Назначение автомобильных газоанализаторов
Общее назначение газоанализаторов – измерение и анализ газовых смесей для определения их количественного и качественного (объёмного и процентного) состава. В частности, газоанализатор для автомобиля используется при измерении количества вредных выбросов в выхлопных газах ДВС, работающих на бензиновом, дизельном и газообразном топливе: оксида углерода (CО), диоксида углерода (СО2), углеводородов и других соединений.Диагностика двигателей, регулировка и ремонт карбюраторов, газового оборудования, наладка систем впрыска топлива – вот далеко не полный список работ, выполнение которых практически невозможно без применения автомобильных газоанализаторов. Регулировка расхода топлива – это особо востребованная в наши дни услуга, когда стоимость топлива растёт изо дня в день.
В зависимости от конструктивного устройства автомобильные газоанализаторы могут измерять один или несколько компонентов выхлопных газов (однокомпонентные и многокомпонентные). Одно- или двухкомпонентными газоанализаторами можно измерять количество вредных примесей в отработанных газах автомобилей (СО, окислы азота), не оборудованных катализаторами. Некоторое время назад наиболее распространёнными были однокомпонентные газоанализаторы для определения содержания оксида углерода СО. Введение норм выбросов по экологическим стандартам ЕВРО не только СО, но и других составляющих отработанных газов стимулировало выпуск и использование многокомпонентных газоанализаторов для оценки их состава. При помощи обычных автомобильных газоанализаторов можно выполнять диагностику и регулировку либо бензиновых, либо дизельных двигателей. Универсальные газоанализаторы позволяют диагностировать и выполнять регулировку и бензиновых, и дизельных ДВС.
Экологические стандарты ЕВРО
Евростандарты вводятся ЕЭК (Европейской Экологической комиссией) ООН и регулируют нормы содержания оксида углерода (СО), оксидов азота (NO), углеводородов (СН), и других вредных веществ. Начиная с экологического стандарта ЕВРО1, введённого в 1992 году, нормы постепенно ужесточаются, при этом системы нейтрализации выхлопных газов должны соответствовать определённому экологическому классу (экологическим нормам автомобиля) в зависимости от срока его эксплуатации. Всего классов – 6, от 0-го до 6-го. Двигатели автомобилей, оснащённые катализаторами и полностью отвечающие экологическим стандартам ЕВРО, регулирующие содержание вредных примесей в выхлопных газах автомобилей и спецтехники нуждаются в применении многокомпонентных газоанализаторов, более точных и дорогих. Методики измерений одно- и многокомпонентными газоанализаторами автомобильных выхлопов несколько отличаются друг от друга.
Состав выхлопных газов
Отработанные газы, выводимые из камеры сгорания на такте выпуска, имеют в своём составе токсичные и нетоксичные компоненты (всего – около 200), которые можно объединить в несколько групп в зависимости от химического состава, свойств и характера воздействия на окружающую среду и организм человека: – Нетоксичные компоненты. Это естественные составляющие атмосферного воздуха (например, водяной пар Н2O). – Угарный газ (оксид углерода СО). Выделяется при неполном сгорании топлива, имеет ярко выраженное отравляющее воздействие. Степень отравления зависит от его концентрации и продолжительности воздействия на человека. При дозах свыше 1 % возможна потеря сознания и смерть. – Оксиды азота NO и диоксиды азота NO2. Считаются более опасными, чем угарный газ. При окислении оксида азота кислородом воздуха образуется диоксид азота – газ тяжелее воздуха, собирается в нишах и углублениях и весьма опасен при техобслуживании автомобилей. Влияет на слизистую оболочку и на ткани лёгких, при длительном воздействии возможно заболевание бронхитом и нарушение деятельности сердечно-сосудистой системы. – Ароматические углеводороды (соединения вида СxHy). Образуются также при неполном сгорании топлива. Неправильная регулировка двигателя, позднее зажигание и пониженная температура в камере сгорания приводит к появлению дыма. Углеводородные соединения токсичны, влияют на сердечно-сосудистую систему и являются сильными канцерогенами.
Устройство и принципы работы автомобильных газоанализаторов
Простой автомобильный однокомпонентный газоанализатор предназначен для измерения содержания в выхлопных газах только оксида углерода СО, главным образом использует способ дожигания не полностью сгоревших компонентов в выхлопных газах. Дожигание СО выполняется в измерительной камере прибора при помощи специальной нагретой нити, при этом изменение температуры нити и характеризует содержание СО в газах. Точность показаний такого газоанализатора невелика и зависит во многом от содержания ещё одного компонента – углеводорода СН.
Определение содержания вредных веществ в отработанных газах современными многокомпонентными газоанализаторами для автомобиля производится без использования химических реактивов, в основном тепловым (инфракрасным) способом измерения. Метод основан на принципе измерения величины поглощения теплового излучения различными составляющими выхлопных газов. В конструкцию газоанализаторы встроены инфракрасные излучатели и приёмники излучения. Между ними расположены измерительные элементы, в которые подаётся анализируемая смесь. По величине снижения интенсивности инфракрасных лучей, проходящих через газ и поступающих на приёмник, можно определить концентрацию какого-либо компонента в составе газовой смеси.
Помимо измерительных, в газоанализаторе имеются трубки с образцовой газовой смесью. Они служат для непрерывного сравнения степени поглощения теплового излучения в образцовой смеси и в анализируемом газе. Значение этой разницы преобразуется в цифровой или аналоговый вид и передаётся на показывающее или регистрирующее устройство. Перед началом измерений, во избежание появления дополнительных погрешностей газоанализатор необходимо прогреть. Отбор газа производится газозаборной трубкой (зондом). Для очистки поступающих на анализ отработанных газов от сажи, твёрдых частиц и капель воды в трубке предусмотрена установка сменных фильтров и влагоотделителей. Для принудительного прокачивания исследуемых газов по измерительным трубкам используется встроенный насос. Градуировка шкал автомобильных газоанализаторов для О2, СО и СО2 обычно выполняется в процентах, для СН – в миллионных долях (ч.н.млн, ppm), т.е. 1000 ч.н.млн = 0.1%. Таким образом, опытный мастер, используя газоанализатор автомобильных выхлопов, на основании полученной полной информации о процессе сгорания топлива в двигателе сможет сделать правильные выводы о возможных причинах его нарушения.
ГАЗ 24 Red Special › Бортжурнал › Лямбда зонд и альфаметр на 24д
Ни для кого не секрет, что конец учебного года — сложное время для студентов и учителей, а я — студент, который умудряется преподавать в двух школах, посему, между судорожными подготовками к экзаменам и заполнением журналов остается мало времени на ковыряние Волги. Сегодня пришло грустное письмо на электронную почту от Драйв2: «Как дела у ГАЗ 24 Red Special? Мы заметили, что вы давно не обновляли бортжурнал машины ГАЗ 24 Red Special. 315 человек подписалось на вашу машину и ждут новостей о ней.»
И я решил поведать общественности над чем я сейчас работаю…
Собственно, лямбду я решил внедрить еще когда строил выхлоп. На это меня вдохновила статья Mortis’a «Как построить гоночную Волгу». Цитата из статьи: «Карбюраторы — очень обширная тема, но принципиальное желание организаторов душить движок штатными моделями оставляет не так уж много свободы для творчества. Первое, чем надо озаботиться на этом поприще — установкой датчика кислорода и показометра, который будет визуализировать его сигнал. Так вы сможете в реальном времени отслеживать состав смеси с сэкономите себе ОЧЕНЬ много времени при настройке карба и диагностике неисправностей. Лямбда подойдет любая четырехпроводная циркониевая (дешевле всего с ВАЗовских машин), показометры в наших магазинах встречаются очень редко и стоят дорого, так что оптимальный вариант — заказать на Aliexpress (искать по фразе «Air Fuel Ratio Gauge»). Схема подключения этого добра обычно идет в комплекте.
«
Итак, была куплена четырехпроводная циркониевая ВАЗовская лямбда, а альфаметр давно уже ожидал этого момента (Регулятор тормозных сил и китайский колхоз (Альфаметр, тахометр)).
Сначала я думал, что лямбда поместиться в место стыка приемных труб, но в торжественный момент установки выяснилось, что датчик туда не входит по высоте и тогда я в очередной раз порадовался своей выхлопной системе с фланцевыми соединениями. Выкрутил гофру и внедрил датчик.
Альфаметр, собственно, как и тахометр у меня стоят в салоне там где предохранители. Видно плохо, но эти приборы играют только настроичную роль, вполне вероятно, что в конечном итоге их не будет вовсе.
Подбор жиклеров еще ведется, но направление стало гораздо яснее. Оно с точностью до наоборот соответствует моему прежнему. После сессии закончу и расскажу, какие жиклеры использовал под 55 вал. Сопоставляя полученные показания лямбда зонда и нагара на свечах, я как минимум, понял, что мои прекрасные новые свечи слишком «горячие» для моей комплектации.
Есть видео, где альфаметр пока еще показывает что-то непонятное.
В общем, вот так идут дела у ГАЗ 24 Red Special.
Спасибо за внимание. Solomon2302.
Источник
Типы и сферы применения автомобильных газоанализаторов
Современные комбинированные автомобильные газоанализаторы, кроме определения состава отработавших газов, способны диагностировать и предоставлять дополнительную информацию о технических параметрах двигателя (температура масла, число оборотов двигателя, начало работы ТНВД, момент зажигания, коэффициент избытка воздуха и др.). Газоанализаторы могут дополнительно оснащаться печатающим устройством, интерфейсом для передачи данных на компьютер или синхронизируемый принтер.
В зависимости от условий использования автомобильные газоанализаторы подразделяются на: – стационарные – предназначены для работы в стационарных помещениях; – транспортируемые – используются в передвижных лабораториях; – переносные – для работы вне помещений; – блочно-модульные – системы, перемещаемые на специальных тележках и не привязанные к определённому месту.
Газоанализатор
Газоанализатор представляет собой электронно-оптический прибор для измерения объёмной доли компонентов в отработавших газах двигателя.
Газоанализаторы бывают 1,2,3,4,5-компонентные. Измеряемые компоненты выхлопных газов: CO, CH, CO2, O2, NОx. Мы знаем, что все современные бензиновые автомобили (за исключением автомобилей с непосредственным впрыском топлива в цилиндры и послойным распределением смеси) на установившихся режимах (кроме режима полной нагрузки) должны работать при стехиометрическом соотношении воздух / топливо (Лямбда равна 1). Причём точность поддержания этого соотношения достаточно высока (Лямбда = 0,97-1,03). Лямбда – это интегральный параметр, позволяющий оценить качество рабочей смеси. А качество сгорания смеси можно оценить по составу отработавших газов. Для задач диагностики правильным будет использовать 4 и 5-компонентные газоанализаторы, причём те, которые способны рассчитывать коэффициент Лямбда.
Для автодиагноста 4-х компонентный газоанализатор незаменим. Он помогает заглянуть внутрь камер сгорания работающего двигателя и определить, как идет процесс горения топливно-воздушой смеси. Эта смесь должна, по возможности, полностью сгорать в двигателе, чтобы можно было достичь при незначительном расходе топлива максимально возможной мощности двигателя и удерживать появляющиеся при этом вредные вещества с самого начала такими незначительными, как это только возможно. Абсолютно совершенное сгорание невозможно даже при идеальной воздушно-топливной смеси, так как имеющееся для этого время слишком мало, даже при наилучшем конструктивном исполнении и оптимальной регулировке всех важных для сгорания компонентов. С теоретической точки зрения сгорание было бы совершенным при соотношении веса топлива и воздуха 1 : 14,7 или, представляя в объеме, 1 л топлива смешанный с 10.000л воздуха. Это соотношение обозначают лямбда.
Анализируемый газ поступает в анализируемую кювету, где определяемые компоненты, взаимодействуя с излучением, вызывают его поглощение в соответствующих спектральных диапазонах. Потоки излучения характерных областей спектра выделяется интерференционными фильтрами и преобразуется в электрические сигналы, пропорциональные концентрации анализируемых компонентов. Электрохимический датчик при взаимодействии с кислородом выдает сигнал, пропорциональный концентрации кислорода. Величина l вычисляется газоанализатором автоматически по измеренным СО,СН,СO2 и O2.
Современные газоанализаторы высокого класса, кроме надёжности и удобства в работе, имеют множество дополнительных функций. Они могут измерять частоту вращения коленчатого вала двигателя, температуру масла, а также запоминать промежуточные протоколы измерений и передавать результаты на персональный компьютер или печатать их на встроенном принтере.
Очень важным с точки зрения эксплуатационника качеством газоанализатора является его надёжность. Поскольку, по своему устройству газоанализатор – сложный электронный прибор отремонтировать его своими силами, как правило, невозможно и приходится обращаться на фирменный сервисный центр, что крайне неудобно, поэтому при выборе модели газоанализатора следует обращать внимание на его защищённость от внешних воздействий и наличие блока предварительной подготовки газов.
Альфометр своими руками
Данный прибор не претендует на какую-либо калиброванную точность измерения и относится к классу индикаторов, или, как говорят в народе “показометров”. Однако, его скромных возможностей вполне хватит для довольно точной настройки состава смеси. Прибор очень прост и реализован на микроконтроллере фирмы Atmel (AVR серия) со встроенными компараторами и позволяет измерять и индицировать сигнал с датчика (диапазон 0…1вольт) и его динамику. Прибор практически безинерционный и позволяет кроме уровня оценить скорость переключения (фронты сигнала). Дискретность индикатора примерно 0.1В, для упрощения считывания показаний горит всегда один светодиод.
Конденсатор, подключенный к выводам 13 и 14 микроконтроллера – задающий для компаратора, поэтому желательно поточнее и постабильнее (в моем случае – К71-7 2710pF однопроцентный). Для сброса/запуска микроконтроллера можно использовать DS1811 или аналогичную микросхему мониторинга питания/Watch Dog Timer. Кварц 4 MHz.Файлы для прошивки микроконтроллера привожу в двух вариантах – в шестнадцатеричном (tes tlambda.hex) и двоичном (testlambda.bin) форматах…
Подключение на авто: (+12) на схеме – плюс аккумулятора, (GND) – минус аккумулятора/масса, вход (IN) – к сигнальному проводу датчика кислорода (Лямбда-зонда). А вот так выглядит готовый прибор, собранный на макетной плате
Кислородный датчик начинает работать при достижении температуры чувствительного элемента 350 градусов Цельсия. Поэтому сразу после включения необходимо подождать несколько минут его полного прогрева. В случае если в автомобиле был установлен однопроводной (не подогреваемый) зонд, необходимо дождаться, пока выхлопными газами он будет прогрет до рабочей температуры. мы никогда не повторяли эту конструкцию, поэтому не можем дать никаких комментариев по ней. Но, скорее всего, это простой узкодиапазонный вольтметр. То есть, проще говоря, это не совсем альфометр, т.к не учитывается характеристика ДК и индицируется не альфа, а напряжение снимаемое с ДК, которое во “взрослом” альфометре преобразуется в альфу. Но его показания вполне можно отградуировать по стандартному газоанализатору.
Источник
