Ремонт и техническое обслуживание автомобилей




Диагностика автомобилей газоанализаторами


Типы автомобильных газоанализаторов




В зависимости от конструктивного устройства автомобильные газоанализаторы могут измерять один или несколько компонентов выхлопных газов (однокомпонентные и многокомпонентные).
Одно- или двухкомпонентными газоанализаторами можно измерять количество вредных примесей в отработанных газах автомобилей, не оборудованных катализаторами, при этом перечень вредных компонентов, улавливаемых такими газоанализаторами, ограничен.

Некоторое время назад наиболее распространёнными были однокомпонентные газоанализаторы для определения содержания оксида углерода СО. Введение норм выбросов по экологическим стандартам ЕURO (ЕВРО) не только для угарного газа СО, но и других составляющих отработанных газов стимулировало выпуск и использование многокомпонентных газоанализаторов для оценки их состава.

При помощи обычных автомобильных газоанализаторов можно выполнять диагностику и регулировку либо бензиновых, либо дизельных двигателей. Универсальные газоанализаторы позволяют диагностировать и выполнять регулировку и бензиновых, и дизельных двигателей.

Двигатели автомобилей, оснащённые катализаторами и полностью отвечающие экологическим стандартам ЕВРО, регулирующие содержание вредных примесей в выхлопных газах автомобилей и спецтехники нуждаются в применении многокомпонентных газоанализаторов, более точных и дорогих. Методики измерений одно- и многокомпонентными газоанализаторами автомобильных выхлопов несколько отличаются друг от друга.

Современные комбинированные автомобильные газоанализаторы, кроме определения состава отработавших газов, способны диагностировать и предоставлять дополнительную информацию о технических параметрах двигателя (температура масла, число оборотов двигателя, начало работы ТНВД, момент зажигания, коэффициент избытка воздуха и др.).
Газоанализаторы могут дополнительно оснащаться печатающим устройством, интерфейсом для передачи данных на компьютер или синхронизируемый принтер.
По конструктивному исполнению различают, также, газоанализаторы автоматические, и ручные, требующие для выполнения некоторых опций вмешательства оператора.

В зависимости от условий использования автомобильные газоанализаторы подразделяются на следующие типы:

  • стационарные - предназначены для работы в стационарных помещениях;
  • транспортируемые - используются в передвижных лабораториях;
  • переносные и портативные - для работы вне помещений;
  • блочно-модульные - системы, перемещаемые на специальных тележках и не привязанные к определённому месту.

Переносной и транспортируемый автомобильный газоанализатор позволяет выполнять анализы и измерения на ходу.
Автомобильные газоанализаторы используются на станциях техобслуживания, пунктах инструментального контроля при техосмотрах, в автопарках и автохозяйствах - везде, где необходим контроль и регулировка бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания.

Наиболее полно оценить качество работы двигателя внутреннего сгорания и проверить состав выхлопных газов позволяют четырех- или пятикомпонентные газоанализаторы. При этом для проверки соблюдения экологических норм на токсичность определяется содержание в выхлопных газах углеводородов (СnНm), окиси углерода (СО), двуокиси углерода (СО2) и кислорода (О2).
Правильно эксплуатируемый и своевременно обслуживаемый автомобиль способен удовлетворить нормам на токсичность с пробегом до 500 тыс. километров.




Устройство и принципы работы автомобильных газоанализаторов

Простой автомобильный однокомпонентный газоанализатор предназначен для измерения содержания в выхлопных газах только оксида углерода СО, главным образом использует способ дожигания не полностью сгоревших компонентов в выхлопных газах.
Дожигание СО выполняется в измерительной камере прибора при помощи специальной нагретой нити, при этом изменение температуры нити и характеризует содержание СО в газах.
В данном приборе используется тот факт, что сгорание окиси углерода сопровождается выделением значительного количества теплоты, поэтому чем больше в выхлопе содержится СО, тем сильнее раскаляется измерительный элемент (нить). Точность показаний такого газоанализатора невелика и зависит во многом от содержания ещё одного компонента - углеводородов СnНm, которые представляют собой частички несгоревшего топлива и тоже выделяют тепло при сгорании.

Определение содержания вредных веществ в отработанных газах современными многокомпонентными газоанализаторами для автомобиля производится без использования химических реактивов, в основном тепловым (инфракрасным) способом измерения. Метод основан на принципе измерения величины поглощения теплового излучения различными составляющими выхлопных газов.

В конструкцию газоанализатора встроены инфракрасные излучатели и приёмники излучения. Между ними расположены измерительные элементы, в которые подаётся анализируемая смесь. По величине снижения интенсивности инфракрасных лучей, проходящих через газ и поступающих на приёмник – спектрометрический блок, можно определить концентрацию какого-либо компонента в составе газовой смеси (кроме концентрации кислорода О2 и окислов азота NOx).

Помимо измерительных элементов (измерительных трубок), в некоторых конструкциях газоанализаторов имеются трубки с образцовой газовой смесью, удовлетворяющей требованиям экологических стандартов. Они служат для сравнения степени поглощения теплового излучения в образцовой смеси и в анализируемом газе. Значение этой разницы преобразуется в цифровой или аналоговый вид и передаётся на дисплей устройства вывода информации или регистрирующее устройство.

Спектрометрический блок современного газоанализатора работает по принципу частичного поглощения энергии светового потока, который проходит через газ.
Молекулы любого газа представляют собой колебательную систему, которая способна поглощать инфракрасное излучение только в строго определенном диапазоне волн, т. е. определенной частоты.
Таким образом, если через колбу с газом пропускать стабильный инфракрасный поток (ИК-поток), то определенная часть его будет поглощена газом. Более того, в таком случае поглощена будет только та небольшая часть всего спектра светового потока, которую называют абсорбционным максимумом данного газа.
При этом, чем концентрация газа в колбе выше, тем большее будет наблюдаться поглощение и до спектрометрического блока дойдет менее интенсивный ИК-поток выделенной фильтром частоты.
Измерить концентрацию того или иного газа в газовой смеси путем измерения поглощения соответствующей длины волны, позволяет тот факт, что разным газам соответствуют разные абсорбционные максимумы, т. е. различные газы поглощают ИК-излучение определенной частоты. Таким образом, определить концентрацию каждого из газов в выхлопе двигателя можно измеряя снижение интенсивности светового потока в той части спектра, которая соответствует абсорбционному максимуму определенного газа.

принцип работы автомобильных газоанализаторов

Спектрометрический блок прибора работает следующим образом:
Через измерительную кювету, которая представляет собой трубку с закрытыми оптическим стеклом концами, прокачивают отработанные газы, предварительно отфильтрованные и очищенные от сажи и влаги.
С одной стороны трубки устанавливается излучатель, который представляет собой спираль, нагреваемую электрическим током, температура которой строго стабилизируется на одной отметке. Такой излучатель генерирует стабильный поток инфракрасного излучения (ИК-излучения).

С другой стороны измерительной кюветы устанавливают светофильтры, которые из всего потока излучения выделяют те длины волн, которые соответствуют абсорбционным максимумам исследуемых газов. ИК-поток, после прохождения светофильтров, попадает в приемник ИК-излучения, который измеряет интенсивность этого потока и преобразует её в информацию о концентрации газов в отработавших газах, направляя данные измерений в устройство вывода информации.

Поскольку данный метод применим только для измерения концентрации СО2, СО и СН, то на следующем этапе смесь выхлопных газов из измерительной кюветы поступает последовательно на датчики электрохимического типа для измерения кислорода O2 и оксидов азота NOx. При этом электрохимические датчики вырабатывают электрический сигнал с напряжением, пропорциональным концентрации кислорода и оксидов азота.

Таким образом, выполняется замер концентрации всех значимых газов: СО, СН и СО2 – психрометрическим методом, О2 и x – электрохимическими датчиками. Обработка сигналов со спектрометрического блока и электрохимических датчиков в современном газоанализаторе выполняется при помощи микропроцессорной электронной схемы.
После обработки сигналов, информация о содержании газов выводится на экран прибора: СО, СО2 и О2 - в процентах, а СН и x - в ppm (parts per million), «частей на миллион».

Для принудительного прокачивания исследуемых газов по измерительным трубкам используется встроенный насос или компрессор (иногда два компрессора). Градуировка шкал автомобильных газоанализаторов для О2, СО и СО2 обычно выполняется в процентах, для углеводородов СnНm и окислов азота NOx - в миллионных долях (ppm).
Некоторые типы газоанализаторов позволяют измерить частоту вращения коленчатого вала, рабочую температуру моторного масла и некоторых других параметров двигателя.

Для измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя используется высоковольтный датчик индуктивного типа, устанавливаемый на один из высоковольтных проводов системы зажигания. Частота следования высоковольтных импульсов к свече одного из цилиндров двигателя измеряется и преобразуется микропроцессором в частоту вращения коленчатого вала независимо от числа цилиндров.

Рабочая температура моторного масла двигателя измеряется датчиком на основе преобразователя температуры.

Таким образом, опытный мастер, используя газоанализатор автомобильных выхлопов, на основании полученной полной информации о процессе сгорания топлива в двигателе может сделать правильные выводы о возможных причинах его нарушения.

типы автомобильных газоанализаторов

***

Обработка пробы выхлопных газов перед анализом