8. Вимірювання тиску і розряду

У практиці випробувань АД для вимірювання статичного тиску застосовують рідинні, пружинні і поршневі манометри, а також манометри з електричними перетворювачами. Найбільш поширені рідинні, або п҆єзометра, і пружинні манометри, до місця вимірювання п҆єзометра можуть бути підключені двояко. У першому випадку (рис. 14, а) одну гілку п҆єзометра з'єднують з місцем вимірювання, а інша з҆єднана з атмосферою. При такій схемі підключення п҆єзометр вимірює різницю між атмосферним і абсолютним тиском в місці вимірювання. У другому випадку (рис. 14, б) обидві гілки п҆єзометра під'єднюють до місць, в яких вимірюються тиску. Тоді прилад показує різницю між двома вимірюваними тисками. Рідинної манометр, підключений за другою схемою, називають диференціальним.

Динамічний тиск в потоці вимірюють комбінованими пневмометричними трубками.

Тиск навколишнього повітря вимірюється барометром.

Швидко змінний тиск в циліндрах двигуна вимірюють індикатором, будову та принцип дії яких описані в розділі 11.

9. Вимір кута випередження запалювання

Кути випередження запалювання вимірюють стробоскопічним приладу. МИ. Одним з них є серійно випускається стробоскопічний прилад мод.З-102.

Конструкція приладу виконана у формі пістолета (рис. 15). За допомогою приводу 1, що закінчується перехідником 3, прилад підключається до свічки першого циліндра двигуна, а за допомогою двох проводів 2, забезпечених 1 щупами 4, - до затискачів акумуляторної, батареї автомобіля,У передній частині корпусу приладу встановлена стробоскопічний лампа 6, світловий потік якої фокусується лінзою 5.

При роботі АД зі свічки першого циліндра знімається Імпульс іскри в момент запалювання розмикання контактів переривача-розподілювача і подається на запалюючий електрод лампи, що викликає її світіння. Таким чином стработрон випускає світловий промінь у вигляді спалахів, синхронних про моментами подачі іскри в перший циліндр АД.

Для вимірювання кута випередження запалювання до колінчастого валу АД кріпиться диск 2 (рис. 16, а) зі шкалою, проградуєрованою. в градусах кута повороту, а до кришки розподільних шестерень або Римі стенду нерухома стрілка I. Диск обертається разом про колінчастим валом, причому він закріплений на валу так, що нуль на шкалі збігається з вістрям стрілки в момент, коли поршень в першому циліндрі АД знаходиться у верхній мертвій точці (В.М.Т).

У момент подачі іскри в перший циліндр АД в залежності від встановленого кута випередження запалювання проти вістря стрілки буде розташоване те чи інше ділення шкали, відповідне куті випередження запалювання (див. рис. 16, б). У цей же момент, як вказувалося раніше, строботрон і випускає світловий промінь, останній спрямований на крутячий диск, який внаслідок стробоскопічного ефекту здається нерухомим, що дозволяє зчитувати за шкалою кут випередження запалювання.

10. ПРИЛАДИ ГАЗЗОВОГО АНАЛІЗУ І ПРИСТРОЇ ДЛЯ ВІДБОРУ ПРОБ.

10.1Прилади газового аналізу

При випробуваннях АД застосовуються як якісні, так кількісні методи хімічного аналізу.

Якісний аналіз дозволяє встановити, з яких хімічних елементів складається аналізоване речовина і які іони, групи атомів або молекули входять до його складу. Якісний аналіз здебільшого грунтується на перетворенні аналізуючої речовини в будь- які нові з҆єднання, володіючи характерними властивостями; кольором ленним фізичним станом, специфічним запахом і т.д.

Кількісний аналіз дозволяє встановити кількісні носіння складових частин даного з'єднання або суміші речовин він дає можливість визначити зміст окремих компонентів аналізуючої речовини або загальний вміст визначуваної речовини в випробуваному продукті.

Вважаючи, що якісний склад відпрацьованих і газів картерів АД за основним компонентам відомий, розглянемо тільки кількісні методи хімічного аналізу і вживані для цієї мети прилади газоаналізатори.

Методи кількісного аналізу діляться на хімічні, фізичні та фізико-хімічні.

Хімічні методи аналізу засновані на хімічних властивостях речовин, на безпосередніх результатах їхньої здатності брати участь у будь-якої специфічної хімічної реакції.

Методи аналізу, що дозволяють визначати склад аналізованого речовини, не вдаючись до використання хімічних реакцій., Називаються фізичними методами аналізу.

Методи аналізу, засновані на спостереженні змін фізичних властивостей аналізованої системи, що відбуваються в результаті певних хімічних реакцій, називаються фізико-хімічними методами.

Наведені раніше основні кількісні методи аналізу покладені в основу принципів дії великої групи приладів, призначених для аналізу газоподібних, рідких і твердих речовин.

За принципом дії всі прилади для аналізу газів можна розділити на три групи I. Газоаналізатори, засновані на хімічних методах аналізу.

Серед аналізаторів цього типу найбільш широко використовуються, абсорбційні газоаналізатори типу Орса, ОТІ і Норзе. Зміст окремих компонентів досліджуваної газової суміші в цих аналізаторах визначається послідовним (виборчим) поглинанням складових частин в посудинах, заповнених певними реактивами-поглиначами.

Найбільш поширені поглиначі для поглинання:

СО год; водний розчин КОН; О₂ – розчин пірогаллола (С₆ Н₃ (OH)₃) в їдкого лугу; СО² - аміачний розчин підлозі хлористої міді СuCl₂;

неграничних вуглеводнів типу С_n Н_m - водний розчин червоного брому.

Використовуючи інші спеціальні поглиначі, можна визначати наявність у відпрацьованих газах та інших компонентів.

Поєднуючи принцип виборчого поглинання з виборчим каталітичним допалюванням горючих компонентів відібраної газової проби, можна розширити можливості абсорбційних газоаналізаторів як по точності аналізу, так і за визначенням якісного складу аналізованої. суміші. Принцип виборчого каталітичного допалювання заснований на тому, що різні горючі компоненти газової суміші в присутності певних каталізаторів вступають в реакцію з киснем при різко різних температурах, що дозволяє їх роздільне допалювання. Наприклад, використовуючи в якості каталізатора окис міді, можна спалювати водень або суміш його про окисом вуглецю при температурі 280 ... 290 ° С. Над цим же каталізатором граничні вуглеводні згорають лише при температурі 850 ° С.

На рис. 17 Показати газоаналізатор типу ОТІ. Він призначений для повного аналізу відпрацьованих газів з роздільним визначенням суми всіх кислотних газів (СО₂, SО₂, H₂S та ін.) суми всіх ненасичених вуглеводнів складу С_nH_m киcню, окису вуглецю СО, водню H₂, суми всіх насичених вуглеводнів складу С_nH_2n+2, азоту N₂ з благородними газами.

На газоаналізаторі ОТІ встановлено шість поглинальних судин (рис. 17):

№ I заповнюється розчином КОН і служить для поглинання СО_2;

№ 2 заповнюється бромною водою і служить для поглинання неграничних вуглеводнів C_nH_m

№ 3 заповнюється розчином пірогалолу і служить для поглинання О₂;

№ 4 - заповнюється суспензією закису міді сірчаної кислоті і призначений для поглинання СО ( якщо передбачає визначення методом виборчого поглинання);

№5 заповнюється розчином КОН і служить для поглинання CO₂ утворюється при допалюванні граничних вуглеводнів;

№ 6 заповнюється 22%-м розчином NaСl і є проміжним точним обсягом при допалю ванн CO і H₂ .

Піч для допалювання газів являє собою трубку, виготовлена з нержавіючої сталі, заповнену окисом міді та обігрівається електроспіраллю. Контроль температури при допалювання здійснюється за допомогою термометра і термопари.

Абсорбційні газоаналізатори типу Орса, ОТІ і Корзо прості за конструкцією, нескладні у зверненні, досить точні і надійні в роботі, що цілком виправдовує їх застосування при випробуваннях ДВС.

2. Газоаналізатори, засновані на фізичних методах аналізу

Служать для вимірювання деяких фізичних величин (густини, в'язкості, магнітної сприйнятливості, коефіцієнта променезаломлення, теплопровідності та ін.), залежність яких від хімічного складу аналізованої газової суміші точно відома.

З аналізаторів цієї групи при випробуванні ДВС застосовуються термомагнітні аналізатори кисню типу МГК (рис 18). Аналізатор складається з кільцевої камери 3, ротаметра I і вимірювального приладу 2. Кільцева камера в діаметральної площині має тонкостінну скляну трубку, на яку навита тонка платинова дріт з висновками на вимірювальний прилад. Витки платинового дроту перебувають у полі сильного електромагніту. При відсутності кисню в аналізованому газі останній минаючи скляну трубку, по каналізатору МГК кільцевої камери піде на вихід. Як тільки аналізованому газі виявляється кисень, він втягується у магнітне поле електромагнітів і нагрівається в ньому платинової спіраллю, по якій постійно тече струм від батареї. Нагрівшись до температури вище точки Кюрі (80..100 ° С), кисень втрачає свої парамагнітні властивості, стає діамагнітним і виштовхується із скляної трубки в напрямку стрілки під дією "магнітного вітру".

Принцип вимірювання полягає в тому, що потік газу, що надходить у магнітне поле, створює нерівномірність в охолодженні спіралі по довжині. Ці температурні зміни призводять до порушення рівноваги вимірювального моста, що викликає відхилення стрілки вимірювального приладу, пропорційне концентрації кисню в аналізованому газі.

До аналізатора, в яких здійснюється вимірювання теплопровідності, відносяться термокондуктометричні газоаналізатори. Основною частиною їх вимірювального пристрою є! металевий блок, найчастіше з чотирма камерами циліндричної форми, у кожній з яких натягнуті нагріваються електричним струмом платинові зволікання, з'єднані так, що утворюють плечі вимірювального моста (рис. 19). Камери 4 і 7 є вимірювальними, а 3 і 6 порівняльними.

Через вимірювальні камери проходить аналізований газ, а через порівняльні - порівняльний газ.

Якщо склад газової суміші в вимірювальних камерах змінюється, то змінюється і її теплопровідність у порівнянні з теплопровідністю газу в порівняльних камерах, що призводить до зміни температури платинових зволікань у вимірювальних камерах і порушення рівноваги вимірювального моста. Гальванометр 5 є показує приладом. При розбалансі ровці моста через нього проходить струм, пропорційний концентрації визначуваного компонента. Акумуляторна батарея і служить для живлення вимірювального моста, а міліамперметр I для вимірювання струму, необхідне значення якого встановлюється резистором X.

Особливе місце з роди фізичних методів аналога газів займаємо хроматографія, за допомогою якої можна якісно і кількісно визначити окремо компоненти аналізованої суміші. Під хроматографією розуміють методи розділення між двома або кількома незмішуючими фазами. При хроматографічному поділі використовуються різні фізико-хімічні властивості окремих компонентів суміші.

В даний час найбільш широко поширені такі види. Хроматографії, як молекулярна (адсорбційна:), іонообмінна, осадова і розподільна. У всіх випадках поділу, як правило беруть участь дві фази - тверда і рідка; тверда і газова »рідка і газова.

Хроматографічний поділ газових сумішей здійснюється в спеціальній колонці, через останню протікає несучий, газ, який вносить до неї аналізовану пробу. Поділ відбувається завдяки тому, що окремі компоненти адсорбуються на активних центрах адсорбенту або у випадку газорідинної хроматографії розчиняються у закріпленій фазі. Якщо, наприклад, через колонку проходять два компоненти з різними фізичними властивостями, то один, з них просувається швидше, а інший - повільніше, що дозволяє розрізнити, їх на виході з колонки відповідними приладами - детекторами. Вони використовують зміну будь-якого властивості газової, суміші, що створює в несучому газі присутній компонент (наприклад * зміна теплопровідності;) і записують цю зміну.

Принципова блок-схема пристрою хроматографа показана на рис. 20, а загальний вигляд хроматограми з диференціальної і інтегральної записами - на рис. 21. Конструктивно колонка представляє собою трубку з міді, нержавіючої сталі, скла або з нейлону, заповнену відповідними сорбентами.

Детектування окремих компонентів, що виходять хроматографічної колонки, може здійснюватися термокондуктометричним, термохімічним, полум'яно-іонізаціонним і іншими методами.

Типи камер термокондуктометричного детектора показані на рис. 22. Вимірювальна частина детектора є чотирьохплечий міст, виконаний так само, як і для термокондуктометричнихх газоаналізаторів (див. рис. 19).

3. Газоаналізатори, засновані на фізикохімічних методах аналізу. У цих аналізаторах принцип дії заснований на контролі фізичних явищ, які супроводжують хімічну реакцію, в якій визначається речовина або бере участь саме, або на яку воно впливає.

До фізико-хімічними аналізаторах відносяться прилади, засновані на вимірюванні теплоти реакцій, електрохімічні аналізатори та ін.

Схема термохімічного аналізатора, заснованого на тепловому ефекті реакції, у присутності каталізатора показана на рис. 23.Газоаналізатори цього типу застосовуються для аналізу димових газів котельних установок і вихлопних газів ДВС. Аналізований газ подається через патрубок 8 у вимірювальну камеру 6, в якій натягнута зволікання з платино-іридієвого сплаву, що нагрівається електричним струмом до температури 500 ° С. До аналізованої пробі газу через фільтр 10 підкачується повітря для забезпечення достатньої кількості кисню при спалюванні компонентів відпрацьованих газів, що підлягають визначенню( CO₁H₂+CO₁C_nH_m ) Кількість підкачаного повітря суворо нормується і становить 30% загальної кількостей газів, що проходять через аналізатор, Згідно з цим внутрішній діаметр трубки 9 й опір фільтра 10 калібруються. Кількість згорівшого компоненту визначається по зміні опору дротика 7, яка з дротиком 4, натягнутою в порівняльної камері 5 утворює два плеча вимірювального моста. Два інших моста утворюють резистори з постійними опорами 2 і 3. Міст живиться від стабілізованого джерела струму. показуючи (вимірювальний) прилад включений в діагональ моста. Вимірювальний міст (установка на "нуль") врівноважується при протіканні чистого повітря без домішки відпрацьованих газів.

Таким чином, крім розглянутих газоаналізаторів існує багато типів інших аналізаторів, призначених для самих різних цілей - управління виробничими процесами, забезпечення безпеки на виробництві, якісного та кількісного аналізу різних речовин . Вибір тога чи іншого виду аналізатора залежить від виду визначається компонента, виду та кількості супутніх компонентів, необхідного діапазону вимірювання, вимог до точності і т.д. Для правильного вибору відповідного типу аналізатора необхідно знати їхні робочі та конструктивні характеристики, а також враховувати досвід їх застосування на практика.