Норма содержания кислорода в выхлопных газах

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 05.10.2024

Выхлопные газы, их состав и действие на организм человека

Выхлопные газы - основной источник токсичных веществ двухтактного и четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, которые загрязняют нашу окружающую среду. Наиболее остро это ощущается в крупных городах. Отработавшие газы - это неоднородная смесь различных газообразных веществ с разнообразными химическими и физическими свойствами, состоящая из продуктов полного и неполного сгорания топлива, избыточного воздуха, аэрозолей и различных микропримесей (как газообразных, так и в виде жидких и твердых частиц), поступающих из цилиндров двигателей в его выпускную систему. В своем составе они содержат около 300 различных веществ, большинство из которых - токсичны.

Основными нормируемыми токсичными компонентами выхлопных газов двигателей являются оксиды углерода, азота и углеводорода. Кроме того, с выхлопными газами в атмосферу поступают предельные и непредельные углеводороды, альдегиды, канцерогенные вещества, сажа и другие компоненты.

Состав выхлопных газов

Компоненты выхлопного газа	Содержание по объему, %		Токсичность
	Двигатель
	бензин	дизель
Азот	74,0 - 77,0	76,0 - 78,0	нет
Кислород	0,3 - 8,0	2,0 - 18,0	нет
Пары воды	3,0 - 5,5	0,5 - 4,0	нет
Диоксид углерода	5,0 - 12,0	1,0 - 10,0	нет
Оксид углерода	0,1 - 10,0	0,01 - 5,0	да
Углеводороды неканцерогенные	0,2 - 3,0	0,009 - 0,5	да
Альдегиды	0 - 0,2	0,001 - 0,009	да
Оксид серы	0 - 0,002	0 - 0,03	да
Сажа, г/м3	0 - 0,04	0,01 - 1,1	да
Бензопирен, мг/м3	0,01 - 0,02	до 0,01	да

При работе двигателя на этилированном бензине в составе выхлопных газов присутствует свинец, а у двигателей, работающих на дизельном топливе - сажа.

Мероприятия по снижению концентрации токсичных веществ в выхлопных газах

В настоящее время Правительства всех стран вводит определенные нормы на концентрацию вредных веществ в выхлопных газах автомобилей. Поэтому производители автомобилей, чтобы попасть на рынок, вынуждены проводить модернизацию систем ДВС с целью снижения уровня токсичных веществ.

Такими системами могут служить каталитические нейтрализаторы, сажевые фильтры, мочевина и многое другое. Так, например, для дизельных двигателей устанавливаются нейтрализаторы выхлопных газов, которые позволяют снизить токсичность на 80%. В системах безниновых двигателй устанавливают антитоксикатор в систему питания, что также позволяет добиться снижения концентрации вредных веществ.

Недоксид или моноксид - он же угарный газ (CO)

Прозрачный, не имеющий запаха ядовитый газ, немного легче воздуха, плохо растворим в воде. Оксид углерода продукт неполного сгорания топлива, на воздухе горит синим пламенем с образованием диоксида углерода (углекислого газа). В камере сгорания двигателя CO образуется при неудовлетворительном распыливании топлива, в результате холоднопламенных реакций, при сгорании топлива с недостатком кислорода, а также вследствие диссоциации диоксида углерода при высоких температурах. При последующем сгорании после воспламенения (после верхней мертвой точки, на такте расширения) возможно горение оксида углерода при наличии кислорода с образованием диоксида. При этом процесс выгорания CO продолжается и в выпускном трубопроводе. Необходимо отметить, что при эксплуатации дизелей концентрация CO в выхлопных газах невелика (примерно 0,1 - 0,2%), поэтому, как правило, концентрацию CO определяют для бензиновых двигателей.

Оксиды азота (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5, в дальнейшем NOx)

Оксиды азота являются одними из наиболее токсичных компонентов отработавших газов. При нормальных атмосферных условиях азот представляет собой весьма инертный газ. При высоких давлениях и особенно температурах азот активно вступает в реакцию с кислородом. В выхлопных газах двигателей более 90% всего количества NOx составляет оксид азота NO, который ещё в системы выпуска, а затем и в атмосфере легко окисляется в диоксид (NO2). Оксиды азота раздражающе воздействуют на слизистые оболочки глаз, носа, разрушают легкие человека, так как при движении по дыхательному тракту они взаимодействуют с влагой верхних дыхательных путей, образуя азотную и азотистую кислоты. Как правило, отравление организма человека NOx проявляется не сразу, а постепенно, причем каких либо нейтрализующих средств нет.

Закись азота (N2O гемиоксид, веселящий газ) газ с приятным запахом, хорошо растворим в воде. Обладает наркотическим действием.

NO2 (диоксид) бледно-желтая жидкость, участвующая в образовании смога. Диоксид азота используется в качестве окислителя в ракетном топливе. Считается, что для организма человека оксиды азота примерно в 10 раз опаснее CO, а при учете вторичных превращений в 40 раз. Оксиды азота представляют опасность для листьев растений. Установлено, что их непосредственное токсичное влияние на растения проявляется при концентрации NOx в воздухе в пределах 0,5 - 6,0 мг/м3. Азотная кислота вызывает сильную коррозию углеродистых сталей. На величину выброса оксидов азота оказывает значительное влияние температура в камере сгорания. Так, при повышении температуры от 2500 до 2700 К скорость реакции увеличивается в 2,6 раза, а при уменьшении от 2500 до 2300 К - уменьшается в 8 раз, т.е. чем выше температура, тем выше концентрация NOx. Ранний впрыск топлива или высокие давления сжатия в камере сгорания также способствуют образованию NOx. Чем выше концентрация кислорода, тем выше концентрация оксидов азота.

Углеводороды (CnHm этан, метан, этилен, бензол, пропан, ацетилен и др.)

Углеводороды органические соединения, молекулы которых построены только из атомов углерода и водорода, являются токсичными веществами. В выхлопных газах содержится более 200 различных CH, которые делятся на алифатические (с открытой или закрытой цепью) и содержащие бензольное или ароматическое кольцо. Ароматические углеводороды содержат в молекуле один или несколько циклов из 6 атомов углерода, соединенных между собой простыми или двойными связями (бензол, нафталин, антрацен и др.). Имеют приятный запах. Наличие CH в отработавших газах двигателей объясняется тем, что смесь в камере сгорания является неоднородной, поэтому у стенок, в переобогащенных зонах, происходит гашение пламени и обрыв цепных реакций Не полностью сгоревшие CH, выбрасываемые с выхлопными газами и представляющие собой смесь нескольких сотен химических соединений, имеют неприятный запах. CH являются причиной многих хронических заболеваний. Токсичны также и пары бензина, которые являются углеводородами. Допустимая среднесуточная концентрация паров бензина составляет 1,5 мг/м3. Содержание CH в выхлопных газах возрастает при дросселировании, при работе двигателя на режимах принудительного холостого хода (ПХХ, например, при торможении двигателем). При работе двигателя на указанных режимах ухудшается процесс смесеобразования (перемешивания топливовоздушного заряда), уменьшается скорость сгорания, ухудшается воспламенение и, как результат, - возникают его частые пропуски. Выделение CH вызывается неполным сгоранием вблизи холодных стенок, если до конца сгорания остаются места с сильным локальным недостатком воздуха, недостаточным распыливанием топлива, при неудовлетворительном завихрение воздушного заряда и низких температурах (например, режим холостого хода). Углеводороды образуются в переобогащенных зонах, где ограничен доступ кислорода, а также вблизи сравнительно холодных стенок камеры сгорания. Они играют активную роль в образовании биологически активных веществ, вызывающих раздражение глаз, горла, носа и их заболевание, и наносящих ущерб растительному и животному миру.

Углеводородные соединения оказывают наркотическое действие на центральную нервную систему, могут являться причиной хронических заболеваний, а некоторые ароматические CH обладают отравляющими свойствами. Углеводороды (олефины) и оксиды азота при определенных метеорологических условиях активно способствуют образованию смога.

Смог от выхлопных газов.

Смог (Smog, от smoke дым и fog - туман) ядовитый туман, образуемый в нижнем слое атмосферы, загрязненной вредными веществами от промышленных предприятий, выхлопными газами от автотранспорта и теплопроизводящих установок при неблагоприятных погодных условиях. Он представляет собой аэрозоль, состоящую из дыма, тумана, пыли, частичек сажи, капелек жидкости (во влажной атмосфере). Возникает в атмосфере промышленных городов при определенных метеорологических условиях. Поступающие в атмосферу вредные газы вступают в реакцию между собой и образуют новые, в том числе и токсичные соединения. В атмосфере при этом происходят реакции фотосинтеза, окисления, восстановления, полимеризации, конденсации, катализа и т.д. В результате сложных фотохимических процессов, стимулируемых ультрафиолетовой радиацией Солнца, из оксидов азота, углеводородов, альдегидов и других веществ образуются фотооксиданты (окислители).

Низкие концентрации NO2 могут создать большое количество атомарного кислорода, который в свою очередь образует озон и вновь реагирует с веществами, загрязняющими атмосферный воздух. Наличие в атмосфере формальдегида, высших альдегидов и других углеводородных соединений также способствует вместе с озоном образованию новых перекисных соединений. Продукты диссоциации взаимодействуют с олефинами, образуя токсичные гидроперекисные соединения. При их концентрации более 0,2 мг/м3 наступает конденсация водяных паров в виде мельчайших капелек тумана с токсичными свойствами. Их количество зависит от сезона года, времени суток и других факторов. В жаркую сухую погоду смог наблюдается в виде желтой пелены (цвет придает присутствующий в воздухе диоксид азота NO2 капельки желтой жидкости). Смог вызывает раздражение слизистых оболочек, особенно глаз, может вызвать головную боль, отеки, кровоизлияния, осложнения заболеваний дыхательных путей. Ухудшает видимость на дорогах, увеличивая тем самым количество дорожно-транспортных происшествий. Опасность смога для жизни человека велика. Так, например, лондонский смог 1952 г. называют катастрофой, так как за 4 дня от смога погибло около 4 тыс. человек. Наличие в атмосфере хлористых, азотных, сернистых соединений и капелек воды способствует образованию сильных токсичных соединений и паров кислот, что губительно сказывается на растениях, а также сооружениях, особенно на исторических памятниках, сложенных из известняка. Природа смогов различна. Например, в Нью-Йорке образованию смога способствуют реакции фтористых и хлористых соединений с капельками воды; в Лондоне присутствие паров серной и сернистой кислот; в Лос-Анджелесе (калифорнийский или фотохимический смог) наличие в атмосфере оксидов азота, углеводородов; в Японии - присутствие в атмосфере частиц сажи и пыли.

Диагностирование бензиновых двигателей по составу отработавших газов

Обычная практика контроля работы двигателя внутреннего сгорания – проверка состава выхлопных газов с помощью четырех или пятикомпонентного газоанализатора. Для проверки норм на токсичность определяют содержание в выхлопных газах окиси углерода (СО), углеводорода (СН), кислорода (О2) и двуокиси углерода (СО2). Своевременно обслуживаемый и правильно эксплуатируемый автомобиль способен удовлетворить нормы на токсичность с пробегом до 500000 километров.
Чтобы хорошо разобраться, необходимо рассмотреть каждый из определяемых компонентов.

УГЛЕВОДОРОДЫ (СН) – это компоненты несгоревшего топлива, их содержание измеряется в частях на миллион по объему (РРМ). Нормально работающий двигатель сжигает в цилиндрах практически все топливо, допустимое содержание СН должно быть менее 50 РРМ. Повышенное содержание СН может объясняться, например, большим потреблением масла через слабые уплотнительные кольца поршней. Чаще всего увеличенное содержание СН вызывается неполадками в системе зажигания. При этом следует проверить:
• Свечи.
• Высоковольтные провода.
• Крышку и ротор распределителя (если имеются).
• Синхронизацию зажигания.
• Катушки зажигания.

ОКИСЬ УГЛЕРОДА (СО) – неустойчивое химическое соединение, легко вступающее в реакцию с кислородом, дающую двуокись углерода СО2. СО – ядовитый газ без цвета, вкуса и запаха. Вступая в легких в реакцию с воздухом, лишает мозг кислорода. Уровень СО в выхлопных газах для современных автомобилей с впрыском топлива не должен превышать 0,5%.
Возможные причины повышения содержания СО:
• Засорение воздушного фильтра.
• Нарушение оборотов двигателя на холостом ходу.
• Неисправность системы вентиляции картера.
• Повышенное давление топлива.
• Любые другие неисправности, приводящие к работе двигателя на богатых смесях.

КИСЛОРОД (О2) – в воздухе его 21%, и в цилиндрах двигателя большая часть вступает в реакцию с топливом. Уровень кислорода в выхлопных газах должен быть низким, не более 0,5%. Более высокие значения, особенно на холостом ходу означают утечку во впускном тракте.

ДВУОКИСЬ УГЛЕРОДА (СО2) – результат соединения углерода из топлива с кислородом воздуха. Допустимое содержание 12-15%. Высокое значение свидетельствует о хорошей работе двигателя. Низкий уровень СО2 говорит о том, что топливная смесь бедная или богатая. Повышенная концентрация СО2 в атмосфере способствует развитию парникового эффекта.
Ну вот, мы коротко рассмотрели каждый из компонентов. Теперь хочу остановиться на этих компонентах более подробно.

ПОВЫШЕННОЕ СОДЕРЖАНИЕ СН В ВЫХЛОПНЫХ ГАЗАХ:
Наиболее вероятной причиной являются пропуски в системе зажигания, когда несгоревшее топливо начинает поступать в выпускной тракт. Перечислю возможные неисправности:
1. Неисправность высоковольтных проводов;
2. Загрязнение свечей;
3. Повреждение катушки зажигания;
4. Неисправность крышки или ротора распределителя;
5. Нарушение установочного угла опережения зажигания;
6. Неисправность датчика положения коленчатого вала;
7. Неисправность электронного модуля зажигания.
Другой возможной причиной может быть работа на переобедненной смеси, которая плохо воспламеняется. При этом возможны такие неисправности:
1. Негерметичность впускного тракта;
2. Утечка разряжения, например, через трещину в вакуумном шланге;
3. Негерметичность дроссельного патрубка или карбюратора;
4. Ослабла или сломана пружина выпускного клапана.
В непрогретом двигателе условия сгорания смеси не оптимальные из-за конденсации паров топлива на стенках цилиндров, и содержание СН в выхлопных газах выше нормы.
Повышенное содержание СН – это признак неполного сгорания топлива, и тогда двигатель работает не экономично. После устранения неисправностей связанных с повышенным содержанием СН, экономичность двигателя улучшается.
Замечу, что при обогащении смеси растет содержание СО, поэтому этот газ называется индикатором обогащения. По аналогичным соображениям повышенное содержание кислорода – это индикатор обеднения.

ПОВЫШЕННОЕ СОДЕРЖАНИЕ СО В ВЫХЛОПНЫХ ГАЗАХ:
Избыток СО в выхлопных газах означает, что в цилиндрах имеется избыток топлива или недостаток кислорода. Прт этом образуется богатая смесь и топливо сгорает не полностью.
Перечислю возможные причины:
1. Не исправен регулятор давления топлива (например, утечка через диафрагму);
2. Повышенное давление топлива (например, засорился обратный топливопровод);
3. Неисправность в системе улавливания паров топлива в баке;
4. Засорился воздушный фильтр или клапан в системе вентиляции картера.

ПОВЫШЕННОЕ СОДЕРЖАНИЕ СН И СО В ВЫХЛОПНЫХ ГАЗАХ:
Это происходит, если топливная система подает в цилиндры двигателя богатую смесь или при переобогащении смеси из-за неисправности в системе зажигания. Например, если свеча загрязнена, искрообразование может не последовать. Не прореагировавший кислород поступит в выпускной тракт, где будет воспринят датчиком кислорода как признак бедной смеси. Электронный блок управления двигателем (ЭБУ) выдаст сигнал на обогащение смеси, искрообразование может еще ухудшиться, а в выхлопных газах будет еще больше СО и СН. В этом случае следует искать неисправность в системе зажигания.

А как убедиться, что система управления двигателем работает в замкнутом режиме ( с обратной связью от датчика кислорода)?
В системе управления впрыском топлива датчик кислорода (ДК)выполняет функцию определения концентрации кислорода в выхлопных газах и входит в состав электронного сравнивающего устройства (компаратора). На одном входе компаратора – сигнал, фиксирующий текущий состав рабочей смеси, на другом – электронный сигнал, соответствующий стехиометрическому составу смеси. Компаратор работает в режиме релейного регулирования.

Чтобы проверить систему регулирования надо:
1. Подключить стрелочный вольтметр к выходу датчика кислорода, используя булавку. Запустить и прогреть двигатель. Сигнал на выходе ДК исправного прогретого двигателя на холостом ходу должен переключаться между уровнями 0,2-0,8 В с частотой 4-10 Гц. Стрелка вольтметра в режиме измерения установившегося постоянного напряжения должна слегка колебаться в районе 0,45 В.
2. Глядя на вольтметр, отсоединить от впускного коллектора вакуумный шланг. Напряжение на выходе датчика упадет ниже 0,3 В, это реакция на обеднение смеси из-за утечки разряжения. ЭБУ в режиме с обратной связью компенсирует избыток кислорода подачей дополнительного топлива, смесь опять станет стехиометрической, стрелка вольтметра опять вернется к напряжению 0,45 В.
3. Наблюдая за стрелкой вольтметра, из баллона с пропаном выпустить немного газа перед воздухозаборником двигателя. На некоторое время вольтметр покажет 0,8 В, индуцируя богатую смесь. Затем ЭБУ отработает это возмущение, уменьшив подачу топлива через форсунки. Режим опять станет стехиометрическим, стрелка прибора будет колебаться в районе 0,45 В.

НЕОБХОДИМОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОРОДА (О2) И ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА (СО2) В ВЫХЛОПНЫХ ГАЗАХ:
Информации, получаемой от двухкомпонентного газоанализатора по содержанию компонентов СО и СН, может быть недостаточно для диагностирования состояния двигателя, да к тому же эти газы влияют друг на друга в каталитическом нейтрализаторе. В то же время повышенное содержание кислорода в выхлопных газах – это индикатор работы на обедненной смеси. Только следует иметь в виду, что негерметичность в выпускном тракте также приводит к повышенному содержанию кислорода в выхлопных газах и отсюда к ложному указанию на обеднение смеси за счет подсоса воздуха. Чтобы быть уверенным в показаниях газоанализатора по параметру О2, необходимо убедиться в исправности выпускного тракта.
Для этого следует сравнить показания газоанализатора на холостых оборотах и для режима 2500 об/мин:
• Если содержание кислорода высокое в обоих случаях – смесь бедная в обоих случаях – выпускной тракт исправен.
• Если содержание кислорода мало на холостых оборотах и велико на 2500 оборотах – выпускной тракт исправен, но в нем установлен нейтрализатор с инжекцией (дополнительной подачей) воздуха.
• Если на холостых оборотах содержание кислорода велико, а на 2500 оборотах мало – скорее всего имеется небольшая утечка, незаметная при больших выбросах выхлопных газов в выпускном тракте.
Содержание двуокиси углерода СО2 – мера эффективности процесса сгорания топлива в двигателе. Норма 12- 17 %, при стехиометрическом составе смеси содержание СО2 максимально, в иных случаях содержание СО2 понижается. Сам по себе значение содержания СО2 не позволяет сделать вывод, бедная смесь или богатая, необходимо дополнительно учитывать показания СО и СН.

ОКИСЛЫ АЗОТА NO И ИХ ИЗМЕРЕНИЕ:
Окислы азота формируются в камере сгорания двигателя при температуре выше 1370*С (2500*F) или при большом давлении. При соединении окислов азота с углеводородными компонентами СН (остатки несгоревшего топлива) в атмосфере под воздействием солнечных лучей образуется фотохимический смог, вредный для органов дыхания человека.
Окись азота – бесцветный газ без вкуса и запаха. Двуокись азота NO2- рыжеватый газ с кислым едким запахом. Из этих компонентов в камере сгорания двигателя образуется группа окислов азота.
Содержание окислов азота в выхлопных газах определяют с помощью пятикомпонентного газоанализатора. Окислы азота формируются при работе двигателя под нагрузкой. Поэтому измерения приходится проводить на динамометрическом стенде или в поездке портативным газоанализатором.
Эффективной мерой борьбы против образования окислов азота, является применение системы рециркуляции выхлопных газов.
Исправный автомобиль под нагрузкой должен иметь содержание окислов азота в выхлопных газах менее 1000 РРМ, на холостых оборотах – менее 100 РРМ.

Повышенное содержание окислов азота в выхлопных газах обычно возникает, когда:
• Двигатель перегрет.
• Топливная смесь бедная.

Образование окислов азота нарпямую связано с температурой в камере сгорания. Горение бедной смеси происходит с повышением температуры.
При повышенном содержании окислов азота следует проверить:
1. Систему охлаждения двигателя;
2. Работу клапана и целостность патрубков в системе рециркуляции выхлопных газов;
3. Топливную систему на предмет обеднения смеси.

Экологический класс автомобиля Евро 1 2 3 4 5 6 их нормы выхлопа (Таблица)

Экологический класс ЕВРО — это экологический стандарт, который регулирует содержание вредных веществ в выхлопных газах транспортынх средств, а также предусматривает выпуск в обращение автомобильных бензинов и дизельного топлива стандарта ЕВРО 1, 2, 3, 4, 5 и 6.

Таблица экологический класс автомобилей Евро 1 2 3 4 5 6

Экологический класс Евро

Экологический класс был введён в большинстве стран Европы в 1988г. В 1992г. был заменен стандартом Евро-1.

Регламентирует выброс бензиновыми двигателями:

— оксида углерода (CO) — не больше 11,2г/(кВт·ч) (грамм на киловатт·час)
— углеводородов (СН) — не более 2,4 г/(кВт·ч)
— оксидов азота (NOх) — не более 14,4 г/(кВт·ч)
— твёрдые частицы — не определено
— дымность — не определено.

По выбросу дизельными двигателями регламента нет.

Был введен в Евросоюзе в 1992г., а в 1995г. был заменен стандартом Euro-2.

Регламентирует выброс бензиновыми двигателями:

— оксида углерода (CO) — не более 2,72г/км (грамм на километр пути)
— углеводородов (СН) — не более 0,72 г/км
— оксидов азота (NOх) — не более 0,27 г/км

По выбросу дизельными двигателями регламента нет.

Экологический класс был введён в Евросоюзе в качестве замены Евро-1 в 1995г., а затем был заменён стандартом Евро-3 в 1999г.

Стандарт Евро-2 был принят правительством России осенью 2005г.. Продажи бензина АИ-95 Евро-2 в России запрещены с 01.01.2011г. С 01.01.2013г. года любое топливо класса Евро-2 и ниже запрещено к обороту в РФ.

Евро-3 — это экологический стандарт, который регулирует содержание вредных веществ в выхлопных газах транспортных средств с дизельными и бензиновыми двигателями. Был введён в Евросоюзе в 1999г. и заменён на стандарт Euro-4 в 2005г..

Все ТС, произведённые в России или ввезённые в Россию, начиная с 01.01.2008 года должны соответствовать стандарту Евро-3.

Экологический стандарт Евро-4 был ведён в Евросоюзе в 2005г. в замен предыдущему стандарту Евро-3. В 2009г. заменён на новый стандарт — Euro-5.

В России с 01.01.2013г. все производимые и ввозимые на территорию автомобили должны соответствовать классу Евро-4, но возможно использовать шасси и базовые транспортные средства с сертификатами Евро-3, выпущенные до 31.12.2012г.

С 01.01.2013г. все производимое топливо в России обязали иметь стандарт не ниже Евро-3. Оборот топлива Евро-3 запрещен в России с 01.01.2016г., в связи с этим, начиная с этого дня началось поэтапное списание техники с двигателями Евро-3.

Евро-5 стандарт обязателен для всех новых грузовых авто, продаваемых в Евросоюзе с октября 2008г. Для легковых авто — с 01.09.2009г. В РФ стандарт Евро-5 действует на все автомобили с 01.01.2016г.

Нормы по выбросам: СН — до 0,05 г/км, CO — до 0,80 г/км и NOy — до 0,06 г/км.

Тех. регламент также предусматривает выпуск в обращение автомобильных бензинов и дизельного топлива класса не ниже Euro-2 до 31.12.2012г., Euro-3 — до 31.12.2014г., Euro-4 — до 30.06.2016г., Euro-5 — с 01.07.2016г.

Сначало предполагалось, что данный экологический клас Евро-6 вступит в силу в Европе 31.12.2013г., но потом его введение было отложено на 2015г.

По своим требованиям Евро-6 близок к действующему с 2010г. экол-му стандарту EPA10 в США и японскому Post NLT. Новый европейский стандарт облегчит согласованную разработку будущих единых норм.

Согласно нормам Евро-6, выбросы CO₂ новыми легковыми авто должны составлять не более 130 г/км.

Экологический класс по годам производства автомобилей и странам производителям

Содержание вредных веществ в выхлопных газах автомобилей по экологическим классам Евро

В таблице ниже приведено содержание вредных веществ в выхлопных газах легковых автомобилей (категория М*) для каждого экологического стандарта Евро (в единицах г/км):

CO-CH отработанные газы

Ну вот, мы коротко рассмотрели каждый из компонентов. Теперь хочу остановиться на этих компонентах более подробно.

ПОВЫШЕННОЕ СОДЕРЖАНИЕ СН В ВЫХЛОПНЫХ ГАЗАХ
Наиболее вероятной причиной являются пропуски в системе зажигания, когда несгоревшее топливо начинает поступать в выпускной тракт. Перечислю возможные неисправности:
1. неисправность высоковольтных проводов;
2. загрязнение свечей;
3. повреждение катушки зажигания;
4. неисправность крышки или ротора распределителя;
5. нарушение установочного угла опережения зажигания;
6. неисправность датчика положения коленчатого вала;
7. неисправность электронного модуля зажигания.
Другой возможной причиной может быть работа на переобедненной смеси, которая плохо воспламеняется. При этом возможны такие неисправности:
1. негерметичность впускного тракта;
2. утечка разряжения, например, через трещину в вакуумном шланге;
3. негерметичность дроссельного патрубка или карбюратора;
4. ослабла или сломана пружина выпускного клапана.
В непрогретом двигателе условия сгорания смеси не оптимальные из-за конденсации паров топлива на стенках цилиндров, и содержание СН в выхлопных газах выше нормы.
Повышенное содержание СН – это признак неполного сгорания топлива, и тогда двигатель работает не экономично. После устранения неисправностей связанных с повышенным содержанием СН, экономичность двигателя улучшается.
Замечу, что при обогащении смеси растет содержание СО, поэтому этот газ называется индикатором обогащения. По аналогичным соображениям повышенное содержание кислорода – это индикатор обеднения.

ПОВЫШЕННОЕ СОДЕРЖАНИЕ СО В ВЫХЛОПНЫХ ГАЗАХ

Избыток СО в выхлопных газах означает, что в цилиндрах имеется избыток топлива или недостаток кислорода. Прт этом образуется богатая смесь и топливо сгорает не полностью.
Перечислю возможные причины:
1. не исправен регулятор давления топлива (например, утечка через диафрагму);
2. повышенное давление топлива (например, засорился обратный топливопровод);
3. неисправность в системе улавливания паров топлива в баке;
4. засорился воздушный фильтр или клапан в системе вентиляции картера.

ПОВЫШЕННОЕ СОДЕРЖАНИЕ СН И СО В ВЫХЛОПНЫХ ГАЗАХ
Это происходит, если топливная система подает в цилиндры двигателя богатую смесь или при переобогащении смеси из-за неисправности в системе зажигания. Например, если свеча загрязнена, искрообразование может не последовать. Не прореагировавший кислород поступит в выпускной тракт, где будет воспринят датчиком кислорода как признак бедной смеси. Электронный блок управления двигателем (ЭБУ) выдаст сигнал на обогащение смеси, искрообразование может еще ухудшиться, а в выхлопных газах будет еще больше СО и СН. В этом случае следует искать неисправность в системе зажигания.

Чтобы проверить систему регулирования надо:
1. Подключить стрелочный вольтметр к выходу датчика кислорода, используя булавку. Запустить и прогреть двигатель. Сигнал на выходе ДК исправного прогретого двигателя на холостом ходу должен переключаться между уровнями 0,2-0,8 В с частотой 4-10 Гц. Стрелка вольтметра в режиме измерения установившегося постоянного напряжения должна слегка колебаться в районе 0,45 В.
2. Глядя на вольтметр, отсоединить от впускного коллектора вакуумный шланг. Напряжение на выходе датчика упадет ниже 0,3 В, это реакция на обеднение смеси из-за утечки разряжения. ЭБУ в режиме с обратной связью компенсирует избыток кислорода подачей дополнительного топлива, смесь опять станет стехиометрической, стрелка вольтметра опять вернется к напряжению 0,45 В.
3. Наблюдая за стрелкой вольтметра, из баллона с пропаном выпустить немного газа перед воздухозаборником двигателя. На некоторое время вольтметр покажет 0,8 В, индуцируя богатую смесь. Затем ЭБУ отработает это возмущение, уменьшив подачу топлива через форсунки. Режим опять станет стехиометрическим, стрелка прибора будет колебаться в районе 0,45 В.

НЕОБХОДИМОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОРОДА (О2) И ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА (СО2) В ВЫХЛОПНЫХ ГАЗАХ
Информации, получаемой от двухкомпонентного газоанализатора по содержанию компонентов СО и СН, может быть недостаточно для диагностирования состояния двигателя, да к тому же эти газы влияют друг на друга в каталитическом нейтрализаторе. В то же время повышенное содержание кислорода в выхлопных газах – это индикатор работы на обедненной смеси. Только следует иметь в виду, что негерметичность в выпускном тракте также приводит к повышенному содержанию кислорода в выхлопных газах и отсюда к ложному указанию на обеднение смеси за счет подсоса воздуха. Чтобы быть уверенным в показаниях газоанализатора по параметру О2, необходимо убедиться в исправности выпускного тракта.
Для этого следует сравнить показания газоанализатора на холостых оборотах и для режима 2500 об/мин:
• Если содержание кислорода высокое в обоих случаях – смесь бедная в обоих случаях – выпускной тракт исправен.
• Если содержание кислорода мало на холостых оборотах и велико на 2500 оборотах – выпускной тракт исправен, но в нем установлен нейтрализатор с инжекцией (дополнительной подачей) воздуха.
• Если на холостых оборотах содержание кислорода велико, а на 2500 оборотах мало – скорее всего имеется небольшая утечка, незаметная при больших выбросах выхлопных газов в выпускном тракте.
Содержание двуокиси углерода СО2 – мера эффективности процесса сгорания топлива в двигателе. Норма 12- 17 %, при стехиометрическом составе смеси содержание СО2 максимально, в иных случаях содержание СО2 понижается. Сам по себе значение содержания СО2 не позволяет сделать вывод, бедная смесь или богатая, необходимо дополнительно учитывать показания СО и СН.

ОКИСЛЫ АЗОТА NO И ИХ ИЗМЕРЕНИЕ
Окислы азота формируются в камере сгорания двигателя при температуре выше 1370*С (2500*F) или при большом давлении. При соединении окислов азота с углеводородными компонентами СН (остатки несгоревшего топлива) в атмосфере под воздействием солнечных лучей образуется фотохимический смог, вредный для органов дыхания человека.
Окись азота – бесцветный газ без вкуса и запаха. Двуокись азота NO2- рыжеватый газ с кислым едким запахом. Из этих компонентов в камере сгорания двигателя образуется группа окислов азота.
Содержание окислов азота в выхлопных газах определяют с помощью пятикомпонентного газоанализатора. Окислы азота формируются при работе двигателя под нагрузкой. Поэтому измерения приходится проводить на динамометрическом стенде или в поездке портативным газоанализатором.
Эффективной мерой борьбы против образования окислов азота, является применение системы рециркуляции выхлопных газов.
Исправный автомобиль под нагрузкой должен иметь содержание окислов азота в выхлопных газах менее 1000 РРМ, на холостых оборотах – менее 100 РРМ.

Образование окислов азота нарпямую связано с температурой в камере сгорания. Горение бедной смеси происходит с повышением температуры.
При повышенном содержании окислов азота следует проверить:
1. систему охлаждения двигателя;
2. работу клапана и целостность патрубков в системе рециркуляции выхлопных газов;
3. топливную систему на предмет обеднения смеси.
Вообщем с помощью газоанализатора можно составить некоторое мнение о самочувствии мотора.

Норма содержания кислорода в выхлопных газах

Анализ выхлопных газов:
Стехиометрическое число
Угарный газ (СО)
Углеводороды (СН)
Углекислый газ (CO₂)
Кислород (О₂)
Нитрооксиды (NO₂)

1. Воздух - смесь газов, состоящая примерно на 80% из азота и 20% кислорода. Смесь, называемая бензином на 15% состоит из водорода и 85% из углерода.

2. Если бы бензин сгорал полностью, кислород (О₂) соединяясь с углеродом, образовывал бы углекислый газ (С0₂) и воду (Н₂0).

3. Идеальный двигатель потреблял бы в необходимом соотношении воздух и топливо, отдавая природе только углекислый газ и воду (схема 1).

4. К сожалению, идеал недостижим и, по нескольким причинам, во всех двигателях происходит неполное сгорание - в той или иной степени (схема 2).

Стехиометрическое число

Угарный газ (СО)

1. Угарный газ ядовит и образуется при неполном сгорании топливной смеси из-за недостатка кислорода. Количество вырабатываемого СО обратно пропорционально соотношению воздух/топливо (чем беднее смесь, тем меньше уровень СО) (схема 3).

2. Высокое содержание СО в выхлопных газах говорит о недостатке кислорода или "богатой" смеси.

3. Заниженное содержание СО в выхлопных газах говорит о переобеднении смеси или механической неисправности двигателя. При плохом сгорании или отсутствии оного, пропусках в работе цилиндров уровень СО в составе выхлопных газов падает.

4. Нет сгорания - нет и образования СО. Уровень СО в составе выхлопных газов можно использовать, как индикатор состава смеси, но точность будет соблюдена только при полностью механически исправном двигателе и отсутствии неисправностей в системе зажигания.

Оценка эффективности сгорания топлива по содержанию кислорода (02) и двуокиси углерода (СО2) в ОГ

Углекислый газ С0₂ — это превосходный индикатор эффективности сгорания. Если содержание углекислого газа в выхлопе достигает максимальной величины, это значит, что двигатель работает с наибольшей эффективностью, независимо от того, оборудован ли двигатель катализатором или нет. Обычно содержание С0₂ в выхлопных газах должно быть 12. 15 %. Причины низкого содержания С0₂:

• неверная регулировка смеси;
• неверная регулировка угла опережения зажигания;
• загрязнение воздушного фильтра;
• негерметичность выхлопной системы;
• нарушение фаз газораспределения;
• снижение компрессии.

Выделение кислорода (0₂) в отработавших газах является главным элементом для любой смеси. Кислород присутствует в атмосфере в концентрации порядка 20,78 %.

Измерение процентного содержания кислорода, присутствующего в смеси выхлопных газов, осуществляется с помощью использования электрохимического датчика. Измерение выполняется также в объемном проценте (% vol.). Датчик подает напряжение, пропорциональное содержанию кислорода, присутствующего в горючей смеси. При оптимальных условиях работы двигателя процент кислорода, присутствующего в выхлопных газах, должен быть ниже 2 %.

Анализ 0₂ во время диагностики. Количество кислорода, измеренного в выхлопных газах, может указывать на количество рабочей смеси в камере сгорания в случае, если произошло полное сгорание кислорода. Причинами высокого содержания 0₂ в выхлопных газах являются следующие:

• слишком высокая концентрация несгоревших углеводородов (НС) (при наличии несгоревшего топлива в выхлопной трубе) означает наличие большого количества окислителя 0₂);
• утечки в системе подачи воздуха;
• утечки в системе выпуска газов;
• утечки в зонде для контроля выхлопных газов;
• утечки в корпусе воздушного фильтра;
• слишком «бедная» рабочая смесь в одном или нескольких цилиндрах.

Высокое содержание 0₂ обусловлено в основном дефектами в герметичности, отрицательно влияющими на параметры рабочей смеси. Процент кислорода, имеющегося в смеси, увеличивается в случае наличия дефектов в системе зажигания какого-либо из цилиндров (пропуски зажигания). Справочные толкования показаний газоанализатора приведены в табл. 13.6.

Контроль каталитического катализатора с помощью газоанализатора производится путем сравнения состава отработавших газов до и после нейтрализатора.

Таблица 13.6

Толкование показаний газоанализатора

Повышены на всех оборотах

«Богатая» смесь — ослабло крепление крыш- ки карбюратора, забит воздушный фильтр, не- исправен стартер, неисправен карбюратор, вы- сокий уровень топлива в карбюраторе

Черный дым из выхлопной трубы; повышенный расход топлива

Повышены на низких оборотах

«Богатая» смесь, плохо отрегулирован карбюратор, проблемы с жиклером холостых оборотов

Черный дым из выхлопной трубы; повышенный расход топлива; неустойчивые холостые обороты

Повышены на низких оборотах

Низкий на холостом ходу

Повышен на холостом ходу

«Богатая» смесь; плохо отрегулированы холос- тые обороты, ослаблен жиклер холостого хода холостых оборотов

Повышенный расход топлива, неустойчивые холостые обороты

Низкий на холостом ходу

Повышен на холостом ходу

«Бедная» смесь, плохо отрегулирован карбю- ратор, попадание дополнительного воздуха

Неустойчивые холостые обороты; недостаточная приемистость; возвраты пламени

Повышен на холостом ходу

Низкий на холостом ходу

Окончание табл. 13.6

Дефект зажигания, де- фект контактов (не отрегулированы), порваны кабели, высокое на- пряжение, неисправны (не отрегулированы) свечи, неисправен кон- денсатор, перепутаны провода свечей, трещина в крышке трамблера, слишком большой угол опережения

Повышенный расход топлива, неустойчивые холостые обороты, потери мощности

Низкий на холостом ходу

Потери компрессии, повышенный расход масла, неисправны клапана, износ поршневой группы, износ цилиндров, подсос воздуха во впускном коллекторе

Повышены на холостом ходу

Низкий на холостом ходу

Высокий на холостом ходу

Дефект зажигания, по- вышен угол центробежного регулятора опережения, повышен угол вакуумного корректора опережения зажигания, неисправности в зажигании на высоких обо- ротах, малый зазор между электрическими свечами, неисправна катушка зажигания

Повышенный расход топлива, потери мощности

Повышены на высоких оборотах

Низкий на высоких оборотах

У правильно отрегулированного двигателя с каталитическим нейтрализатором выхлопных газов содержание 0₂ примерно равно содержанию СО. Если содержание 0₂ превышает содержание СО и содержание СО выше 0,5 %, то каталитический нейтрализатор неисправен.

Информации, получаемой от двухкомпонентного газоанализатора по содержанию компонентов СО и СН, может быть недостаточно для диагностирования состояния двигателя, к тому же эти газы влияют друг на друга в каталитическом нейтрализаторе. В то же время повышенное содержание кислорода в выхлопных газах — это индикатор работы на обедненной смеси. Следует только иметь в виду, что негерметичность в выпускном тракте также приводит к повышенному содержанию кислорода в отработавших газах и к ложному указанию на обеднение смеси за счет подсоса воздуха. Чтобы быть уверенным в показаниях газоанализатора по параметру 0₂, нужно убедиться в исправности выпускного тракта.

Для этого следует сравнить показания газоанализатора на холостых оборотах и для режима 2500 оборотов в минуту (см. табл. 13.2):

• если содержание кислорода высокое в обоих случаях — смесь «бедная» в обоих случаях — выпускной тракт исправен;
• если содержание кислорода мало на холостых оборотах и велико на 2500 оборотах — выпускной тракт исправен, но в нем установлен нейтрализатор с инжекцией (дополнительной подачей) воздуха;
• если на холостых оборотах содержание кислорода велико, а на 2500 оборотах мало — скорее всего имеется небольшая утечка, незаметная при больших, выбросах выхлопных газов в выпускном тракте.

Содержание двуокиси углерода С0₂ — мера эффективности процесса сгорания топлива в двигателе. Норма 12—1,7 %, при стехиометрическом составе смеси содержание С0₂ максимально, в иных случаях содержание С0₂ понижается. Само по себе значение содержания С0₂ не позволяет сделать вывод, «бедная» смесь или «богатая», нужно дополнительно учитывать показания по СО и СН.

"Здоровье" мотора по диагностике выхлопа.

"Здоровье" мотора по диагностике выхлопа. ⇐ Двигатель

Меня раза три переспросили, на чём мотор работает.
Добавлю длинную статейку про расшифровку газоанализатора.
Обычная практика контроля работы двигателя внутреннего сгорания – проверка состава выхлопных газов с помощью четырех или пятикомпонентного газоанализатора. Для проверки норм на токсичность определяют содержание в выхлопных газах окиси углерода (СО), углеводорода (СН), кислорода (О2) и двуокиси углерода (СО2). Своевременно обслуживаемый и правильно эксплуатируемый автомобиль способен удовлетворить нормы на токсичность с пробегом до 500000 километров.
Чтобы хорошо разобраться, необходимо рассмотреть каждый из определяемых компонентов.

ОКИСЬ УГЛЕРОДА (СО) – неустойчивое химическое соединение, легко вступающее в реакцию с кислородом, дающую двуокись углерода СО2. СО – ядовитый газ без цвета, вкуса и запаха. Вступая в легких в реакцию с воздухом , лишает мозг кислорода. Уровень СО в выхлопных газах для современных автомобилей с впрыском топлива не должен превышать 0,5%.
Возможные причины повышения содержания СО:
• Засорение воздушного фильтра.
• Нарушение оборотов двигателя на холостом ходу.
• Неисправность системы вентиляции картера.
• Повышенное давление топлива.
• Любые другие неисправности, приводящие к работе двигателя на богатых смесях.
Ну что ждать от двадцатилетнего моновпрыска ? 1 % -это тоже хорошо.

ДВУОКИСЬ УГЛЕРОДА (СО2) – результат соединения углерода из топлива с кислородом воздуха. Допустимое содержание 12-15%. Высокое значение свидетельствует о хорошей работе двигателя. Низкий уровень СО2 говорит о том, что топливная смесь бедная или богатая. Повышенная концентрация СО2 в атмосфере способствует развитию парникового эффекта.
У меня почти 14 % Пациент скорее жив, чем мёртв.

ПОВЫШЕННОЕ СОДЕРЖАНИЕ СО В ВЫХЛОПНЫХ ГАЗАХ

Образование окислов азота нарпямую связано с температурой в камере сгорания. Горение бедной смеси происходит с повышением температуры.
При повышенном содержании окислов азота следует проверить:
1. систему охлаждения двигателя;
2. работу клапана и целостность патрубков в системе рециркуляции выхлопных газов;
3. топливную систему на предмет обеднения смеси.
Вообщем с помощью газоанализатора можно составить некоторое мнение о самочувствии мотора.
Как сказал "мастер" - до евро 2 чуть-чуть не дотянул.

Читайте также: