Как подключить газоанализатор к машине

Газоанализатор — помощник диагноста

Привет друзья!
Помимо всего прочего оборудования для диагностики автомобиля (сканеры, осциллограф, вакууметр, компресометр…), существует еще один очень нужный инструмент — Газоанализатор
Газоанализатор служит своего рода «глазами», позволяя «заглянуть» внутрь камер сгорания работающего двигателя и определить, как идет процесс горения топливно-воздушной смеси. Именно от течения этого процесса зависят главные показатели ДВС — мощность и экономичность.
По показаниям газоанализатора можно выявить целый ряд неисправностей:
— Пропуски воспламенения
— Эффективность работы катализатора
— Неисправности в системах топливоподачи и зажигания
— Неисправность ДМРВ и Кислородного датчика
— Подсос воздуха во впускном тракте
— Наличие «подсеканий» в выпускном тракте
— Прогар прокладки ГБЦ
— Негерметичность выпускных клапанов
Ну и еще что-то…
Хочу заметить, что существуют 2-ух, 4-ех и пятикомпонентные газоанализаторы, но для диагностики необходим газоанализатор не ниже 4 компонентов (измерение СО, СН, СО2, О2).
Собственно такой газоанализатор я и приобрел

Автомобильный 4-х компонентный газоанализатор, предназначен для измерения объемной доли оксида углерода (СО), углеводородов (CН) (в пересчете на гексан), диоксида углерода (СО2), кислорода (О2), в отработавших газах.
Первым пациентом стал автомобиль моего друга Лёхи — Toyota Carina ED Он давно жаловался на нестабильную работу двигателя и большой расход

Прогрели двигатель, подключили прибор и начали проводить измерения

Источник

«Правильная» настройка (проверка) ГБО, Альфаметр, трубка Вентури и немного теории…

Всем привет.
Я догадываюсь… Даже не так, я точно знаю, что данная статья вам не понравится. Она будет во многом скучной и по вашему мнению дорогой. Но не написать ее думаю будет ошибкой, так как я ну реально устал объяснять базовые вещи каждому. Половина людей читающих мой блог про ГБО, непременно раз по пять (каждый) переспросит какую нибудь мелочь о которой уже стопятьдесятмиллионовтысячраз проговорили в комментариях. Поэтому попробуем немного пойти другим путем, для нашего общего самообразования.

Итак…
Все мы хотим настроить наше оборудование правильно. Чтобы авто и перло, как на 98-м бензине, чтобы расход был как на бензине, а лучше меньше :), и при этом чтобы все это мы настроили сами не заморачиваясь и имея самое что ни на есть примитивное газовое оборудование, установленное самостоятельно или где то, но криво…

Сразу оговорюсь — вот все то что написано выше — это в принципе не возможно, но к нашим хотелкам можно очень близко подойти.
Ну что, пошли что-ли?
Залогом первого нашего ХОЧУ, а именно ЧТОБЫ АВТО ПЕРЛО, да в принципе и всего остального — БАЛАНС СМЕСИ.
Если рассматривать ГБО 4-го поколения, то мы надеемся, что проведя калибровку системы и подправив карты впрыска, убрав коррекцию по бензиновому впрыску — мы настроили ГБО. Потом мы начинаем удивляться, что по настройкам и картам у нас все Ок, а машина либо не едет, либо тупит и глохнет или немерено жрет газ.
В чем причина? Причина в нашей не очень дешевой Лямбде, которая стоит где то после выпускного коллектора, как правило перед катализатором. Назначение этой фиговины, измерять количество кислорода в отработавших газах. Баланс горения пропорций топлива/воздух дают показатель лямбды равный 1.
Исходя из показателей лямбды ЭБУ регулирует впрыск (бензиновый) путем обогащения или обеднения смеси (путем изменения времени впрыская). По этой коррекции настраивается и ГБО. Пока лямбда выдает не верные значения (отличные от 1) ЭБУ ГБО меняет впрыски газа и подбирает коэффициент пересчета.
Теперь представляем ситуацию, что наша лямбда поломалась, но не совсем, а чуть чуть (засралась, зашлаковалась или ее покрытие потеряло свою чувствительность)… Таким образам, наша лямбда вроде как и работает (ошибка не выскакивает), но при этом датчик выдает показатели не соответствующие действительности. По факту мы получаем авто по данным датчиков работающее в оптимальном режиме, а по составу смеси и вытекающим режимам — полный расколбас, переобогощение или обеднение.
Есть куча тестов проверки лямбды, но на практике, любая лямбда (хоть стоящая 4 тыс. руб., хоть 48 тыс. руб) теряет свою рабочую функцию после 120-160 тыс. км пробега. От качества топлива этот показатель может быть еще меньше.
Но вернемся к нашим баранам. Для того чтобы правильно настроить ГБО, как в принципе и бензин, и дизель нам необходимо обращаться за помощью к независимому эксперту состава смеси. Это либо газоанализаторы, что изначально дорого и очень непонятно в применении для таких любителей, как мы… Либо АЛЬФАМЕТРЫ…
Сегодня будем знакомиться с одним из таких АЛЬФАМЕТРОВ, который по стечению обстоятельств оказался у меня…
Собственно это один из множества вариантов

Состоит этот прибор из:
1. Блок индикации
2. Удлинитель 4м.
3. Переходник для подключения к широкополосной лямбде (тестовой)
4. Кабель питания с крокодилами для АКБ
5. Широкополосный лямбдозонд (в комплекте его нет, покупается отдельно)

За отдельную плату комплект может оснащаться регистратором для ПК и трубкой Вентури

Источник

Как подключить газоанализатор к машине

Современный диагностический участок немыслим без газоанализатора. К сожалению, даже среди профессионалов автосервиса бытует мнение, что этот прибор необходим для регулировки СО перед техосмотром или в угоду «зеленым». Это не так. Можно с уверенностью утверждать, что газоанализатор – один из основных инструментов диагноста. Как врачу для постановки диагноза необходимы анализы пациента, так и мастеру нужны данные «анализа», чтобы выявить «болячки» двигателя, ведь состав выхлопных газов напрямую зависит от его состояния.

Бесспорно, на современном диагностическом участке необходим только четырехкомпонентный газоанализатор с расчетом параметра лямбда. Двухкомпонентные приборы пригодны только для регулировки карбюраторов. Какую фирму-производителя предпочесть – зависит в основном от финансовых возможностей автосервиса и большой роли не играет.

Попробуем разобраться, какую информацию можно извлечь из состава выхлопных газов.

Прежде всего вспомним из школьного курса состав атмосферного воздуха, это потребуется для правильного понимания сути происходящего.

Остальные газы, в основном инертные, присутствуют в малых количествах, и в нашем случае значения не имеют, как, впрочем, и аргон. Цифры, очень близкие к приведенным, можно увидеть на табло газоанализатора, если включить его на «свежем воздухе».
Итак, в цилиндрах двигателя сгорает горючая смесь. Реакция окисления углеводородов топлива происходит по следующей схеме:

Кроме этого, в ОГ обязательно присутствует продукт неполного сгорания топлива – оксид углерода СО (угарный газ). И, конечно же, неизбежно остается не вступивший в реакцию кислород. Поэтому состав отработавших газов исправного инжекторного двигателя при смеси, близкой к стехиометрической, выглядит так:

Значения параметров на фото близки к типичным, но далеко не эталонные.

Как же извлечь из данных газоанализа необходимую информацию? Прежде всего, газоанализатор не укажет на неисправный датчик, но с его помощью можно определить направление поиска. Рассмотрим это на примерах.

Негерметичность выхлопной системы. Представим себе, что имеет место неплотное соединение или трещина. Что при этом происходит? Через неплотность подсасывается атмосферный воздух и, смешиваясь с отработавшими газами, изменяет их состав. У начинающих может возникнуть вопрос – почему воздух подсасывается, вроде бы должно быть наоборот. Дело в том, что перемещение газов в выхлопном тракте носит волновой характер, и зоны давления чередуются с зонами разрежения. Именно в зону разрежения и подсасывается воздух. А теперь вспомним состав атмосферы. Даже если подсос незначителен, то содержание О ₂ в ОГ увеличится очень сильно! Ведь в воздухе его почти 21 %, а в ОГ около 1 %. В то же время СО ₂ в воздухе мало, и количество этого газа в составе ОГ изменится не так значительно. То же можно сказать и про СО и СН. Итак, необходимо различать бедную смесь и подсос воздуха в выпускной тракт. Во втором случае имеет место неестественно высокие значения О ₂ и лямбда:

Достаточно низкое содержание СН говорит о том, что топливо сгорает хорошо, и СО вроде бы в норме, но очень много кислорода, и, соответственно, высокое значение лямбда. Снимок сделан на автомобиле, у которого преднамеренно был ослаблен хомут глушителя. Добавлю еще, что подобный дефект с помощью двухкомпонентного газоанализатора обнаружить попросту невозможно.

Все остальные системы заведомо в полном порядке. Проанализируем полученные данные. Повышенное содержание в ОГ паров топлива говорит о том, что последнее попросту не сгорает. Далее. СО понижено, и его значение позволяет сделать вывод, что богатая смесь не имеет места. Высокое содержание кислорода вкупе с высоким же СН позволяет сделать предположение о пропусках. Откуда кислород? Да из тех же цилиндров, которые при пропусках просто выплевывают атмосферный воздух, смешанный с бензином. СО 2 понижено, что тоже говорит о ненормальном сгорании. Ну и лямбда – прибор рассчитывает ее, исходя в том числе и из содержания кислорода. Именно пропуски вспышек и наблюдались на данном двигателе, и они хорошо слышны у среза выхлопной трубы.

Что мы видим? Видим, что катализатор свое дело знает, полноценно «дожигает» ОГ до гораздо более безобидного состояния. СО – ниже предела измерения, совсем мало СН. Зато значение СО ₂ близко к максимальному, и очень мало кислорода, ибо весь ушел на превращение СО и СН в безвредные СО ₂ и Н ₂ О. Ну и лямбда почти в идеале. Здесь мы не увидим оксидов азота, но нужно знать, что в катализаторе эти оксиды, весьма вредные для здоровья и окружающей среды, восстанавливаются до чистого азота и уже не портят экологическую обстановку.

Но можно столкнуться с совсем другой картиной. ДК работает, напряжение на нем весело скачет, а на состав ОГ страшно смотреть. Очень богатая смесь, и катализатор уже не в состоянии с ней справиться. Чтобы понять причину этого явления, надо вспомнить, как работает датчик кислорода. Он отнюдь не измеряет, он сравнивает содержание кислорода в ОГ с содержанием его же в атмосферном воздухе. Для этого датчику необходим приток воздуха, который, кстати, осуществляется по проводам ДК. Если этот приток по какой-либо причине затруднен, ДК начинает выдавать сигнал, неадекватный содержанию кислорода в ОГ. При этом датчик работает, ЭБУ корректирует топливоподачу по его сигналу, но смесь будет богатой. Причиной этого, довольно редкого, надо сказать, явления, бывают перекрученные провода ДК, вода в разъеме или неумелая обработка антикором.

Приведу еще пример. На фото ниже показан состав ОГ двигателя с полностью неработающей форсункой (бывает и такое). Полная дисгармония, огромное содержание кислорода и отсюда запредельная лямбда.

Вообще работа диагноста – во многом творчество. Чаще всего один двигатель содержит кучу разных «болячек», и выявить дефект с первого взгляда на табло газоанализатора не удается. В любом случае, нужно подходить к поиску дефекта творчески, газоанализатор – только помощник вашему опыту и интуиции. А теперь рассмотрим еще один интересный вопрос.

Анализ работы катализатора.

На форуме часто возникают вопросы о том, как влияет катализатор на состав ОГ, как отрегулировать топливоподачу, если в ЭБУ вместо прошивки Евро 2 «заливают» прошивку с поддержкой RСО, не удаляя при этом катализатор. С целью внесения ясности в этот вопрос и раз и навсегда поставить точку мной был проведен следующий эксперимент.

Итак, что мы видим?

Часто возникает закономерный вопрос: нужно ли удалять катализатор, если в ЭБУ установлена тюнинговая прошивка без поддержки ДК. Мое мнение – это абсолютно бессмысленное занятие. Аргументов несколько. Во-первых, при смеси, близкой к стехиометрической, он будет продолжать работать, хоть немного сглаживая вредное влияние ОГ на окружающую среду. Во-вторых, после удаления из катализатора керамических сот появится неприятный звук, причем рядом с водителем. В‑третьих, современные катализаторы содержат металлические соты, удалить которые практически невозможно. Как нереально и их самопроизвольное разрушение. Единственный случай, когда замена катализатора на трубу-вставку (а отнюдь не выбивание сот) оправдана, – это катализатор с керамическими сотами и боязнь водителя, что они разрушатся. Надо сказать, что разрушение сот – явление достаточно редкое, и случается при проезде глубоких луж или сугробов. При этом соты трескаются от перепада температуры. Так что избежать этой неприятности в наших силах. Наблюдались реальные случаи, когда на авто устанавливалась прошивка без поддержки ДК, а через 2 – 3 года все возвращалось «на круги своя». Катализатор при этом не только не разрушался, но и вновь начинал полноценно работать (респект Profi).

Предвижу возражение: при пропусках вспышек несгоревший бензин попадает в катализатор, вызывая опасный разогрев последнего. Поэтому, чтоб не рисковать… и т.д. Конечно, так и есть. Но давайте согласимся с тем, что пропуски вспышек – это неисправность, которую надо устранять. Автомобиль должен быть исправным. К тому же в последнее время все выпускаемые автомобили оснащаются катализатором, и делать из его наличия проблему просто неразумно. Скажу больше. Взглянув на приведенные графики, несложно понять, что катализатор работает в очень узком диапазоне лямбда. Попросту говоря, на тюнинговой прошивке с поддержкой RCO он будет работать гораздо меньше. Отсюда парадоксальный на первый взгляд вывод: температура катализатора снизится по сравнению с работой двигателя на прошивке с ДК. Ведь разогрев происходит именно при реакции «дожигания» ОГ. А это самое «дожигание» возможно лишь при условии стехиометрии.

Как уже говорилось, СО 2 – самый конечный продукт сгорания топлива. Поэтому, чем полноценнее оно сгорает в цилиндрах двигателя (и «догорает» в катализаторе), тем выше процент этого газа в составе ОГ. Кроме того, если посмотреть на графики, то становится очевидным, что график СО 2 – единственный, имеющий экстремум. Причем этот экстремум совпадает со стехиометрией. Этот просто замечательный момент. Почему?

Вот и весь нехитрый секрет. Попробуйте внимательно последить за всеми параметрами при работе с четырехкомпонентным газоанализатором, и ваш опыт диагноста значительно обогатится.

Источник

Как подключить газоанализатор к машине

©Алексей Пахомов, (aka Is_ 18 ) Ижевск 2012

На современном диагностическом участке газоанализатор является одним из базовых приборов. К сожалению, в сознании многих специалистов автосервиса он по-прежнему ассоциируется с регулировкой карбюратора. Это не так. Конечно, контроль токсичности ОГ – важная функция автомобильного газоанализатора, но, тем не менее, далеко не единственная. Прибор способен решать широкий круг задач по исследованию состояния двигателя и его систем, являясь богатейшим источником диагностической информации. Можно с уверенностью утверждать, что газоанализатор – один из основных инструментов диагноста. Как врачу для постановки диагноза необходимы анализы пациента, так и диагносту нужны данные «анализа», чтобы выявить «болезни» двигателя, ведь состав ОГ напрямую зависит от его состояния.

Первые образцы газоанализаторов, применявшиеся для регулировки двигателя, из всей совокупности компонентов ОГ измеряли только концентрацию оксида углерода СО. Другими словами, приборы были однокомпонентными. Анализ концентрации СО позволял сделать вывод о качественном соотношении топливно-воздушной смеси и применялся в основном при регулировке карбюраторов. Такие газоанализаторы имели стрелочное отображение результатов анализа и работали на принципе измерения электрической проводимости платиновой спирали в среде оксида углерода.

К 70 ‑м годам прошлого века остро встал вопрос необходимости контроля автомобильных токсичных выбросов. Уровень развития техники тех лет позволил создать двухкомпонентные автомобильные газоанализаторы, способные измерить концентрацию еще одного вредного компонента – несгоревшего топлива, обозначаемого СН. Эти приборы работали на принципе спектрометрирования исследуемых газов в инфракрасном диапазоне, который используется по настоящее время.

Принцип действия спектрометрического блока газоанализатора основан на эффекте частичного поглощения энергии светового потока, проходящего через газ. Молекулы каждого газа представляют собой колебательную систему, способную поглощать инфракрасное излучение в строго определенном диапазоне волн. Другими словами, если через колбу с газом пропустить стабильный инфракрасный поток, то часть его будет газом поглощена. Более того, будет поглощена в основном только некоторая часть спектра потока, называемая абсорбционным максимумом данного газа. Чем выше концентрация газа в колбе, тем большее будет наблюдаться поглощение.

Тот факт, что разные газы обладают разными абсорбционными максимумами, позволяет измерить концентрацию газов в смеси, измеряя поглощение соответствующей длины волны. Иначе говоря, определить концентрацию каждого из газов в ОГ можно, анализируя снижение интенсивности светового потока в части спектра, соответствующей абсорбционному максимуму данного газа.
Поэтому спектрометрический блок прибора устроен следующим образом. Через измерительную кювету, представляющую собой трубку с закрытыми оптическим стеклом концами, прокачиваются предварительно отфильтрованные отработанные газы. С одной стороны трубки расположен излучатель. Он представляет собой нагреваемую электрическим током спираль, температура которой строго стабилизируется. Излучатель генерирует стабильный поток инфракрасного излучения.

Итак, в современном приборе замер концентрации СО, СН и СО 2 выполняется описанным спектрометрическим методом, а концентрации кислорода О 2 и оксидов азота NO x – электрохимическими датчиками. Обработка сигналов датчиков и спектрометрического блока в современном газоанализаторе выполняется электронной схемой, построенной на базе микропроцессора. На дисплей прибора информация о содержании СО, СО 2 и О 2 выводится в процентах, а СН и NO x – в так называемых ppm (parts per million), «частей на миллион». Такое обозначение связано с крайне низкой концентрацией названных компонентов в ОГ и неудобством использования процентов для обозначения их количества. Соотношение между процентами и ppm выглядит следующим образом:

10 000 ppm = 1 %

Газоанализатор – прибор сложный, и его качество определяется точностью и надежностью компонентов, в первую очередь спектрометрического блока. Конструктивно и технологически спектрометрический блок настолько сложен и специфичен, что его производство на должном с точки зрения качества уровне освоено лишь несколькими фирмами во всем мире. Производители непосредственно газоанализаторов используют уже готовые спектрометрические блоки, встраивая их в свои приборы. Такой подход себя оправдывает, и в приборе, произведенном в России, Италии или Корее можно обнаружить спектрометрический блок, сделанный в Японии или Америке.

Спектрометрический блок – дорогое устройство, составляющее заметную часть в стоимости прибора. При эксплуатации очень важно обеспечить его долговечность. Механические частицы, сажа и влага, оседая на стенках блока, приводят к значительному дрейфу его показаний и даже к его полной неработоспособности. Поэтому, прежде чем попасть в измерительный блок, отработанные газы проходят подготовку. Она производится, как правило, в несколько этапов:

Что нужно знать при эксплуатации газоанализаторов

Особенность конструкции прибора накладывает отпечаток на его эксплуатацию и рекомендации по уходу за ним. Как правило, эксплуатация автомобильного газоанализатора не представляет большой сложности и выполняется одним оператором.

Перед выполнением измерений необходимо произвести коррекцию нуля прибора, для чего нажать на лицевой панели соответствующую кнопку. Часть газоанализаторов выполняют коррекцию нуля автоматически через заданный промежуток времени, в этом случае вмешательство оператора не требуется.

Для снятия показаний нужно установить зонд в выхлопную трубу автомобиля на глубину не менее 300 мм и зафиксировать его зажимом. Столь значительная глубина требуется для того, чтобы исключить подсос в зонд атмосферного воздуха и получение недостоверных показаний. Далее необходимо запустить измерение и дождаться установившихся показаний на табло прибора. Длительность процесса установки показаний обычно составляет от 15 до 45 секунд и зависит от длины шланга и конструкции пневматического тракта, которая может значительно различаться у приборов разных производителей.

Основываясь на многолетней практике эксплуатации газоанализаторов, можно дать следующую рекомендацию. После каждого замера следует отключить шланг с зондом от прибора и продуть его в обратную сторону сжатым воздухом с целью удаления конденсата. Чаще всего при этом наблюдается весьма значительное выделение влаги. Конечно, встроенный отделитель влаги свою функцию выполняет, но, тем не менее, следование данной рекомендации представляется как мера, повышающая вероятность безотказной работы прибора.

Обслуживание газоанализатора сводится в основном к периодической замене фильтров тонкой и грубой очистки. Рекомендации по их замене приводятся в руководстве по эксплуатации конкретного прибора. Очень важно обратить внимание на следующий момент: фильтры тонкой очистки, применяемые в газоанализаторах, отличаются от бензиновых фильтров и использование последних в газоанализаторах недопустимо. Также важно следить за тем, чтобы фильтры были сухими. Намокшие фильтры необходимо либо просушить подачей воздуха в направлении против нанесенной на корпус стрелки, либо заменить.

Анализ состава отработанных газов

Самый главный тезис, который необходимо озвучить перед изложением методики анализа состава отработанных газов, заключается в следующем. Для грамотного и правильного анализа требуется абсолютное понимание того, откуда в составе ОГ появляется тот или иной компонент. Иначе говоря, нужно четко представлять течение процессов в цилиндрах и выпускном тракте двигателя, происходящие при этом химические превращения и базироваться на этом понимании. При таком подходе диагност начинает думать и грамотно анализировать состав ОГ, видя причинно-следственные связи. Подход типа «если состав ОГ такой-то – то имеет место дефект такой-то» не представляется конструктивным и рассматриваться не будет.

Прежде всего, вспомним из школьного курса химии состав атмосферного воздуха. Это потребуется для правильного понимания происходящих в цилиндрах и в выпускном тракте двигателя процессов.

Остальные газы, в основном инертные, присутствуют в малых количествах и в нашем случае большой роли не играют, как, впрочем, и аргон. Цифры, очень близкие к приведенным, можно увидеть на табло газоанализатора, если запустить измерение «на свежем воздухе».

Итак, в цилиндрах двигателя сгорает рабочая смесь. Реакция окисления углеводородов топлива происходит по следующей схеме:

СН + О 2 => СО 2 + Н 2 О.

Кроме того, в ОГ всегда содержатся углеводороды СН. Они представляют собой исходные или распавшиеся молекулы топлива, которые не принимали участия в сгорании, а также продукты распада моторного масла. Углеводороды появляются в ОГ вследствие гашения пламени вблизи относительно холодных стенок камеры сгорания, в защемленных объемах вроде пространства между поршнем и цилиндром над верхним компрессионным кольцом.

Часть СН выбрасывается в результате того, что на тактах впуска и сжатия горючей смеси пары топлива поглощаются масляной пленкой на стенках цилиндров. На такте рабочего хода и выпуска происходит их выделение из пленки. Аналогичный эффект поглощения паров топлива наблюдается и на нагаре, покрывающем стенки камеры сгорания.

Конечно же, в составе ОГ неизбежно окажется и не вступивший в реакцию кислород. Следует отметить, что кислород может оказаться в составе ОГ не из цилиндров двигателя, а из атмосферного воздуха, поступающего через места нарушения герметичности выпускного тракта.

К аталитический нейтрализатор

Многочисленные исследования показали, что улучшение процесса сгорания, оптимизация управления составом смеси и углом опережения зажигания не позволяют снизить токсичность ОГ хотя бы до уровня, обеспечивающего выполнение норм Евро II, не говоря о более высоких требованиях. Для решения проблемы было предложено использование дополнительной обработки ОГ в выпускном тракте двигателя. Устройства, выполняющие такую обработку, называются каталитическими нейтрализаторами.

Основными частями каталитического нейтрализатора являются:

Блок-носитель состоит из нескольких тысяч тонких каналов, сквозь которые протекают отработанные газы. Каналы керамического или металлического блока-носителя покрыты очень пористой прослойкой. Благодаря этому полезная площадь поверхности каталитического нейтрализатора увеличивается приблизительно в 7 000 раз, что обеспечивает необходимый массоперенос между ОГ и активным катализатором. На прослойку наносится каталитически активный слой.

Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор имеет каталитически активный слой из платины (Pt), родия (Rd) и палладия (Pd). Название «трехкомпонентный каталитический нейтрализатор» говорит о том, что в одном корпусе одновременно и параллельно протекают три химические реакции превращения. Для нормального течения этих реакций в нейтрализаторе необходимо поддерживать высокую температуру в пределах 400 … 800 °С. При более низких температурах эффективность нейтрализатора невелика, а при температуре свыше 1000 °С наступает термическое разрушение активного слоя и даже спекание сот блока-носителя.

Не вдаваясь в подробности протекающих на поверхности активного слоя химических реакций, можно привести лишь упрощенные окончательные их результаты:

Также необходимо упомянуть о двигателях с непосредственным впрыском топлива. Такие двигатели в некоторых режимах могут работать на сверхбедных смесях, что ведет к значительному повышению доли оксидов азота NOx. Поэтому для нейтрализации NOx в выпускной тракт устанавливается еще один катализатор, так называемого накопительного типа.

Результаты отображены на графиках. Сплошная линия соответствует замеру с нейтрализатором, прерывистая — без него. Графики строились вручную, с небольшой интерполяцией. Следует отметить один нюанс — по какой-то причине прибор показал неверное значения СО 2 при измерении с нейтрализатором. Вероятно, это произошло из-за длительной работы двигателя при низкой частоте вращения и, соответственно, снижения температуры нейтрализатора. С этой оговоркой можно обратить внимание на полученные результаты и проанализировать их:

Очень любопытно ведет себя значение СН. Без нейтрализатора наблюдается классическая зависимость. С нейтрализатором картина интереснее. Он сильно влияет в диапазоне бедной смеси. Около стехиометрии наблюдается характерная впадина, соответствующая окну катализации. Причем при небольшом обогащении смеси относительно стехиометрии происходит очень резкий скачок значения СН, и далее оно почти сравнивается со значением, полученным без нейтрализатора.

Графики содержания кислорода очень похожи. Естественно, при работе нейтрализатора кислород расходуется, и это заметно при их сравнении.
То же самое можно сказать и о графиках СО. Совершенно четко прослеживается диапазон в районе стехиометрии, где эффективность работы нейтрализатора максимальна, и графики соответственно максимально разнятся.

Графики СО 2 тоже имеют академический вид. Количество СО 2 в составе ОГ в случае с нейтрализатором больше. Объясняется это тем, что последний превращает в СО? содержащиеся в ОГ углеводороды и угарный газ. При отклонении от стехиометрии как в сторону обеднения, так и в сторону обогащения смеси, количество СО? уменьшается. Это очень важный момент: максимальное количество СО 2 в составе ОГ приблизительно соответствует стехиометрической смеси.

Расчетный коэффициент λ

Состав ОГ исправного двигателя

Учитывая все вышесказанное, необходимо озвучить состав отработанных газов исправного двигателя. Следует заранее оговориться, что в дальнейшем речь пойдет о работе с четырехкомпонентным прибором, так как пятикомпонентные, отображающие помимо прочего количество NOx, на участках диагностики практически не применяются из-за высокой цены. Цифры, которые будут приведены ниже, получены из многолетнего опыта применения газоанализаторов. Прежде чем назвать их, заострим внимание на следующем моменте.

Подавляющее большинство современных бензиновых двигателей оснащено каталитическим нейтрализатором отработанных газов. Поэтому составы ОГ такого двигателя и двигателя, не оснащенного нейтрализатором, будут значительно отличаться. Исходя из этого соображения, представляется наиболее правильным рассматривать состав ОГ в выпускном тракте до нейтрализатора и после него. Эти цифры – эталон, от которого делаются все последующие выводы, можно сказать, это основа газоанализа. Их нужно запомнить и постоянно держать в голове.

состав ОГ исправного, прогретого до рабочей температуры, работающего на стехиометрической смеси двигателя в выпускном тракте до каталитического нейтрализатора выглядит следующим образом: (табл. 1 )

состав ОГ исправного, прогретого до рабочей температуры, работающего на стехиометрической смеси двигателя, при исправном и прогретом каталитическом нейтрализаторе, в выпускном тракте после нейтрализатора выглядит следующим образом: (табл. 2 )

Рассмотренные параметры газоанализа – эталонные, это то, что будет на табло прибора при полностью исправном, прогретом двигателе, работающем на стехиометрической смеси. Теперь поговорим об отклонениях, которые встречаются на практике и об анализе состава ОГ в этих случаях.

Негерметичность выпускного тракта.

Конечно же, при наличии подсоса анализировать остальные параметры состава ОГ попросту бессмысленно. Отметим лишь, что расчетный коэффициент λ в такой ситуации приобретает запредельные значения. Косвенно они тоже указывают на описываемый дефект.

Богатая смесь.

Нужно отметить, что при наличии каталитического нейтрализатора незначительное обогащение смеси по составу ОГ можно и не обнаружить, но любое серьезное отклонение приведет к выходу из окна катализации и явному уходу состава ОГ от нормы. В этом случае цифры на табло прибора будут похожими на приведенные выше.

Применительно к современным двигателям в качестве причин богатой смеси можно назвать повышенное давление топлива, дрейф характеристики ДМРВ, поступление топлива через неплотную мембрану вакуумного регулятора давления (на системах с обратным сливом топлива). Причиной может быть и неисправный ДТОЖ, подобный дефект легко обнаруживается по показаниям сканера. Отдельно следует упомянуть такой хитрый дефект, как подсос воздуха в выпускной тракт перед сигнальным датчиком кислорода. В такой ситуации атмосферный кислород регистрируется датчиком, что приводит к значительному обогащению смеси и даже возникновению соответствующего кода неисправности.

Еще один источник лишнего топлива в смеси – моторное масло. Здесь следует сделать небольшое отступление. Дело в том, что масляная пленка на зеркале цилиндра играет далеко не последнюю роль в формировании рабочей смеси и процессах, происходящих в камере сгорания. Если по какой-либо причине двигатель долго работал на слишком богатой смеси либо просто запустился не с первого раза, что очень часто бывает зимой, то в масло попадает бензин. Можно предположить, что несгоревший бензин стекает по стенкам цилиндров или просто проникает через замки поршневых колец. Так или иначе, но бензин в масло попадает, и надо принять это как реальность. Какими путями он поступает в дальнейшем в камеры сгорания – есть два предположения. Пары бензина вместе с картерными газами движутся по системе вентиляции картера и смешиваются во впускном коллекторе с воздухом. Но, как показывает практика, если отсоединить шланги вентиляции картера от впускного коллектора, то смесь обедняется незначительно. Однако после замены моторного масла все приходит в норму. Отсюда становится возможным сделать вывод: молекулы топлива попадают в камеру сгорания из масляной пленки на стенках цилиндров. Ведь стенки смазываются разбрызгиванием, и при каждом ходе поршня пленка масла обновляется. Описанное явление ни в коем случае не должно вводить диагноста в заблуждение: если после неудачной попытки зимнего запуска наблюдается богатая смесь либо заниженный коэффициент коррекции подачи топлива, то это абсолютно нормальное явление. В такой ситуации есть смысл рекомендовать замену моторного масла во избежание повышенного механического износа двигателя и снижения рабочих свойств самого масла.

Бедная смесь.

В качестве причин бедной смеси современного двигателя можно назвать, прежде всего, подсос воздуха в задроссельное пространство. Путей много: это и вакуумный усилитель тормозов, и разрушение уплотняющих прокладок впускного коллектора, износ пары ось-втулка дроссельной заслонки, старение резиновых уплотнений форсунок и регулятора холостого хода. Локализовать место подобного дефекта можно с использованием генератора дыма.

Помимо подсоса воздуха, причиной обеднения смеси могут являться пониженное давление топлива вследствие износа бензонасоса или засорения топливного фильтра и магистрали, снижение производительности форсунок, неверные показания ДМРВ.

Обнаружить работу на бедной смеси двигателя, оснащенного каталитическим нейтрализатором, довольно сложно. Дело в том, что при выходе из окна катализации в сторону обеднения нейтрализатор продолжает оказывать значительное влияние на состав ОГ. В этом случае необходимо воспользоваться значением СО 2 и оценить эффективность сгорания в целом.

Все остальные системы двигателя заведомо в полном порядке. Проанализируем полученные данные. Повышенное содержание в ОГ паров топлива говорит о том, что последнее попросту не сгорает. Содержание СО ниже соответствующего стехиометрической смеси, и его значение позволяет сделать вывод, что богатая смесь не имеет места. Высокое содержание кислорода вкупе с высоким же количеством СН позволяет сделать предположение о пропусках. Откуда появляется кислород? Из цилиндров двигателя, которые при пропусках попросту выбрасывают атмосферный воздух, смешанный с парами топлива. СО 2 ниже нормы, что тоже говорит о ненормальном сгорании. Ну и расчетный коэффициент λ — прибор рассчитывает его, исходя помимо прочего и из содержания кислорода. Именно пропуски воспламенения и наблюдались на исследуемом двигателе, они были хорошо слышны у среза выхлопной трубы.

В случае двигателя без нейтрализатора при возникновении пропусков особых проблем, кроме повышенного выброса токсичных веществ, нет. Но на двигателях, оснащенных нейтрализатором, пропуски воспламенения приводят к его недопустимому разогреву. Несгоревшие пары топлива в смеси с кислородом воздуха вступают на поверхности блока-носителя в реакцию, вызывая выделение большого количества теплоты. Температура блока-носителя и корпуса нейтрализатора повышаются до значений 1000 °С и более. Это явление очень опасно и может привести, например, к возгоранию сухой травы под днищем автомобиля либо к повреждению прилегающих к нейтрализатору элементов. На практике неоднократно наблюдалось расплавление шумоизоляции салона, разрушение изоляции прилегающих к кузову электрических проводов и короткое замыкание в них.

Но, в первую очередь, пропуски воспламенения и последующий перегрев нейтрализатора приводят к разрушению последнего. В керамическом блоке-носителе происходит спекание сот, вызывая при этом повышение газодинамического сопротивления выпускного тракта. Если блок-носитель выполнен из стальной фольги, как правило, его спекания не происходит, но разрушается каталитический активный слой, и нейтрализатор перестает выполнять свою функцию. Так или иначе, но пропуски воспламенения в двигателе, оснащенном нейтрализатором, представляют собой очень опасное явление. В связи с этим современная система управления двигателем ведет мониторинг пропусков и при их обнаружении отключает неисправный цилиндр.

Если же никаких проблем нет и цифры на табло соответствуют эталону, следует увеличить частоту вращения примерно до 4000 rpm и повторно снять показания газоанализатора. Идея методики такова. При малом потоке ОГ, характерном для низкой частоты вращения, нейтрализатор успевает полноценно обработать вредные компоненты. При большом потоке на высокой частоте вращения его эффективности может не хватить. Поэтому критерием исправности нейтрализатора может считаться его способность обеспечить эталонные параметры состава ОГ при высокой частоте вращения.

Ради интереса можно провести следующий эксперимент. Подключаем газоанализатор к выхлопной трубе холодного двигателя, запускаем двигатель и следим за составом ОГ. Можно четко отследить первоначальную работу двигателя на обогащенной смеси, затем постепенное изменение параметров в сторону стехиометрической смеси и, наконец, смещение параметров к эталонным для двигателя с нейтрализатором. Такие эксперименты очень полезны, так как они наглядно связывают теорию работы двигателя и системы управления с практическими результатами его работы, наблюдаемыми с помощью приборов.

Краткие итоги. В работе с газоанализатором необходим творческий подход. Здесь нельзя пользоваться никакими алгоритмами. Нужно критически оценивать цифры на табло прибора и размышлять о том, почему они именно такие, откуда появился тот или иной компонент. Самые основные, базовые моменты анализа состава ОГ были нами рассмотрены, теперь дело за практикой и наработкой вашего собственного опыта.

Источник