…одготовке смеси или в распределении смеси (клапаны впрыска, делители количества, прокладка между фланцами системы всасывания, впускной тракт негерметичны). Тогда здесь также необходимо провести измерение дельта НС.

В двигателях с сверхвысоким расходом масла особенно в режиме скольжения имеется высокое содержание НС в выхлопном газе. Если двигатель короткое время работает с повышенным числом оборотов (ок.4000 мин. ) и внезапно снижает газ, появляется пиковое значение НС, которое должно быть у "здорового" двигателя ниже 1000ррm.

7. Двуокись углерода (СО2 )

Самое большое содержание СО2 появляется при полном сгорании. Это предполагает наличие воздушно-топливной смеси с лямбда = 1 и содержание СО2 тогда около 14.7 %. По значению СО2 мы узнаем не только качество сгорания, но и герметичность системы выпуска.

 

Таблица: Области применения измерения СО2, с использованием других параметров выхлопных газов

Значение С02

Значение СО

Значение НС

Показание

очень высокое

низкое

очень низкое

оптимальное сгорание смеси, система выпуска герметична

низкое

низкое

низкое

сгорание в порядке, система выпуска негерметична

низкое

высокое

высокое

сгорание плохое, смесь слишком "богатая"

низкое

очень низкое

высокое

сгорание плохое, смесь слишком "бедная"


Функция катализатора

очень высокое

ноль

крайне низкое

двигатель в порядке,

λ-регулировка функционирует, катализатор в порядке

явно ниже предельного значения

выше нуля

выше предельного значения

двигатель имеет дефект или λ-регулировка не работает, катализатор имеет дефект, или двигатель и катализатор не прогреты до рабочей температуры

8. Кислород (О2 ), остаточный кислород в выхлопном газе

Свободный кислород в выхлопном газе появляется при избытке воздуха в смеси. Как только превышается лямбда = 1, происходит явный рост содержания О2 . Но и при смеси с лямбда = 1 еще содержится незначительное количество кислорода в выхлопном газе.

Вместе с максимальным значением двуокиси углерода содержание кислорода позволяет сделать однозначное заключение о переходе из богатой в бедную область смеси, но и о не герметичности в системах всасывания и выпуска и о пропусках в сгорании.

9.   Угарные газы     (NОx)

Воздух - это смесь почти 78% азота и 21% кислорода, остальное - инертные газы. Азот и кислород при нормальной температуре не соединяются.  Под воздействием высоких температур, которые появляются в процессах сгорания, кислород и азот вступают в химические соединения.

Чем выше температура сгорания в двигателе, тем больше образуется окиси азота (NОx). Все мероприятия по улучшению КПД двигателя при сегодняшнем состоянии моторостроения неизбежно приводят к повышению температуры сгорания и, тем самым, к повышенному выбросу угарных газов.  

 Испытание подготовки смеси через содержание СО в выхлопном газе при различных рабочих состояниях


Рабочая область

Содержание  СО

                 Указание на источники ошибок



При слишком высоком содержании

При слишком низком содержании

Холостой ход

0,5 - 3,0%, если производитель не предписывает другого

Неправильная регулировка смеси, давление топлива слишком высоко, двигатель не разогрет до рабочей температуры, топливо в моторном масле, не соблюдаются предписанные условия испытаний

Неправильная регулировка смеси, давление топлива слишком мало, подсасываемый через неплотности воздух во впускном тракте, не соблюдаются предписанные условия испытаний, измерительные ошибки (из-за дефекта прибора). 



В карбюраторе: воздушный фильтр слишком загрязнен, уровень поплавка слишком высок, неправильное оборудование форсунок, дефекты клапана обогащения и ТN- стартера. 

В карбюраторе: уровень поплавка слишком низок, неправильное оборудование форсунок или закупорка их.



При электронном управление образованием смеси: температурный датчик поврежден, датчик расхода воздуха имеет дефект, кодирующий выключатель в неправильном положении. 

При электронном управление образованием смеси: кодирующий выключатель в неправильном положении, клапаны впрыска загрязнены.

Частичная нагрузка

0,1 - 1,5%, если производитель не предписывает другого

Давление топлива слишком высоко, двигатель не прогрет до рабочей температуры.


В карбюраторе: воздушный фильтр загрязнен, уровень поплавка слишком высок, неправильное оборудование форсунок, слабые форсунки, автоматика пуска не полностью включается, дефекты клапана обогащения и ТN- стартера. 


При электронном управление образованием смеси:

Дефектные: датчики температуры, регуляторы прогрева двигателя. Кодирующий выключатель в неправильном положении, система переключилась на аварийный ход.

Сопровождающее явление:

типичный «бедный толчок», давление топлива слишком мало, подсасываемый через неплотности воздух во впускном тракте, при пропусках в зажигании в режиме езды (определяется только в режиме езды), система вентиляции бака имеет дефект.

В карбюраторе: уровень поплавка слишком низок, неправильное оборудование форсунок или закупорка их.


В системах впрыска: клапана впрыска загрязнены, регулятор прогрева двигателя имеет дефект, если все важные для выхлопа части в порядке провести предписанные мероприятия по кодировке.

Полная нагрузка

1,0 - 6,0%, если производитель не предписывает другого

В карбюраторе:

давление топлива слишком высоко, неправильное оборудование форсунок, уровень поплавка слишком высок, слабые форсунки, ТN- стартер имеет дефект, игла форсунки/форсунка изношена или неправильно отрегулирован, автоматика пуска не переключается, воздушный фильтр загрязнен, момент управления клапаном отрегулирован неправильно. 

Топливный фильтр загрязнен, посторонние тела в баке (определяется только в режиме езды), система вентиляции бака имеет дефект, подсасываемый через неплотности воздух во впускном тракте.

В состоянии езды (барабанный стенд или улица)


В системах впрыска или электронном управление образованием смеси: давление системы слишком высоко, датчики температуры, регулятор прогрева двигателя имеют дефект, кодирующий выключатель в неправильном положении. 

В карбюраторе: давление топлива слишком низкое, неправильное оборудование форсунок, игла форсунки отрегулирована неправильно, уровень поплавка слишком низок.


В системах впрыска или электронном управление образованием смеси: давление системы слишком низкое, клапана впрыска загрязнены, регулятор прогрева двигателя имеют дефект, кодирующий выключатель в неправильном положении, обогащение полной нагрузки не функционирует.

Ускорение

Действительно повышение СО на 1,0 - 3,0%, если производитель не предписывает другого

В карбюраторе: насос ускорения отрегулирован неправильно или имеет дефект, слишком плотное масло в поршне амортизатора цилиндра. 

В карбюраторе: насос ускорения отрегулирован неправильно или не в порядке, нет масла в поршне амортизатора цилиндра. 


В системах впрыска: потенциометр расхода воздуха или потенциометр дроссельной заслонки имеет дефект, клапанный затвор расходомера воздуха или ротаметр имеют дефект, управляющий поршень движется с трудом.  




 

Теория теорией, а что на практике?

Для нашего эксперимента были выбраны два автомобиля - старенький ВАЗ - "Жигули" 11-ой модели и “Мазда-626” со впрыском топлива и трехкомпонентным нейтрализатором. Выбор не случаен, поскольку отражает тенденцию отечественного авторынка: все еще обширный парк классических карбюраторных "Жигулей" и день ото дня увеличивающийся парк современных иномарок. Целью нашего эксперимента было, с одной стороны, определить, можно ли с помощью газоанализатора отыскать какие-либо неисправности в двигателе (или хотя бы заметно сузить круг возможных поисков), а с другой - ответить на вопрос, какой же все-таки газоанализатор и с какими возможностями нужен на СТО. В эксперименте оказались задействованными профессиональный четырех-компонентный газоанализатор АСКОН с возможностью вывода на экран ПК измеряемых параметров газов с последующим анализом и распечаткой в соответствии с ГОСТ и хорошо известный в России мотортестер MotoDoc 2, которому в данном случае была отведена скорее вспомогательная роль. Мы избрали следующую методику. Искусственным путем в двигателе и системе его управления последовательно моделировали некоторые простые, но часто встречающиеся дефекты и неисправности. После этого регистрировали состав выхлопных газов и сравнивали его с исходным, соответствующим нормальной работе двигателя. Были опробованы следующие. возможные ситуации.

- неисправны свеча зажигания или высоковольтный провод свечи;

- раннее зажигание;

- позднее зажигание;

- подсос воздуха во впускной коллектор;

При моделировании той или иной неисправности обороты холостого хода у обоих автомобилей восстанавливали до исходных, а у “Жигулей” - приводили к исходному еще и качество топливной смеси. Далее сравнивали состав выхлопных газов до “неисправности” и после нее. И вот что у нас получилось. ВАЗ 21011 “Жигули”. Результаты измерений состава выхлопных газов приведены в соответствующей таблице. В первую очередь отметим, что почти все вводимые неисправности вызывают увеличение выбросов углеводородов (кроме случая позднего зажигания). Это и не удивительно - если условия сгорания смеси в отдельных или всех цилиндрах ухудшаются, то весь состав выхлопных газов отклоняется от нормального. Наибольшее влияние на состав выхлопа оказывает неисправность свечи зажигания - количество углеводородов СН увеличивается более чем в 6 раз. При этом выбросы СО уменьшаются (нет сгорания топлива в отключенном цилиндре, следовательно, в этом цилиндре СО не образуется). Отметим, что аналогичное влияние будет оказывать и негерметичность клапана, например, вследствие его прогара. Ну а точно установить причину можно дополнительными измерениями с помощью других диагностических средств. Теперь проследим влияние угла опережения зажигания. На позднем зажигании при некотором росте СО заметно снизились выбросы углеводородов, потому что двигатель работает более плавно, условия сгорания топлива лучше. Обратная картина наблюдается на слишком раннем зажигании - перебои в работе двигателя приводят к значительному росту выбросов СО и СН. То, что топливо сгорает неэффективно, видно по низкому содержанию СО2 и большому количеству кислорода, не вступившего в реакцию горения. Обращает на себя внимание величина Л - регулировкой удалось добиться ее значение 1,02, т.е. такого же, что и в исходном случае, Однако на показания газоанализатора здесь лучше не полагаться. Качество смеси в приборе рассчитывается по составу выхлопных газов, а если двигатель работает с перебоями, то расчет будет выполнен некорректно. Кстати, то же самое справедливо для случая неработающего цилиндра - расчетное значение Л может сильно отличаться от действительного (обычно в большую сторону). В случае подсоса воздуха во впускной коллектор топливная смесь сильно обедняется, и отрегулировать карбюратор становится трудно, часто даже просто невозможно. При этом, несмотря на снижение СО, выбросы СН заметно растут, и убрать их регулировкой уже нельзя. Похожий эффект может дать, например, большой расход масла из-за износа деталей цилиндро-поршневой группы. Тогда количество углеводородов возрастет, а СО - почти не изменится. Разница будет наблюдаться лишь в количествах СО2 и О2: именно по этому различию не составит большого труда установить истинную причину неисправности. Если же использовать двухкомпонентный газоанализатор, то характер неисправности определить практически невозможно. MAZDA 626 Определить с помощью газоанализатора какую-либо неисправность на двигателе со впрыском топлива и нейтрализатором довольно сложно. Как видно из таблицы, нейтрализатор свое дело знает - дожигает СО и СН практически полностью. Исключение составляет случай неработающего цилиндра, когда при незначительном росте СО количество углеводородов выросло почти в десять раз. По двум компонентам (СО и СН) конкретизировать неисправность здесь нельзя. Зато концентрации СО2 и О2 картину проясняют. Так, подсос воздуха обязательно приведет к обеднению смеси, снижению концентрации СО2 и увеличению доли кислорода в выхлопных газах. Аналогичное явление будет наблюдаться и при чрезмерно раннем зажигании. Чтобы установить причину, достаточно проверить угол опережения зажигания (например, стробоскопом). Очень удобен четырехкомпонентный газоанализатор и для предварительного обнаружения других неисправностей. Так, дефект кислородного датчика (достаточно распространенный случай) в системе управления двигателем обычно приводит к обогащению смеси. Измерением же только двух компонентов (СО и СН) эту неисправность не выявить. И еще. Газоанализаторы профессионального уровня обычно дают возможность определить так называемую корректировочную концентрацию (СОк). Если СОк больше непосредственно измеренного СО, то это, как правило, означает негерметичность в системе выхлопа. В нашем эксперименте небольшое расхождение между СО и СОк у обоих автомобилей позволило легко обнаружить незначительные трещины в их выхлопных трубах.

Каков же из всего этого вывод? Он достаточно прост. На практике подтверждается высказанное в наших предыдущих публикациях мнение о том, что двухкомпонентный газоанализатор для СТО малоэффективен. Конечно, профессиональные газоанализаторы - приборы недешевые, но альтернативы им нет.

Результаты измерения состава выхлопных газов и качества смеси у автомобиля ВАЗ 21011 (п=750 об/мин)

Параметр

СО, %

CH, ppm

СО2, %

О2, %

Л

Неисправность






Рекомендуемые значения

0.5-1.5

50-400

13-14,5

0.2-2.5

0.9-1.1

Исходная регулировка

0.76

406

14.0

1.43

1.02

Не работает свеча зажигания

0.33

2541

8.7

8.49

1.38

Позднее зажигание

0.9

316

13.8

1.51

1.02

Раннее зажигание

2.59

1339

11.1

3.48

1.02

Подсос воздуха во впускной коллектор

0.23

793

11.1

5.25

1.25

Результаты измерения состава выхлопных газов и качества смеси у автомобиля MAZDA 626 (п=750 об/мин)

Параметр

СО, %

CH, ppm

СО2, %

О2, %

Л

Неисправность






Рекомендуемые значения

0.05-0.25

5-50

14.5-15.5

1.0-2.0

0.97-1.03

Исходная регулировка

0.16

38

14.3

2.3.

1.05

Не работает свеча зажигания

0.24

359

11.7

7.7

1.39

Позднее зажигание

0.17

31

14.7

2,1

1.03

Раннее зажигание

0.16

32

11.3

8.3

1.51

Подсос воздуха






                   

 

Использование газоанализатора АСКОН при диагностике ДВС, системы управления и зажигания



Устаревшее представление, что газоанализатор служит только для регулировки и контроля токсичности выхлопных газов, не позволяет многим автомеханикам-диагностам правильно оценить состояние двигателя и систем зажигания. Да и проблема экологии работников автосервиса часто мало волнует. Для опытного автодиагноста 4-х компонентный газоанализатор служит своего рода "глазами", позволяя "заглянуть" внутрь камер сгорания работающего двигателя и определить, как идет процесс горения топливно-воздушой смеси. Именно от течения этого процесса зависят главные показатели ДВС - мощность и экономичность. В результате полного, идеального, сгорания топливно-воздушной смеси должны получиться углекислый газ (СО2) и вода, но "мир не идеален". Поэтому, основываясь на показаниях газоанализатора о количественном содержании компонентов в выхлопных газах, можно произвести необходимые регулировки для получения оптимального соотношения мощности и экономичности, а так же оценить состояние клапанов, цилиндропоршневой группы и сделать вывод о необходимости ремонта. Кроме того, правильно отрегулированные системы топливоподачи и зажигания при исправном двигателе дают минимальный выброс вредных веществ в атмосферу.

В современных автомобилях с микропроцессорной системой управления двигателем, диагностируемых при помощи сканеров, 4-х 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 весовое соотношение в ней бензина и воздуха, равное 1/14.5 (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 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.


Зона А - мощностной состав ТВ-смеси
Зона Б - экономичный состав ТВ-смеси
P - мощность двигателя
M - крутящий момент
Ве - расход топлива

График на рисунок 1(а) имеет основополагающее значение для проектирования ДВС, а на рис. 1(б) дает возможность контролировать не только двигатель, но и систему зажигания.

Для контроля, ремонта и регулировки ДВС, систем топливоподачи и зажигания предпочтителен 4-х компонентный газоанализатор. Помимо анализа состава выхлопных газов в нём закладывается функция расчёта коэффициента α, а так же 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. При этом оба значения СО не должны значительно различаться. Расхождение же будет свидетельствовать о подсосе воздуха через неплотности в выпускной системе.

Диагностика с применением 4-х компонентного газоанализатора.

Диагностирование карбюраторных и впрысковых двигателей не имеет принципиальных отличий. И карбюратор и система впрыска выполняют одну и ту же задачу, только последняя - на более современном, высоком уровне. Поэтому рассмотрим методику диагностики на примере карбюраторного двигателя, делая заметки для систем впрыска.

Проверку необходимо начинать с параметров холостого хода.


СОСНСО2О2
X.X.0,8-1,0%100-200ppm13-14%3-4%
Х.Х*0,8-1,0%100-200ppm11-12%1-2%

*Глушитель имеет слив для конденсата.

Завышенное содержание СО на холостом ходе (>1,5%) приводит к перерасходу топлива в городском цикле и провалу в начале движения дроссельной заслонки. Если не удаётся отрегулировать винтом качества смеси карбюратор на предмет снижения СО до необходимого уровня, то наиболее вероятными причинами могут быть:

  • повреждение уплотнительного кольца на винте качества
  • завышенный уровень топлива в поплавковой камере
  • увеличенный размер главного топливного жиклёра
  • заедание в приоткрытом состоянии заслонки во вторичной камере
  • засорился воздушный фильтр или жиклёр
    •

На автомобилях, оборудованных системой впрыска топлива в этом случае возможны неисправности:

  • потенциометра СО
  • датчика массового расхода воздуха
  • лямбда-зонда
  • датчика температуры охлаждающей жидкости (показывает заниженную температуру)
    •

Заниженное значение СО (<0,3%) вызывает "вялый" разгон, начальный провал и перерасход топлива, т.к приходится чаще дросселировать. А значение СО<0,1% вызывает "проскоки" искры, а значит увеличение содержания СН и, следовательно, перерасход топлива. Если не удаётся отрегулировать заниженное СО, то наиболее вероятны:

  • занижен уровень топлива в поплавковой камере
  • малая подача топлива в карбюратор
  • засорился главный топливный жиклёр или система холостого хода
    •

Для систем впрыска:

  • недостаточное давление в топливной рампе (бензонасос, фильтр тонкой очистки, регулятор давления топлива)
  • закоксовывание форсунок
    •

Далее проверка работы карбюратора проводится на средних оборотах двигателя.


СОСНПродолжение »