Просмотров: 24

Однако для разработки комплексных программ по снижению загряз­нения атмосферы вредными веществами, содержащимися в отработавших газах автомобилей, необходимо иметь информацию о выбросах не только на режимах холостого хода, но и на 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, NOx, так как учитывается масса автомобиля, скорость движе­ния, качество управления, а также масса выделенных веществ.

В настоящее время помимо рассмотренных ГОСТов в ряде Европы 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 ДВС 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. Эти испытания 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 с беговыми барабанами 3 (рис. 25.3), 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 газа 5. Разбавление воздухом необходимо для исключения конденсации водяных паров, что приводит к значительному снижению потерь NOx в емкости пробосборника. Кроме того, разбавление смеси не позволяет углеводородам реагировать друг на друга.

Сх ст для исп на бег бар

Рис. 25.3. 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 ОГ; 6 –вытяжка; 7 – фильтр; 8 – насос; 9 – печь; 10 – тарировочные газы; 11 – нулевой (нейтраль­ный) газ; 12 – воздух; 13 – разбавительный туннель; 14 – теплообмен­ник/нагреватель; 15 –подогреваемый трубопровод; 16 – газоанализаторы; 17 – измерительный фильтр; 18 – сопла Вентури; 19 – измеритель потока; 20 – газовый счетчик; 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.

Испытания на моторном стенде. Контрольные испытания по циклу (Правила № 49) могут проводиться и на тормозном стенде (рис. 25.4), на который устанавливают двигатель, снятый с автомобиля.

Сх исп дв на стен

Рис. 25.4. Принципиальная схема моторного стенда для испытания двигателей:
1 – подаваемый воздух; 2 – воздушный фильтр; 3 – подвод холодной воды; 4 – отвод горячей воды; 5 – топливный бак; 6 – емкость для охлаж­дающей жидкости; 7 – подогрев топлива; 8 – система быстрого подключения двига­теля к стенду; 9 – модуль для подклю­чения газовых и жидкостных коммуникаций; 10 – блок электронного управления работой дизеля; 11 – охладитель надду­вочного воздуха; 12 – система впрыска; 13 – дизельный двигатель; 14 – сигналы датчиков и настроечные сигналы; 15 – нейтрализатор ОГ; 16 – блоки питания; 17 – блоки измерительной техники; 18 – электрический динамометрический тормоз; 19 – механизм имитации привода педали газа; 20 – компьютер испыта­тельного стенда; 21 – система снятия индикаторной диаграммы (высокоскоростная система измерения по углу поворота коленчатого вала); 22 – устройства анализа состава ОГ (например, газоанализатор, дымомер, инфракрасный спектроскоп с быстрым преобразованием Фурье, масс-спектрометр, система измерения уровня содержания частиц примесей); 23 – эжекционная камера; 24 – подача воздуха для эжекции; 25 – участок эжекции; 26 – датчик объемного расхода воздуха; 27 – вентилятор; 28 – система отбора частиц примесей; 29 – система измерения разрежения; 30 – переключающий клапан

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.