Материал: газоанализатор

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

си даже для двигателей, выхлопная система которых оборудована катализатором. Помимо этого, они предоставляют диагносту несколько дополнительных параметров, совокупный анализ которых позволяет глубже понять характер процессов, происходящих в двигателе.

Имея это в виду, газоанализаторы с успехом используют в составе диагностических комплексов совместно с мотортестером.

1.1.5. Основные принципы работы газоанализаторов

Газоанализатор, как отмечалось выше, – тонкий физический прибор. Его качество определяется не столько формой, сколько содержанием, т. е. точностью и надежностью его основных компонентов. Среди них, в первую очередь, можно отметить спектрометрический блок.

Конструктивно и технологически это устройство настолько специфично, что его производство на должном, с точки зрения качества, уровне освоено лишь несколькими компаниями, имена которых хорошо известны специалистам. Среди них можно упомянуть американские фирмы Sensors и Andros, обеспечивающие до 80 % потребности в данной продукции.

Сами они выпуском газоанализаторов не занимаются, снабжая производителей лишь качественными комплектующими устройствами. Помимо американцев, спектрометрические блоки производят: японская фирма Horiba, немецкая – Beckmann и ряд менее известных компаний.

Такое разделение труда себя оправдывает. Во всяком случае, предпринимавшиеся рядом фирм попытки самим наладить производство спектрометрических блоков к хорошим результатам не приводили. Эти устройства, как правило, страдали большими погрешностями измерений, нестабильностью результатов, низкой надежностью.

Таким образом, большинство газоанализаторов – приборы интернациональные. В том смысле, что внутри газоанализатора, собранного в России, Корее или Италии, можно обнаружить основные блоки, произведенные в других частях света. Стремясь удешевить конечный продукт, многие фирмы используют комплектующие менее известных компаний, качество которых несколько хуже. Мировая известность производителя – гарантия хорошего качества прибора в целом. При этом можно не сомневаться, что диапазон измерения и точность будут на должном уровне.

Важность точности, стабильности и надежности измерительного блока газоанализатора очевидна. Не меньшее значение имеют конструктивные особенности и качество системы принудительного отбора и фильтрации газов. Лучше, если она будет двухконтурной. В этом случае насос одновременно используется и для прокачки отфильтрованного и осушенного газа, и для автоматического удаления конденсата из фильтра.

Фильтр прибора одновременно используется и для удержания механических частиц, и для отделения влаги, содержащихся в выхлопе. Он

10

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

должен быть максимально надежным и лучше многоступенчатым. Попадание в кювету спектрометрического блока твердых частиц или влаги не только вносит погрешности, но способно вывести из строя самый дорогой и надежный блок.

Не последнюю роль играет производительность насоса. Она определяет время реакции прибора на изменение состава отработавших газов. Они подаются от пробоотборного зонда в измерительный блок по протяженному шлангу с небольшим проходным сечением. Желательно, чтобы время реакции не превышало 10 секунд.

Многие узлы прибора термостабилизируются, их температура поддерживается с высокой точностью. Удобнее, если время прогрева газоанализатора до рабочей температуры составляет не более 10–15 минут.

На удобство в эксплуатации влияет и характер питания прибора. Комбинированное (сетевое и от 12-вольтового аккумулятора) питание позволяет более гибко использовать газоанализатор. В частности, если габариты газоанализатора невелики, можно выполнять замеры состава газов при движении автомобиля, не забывая о существенном запаздывании.

Вообще, миниатюризация диагностических приборов, в частности газоанализаторов, – одна из главных современных тенденций приборостроения. Это не дань моде. Цель миниатюризации – максимально приспособить приборы к проведению исследований «на ходу», попытка перевести диагностику в обстановку реальных режимов работы двигателя.

Если говорить о газоанализе, такой подход, во-первых, позволяет измерять токсичность выхлопа в движении, что уже сейчас требуют стандарты ряда штатов в США. Во-вторых, расшифровка записи изменения состава отработавших газов при различных режимах движения дает богатейшую, качественно иную информацию для анализа. Она помогает прояснить такие тонкости рабочих процессов, которые недоступны при испытаниях в боксе в безнагрузочных режимах.

Помимо этого, весьма полезными будут: дополнительные датчики, позволяющие измерять частоту вращения двигателя и температуру масла, встроенный принтер для распечатки результатов измерений и стандартный порт для связи газоанализатора с компьютером. Последнее делает возможным компьютерную обработку замеров и создание базы данных. Хорошему прибору не повредит наглядная индикация, простое и удобное управление режимами, автоматизация некоторых режимов: прогрева, установки «нуля», удаления конденсата, перехода в режим «stand by».

Еще раз необходимо подчеркнуть, что хорошим газоанализатором для диагностики современных двигателей могут считаться, как минимум, четырехкомпонентные приборы с функцией расчета состава смеси.

11

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

1.1.6. Диагностика карбюраторного двигателя и интерпретация результатов

Результаты измерений состава выхлопных газов приведены в табл. 1. В первую очередь необходимо отметить, что почти все вводимые неисправности вызывают увеличение выбросов углеводородов (кроме случая позднего зажигания).

Таблица 1 Результаты измерения состава выхлопных газов и качества

смеси у карбюраторного автомобиля (n = 750 об/мин)

Это и не удивительно – если условия сгорания смеси в отдельных или всех цилиндрах ухудшаются, то весь состав выхлопных газов отклоняется от нормального.

Наибольшее влияние на состав выхлопа оказывают неисправные свечи зажигания – количество углеводородов СН увеличивается более чем

в6 раз. При этом выбросы СО уменьшаются (нет сгорания топлива в отключенном цилиндре, следовательно, в этом цилиндре СО не образуется). Отметим, что аналогичное влияние будет оказывать, как уже говорилось, и негерметичность клапана, например, вследствие его прогара. Ну а точно установить причину можно дополнительными измерениями с помощью других диагностических средств.

Теперь проследим влияние угла опережения зажигания. На несколько более позднем угле зажигании при некотором росте СО заметно снижаются выбросы углеводородов, потому что двигатель работает более плавно, условия сгорания топлива лучше. Обратная картина наблюдается на слишком раннем зажигании – перебои в работе двигателя приводят к значительному росту выбросов СО и СН. То, что топливо сгорает неэффективно, видно по низкому содержанию СО2 ибольшомуколичеству кислорода, невступившего

вреакцию горения. Обращает на себя внимание величина λ, регулировкой которой удалось добиться ее значения 1,02, т.е. такого же, что и в исходном случае. Однако на показания газоанализатора здесь лучше не полагаться. Качество смеси в приборе рассчитывается по составу выхлопных газов, а если

12

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

двигатель работает с перебоями, то расчет будет выполнен некорректно. Кстати, то же самое справедливо и для случая неработающего цилиндра – расчетное значение λ может сильно отличаться от действительного (обычно в большую сторону). В случае подсоса воздуха во впускной коллектор топливная смесь сильно обедняется, и отрегулировать карбюратор становится трудно, часто даже просто невозможно. При этом, несмотря на снижение СО, выбросы СН заметно растут, и убрать их регулировкой уже нельзя. Результат работы трехкомпонентного нейтрализатора можноувидетьнарис. 8.

Рис. 8. Работа трехкомпонентного нейтрализатора

В трехкомпонентном нейтрализаторе одновременное уменьшение всех вредных выбросов возможно только при λ, близкой к единице.

Похожий эффект может дать, например, большой расход масла из-за износа деталей цилиндропоршневой группы. Тогда количество углеводородов возрастет, а СО – почти не изменится. Разница будет наблюдаться лишь в количествах СО2 и О2: именно по этому различию не составит большого труда установить истинную причину неисправности. Если же использовать двухкомпонентный газоанализатор, то характер неисправности определить практически невозможно.

1.2. Отчёт о работе

Отчет по лабораторной работе №1 приведен в прил. 1.

После выполнения работы отчет необходимо заполнить и защитить у преподавателя.

Контрольные вопросы

1.Объясните порядок подключения прибора к диагностируемому автомобилю и компьютеру.

2.Каково назначение газоанализатора? Поясните принцип его рабо-

ты.

3.Перечислите возможные неисправности при увеличенном количестве углеродов СН в выхлопе карбюраторного двигателя.

13

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

2. Лабораторная работа № 2

Тема: Диагностика системы топливоподачи инжекторных ДВС с помощью газоанализатора.

Цель: Изучить качество горения топливовоздушной смеси и принципы диагностирования с применением 4-компонентного газоанализатора. Научиться проводить диагностику системы топливоподачи инжекторного автомобиля по показаниям газоанализатора на работающем двигателе.

Задачи: Получить навыки работы с газоанализатором и навыки диагностики системы топливоподачи инжекторных ДВС.

Студенты должны знать, что представляет собой топливовоздушная смесь, ее качество горения, уметь диагностировать систему топливоподачи инжекторных ДВС с помощью газоанализатора «Инфракар» и определять неисправности системы по показаниям токсичности выхлопных газов.

При подготовке к занятию студентам необходимо изучить учебное пособие «Бортовая диагностика. Газоанализатор» и техническую инструкцию газоанализатора «Инфракар», повторить следующие вопросы:

−подготовка прибора к работе и порядок работы;

−качество горения топливовоздушной смеси;

−диагностика с применением 4-компонентного газоанализатора;

−диагностика системы топливоподачи инжекторных ДВС с помощью газоанализатора.

2.1. Порядок проведения диагностики системы топливоподачи инжекторных ДВС

2.1.1. Подключение прибора к диагностируемому автомобилю и компьютеру

Для подключения прибора к диагностируемому автомобилю и компьютеру необходимо выполнить действия, описанные в подразд. 1.1.1 лабораторной работы № 1.

2.1.2. Работа с программным обеспечением

Для работы с программным обеспечением необходимо выполнить действия, описанные в подразд. 1.1.2 лабораторной работы № 1.

2.1.3. Проведение диагностики

Для проведения необходимо выполнить действия, описанные в подразд. 1.1.3 лабораторной работы № 1.

14