Анализаторы отработавших газов бензиновых и газобензиновых двигателей (газоанализаторы)
Содержание токсичных компонентов в отработавших газах бензиновых двигателей в настоящее время определяется с помощью газоанализаторов, работающих на основе использования инфракрасного излучения. В таких газоанализаторах анализ содержания оксида, диоксида углерода и углеводородов производится с помощью недисперсионных инфракрасных лучей. Физический смысл процесса заключается в том, что эти газы поглощают инфракрасные лучи с определенной длиной волны. Так, например, оксид углерода поглощает инфракрасные лучи с длиной волны 4,7 мкм, углеводороды — 3,4, а диоксид углерода — 4,25 мкм. Следовательно, с помощью детектора, чувствительного к инфракрасным лучам с определенной длиной волны, можно определить степень их поглощения при прохождении анализируемой пробы, в результате чего можно установить концентрации того или иного компонента. Схема газоанализатора, работающего по принципу инфракрасного излучения, показана на рисунке.
Отработавшие газы с помощью мембранного насоса через газоотборный зонд, отделитель конденсата и фильтры закачиваются в измерительную камеру. Сравнительная камера при этом заполнена инертным газом и закрыта. Источниками инфракрасного
Рис. Схема газоанализатора: 1 — газоотборный зонд; 2 — отделитель конденсата; 3 — фильтр тонкой очистки; 4 — защитный фильтр; 5 — мембранный насос; 6 — источники инфракрасного излучения; 7 — синхронный электродвигатель; 8 — вращающийся диск обтюратора; 9 — сравнительная камера; 10 — лучеприемник инфракрасного излучения; 11 — усилитель; 12 — мембранный конденсатор; 13 — измерительная камера; 14 — индикаторные приборы
излучения являются нихромные нагреватели, которые нагреваются до температуры около 700 °С. Отражаясь от параболических зеркал, поток инфракрасного излучения, периодически прерываемый обтюратором, приводимым во вращение от синхронного электродвигателя, проходит через измерительную и сравнительную камеры. (Обтюратор необходим для обеспечения ритмичного прерывания инфракрасного излучения.) В измерительной камере происходит поглощение инфракрасного излучения определенного компонента отработавших газов в зависимости от его концентрации. В сравнительной же камере этого не происходит, и возникает разница температур и давлений в обеих камерах. Вследствие этого изменяется емкость мембранного конденсатора 12, расположенного между камерами лучеприемника. Сигнал с конденсатора подается на усилитель 11 и далее на регистрирующий прибор.
По такому принципу работают газоанализаторы типа ГИАМ 27-01, ЕТТ фирмы «Бош» и др.
В более поздних конструкциях газоанализаторов, например АВГ-4, применяется метод измерения, частично отличающийся от рассмотренного выше. Анализируемый газ после очистки проходит через измерительную проточную кювету, где определяемые компоненты, взаимодействуя с излучением, вызывают его поглощение в соответствующих спектральных диапазонах (3,4; 3,9; 4,25 и 4,7 мкм). Инфракрасное излучение аналитических областей спектра определяемых компонентов, подаваемое излучателем, прерывается вращающимся диском обтюратора. Поток излучения характерных областей спектра выделяется приемниками излучения с интерференционными фильтрами и преобразуется в электрические сигналы, пропорциональные концентрации анализируемых компонентов.
Рис. Схема оптическая газоанализатора АВГ-4 (Россия): 1 — излучатель; 2 — кювета; 3 — обтюратор; 4 — приемники излучения с интерференционными фильтрами
Вместо четырех приемников может устанавливаться один (газоанализатор «Автотест»). Интерференционные фильтры в такой конструкции устанавливаются в самом обтюраторе. Инфракрасное излучение аналитических областей спектра определяемых компонентов, подаваемое от источника излучения и проходящее через линзу, поочередно выделяется соответствующими интерференционными фильтрами, установленными на вращающемся диске обтюратора. Этот диск вращается с шагом (углом поворота), равным каждому смонтированному в нем интерференционному фильтру. Кроме того, во вращающемся диске смонтирован «сравнительный» фильтр, которым ни один компонент отработавших газов не поглощается.
Рис. Функциональная схема газоанализатора «Автотест» (Россия): 1 — фотоприемник; 2 — проточная кювета; 3 — интерференционные фильтры; 4 — линза; 5 — источник излучения
В зависимости от концентрации определенного газа (углеводородов, диоксида и оксида углерода) на выходе пироэлектрического приемника формируются последовательные электрические импульсы, пропорциональные концентрации газа. Амплитуда сигналов дает информацию о концентрации определяемых компонентов отработавших газов. Анализ этих компонентов производится в режиме разделения (по очереди). Чем больше концентрация компонента в отработавших газах, тем меньше интенсивность излучения, принятая фотоприемником. Эта информация преобразуется и проходит статистическую обработку в микропроцессоре, а затем поступает на блок отображения информации.
Для исключения дополнительной погрешности от изменения температуры окружающего воздуха и анализируемого газа фотоприемник и кювета защищены теплоизоляционными оболочками и термостатируются системами стабилизации.
В современных многокомпонентных газоанализаторах типа «Автотест», «Инфакар М-1т.01UPEx» (Россия), MGT 5 фирмы МАХА (Германия) кроме измерения содержания оксида (ТО) и диоксида углерода (ТО2), углеводородов может определяться содержание кислорода (О2) и оксидов азота (NO), а также коэффициент избытка воздуха X. Однако молекулы газа с одинаковым количеством атомов не вызывают абсорбцию в инфракрасном диапазоне спектра, поэтому для измерения их концентрации метод инфракрасного излучения неприемлем.
Определение содержания NОж в газоанализаторах осуществляется химическим датчиком, посылающим электрический сигнал, который пропорционален содержанию измеряемых компонентов. Концентрация кислорода определяется электрохимическим методом. В датчике кислорода имеются измерительный и сравнительный электроды, находящиеся в электролите и отделенные от анализируемого газа полимерной мембраной. На измерительном электроде кислород, продиффундировавший через мембрану, электрохимически восстанавливается, и во внешней цепи возникает электрический ток, сила которого пропорциональна парциальному давлению кислорода в газе над мембраной.
Общая схема многокомпонентного газоанализатора показана на рисунке:
Рис. Схема многокомпонентного газоанализатора: 1 — зонд отбора проб отработавших газов; 2 — фильтры; 3 — отделитель конденсата; 4 — вход воздуха; 5 — фильтр с активированным углем; 6 — электромагнитный клапан; 7 — мембранный насос газа; 8 — мембранный насос конденсата; 9 — датчик давления; 10 — газоанализатор GA1 (измерительные камеры СО2, СО); 11 — газоанализатор GA2 (измерительная камера СН); 12 — датчик атмосферного давления; 13 — электрохимический датчик О2; 14 — химический датчик NО; 15 — выход газа; 16 — выход для слива конденсата
Измеряемые отработавшие газы отбираются из системы выпуска автомобиля с помощью зонда. Они закачиваются установленным в измерительном приборе мембранным насосом 7 и подаются через фильтр в отделитель конденсата. Здесь, прежде чем измеряемый газ очистится в следующем фильтре еще раз, отделяются грубые загрязнения и конденсат водяных паров. Второй мембранный насос (8) откачивает конденсат на выход для слива конденсата.
Сначала измеряемый газ проходит через газоанализатор GA1. Здесь определяется концентрация СО2 и СО. Затем газ направляется в газоанализатор GA2, который измеряет концентрацию СН. Прежде чем газ покинет измерительный прибор через выход 15, он проходит через датчики 13 и 14, которые измеряют содержание кислорода и оксида азота.
Когда происходит автоматическая установка прибора на «нуль» (так называемая «продувка»), вход измерительной камеры переключается электромагнитным клапаном 6, который установлен перед насосом, с отработавших газов на воздух.
Фильтр 5 с активированным углем защищает измерительный прибор от проникновения углеводородов, содержащихся в окружающем воздухе.
Датчик давления 9 служит для проверки плотности всего газового тракта. Второй датчик давления (12) регистрирует атмосферное давление, которое используется в расчетах.
Во многих странах нормируется коэффициент избытка воздуха X. Это безразмерная величина — отношение массы воздуха, поступающего в цилиндры двигателя при его работе, к массе воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания горючей смеси. Этот коэффициент рассчитывается микропроцессором газоанализатора.
В зависимости от комплектации анализатор может также производить:
- определение частоты вращения коленчатого вала двигателя
- индикацию и вывод результатов измерений в виде протокола с указанием текущей даты и времени
- автоматическую коррекцию «нуля» при включении прибора и в дальнейшем по требованию без отключения пробозабор- ной системы от выхлопной трубы автомобиля
- измерения при отрицательных температурах окружающей среды (до -20 °С) при наличии дополнительной системы подогрева проб измеряемого отработавшего газа
Газоанализаторы могут выдавать информацию о проверяемых параметрах как непосредственно на переднюю панель прибора, так и на экран дисплея компьютера при комплексных проверках автомобилей. При использовании газоанализаторов на станциях гостехосмотра выходные значения измеряемых компонентов выводятся на экран дисплея и автоматически заносятся в диагностическую карту.
Рис. Экран дисплея с данными по составу отработавших газов бензинового двигателя
Газоанализатор может обмениваться данными с программным обеспечением диагностической линии и импортировать туда результаты измерений.
При определении концентрации токсичных компонентов отработавших газов необходимо определять частоту вращения коленчатого вала двигателя и температуру масла в его картере. В некоторых газоанализаторах, например MGT 5 фирмы МАХА, имеются разные способы считывания частоты вращения.
Заборное приспособление газоанализатора содержит гибкий зонд с зажимом для удерживания на срезе выхлопной трубы, предварительный фильтр и шланг достаточной длины для обеспечения доступа к выхлопной трубе.
В рукоятке зонда имеется заглушка, которая предназначена для закрытия зонда и применяется при периодическом контроле герметичности заборного приспособления.
Источник статьи: http://ustroistvo-avtomobilya.ru/diagnostirovanie/analizatory-otrabotavshih-gazov-benzinovy-h-i-gazobenzinovy-h-dvigatelej-gazoanalizatory/
Оборудование для контроля токсичности отработавших газов автомобилей. Нормативы, методика замера.
Автомобильный газоанализатор — устройство для контроля токсичности выхлопных газов всех видов транспортных средств, оснащенных двигателями внутреннего сгорания.
Методы измерения:
— Выпускная система автомобиля должна быть исправна (определяется внешним осмотром)
— Пред измерением двигатель должен быть прогрет не ниже рабочей температуры охлаждающей жидкости (или моторного масла для двигателей воздушного охлаждения), указанной в руководстве по эксплуатации автомобиля.
— Средства измерения (газоанализаторы, тахометры) должны соответствовать требованиям настоящего стандарта
— Средства измерения должны быть проверены в соответствии с ГОСТ 8.513-84
Последовательность измерений:
1) установить рычаг переключения передач (избиратель скорости для автомобилей с автоматической коробкой передач) в нейтральное положение;
2) затормозить автомобиль стояночным тормозом;
3)заглушить двигатель (при его работе);
4) открыть капот двигателя;
5) подключить тахометр;
6) установить пробоотборный зонд газоанализатора в выпускную трубу автомобиля на глубину не менее 300 мм от среза (при косом срезе выпускной трубы глубина отсчитывается от короткой кромки среза);
7) полностью открыть воздушную заслонку карбюратора;
8) запустить двигатель;
9) увеличить частоту вращения вала двигателя до nном и проработать на этом режиме не менее 15 с;
10) установить минимальную частоту вращения вала двигателя и, не ранее чем через 20 с, измерить содержание окиси углерода и углеводородов;
11) установить повышенную частоту вращения вала двигателя, равную nном не ранее чем через 30 с, измерить содержание окиси углерода и углеводородов
Оборудование для контроля дымности отработавших газов автомобилей. Нормативы, методика, замеры.
Стендовые дымомеры:
Дымомеры служат для измерения и контроля дымности отработавших газов автомобилей и других транспортных средств. Стендовые дымомеры МЕТА-01МП 0.43 и МЕТА-01МП 0.43 Т — это удобные и надежные приборы высокой точности, оснащенные многофункциональным пультом управления, буквенно-цифровым дисплеем для отображения результатов, переносным оптическим блоком с автономным аккумулятором. Встроенные часы реального времени позволяют отображать в протоколах измерения текущую дату и время. Внутренняя память способна сохранять до 40 результатов одиночных измерений дымности с возможностью вывода их на печатное устройство.
МЕТА-01МП 0.43 рекомендован для измерения дымности тракторов и подобных транспортных средств.
МЕТА-01МП 0.43 Т оптимально подходит для работы с дизельными двигателями тепловозов, морских и речных судов, а также сельскохозяйственных машин. Эта модель отличается возможностью фиксации условий измерения (атмосферного давления и температуры воздуха) и может хранить результаты измерения дымности в пяти режимах работы дизеля.
Портативные дымомеры:
Портативные дымомеры позволяют измерять и контролировать дымность с безопасного расстояния благодаря наличию датчика с телескопической рукояткой. Портативные дымомеры МЕТА — безопасные и удобные приборы, обеспечивающие высокую точность результатов. Автоматическое измерение дымности проводится в соответствии с методиками ГОСТ Р 52160-2003, ГОСТ 21393/ОСТ 10.0060, ГОСТ 17.2.2.02.
1. НОРМЫ:
1.1. Нормируемым параметром дымности является оптическая плотность отработавших газов. Определение оптической плотности — по ГОСТ 17.2.2.01-84.
1.2. Дымность автомобилей не должна превышать норм, указанных в таблице.
| Режим измерения дымности | Дымность, % не более |
| Свободное ускорение для автомобилей с дизелями: без наддува с наддувом Максимальная частота вращения | 40 50 |
(Измененная редакция, Изм. № 1). 1.3. (Исключен, Изм. № 1).
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
2.1. Условия измерений
2.1.1. Выпускная система автомобиля не должна иметь неплотностей, вызывающих утечку отработавших газов и подсос воздуха.
2.1.2. Перед проведением измерений двигатель должен быть прогрет до температуры охлаждающей жидкости или моторного масла (для двигателей с воздушным охлаждением), при которой разрешается начинать движение автомобиля.
2.1.3. На автомобилях с механической коробкой передач измерение проводят при нейтральном положении рычага переключения передач. На автомобилях с автоматической коробкой передач измерение проводят при установке избирателя скорости на нейтральное положение.
2.1.1 — 2.1.3 (Измененная редакция, Изм. № 1)
2.1.4. (Исключен, Изм. № 1).
2.2.1. Дымность должна измеряться приборами, работающими на принципе просвечивания отработавших газов и отвечающими требованиям, изложенным в приложении 2.
2.2.2. Подготовку, обслуживание и использование дымомера следует проводить в соответствии с требованиями инструкции по эксплуатации на дымомер. Дымомер должен быть проверен.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
2.3. Проведение измерений
2.3.1. Прибор следует подключить к выпускной системе автомобиля и нажатием педали подачи топлива установить максимальную частоту вращения вала дизеля. Продолжительность работы на данном режиме должна обеспечивать температуру отработавших газов, входящих в прибор, соответствующую требованиям инструкции по эксплуатации прибора. После этого отпустить педаль.
2.3.2. Измерение на режиме свободного ускорения следует производить при 10-кратном повторении цикла частоты вращения вала дизеля от минимальной до максимальной быстрым, но плавным нажатием педали подачи топлива до упора с интервалом не более 15 секунд. Замер показателей следует производить при последних четырех циклах по максимальному отклонению стрелки прибора.
За результат измерения дымности принимают среднее арифметическое значение по четырем циклам. Измерения считают точными, если разность в показаниях дымности последних четырех циклов не превышает 6 единиц измерения по шкале прибора.
2.3.3. Измерение в режиме максимальной частоты вращения следует проводить при стабилизации показаний прибора (размах колебаний стрелки прибора не должен превышать 6 единиц измерения по шкале прибора) не позднее чем через 60 с после измерений по п.2.3.2.
За результат измерения следует принимать среднее арифметическое значение от крайних значений диапазона допустимых колебаний.
2.3.4. Измерение дымности у автомобиля с раздельной выпускной системой следует проводить в каждой из выпускных труб отдельно. Оценку дымности проводят по максимальному значению.
2.3.2-2.3.4. (Измененная редакция, Изм. № 1).
2.3.5. Колебание стрелки прибора не должно превышать +3% от всей шкалы прибора. За результат измерения следует принимать среднее арифметическое значение, определенное по крайним показаниям.
2.3.6. Результаты измерений следует занести в карточку, указанную в приложении 3.
(Измененная редакция Изм. № 1).
ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
3.1. Места, предназначенные для измерения содержания дымности, должны быть оборудованы принудительной или естественной вентиляцией, обеспечивающей санитарно-гигиенические требования к воздуху в зоне измерений по ГОСТ 12.1.005-76.
3.2. Уровень шума в зоне проведения измерений — по ГОСТ 12.1.003-83.
3.3. Уровень вибрации в зоне проведения измерений — по ГОСТ 12.1.012-78.
3.4. При проведении измерений должны быть приняты необходимые меры, исключающие самопроизвольное движение автомобиля. Разд. 3 (Введен дополнительно, Изм. № 1).
Источник статьи: http://megalektsii.ru/s15837t9.html
