Разводы при проверке выхлопа дизельных автомобилей

Моторам на тяжёлом топливе в Казахстане приходится несладко. Особенно современным. Хотя и самые непривередливые дизели морщатся и чихают чёрным дымом от нашей солярки. Их очень ждут к себе в гости сотрудники экопостов, вооружившись дымомерами. Как не остаться в дураках, даже если у вас всё в норме?

В одном из материалов мы рассказали о том, как по стандарту должны проверять токсичность выхлопа бензиновых автомобилей. Отдельная методика существует и для дизелей. Проверяя на дымность авто, полицейские обязаны руководствоваться стандартом ГОСТ Р 52160-2003 «Автотранспортные средства, оснащённые двигателями с воспламенением от сжатия. Дымность отработавших газов. Нормы и методы контроля при оценке технического состояния».

Согласно ч. 1 статьи 334 КоАП РК, за превышение содержания загрязняющих веществ в выбросах предусмотрено предупреждение или штраф в размере 2 МРП (или 4 242 тенге в 2016 году). А за те же действия, совершённые повторно в течение года, — в размере 5 МРП (или 10 605 тенге).

Основным параметром, проверяемым у дизельных авто, является дымность. Она определяется по коэффициенту поглощения света k. (Вспомогательный коэффициент ослабления света N, прописываемый ранее в ГОСТах, в Техрегламенте ТС «О безопасности колёсных транспортных средств», регламентирующем сегодня нормы выбросов, не указан, и потому во внимание не принимается.) Но обо всём по порядку.

Условия, при которых должны проводить проверку

Требование к техническому состоянию самого автомобиля достаточно простое: система выпуска, включая систему очистки отработавших газов от загрязняющих веществ, не должна иметь повреждений и быть недоукомплектованной. Инспекторы должны убедиться в исправности машины. Впрочем, если «глушак» сечёт, то полиция вправе запретить и эксплуатацию автомобиля согласно п. 3 и 4 раздела 6 Перечня неисправностей, при которых запрещена эксплуатация ТС ПДД РК.

Погода и топографические условия влияют на показания измерительных приборов. Основываясь на п. 5.1.1 ГОСТа, атмосферные условия при проведении измерений нормируемых компонентов в отработавших газах автомобиля должны находиться в следующих пределах:
— температура окружающего воздуха — от 0 до плюс 35 °С;
— атмосферное давление — от 92.0 до 105.3 кПа (от 690 до 790 мм рт. ст.).

В местности, расположенной выше 800 метров над уровнем моря, даже в нормальную погоду давление слишком низкое. За примером высоко ходить не надо — верхняя каскеленская трасса в Алматинской области, проходящая примерно в 900 метрах над уровнем моря. Казалось бы, дорога как дорога, но нормальное давление для такой местности — 682 мм рт. ст. А согласно стандарту, измерять токсичность выхлопа в подобных условиях запрещено. Да, стационарного экопоста на этом участке дороги нет, но если появится передвижной, поинтересуйтесь у инспекторов этими данными. Уверены, что обосновать законность замеров выхлопа измерений вам не смогут. Как показывает наше знакомство с экопостами Алматы, проверяющие и стандартов-то в глаза не видели.

Чем должны быть оснащены экопосты

Допустим, машина в порядке. Теперь важно обратить внимание на набор оборудования на постах, потому как ту же температуру и атмосферное давление воздуха нужно измерить. Прибор, которым измеряют атмосферное давление, называется барометр, температуру воздуха — термометр.

Но главное оружие экопостов — это дымомер. Он должен иметь сертификат метрологической проверки (проводится 1 раз в год). Его обязаны показать по первому требованию водителя. Если его нет или он просрочен, то идёт нарушение стандарта проверки. Помимо дымомера, кстати, должен быть и подключаемый тахометр, а также измеритель температуры масла в двигателе. Зачастую о необходимости наличия тахометра никто не знает, т. к. загрязнение выхлопа дизеля проводят по методу «газ в пол». Тем не менее по ГОСТу быть он должен.

Дымомеры также должны быть укомплектованы контрольными светофильтрами. Перед каждым замером экополицейские обязаны проверить в тестовом режиме прибор, и он должен показать те же цифры, что указаны на контрольном светофильтре.

Проверка авто с дизельными двигателями

Измерение дымности проводится в режиме свободного ускорения, т. е. когда обороты двигателя поднимают с минимальных до максимальных, выжав педаль газа до упора. Однако перед этим есть несколько моментов. Каких?

Убедившись в прогреве движка до рабочей температуры, но не ниже 60 °С, его оставляют поработать на холостых (не более 5 минут). После замеряют тахометром минимальные и максимальные обороты частоты вращения коленчатого вала (в пределах заводских характеристик) и глушат двигатель. Только после этого в дымомер устанавливают зонд для отбора отработавших газов из выпускной трубы, заново запускают двигатель и начинают измерение:

— с холостых оборотов равномерно перемещают педаль за 0.5–1 сек. до упора. Держат педаль в этом положении 2–3 сек. Отпускают педаль и через 8–10 сек. вновь повторяют то же самое, итого не менее шести раз;

— измеряют значения k_су (дымность в режиме свободного ускорения) на последних четырёх циклах свободного ускорения по максимальному показанию. Полученные значения k_су считают достоверными, если четыре последовательных значения не образуют убывающей зависимости и располагаются в зоне шириной 0.25 м -1 .

Результатом измерения k является среднее арифметическое значение четырёх последних измерений, это и есть искомое расчётное значение коэффициента поглощения света.

Дымность автомобилей с раздельной выпускной системой измеряют в каждой выпускной трубе. За результат измерения принимают максимальное значение среднего арифметического k, полученное в одной из выпускных труб.

Если измерения прошли без нарушений стандарта, смотрим результаты.

Согласно Техрегламенту ТС 018/2011 «О безопасности колёсных транспортных средств», дымность дизелей не должна превышать значений коэффициента поглощения света k, указанного в заводской документации на автомобиль. Если таковых сведений нет, то показатель k не должен превышать:

От редакции

Что вынудило нас раскатать тут целый ГОСТ? Увы, но простейший визит на один из постов на въезде в Алматы выявил нарушения в работе экологов: несоблюдение правил проведения замеров и отсутствие того же термометра — в минусовые температуры выхлоп дизеля не измеряют, а наши стражи экологии, невзирая на январские морозы, суют дымомеры всем подряд. Всё это напрямую влияет на показания, а значит, и штрафы могли и могут выписываться незаконно, а с 2013 по 2015 год их оформили порядка 100 тысяч. И это только официальные данные. Никто из редакции не утверждает, что все автомобилисты Алматы, а также приезжие, ездят на машинах, излучающих здоровье. Нет. Однако из-за нарушения методики и исправные машины признаются неисправными.

Вот и выходит, что защитить водителя от такого развода может только знание целого ГОСТа. Тем более что сами полицейские на момент нашего посещения их поста о существующем документе не знали или просто не хотели знать, ведь без правил всё так просто. «Жми. О-о-о, да у вас нормы превышены! Оформляем!»

Отдельно мы подготовили компактную инструкцию, позволяющую не забыть об основных условиях и стандартах, при которых должны проверять выхлоп дизеля. Можно, конечно, возить с собой объёмные тексты ГОСТов, но мы постарались изложить всё кратко, основываясь на этих же стандартах.

Автомобильный справочник

для настоящих любителей техники

Определение дымности выхлопа дизельных двигателей

Отдельные нормы, касающиеся проверки дымности выхлопа дизельных двигателей, вступили в силу задолго до ввода в действие норм, касающихся контроля содержания в отработавших газах газообразных токсичных веществ. Все существующие методы кон­троля дымности тесно связаны с используе­мым оборудованием. Вот о том, как происходит определение дымности выхлопа дизельных двигателей, мы и поговорим в этой статье.

Одной из мер дымности выхлопа (содержания сажи, твердых частиц) является дымовое число. В настоящее время для измерения этой величины в основном применяются два метода.

• Оптический метод (измерение непрозрач­ности или потемнения отработавших газов) основан на определении ослабления светового потока при просвечивании отработавших газов (см рис «Дымомер оптического типа (абсобционный метод)» );
• При использовании фильтрационного метода (измерение отраженного света) определенное количество отработавших газов пропускается через фильтрующий элемент. Степень почернения фильтра характеризует содержание сажи в отрабо­тавших газах (см. рис. «Дымометр (фильтрационный метод)» ).

Определение дымности выхлопа дизельных двигателей проводится только при работе двигателя под нагрузкой, поскольку только в этом режиме двигатель производит значи­тельное количество твердых частиц. Здесь наиболее распространены два разных метода проведения испытаний:

• Измерение при полностью открытой дрос­сельной заслонке, например, на стенде с беговыми барабанами или ином стенде под нагрузкой, создаваемой тормозами автомобиля:
• Измерение при неограниченном ускоре­нии, при резком открытии дроссельной за­слонки и нагруженном двигателе (рис. «График изменения дымности выхлопа при резком открытии дроссельной заслонки» ).

Так как результаты измерений дымности вы­хлопа варьируются в зависимости от метода проведения испытаний и нагрузки, сравнить их напрямую нельзя.

Дымомер оптического типа (абсорбционный метод)

Непрозрачность отработавших газов опреде­ляется степенью ослабления света, проходя­щего через отработавшие газы за счет абсорбции, дифракции и отражения света от твердых частиц, содер­жащихся в отработавших газах.

Для измерения полного потока на выхлоп­ной трубе монтируются излучатель и фото­детектор. В устройствах с отбором части по­тока отработавшие газы проходят через пробоотборный зонд и через трубопроводы с нагревателями нагнетаются насосом в изме­рительную камеру. Основное преимущество такой системы заключается в более высокой чувствительности, благодаря использованию более длинной измерительной камеры.

Во время свободного ускорения часть от­работавших газов, выходящих из выхлоп­ной трубы, проходит через пробоотборный зонд (см. рис. «Дымомер оптического типа (абсобционный метод)» ) и пробоотборный шланг и поступает в камеру (без вспомогательного вакуума). Поскольку давление и температура контролируются, на результаты измерений не оказывают влияния колебания давления отработавших газов.

Через отработавшие газы, находящиеся в испытательной камере, пропускаются свето­вые лучи. Фотоэлементы регистрируют сни­жение интенсивности света после прохож­дения камеры; это снижение соответствует непрозрачности Т (в %) или коэффициенту абсорбции к. Точно определенная длина ка­меры и поддержание в чистоте оптического окна (при помощи воздушной завесы, т.е. поперечного воздушного потока) являются основными условиями обеспечения высокого уровня точности и повторяемости результа­тов измерений.

Во время испытаний под нагрузкой обе­спечивается непрерывный процесс изме­рений дымности с индикацией получаемых данных. Результаты испытаний при свобод­ном ускорении могут быть сохранены в виде кривой изменений дымности в цифровом виде. Дымометр автоматически определяет максимальное значение и производит расчет среднего значения дымности для нескольких периодов подачи газа (см. рис. «График изменения дымности выхлопа при резком открытии дроссельной заслонки» ).

Дымомер (фильтрационный метод)

В соответствии с этим методом измерений определенный объем отработавших газов прокачивается через бумажный фильтр (см. рис. «Дымометр (фильтрационный метод)» ). Степень зачернения бумаги выра­жается в виде показателя содержания сажи (от нуля до десяти).

малых концентраций сажи, можно скомпен­сировать при помощи непрерывно рабо­тающего насоса. Степень зачернения бумаги затем преобразуется в стандартный объем при стандартных условиях. Система также учитывает «мертвый объем» между пробоот­борником и бумажным фильтром.

Для оптико-электронной оценки почер­нения фильтрующей бумаги применяется светоотражающий фотометр. Результат предоставляется в виде показателя содержания сажи или дымового числа филь­тра (FSN). Для перевода дымового числа в концентрацию по массе в мг/м 3 может быть применена эмпирическая корреляция.

Измерение дымности отработавших газов дизельных двигателей

Для автомобилей с дизельными двигателями, находящимися в эксплуатации, действует ГОСТ 21393-75 «Автомобили с дизелями. Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерений. Требования безопасности» с изменением №2. Стандарт распространяется на автомобили и автобусы с дизельными двигателями.

Основным нормируемым параметром дымности является натуральный показатель ослабления светового потока K м-1, вспомогательным – коэффициент ослабления светового потока N %. Натуральный показатель ослабления светового потока K, м-1 – величина, обратная толщине слоя отработавших газов, проходя через который поток излучения от источника света ослабляется в «е» раз (е=2,178 – основание натуральных логарифмов).

Коэффициент ослабления светового потока N, % представляет собой степень ослабления светового потока вследствие поглощения и рассеивания света отработавшими газами при прохождении ими рабочей трубы дымомера. Пересчет значений К в N приведены в таблице.

Пересчет значений натурального показателя ослабления светового потока в коэффициент ослабления светового потока (для N, приведенного к шкале дымомера с эффективной базой 0,43 м).

Показатели ослабления светового потока K м-1 и коэффициент ослабления светового потока N %. определяются на холостом ходу: на режиме свободного ускорения, а также при максимальной частоте вращения.

Измере­ния производятся на неподвижно стоящем автомобиле с исправной системой выпуска отработавших газов и после подготовки дымомера к работе.

• Установить оптический детектор на выхлопную трубу проверяемого автомобиля (ДО-1) или подключить гибкий шланг измерительного зонда к основному прибору (MDO2-LON) и закрепить зонд на выхлопной трубе. Подключить датчик температуры масла (MDO2-LON).
• Подключить датчик частоты вращения коленчатого вала к двигателю.
• Запустить двигатель и дождаться его прогрева до рабочей температуры. Установить минимальную частоту вращения вала двигателя.

Проведение измерений в режиме свободных ускорений

Перед началом измерений должна быть выполнена серия из шести повторений цикла изменения частоты вра­щения вала дизеля от минимальной до максимальной, который осуществляется путем быстрого, но плавного нажатия на педаль пода­чи топлива (до упора) с интервалом не менее 7 и не более 15 с. Затем производится серия из не менее чем четырех измерений следующего типа. Быстро, но не резко нажимают на педаль управления подачей топлива и удерживают ее в нажатом положении 2…3 с, поддерживая постоянную частоту вращения, ограничиваемую регулятором ТНВД. При этом измеряется пиковое значение натурального показателя ослабления светового потока К, частота вращения, ограниченная регулятором, и частота вращения при холостом ходе.

При каждом последующем измерении фиксируют пиковое значение натурального показателя ослабления светового потока К, когда четыре последовательных значения пока­зателя располагаются в зоне шириной 0,25 м-1 по шкале К, но не обра­зуют убывающую последовательность. За результат измерения принимают среднее арифметическое значение результатов этих четырёх из­мерений. Пример: пусть при проведении испытаний получены следующие значения по шкале К при проведении проверки на режиме свободных ускорения для двигателя без наддува 1,15; 1,0; 0,8; 1,0. Несмотря на то, что максимальная величина К не превышает допустимого значения 1,2, разница между значениями 1,15 и 0,8 превышает значение 0,25 м-1, а это значит что данный автомобиль не проходит тестовую проверку.

Проведение измерений в режиме максимальной частоты вращения

Измерения на этом режиме производятся не позднее, чем через 60 с после испытаний на режиме сво­бодного ускорения. Плавно нажимают на педаль управления подачей топлива и удерживают ее в нажатом положении 2…3 с.. При этом частота вращения коленчатого вала двигателя будет поддерживаться регулятором частоты вращения ТНВД. Дымность измеряют не ранее, чем через 10 се­кунд после впуска ОГ в прибор. Измерение считают достоверным, если значения дымности расположены в зоне шириной не более 6 % по шка­ле N. За результат измерения следует принимать среднее арифмети­ческое значение крайних показаний дымности.

Предельно допустимые показатели дымности при испытаниях авто­мобилей с дизелями по ГОСТ 21393-75 с изменениями №2 указаны в таблице:

Таблица. Допустимые нормы дымности для автомобилей с дизельными двигателями

Режим измерения дымности

Предельно допустимое значение показателя К _доп. , м -1

Предельно допустимое значение показателя N _доп. ,%

Свободное ускорение для автомобилей с дизелями: