Нормирование шума автомобиля
Таблица 2
Влияние режима дорожного движения на выброс токсичных веществ автомобилем среднего класса с карбюраторным двигателем
Режим дорожного движения |
Выброс |
токсичных веществ г/км | |
СО |
СН |
N0x | |
безостановочное на перегоне |
18,2 |
1,37 |
1,09 |
движение на перегоне при наличии средств регулирования (светофор) | |||
19,6 |
1,50 |
1,07 | |
одного перекрестка |
21,5 |
1,55 |
1,06 |
двух перекрестков |
24,2 |
1,62 |
1,05 |
Наличие средств регулирования на перегоне длиной 1 км неизбежно увеличивает выброс токсичных веществ с ОГ (табл. 2)
Выброс токсичных веществ автомобиля в различных условиях эксплуатации изменяется в зависимости от скорости движения автомобиля. В городских условиях эксплуатации при невысоких скоростях движения выброс СО в 1,46—2,2 и СН в 2,1—2,8 раза выше по сравнению со свободным движением. При повышении скоростей эта разница заметно уменьшается (рис. 1).
При увеличении скорости движения грузового автомобиля (средней грузоподъемности с карбюраторным двигателем) с 20 до 60 км/ч количество токсичных веществ уменьшается: СО с 83 до 27 г/км, а СН с 10 до 5,8 г/км.
Рис.1. Зависимость выброса токсичных веществ от скорости
движения автомобиля ЗИЛ-130.
ΔP - разрежение во впускном трубопроводе; qCO— выброс СО, г/кг; qNOx — выброс N0x. г/кг;
qCH-выброс СН, г/км
2. НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ТОКСИЧНОСТИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ АВТОМОБИЛЯ.
Для автомобилей с бензиновыми двигателями характерна низкая концентрация свободного кислорода в ОГ при работе с коэффициентом избытка воздуха а 1. Именно режимы с а < 1 дают основную долю массовых выбросов продуктов неполного сгорания топлива в испытательном цикле.
Для эффективной нейтрализации СО и CnHm значение суммарного коэффициента избытка воздуха в нейтрализаторе а∑ =(Gв+Gвдоп)/14.9Gт должно бьпь не менее чем 1,05, что достигается подачей в систему выпуска перед нейтрализатором дополнительного воздуха (gbв доп) Одним из наиболее распространенных типов устройств, обеспечивающих подачу дополнительного воздуха, является нагнетатель ротационного типа с приводом от коленчатого вала. В автомобиле ГАЗ-24 с карбюратором, выполненным с предельными отклонениями в сторону обогащения смеси, производительность нагнетателя, равная 60 м3/ч, обеспечивает условия для очистки ОГ по окиси углерода на 90—95%, по углеводородам на 70—85%. Система нейтрализации ОГ (СНОГ) в составе каталитического палладиевого нейтрализатора и ротационного нагнетателя обеспечивает выполнение самых жестких норм на выбросы окиси углерода и углеводородов
На двигателях, имеющих настроенную систему выпуска с индивидуальными выпускными патрубками на каждый цилиндр, можно применять бескомпрессорную подачу дополнительного воздуха с помощью малоинерционных обратных клапанов (пульсаров) Пульсары (рис. 3), устанавливаемые на выпускном трубопроводе двигателя, срабатывают от импульсов разрежения, возникающих в пульсирующем потоке ОГ двигателя за выпускными клапанами. Лепестковый клапан пульсара открывается в момент разрежения в потоке ОГ и пропускает в коллектор воздух, а при прохождении волны повышенного давления запирается. Следует отметить, что производительность пульсаров мало зависит от противодавления в системе выпуска, что немаловажно при установке нейтрализаторов последовательно со стандартным глушителем шума выпуска. Установка пульсаров практически не влияет на топливно-скоростные характеристики автомобиля.
Рис. 3 Схема пульсара.
1 — перфорированная пластина, 2 — эластичная мембрана, 3—упор обтекатель
Нейтрализаторы бензиновых двигателей работают в диапазоне температур ОГ от 120°С на холостом ходу, до 600 °С на форсированных режимах. Каждый процент повышения объемных концентрации СО или СnHm в ОГ повышает температуру реакции на катализаторе примерно на 100°С. Верхний диапазон температур в реакторе при мощностном обогащении смеси может достигать 800 900 °С, а при возникновении неисправностей в системе питания и зажигания — 1000 1100°С. Это аварийный режим, который может привести к спеканию катализатора, прогару реактора и корпуса нейтрализатора.
Для прекращения подачи дополнительного воздуха в реактор на аварийных по температуре режимах, а также на принудительном холостом ходу во избежание возникновения «хлопков» в нейтрализаторе применяется система контроля и автоматического управления. Она включает в себя датчик температуры (термопару), установленный в реакторе, электронный блок управления, трехходовой электромагнитный клапан и клапан отсечки воздуха. Электронный блок подает управляющий сигнал на трехходовой клапан при достижении определенного порога температур (около 850 °С). Клапан срабатывает также от максимального разрежения во впускном трубопроводе двигателя при его работе на принудительном холостом ходу. В обоих случаях он, воздействуя на клапан отсечки воздуха, предотвращает подачу воздуха в нейтрализатор. Такая система применяется с любым типом воздухоподающих устройств — нагнетателем, эжектором или пульсарами.
Электронный блок управляет сигнальной лампочкой на щитке приборов водителя - в кабине автомобиля. В диапазоне температур 300—850 °С лампочка не горит — нейтрализатор работает нормально При температуре ниже 300 °С лампочка загорается, а при температуре выше 850 °С горит прерывисто В первом случае –она сигнализирует о том, что нейтрализатор не выходит на активный режим из-за отсутствия подачи воздуха или потери активности катализатора, во втором — о возникновении неисправностей в двигателе. В любом случае необходимо прекратить эксплуатацию СНОГ до выяснения и устранения неисправностей.