Доклад по материалам исследовательской работы Диагностирование систем двигателя по показаниям газоанализатора

Цикл специальных дисциплин
Автор работы: Роман А.А.
«Колледж транспорта» г. Семей
Руководитель: Соколов С. Ю.
«Диагностирование систем двигателя по показаниям газоанализатора»
«Наука начинается с измерения
Если подходить к диагностике как к науке, пусть и прикладной, станет ясно, что без измерений качественная диагностика невозможна»
Д. И. Менделеев
Специалистам хорошо известно, что без газоанализатора не удается надежно установить истинную причину неисправности двигателя или его систем (топливоподачи и зажигания). Да и после устранения обнаруженной неисправности без контроля состава выхлопных газов тоже не обойтись.
Обычная практика контроля работы двигателя внутреннего сгорания — проверка состава выхлопных газов с помощью четырех- или пятикомпонентного газоанализатора. Для проверки выполнения норм на токсичность определяется содержание выхлопных газах углеводорода (СН), окиси углерода (СО), двуокиси углерода (СО2) и кислорода (02). Правильно эксплуатируемый и своевременно обслуживаемый автомобиль способен удовлетворить нормам на токсичность с пробегом до 500000 километров.
2. Зависимость содержания основных компонентов отработавших газов от состава смеси альфа
В области весьма богатой горючей смеси при составе смеси значительно меньше альфа = 1 в отработавших газах содержится много СО, крайне мало О2, относительно мало СО2, а также некоторое количество СН .
По мере обеднения состава смеси наблюдается снижение содержания в отработавших газах продуктов неполного сгорания топлива — СО и СН при одновременном повышении содержания одного из продуктов его полного сгорания — СО2. При богатой горючей смеси в отработавших газах содержится весьма мало свободного кислорода, так как он весь практически без остатка участвует в окислении топлива, т.е. в его сгорании.
При помощи газоанализатора моно видеть полное отражение картины происходящего в двигателе процесса сгорания и делать точное заключение о причине его нарушения. При работе двигателя состав отработавших газов является точным отражением протекания процесса сгорания рабочей смеси в цилиндрах. Любые изменения в условиях сгорания, вызванные нарушением работы карбюратора, системы зажигания или другими причинами, немедленно отражаются на составе отработавших газов, что позволяет быстро и без разборки каких-либо узлов проводить диагностические работы.
3. Газоанализатор
Все современные автомобильные газоанализаторы являются электрическими приборами, позволяющими оценить содержание отдельных компонентов в отработавших газах без использования в них каких-либо химических реакций. Большинство из них работает по принципу измерения степени поглощения инфракрасного (теплового) излучения отдельными вышеперечисленными компонентами отработавших газов.

Рис. 2 Схема газоанализа4. Использование газоанализатора для диагностики систем двигателя.
На рисунке 3 представлена зависимость содержания СО и СН от частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу для исправного и правильно отрегулированного двигателя.
-3175-63500
Рис. 3 Зависимость содержания СО и СН от частоты вращения коленчатого вала
По мере увеличения частоты вращения значение СО, не выходя за верхнюю границу 1,0-1,5%, постоянно и плавно падает, достигая величины не более 0,5% на высокой частоте вращения коленчатого вала. При этом содержание СН также плавно падает с исходного уровня, не превышающего 200-300 ppm. Отмеченный характер изменения СО и СН свидетельствует о правильной работе топливодозирующих систем карбюратора и исправности (но не о правильно выполненной регулировке!) системы зажигания.
Двигатель с приведенным характером изменения СО и СН на холостом ходу при условии правильной установки угла опережения зажигания будет обеспечивать одновременно и низкий расход топлива.
Повышенный выброс СН, особенно на малой частоте вращения коленчатого вала, при нормальных величинах СО и СО2 может свидетельствовать о неисправностях либо системы зажигания, либо о проникновении в камеру сгорания большого количества масла вследствие чрезмерного износа деталей цилиндропоршневой группы или нарушения уплотнения пары "шток клапана — направляющая втулка". В последнем случае на свечах имеются хорошо заметные жирные следы масла.
Повышение энергии искрового разряда способствует интенсификации воспламенения горючей смеси в цилиндрах двигателя и как следствие - снижению выброса углеводородов. Повышение энергии искрового разряда положительно сказывается на выброс углеводородов лишь до определенного предела.
Практически не влияет на выброс углеводородов установка свечей с тремя и более боковыми электродами: их роль состоит только в том, чтобы повысить срок службы свечи за счет более медленного эрозионного износа каждого из электродов, т.к. каждый раз искра образуется только на каком-либо одном из них, где в данный момент сопротивление среды газов оказывается наименьшим. Точно так же молния сама ищет и находит только одно наиболее благоприятное с точки зрения сопротивления среды место пробоя.
Эксперименты с зажиганием, не приводящие к выходу СН за пределы 1000 ppm, практически не влияют на изменение выброса СО. Лишь только значительные пропуски воспламенения горючей смеси приводят к разбавлению отработавших газов топливовоздушной смесью и, как следствие, снижению концентрации всех токсичных компонентов, кроме СН.
Рост выброса СН, вызванный ухудшением условий воспламенения горючей смеси, в наибольшей степени проявляется при обедненных регулировках карбюратора и становится менее заметен при более богатых регулировках. Нарушения работы двигателя, связанные с состоянием системы зажигания, а также с ухудшением условий воспламенения горючей смеси, в наиболее выраженном виде проявляются при малом значении содержания СО и "смазываются" при большом содержании СО в отработавших газах. Это всегда нужно иметь в виду, делая заключение о вероятной причине неисправности.

5. Сравнительный анализ диагностирования автомобиля по показаниям газоанализатора
1. По содержанию компонентов СО и СН
Автомобиль РЕНО. Пробег 16000 километров, СН = 68 РРМ, СО = 0,06%.
181610127000
Двигатель работает идеально. В таблице 1 приведены максимально допустимые значения, меньшие значения — положительный фактор.
Автомобиль НИВА. Пробег 160000 километров, СН = 264 РРМ, СО = 0,62%.
3873512636500Содержание СН выше нормы для инжекторных автомобилей. Низкое содержание СО свидетельствует, что соотношение воздух/топливо нормальное. Отметим, что индикатором работы двигателя на богатой смеси является именно повышенное содержание СО, а не СН. При работе на богатых смесях было бы повышено содержание и СО и СН.
Вероятная причина повышенного содержания СН:
неисправность термостата, не позволяющая двигателю достичь рабочей температуры;
неисправность в системе зажигания (например, позднее зажигание).
Митсубиси Монтеро. Пробег 240000 километров, СН = 275 РРМ, СО = 4,68 %.
181610127000Смесь переобогащена, о чем свидетельствуют высокие значения и СО и СН. Для умеренно богатой смеси таких больших значений концентрации СН не было бы, увеличилось бы только со держание СО. Очень богатая смесь плохо воспламеняется, что и приводит к повышению содержания СН и СО.
2. По содержанию компонентов СН, СО, СО2 и О2
Автомобиль ТОЙОТА КАМРИ. Пробег 45500 километров, СН = 34 РРМ, СО = 0,13%, О, = 22,99%, С02 = 12.5%.
838205270500Двигатель в хорошем состоянии и работает эффективно, но имеется незначительный подсос воздуха на выпуске.
Автомобиль МЕРСЕДЕС. Пробег 238000 километров, СН =220 РРМ, СО – 4,07%, 02 = 25,0%, С02 = 9,7%.
2038354762500Для двигателя с каталитическим нейтрализатором значения для компонентов СО и СН высокие. Одновременное повышение содержания СН и СО означает работу на богатой смеси. Содержание кислорода в пределах допустимого, а СО2 несколько понижено. Скорее всего непрогретый двигатель работает на богатой смеси, нейтрализатор также не прогрет. Возможно, не исправен термостат.
Автомобиль ВОЛГА ГАЗ 31105. Пробег 169000 километров, СН = 3665 РРМ, СО = 10%, 02 = 23,4%, С02 = 3,2%.
838203683000Высокий уровень СН — признак того, что топливо сгорает не полностью. Значительная концентрация кислорода — признак бедной смеси. Из-за плохого сгорания топлива показания СО2 также низкие. Возможны пропуски в системе зажигания. Нужно проверить герметичность впускного тракта, давление топлива и искать неисправности, приводящие к обеднению топливной смеси.
6. Заключение
Использование газоанализатора позволяет сократить время диагностики работы двигателя.
Данный вид диагностики позволяет более точно определить неисправности системы зажигания и питания.
С увеличением пробега показатели содержания СО и СН ухудшаются.
4. Использование газоанализатора является одним из перспективных направлений диагностики двигателя автомобиля.