Приборы анализа работы дизельных двигателей

Надежность современных дизельных двигателей настолько высока, что при своевременном выполнении технического обслуживания вероятность внезапного их отказа крайне мала. Отказы редко происходят спонтанно и обычно являются следствием продолжительного развития дефекта. Своевременная диагностика дизельных двигателей позволяет намного упростить и удешевить ремонт агрегатов, а иногда и избежать его, своевременно применяя технологии безразборного ремонта, различные очистители узлов двигателя и топливной системы, а также используя качественную смазку и топливо.

Главное при выявлении причины любого отказа дизельного двигателя — выбор точки начала поисков. Часто причина оказывается лежащей на поверхности, однако в некоторых случаях приходится потрудиться, проводя небольшое исследование.

Одной из самых распространенных проблем, с которой сталкиваются автомобилисты, является дым из-под капота. Этой болезнью часто страдают двигатели, работающие на солярке.

Проведем анализ наиболее распространенных проявлений болезни дизельного двигателя и вызывающих ее причин.

Откуда появляется дым на выхлопе дизеля

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) основывается на эффекте теплового расширения газов, возникающего во время сгорания в цилиндре топливно-воздушной смеси.

Исправный, хорошо отрегулированный мотор, не выделяет при своей работе сколь-нибудь заметного дыма. И, наоборот, если из выпускной системы выходят сизые облачка или густые черные клубы, это говорит о том, что или топливо плохое, или оно не полностью сгорает. А возможно, в цилиндры попадает еще что-нибудь, например, смазочное масло или тосол.

Дым из глушителя чаще наблюдается у дизельных двигателей, так как дизельное топливо (солярка) воспламеняется от раскаленного до 750-800°C воздуха, а не от свечи зажигания, как в бензиновых движках. Чтобы цикл дизеля проходил успешно, требуется исправное состояние всасывающего тракта, системы питания, цилиндро-поршневой группы (ЦПГ).

Дизельное топливо обладает более высокой температурой воспламенения, чем бензин. Кроме того, в дизеле топливно-воздушная смесь образуется за более короткое время, что приводит к ее неоднородности.

В идеале выхлоп исправного дизеля должен быть прозрачным. Если дизельный двигатель дымит, это говорит о нарушениях в работе или неисправности одной или нескольких систем двигателя. В зависимости от их происхождения, появляется дым или пар из-под капота того или иного цвета.

На практике обычно встречается дым трех основных расцветок:

• серый или черный дым — свидетельствует о неполном сгорании топлива;
• голубовато-синий или сизый цвет выхлопа — указывает на угар смазочного масла и некоторые другие причины;
• белые пушистые облака — попадание охладителя в камеры сгорания. Кратковременный белый дым после запуска двигателя не является признаком неисправности двигателя. В этом случае происходит испарение конденсата, образовавшегося в глушителе при стоянке автомобиля. То есть это не дым, а пар.

Так что предварительный диагноз определяется по окраске выхлопа. Более точно установить причину дымления смогут специалисты на станции технического обслуживания (СТО), используя диагностическое оборудование и газоанализатор.

В таблице приведены некоторые цифры, регламентирующие максимальное содержание вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, а также указываются и возможные неисправности в системах дизельного двигателя.

Нормы содержания вредных веществ в составе отработавших газов дизельного двигателя. Причины несоотвествия норме

Химический элемент

Норма для дизельного двигателя

Причина несоответствия норме

Обеднённый состав топливной смеси, перегрев двигателя

Негерметичность выпускного коллектора

Оксид углерода (CO)

Засорение фильтров, завышенное давление топлива в системе питания, переобогащенная смесь

Углекислый газ (CO2)

Засорение фильтров, превышение давления топлива, переобогащенная смесь

Пропуски воспламенения (неисправность свечей накаливания), богатая смесь

Анализ отработавших газов должен проводиться при помощи газоанализаторов, которые определяют концентрации оксида углерода (СО), диоксида углерода (СО2), углеводородов (СxНy), кислорода (O2), оксидов азота (NOx), азота (N2).

Ниже в таблице представлены модели газоанализаторов, рекомендуемых для контроля состава отработавших газов двигателей при проведении испытаний.

По территории Республик Башкортостан и Татарстан возможна доставка оборудования КИПиА до склада Покупателя. Доставка в другие регионы России осуществляется посредством транспортных компаний Автотрейдинг и ЖелДорЭкспедиция, в отдельных случаях-службой доставки Даймекс, PONY EXPRESS.

На всю представленную продукцию распространяются гарантийные обязательства Завода — Производителя.

Доставка по России

Уфа
Москва
Санкт-Петербург
Абакан
Альметьевск
Анадырь
Анапа
Арзамас
Армавир
Архангельск
Астрахань
Ачинск
Балаково
Барнаул
Белгород
Белогорск
Березники
Бийск
Биробиджан
Благовещенск
Братск
Брянск
Владивосток
Владикавказ
Владимир
Волгоград
Волжский
Вологда
Воронеж
Глазов
Екатеринбург
Иваново
Ижевск
Иркутск
Ишимбай
Йошкар-Ола
Казань
Калуга
Кемерово
Кипарисово
Киров
Комсомольск
Кострома
Краснодар
Красноярск
Курган
Курск
Кызыл
Лабытнанги
Липецк
Магадан
Магнитогорск
Майкоп
Махачкала
Миасс
Мурманск
Набережные Челны
Нальчик
Нерюнгри
Нефтекамск
Нефтеюганск
Нижневартовск
Нижний Тагил
Новгород
Новокузнецк
Новороссийск
Новосибирск
Новый Уренгой
Ноябрьск
Омск
Оренбург
Орск
Орёл
Пенза
Пермь
Петрозаводск
Петропавловск
Псков
Пятигорск
Ростов
Рубцовск
Рязань
Салават
Салехард
Самара
Саранск
Саратов
Сахалинск
Севастополь
Северодвинск
Симферополь
Смоленск
Сосногорск
Сочи
Ставрополь
Стерлитамак
Сургут
Сызрань
Сыктывкар
Таганрог
Тамбов
Тверь
Тобольск
Тольятти
Томск
Тула
Тюмень
Улан-Удэ
Ульяновск
Усть-Илимск
Хабаровск
Ханты-Мансийск
Чайковский
Чебоксары
Челябинск
Череповец
Черкесск
Чита
Шахты
Южно-Сахалинск
Якутск
Ялта
Ярославль

Анализаторы отработавших газов бензиновых и газобензиновых двигателей (газоанализаторы)

Содержание токсичных компонентов в отработавших газах бензиновых двигателей в настоящее время определяется с помощью газоанализаторов, работающих на основе использования инфракрасного излучения. В таких газоанализаторах анализ содержания оксида, диоксида углерода и углеводородов производится с помощью недисперсионных инфракрасных лучей. Физический смысл процесса заключается в том, что эти газы поглощают инфракрасные лучи с определенной длиной волны. Так, например, оксид углерода поглощает инфракрасные лучи с длиной волны 4,7 мкм, углеводороды — 3,4, а диоксид углерода — 4,25 мкм. Следовательно, с помощью детектора, чувствительного к инфракрасным лучам с определенной длиной волны, можно определить степень их поглощения при прохождении анализируемой пробы, в результате чего можно установить концентрации того или иного компонента. Схема газоанализатора, работающего по принципу инфракрасного излучения, показана на рисунке.

Отработавшие газы с помощью мембранного насоса через газоотборный зонд, отделитель конденсата и фильтры закачиваются в измерительную камеру. Сравнительная камера при этом заполнена инертным газом и закрыта. Источниками инфракрасного

Рис. Схема газоанализатора: 1 — газоотборный зонд; 2 — отделитель конденсата; 3 — фильтр тонкой очистки; 4 — защитный фильтр; 5 — мембранный насос; 6 — источники инфракрасного излучения; 7 — синхронный электродвигатель; 8 — вращающийся диск обтюратора; 9 — сравнительная камера; 10 — лучеприемник инфракрасного излучения; 11 — усилитель; 12 — мембранный конденсатор; 13 — измерительная камера; 14 — индикаторные приборы

излучения являются нихромные нагреватели, которые нагреваются до температуры около 700 °С. Отражаясь от параболических зеркал, поток инфракрасного излучения, периодически прерываемый обтюратором, приводимым во вращение от синхронного электродвигателя, проходит через измерительную и сравнительную камеры. (Обтюратор необходим для обеспечения ритмичного прерывания инфракрасного излучения.) В измерительной камере происходит поглощение инфракрасного излучения определенного компонента отработавших газов в зависимости от его концентрации. В сравнительной же камере этого не происходит, и возникает разница температур и давлений в обеих камерах. Вследствие этого изменяется емкость мембранного конденсатора 12, расположенного между камерами лучеприемника. Сигнал с конденсатора подается на усилитель 11 и далее на регистрирующий прибор.

По такому принципу работают газоанализаторы типа ГИАМ 27-01, ЕТТ фирмы «Бош» и др.

В более поздних конструкциях газоанализаторов, например АВГ-4, применяется метод измерения, частично отличающийся от рассмотренного выше. Анализируемый газ после очистки проходит через измерительную проточную кювету, где определяемые компоненты, взаимодействуя с излучением, вызывают его поглощение в соответствующих спектральных диапазонах (3,4; 3,9; 4,25 и 4,7 мкм). Инфракрасное излучение аналитических областей спектра определяемых компонентов, подаваемое излучателем, прерывается вращающимся диском обтюратора. Поток излучения характерных областей спектра выделяется приемниками излучения с интерференционными фильтрами и преобразуется в электрические сигналы, пропорциональные концентрации анализируемых компонентов.

Рис. Схема оптическая газоанализатора АВГ-4 (Россия): 1 — излучатель; 2 — кювета; 3 — обтюратор; 4 — приемники излучения с интерференционными фильтрами

Вместо четырех приемников может устанавливаться один (газоанализатор «Автотест»). Интерференционные фильтры в такой конструкции устанавливаются в самом обтюраторе. Инфракрасное излучение аналитических областей спектра определяемых компонентов, подаваемое от источника излучения и проходящее через линзу, поочередно выделяется соответствующими интерференционными фильтрами, установленными на вращающемся диске обтюратора. Этот диск вращается с шагом (углом поворота), равным каждому смонтированному в нем интерференционному фильтру. Кроме того, во вращающемся диске смонтирован «сравнительный» фильтр, которым ни один компонент отработавших газов не поглощается.

Рис. Функциональная схема газоанализатора «Автотест» (Россия): 1 — фотоприемник; 2 — проточная кювета; 3 — интерференционные фильтры; 4 — линза; 5 — источник излучения

В зависимости от концентрации определенного газа (углеводородов, диоксида и оксида углерода) на выходе пироэлектрического приемника формируются последовательные электрические импульсы, пропорциональные концентрации газа. Амплитуда сигналов дает информацию о концентрации определяемых компонентов отработавших газов. Анализ этих компонентов производится в режиме разделения (по очереди). Чем больше концентрация компонента в отработавших газах, тем меньше интенсивность излучения, принятая фотоприемником. Эта информация преобразуется и проходит статистическую обработку в микропроцессоре, а затем поступает на блок отображения информации.

Для исключения дополнительной погрешности от изменения температуры окружающего воздуха и анализируемого газа фотоприемник и кювета защищены теплоизоляционными оболочками и термостатируются системами стабилизации.

В современных многокомпонентных газоанализаторах типа «Автотест», «Инфакар М-1т.01UPEx» (Россия), MGT 5 фирмы МАХА (Германия) кроме измерения содержания оксида (ТО) и диоксида углерода (ТО2), углеводородов может определяться содержание кислорода (О2) и оксидов азота (NO), а также коэффициент избытка воздуха X. Однако молекулы газа с одинаковым количеством атомов не вызывают абсорбцию в инфракрасном диапазоне спектра, поэтому для измерения их концентрации метод инфракрасного излучения неприемлем.

Определение содержания NОж в газоанализаторах осуществляется химическим датчиком, посылающим электрический сигнал, который пропорционален содержанию измеряемых компонентов. Концентрация кислорода определяется электрохимическим методом. В датчике кислорода имеются измерительный и сравнительный электроды, находящиеся в электролите и отделенные от анализируемого газа полимерной мембраной. На измерительном электроде кислород, продиффундировавший через мембрану, электрохимически восстанавливается, и во внешней цепи возникает электрический ток, сила которого пропорциональна парциальному давлению кислорода в газе над мембраной.

Общая схема многокомпонентного газоанализатора показана на рисунке:

Рис. Схема многокомпонентного газоанализатора: 1 — зонд отбора проб отработавших газов; 2 — фильтры; 3 — отделитель конденсата; 4 — вход воздуха; 5 — фильтр с активированным углем; 6 — электромагнитный клапан; 7 — мембранный насос газа; 8 — мембранный насос конденсата; 9 — датчик давления; 10 — газоанализатор GA1 (измерительные камеры СО2, СО); 11 — газоанализатор GA2 (измерительная камера СН); 12 — датчик атмосферного давления; 13 — электрохимический датчик О2; 14 — химический датчик NО; 15 — выход газа; 16 — выход для слива конденсата

Измеряемые отработавшие газы отбираются из системы выпуска автомобиля с помощью зонда. Они закачиваются установленным в измерительном приборе мембранным насосом 7 и подаются через фильтр в отделитель конденсата. Здесь, прежде чем измеряемый газ очистится в следующем фильтре еще раз, отделяются грубые загрязнения и конденсат водяных паров. Второй мембранный насос (8) откачивает конденсат на выход для слива конденсата.

Сначала измеряемый газ проходит через газоанализатор GA1. Здесь определяется концентрация СО2 и СО. Затем газ направляется в газоанализатор GA2, который измеряет концентрацию СН. Прежде чем газ покинет измерительный прибор через выход 15, он проходит через датчики 13 и 14, которые измеряют содержание кислорода и оксида азота.

Когда происходит автоматическая установка прибора на «нуль» (так называемая «продувка»), вход измерительной камеры переключается электромагнитным клапаном 6, который установлен перед насосом, с отработавших газов на воздух.

Фильтр 5 с активированным углем защищает измерительный прибор от проникновения углеводородов, содержащихся в окружающем воздухе.

Датчик давления 9 служит для проверки плотности всего газового тракта. Второй датчик давления (12) регистрирует атмосферное давление, которое используется в расчетах.

Во многих странах нормируется коэффициент избытка воздуха X. Это безразмерная величина — отношение массы воздуха, поступающего в цилиндры двигателя при его работе, к массе воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания горючей смеси. Этот коэффициент рассчитывается микропроцессором газоанализатора.

В зависимости от комплектации анализатор может также производить:

• определение частоты вращения коленчатого вала двигателя
• индикацию и вывод результатов измерений в виде протокола с указанием текущей даты и времени
• автоматическую коррекцию «нуля» при включении прибора и в дальнейшем по требованию без отключения пробозабор- ной системы от выхлопной трубы автомобиля
• измерения при отрицательных температурах окружающей среды (до -20 °С) при наличии дополнительной системы подогрева проб измеряемого отработавшего газа

Газоанализаторы могут выдавать информацию о проверяемых параметрах как непосредственно на переднюю панель прибора, так и на экран дисплея компьютера при комплексных проверках автомобилей. При использовании газоанализаторов на станциях гостехосмотра выходные значения измеряемых компонентов выводятся на экран дисплея и автоматически заносятся в диагностическую карту.

Рис. Экран дисплея с данными по составу отработавших газов бензинового двигателя

Газоанализатор может обмениваться данными с программным обеспечением диагностической линии и импортировать туда результаты измерений.

При определении концентрации токсичных компонентов отработавших газов необходимо определять частоту вращения коленчатого вала двигателя и температуру масла в его картере. В некоторых газоанализаторах, например MGT 5 фирмы МАХА, имеются разные способы считывания частоты вращения.

Заборное приспособление газоанализатора содержит гибкий зонд с зажимом для удерживания на срезе выхлопной трубы, предварительный фильтр и шланг достаточной длины для обеспечения доступа к выхлопной трубе.

В рукоятке зонда имеется заглушка, которая предназначена для закрытия зонда и применяется при периодическом контроле герметичности заборного приспособления.