Контрольные вопросы

1. Особенности работы и назначение приборов и систем электрооборудования.

2. Основные неисправности приборов и систем электрооборудования.

3. По каким параметрам производится диагностирование технического состояния приборов и систем электрооборудования?

4. Методика диагностирования технического состояния аккумуляторной батареи.

5. Методика диагностирования системы зажигания.

6. Методика определения относительной мощности цилиндров двигателя.

7. Методика диагностирования технического состояния катушки,

прерывателя - распределителя, свечей зажигания, высоковольтных проводов и конденсатора.

Лабораторная работа 3 Тема. Техническое обслуживание систем питания бензиновых двигателей и диагностирование по содержанию окиси углерода в отработавших газах

Цель работы: Изучение основных неисправностей карбюраторов и систем впрыска, влияющих на токсичность отработавших газов двигателя автомобилей; приобретение практических навыков диагностирования систем питания бензиновых двигателей; ознакомление с приборами для определения концентрации окиси углерода; по результатам диагностирования оценить техническое состояние системы питания и внести предложения по улучшению ее работы.

Содержание работы

1. Анализ характерных неисправностей отдельных систем карбюратора и их влияние на токсичность отработанных газов.

2. Анализ характерных неисправностей приборов и элементов системы впрыска бензиновых двигателей автомобилей и их влияние на токсичность отработанных газов.

3. Изучение методов, позволяющих в эксплуатационных условиях оценивать техническое состояние системы питания бензиновых двигателей на основе анализа отработанных газов.

4. Приобретение навыков работы с газоанализаторами отработанных газов.

5. Оценка технического состояния системы питания бензиновых двигателей на основе анализа отработанных газов.

Краткие теоретические сведения

1. Элементный состав и характерных неисправностей систем питания

1.1 Система питания карбюраторного двигателя

Известны карбюраторы трех типов: испарительные, впрыскивающие и поплавковые всасывающие карбюраторы. Наибольшее распространение получили поплавковые всасывающие карбюраторы со всасыванием топлива при разряжении, возникающем в суженой части воздушного канала карбюратора – диффузоре вследствие местного повышения скорости воздушного потока. Современный поплавковый всасывающий карбюратор отличается от простейшего более чем десятком дополнительных устройств, а также электронным управлением смесеобразованием. В результате получается система питания, включающая собственно карбюратор с сервоприводами, датчики и контроллер, позволяющая поддерживать оптимальный состав топливовоздушной смеси на различных режимах работы двигателя.

В общем случае система питания карбюраторного двигателя состоит из карбюратора, топливного насоса, бензинового фильтра, топливного бака, топливопроводов и воздушного фильтра.

Карбюратор типа «Озон» двигателя ВАЗ-2105 лабораторной установки (автомобиль ВАЗ-2121) – двухкамерный, с падающим потоком смеси. В карбюраторе имеются: автономная система холостого хода; переходная система; главная дозирующая система; эконостат; пусковое устройство; ускорительный насос; пневматический привод дроссельной заслонки второй камеры; экономайзер принудительного холостого хода (ЭПХХ); золотниковое устройство.

Основными неисправностями карбюратора являются: изменение пропускной способности топливных и воздушных жиклеров в результате загрязнения или механического воздействия, изменение уровня топлива в поплавковой камере в результате нарушения герметичности игольчатого клапана или поплавка, нарушение герметичности или несвоевременное открытие клапана экономайзера, снижение производительности ускорительного насоса, неполное открытие и закрытие воздушной и дроссельной заслонок, нарушение герметичности карбюратора или впускного коллектора. В результате усложняется пуск двигателя, увеличивается расход топлива, снижается мощность двигателя, происходит его перегрев.

Определение неисправностей отдельных элементов и систем карбюратора при снятии его с двигателя производится на специальных стендах и приборах. Однако снимать карбюратор целесообразно лишь в тех случаях, когда в процессе диагностирования непосредственно на автомобиле выявлена необходимость его ремонта.

1.2 Система впрыска бензинового двигателя

Системы впрыска топлива позволяют в большей степени, чем карбюраторные системы, оптимизировать процесс смесеобразования, достичь максимума адаптации к режимам работы двигателя, распределить более точно топливо по цилиндрам. При впрыске возможно большее использование перекрытия клапанов, так как камеры сгорания продуваются чистым воздухом, а не смесью, что снижает температуру в цилиндре и, в свою очередь, позволяет поднять степень сжатия без опасности детонации.

Впрыскивающие топливные системы классифицируют по различным признакам: по месту подвода топлива (центральный одноточечный впрыск, распределенный впрыск, непосредственный впрыск в цилиндры); по способу подачи топлива (непрерывный, прерывистый впрыск); по типу узлов, дозирующих топливо (плунжерные насосы, распределители, форсунки, регуляторы давления); по способу регулирования количества смеси (пневматическое, механическое, электронное); по основным параметрам регулирования состава смеси (расходу воздуха, углу поворота дроссельной заслонки, разряжению во впускном коллекторе).

Система впрыска, установленная на двигателе ГАЗ-24 лабораторного стенда, относится к системам с одноточечным (центральным) прерывистым впрыском через форсунку, с электронным регулированием количества смеси. Система не имеет расходомера воздуха, поэтому соотношение масс воздуха и топлива определяется углом поворота дроссельной заслонки, разряжением во впускном коллекторе и частотой вращения коленчатого вала двигателя. Корректировка дозирования осуществляется по температуре охлаждающей жидкости, температуре всасываемого воздуха и в соответствии с режимом работы двигателя (пуск холодного двигателя, минимальные обороты, полная нагрузка двигателя, режим ускорения). Оптимизация соотношения воздуха и топлива (корректировка по токсичности отработавших газов) идет по сигналу - зонда (датчика концентрации кислорода). Изменение дозирования происходит за счет увеличения или уменьшения времени впрыска при постоянном давлении топлива.

Топливная форсунка расположена перед дроссельной заслонкой, поэтому давление топлива в системе не велико, около 1 кг/см². Регулятор давления топлива расположен вблизи форсунки в центральном узле впрыска, где размещены также дроссельная заслонка с потенциометрическим датчиком ее положения, датчик температуры всасываемого воздуха и исполнительный двигатель системы регулирования частоты вращения на холостом ходу. Топливный насос с фильтром установлен в бензобаке, - зонд – в выпускном коллекторе.

Основными неисправностями системы впрыска являются: нарушение дозирования топлива из-за неисправностей топливного насоса, регулятора давления, форсунки, датчиков, блока управления впрыском. Для контроля работы системы и облегчения поиска неисправностей система впрыска имеет встроенную систему диагностики (с помощью контрольной лампы «Check engine») с возможностью подключения внешних диагностических устройств (диагностических комплексов, модулей, тестеров, сканеров).

2. Диагностирование систем питания

Диагностирование системы питания можно производить по расходу топлива и по анализу состава отработавших газов. Диагностирование по расходу топлива не является однозначным, так как этот параметр в значительной степени зависит от технического состояния других узлов и систем двигателя и автомобиля.

Оценка технического состояния двигателя по составу отработавших газов имеет особо важное значение, поскольку связана с проблемой снижения загрязнения атмосферы токсичными веществами. Из общего количества вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, на автомобильный транспорт приходится до 60 %. Отработавшие газы двигателей имеют в своем составе свыше 100 различных компонентов, большинство из которых токсичны: окись углерода, различные окислы азота, альдегиды, углеводороды, серный газ, сажа, бензопирен, свинец и др. На рисунке 3.1 показаны графические зависимости содержания окиси углерода СО, углеводородов C_nH_m и окислов азота NO_x в отработанных газах от соотношения масс воздуха и топлива горючей смеси.

Коэффициент избытка воздуха

Рисунок 3.1 – Содержание окиси углерода СО, углеводородов C_nH_m

и окислов азота NO в отработанных газах в зависимости

от соотношения масс воздуха и топлива горючей смеси

В качестве комплексного измерителя может быть использовано процентное содержание окиси углерода с отработавших газах. Следует отметить, что состав отработавших газов бензинового двигателя зависит не только от качества горючей смеси, но и от технического состояния цилиндро–поршневой группы и системы зажигания двигателя. Поэтому предварительно необходимо проверить работу вышеуказанных систем.

Состав смеси как в карбюраторных системах, так и в системах впрыска топлива должен быть связан с режимом работы двигателя. Для оптимальной работы двигателя стехиометрическое соотношение бензина и воздуха практически может выдерживаться только в определенном диапазоне частичных нагрузок, а при пуске, минимальных оборотах холостого хода, малых и максимальных нагрузках, при резком открытии дроссельной заслонки необходимо обогащение смеси.

Соотношение в топливной смеси бензина и воздуха принято оценивать коэффициентом избытка воздуха – (отношение действительного количества воздуха, участвующего в процессе сгорания, к количеству воздуха, теоретически необходимому для полного сгорания смеси). При стехиометрическом соотношении бензина и воздуха =1. На минимальных оборотах холостого хода рекомендуется топливовоздушная смесь с =0,91–0,96 (обогащенная смесь), при малых нагрузках – топливовоздушная смесь с =0,9–0,97 (обогащенная смесь), при частичных нагрузках для ДВС с каталитическим нейтрализатором отработанных газов – =1 (нормальная смесь), без нейтрализатора – =1,05–1,09 (обедненная смесь), при максимальных нагрузках =0,85–0,92 (обогащенная смесь).

В таблице 3.1 показано влияние состава смеси на мощность и экономичность двигателя. Кроме указанных в таблице 3.1 явлений, неправильный подбор смеси вызывает также и другие отрицательные последствия, которые неблагоприятно влияют на работу двигателя, а именно:

- смесь богатая ( <0,8) – кроме ухудшения коэффициента полезного действия (падение мощности) двигателя, вызывает образование нагара на поршне, головке блока цилиндров и свечах зажигания. Двигатель становится мало приемистым – медленно развивает обороты, наблюдается неравномерность его работы из–за перебоев искрообразования. Несгораемое топливо смывает смазку со стенок цилиндров, колец и поршней, что вызывает ускоренней износ цилиндропоршневой группы;

- смесь очень бедная ( >1,2) – вызывает падение мощности двигателя, расход топлива увеличивается. Перегреваются электроды свечей зажигания, подгорают выпускные клапана. Двигатель работает неравномерно, и при большой нагрузке чрезмерно нагревается.

Таблица 3.1 – Влияние состава смеси на мощность и экономичность двигателя

Качество смеси		Количество воздуха на 1 кг бензина, кг	Мощность	Экономичность двигателя
Богатая	0,6…0,8	8,8…12,0	Уменьшенная	Значительно ухудшается
Обогащенная	0,85…0,92	12,5…13,5	Максимальная	Ухудшается на 15…20 %
Нормальная	1,0	14,7	Уменьшенная на 4…5 %	Ухудшается на 5 %
Обедненная	1,05…1,09	15,5…16,0	Уменьшенная на 7…10 %	Максимальная
Бедная	1,13…1,36	16,6…20,0	Значительно уменьшенная	Ухудшается (увеличение СН)

Установлено, что при регулировке системы холостого хода с целью снижения содержания окиси углерода в отработавших газах может изменяться в больших пределах содержание углеводородов. У четырехцилиндровых двигателей содержание углеводородов колеблется от 100 до 3000 – 4000 млн^-1, а у восьмицилиндровых – до 6000 – 8000 млн^-1 и более. На холостом ходу у двигателя нередки пропуски зажигания вследствие неравномерного распределения горючей смеси по цилиндрам.

Это поясняется тем, что регулировка на минимальное содержание окиси углерода не совпадает с регулировкой на минимальное содержание углеводородов (см. графики рисунка 3.1). Следовательно, необходимо подобрать такую регулировку, при которой общая токсичность отработавших газов минимальна.

ГОСТ 17.2.2.03–87 "Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы измерений содержания окиси углерода и углеводородов в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателя. Требования безопасности" предусматривает проведение проверки на неподвижном автомобиле при работе двигателя на двух режимах холостого хода: минимальная частота вращения коленчатого вала ( ) и повышенная ( ) - в диапазоне от 2000 мин до . Стандарт регламентирует предельно допустимое содержание окиси углерода и углеводородов в отработавших газах автомобилей (таблица А.5). Кроме того, на содержание окиси углерода в отработавших газах влияют атмосферные условия и при контрольных проверках необходимо учитывать это влияние путем ввода поправочного коэффициента (таблица А.6).

Стандарт предусматривает, что при контрольных проверках, проводимых на дороге специалистами Госконтрольатмосферы или Госавтоинспекции, в отработавших газах допускается до 3 % окиси углерода (при минимальной частоте вращения коленчатого вала).

Фактическое содержание окиси углерода в отработавших газах уточняется по формуле

, (3.1)

где – измеренное содержание СО;

К – поправочный коэффициент.

Поправочный коэффициент можно определить по формуле

, (3.2)

где Р – давление атмосферного воздуха, Па;

t – температура воздуха, ⁰С.

Для проверки технического состояния ДВС по анализу отработанных газов применяются четырех или пятикомпонентные газоанализаторы (СО, СН, СО₂, NO_x и О₂). Например, четырехкомпонентный газоанализатор ЕТТ 8.55 (BOSCH) измеряет СО, СН, СО₂, О₂ и предназначен как для самостоятельной работы (имеется собственная индикация), так и в комплексе с мотортестерами. Модуль четырехкомпонентного газоанализатора ВЕА 460 (BOSCH) предназначен для дооснащения мотортестеров серии FSA (BOSCH) или подключения к ПК (Bluetooth-связь). С помощью газоанализатора АSТ–75 (Польша) можно определить весовое отношение воздуха к потребляемому бензину (качество смеси) в пределах 16:1 до 10:1.