Проверка работы двигателя по отработанным газам
Содержание токсичных веществ в отработавших газах двигателей зависит в первую очередь от состояния и регулировки приборов системы питания, а также от общего технического состояния автомобиля и режимов работы двигателя. Нагрузка двигателя также оказывает существенное влияние на токсичность отработавших газов.
Оптимальным режимом работы двигателя следует считать такой, когда коэффициент избытка воздуха приближается к а =1,2. При этом достигается снижение токсичности и уменьшение расхода топлива. Для практического обеспечения этого режима необходимы специальные конструктивные мероприятия, которые внедряются на автомобильных двигателях.
Графики зависимостей показывают, что наибольший выброс окиси углерода происходит в режиме холостого хода двигателя. Поскольку этот режим составляет довольно большой процент работы двигателя, особенно в городе, оказалось целесообразным ввести ограничения токсичности именно для режима холостого хода, учитывая также простоту проверки токсичности в этом режиме.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
С целью нормирования токсичности в нашей стране действует ГОСТ 17.2.2.03 — 77 «Охрана природы. Атмосфера. Содержание окиси углерода в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями. Нормы и метод определения». Согласно этому ГОСТу, допускается содержание окиси углерода в отработавших газах двигателей при работе на холостом ходу и при отборе пробы внутри выпускного трубопровода на расстоянии не менее 300 мм от его среза — не более 2,0% по объему при малой частоте вращения коленчатого вала; не более 1,5% по объему при большой частоте вращения (0,6 п от частоты вращения, соответствующей номинальной мощности двигателя) для автомобилей, изготовленных с 01.07. 1978 г. до 01.01. 1980 г. После этого срока нормы ужесточаются соответственно до 1,5 и 1,0%.
Рис. 49. Зависимость концентраций токсичности веществ от состава горючей смеси
Для контроля токсичности отработавших газов карбюраторных двигателей разработаны и применяются различные методы. Они позволяют определять величину концентраций окиси углерода, окислов азота и несгоревших углеродов в отработавших газах. Концентрацию окиси углерода, которая содержится в отработавших газах в значительных количествах, можно определять относительно простыми методами. Из них следует особо выделить следующие: каталитическое дожигание окиси углерода на раскаленной платиновой спирали; поглощение компонентами отработавших газов недисперсного инфракрасного излучения, имеющего определенную длину волны; химический метод, использующий реакцию ве-щества-индикатора с окисью углерода.
Состав отработавших газов определяют с помощью приборов, называемых газоанализаторами. Они бывают стационарные и портативные (переносные). Стационарные газоанализаторы применяют в основном для лабораторных исследований.
Токсичность отработавших газов в условиях эксплуатации автомобилей проверяют переносными отечественными газоанализаторами типа ОА-2Ю9, К-456 и импортными типа Элкон S-105 (ВНР), Абгаз-Инфралит (ГДР), AS R-70 (ПНР) и др.
Хорошими качествами обладают газоанализаторы непрерывного контроля отработавших газов типа К-456 и Элкон S-105.
Принцип работы прибора К-456 заключается в определении концентрации СО по количеству тепла, которое выделяется при дожигании пробы газа на раскаленной каталитически активной платиновой спирали. В качестве измерительной системы газоанализатора К-456 (рис. 50) используется электрический мост, в плечи которого включены измерительная платиновая нить R, термо-компенсациоиная эталонная платиновая нить RK, два постоянных резистора R1 и R2, а в диагональ — измерительный прибор И. На ноль стрелку прибора устанавливают перемещением движка потенциометра Rn. Питание прибора осуществляется от аккумуляторной батареи Б. Для надежности подвода отработавших газоз к платиновой нити используется мембранный насос.
Рис. 50. Схема измерительной части газоанализатора с каталитическим дожиганием отработавших газов
При поступлении отработавших газов к раскаленной платиновой нити происходит их догорание и выделяется дополнительная теплота. В результате повышается температура нити и увеличивается ее сопротивление, что ведет к разбалансу моста. Степень разбаланса регистрируется измерительным прибором — микроамперметром, шкала которого отградуирована в процентах содержания СО.
Прибор Элкон S-105 показан на рис. 51. На лицевой панели прибора расположены стрелочный прибор, легкосъемные фильтры для пробы газов и воздуха, ручки управления и кабель электрического питания от автономной аккумуляторной батареи.
Рис. 51. Газоанализатор Элкон S-105:
1 — стрелочный прибор, 2 — воздушный фильтр, 3 — ручка потенциометра зануления прибора, 4— переключатель напряжения питания 6—12 В, 5 — предохранитель, 6 — трубка для подвода газов от выпускной трубы глушителя, 7 — зонд, 8 — газовый фильтр, 9 — аккумуляторная батарея
Порядок работы с прибором следующий: подключают прибор к источнику питания; соединяют трубку подвода газов с зондом прибора, не соединяя ее конец с выпускной трубой глушителя автомобиля; устанавливают на ноль стрелку прибора ручкой потенциометра; вставляют трубку пробоотборника в выпускную трубу глушителя и закрепляют ее зажимом, пускают двигатель и замеряют концентрацию СО в интервале 30 с (не менее) в выбранном режиме.
Газоанализатор Абгаз-Инфралит (ГДР) работает на принципе поглощения различными газовыми компонентами инфракрасных лучей с определенной длиной волны. Например, окись углерода СО поглощает инфракрасные лучи (ИК-лучи) длиной волны 4,7 мкм. В данном случае степень поглощения лучей соответствует концентрации СО.
Принцип работы газоанализатора Абгаз-Инфралит (рис. 52) следующий. Два излучателя 6 инфракрасных лучей через параболические линзы и обтюратор создают пучок, направляемый в рабочую камеру и камеру сравнения, которая заполнена воздухом, не поглощающим ИК-лучи.
В рабочей камере газ проходит под действием мембранного насоса и поглощает из общего спектра ИК-лучи длиной 4,7 мкм. При этом в лучеприемник поступают два потока лучей разной интенсивности. Чувствительная мембрана приемника, разделяющая его камеры, испытывает разность давлений лучей и прогибается в сторону меньшего давления. Перемещение мембраны воспринимается усилителем и далее передается в стрелочный (индикаторный) и записывающий приборы.
Поскольку индикаторный анализатор очень чувствителен к изменению температуры, в конструкции его предусмотрены отделитель конденсата, газовый фильтр, электрический холодильник для стабилизации температуры.
Газоанализаторы, работающие на принципе поглощения ИК-лучей отработавшими газами, отличаются малой погрешностью (0,5% при анализе окиси углерода), высоким быстродействием, компактностью и удобством в работе.
Токсичность отработавших газов проверяют в двух режимах холостого хода двигателя и при резком открытии дроссельных заслонок карбюратора. Такая последовательность контроля токсичности позволяет оценить работу системы холостого хода, главного дозирующего устройства и ускорительного насоса карбюратора. При необходимости вместе с проверкой выполняют регулировки или устраняют неисправности карбюратора, позволяющие установить предельный уровень токсичности отработавших газов.
Указанные работы проводят на прогретом до нормальной температуры двигателе.
Регулировку системы холостого хода выполняют в следующем порядке: – винтом количества смеси карбюратора устанавливают минимальную частоту вращения коленчатого вала, рекомендованную заводом-изготовителем двигателя (контроль ведут по тахометру); – винтом качества смеси добиваются повышенной частоты вращения на данном режиме и замеряют содержание СО в отработавших газах, которое должно составлять около 1,5% (для автомобилей, изготовленных после 1.1.80 г.); – снижают содержание СО до величины, несколько меньшей 1,5%, завертывая в несколько приемов винт качества и доводя частоту вращения коленчатого вала до нормы винтом количества смеси.
Рис. 52. Схема газоанализатора Абгаз-Инфралит:
1 — газоотборный зонд. 2 — отделитель конденсата. 3 — фильтр, 4 — мембранный насос, 5 — рабочая камера, 6 — излучатель ИК-лучей, 7 — обтюратор с электродвигателем, 8 — камера сравнения, Я — лучеприемник, 10 — усилитель, 11 — стрелочный прибор, 12 — регистрирующий прибор
Если не удается добиться указанной регулировки, то это свидетельствует об износе винта качества смеси, засорения воздушных каналов или жиклеров холостого хода, повышении уровня топлива в поплавковой камере, засорении воздушного фильтра карбюратора.
Выявленные неисправности устраняют и проводят повторную регулировку.
Если содержание СО в этом режиме очень мало, то это свидетельствует о пониженном уровне топлива в поплавковой камере, засорении главного жиклера главного дозирующего устройства или подсосе постороннего воздуха в карбюратор.
Слишком высокое содержание СО будет характеризовать переобогащение смеси вследствие засорения воздушного компенсационного жиклера, повышения уровня топлива в поплавковой камере, засорения воздушного фильтра или негерметичности (подтекании) клапана экономайзера.
Проверку токсичности при работе ускорительного насоса проводят в следующем порядке: – снижают частоту вращения коленчатого вала до 600— 700 об/мин и замеряют содержание СО в этом режиме; – резко нажимают 2—3 раза на педаль управления дроссельной заслонкой, наблюдая за отклонением стрелки газоанализатора.
Если ускорительный насос исправен, то содержание СО должно скачкообразно повышаться до 1%. Меньшее увеличение концентрации СО свидетельствует о потере производительности ускорительного насоса вследствие неточной регулировки его привода или износа деталей.
Определяем состояние двигателя по цвету выхлопных газов
Диагностика состояния узлов и агрегатов двигателя сегодня стоит ощутимых для семейного бюджета денег. Вместе с тем, определить состояние двигателя и довольно легко и точно оценить серьезность имеющихся неисправностей можно по цвету и оттенку выхлопных газов.
Почему дымит двигатель
Наверное, многие из вас замечали, что дым из выхлопных труб различных автомобилей бывает белым, черным или сизым. Это – важный диагностический признак, напрямую указывающий на различные неисправности в двигателе и его системах. В дальнейшем речь пойдет именно о них.
Чаще всего двигатель начинает дымить при различных неполадках системы подачи топлива, системы зажигания или даже системы охлаждения, поломки или износа узлов газораспределительного механизма и (или) цилиндропоршневой группы. В зависимости от вида и характера неисправности, двигатель начинает сильно дымить при избытке топлива, поступающего в цилиндры или при нарушении условий его сгорания, а также при попадании в цилиндры различных технических жидкостей (вода, масло, антифриз). В зависимости от типа неисправности, выхлопные газы приобретают характерный для нее цвет.
Разные цвета выхлопных газов
Часто бывает так, что неисправность одной системы двигателя обуславливает появление другой, которая, в свою очередь, служит причиной его дымления. Например, нарушение циркуляции жидкости в системе охлаждения может обуславливать систематический перегрев двигателя и как следствие, приводить к сильному износу поршневых колец. В результате чего, в цилиндры двигателя начинает поступать больше моторного масла. Сгорая, оно придает сизый оттенок выхлопным газам.
Определяя неисправность двигателя по цвету выхлопных газов, необходимо также сопоставлять его с другими сопутствующими неполадками:
- падение мощности;
- появление детонационных стуков;
- повышенный расход масла или тосола;
- масляные пятна в расширительном бачке;
- белесо-молочный цвет моторного масла и т.д.
Также необходимо помнить, что появление дыма может возникать в результате влияния различных факторов окружающей среды (температура воздуха, влажность и т.д.)
Дым белого цвета
Появление белого дыма из системы выпуска отработавших газов при запуске и работе двигателя в режиме прогрева – явление нормальное. Это не дым, а водяной пар. Дело в том, что в выпускном трубопроводе, глушителе и резонаторе часто конденсируется влага. Часто можно видеть капли воды, стекающие из выхлопной трубы вместе с паром. По мере прогрева двигателя влага испаряется и дымление исчезает.
Белый дым
Водяной пар также появляется и при низких температурах воздуха. И чем холоднее на улице, тем плотнее выделяется пар из выхлопной трубы. Этот пар может быть белого или слегка сизоватого цвета и легко рассеивается в окружающем воздухе. Если белый дым появляется на хорошо прогретом двигателе, а сочащаяся жидкость несколько плотнее воды и имеет специфический запах антифриза, — это явное свидетельство попадания в цилиндры охлаждающей жидкости через пробой в прокладке головки блока цилиндров (ГБЦ), либо через трещины в головке или блоке цилиндров.
Оттенок испаряющейся жидкости во многом зависит от состава используемого охлаждающего агента (вода, тосол или антифриз), погоды и режима работы двигателя. В некоторых случаях он может напоминать сизый масляный дым. Но, в отличие от него испаряющаяся жидкость быстро растворяется в окружающем воздухе. Также, испаряющаяся жидкость не оставляет жирных следов на разогретой выхлопной трубе.
Для проверки следует поднести чистый лист не очень плотной бумаги или сухую чистую бумажную салфетку к выхлопной трубе прогретого до рабочей температуры двигателя. Следы влаги постепенно испарятся, а жирные масляные следы будут хорошо видны на поверхности бумаги.
Для выяснения причины попадания охлажадющей жидкости в цилиндры двигателя, необходимо осторожно снять крышку с расширительного бачка или заливной горловины радиатора при работающем двигателе и проверить наличие масляной пленки, запаха или пузырьков выхлопных газов.
Посмотрите видео о диагностике неисправностей двигателя при белом дыме из выхлопной трубы:
Очень часто при трещине в блоке цилиндров или пробое прокладки отмечается постоянное падение уровня охлаждающей жидкости без следов утечки. Для проверки пробоя достаточно пережать руками верхний патрубок, идущий к радиатору и запустить двигатель. Если при заведомо исправном термостате через короткое время чувствуется давление, значит имеет место прорыв отработавших газов в систему охлаждения.
При выраженном пробое прокладки ГБЦ жидкость в расширительном бачке может бурлить и выбрасываться как при перегреве. При остановке двигателя уровень жидкости начинает постепенно понижаться. Это означает ее уход в цилиндры через неплотно прилегающую прокладку, либо трещину в ГБЦ. Далее, жидкость попадает в картер двигателя, где смешивается с моторным маслом, образуя жидкую эмульсию мутного или белесо-молочного цвета. Эмульсия оставляет на крышке маслозаливного отверстия характерный желто-серый или белесый налет.
Попадание в цилиндр двигателя воды, антифриза или тосола во время его работы может привести к гидроудару и как следствие, выходу его из строя. Если размеры трещины или пробоя незначительны, то эти признаки могут отсутствовать. Для проверки, в какой из цилиндров происходит утечка жидкости, производится следующая процедура. Автомобиль устанавливается на стояночный тормоз, включается передача или блокировка двигателя. На неработающем двигателе выворачивается свеча зажигания, снимается крышка с радиатора или расширительного бачка. После этого, во все цилиндры поочередно подается воздух при перекрытых клапанах. Если при проверке какого-либо из цилиндров наблюдается появление пузырьков в охлаждающей жидкости, значит, имеется повреждение, нарушающее герметичность цилиндра, а дальнейшая более точная диагностика неисправности возможна только после демонтажа головки блока цилиндров.
Прогар прокладки ГБЦ
В ряде случаев, прогару прокладки ГБЦ может предшествовать деформация — изгиб головки блока цилиндров в результате перегрева двигателя, например, при неисправной помпе, термостате или вентиляторе принудительного охлаждения. Блок цилиндров и ГБЦ также необходимо проверить на наличие трещин визуально, а также на специальном оборудовании под давлением. В некоторых случаях попадание охлаждающей жидкости в цилиндры происходит через поврежденную или неплотно прилегающую прокладку впускного коллектора. В этом случае часто жидкость попадает в камеры сгорания через системы обогрева впускного коллектора. В таких случаях следов выхлопных газов в системе охлаждения нет, но жидкость уходит без видимых признаков течи, а в поддоне двигателя наблюдается образование эмульсии.
Подобные признаки, связанные с появлением белесого дыма требуют точного выявления и устранения прямой причины, в противном случае это моет привести к более серьезной поломке и соответственно, к более дорогому ремонту. После устранения указанных неисправностей, полезно проверить работу всех элементов системы охлаждения: термостата, насоса, датчика температуры, вентилятора и пр., поскольку в большинстве случаев они возникают именно в результате перегрева двигателя.
Дым черного цвета
Черный коптящий дым из выхлопной трубы в большинстве случаев свидетельствует о переобогащенной горючей смеси, либо о нарушении ее горения в цилиндрах. Черный дым может быть прямым следствием неисправной системы зажигания, подачи, смешения или впрыска топлива.
Черный дым представляет собой частицы сажи, оседающей на свечах зажигания, тарелках клапанов, стенках цилиндров и системе выпуска отработавших газов. Кроме того, продукты неполного сгорания топлива образуют кокс, что сопровождается появлением детонации, калильного зажигания (дизелингом), а в ряде случаев становится причиной залегания поршневых колец и нарушении герметичности клапанов. Появление черного дыма обычно сопровождается резко возросшим расходом топлива, затрудненным запуском и потерей мощности. На карбюраторных двигателях появление черного дыма свидетельствует об износе дозирующей иглы, нарушении регулировке поплавка в поплавковой камере или засорения воздушных жиклеров.
Также, причиной сильного дымления может быть нарушенная установка угла опережения зажигания. Инжекторные двигатели обычно дымят в результате переобогащения горючей смеси в результате выхода из строя различных датчиков (абсолютного давления, кислорода (лямбда-зонд), массового расхода воздуха и др.), а также выхода из строя форсунок, что может таить опасность гидроудара или возгорания, т.к. из неисправной форсунки в цилиндр может попасть большое количество топлива. Дизельные двигатели часто дымят черным дымом при выходе из строя ТНВД, а также в нарушении регулировки угла опережения впрыска топлива.
Одним из самых неприятных последствии при появлении черного дыма является повышенный износ и даже поломка деталей кривошипно-шатунного механизма вследствие смыва масла со стенок цилиндра большим количеством топлива. Большое количество топлива, попадая из камеры сгорания в картер, разжижает масло, значительно ухудшая его лубрикационные (смазывающие) свойства. Признаком этого является появление у масла характерного запаха топлива (бензина или солярки у дизельных двигателей).
Дым синевато-сизого цвета
Одним из явных признаков попадания излишков моторного масла в камеру сгорания является появление синеватого дымка из выхлопной трубы. Он подолгу не рассеивается в воздухе и обладает характерным запахом. Часто наряду с дымлением на конце выхлопной трубы заметно «масляное кольцо», — обволакивающий жирный след. Синеватое дымление может быть вызвано многими причинами:
- поломкой;
- залеганием или износом маслосъемных колец и втулок клапанов;
- износом цилиндропоршневой группы;
- использованием масла не соответствующей марки и вязкости, рекомендованной для данного двигателя;
- износом или выходом из строя в результате перегрева двигателя маслосъемных колпачков.
Наиболее часто встречающийся дефект – износ или залегание поршневых колец. Часто этому сопутствует падение мощности двигателя, повышенный расход масла и топлива. Для определения степени износа цилиндропоршневой группы, необходима проверка степени сжатия (компрессии) во всех цилиндрах двигателя. Для этого необходимо вывернуть все свечи зажигания из цилиндров, замкнув на «массу» центральный высоковольтный провод или все высоковольтные провода. После чего установить на отверстие свечи компрессометр и попросить помощника прокрутить коленчатый вал двигателя при помощи стартера. Если компрессия в каком-либо из цилиндров ниже 8 – 11 в зависимости от марки и модели двигателя, причина дымления найдена.
Для проверки состояния маслосъемных колец необходимо взять шприц, залить с его помощью в каждый из цилиндров 5-10 мл моторного масла, затем установить компрессометр и прокрутить коленвал двигателя. Возросшая на 4-5 компрессия свидетельствует о поломке, износе или залегании маслосъемных колец.
Об износе деталей цилиндропоршневой группы могут свидетельствовать следы масла во впускном тракте под воздушным фильтром, а также то, что двигатель сильно «сапунит». Для проверки следует отсоединить шланг вентиляции картера от впускного тракта и несколько раз нажать на педаль акселератора. Сизый дым, обильно идущий из шланга, более чем красноречиво говорит о предстоящей замене поршневых колец или капитальном ремонте двигателя.
В некоторых случаях замасливание свечей зажигания вплоть до их замыкания мостиком сажи и появление сильных детонационных стуков свидетельствует об износе сальников клапанных втулок или маслосъемных колпачков. В этом случае, после их замены детонационные стуки и сизое дымление из выхлопной трубы исчезает.
Заключение
Во всех случаях, когда двигатель начинает дымить, эксплуатировать автомобиль категорически не рекомендуется, поскольку последствия беспечной езды с неисправным двигателем может обернуться неожиданными и крупными затратами на капитальный ремонт, а то и полной заменой двигателя.