Ремонт и техническое обслуживание автомобилей




Диагностика автомобилей газоанализаторами


Анализ содержания токсичных веществ в отработавших газах




Диагностирование технического состояния автомобильного двигателя и его систем с помощью газоанализатора – достаточно сложный процесс сопоставления тех или иных реальных (измеренных) параметров с оптимальными параметрами, удовлетворяющими требованиям экологических стандартов.
Чаще всего за основу оценки соответствия принимается соотношение количества топлива и воздуха в топливовоздушной смеси (ТВС). Корректируя это соотношение в ту или иную сторону можно существенно изменить количественное и качественное содержание вредных веществ в отработавших газах двигателей.

На рисунке 1 представлены зависимости содержания углеводородов (СnНm), окиси углерода (СО), кислорода (О2) и углекислого газа (СО2) в выхлопных газах от состава топливовоздушной смеси (топливо/воздух).

Следует отметить, что в общем случае при обогащении топливовоздушной смеси в выхлопных газах возрастает содержание окиси углерода (СО), поэтому этот газ считают индикатором обогащения.
По аналогичным соображениям избыток в отработавших газах кислорода (О2) служит индикатором обеднения смеси.

зависимость состава выхлопных газов от соотношения воздуха и топлива в смеси

Рис. 1. Состав выхлопных газов в зависимости от соотношения воздух/топливо в смеси




Анализ содержания СО в выхлопных газах

Окись углерода (СО) – это газ, появляющийся в отработавших газах вследствие неполного окисления углерода топлива, что обычно является следствием недостатка кислорода в ТВС, т. е. обогащения смеси.
Окись углерода - ядовитый газ без цвета, вкуса и запаха, который является чрезвычайно токсичным.
Возможные причины повышенного содержания окиси углерода в выхлопе следующие:

  • неисправность систем вентиляции картера;
  • засорение воздушного фильтра;
  • неправильная регулировка оборотов двигателя на холостом ходу;
  • повышенное давление топлива в системе питания;
  • любые другие неисправности, приводящие к работе двигателя на богатых смесях.

При анализе состава отработавших газов однокомпонентным газоанализатором можно сделать вывод лишь о содержании в выхлопе окиси углерода (угарного газа).
Избыток окиси углерода (СО) в выхлопных газах означает, что в цилиндрах имеет место избыток топлива или недостаток кислорода. При этом образуется богатая смесь, и топливо сгорает не полностью.
Наиболее вероятными причинами избытка окиси углерода в системах питания, управляемых электроникой, могут быть:

  • повышенное давление топлива (например, засорился обратный топливопровод);
  • не исправен регулятор давления топлива (например, утечка через диафрагму);
  • неисправность в системе улавливания паров топлива в баке;
  • засорился воздушный фильтр или клапан в системе вентиляции картера.

Анализ содержания СО и СnНm в выхлопных газах

Двух- и многокомпонентные газоанализаторы позволяют более углубленно диагностировать причины чрезмерного содержания вредных веществ в отработавших газах, поскольку два компонента – окись углерода СО и углеводороды СnНm взаимно влияют на количественное содержание в выхлопе.
Основные причины повышенного содержания окиси углерода (СО) в отработавших газах рассмотрены выше.

Повышенное содержание СnНm - это признак неполного сгорания топлива, при этом двигатель работает неэкономично. Содержание углеводородов в выхлопных газах возрастает при дросселировании, при работе двигателя на режимах принудительного холостого хода (например, при торможении двигателем). При работе двигателя на указанных режимах ухудшается процесс смесеобразования (перемешивания топлива и воздуха в цилиндрах), уменьшается скорость сгорания, ухудшается воспламенение и, как результат, - возникают его частые пропуски зажигания.
Выделение углеводородов вызывается неполным сгоранием смеси вблизи холодных стенок цилиндров, в переобогащенных зонах камеры сгорания, где недостаточное количество кислорода, некачественным распыливанием топлива и неудовлетворительным завихрением топливовоздушного заряда, а также при относительно низких температурах сгорания смеси (например, в режиме холостого хода).

После устранения неисправностей, связанных с повышенным содержанием СnНm, экономичность двигателя улучшается.
Следует помнить, что углеводороды (СnНm, этан, метан, этилен, бензол, пропан, ацетилен и др.) – это частички и компоненты несгоревшего топлива.
Углеводороды играют активную роль в образовании биологически активных веществ, вызывающих раздражение глаз, горла, носа и их заболевание, и наносящих ущерб растительному и животному миру. Углеводородные соединения оказывают наркотическое действие на центральную нервную систему, могут являться причиной хронических заболеваний, а некоторые ароматические углеводороды обладают отравляющими свойствами. Углеводороды (олефины) и оксиды азота при определенных метеорологических условиях активно способствуют образованию смога.

Наиболее часто увеличенное содержание углеводородов в выхлопных газах вызывается неполадками в системе зажигания, когда топливовоздушная смесь выбрасывается в выпускной тракт не сгоревшей.
При этом причинами увеличенного содержания углеводородов в отработавших газах чаще всего являются:

  • загрязнение свечей;
  • неисправность высоковольтных проводов;
  • повреждения катушки зажигания;
  • неисправность крышки или ротора распределителя;
  • нарушение установочного угла опережения зажигания (слишком большой или малый);
  • неисправность датчика положения коленчатого вала;
  • неисправность электронного модуля зажигания.

Другой причиной может быть работа на переобедненной смеси, которая плохо воспламеняется.
Причиной чрезмерного обеднения смеси могут послужить следующие неисправности:

  • утечка разрежения, например, через трещину в вакуумном шланге;
  • негерметичность впускного тракта;
  • негерметичность дроссельного патрубка или карбюратора;
  • ослабла или сломана пружина выпускного клапана.

В непрогретом двигателе условия сгорания смеси неоптимальные из-за конденсации паров топлива на стенках цилиндров, что также приведет к содержанию СnНm в выхлопных газах выше нормы. Поэтому проверку и анализ выхлопа следует проводить на полностью прогретом двигателе.

Повышенное содержание окиси углерода СО и углеводородов СnНm в выхлопных газах возникает, если система питания подает в цилиндры двигателя богатую смесь, либо при переобогащении смеси из-за неисправностей в системе зажигания.

Например, если свеча загрязнена, искрообразования может не последовать, и несгоревшая топливовоздушная смесь поступит в выпускной тракт. Непрореагировавший кислород этой смеси будет принят датчиком кислорода как признак слишком бедной смеси, о чем он немедленно сообщит электронному блоку управления (ЭБУ). ЭБУ выдаст сигнал на обогащение смеси, искрообразование может еще более ухудшиться, а в выхлопных газах будет еще больше СО и СnНm. В этом случае следует искать неисправности в системе зажигания.

Как убедиться, что система управления двигателем работает в замкнутом режиме (с обратной связью от датчика кислорода)?

В системе управления впрыском топлива датчик кислорода выполняет функцию определителя концентрации кислорода в выхлопных газах и входит в состав электронного сравнивающего устройства (компаратора). На одном входе компаратора сигнал, фиксирующий текущий (фактический) состав рабоче смеси, на другом – электронный сигнал, соответствующий оптимальному (метрическому) составу смеси. Компаратор работает в режиме релейного регулирования, постоянно сравнивая значения сигналов.
Для проверки системы регулирования поступают следующим образом:

1. Подключают стрелочный вольтметр к выходу датчика кислорода, используя булавку или «break-out-bох» (если есть). 3апускают и прогревают двигатель. Сигнал на выходе датчика кислорода исправного прогретого двигателя на холостом ходу должен переключаться между уровнями 0,2… 0,8 В с частотой 4…1 Гц.
Стрелка вольтметра в режиме измерения установившегося постоянного напряжения должна слегка колебаться в районе 0,45 В.

2. Глядя на вольтметр, отсоединяют от впускного коллектора вакуумный шланг. Напряжение на выходе датчика упадёт ниже 0,3 В, это реакция на обеднение смеси из-за утечки разрежения. ЭБУ в режиме с обратной связью компенсирует избыток кислорода подачей дополнительного топлива, смесь, опять станет стехиометрической, стрелка вольтметра опять вернется к напряжению 0,45 В.

3. Наблюдая за стрелкой вольтметра, из баллона с пропаном выпускают немного газа перед воздухозаборником двигателя. На некоторое; время вольтметр покажет 0,8 В, индицируя богатую смесь. Затем ЭБУ отработает это возмущение, уменьшив, подачу топлива через форсунки.
Режим опять станет стехиометрическим, стрелка, прибора будет, колебаться в районе 0,45 В.

***

Анализ содержания кислорода и двуокиси углерода в выхлопных газах