Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Диагностика электронных систем автомобиля. Учебное пособие
.pdf
8. Стендовые испытания двигателя автомобиля 111
Рис. 4. Зависимости СН, СО, NOx, полученные во время проведения
теста IM240 на автомобиле ¹ 1. Весовое содержание компонента
выражено в граммах на милю, скорость в милях в час,
время в секундах
льное увеличение эмиссии СО, во время ускоренного движения
автомобиля в гору. Изменения компонентов СН и NO
близки к
x
норме (рис. 4а, 4с). Вывод: в двигатель подавалась топливовоздушная смесь с обогащением выше допустимого значения.
112 Диагностика по показаниям газоанализатора
Рис. 5. Зависимости, полученные во время поведения теста
IM240 на автомобиле ¹ 2
На рисунках 5 (позиции а, в, с) приведены временные развертки, отображающие зависимость весовых значений компонентов
СН, СО, NO
в выхлопных газах условного автомобиля ¹ 2 при
x
его испытании по маршрутному тесту IM240 (рис. 3).
Из рассмотрения разверток для этого автомобиля следует, что
имеет место одновременное увеличение выброса компонентов
8. Стендовые испытания двигателя автомобиля 113
СНиNOх, при низком уровне содержания компонента СО. Такое
соотношение компонентов в выхлопных газах указывает на пропуски зажигания при разгоне автомобиля в гору, что может быть
следствием подачи в цилиндры недопустимо бедной топливовоздушной смеси.
В отличие от показателей, полученных на динамометрическом
стенде, газоанализатор выдает результаты не в граммах на милю,
а в РРМ или процентах.
Для сравнения в таблицу 2 сведены результаты тестирования
условного грузового автомобиля ¹ 3, имеющего несколько неисправностей. Тестирование проведено двумя способами: на динамометрическом стенде и с помощью портативного пятикомпонентного газоанализатора во время ездовых испытаний.
Таблица 2
Компонент
выхлопных
газов
ÑÍ
ÑÎ
NO
X
По показаниям
на стенде
Норма,
г/миль
2.40 15.13 100 ÐÐÌ 415 ÐÐÌ
60.00 144.35 2% 8,36%
3.00 16.73 1000 ÐÐÌ 2273 ÐÐÌ
Измерено,
ã/ìèëü
По показаниям
газоанализатора
Норма Измерено
В США используются и другие режимы тестирования:
◆
ASM 15/50 и ASM 25/25. — эти тесты имитируют движение с ускорением и проводятся на динамометрическом
стенде. Первое число (15 или 25) — скорость автомобиля в
милях в час; второе число (50 или 25) — процент нагрузки
от мощности, необходимой для движения автомобиля с
ускорением 3,3 мили/час за секунду.
◆
BAR90 — тест стендового испытания, которое проводится
на холостых оборотах без определения содержания NO
(применяется только в Калифорнии).
Результат
тестиро-
вания
Òåñò íå
пройден
Òåñò íå
пройден
Òåñò íå
пройден
x
114 Диагностика по показаниям газоанализатора
Тест по запаху выхлопных газов, без подключения газоана-
◆
лизатора. Сильный запах бензина указывает на то, что не
все топливо сгорает и содержание СН высокое. Следует
проверить систему зажигания, утечку разрежения во впускном коллекторе — все то, что может вызывать пропуски
воспламенения.
Если глаза слезятся или возникает резь — скорее всего имеет
место высокое содержание NO
. Окись азота реагирует с влагой в
x
глазах, создавая слабый раствор азотной кислоты.
Следует проверить утечку разрежения во впускном коллекторе, правильность установки угла опережения в системе зажигания, работу системы рециркуляции выхлопных газов (если имеется) — все то, что может повышать температуру в камере сгорания.
Повышенное содержание СО в выхлопных газах вызывает головокружение и головную боль. Этот газ при длительном простое
в «пробках» может попадать в салон автомобиля. Нужно немедленно выйти на свежий воздух. Вероятная причина — работа
двигателя на богатой смеси.
Следует отметить, что проведение тестовых испытаний автомобиля на динамометрическом стенде включает в себя не только
определение процентного содержания вредных веществ в выхлопных газах, но и целый ряд других диагностических процедур
по проверке таких агрегатов автомобиля, как рулевое управление, тормоза, КПП, фарное освещение и т. п.
Стационарные диагностические стенды являются универсальным, сложным и дорогостоящим испытательным оборудованием,
работа на котором требует высокой профессиональной подготовки контролера-оператора.
Диагностика систем рециркуляции
выхлопных газов
Диагностика систем рециркуляции выхлопных газов
1. Общие сведения
1. Общие сведения
Система рециркуляции выхлопных газов (EGR от exhaust gas
recirculation) предназначена для уменьшения содержания оксидов азота NO
ля. Оксиды азота вредны сами по себе, кроме того они способствуют образованию фотохимического смога, затрудняющего дыхание, обостряющего легочные и сердечные заболевания.
Содержание токсичных веществ в выхлопных газах автомобилей ограничивается законодательно, в табл. 1 приведены некоторые нормы для легковых автомобилей:
в выхлопных отработавших газах (ВОГ) автомоби-
õ
Таблица 1
Норма ÑÍ ÑÎ NO
Калифорния, 1972 г. 3,2 ã/ìèëÿ 39 ã/ìèëÿ 3,2 г/миля
Калифорния, 1980 г. 0,41 ã/ìèëÿ 9 ã/ìèëÿ 1,0 ã/ìèëÿ
ÑØÀ, 1994 — 2000 ã.,
федеральная
Япония, 2002 г. 0,13 ã/êì
Euro III, 2000 ã. 0,2 ã/êì 2,3 ã/êì 0,15 ã/êì
0,41 ã/ìèëÿ 3,4 ã/ìèëÿ 0,4 ã/ìèëÿ
0,58 ã/êÂò ÷àñ
3,3 ã/êì 0,13 ã/êì
õ
Азот N начинает вступать в реакцию с кислородом О2в камере сгорания при температуре выше 1370 °С и при высоком давлении. Для снижения температуры и давления в камере сгорания
возможно применение следующих методов:
◆
Обогащение топливовоздушной смеси (ТВ-смеси). Температура горения ТВ-смеси снижается, как следствие понижает-
116 Диагностика систем рециркуляции выхлопных газов
ся концентрация NOх. Но в выхлопных газах растет содержание других токсичных веществ: углеводорода СН и окиси углерода ÑÎ. Работа двигателя становится не
экономичной.
Уменьшение степени сжатия. Применение неэтилированно-
◆
го бензина приводит к необходимости снижать компрессию
для предотвращения детонации, содержание NO
в выхлоп-
õ
ных газах при этом уменьшается. Но уменьшение компрессии с целью снижения концентрации NO
в выхлопных га-
õ
зах оказывается мало эффективным, кроме того начинают
расти выбросы компонентов СН и СО.
Уменьшение установочного угла опережения зажигания.
◆
При этом незначительно уменьшаются температура и давление в камере сгорания. Метод ограниченно применялся
до 1972 г., но оказался не эффекимвным когда нормы на содержание NO
Разбавление ТВ-смеси инертным газом, не участвующим в
◆
ужесточились.
õ
горении. Для этой цели используется выхлопной газ, небольшое количество которого (3…5%) из выпускного коллектора подается во впускной коллектор.Соотношение воздух/топливо для ТВ-смеси в этом случае не изменяется, но
в камере сгорания оказывается меньше топлива и кислорода. Как следствие горение происходит при меньших температуре и давлении. Это один из наиболее эффективных методов уменьшения содержания NO
в выхлопных газах без
õ
существенного изменения характеристик двигателя. Процедура возврата части выхлопных газов обратно в камеру
сгорания называется рециркуляцией. Система реализующая рециркуляцию может быть как внутренней (за счет
управляемого перекрытия газораспределительных клапанов), так и внешней, когда применяется система EGR с
внешним EGR клапаном. Некоторые современные двигатели с электронной системой автоматического управления
удовлетворяют строгим нормам по токсичности выхлопных газов за счет изменения фаз газораспределения (без
системы EGR).
1. Общие сведения 117
1.1. Функционирование системы EGR
при различных режимах работы двигателя
Для эффективной работы системы EGR достаточно небольшого количества выхлопных газов, поэтому для их подачи используются каналы малого сечения.
Концентрация NO
в выхлопных газах зависит от оборотов,
õ
температуры и нагрузки двигателя. При низких оборотах образуется незначительное количество NO
и в рециркуляции выхлоп-
õ
ных газов нет необходимости. При езде на большой скорости или
при ускорении, когда двигатель должен работать на полной мощности, система EGR не используется, так как основным приоритетом в таких режимах является не понижение концентрации
NO
в выхлопных газах, а максимальная мощность.
õ
Как правило, система EGR не используется и при прогреве
двигателя, когда образование NO
незначительно, но двигатель
õ
нуждается в высокой температуре сгорания для быстрого прогрева. Наиболее интенсивно система рециркуляции используется
при средних нагрузках двигателя на скорости 50—120 км/ч.
Ранние механические системы EGR были несовершенными и
несколько снижали мощность двигателя. Их вытеснили современные системы EGR с электронным управлением.
1.2. Система EGR и детонация
Детонация возникает при повышенных давлении и температуре
в камере сгорания. Мощность двигателя при этом уменьшается,
могут иметь место механические повреждения. Двигатели с каталитическими нейтрализаторами, работающие на неэтилированном
бензине, более склонны к детонации, чем двигатели без нейтрализатора, использующие этилированный бензин. В современных
двигателях с электронным управлением способность системы EGR
понижать давление и температуру в камере сгорания используется и для контроля за детонацией. Такой метод более эффективен
по сравнению с задержкой искрообразования. Если на современном двигателе с электронным управлением отключить EGR, мож-
118 Диагностика систем рециркуляции выхлопных газов
но услышать характерный для детонации звон клапанов, исчезающий при восстановлении работоспособности системы EGR.
2. Пневмомеханические системы EGR
2. Пневмомеханические системы EGR
Впервые система EGR была применена в 1972 году на американских автомобилях Chrysler, продаваемых в Калифорнии. Система была пневмомеханической и в ней через впускную трубу
ниже карбюратора проходил патрубок с выхлопными газами, которые поступали в ТВ-смесь через калиброванные отверстия. Эта
простейшая конструкция оказалась неэффективной, так как рециркуляция выхлопных газов производилась постоянно, на всех
режимах, приводя к замедлению прогрева двигателя и к неустойчивой работе на холостых оборотах.
В 1972 г. на автомобилях Buick была применена другая пневмомеханическая система EGR, где потоком рециркуляции управлял специальных клапан (рис. 1). Конструкция оказалась удачной и в различных вариантах исполнения применяется и по настоящее время.
Клапан 1 удерживается в закрытом состоянии пружиной 2.
При подаче разрежения в вакуумную полость 3 мембрана 5 преодолевает сопротивление пружины 2 и открывает клапан 1, выхлопные газы по каналу 6 проходят в задроссельную зону 7 впускного
Рис. 1. Клапан EGR с пневматическим управлением
2. Пневмомеханические системы EGR 119
коллектора. Патрубок 4
клапана EGR подключается к впускному коллектору в области дроссельной
заслонки 8 (рис. 2). На холостых оборотах и при
торможении дроссельная
заслонка 8 закрыта, разрежение íàä заслонкой
практически отсутствует,
клапан EGR закрыт, что и
требуется. При средних
нагрузках двигателя дрос-
Рис. 2. Вариант подключения
клапана EGR
сельная заслонка 8 приоткрыта, и так как под ней возникает разрежение, то клапан EGR открывается. При полной мощности дроссельная заслонка открыта,
разрежение в области дроссельной заслонки слабое, клапан EGR
будет закрыт.
В большинстве случаев такой пневмоклапан EGR монтируется
на впускном коллекторе и соединяется с впускной и выпускной
системами проходами в литье или внешними стальными трубками (см. рис. 2).
На некоторых моделях автомобилей Ford и Chrysler (выпуска
до начала 80-х годов) в системе EGR использовалось разрежение
в диффузоре карбюратора. Так как разрежение здесь слабое,
приходилось использовать вакуумный усилитель, что значительно усложняло систему. В исправном состоянии такие пневмомеханические системы способны управлять рециркуляцией выхлопных газов при изменении нагрузки двигателя. Пневмомеханические системы EGR с сигналом разрежения от диффузора из-за
низкой их надежности и высокой сложности в настоящее время
не находят применения.
Пневмомеханические системы EGR с управлением от разрежения за дроссельной заслонкой работают надежно, но не обладают достаточной точностью для обеспечения эффективной и
экономичной работы двигателя на всех режимах. Так как темпе-
120 Диагностика систем рециркуляции выхлопных газов
ратура двигателя не влияет на величину разрежения в задроссельной зоне, то система EGR включается и в режиме прогрева
двигателя, что приведет к неустойчивости его оборотов.
Для управления системой EGR по температуре двигателя на
радиаторе или в водяной рубашке устанавливается термоклапан
(рис. 3), который подключает систему EGR к источнику разрежения только после прогрева двигателя до рабочей температуры
(Tд ≥ 60 °Ñ).
Для пневмомеханических систем EGR разработаны и применяются различные способы управления рециркуляцией выхлопных газов в зависимости от режима двигателя:
Таймеры, блокирующие систему EGR сразу после включе-
◆
ния двигателя.
Термоклапаны, отключающие источник разрежения от кла-
◆
пана EGR при низкой температуре ТВ-смеси во впускном
коллекторе.
◆ Блокировка системы EGR при высокой скорости движения
автомобиля по сигналу от спидометра.
◆ Двухступенчатое управление по высокому и низкому разре-
жению в пневмоклапане EGR с двумя диафрагмами (рис. 4).
Рис. 3. Термоклапан. Слева двигатель не прогрет, справа прогрет:
1 — термочувствительный элемент; 2 — запирающий клапан; 3 —
канал открыт; 4 — патрубок к клапану EGR; 5 — патрубок к ис-
точнику разрежения; 6 — охлаждающая жидкость
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]