же
|
М3
|
Свыше 5
|
N1
|
До 3,5
|
|
N2
|
Свыше 3,5 до 12
|
Для перевозки грузов
|
N3
|
Свыше 12,0
|
|
Содержание отчёта
Каков принцип действия прибора для измерения компонентов отработавших газов?
Опишите методику исследования качества отработавших газов.
Как подготовить автомобиль для проверки качества отработавших газов?
Как влияет техническое состояние системы питания на мощность и расход топлива двигателя?
|
