Практична робота №8 Переносні прилади для діагностування двигунів. Газоаналізатори.

Газоаналізатори служать для вимірювання токсичності відпрацьованих газів автомобіля. Застосування газоаналізаторів, у першу чергу, дозволяє визначити технічний стан двигуна автомобіля, виявити та локалізувати його несправності, провести регулювання паливної апаратури та системи запалювання на оптимальний режим.

Приблизний склад відпрацьованих газів карбюраторних і дизельних двигунів автомобілів, за відсутності будь яких фільтрів та нейтралізаторів, показаний у табл.8.1.

Таблиця 8.1

Склад відпрацьованих газів автомобільних двигунів

Складові відпрацьованих газів	Граничний вміст за об'ємом для двигунів, %:		Ступінь токсичності
	бензинових	дизельних
Азот	74-77	76-78	нетоксичний
Кисень	0,3-8,0	2,0-18,0	нетоксичний
Пари води	3,0-5,5	0,5-4,0	нетоксичні
Двоокис вуглецю	5,0-12,0	1,0-10,0	нетоксичний
Окис вуглецю	5,0-10,0	0,01-0,5	токсичний
Окисли азоту	0-0,8	0,0002 - 0,5	токсичні
Вуглеводні не канцерогенні	0,2-3,0	0,009 - 0,5	токсичні
Альдегіди	0-0,04	0,001-0,009	токсичні
Сажа(г/м3)	0-0,04	0,01-1,1	токсична

Робота газоаналізаторів сучасних конструкцій базується на принципі поглинання відпрацьованими газами інфрачервоного випромінювання. Інтенсивність поглинання газом випромінювання визначається залежністю

де І_λ – інтенсивність падаючого в поглинаюче середовище

випромінювання;

І_0λ — інтенсивність випромінювання після проходження поглинаючого середовища (шару досліджуваного газу);

ε- коефіцієнт поглинання, характерний для даного газу і є функцією довжини хвилі;

С- концентрація газу, який поглинає випромінювання;

L - довжина (товщина) шару досліджуваного газу.

Ступінь поглинання деяких газів, в залежності від довжини хвилі випромінювання наведено на рис.8.1.

Рис. 8.1. Спектри поглинання (у %) деяких газів в інфрачервоній області

Схема роботи газоаналізатора показана на рис. 8.2. Газоаналізатор Укладається із газозбірного зонда 7, відділювала конденсату 2, фільтра тонкого очищення 3, захисного фільтра 4, помпи 5, джерела інфрачервоного випромінювання 6, порівнювальних 9 і вимірювальних 13 кювет, блоку-підсилювача 11 та приладу індикації 14.

Рис. 8.2. Схема роботи азоаналізатора:

1 - зонд відбору газів; 2 — відділювач конденсату; 3 - фільтр тонкого очищення; 4 — захисний фільтр; 5 — помпа; 6 - джерело інфрачервоного випромінювання; 7 - синхронний електродвигун; 8 — обтюратор; 9 - кювета порівняння; 10,12 - приймачі випромінювання; 11 - підсилюючий блок; 13 - вимірювальна кювета, 14 - прилад індикації

Випромінювання від двох розжарених спіралей при вимірюванні фокусується параболічними дзеркалами. Верхня камера 9 заповнена чистим повітрям і не поглинає інфрачервоного випромінювання. У нижній робочій камері 13 відпрацьовані гази із загального спектру випромінювання поглинають світлові хвилі певної довжини. Відповідно, у приймачі випромінювання 10, 12 та підсилюючий блок 11 надходять два потоки інфрачервоного випромінювання різної інтенсивності. Приймачі випромінювання 10, 12 розділені тонкою мембраною - елементом конденсаторного мікрофона. Коливання мембрани і відповідні їм зміни ємності конденсатора, які перетворюються на виході із підсилювача 11 у постійний струм, характеризують ступінь поглинання інфрачервоного випромінювання у вимірювальній камері 13 і, відповідно, служать мірою концентрації відповідного компонента у досліджуваних випускних газах, яка фіксується приладом індикації 14.

Крім токсичності, для дизельних двигунів визначають димність відпрацьованих газів (ДВГ). ДВГ - це оптична густина відпрацьованих газів, тобто кількість світла, яке поглинається частинками сажі та іншими світлопоглинаючими дисперсними частинками, кількісний вміст яких визначається за шкалою димоміра - приладу для вимірювання ДВГ.

Голубувато-сині відтінки випускні гази мають при наявності в них аерозолів оливи і пального, а чорне забарвлення їм надають частинки сажі. Чорний дим властивий в основному дизелям, сумішоутворення в яких значно гірше від сумішоутворення в карбюраторних двигунах. Голубувато-синій дим більш властивий двотактним карбюраторним двигунам, які працюють на суміші бензину з оливою, а також чотиритактним, якщо у їх камери згоряння надходить надлишок оливи або при роботі на збагачених паливних сумішах. Показники димності нормуються тільки для дизельних двигунів, для яких певний ступінь задимленості відпрацьованих газів є характерним показником, особливо в режимах повного навантаження. Показники димності дизельних двигунів у значній мірі характеризують їх технічний стан та стан паливної апаратури. Крім цього, показники димності визначаються фракційним і груповим складом пального. Переважання у пальному важких фракцій і ароматичних вуглеводнів збільшує рівень ДВГ.

Для дизельних двигунів рівень ДВГ визначають у двох режимах, при:

- розгоні двигуна від мінімальної стійкої частоти обертання колінчатого вала п_тіп до її максимального значення n_тах(режим вільного прискорення);

- при частоті обертання колінчатого вала на обертах марного ходу при повністю натиснутій педалі подачі пального (максимальне значення частоти обертання при марному ході п_тах).

Існуючі прилади-димоміри за принципом дії розподіляються на дві групи які базуються на фільтрації відпрацьованих газів та просвічуванні відпрацьованих газів. Характерними для першої групи є димоміри фірми "Бош", а для другої групи - "Хартрідж".

Димоміри фірми "Бош" здійснюють оцінку ДВГ за ступенем відбиття світла поверхнею спеціального фільтрувального паперу, який покривається шаром сажі при", просочуванні через нього заданого об'єму відпрацьованих газів. Шкалу приладу градуюють так, щоб при фотометруванні нульове значення показів відповідало чистому фільтрувальному паперу, а максимальне - повному поглинанню світла, що відповідає 100% димності. Для цих приладів об'єм проби відпрацьованих газів становить 330 см^г. Цю пробу відбирають із випускного трубопроводу (рис. 8.3) помпою-дозатором 8 через зонд 9.

Рис. 8.3. Газозабірніпристроїдимомірів "Хартрідж" (4) і "Бош" (9):

1 - випускний трубопровід; 2 - ресивер; 3 - випускна труба; 4 -газозабірна трубка; 5 -охолоджувач; б - прилад індикації; 7 - дросельна заслінка; 8 — помпа дозатор; 9 - забірной зонд.

Димоміри фірми "Хартрідж" визначають відносну димність за оптичною густиною випускних газів при просвічуванні заданої товщини їх шару (зазвичай 0,5 м). Газозбірник приладу виготовлений у вигляді відкритої трубки 4 із внутрішнім перерізом, рівним приблизно 0,05 від плоші перерізу випускної труби 3 (рис. 8.3). Розташовують газозбірник у прямій ділянці Іипускної труби на осі потоку газів, назустріч їх руху (на рис. 8.3 вона умовно зміщена). Щоб покращити стабільність показів приладу зменшують пульсації потоку газів на виході із випускного трубопроводу 7, для чого встановлюють ресивер 2, застосовують дросельну заслінку 7, яка дозволяє створити у системі надлишковий тиск ДР= 500 - 750 Па (50 - 75 мм. вод. ст.) та температуру газу підтримують рівною 70°С, для чого використовують охолоджувач 5. Схема конструкції димоміру фірми "Хартрідж" показана на рис. 8.4.

Конструкція димоміру фірми "Хартрідж'' є двоканальною оптичною системою. В один із каналів 4 вводять відпрацьовані гази, пропускаючи їх через золо- і волого відділювач 7, а в другий, порівняльний канал 1, одночасно подають чисте повітря з допомогою вентилятора 17 і почергово просвічують обидва канали. Джерелом світла 2 є лампа розжарювання із кольоровою температурою випромінювання 2800 — 3250 К, а приймачем є фотоелемент 75.

Рис. 8.4. Схема конструкції димоміру фірми "Хартрідж":

1 — канал порівняння; 2 — джерело світла; 3 — кільцева порожнина для відводу газів; 4 —робочий канал; 5 — п'єзометр; 6 — патрубок входу;

7 — відділювач вологи і золи; 8 — кран для зливу конденсату;

9 - відбивач; 10 - перепускний клапан; 11 -регулювальний вентиль;

12 - патрубок вводу відпрацьованих газів із двигуна; 13 — мікроамперметр;

14 — регулювальний опір; 15 - фотоелемент; 16 — перевідний важіль;

17 — вентилятор подачі повітря у канал порівняння;

18 — патрубок виходу газів в атмосферу.