ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Министерство образования и науки Российской Федерации
Южно-Уральский государственный университет
Кафедра эксплуатации автомобильного транспорта
656.13(07)
М801
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
Методические указания по лабораторным работам
Челябинск
Издательский центр ЮУрГУ
2010
УДК 656.13.502.3(075.8)
М801
Одобрено
учебно-методической комиссией автотракторного факультета
Рецензент:
Л.М. Киселева
Морозова В.С.
М801
Экологическая безопасность транспортных средств:
методические указания по лабораторным работам /сост.: В.С.
Морозова, В.Л. Поляцко. – Челябинск: Издательский центр
ЮУрГУ, 2010 – с. 17
Методические указания являются руководством для
выполнения лабораторных работ по дисциплине «Экологическая
безопасность транспортных средств». Предназначены для
студентов специальностей 190701 и 190702 дневной и заочной
форм обучения.
УДК 656.13.502.3(075.8)
© Издательский центр ЮУрГУ, 2010
2
ВВЕДЕНИЕ
Дисциплина «Экологическая безопасность транспортных средств
относится к циклу естественно-научных дисциплин. Лабораторные работы
проводятся в соответствии с рабочей программой дисциплины (п. 5.1.,
таблица 3 лабораторная работа № 2). Настоящие методические указания
разработаны для подготовки инженеров по специальностям: Организация
перевозок и управление на транспорте (автомобильном), организация и
безопасность движения.
Специалист должен хорошо разбираться в вопросах негативного
воздействия транспорта на окружающую среду, современных направлениях
разработок по улучшению экологических показателей подвижного состава и
транспортной инфраструктуры.
Инженер по данным специальностям должен владеть знаниями по
управлению экологической деятельностью на транспорте, по работе и
использованию оборудования для определения содержания вредных веществ
в отработавших газах ДВС.
Проведение лабораторных работ поможет закрепить теоретические знания
по выбросам вредных веществ в атмосферу, фактическому их составу,
причинам образования токсичных компонентов, содержащихся в
отработавших газах и превышающих нормативы, устанавливаемые
отечественными и зарубежными стандартами.
Работы содержат методику проведения, схемы оформления и требования к
определению конкретных показателей.
Перед проведением лабораторных работ все студенты должны пройти
инструктаж по технике безопасности и расписаться в журнале регистрации
инструктажа. Студенты, не прошедшие инструктаж, к работе не
допускаются.
1. Общие положения
Содержание монооксида углерода СО диоксида углерода СО2, окислов
азота NOx и углеводородов СnНm в отработавших газах двигателей
внутреннего сгорания с бензиновыми двигателями автотранспортных средств
определяют в соответствии с ГОСТ Р 52033 – 2003 при работе двигателя на
холостом ходу для двух частот вращения коленчатого вала: минимальной
Nmin и повышенной Nnов устанавливаемых по паспортным данным
обследуемого автомобиля.
Перед измерением двигатель автомобиля должен быть прогрет до
температуры не ниже рабочей температуры охлаждающей жидкости
(моторного масла - для двигателей с воздушным охлаждением), указанной в
руководстве по эксплуатации автомобиля (80 – 90 0С), но не ниже 60 0С.
2. Оборудование для контроля токсичности отработавших газов
двигателей внутреннего сгорания с бензиновым двигателем
3
2.1. Газоанализатор «АВТОТЕСТ 0203»
Газоанализаторы«АВТОТЕСТ 0202», «АВТОТЕСТ 0203», «АВТОТЕСТ
0204» разработаны и выпускаются Научно – производственной фирмой
«МЕТА» г. Жигулевск Самарской области в трех исполнениях.
Газоанализатор «АВТОТЕСТ 0203» предназначен для определения
концентрации монооксида углерода СО, диоксида углерода СО2,
углеводородов CnHm, окислов азота NОх вычисления λ-параметра, в
отработавших газах, определения рабочей температуры масла двигателя и
числа оборотов коленчатого вала карбюраторных двигателей внутреннего
сгорания.
2.2. Условия работы газоанализатора «АВТОТЕСТ 0203»
Газоанализатор «АВТОТЕСТ 0203» предназначен для работы в
следующих условиях:
1) температура окружающей среды - от 00С до + 450С;
2) атмосферное давление от 86,6 до 1О6,7 кПа (от б50 до 800 мм рт. ст.);
3) относительная влажность воздуха 95 % при температуре +300С, и более
низких температурах без конденсации влаги;
4) рабочее положение прибора – горизонтальное с допускаемым
отклонением ±200;
5) питание прибора от сети постоянного тока напряжением 12,6±2В или
сети переменного тока 220В, 50Гц от выносного блока питания;
6) температура анализируемой смеси на штуцере ВХОД не более 500С;
7) температура анализируемой смеси на входе в пробозаборник не более
2000С;
8) расход анализируемой смеси не менее 60 л/ч.
2.3 Техническая характеристика газоанализатора «АВТОТЕСТ 0203»
Техническая характеристика газоанализатора «АВТОТЕСТ 0203» с
диапазонами измерений приведена в таблице 1.
Таблица 1
Техническая характеристика газоанализатора «АВТОТЕСТ 0203»
ИзмеряеДиапазон Цена
мый
измерений деления
компонент
Углеводор
оды
0-2000
млн-1
1 млн
-1
Участок
диапазона
измерений
0÷240 млн.-1
240÷-2000
4
Основная
погрешность
относиабсолютная
тельная
± 12 Млн-1
± 5%
млн.–1
Оксид
углерода
0÷5%
0,01%
0÷1,5%
1,5÷5%
± 0,06%
± 4%
Диоксид
углерода
0÷16 %
0,1 %
0÷12,5%
12,5÷16%
± 0,5%
± 4%
Кислород
0÷21 %
0,1 %
± 0,1%
±4%
Окислы
азота
0-5000
млн.-1
10 млн.-1
± 50 млн-1
± 5%
λ-параметр 0,5-2,00
0 ÷ 2,5%
2,5 ÷ 21%
0÷1000 млн-1.
1000÷5000
млн.-1
0,001
не нормируется
0-5000
Частота
10-100
5000-8000
0 – 8000 мин-1
.-1
вращения
мин
мин.-1
Температу
ра
20÷ 125°С
1°С
20÷1250С
±2,0°C
масла
± 2,5%
Мощность, потребляемая в режиме измерения, не более 20ВА
Масса прибора не более 4,5 кг
Габаритные размеры – 330х100х290 мм
Время прогрева прибора не более 30 мин
Время установления показаний, с, не более:
СО, СН, СО2
30
О2
60
Прибор в упаковке для транспортирования выдерживает:
- воздействие температур от – 300С до + 500С;
- воздействие относительной влажности 95% при температуре 300С и
более низких температурах, без конденсации влаги.
2.4 Устройство и принцип работы газоанализатора
2.4.1 Конструкция прибора
Конструктивно прибор состоит из системы пробоотбора и
пробоподготовки, блока преобразования и индикации, датчика температуры
масла.
Система пробозабора и пробоподготовки (рис.1) включает пробозаборник
1, каплеуловитель 2, фильтры тонкой очистки 3, 4 конденсата и пробы газа
соответственно, трубку доставки пробы 5, трубку сброса конденсата 6.
Фильтр грубой очистки 7 располагается в рукоятке пробозаборника. Схема
5
соединений элементов системы и подключение их к штуцерам прибора
приведена на рис.2.
Устройство пробоподготовки обеспечивает трехступенчатую очистку
пробы газа от механических мешающих компонентов и влагоотделение:
- объемный термостойкий волоконный фильтр грубой очистки;
- каплеуловитель совмещенный с объемным влагоотталкивающим
фильтром тонкой очистки и отделением конденсата;
- целлюлозный фильтр тонкой очистки G 702.
В блоке преобразования размещается: компрессор пробы газа, компрессор
эвакуации кондeнcaтa, оптический блок, включающий термостатированную
кювету, излучатель, модулятор, и термостатированный фотоприемный узел.
На лицевой панели прибора (рис.3) для модификаций «АВТОТЕСТ-02.02»
и «АВТОТЕСТ-02.03» размещены: два жидкокристаллических буквенноцифровых индикатора с подсветкой, отображающих величину концентрации
углеводородов, оксида углерода, окислов азота (для модификации
«АВТОТЕСТ-02.03»), диоксида углерода, кислорода в отработавших газах
автомобиля, λ-параметр, число оборотов вала двигателя и температуру масла;
кнопка включения питания ВКЛ; кнопка РАБОТА/ПАУЗА; кнопка
коррекции нуля КОР.0; кнопка ПЕЧАТЬ, кнопка РЕЖИМ, принтер.
2.4.2 Принцип действия
Принцип действия прибора основан на измерении величины поглощения
инфракрасного излучения источника молекулами углеводородов, диоксида
углерода и оксида углерода в областях 3,4; 4,25 и 4,7 мкм.
Концентрация кислорода определяется электрохимическим методом. В
датчике кислорода содержатся измерительный и сравнительный электроды,
находящиеся в электролите и отделенные от анализируемого газа
полимерной мембраной. На измерительном электроде' кислород,
продиффундировавший
через
мембрану;
электрохимически
восстанавливается, и во внешней цепи возникает электрический ток, сила
которого пропорциональна парциальному давлению кислорода в газе над
мембраной.
Концентрация окислов азота (для модификации «АВТОТЕСТ02.03»)
определяется на основе электрохимической ячейки 3NF/F Nitric Oxide.
Проба анализируемого газа поступает в электромагнитный клапан, а за
тем в проточную зеркальную кювету, где определяемые компоненты,
взаимодействуя с излучением, вызывают его поглощение в соответствующих
спектральных диапазонах.
Электромагнитный клапан предназначен для отключения пробы и
продувки кюветы чистым воздухом в режиме принудительной коррекции.
Поток излучения характерных областей спектра поочередно выделяется
вращающимися интерференционными фильтрами (3,4; 3,9; 4,25 и 4,7мкм) и
преобразуется в электрические сигналы, пропорциональные концентрациям:
углеводородов, диоксида углерода, оксида углерода и окиси азота
6
Спектрометрический канал измерения в области 3,9 мкм является
опорным каналом и служит для автоматической стабилизации
чувствительности прибора.
Функциональные схемы приборов приведены на рисунках: 1а - для
модификаций «АВТОТЕСТ-02.02» и «АВТОТЕСТ-02.03».
Проба анализируемого газа отбирается из выхлопной трубы автомобиля
пробозаборным зондом (рис.1). В рукоятке зонда размещается фильтр грубой
очистки, где происходит предварительная очистка газа от частиц сажи и
аэрозолей. Далее проба газа направляется к прибору по трубке доставки.
Дальнейшая обработка пробы газа происходит в каплеуловителе,
совмещенном с фильтром тонкой очистки пробы. В каплеуловителе (рис.4.)
из пробы отделяется конденсат, который собирается в нижней части фильтра
и эвакуируется компрессором конденсата через штуцер
СБРОС КОНДЕНСАТА. В фильтре сверхтонкой очистки типа GB 702
производится окончательная очистка пробы газа от мешающих компонентов,
которая затем поступает в, оптическую кювету узлов. Одновременная работа
двух компрессоров: обеспечивает скоростную доставку пробы газа от
источника до оптической кюветы, а также непрерывную эвакуацию
конденсата из пробы.
Инфракрасное излучение аналитических областей спектра определения
оксида углерода (4,7 мкм), диоксида углерода (4,25 мкм) и углеводородов
(3,4 мкм), а также опорного канала (3,9 мкм) поочередно выделяется
соответствующими интерференционными фильтрами, установленными на
вращающемся
диске
модулятора,
и
формирует
на
выходе
пироэлектрического фотоприемника последовательности электрических
импульсов. Амплитуда сигналов несет информацию о концентрации
определяемых компонентов газа. По амплитуде сигнала опорного канала
автоматически корректируется чувствительность спектрометрического
тракта прибора и поддерживается. постоянный коэффициент преобразования
аналитических сигналов в течение всего срока эксплуатации прибора.
Аналитические сигналы каналов измерения концентрации оксида углерода,
диоксида углерода и углеводородов преобразуются, линеаризуются,
нормируются и проходят статистическую обработку в микропроцессоре PIC
16F87.7.
7
Рисунок 1 - Пробозаборник
1-Фильтр; 2-Трубопровод; З- Ручка; 4- Крышка; 5-Пружина; 6,7-Прокладка; 8Штуцер; 9-Наконечник; 10,11-Втулка; 12-Трубка; 1З-Колпачок; 14-Рукав
Рисунок 2 - Схема отбора и подготовки пробы прибора
1-Пробозаборник; 2-Каплеуловитель; 3-Фильтр очистки конденсата
(GB-202); 4-Фильтр тонкой очистки пробы (GB-702); 5-Пробозаборная трубка;
6-:Трубка сброса конденсата (0,5 м); 7-Фильтр грубой очистки; 8- Трубка Т1 (30
мм); 9-Трубка Т2 (150 мм); 10-Трубка Т3 (210 мм)
8
Рисунок 3. Внешний вид прибора (передняя панель)
Рисунок 4- Каплеуловитель
1-Колпачок; 2-Прокладка; З-Прокладка; 4-Верхняя крышка; 5-Фиксатор;
6-Штуцер подачи газа; 7- Корпус; 8-Гайка; 9-Диск бумажного фильтра;
10-Оправа; 11-Фиксатор; 12-Фильтр 5 мкм; 13 Объемный фильтр
Результаты измерения и служебная информация для пользователя
отображается на буквенно-цифровом жидкокристаллическом индикаторе.
Для удобства работы с прибором в ночное время предусмотрена подсветка
индикатора.
Для исключения дополнительной погрешности от изменения температуры
окружающего воздуха и анализируемого газа фотоприемник и оптическая
кювета защищены теплоизоляционными оболочками и термостатируются[
системами стабилизации.
Источником сигнала частоты вращения коленчатого вала двигателя
автомобиля служит высоковольтный датчик индуктивного типа,
устанавливаемый на один из высоковольтных проводов системы зажигания.
Частота следования импульсов искрообразователя свечи одного из
цилиндров двигателя измеряется и преобразуется микропроцессором в
9
частоту вращения коленчатого вала независимо от числа цилиндров.
Рабочая температура моторного масла двигателя измеряется датчиком на
основе преобразователя температуры DS1821.
3 Выполнение работы
3.1 Подготовка прибора к работе
Перед проведением работ по определению токсичности необходимо
убедиться в исправности и работоспособности газоанализатора. Проверить
техническое состояние газоанализатора внешним осмотром. Фильтрующие
элементы должны быть чистые, при необходимости, если фильтрующие
элементы имеют внешние признаки присутствия грязи, их заменить, а из
отстойника слить конденсат Проверить исходное положение кнопок, кнопки
переключателей на задней панели газоанализатора должны быть в
выключенном положении.
Установить прибор на горизонтальной поверхности.
Собрать систему пробоподготовки согласно схеме на рис.2.
Установить каплеуловитель в гнездо 5 на задней панели прибора.
Подключить короткими трубками фильтры тонкой очистки 4 GB702 и 3
GB202 к штуцерам каплеуловителя ВЫХОД пробы и ВЫХОД. конденсата
(нижний штуцер), а также к штуцерам ВХОД пробы и ВХОД конденсата
соответственно. При этом соблюдать направление подключения фильтров
тонкой очистки в соответствии с указанными на корпусе фильтра стрелками.
Если в воздухе помещения, где используется прибор, могут содержаться
пары бензина или оксиды углерода, рекомендуется подключить к штуцеру
"Чистый воздух" ("DRY AIR") трубку Ø4х1,5мм или 5х1,5мм достаточной
длины и вывести ее за пределы рабочего помещения.
Подключить короткую трубку из состава ЗИП к штуцеру ВЫХОД
конденсата 9 и отвести свободный конец трубки в направлении отвода
конденфта.
Подключить кабель питания К1 из комплекта принадлежностей к гнезду
"Питание" прибора. Ответные провода электрического кабеля питания К1
подключаются к автомобилю следующим образом:
-красный зажим - к клемме аккумулятора +12 В;
-черный зажим - к клемме аккумулятора –12 В;
Допускается в качестве источника питания использовать другие
источники
постоянного
тока
(сетевые
или
аккумуляторные),
обеспечивающие на выхoдe постоянное напряжение (12±2)В при токе не
менее 3 А при размахе пульсаций не более 100 мВ. В этом случае красный и
черный зажимы кабеля питания К1 подключаются к альтернативному
источнику питания.
К Гнезду "Тахометр" подключить кабель датчика тахометра К2, зажим
которого закрепить на высоковольтном проводе одного из цилиндров. При
этом следует, чтобы зажим не касался корпусных деталей двигателя.
10
ВНИМАНИЕ: Датчик тахометра (RPM) снабжен гибким кабелем, не
допускающим:
- касания к перегретым (более 1000С) частям автомобиля;
- нагрузок на излом и разрыв оболочки более 10 кг;
- резких изломов кабеля и скручивания в петли радиусом менее 1О см
ВНИМАНИЕ: Конструкция датчика тахометра выполнена монолитной,
не предусматривающей разборки. Разрушенный датчик восстановлению не
подлежит.
ВНИМАНИЕ: При проверке частоты вращения вала двигателя на
автомобилях с неисправной системой зажигания (подгоревшие контакты
прерывателя, неисправность свечи .и т.д.) возможны нестабильные показания
канала тахометра газоанализатора и неверные результаты измерений
сопровождаемые сбоем в работе программы микропроцессора от помех,
создаваемых неисправной . системой зажигания. В этом случае необходимо
предварительно выполнить ремонт неисправной системы зажигания или
отключить датчик тахометра от высоковольтных проводов.
К штуцеру ВХОД каплеуловителя подключить пробоотборный шланг с
пробозаборником.
ВНИМАНИЕ:
НЕ
ДОПУСКАЕТСЯ
ПОДКЛЮЧЕНИЕ
ПРОБОЗАБОРНОГО
ШЛАНГА
К
ПРИБОРУ,
МИНУЯ
КАПЛЕУЛОВИТЕЛЬ.
ВНИМАНИЕ: ЗАПРЕЩАЕТСЯ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ФTO ДРУГИХ
СИСТЕМ
И
КОНСТРУКЦИЙ.
ЛРИМЕНЯТЬ
ТОЛЬКО
ПРИЛАГАЕМЫЕ ФИЛЬТРЫ G702 БИГУР. ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ
ФТО ДРУГИХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗГОТОВИТЕЛЬ НЕ НЕСЕТ
ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗА ПОЛОМКУ ПРИБОРА.
Установить рычаг переключения передач (переключатель скорости для
автомобилей с автоматической коробкой передач) в нейтральное положение.
Затормозить автомобиль стояночным тормозом.
Заглушить двигатель (при его работе).
Выпускная система автомобиля должна быть исправна (определяется
внешним осмотром).
Перед измерением двигатель должен быть прогрет не ниже рабочей
температуры охлаждающей жидкости (или моторного масла для двигателей с
воздушным охлаждением), указанной в руководстве по эксплуатации
автомобиля.
3.2 Работа прибора
Включить кнопку ВКЛ на передней панели прибора. На индикаторе
появится сообщение:
11
ПРОГРЕВ
**
Прогрев прибора продолжается не более 10 минут
Затем в течение 1 мин производится коррекция нуля
КОРРЕКЦИЯ НУЛЯ
**
В нижней строке отображается индикатор процесса коррекции нуля.
Примечание- **Для приборов с датчиком абсолютного давления.
Если появилось сообщение:
СЛАБЫЙ ПОТОК
то это сигнализирует о недостаточном расходе пробы анализируемого газа
или
необходимости
замены
фильтрующих
элементов
системы
пробоподготовки. Необходимо выключить прибор и проверить систему
пробоподготовки прибора.
На индикаторах прибора отображаются сообщения:
СО Х.ХХ%
СН ХХХХ
ТАХ ХХХХ
NОх ХХХХ
О2 Х.ХХ%
λ - .---
Для отображения концентрации диоксида углерода (СО2) нажать
комбинацию кнопок РАБОТА/ПАУЗА + РЕЖИМ.
На индикаторах прибора отображаются сообщения:
СО Х.ХХ%
СН ХХХХ
ТАХ ХХХХ
NОх ХХХХ
СО2 Х.ХХ% О2
Λ - .--20,8
Примечание: Основную информацию о качестве сжигания топлива несут
О2 и λ- параметр. Если значение λ, - параметра не входит в диапазон от 0,5 до
12
2 то на индикаторе отображается «-.---».
3.3 Использование прибора с автомобилем
Прибор обслуживается одним оператором.
Установить пробозаборник прибора в выпускную трубу автомобиля на
глубину не мене 300 мм от среза (до упора) и зафиксировать его зажимом.
Полностью открыть воздушную заслонку карбюратора.
Запустить двигатель. Увеличить частоту вращения вала двигателя до
максимальной и проработать в этом режиме не менee 30 с,
Установить минимальную частоту вращения вала двигателя и проработать
в этом режиме не менее 30 с.
При подключении датчика тахометра играет роль его положение
относительно .высоковольтного провода зажигания автомобиля. При
нестабильных показаниях следует перевернуть датчик тaхомeтpa на 1800.
ВНИМАНИЕ:
Особенности
конструкции
системы
зажигания
отечественных автомобилей с электронным впрыском (ВАЗ 2108, 2109, 2110)
предусматривают формирование 2-х импульсов тока (искры) за один такт
работы двигателя, поэтому возможны показания удвoeнных значений канала
тахометра относительно реальных.
Считать показания на индикаторе передней панели прибора измеренных
концентраций измеряемых компонентов и при необходимости распечатать
их.
Установить повышенную частоту вращения вaлa в пределах (nпов=nном·0,8)
или 3000 мин–1, если nном не указано в паспорте автомобиля. Произвести
повторное измерение концентраций анализируемых газов на повышенных
оборотах двигателя.
4. Лабораторная работа № 1
Определение концентрации монооксида углерода СО, диоксида углерода
СО2, окислов азота NOx, углеводородов СnНm и λ-параметра в отработавших
газах бензиновых двигателей внутреннего сгорания автотранспортных
средств газоанализатором «АВТОТЕСТ 0203-П»
Цель работы
Практическое освоение студентами методов оценки экологических
характеристик отработавших газов автотранспортных средств.
4.1 Порядок выполнения работы
После сборки по соответствующей схеме газоанализатора и проверки его
работоспособности следует выполнить следующие операции согласно ГОСТ
Р 52033 – 2003. Измерения проводить на полностью прогретом двигателе для
карбюраторных двигателей воздушная заслонка полностью открыта.
1) Автомобиль устанавливается на нейтральную передачу, фиксируется
13
стояночным тормозом. Двигатель не работает.
2) Пробозаборный зонд газоанализатора устанавливается в выхлопную
трубу автомобиля до ограничительной скобы.
3) Двигатель запускается, через 20 – 30 секунд работы устанавливаются
максимальные обороты двигателя, на этом режиме автомобиль работает 1520 секунд после чего устанавливаются минимальные обороты коленчатого
вала двигателя.
4) После того как двигатель проработал на режиме минимального
холостого
хода
20-30
секунд,
снимаются
показания
прибора
(газоанализатора).
5) После снятия показаний, устанавливаются повышенные обороты
коленчатого вала двигателя. Через 20-30 секунд фиксируются показания
прибора.
Измерение компонентов отработавших газов производится при
минимальных и повышенных оборотах двигателя не менее чем по 5 раз.
Если фактическое значение атмосферного давления, измеренное с
помощью барометра, отличается более, чем на 0,7 кРа (5,3 мм.рт.ст.)от
нормального(760мм.рт.ст.), то в показания концентраций следует ввести
поправку в виде коэффициента пересчета К, принимаемого по таблице 2.
В этом случае значение концентраций определяются по формуле:
С = К*П
(1)
где: С – значение соответствующего элемента с учетом поправки на
автмосферное давление;
К – коэффициент пересчета;
П – показание газоанализатора.
Таблица 2
Коэффициенты К, учитывающие влияние
атмосферного давления
Р, мм.рт.ст.
К
Р, мм.рт.ст.
К
650
1,210
725
1,068
655
1,200
730
1,060
660
1,192
735
1,049
665
1,183
740
1,040
670
1,173
745
1,030
675
1,163
750
1,020
680
1,153
755
1,010
685
1,144
760
1,000
690
1,135
765
0,990
695
1,125
770
0,980
700
1,116
775
0,970
705
1,106
780
0,960
710
1,096
785
0,952
14
715
720
1,086
1,077
790
795
0,942
0,943
4.2. Обработка результатов измерений
Для оценки соответствия измеренных элементов требованиям ГОСТ Р
52033 – 2003 по результатам измерений определяется среднее
арифметическое значение каждого элемента по формуле 2
Сср = (С1 + С2+ ... +Сn-1 + Сn )/ n
(2)
где: Сср – среднее арифметическое значение измеренного компонента;
Сi – значение соответствующего элемента ОГ;
n – количество измерений.
Величина абсолютных расхождений результатов измерений концентраций
Сi со средним значением С определяется по формуле 3.
ΔСi = Сi – Сср
(3)
Значение выборочной дисперсии определяется по формуле 4.
D = (ΔС1 + ΔС2 + ... + ΔСn-1 + ΔСn) / n-1
(4)
Среднее квадратичное отклонение определяется по формуле 5.
σ=√D
(5)
Далее определяется оценка среднего квадратичного отклонения по
формуле 6.
σ · Сср = σ/√ n
(6)
Затем производится анализ полученных результатов и если величина Сi
будет превышать значение 2 σ, то этот результат исключается из выборки.
Поэтому условие исключения «грубых промахов» будет иметь вид:
│ΔСi│≤ 2 σ
(7)
Далее проводится повторная обработка результатов измерений для
выборки с количеством измерений n – 1. После расчета величины дисперсии
D, среднего квадратичного отклонения и его оценки определяется
коэффициент вариации по формуле 8.
V = σ / Сср
15
(8)
Принимается заданный уровень надежности (0,95 для инженерных
расчетов) и по справочным таблицам для k = n – 1 находят значение
коэффициента Стьюдента tа,к для числа измерений n < 10. Получив критерий
tа,к вычисляется доверительный интервал, внутри которого находится
истинное значение определяемой величины:
С – tа,к · σс < С < С + tа,к · σс
(9)
Определяется величина абсолютной ошибки измерений по формуле 10.
Δ = tа,к ·σс
Значение измеренной
записать в виде:
концентрации
токсичного
С = Сср ± ΔС
(10)
элемента
следует
(11)
Относительная ошибка измерений в процентах рассчитывается по
формуле 12.
ε = ( ΔС / Сср ) ·100
(12)
Результаты вычислений записываются в таблицу №3 , после чего
полученные результаты необходимо сравнить с предельно допустимыми по
ГОСТ Р 52033 – 2003. Если измеренные значения не превышают предельно
допустимые, то автомобиль считается исправным и признается пригодным к
эксплуатации.
Таблица 3
Результаты измерений
Среднее Коэффициент
Измеряемый
-1
мин
1
2
3
4
5 значение
вариации
параметр
Сср
V
nmin
СО
nпов
nmin
СН
nпов
nmin
NOx
nпов
nmin
СО2
nпов
nmin
λ
nпов
5. Лабораторная работа № 2
16
Определение концентрации монооксида углерода СО, диоксида углерода
СО2, окислов азота NOx, углеводородов СnНm и λ-параметра в отработавших
газах бензиновых двигателей внутреннего сгорания автотранспортных
средств с эмитацией неисправности системы искрообразования
газоанализатором «АВТОТЕСТ 0203-П»
Цель работы
Практическое освоение студентами методов оценки экологических
характеристик отработавших газов автотранспортных средств.
5.1 Порядок выполнения работы
После сборки по соответствующей схеме газоанализатора и проверки его
работоспособности следует выполнить следующие операции согласно ГОСТ
Р 52033 – 2003. Измерения проводить на полностью прогретом двигателе для
карбюраторных двигателей воздушная заслонка полностью открыта.
1) Автомобиль устанавливается на нейтральную передачу, фиксируется
стояночным тормозом. Двигатель не работает.
2) Пробозаборный зонд газоанализатора устанавливается в выхлопную
трубу автомобиля до ограничительной скобы, отключается одна из свечей
зажигания.
Далее работа выполняется в соответствии с п. 4.1 позиция 3) – 5) и с п 4.2.
По выполнении работы делается вывод о влиянии исправности системы
зажигания на экологические характеристики автомобиля.
17