Как работает газоанализатор для автомобилей
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
Автомобильные газоанализаторы – принцип работы
Для того, чтобы двигатель внутреннего сгорания (ДВС) работал как можно дольше и более экономично, а уровень токсичности выхлопных газов снизился, необходимо периодически проводить диагностику и регулировку ДВС. Для этого обязательно нужно использовать специальный прибор под названием автомобильный газоанализатор.
Что это такое?
Автомобильный газоанализатор – это специальный прибор для определения состава газовой смеси. На современном диагностическом участке автосервиса он относится к категории базового оборудования. Существуют стационарные, транспортируемые, переносные и блочно-модульные приборы. Автомобильные газоанализаторы используются на АЗС, СТО, в автопарках, автохозяйствах и пунктах инструментального контроля при техосмотре.
Зачем нужен автомобильный газоанализатор?
Автомобильные газоанализаторы применяются на различных предприятиях, где контролируется и регулируется состояние ДВС. Основным предназначением данного прибора является контроль токсичности выхлопов. Также устройство выполняет ряд других важных функций:
На основании данных, полученных в ходе измерений, опытный мастер получает полноценную информацию о процессе сгорания топлива в ДВС, делает правильные выводы и делает предположения по поводу происхождения нарушений.
Принцип работы устройства
Автомобильный газоанализатор работает по принципу спектрометрии. В основе конструкции современных измерительных устройств находится спектрометрический блок, функционирование которого осуществляется путем частичной абсорбции световой энергии, проходящей сквозь газ.
Автомобильный газоанализатор работает следующим образом:
После того, как все сигналы будут обработаны, на дисплее прибора появится информация о содержании газов. Во избежание погрешностей перед началом измерений газоанализатор рекомендуется прогреть. 
Другие новости
Газоанализаторы для обследования колодцев, емкостей
Газоанализаторы, сигнализаторы для канализационных насосных станций (КНС)
Газоанализаторы, сигнализаторы для котельных
Газоанализаторы, сигнализаторы для птицефабрик, птичников
8. Газоанализатор «АВТОТЕСТ 02.02П». Или газоанализ в диагностике бензинового двигателя.
Всем доброго времени суток!
Итак снова о диагностике авто. Наряду со сканером и мотортестером газоаналзатор является основным прибором в диагностике бензинового двигателя. И если сканер позволяет увидеть как видит работу двигателя ЭБУ, мотортестер «глаза диагноста» позволяет видеть что действительно происходит с двигателем, то газоанализатор позволяет увидеть на сколько эффективно в двигателе сгорает топливо. Ведь от того как сгорело топливо в конечном итоге и зависит то, как автомобиль поедет. Плюс помимо качества сгорания топлива по показаниям газоанализатора можно увидеть и ряд неисправностей таких как прогар прокладки ГБЦ в начальной стадии, негерметичность выпускных клапанов, подсос воздуха во впускном тракте, трещины и наличие «подсеканий» в выпускном тракте, пропуски воспламенения, эффективность работы систем снижения токсичности таких как каталитический нейтрализатор и клапан рециркуляции отработанных газов. Так же по показаниям газоанализатора можно дополнительно оценить работу ДМРВ и Лямбда-зондов.
Естественно для такой работы необходим четырёхкомпонентный газоанализатор способный измерять содержание в отработанных газах таких компонентов как CO, CH, CO2, O2.
Помимо 4-х компонентов газа может измерять температуру масла специальным датчиком температуры, частоту вращения двигателя по высоковольтному сигналу системы зажигания, а так же рассчитывает коэффициент избытка воздуха Лямбда.
Как работает газоанализатор для автомобилей
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.
Ремонт и техническое обслуживание автомобилей
Диагностика автомобилей газоанализаторами
Типы автомобильных газоанализаторов
В зависимости от конструктивного устройства автомобильные газоанализаторы могут измерять один или несколько компонентов выхлопных газов (однокомпонентные и многокомпонентные).
Одно- или двухкомпонентными газоанализаторами можно измерять количество вредных примесей в отработанных газах автомобилей, не оборудованных катализаторами, при этом перечень вредных компонентов, улавливаемых такими газоанализаторами, ограничен.
Некоторое время назад наиболее распространёнными были однокомпонентные газоанализаторы для определения содержания оксида углерода СО. Введение норм выбросов по экологическим стандартам ЕURO (ЕВРО) не только для угарного газа СО, но и других составляющих отработанных газов стимулировало выпуск и использование многокомпонентных газоанализаторов для оценки их состава.
При помощи обычных автомобильных газоанализаторов можно выполнять диагностику и регулировку либо бензиновых, либо дизельных двигателей. Универсальные газоанализаторы позволяют диагностировать и выполнять регулировку и бензиновых, и дизельных двигателей.
Двигатели автомобилей, оснащённые катализаторами и полностью отвечающие экологическим стандартам ЕВРО, регулирующие содержание вредных примесей в выхлопных газах автомобилей и спецтехники нуждаются в применении многокомпонентных газоанализаторов, более точных и дорогих. Методики измерений одно- и многокомпонентными газоанализаторами автомобильных выхлопов несколько отличаются друг от друга.
Современные комбинированные автомобильные газоанализаторы, кроме определения состава отработавших газов, способны диагностировать и предоставлять дополнительную информацию о технических параметрах двигателя (температура масла, число оборотов двигателя, начало работы ТНВД, момент зажигания, коэффициент избытка воздуха и др.).
Газоанализаторы могут дополнительно оснащаться печатающим устройством, интерфейсом для передачи данных на компьютер или синхронизируемый принтер.
По конструктивному исполнению различают, также, газоанализаторы автоматические, и ручные, требующие для выполнения некоторых опций вмешательства оператора.
В зависимости от условий использования автомобильные газоанализаторы подразделяются на следующие типы:
Наиболее полно оценить качество работы двигателя внутреннего сгорания и проверить состав выхлопных газов позволяют четырех- или пятикомпонентные газоанализаторы. При этом для проверки соблюдения экологических норм на токсичность определяется содержание в выхлопных газах углеводородов (СnНm), окиси углерода (СО), двуокиси углерода (СО2) и кислорода (О2).
Правильно эксплуатируемый и своевременно обслуживаемый автомобиль способен удовлетворить нормам на токсичность с пробегом до 500 тыс. километров.
Устройство и принципы работы автомобильных газоанализаторов
Определение содержания вредных веществ в отработанных газах современными многокомпонентными газоанализаторами для автомобиля производится без использования химических реактивов, в основном тепловым (инфракрасным) способом измерения. Метод основан на принципе измерения величины поглощения теплового излучения различными составляющими выхлопных газов.
В конструкцию газоанализатора встроены инфракрасные излучатели и приёмники излучения. Между ними расположены измерительные элементы, в которые подаётся анализируемая смесь. По величине снижения интенсивности инфракрасных лучей, проходящих через газ и поступающих на приёмник – спектрометрический блок, можно определить концентрацию какого-либо компонента в составе газовой смеси (кроме концентрации кислорода О2 и окислов азота NOx).
Помимо измерительных элементов (измерительных трубок), в некоторых конструкциях газоанализаторов имеются трубки с образцовой газовой смесью, удовлетворяющей требованиям экологических стандартов. Они служат для сравнения степени поглощения теплового излучения в образцовой смеси и в анализируемом газе. Значение этой разницы преобразуется в цифровой или аналоговый вид и передаётся на дисплей устройства вывода информации или регистрирующее устройство.
Спектрометрический блок современного газоанализатора работает по принципу частичного поглощения энергии светового потока, который проходит через газ.
Молекулы любого газа представляют собой колебательную систему, которая способна поглощать инфракрасное излучение только в строго определенном диапазоне волн, т. е. определенной частоты.
Таким образом, если через колбу с газом пропускать стабильный инфракрасный поток (ИК-поток), то определенная часть его будет поглощена газом. Более того, в таком случае поглощена будет только та небольшая часть всего спектра светового потока, которую называют абсорбционным максимумом данного газа.
При этом, чем концентрация газа в колбе выше, тем большее будет наблюдаться поглощение и до спектрометрического блока дойдет менее интенсивный ИК-поток выделенной фильтром частоты.
Измерить концентрацию того или иного газа в газовой смеси путем измерения поглощения соответствующей длины волны, позволяет тот факт, что разным газам соответствуют разные абсорбционные максимумы, т. е. различные газы поглощают ИК-излучение определенной частоты. Таким образом, определить концентрацию каждого из газов в выхлопе двигателя можно измеряя снижение интенсивности светового потока в той части спектра, которая соответствует абсорбционному максимуму определенного газа.
Спектрометрический блок прибора работает следующим образом:
Через измерительную кювету, которая представляет собой трубку с закрытыми оптическим стеклом концами, прокачивают отработанные газы, предварительно отфильтрованные и очищенные от сажи и влаги.
С одной стороны трубки устанавливается излучатель, который представляет собой спираль, нагреваемую электрическим током, температура которой строго стабилизируется на одной отметке. Такой излучатель генерирует стабильный поток инфракрасного излучения (ИК-излучения).
С другой стороны измерительной кюветы устанавливают светофильтры, которые из всего потока излучения выделяют те длины волн, которые соответствуют абсорбционным максимумам исследуемых газов. ИК-поток, после прохождения светофильтров, попадает в приемник ИК-излучения, который измеряет интенсивность этого потока и преобразует её в информацию о концентрации газов в отработавших газах, направляя данные измерений в устройство вывода информации.
Поскольку данный метод применим только для измерения концентрации СО2, СО и СН, то на следующем этапе смесь выхлопных газов из измерительной кюветы поступает последовательно на датчики электрохимического типа для измерения кислорода O2 и оксидов азота NOx. При этом электрохимические датчики вырабатывают электрический сигнал с напряжением, пропорциональным концентрации кислорода и оксидов азота.
Для измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя используется высоковольтный датчик индуктивного типа, устанавливаемый на один из высоковольтных проводов системы зажигания. Частота следования высоковольтных импульсов к свече одного из цилиндров двигателя измеряется и преобразуется микропроцессором в частоту вращения коленчатого вала независимо от числа цилиндров.
Рабочая температура моторного масла двигателя измеряется датчиком на основе преобразователя температуры.
Таким образом, опытный мастер, используя газоанализатор автомобильных выхлопов, на основании полученной полной информации о процессе сгорания топлива в двигателе может сделать правильные выводы о возможных причинах его нарушения.