Диагностика по показаниям газоанализатора
Общие сведения
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 в выхлопных газах углеводорода (СН), окиси углерода (СО) двуокиси углерода .(СО2) и кислорода (О2). Правильно эксплуатируемый и своевременно обслуживаемый автомобиль способен удовлетворить нормам на токсичность с пробегом до 500000 километров.
Углеводороды (СН) – это компоненты несгоревшего топлива, их содержание измеряется в частях на миллион по объему (РРМ или млн-1). Нормально работающий двигатель сжигает в цилиндрах практически все топливо, допустимое содержание СН должно быть менее 50 РРМ. Бензин является канцерогеном. Повышенное содержание СН может объясняться, например, большим потреблением масла через слабые уплотнительные кольца, поршней. Чаще всего увеличенное содержание вызывается неполадками в системе зажигания. При этом следует проверить:
• свечи;
• высоковольтные провода;
• крышку и ротор распределителя (если они имеются);
• синхронизацию зажигания;
• катушки зажигания.
Окись углерода (СО) — неустойчивое химическое соединение, легко вступающее в реакцию с кислородом, дающую двуокись углерода СО2. СО — ядовитый газ без цвета, вкуса и запаха. Вступая в легких в реакцию с воздухом, лишает мозг кислорода. Уровень СО в выхлопных газах для современных автомобилей с впрыском топлива не должен превышать 0,5%. Возможные причины повышения содержания СО следующие:
• неисправность систем вентиляции картера;
• засорение воздушного фильтра;
• нарушение оборотов двигателя на холостом ходу;
• повышенное давление; топлива;
• любые другие неисправности, приводящие к работе двигателя на богатых смесях.
Двуокись углерода (СО2) — результат соединения; углерода из топлива с кислородом воздуха. Допустимое содержание 12—15%. Высокие значения свидетельствуют о хорошей работе двигателя. Низкий уровень СО2 говорит 0 том, что топливная смесь богатая или бедная. Повышение концентрации СО2 в атмосфере способствует развитии парникового эффекта.
Кислород (О2) —в воздухе его 21 %, и в цилиндрах двигателя большая часть вступает в реакцию с топливом. Уровень кислорода в выхлопных газах должен быть низким, не более 0,5%. Более высокие значения, особенно на холостом ходу означают утечку во впускном тракте.
2. Повышенное содержание СН в выхлопных газах
Вероятной причиной являются пропуски в системе зажигания, когда несгоревшее топливо начинает поступать в выпускной тракт. Неисправности могут быть такие:
• загрязнение свечей;
• неисправность высоковольтных проводов;
• повреждения катушки зажигания;
• неисправность крышки или ротора распределителя;
• нарушение установочного угла опережения зажигания (слишком большой или малый);
• неисправность датчика положения коленчатого вала;
• неисправность электронного модуля зажигания.
Другой причиной может быть работа на переобедненной смеси, которая плохо воспламеняется. При этом возможны неисправности:
• утечка разрежения, например, через трещину в вакуумном шланге;
• негерметичность впускного тракта;
• негерметичность дроссельного патрубка или карбюратора;
• ослабла или сломана пружина выпускного клапана.
В непрогретом двигателе условия сгорания смеси неоптимальные из-за конденсации паров топлива на стенках цилиндров держание СН в выхлопных газах также выше нормы.
Повышенное содержание СН — это признак неполного сгорания топлива, и тогда двигатель работает неэкономично. После устранения неисправностей, связанных с повышенным содержанием СН, экономичность двигателя улучшается.
В таблице 1 показан состав выхлопных газов для исправных автомобилей разных лет выпуска.
Талица 1
| Модели без каталитического нейтрализатора до 1975 года | Модели с каталитическим нейтрализатором после 1975 года | |
| СН, РРМ | 300 и менее | 30 – 50 и менее |
| СО, % | 3 и менее | 0,3 – 0,5 и менее |
| О2, % | 0 - 2 | 0 – 2 |
| СО2, % | 12 – 15 и более | 12 – 15 и более |
На рисунке 1 представлены зависимости содержания СН, СО, О2, СО2 в выхлопных газах от соотношения воздух/топливо смеси. Заметим, что при обогащении смеси растет содержание СО, поэтому этот газ называется иногда индикатором обогащения. По аналогичным соображениям повышенное содержание кислорода — это индикатор обеднения.
Рис. 1. Состав выхлопных газов в зависимости от соотношения воздух/топливо в смеси
3. Повышенное содержание СО в выхлопных газах
Избыток СО в выхлопных газах означает, что в цилиндрах имеет место избыток топлива или недостаток кислорода. При этом образуется богатая смесь и топливо сгорает не полностью. Возможные причины:
• повышенное давление топлива (например, засорился обратный топливопровод);
• не исправен регулятор давления топлива (например, утечка через диафрагму);
• неисправность в системе улавливания паров топлива в баке;
• засорился воздушный фильтр или клапан в системе вентиляции картера.
4. Повышенное содержание СО и СН в выхлопных газах
Возникает, если система топливного питания подает в цилинры двигателя богатую смесь или при переобогащении смеси из-за неисправностей в системе зажигания. Например, если свеча загрязнена, искрообразования может не последовать. Непрореагировавшйй кислород поступит в выпускной тракт, где будет принят датчиком кислорода как признак бедной смеси. ЭБУ выдаст сигнал на обогащение смеси, искрообразование может еще ухудшиться, а в выхлопных газах будет еще больше СО и СН. В этом случае следует искать неисправности в системе зажигания.
Как убедиться, что система управления двигателем работает в замкнутом режиме (с обратной связью от датчика кислорода)?
В системе управления впрыском топлива датчик кислорода выполняет функцию определителя концентрации кислорода в выхлопных газах и входит в состав электронного сравнивающего устройства (компаратора). На одном входе компаратора сигнал, фиксирующий текущий (фактический) состав рабоче смеси, на другом – электронный сигнал, соответствующий метрическому составу смеси. Компаратор работает в режиме релейного регулирования.
Для проверки системы регулирования поступают так.
Подключают стрелочный вольтметр к выходу датчика кислорода, используя булавку или break-out-bох (если есть). 3апускают и прогревают двигатель. Сигнал на выходе датчика кислорода исправного прогретого двигателя на холостом ходу должен переключаться между уровнями 0,2 – 0,8 В с частотой 4 – 1 Гц. Стрелка вольтметра в режиме измерения установившегося постоянного напряжения должна слегка колебаться в районе 0,45 В.
Глядя на вольтметр, отсоединяют от впускного коллектора вакуумный шланг. Напряжение на выходе датчика упадёт ниже 0,3 В, это реакция на обеднение смеси из-за утечки разрежения. ЭБУ в режиме с обратной связью компенсирует избыток
кислорода подачей дополнительного топлива, смесь, опять станет стехиометрической, стрелка вольтметра опять вернется к напряжению 0,45 В.
Наблюдая за стрелкой вольтметра, из баллона с пропаном выпускают немного газа перед воздухозаборником двигателя. На некоторое; время вольтметр покажет 0,8 В, индицируя .богатую смесь. Затем ЭБУ отработает это возмущение, уменьшив, подачу топлива через форсунки. Режим опять станет стехиометрическим, стрелка, прибора будет, колебаться в районе 0,45 В.
5. Необходимость измерения содержания кислорода (О2) и двуокиси углерода (СО2) в выхлопных газах
Информации, получаемой от двухкомпонентного. газоанализатора по содержанию компонентов СО и СН, может быть недостаточно для диагностирования состояния двигателя, к тому же эти газы влияют друг на друга в каталитическом нейтрализаторе. В то же время повышенное содержание кислорода в выхлопных газах — это индикатор работы на обедненной смеси. Следует только иметь в виду, что негерметичность в выпускном тракте также приводит к повышенному содержанию кислорода, в выхлопных газах и к ложному указанию на обеднение смеси за счет подсоса воздуха. Чтобы быть уверенным в показаниях газоанализатора по параметру О2, нужно убедиться в исправности выпускного тракта.
Для этого следует сравнить показания газоанализатора на холостых оборотах и для режима 2500 оборотов в минуту:
• если содержание кислорода высокое в обоих случаях — смесь бедная в обоих случаях — выпускной тракт исправен;
• если содержание кислорода мало на холостых оборотах и велико на 2500 оборотах — выпускной тракт исправен, но в нем установлен нейтрализатор с инжекцией (дополнительной подачей) воздуха;
• если на холостых оборотах содержание кислорода велико, а на 2500 оборотах мало — скорее всего имеется небольшая утечка, незаметная при больших выбросах выхлопных газов в выпускном тракте.
Содержание двуокиси углерода СО2 — мера эффективности процесса сгорания топлива в двигателе. Норма 12—17%, при стехиометрическом составе смеси содержание СО2 максимально, в иных случаях содержание СО2 понижается. Само по себе значение содержания СО2 не позволяет сделать вывод, бедная смесь или богатая, нужно дополнительно учитывать показания по СО и СН.
Примеры диагностирования