Контроль токсичности и дымности отработавших газов

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Ездовые циклы

В разных странах применяются различные методы контроля токсичности и дымности ОГ. Они отличаются программами испытаний, моделирующих режимы работы двигателя, а также применяемой измерительной аппаратурой и методиками отбора проб. При оценке токсичности ОГ используют два принципиально разных метода исследований: испытание на установившихся режимах с постоянными параметрами двигателя и испытания на переходных режимах при изменении указанных параметров.

Режимы работы автомобильных моторов весьма разнообразны и зависят от характера эксплуатации транспортного средства. На основании статистических исследований установлено, что в условиях уличного движения в городах Европы время работы на разных режимах составляют: на холостом ходу при средних частотах вращения 35%, на режимах с постоянными частотами вращения с нагрузкой 29%, с ускорением 22%, с замедлением 14%. Каждый из перечисленных режимов характеризуется различиями процентного содержания токсичных компонентов в ОГ. Для определения показателей токсичности ОГ двигатели испытывают на переходных режимах - по так называемым ездовым циклам.

1.1 Европейские ездовые циклы

В Европейских странах для оценки токсичности ОГ серийных легковых и легких грузовых автомобилей полной массой до 3,5 т применяют ездовой цикл NEDC (New European Driving Cycle). Этот цикл продолжительностью 1220 с состоит из двух частей. Первая часть цикла - городской ездовой цикл UDC (Urban Driving Cycle) с максимальной скоростью движения 50 км/ч включает четыре последовательных ездовых цикла и имитирует условия движения автомобиля по городу. Вторая часть цикла - скоростной загородный цикл EUDC (ExtraUrban Driving Cycle) с максимальной скоростью движения 120 км/ч имитирует условия движения автомобиля по магистрали.

В ездовом цикле NEDC автомобиль испытывается на беговых барабанах после запуска холодного двигателя и его прогрева на холостом ходу в течение 40 с.

В процессе испытаний все выхлопные газы собираются в мешки по методу CVS. Массовые доли вредных веществ, которые определены при анализе выхлопных газов, собранные в мешок в процессе всего цикла испытаний, относят к пройденному пути (11 км).

Определенные таким образом удельные массовые выбросы токсичных компонентов (в г/км) сравниваются с предельно допустимыми нормами. Начиная со стандарта EURO-3 (2000 г.) вместо ездового цикла NEDC используется модифицированный ездовой цикл MNEDC (Modified New European Driving Cycle), в котором отменена предварительная работа двигателя в течение 40 с до начала измерения ВГ. При этом холодный пуск включен в программу теста. Испытуемое транспортное средство предварительно должно быть выдержано при температуре -7 градусов минимум 6 часов.

В последнее время для испытаний легковых автомобилей на токсичность применяют модернизированный ездовой цикл. Этой цикл включает четыре обычных набора городских режимов и дополнительный набор режимов EUDC, имитирующего движение автомобиля по городу. При этом общее время выполнения цикла составляет 1220 с (с учетом начальных 40 с работы двигателя в режиме холостого хода), длина условного пути движения автомобиля - 11,007 км, средняя скорость движения - 33,6 км/ч, максимальная скорость движения - 120 км/ч или, для автомобиля с двигателем небольшой мощности, - 90 км/час.

Европейский городской ездовой цикл полностью воспроизводит эксплуатационные условия: работа двигателя автомобиля в режиме минимальной частоты вращения активного холостого хода (имитация ожидания зеленого света светофора на перекрестке), трогание автомобиля с места и разгон до определенной скорости, движение с установившейся скоростью на определенном участке, переключения передач с низшей на высшую или в обратном порядке, разгон автомобиля от одной скорости к другой, торможение двигателем с одной скорости к другой или к полной остановке, служебное торможение до полной остановки с использованием рабочей тормозной системы.

1.2 Японские ездовые циклы

В Японии испытания автомобилей с количеством пассажиров менее 10 и массой менее 2,5 т проводятся по двум ездовыми циклами: холодные испытания по 11 режимному циклу без предварительного прогрева двигателя, и с предварительным прогревом двигателя по 10-15 режимному циклу. Каждая фаза цикла длится 120 с, что соответствует дистанции 1021 м, средняя скорость движения составляет 30,6 км/час. Длина 10-15 режимного цикла - 4,16 км, время выполнения - 660 с, максимальная скорость движения - 70 км/ч, средняя скорость движения - 22,7 км/час.

Тестовый 10-15 режимный цикл продолжительностью 660 с, имитирующий характерные условия движения транспорта в Токио, проводится один раз с пуском прогретого двигателя. Причем, первые три цикла теста с максимальной скоростью движения 40 км/ч имеют 10 режимов, а последний цикл с максимальной скоростью движения 70 км/ч - 15 режимов. Этот тест предполагает предварительное термотестирование на режиме холостого хода, которое проходит по следующей схеме: после 15 минут движения автомобиля со скоростью 60 км/ч в выпускном тракте двигателя измеряются концентрации углеводородов, окиси углерода и углекислого газа.

После дальнейшего движения в течение 5 мин со скоростью 60 км/ч начинается 10-15 режимный тест. Анализ содержания токсичных компонентов в ОГ выполняется по методу CVS: разбавленные отфильтрованным окружающим воздухом выхлопные газы собираются в один мешок. Массовые доли вредных веществ, содержащихся в собранных выхлопных газах, относят к пройденному пути, т.е. перечисляются в г/км.

1.3 Американские ездовые циклы

Более сложный ездовой цикл для испытаний легковых автомобилей используется в США. В нем практически нет установившихся режимов движения. Длина условного пути в таком цикле - 17,8 км, время его выполнения - 1877 с, максимальная скорость движения - 91,2 км/ч, средняя скорость движения - 34,1 км/час. Согласно законодательству США производители автомобилей должны обеспечить расход топлива не выше 8,55 л на 100 км для легковых автомобилей и не более 11,6 л на 100 км для легких грузовых автомобилей. Указанный расход топлива измеряется при работе двигателя в испытательном ездовом цикле FTP 75 (Federal Test Procedure - 55% времени) и тестовом цикле Highway (45% времени). Производители транспортных средств, не соответствующих этим нормам, платят штраф государству, а покупатель облагается дополнительным налогом.

2. Испытательные циклы и нормы токсичности в Европе

2.1 Легковые и малотоннажные грузовые автомобили

Нормы предельной токсичности отработавших газов, принятые в Европе, базируются на Директивах R15 ЕЭК и 70/220 ЕЭС, а также дополнениях к этим документам.

Существующие нормы для малотоннажных грузовиков (полной массой менее 3,5 т) указаны в Директиве 93/59 ЕС/ЕЭС.

Менее строгие нормы применяются для дизелей с непосредственным впрыскиванием топлива.

Предельная токсичность отработавших газов легковых автомобилей (с числом сидений 6 и более, массой <, 2,5 т) регламентируется в Директиве 91/441 ЕС/ЕЭС. Следующим шагом в ужесточении норм токсичности является Директива 1997 г. ЕС 94/12.

Дальнейшее ужесточение предельных норм токсичности планируется осуществить в 2000 г.

Используемый ранее ездовой цикл ЕСЕ (ЕЭС) R15 был заменен модернизированным европейским ездовым циклом (включающим часть цикла, относящуюся к движению по загородным дорогам со скоростью движения вплоть до 120 км/ч).

Предельные нормы дымности, рассмотренные в правилах ЕЭК R24 и ЕЭС 72/306, остаются в силе.

ездовой цикл токсичность дымность газ

Нормы токсичности для грузовиков (полная масса <3,5т). Ездовой цикл: модернизированный европейский цикл

Нормы токсичности для легковых автомобилей (полная масса <2,5т). Ездовой цикл: модернизированный европейский цикл ЕЭС R 15 и ЕС

Так называемая "стокгольмская группа" государств (включая Швецию, Швейцарию, Австрию) приняла нормы по предельной токсичности, базирующиеся на нормативах США (1987 г.). Швеция также проявила инициативу в вопросе создания системы штрафов за несоблюдение более строгих норм предельной токсичности.

2.2 Грузовые автомобили

В Европе автомобили полной массой свыше 3,5 т, которые имеют более чем 9 мест для сиденья, проходят 13-режимные испытания, регламентированные правилами ЕЭК R49. Последовательность испытания - это серия из тринадцати различных стационарных рабочих режимов. Первоначально принятые предельные нормы выбросов газообразных компонентов были ужесточены, и в новые нормативы были включены требования по предельным выбросам твердых частиц в отработавших газах.

Существующие предельные значения выбросов в странах ЕС приведены в нормативах Стадии 1 (EURO I) и Стадии 2 (EURO II) ЕЭС директив ЕЭС 91/542; последние предназначены для автомобилей серийного производства, начиная с октября 1996 г. Дополнительное снижение норм предельной токсичности планируется в 1999 г. Пересмотр испытательного цикла также предполагается осуществить на Стадии 3 (EURO III).

Тем временем нормы, касающиеся контроля за дымностью отработавших газов дизелей, работающих при полной нагрузке (Директива ЕЭК R24), были оставлены без изменения, хотя имеющее место значительное снижение уровней твердых частиц в отработавших газах делает их не совсем приемлемыми.

Размещено на Allbest.ru