Проверка токсичности отработавших газов. Замер уровня содержания вредных веществ в отработавших газах автомобильных двигателей

Лабораторная работа №7

Проверка токсичности отработавших газов

Цель работы: провести замер уровня содержания вредных веществ в отработавших газах автомобильных двигателей.

Краткие сведения:

Отработавшие газы, выбрасываемые в окружающую среду, содержат до 280 различных веществ. Среди них азот и его окислы, углекислый и сернистый газы, окись углерода, альдегиды, углеводороды, свинец, марганец и их соединения, различные соединения углерода и водорода, сажа и ряд других веществ. Все вещества входящие в состав отработавших газов находятся в различных состояниях, большинство из них являются токсичными. В составе отработавших газов автомобилей наибольший удельный вес по объему имеет окись углерода (до 10%), окислы азота (до 0,8%), несгоревшие углеводороды (до 3%), альдегиды (0,2%) и сажа. Таким образом, при сжигании 1000 л топлива бензиновые двигатели выбрасывают в окружающую среду с отработавшими и картерными газами 200 кг окиси углерода, 25 кг углеводородов, 20 кг окислов азота, 1кг сажи и 1 кг сернистых соединений.

Как правило, при очередном ТО-2, ремонте двигателя, системы питания и системы выпуска выполняется проверка отработавших газов двигателя, для этого применяются специальные приборы – газоанализаторы, работающие на основе использования инфракрасного излечения. В таких газоанализаторах анализ содержания оксида, диоксида углерода и углеводородов производится с помощью недисперсионных инфракрасных лучей. Физический смысл процесса заключается в том, что эти газы поглощают инфракрасные лучи с длиной волны 4,7 мкм, углеводороды – 3,4, а диоксид углерода -4,25 мкм. Следовательно, с помощью детектора, чувствительного к инфракрасным лучам с определенной длиной волны, можно определить степень их поглощения при прохождении анализируемой пробы, в результате чего можно установить концентрации того или иного компонента. Схема газоанализатора, работающего по принципу инфракрасного излучения, показана на рисунке 4.1.

Отработавшие газы с помощью мембранного насоса через газоотборный зонд, отделитель конденсата (оседает вода) и фильтры (очистка от твердых примесей) закачиваются в измерительную камеру. Сравнительная камера при этом заполнена инертным газом и закрыта. Источниками инфракрасного излечения являются нихромные нагреватели, которые нагреваются до температуры 700°C. Отражаясь от параболических зеркал, поток инфракрасного излечения, периодический прерываемый обтюратором, приводимым во вращение от синхронного электродвигателя, проходит через измерительную и сравнительную камеры. (Обтюратор необходим для обеспечения ритмичного прерывания инфракрасного излучения.) В измерительной камере определяемые компоненты, взаимодействуют с излучением, вызывают его поглощение в соответствующих спектральных диапазонах. В сравнительной же камере этого не происходит (камера заполнена инертным газом – N). Как следствие возникает разница температур и давлений в обеих камерах. Вследствие этого изменяется емкость мембранного конденсатора, расположенного между камерами лучеприемника. Сигнал с конденсатора подается на усилитель и далее на регистрирующий прибор.

По такому принципу работают газоанализаторы типа ГАИ, ИНФРАЛИТ, ГИАМ 27-01, ЕТТ фирмы «BOSH» и др.

Рисунок 4.1 – Схема газоанализатора: 1 – газоотборный зонд; 2 – отделитель конденсата; 3 – фильтр тонкой очистки; 4 – защитный фильтр; 5 – мембранный насос; 6 – источники инфракрасного излечения; 7 – синхронный электродвигатель; 8 – вращающийся диск обтюратора; 9 – сравнительная камера; 10 – лучеприемник инфракрасного излучения; 11 – усилитель; 12 – мембранный конденсатор; 13 – измерительная камера; 14 – индикаторные приборы.

В современных много компонентных газоанализаторах кроме измерения содержания оксида (СО) и диоксида углерода (СО₂), углеводородов (СН) может определяться содержимое кислорода (О₂) и оксидов азота (NO), а также коэффициенты избытка воздуха λ.

Выполнение работы

Измерения следует проводить в следующей последовательности:

- установить рычаг переключения передач (избиратель скорости для автомобилей с автоматической коробкой передач) в нейтральное положение;

- затормозить автомобиль стояночным тормозом;

- заглушить двигатель (при его работе);

- открыть капот двигателя;

- подключить тахометр;

- установить пробоотборный зонд газоанализатора в выпускную трубу автомобиля на глубину не менее 300 мм от среза (при косом срезе выпускной трубы глубина отсчитывается от короткой кромки среза);

- полностью открыть воздушную заслонку карбюратора (при его наличии