3.4 Анализ состава выхлопных газов

Проверка состава выхлопных газов производится 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.

В таблице 3.1 показан состав выхлопных газов для исправных автомобилей разных лет выпуска.

Таблица 3.1 – Состав выхлопных газов современных автомобилей

	Модели без каталитического нейтрализатора до 1975 года	Модели с каталитическим нейтрализаторм 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

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. Вероятной причиной повышенного содержания СН в выхлопных газах 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 и со­держание 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.

На листе 3 графической части представлены зависимости содержания СН, СО, О₂, СО₂ в выхлопных газах от соотношения воздух/топливо в 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.

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 системы вентиляции картера; засорение воздушного фильтра;

• нарушение оборотов двигателя на холостом ходу;

• повышенное давление топлива;

• 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.

• любые другие неисправности, приводящие к работе двига­теля на богатых смесях.

Повышенное содержание СО и СН в выхлопных газах

Возникает, если система топливного питания подает в цилинд­ры двигателя богатую смесь или при переобогащении смеси из за неисправностей в системе зажигания. Например, если свеча за­грязнена, искрообразования может не последовать. Непрореаги­ровавший кислород поступит в выпускной тракт, где будет вос­принят 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 рабочей смеси, на другом — электронный сигнал, соответствующий стехиометрическому составу смеси. Компаратор работает в режиме ре­лейного регулирования.

Для проверки системы регулирования поступают так.

Подключают стрелочный вольтметр к выходу датчика кислорода, используя булавку. Запуска­ют 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—10 Гц. Стрелка вольтметра в режиме измерения установившегося по­стоянного напряжения должна слегка колебаться в районе 0,45В.

Глядя на вольтметр, отсоединяют от впускного коллектора ва­куумный шланг. Напряжение на выходе датчика упадет 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 богдтую смесь. Затем ЭБУ отработает это возмущение, уменьшив подачу топлива через форсунки. Режим опять станет стехиометрическим, стрелка прибора будет колебаться в районе 0,45 В.

Двуокись углерода (СО₂)— результат соединения углеро­да из топлива с кислородом воздуха. Допустимое содержание 12—15%. Высокие значений свидетельствуют о хорошей работе двигателя. Низкий уровень СО₂ говорит о том, что топливная смесь богатая или бедная. Повышение концентрации СО₂ в атмо­сфере способствует развитию 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.

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 до 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 удержания СО₂ не позволяет сделать вывод, бедная смесь или богатая, нужно дополнительно учитывать показания по СО и СН.