Принципы и порядок работы приборов по определению токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания

Цель работы:

1. Изучить принципы и порядок работы приборов по определению токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания

2. Ознакомиться с конструкцией прибора «ГАИ-1» для определения содержания окиси углерода в отработавших газах автомобиля.

В общем виде методика измерения выбросов вредных веществ в отработавших газах автомобиля предусматривает установку автомобиля на роликовый тормозной стенд и подсоединение к автомобилю стандартизованной измерительной системы. Далее на тормозном стенде воспроизводится испытательный ездовой цикл, в процессе которого берутся пробы отработавших газов двигателя, которые пропускаются через измерительную систему для определения их состава. Принцип действия измерительной системы (рисунок 1) состоит в следующем:

Рисунок 1 – Принцип действия измерительной системы

а) испытательный ездовой цикл воспроизводится на роликовом стенде;

б) при проведении измерений к отработавшим газам подмешивается отфильтрованный воздух, и полученная таким образом смесь забирается главным вентилятором. Этот вентилятор забирает постоянное количество смеси газов с воздухом, поэтому при увеличении выброса отработавших газов (например, при имитации разгона) подается меньшее количество дополнительного воздуха, а при снижении выброса отработавших газов количество дополнительного воздуха увеличивается;

в) из этой газовоздушной смеси отбирается постоянное количество газа, которое нагнетается в один или несколько сборников для проб газа;

г) отобранные компоненты отработавших газов измеряются, а результат в граммах относится к общей протяженности «пробега» в километрах.

Методика измерений. В основу принципа измерения газоанализаторов типа «ГАИ-1» (далее прибор) положен оптико-абсорбционный метод, основанный на измерении поглощения инфракрасной (ИК) энергии излучения анализируемым компонентом. Способностью поглощать ИК-излучение обладают газы, молекулы которых содержат, по крайней мере, два типа атомов. Каждому газу присуща своя область поглощения, что обусловливает возможность проведения избирательного анализа газов. Степень поглощения энергии ИК-излучения зависит от концентрации анализируемого компонента (в случае данной работы – окиси углерода СО) в газовой смеси.

Сущность метода заключается в том, что если газ способный поглощать ИК-излучения заключить в замкнутый объем и подвергнуть воздействию потока ИК-радиации, то за определенный промежуток времени газ нагреется до некоторой температуры и его давление возрастет. Сравнительная камера заполняется 100% концентрацией измеряемого газа, а рабочая камера заполняется анализируемыми отработавшими газами. Поскольку концентрация окиси углерода в рабочей и сравнительной камерах различна, то степень поглощения ИК-энергии, а следовательно температура и давление, будут различны по обе стороны диафрагмы и датчик будет преобразовывать ее деформацию в электрический сигнал. Через усилитель этот сигнал подается на измерительный прибор, стрелка которого отклоняется на величину, пропорционально содержанию СО в отработавших газах.

Внешний вид прибора представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 – Внешний вид прибора

На рисунке 3 представлена схема газоанализатора, основанного на оптико-абсорбционный методе.

Газоанализатор состоит из источника излучения (1), устройства (2), с помощью которого периодически изменяется поток излучения, фильтровой камеры (3), рабочей камеры (4), сравнительной камеры (5), устройство для балансировки оптического потока (6), приемика излучения (7) (мерой камеры), электронного блока (8) и показывающего прибора (9), реперное устройство (10).

Рис. 3 Оптический абсорбционный газоанализатор.

Схема комбинированного расположения.

Технические характеристики ГАИ-1:

Диапазон измерения концентрации окиси углерода - от 0 до 15 об.%.

Основная приведенная погрешность - не более ±5%.

Время переходного процесса - не более 10 с.

Время прогрева газоанализатора - 30 мин.

Рабочее положение газоанализатора - вертикальное с допустимым отклонением ±5°.

Превышение статического давления анализируемой газовой смеси над атмосферным - 505±141, 4 Па.

Питание газоанализатора - от сети переменного тока напряжением 220 В при отклонении от -15% до +10% через стабилизированный источник напряжения.

Потребляемая мощность - 80 В·А.

Габаритные размеры:

- газоанализаторов ГАИ-1 - 140× 330× 280 мм;

- блока питания - 80× 320× 190 мм.

Масса - не более 11 кг.

Оценка результата производится визуально по шкале стрелочного прибора ГАИ-1.