Материал: газоанализатор

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

3. Лабораторная работа № 3

Тема: Диагностика системы воздухоподачи инжекторных ДВС с помощью газоанализатора.

Цель: Изучить принцип работы и виды современного газоанализатора, примеры использования газоанализатора. Научиться проводить диагностику системы воздухоподачи инжекторного автомобиля по показаниям газоанализатора на работающем двигателе.

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

Студенты должны знать, что представляет собой газоанализатор, его принцип действия, виды газоанализаторов, примеры использования газоанализатора, уметь диагностировать систему водухоподачи 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;

−существующие виды газоанализаторов, их особенности;

−примеры использования газоанализатора;

−диагностика системы воздухоподачи инжекторных ДВС с помощью газоанализатора.

3.1. Порядок проведения диагностики системы воздухоподачи инжекторных ДВС

3.1.1. 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.

3.1.2. Работа с программным обеспечением

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

3.1.3. Проведение диагностики

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

25

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

3.1.4. Принцип действия газоанализатора и его диагностические возможности

Разобраться в принципе действия газоанализатора и его составных частях полезно, особенно для лучшего понимания того, чем они отличаются друг от друга.

Принцип действия газоанализатора, как отмечалось выше, основан на эффекте частичного поглощения энергии светового потока, проходящего через газ. Причем, величина поглощения света определенной длины волны пропорциональна концентрации газа. Таким образом, если через газ с меняющейся концентрацией пропускать стабильный световой поток и фиксировать изменение его интенсивности, то по результатам измерений можно судить о концентрации компонентов.

При определении концентрации смеси газов (а отработавшие газы двигателя – именно смесь) используется еще одно физическое свойство газов. У газа с постоянной концентрацией поглощение зависит от длины волны проходящего через него светового потока. Причем в диапазоне определенных длин волн, называемых «абсорбционные максимумы», поглощательная способность газа резко увеличивается. Пики поглощения различных газов соответствуют разным длинам волн. Поэтому определить концентрацию каждого из газов смеси можно, анализируя изменение интенсивности светового потока с длиной волны, соответствующей «абсорбционному максимуму» интересующего нас газа.

«Сердце» газоанализатора – спектрометрический блок, представленный на рис. 14. Через кювету насосом прокачиваются предварительно отфильтрованные выхлопные газы. Кювета имеет форму трубки, торцы которой закрыты оптическим стеклом.

Рис. 14. Схема спектрометрического блока газоанализатора: 1 – источник ИК-излучения; 2 – кювета с исследуемым газом; 3 – светофильтр;

4– детектор ИК-излучения

Содной стороны трубки расположен излучатель. Обычно он представляет собой электрическую спираль, температура нагрева которой

26

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

строго стабилизируется. Этим обеспечивается стабильность широкодиапазонного инфракрасного светового потока.

С другой стороны – ИК-детектор светового потока, измеряющий его интенсивность. Перед детектором расположены светофильтры. Светофильтры выделяют из прошедшего кювету светового потока те длины волн, которые соответствуют максимумам поглощения исследуемых газов.

Спектрометрический блок измеряет концентрацию трех составляющих выхлопа: СО, НС и СО2. Для определения концентрации кислорода и оксидов азота выходящий из кюветы газ направляется в электрохимические датчики. Они вырабатывают электрический сигнал, напряжение которого пропорционально концентрации этих газов.

Пятикомпонентный газоанализатор фирмы ОТС, изображенный на рис. 15, не имеет устройств индикации. Он предназначен для совместного использования с компьютером. Прилагающийся «софт» дает колоссальные возможности обработки и представления результатов измерений

(рис.16).

3.1.5. Примеры использования газоанализатора

Если двигатель не запускается, необходимо убедиться в том, что концентрация НС в выхлопной трубе равна или выше 2000 ррm. Иной результат означает, что в двигатель не поступает топливо.

При поиске мест утечек топлива можно обследовать пробоотборным зондом газоанализатора подозрительные места. Скачок концентрации НС укажет источник течи.

Если при перегреве двигателя поднести зонд газоанализатора к отрытому расширительному бачку системы охлаждения, то наличие в парах НС или СО будет свидетельствовать о повреждении прокладки ГБЦ.

Если при замере оказалось, что СО выше 0,5 %, а сигнал датчика кислорода не превышает 0,5 В, то, скорее всего, датчик неисправен.

27

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

В современных автомобилях с микропроцессорной системой управления двигателем, диагностируемых при помощи сканеров, 4-компонентный газоанализатор значительно увеличивает вероятность нахождения неисправности в двигателе, так как ведёт непосредственно измерение параметров, а не считывание информации из электронного блока управления, и значительно сокращает время на поиск неисправности.

Бензин, как моторное топливо, обладает хорошей испаряемостью и высокой скоростью сгорания. Распылённые частицы бензина во взвешенной смеси с атмосферным воздухом при определённых условиях образуют горючую топливовоздушную смесь (ТВС), которая легко воспламеняется от электрической искры в камерах сгорания ДВС. Наиболее благоприятным условием воспламенения хорошо перемешанной (гомогенной) смеси является, как говорилось выше, весовое соотношение в ней бензина и воздуха, равное 1/14,7 (для высокооктановых сортов бензина ТВ-смесь с таким соотношением компонентов называется стехиометрической и с точки зрения эффективности и полноты сгорания бензина является идеальной). Качество ТВ-смеси принято оценивать коэффициентом избытка воздуха α (альфа), который определяется как α = Мф / Мт, где Мф – фактически затраченное, а Мт – теоретически необходимое количество массы воздуха для полного сгорания данной порции бензина. Когда ТВ-смесь стехиометрическая, то Мф = Мт и коэффициент избытка воздуха α = 1. Если Мф > Мт, то ТВ-смесь обогащена воздухом, но называется «бедной» ТВ-смесью, так как обеднена бензином. При этом α > 1. При Мф < Мт ТВ-смесь называется «богатой», так как в ней избыточен (в отличие от теоретически необходимого количества) бензин (α < 1). Любой бензиновый двигатель может устойчиво работать только в строго отведённом интервале изменения качества ТВ-смеси. Для ДВС классических конструкций максимально допустимому обогащению соответствует коэффициент избытка воздуха α = 0,75, при максимальном обеднении – α = 1,35. Если в цилиндры ДВС подаётся ТВ-смесь по компонентному составу за пределами указанного диапазона для коэффициента α (0,75 < α < 1,35), то классический двигатель "глохнет" из-за того, что смесь перестает воспламеняться. Это можно проиллюстрировать графиками, изображенными на рис. 17, где а – зависимость мощности, крутящего момента и расхода топлива от коэффициента избытка воздуха; б – зависимость концентрации продукта сгорания от коэффициента избытка воздуха.

График на рис. 17,а имеет основополагающее значение для проектирования ДВС, а на рис. 17,б дает возможность контролировать не только двигатель, но и систему зажигания.

На рис 17,а приняты следующие обозначения: зона А – мощностной состав ТВ-смеси; зона Б – экономичный состав ТВ-смеси; P – мощность двигателя; M – крутящий момент; Ве – расход топлива.

28

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

а б Рис. 17. Графики: а – мощности, крутящего момента и расхода топлива;

б – состава отработанных газов

Для контроля, ремонта и регулировки ДВС, систем топливоподачи и зажигания предпочтителен 4-компонентный газоанализатор. Помимо анализа состава выхлопных газов в нём закладывается функция расчёта коэффициента α, а также может быть заложен расчёт корректированного значения СО. Дело в том, что концентрация СО может быть не только измерена, но и рассчитана, исходя из концентрации других компонентов выхлопных газов.

3.1.6. Диагностика системы воздухоподачи инжекторного двигателя

Как уже говорилось выше, проверку необходимо начинать с параметров холостого хода (Х.Х.) (рис. 18).

Рис. 18. Показания на холостом ходу двигателя

Далее проверка работы инжекторного двигателя проводится на средних оборотах двигателя (рис. 19).

При подсосе воздуха во впускную систему в режиме холостого хода параметры будут примерно следующими.

29