Газоанализаторы
В сознании многих газоанализатор прочно ассоциируется с определением токсичности выхлопных газов автомобиля. Это, действительно, так. Контроль токсичности - одна из основных функций газоанализатора, но не единственная. Газоанализатор решает широкий круг задач по исследованию состояния двигателя и его систем. Именно с помощью газоанализатора начинается диагностика двигателя с целью определения нормативных значений содержания в отработавших газах автомобилей оксида углерода (СО), углеводородов (СН) и нормативное значение коэффициента избытка воздуха (лямбда параметр) при оценке технического состояния систем автомобиля, двигателя и при выявлении отклонений от требуемых значений, их настройка и регулировка. Именно после проверки газоанализатором заканчивается ремонт и диагностика двигателя при соответствии его выше указанным параметрам. Поэтому мы без колебаний можем поместить газоанализаторы в основание «диагностической пирамиды», состоящей из газоанализатора, мотор-тестора и сканера.
Итак, бензиновый двигатель внутреннего сгорания можно рассматривать как преобразователь химической энергии топлива (бензина). в механическую энергию вращения коленчатого вала. В результате горения топлива в бензиновом двигателе внутреннего сгорания образуются побочные химические продукты. Часть из них является нейтральными в отношении воздействия на окружающую среду (углекислый газ СО2, кислород О2, пары воды Н2О), часть - исключительно вредными (углеводороды НС, оксид углерода СО, оксиды азота NОХ). В определении этих вредных, токсичных веществ, их концентрации, и состоит природоохранная функция газоанализатора. С другой стороны состав и концентрация побочных продуктов (компонентов) горения топлива и является диагностическим параметром при исследовании работы двигателя. Эти побочные продукты (компоненты) можно разделить на группы:
- Продукты полного сгорания. Это вода и углекислый газ.
- Продукты неполного сгорания. Это различные углеводороды СН и оксид углерода СО.
- Несгоревшие продукты и продукты термического разложения. Это углеводороды группы СН
- Другие продукты. Это диоксид азота, оксиды свинца, серы и т.д.
Как воспользоваться полученными результатами замера для ремонта и диагностики двигателя ?
Для этого надо знать, что эффективность работы двигателя или эффективность работы системы управления двигателем (СУД) в первую очередь определяется полнотой сгорания топлива, а сгорание зависит в основном от следующих факторов:
- Дозирования топлива и расхода воздуха
- Качества распыления рабочей смеси
- Энергии зажигания
- Момента зажигания
Любое отклонение от нормы или несогласованность в работе систем двигателя приводит к снижению его эффективности и, как следствие, к изменению концентрации побочных продуктов сгорания. Конструктивные недочеты, эксплуатационные отклонения параметров, нарушение регулировок - все это, так или иначе, отражается на составе «выхлопа». Таким образом, состав отработавших газов является обобщенным параметром, с помощью которого делается вывод об эффективности двигателя, безошибочности и слаженности работы всего комплекса, его основных систем: механической, топливоподачи и зажигания.
- Дозирование топлива и расхода воздуха
Наиболее важным параметром, характеризующим качество смеси, является соотношение в ней массы воздуха и массы собственно топлива. Если количество воздуха в смеси ровно таково, что обеспечивает полное сгорание топлива, такое соотношение воздуха и топлива называют стехиометрическим. Известно, что в стехиометрическом соотношении массы воздуха и топлива соотносятся в пропорции 14,7:1. Так же говорят, что коэффициент избытка воздуха λ в стехиометрической смеси равен единице (λ=1).
Рабочая смесь, качество которой характеризуется коэффициентом избытка воздуха λ, оказывает решающее влияние на состав отработавших газов. Как правило, существует несколько типов настройки двигателя:- λ примерно равен 0,9.
Богатая смесь позволяет получить максимальный крутящий момент и равномерную работу двигателя. Но это сопровождается увеличением концентрации СО и СН в отработавших газах, а так же повышенным расходом топлива - λ примерно равен 1,1.
Наиболее экономичный режим, минимальный крутящий момент. На разных режимах возможна нестабильная работа двигателя. - λ примерно равен 1,0.
Минимальная токсичность выхлопа (СО, СН), номинальный крутящий момент
Возникает вопрос об определении коэффициента избытка воздуха λ.
Четырехкомпонентный прибор быстро и точно определяет искомый коэффициент, что важно при проведении работ по ремонту или тюнингу двигателя и в исследовательских целях. - λ примерно равен 0,9.
- Качество распыления рабочей смеси
Однородные смеси обеспечивают лучшее сгорание в двигателях с искровым зажиганием.
Неоднородность смеси, помимо прочего, является одной из причин неполного сгорания, следовательно, и повышенного содержания СН. - Энергия зажигания
Система зажигания подает на электроды свечи высокое напряжение, создающее искру, воспламеняющую рабочую смесь.
Более богатым или бедным смесям требуется для воспламенения существенно большая энергия искры. Избыток энергии стабилизирует процесс распространения пламени. У богатой смеси это ведет к более равномерной работе двигателя и снижению выбросов СН. - Момент зажигания
Установка момента зажигания оказывает решающее влияние как на токсичность отработавших газов, так и на расход топлива. При установке момента зажигания следует иметь ввиду:- Для снижения выбросов СН, СО необходимо выбирать более поздние углы опережения зажигания. Вместе с подачей кислорода это позволит увеличить температуру в выпускной системе и, таким образом, дожечь СО и СН.
Это недопустимо для автомобилей, оснащенных катализатором, поскольку при повышенной температуре катализатор быстро выходит из строя. - Для увеличения мощности, развиваемой двигателем, необходимо увеличение опережения зажигания (в то же время слишком раннее зажигание приводит к детонации). Следствием этого является увеличение выбросов СО и СН.
Вопрос оптимизации достижения этих противоречивых целей решается в современных автомобилях через программирование системы электронного управления двигателем. При этом момент зажигания соответствует частоте вращения коленчатого вала, нагрузке и т.д.
Регулируя автомобили, не оснащенные системой управления двигателем, диагност принимает решения в каждом конкретном случае, исходя из пожеланий заказчика.
Таким образом, зная характеристики управления двигателем и их влияние на состав отработавших газов, диагност с помощью газоанализатора может эффективно выявить неисправности в работе двигателя, устранить их и получить стабильно работающий двигатель, соответствующий нормам токсичности. - Для снижения выбросов СН, СО необходимо выбирать более поздние углы опережения зажигания. Вместе с подачей кислорода это позволит увеличить температуру в выпускной системе и, таким образом, дожечь СО и СН.
Газоанализаторы 0 кл,1кл и 2кл точности и их применяемость.
В соответствии с ГОСТ Р 52033-2003г
«АВТОМОБИЛИ С БЕНЗИНОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ ВЫБРОСЫ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ С ОТРАБОТАВШИМИ ГАЗАМИ.
Нормы и методы контроля при оценке технического состояния»
проверки газоанализаторами автомобилей на выбросы загрязняющих веществ могут проводиться:
на предприятиях, изготовляющих двигатели и автомобили, при приемочных, периодических и контрольных испытаниях серийной продукции ;
при сертификационных испытаниях;
при контроле технического состояния находящихся в эксплуатации автомобилей в установленном порядке специально уполномоченными органами;
на предприятиях, эксплуатирующих и обслуживающих автомобили, при техническом обслуживании, ремонте и регулировке агрегатов, узлов и систем, влияющих на изменение содержания нормируемых компонентов в отработавших газах;
на предприятиях, осуществляющих капитальный ремонт автомобилей.
Для измерения содержания компонентов СО, СН, СО2 и О2 в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями должны применяться газоанализаторы 2 класса, 1класса или 0 класса.
Примечание: В соответствии с приказом Министерства промышленности Российской Федерации (Минпромторг России) от 6 декабря 2011г. №1677г. только для аккредитации пункта технического осмотра ( ранее это были пункты Гостехосмотра ГИБДД) необходимо иметь газоанализатор 0 класса точности).
Диапазоны измерений газоанализаторов указаны в таблице 1.
Таблица 1
Класс прибора | Диапазон измерений, объемная доля | |||
СО,% | СО2,% | О2,% | СН, млн-1 | |
0; 1 | 0-5 | 0-16 | 0-21 | 0-2000 |
2 | 0-7 | 0-16 | 0-21 | 0-3000 |
Погрешности измерения компонентов для газоанализаторов разных классов должны соответствовать указанным в таблице 2.
Таблица 2
Класс | Погрешность | Пределы допускаемой погрешности1) | |||
СО | СО2 | О2 | СН | ||
0 | Абсолютная2) | ±0,03 | ±0,5 | ±0,1 | ±10 |
Относительная | ±3% | ±4% | ±3% | ±5% | |
1 | Абсолютная2) | ±0,06 | ±0,5 | ±0,1 | ±12 |
Относительная | ±4% | ±4% | ±4% | ±5% | |
2 | Абсолютная2) | ±0,2 | ±1 | ±0,2 | ±20 |
Относительная | ±6% | ±6% | ±6% | ±6% | |
1) Абсолютная или относительная, что больше.
2) Абсолютная погрешность измерения объемной доли оксида углерода, диоксида углерода и кислорода указана в процентах, объемной доли углеводородов – в миллионных долях
Газоанализаторы должны обеспечивать измерения с пределами
погрешности, указанными в таблице 2, при следующих условиях:
Температура окружающего воздуха, °С 20±5
Относительная влажность воздуха, % 65±15
Относительная влажность воздуха, % 65±15
Напряжение питания, ……………………...220 %
ГОСТ Р 52033-2003г устанавливает нормативное значение содержания загрязняющих веществ в отработавших газах автомобилей только для оксида углерода (СО) и углеводородов (СН).
Содержание оксида углерода и углеводородов должно быть в пределах данных, установленных предприятием-изготовителем автомобиля, но не более значений, указанных в таблице 3.
Таблица 3
Комплектация автомобиля1) | Частота враще-ния коленча-того вала | Оксид углерода, объемная доля, % | Углеводороды, объемная доля, млн-1 |
Автомобили категорий М1, М2, М3, N1, N2, N3, произведенные до 01.10.1986 г. | nмин | 4,5 | – |
Автомобили категорий М1 и N1, не оснащенные системами нейтрализации отработавших газов 2) | nмин | 3,5 | 1200 |
| nпов | 2,0 | 600 |
Автомобили категорий М2, М3, N2, N3, не оснащенные системами нейтрализации отработавших газов2) | nмин | 3,5 | 2500 |
| nпов | 2,0 | 1000 |
Окончание таблицы 1 | |||
Комплектация автомобиля1) | Частота вращения коленчато-го вала | Оксид углерода, объемная доля, % | Углеводороды, объемная доля, млн-1 |
Автомобили категорий М1 и N1, оборудованные двухкомпонентной системой нейтрализации отработавших газов | nмин | 1.0 | 400 |
| nпов | 0.6 | 200 |
Автомобили категорий М2, М3, N2, N3, оборудованные двухкомпонентной системой нейтрализации отработавших газов | nмин | 1,0 | 600 |
| n пов | 0,6 | 300 |
Автомобили категорий М1 и N1 с трехкомпонентной системой нейтрализации отработавших газов и те же автомобили, оборудованные встроенной (бортовой) системой диагностирования3) | nмин | 0,5 | 100 |
| nпов | 0,3 | 100 |
Автомобили категорий М2, М3, N2, N3 с трехкомпонентной системой нейтрализации отработавших газов и те же автомобили, оборудованные встроенной (бортовой) системой диагностирования3) | nмин | 0,5 | 200 |
| nпов | 0,3 | 200 |
Примечания 1) В эксплуатационных документах автомобиля предприятие-изготовитель указывает штатную комплектацию автомобиля оборудованием для снижения выбросов загрязняющих веществ (далее – вредные выбросы); предельно допустимое содержание оксида углерода, углеводородов и допустимый диапазон значений коэффициента избытка воздуха λ. 2) Для автомобилей с пробегом до 3000 км нормативное значение содержания оксида углерода и углеводородов в отработавших газах установлено технологическими нормами предприятия-изготовителя. 3) Дополнительные требования для автомобилей этой группы установлены в 4.3 и 6.4.3. | |||
Если Вас интересует диагностическое оборудование для автосервиса, просим посетить наш сайт: www.avesta-autodiag.narod.ru Если Вы хотите приобрести шиномонтажное оборудование, просим посетить наш сайт: www.avesta-shinomontag.narod.ru