Норма содержания кислорода в выхлопных газах

Обновлено: 02.07.2024

Обычная практика контроля работы двигателя внутреннего сгорания – проверка состава выхлопных газов с помощью четырех- или пятикомпонентного газоанализатора. Для проверки выполнения норм на токсичность определяется содержание в выхлопных газах углеводорода (СН), окиси углерода (СО) двуокиси углерода .(СО₂) и кислорода (О₂). Правильно эксплуатируемый и своевременно обслуживаемый автомобиль способен удовлетворить нормам на токсичность с пробегом до 500000 километров.

Углеводороды (СН) – это компоненты несгоревшего топлива, их содержание измеряется в частях на миллион по объему (РРМ или млн- 1 ). Нормально работающий двигатель сжигает в цилиндрах практически все топливо, допустимое содержание СН должно быть менее 50 РРМ. Бензин является канцерогеном. Повышенное содержание СН может объясняться, например, большим потреблением масла через слабые уплотнительные кольца, поршней. Чаще всего увеличенное содержание вызывается неполадками в системе зажигания. При этом следует проверить:

• крышку и ротор распределителя (если они имеются);

Окись углерода (СО) — неустойчивое химическое соединение, легко вступающее в реакцию с кислородом, дающую двуокись углерода СО₂. СО — ядовитый газ без цвета, вкуса и запаха. Вступая в легких в реакцию с воздухом, лишает мозг кислорода. Уровень СО в выхлопных газах для современных автомобилей с впрыском топлива не должен превышать 0,5%. Возможные причины повышения содержания СО следующие:

• неисправность систем вентиляции картера;

• засорение воздушного фильтра;

• нарушение оборотов двигателя на холостом ходу;

• повышенное давление; топлива;

• любые другие неисправности, приводящие к работе двигателя на богатых смесях.

Двуокись углерода (СО₂) — результат соединения; углерода из топлива с кислородом воздуха. Допустимое содержание 12—15%. Высокие значения свидетельствуют о хорошей работе двигателя. Низкий уровень СО₂ говорит 0 том, что топливная смесь богатая или бедная. Повышение концентрации СО₂ в атмосфере способствует развитии парникового эффекта.

Кислород (О₂) —в воздухе его 21 %, и в цилиндрах двигателя большая часть вступает в реакцию с топливом. Уровень кислорода в выхлопных газах должен быть низким, не более 0,5%. Более высокие значения, особенно на холостом ходу означают утечку во впускном тракте.

2. Повышенное содержание СН в выхлопных газах

Вероятной причиной являются пропуски в системе зажигания, когда несгоревшее топливо начинает поступать в выпускной тракт. Неисправности могут быть такие:

• неисправность высоковольтных проводов;

• повреждения катушки зажигания;

• неисправность крышки или ротора распределителя;

• нарушение установочного угла опережения зажигания (слишком большой или малый);

• неисправность датчика положения коленчатого вала;

• неисправность электронного модуля зажигания.

Другой причиной может быть работа на переобедненной смеси, которая плохо воспламеняется. При этом возможны неисправности:

• утечка разрежения, например, через трещину в вакуумном шланге;

• негерметичность впускного тракта;

• негерметичность дроссельного патрубка или карбюратора;

• ослабла или сломана пружина выпускного клапана.

В непрогретом двигателе условия сгорания смеси неоптимальные из-за конденсации паров топлива на стенках цилиндров держание СН в выхлопных газах также выше нормы.

Повышенное содержание СН — это признак неполного сгорания топлива, и тогда двигатель работает неэкономично. После устранения неисправностей, связанных с повышенным содержанием СН, экономичность двигателя улучшается.

В таблице 1 показан состав выхлопных газов для исправных автомобилей разных лет выпуска.

Талица 1

Модели без каталитического нейтрализатора до 1975 года	Модели с каталитическим нейтрализатором после 1975 года
СН, РРМ	300 и менее	30 – 50 и менее
СО, %	3 и менее	0,3 – 0,5 и менее
О₂, %	0 - 2	0 – 2
СО₂, %	12 – 15 и более	12 – 15 и более

На рисунке 1 представлены зависимости содержания СН, СО, О₂, СО₂ в выхлопных газах от соотношения воздух/топливо смеси. Заметим, что при обогащении смеси растет содержание СО, поэтому этот газ называется иногда индикатором обогащения. По аналогичным соображениям повышенное содержание кислорода — это индикатор обеднения.

Рис. 1. Состав выхлопных газов в зависимости от соотношения воздух/топливо в смеси

3. Повышенное содержание СО в выхлопных газах

Избыток СО в выхлопных газах означает, что в цилиндрах имеет место избыток топлива или недостаток кислорода. При этом образуется богатая смесь и топливо сгорает не полностью. Возможные причины:

• повышенное давление топлива (например, засорился обратный топливопровод);

• не исправен регулятор давления топлива (например, утечка через диафрагму);

• неисправность в системе улавливания паров топлива в баке;

• засорился воздушный фильтр или клапан в системе вентиляции картера.

4. Повышенное содержание СО и СН в выхлопных газах

Возникает, если система топливного питания подает в цилинры двигателя богатую смесь или при переобогащении смеси из-за неисправностей в системе зажигания. Например, если свеча загрязнена, искрообразования может не последовать. Непрореагировавшйй кислород поступит в выпускной тракт, где будет принят датчиком кислорода как признак бедной смеси. ЭБУ выдаст сигнал на обогащение смеси, искрообразование может еще ухудшиться, а в выхлопных газах будет еще больше СО и СН. В этом случае следует искать неисправности в системе зажигания.

Как убедиться, что система управления двигателем работает в замкнутом режиме (с обратной связью от датчика кислорода)?

В системе управления впрыском топлива датчик кислорода выполняет функцию определителя концентрации кислорода в выхлопных газах и входит в состав электронного сравнивающего устройства (компаратора). На одном входе компаратора сигнал, фиксирующий текущий (фактический) состав рабоче смеси, на другом – электронный сигнал, соответствующий метрическому составу смеси. Компаратор работает в режиме релейного регулирования.

Для проверки системы регулирования поступают так.

Подключают стрелочный вольтметр к выходу датчика кислорода, используя булавку или break-out-bох (если есть). 3апускают и прогревают двигатель. Сигнал на выходе датчика кислорода исправного прогретого двигателя на холостом ходу должен переключаться между уровнями 0,2 – 0,8 В с частотой 4 – 1 Гц. Стрелка вольтметра в режиме измерения установившегося постоянного напряжения должна слегка колебаться в районе 0,45 В.

Глядя на вольтметр, отсоединяют от впускного коллектора вакуумный шланг. Напряжение на выходе датчика упадёт ниже 0,3 В, это реакция на обеднение смеси из-за утечки разрежения. ЭБУ в режиме с обратной связью компенсирует избыток

кислорода подачей дополнительного топлива, смесь, опять станет стехиометрической, стрелка вольтметра опять вернется к напряжению 0,45 В.

Наблюдая за стрелкой вольтметра, из баллона с пропаном выпускают немного газа перед воздухозаборником двигателя. На некоторое; время вольтметр покажет 0,8 В, индицируя .богатую смесь. Затем ЭБУ отработает это возмущение, уменьшив, подачу топлива через форсунки. Режим опять станет стехиометрическим, стрелка, прибора будет, колебаться в районе 0,45 В.

5. Необходимость измерения содержания кислорода (О₂) и двуокиси углерода (СО₂) в выхлопных газах

Информации, получаемой от двухкомпонентного. газоанализатора по содержанию компонентов СО и СН, может быть недостаточно для диагностирования состояния двигателя, к тому же эти газы влияют друг на друга в каталитическом нейтрализаторе. В то же время повышенное содержание кислорода в выхлопных газах — это индикатор работы на обедненной смеси. Следует только иметь в виду, что негерметичность в выпускном тракте также приводит к повышенному содержанию кислорода, в выхлопных газах и к ложному указанию на обеднение смеси за счет подсоса воздуха. Чтобы быть уверенным в показаниях газоанализатора по параметру О₂, нужно убедиться в исправности выпускного тракта.

Для этого следует сравнить показания газоанализатора на холостых оборотах и для режима 2500 оборотов в минуту:

• если содержание кислорода высокое в обоих случаях — смесь бедная в обоих случаях — выпускной тракт исправен;

• если содержание кислорода мало на холостых оборотах и велико на 2500 оборотах — выпускной тракт исправен, но в нем установлен нейтрализатор с инжекцией (дополнительной подачей) воздуха;

• если на холостых оборотах содержание кислорода велико, а на 2500 оборотах мало — скорее всего имеется небольшая утечка, незаметная при больших выбросах выхлопных газов в выпускном тракте.

Содержание двуокиси углерода СО₂ — мера эффективности процесса сгорания топлива в двигателе. Норма 12—17%, при стехиометрическом составе смеси содержание СО₂ максимально, в иных случаях содержание СО₂ понижается. Само по себе значение содержания СО₂ не позволяет сделать вывод, бедная смесь или богатая, нужно дополнительно учитывать показания по СО и СН.

Примеры диагностирования

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

"Здоровье" мотора по диагностике выхлопа. ⇐ Двигатель

Меня раза три переспросили, на чём мотор работает.
Добавлю длинную статейку про расшифровку газоанализатора.
Обычная практика контроля работы двигателя внутреннего сгорания – проверка состава выхлопных газов с помощью четырех или пятикомпонентного газоанализатора. Для проверки норм на токсичность определяют содержание в выхлопных газах окиси углерода (СО), углеводорода (СН), кислорода (О2) и двуокиси углерода (СО2). Своевременно обслуживаемый и правильно эксплуатируемый автомобиль способен удовлетворить нормы на токсичность с пробегом до 500000 километров.
Чтобы хорошо разобраться, необходимо рассмотреть каждый из определяемых компонентов.

УГЛЕВОДОРОДЫ (СН) – это компоненты несгоревшего топлива, их содержание измеряется в частях на миллион по объему (РРМ). Нормально работающий двигатель сжигает в цилиндрах практически все топливо, допустимое содержание СН должно быть менее 50 РРМ. Повышенное содержание СН может объясняться, например, большим потреблением масла через слабые уплотнительные кольца поршней. Чаще всего увеличенное содержание СН вызывается неполадками в системе зажигания. При этом следует проверить:
• Свечи.
• Высоковольтные провода.
• Крышку и ротор распределителя (если имеются).
• Синхронизацию зажигания.
• Катушки зажигания.
У меня вроде норма (34 ?)

ОКИСЬ УГЛЕРОДА (СО) – неустойчивое химическое соединение, легко вступающее в реакцию с кислородом, дающую двуокись углерода СО2. СО – ядовитый газ без цвета, вкуса и запаха. Вступая в легких в реакцию с воздухом , лишает мозг кислорода. Уровень СО в выхлопных газах для современных автомобилей с впрыском топлива не должен превышать 0,5%.
Возможные причины повышения содержания СО:
• Засорение воздушного фильтра.
• Нарушение оборотов двигателя на холостом ходу.
• Неисправность системы вентиляции картера.
• Повышенное давление топлива.
• Любые другие неисправности, приводящие к работе двигателя на богатых смесях.
Ну что ждать от двадцатилетнего моновпрыска ? 1 % -это тоже хорошо.

КИСЛОРОД (О2) – в воздухе его 21%, и в цилиндрах двигателя большая часть вступает в реакцию с топливом. Уровень кислорода в выхлопных газах должен быть низким, не более 0,5%. Более высокие значения, особенно на холостом ходу означают утечку во впускном тракте.
Что значит "утечка" ? может "подсос" ? А может просто движок старенький ? Ну моя 1 тоже не плохо.

ДВУОКИСЬ УГЛЕРОДА (СО2) – результат соединения углерода из топлива с кислородом воздуха. Допустимое содержание 12-15%. Высокое значение свидетельствует о хорошей работе двигателя. Низкий уровень СО2 говорит о том, что топливная смесь бедная или богатая. Повышенная концентрация СО2 в атмосфере способствует развитию парникового эффекта.
У меня почти 14 % Пациент скорее жив, чем мёртв.

Ну вот, мы коротко рассмотрели каждый из компонентов. Теперь хочу остановиться на этих компонентах более подробно.

ПОВЫШЕННОЕ СОДЕРЖАНИЕ СН В ВЫХЛОПНЫХ ГАЗАХ
Наиболее вероятной причиной являются пропуски в системе зажигания, когда несгоревшее топливо начинает поступать в выпускной тракт. Перечислю возможные неисправности:
1. неисправность высоковольтных проводов;
2. загрязнение свечей;
3. повреждение катушки зажигания;
4. неисправность крышки или ротора распределителя;
5. нарушение установочного угла опережения зажигания;
6. неисправность датчика положения коленчатого вала;
7. неисправность электронного модуля зажигания.
Другой возможной причиной может быть работа на переобедненной смеси, которая плохо воспламеняется. При этом возможны такие неисправности:
1. негерметичность впускного тракта;
2. утечка разряжения, например, через трещину в вакуумном шланге;
3. негерметичность дроссельного патрубка или карбюратора;
4. ослабла или сломана пружина выпускного клапана.
В непрогретом двигателе условия сгорания смеси не оптимальные из-за конденсации паров топлива на стенках цилиндров, и содержание СН в выхлопных газах выше нормы.
Повышенное содержание СН – это признак неполного сгорания топлива, и тогда двигатель работает не экономично. После устранения неисправностей связанных с повышенным содержанием СН, экономичность двигателя улучшается.
Замечу, что при обогащении смеси растет содержание СО, поэтому этот газ называется индикатором обогащения. По аналогичным соображениям повышенное содержание кислорода – это индикатор обеднения.

ПОВЫШЕННОЕ СОДЕРЖАНИЕ СО В ВЫХЛОПНЫХ ГАЗАХ

Избыток СО в выхлопных газах означает, что в цилиндрах имеется избыток топлива или недостаток кислорода. Прт этом образуется богатая смесь и топливо сгорает не полностью.
Перечислю возможные причины:
1. не исправен регулятор давления топлива (например, утечка через диафрагму);
2. повышенное давление топлива (например, засорился обратный топливопровод);
3. неисправность в системе улавливания паров топлива в баке;
4. засорился воздушный фильтр или клапан в системе вентиляции картера.

ПОВЫШЕННОЕ СОДЕРЖАНИЕ СН И СО В ВЫХЛОПНЫХ ГАЗАХ
Это происходит, если топливная система подает в цилиндры двигателя богатую смесь или при переобогащении смеси из-за неисправности в системе зажигания. Например, если свеча загрязнена, искрообразование может не последовать. Не прореагировавший кислород поступит в выпускной тракт, где будет воспринят датчиком кислорода как признак бедной смеси. Электронный блок управления двигателем (ЭБУ) выдаст сигнал на обогащение смеси, искрообразование может еще ухудшиться, а в выхлопных газах будет еще больше СО и СН. В этом случае следует искать неисправность в системе зажигания.

А как убедиться, что система управления двигателем работает в замкнутом режиме ( с обратной связью от датчика кислорода)?
В системе управления впрыском топлива датчик кислорода (ДК)выполняет функцию определения концентрации кислорода в выхлопных газах и входит в состав электронного сравнивающего устройства (компаратора). На одном входе компаратора – сигнал, фиксирующий текущий состав рабочей смеси, на другом – электронный сигнал, соответствующий стехиометрическому составу смеси. Компаратор работает в режиме релейного регулирования.

Чтобы проверить систему регулирования надо:
1. Подключить стрелочный вольтметр к выходу датчика кислорода, используя булавку. Запустить и прогреть двигатель. Сигнал на выходе ДК исправного прогретого двигателя на холостом ходу должен переключаться между уровнями 0,2-0,8 В с частотой 4-10 Гц. Стрелка вольтметра в режиме измерения установившегося постоянного напряжения должна слегка колебаться в районе 0,45 В.
2. Глядя на вольтметр, отсоединить от впускного коллектора вакуумный шланг. Напряжение на выходе датчика упадет ниже 0,3 В, это реакция на обеднение смеси из-за утечки разряжения. ЭБУ в режиме с обратной связью компенсирует избыток кислорода подачей дополнительного топлива, смесь опять станет стехиометрической, стрелка вольтметра опять вернется к напряжению 0,45 В.
3. Наблюдая за стрелкой вольтметра, из баллона с пропаном выпустить немного газа перед воздухозаборником двигателя. На некоторое время вольтметр покажет 0,8 В, индуцируя богатую смесь. Затем ЭБУ отработает это возмущение, уменьшив подачу топлива через форсунки. Режим опять станет стехиометрическим, стрелка прибора будет колебаться в районе 0,45 В.

НЕОБХОДИМОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОРОДА (О2) И ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА (СО2) В ВЫХЛОПНЫХ ГАЗАХ
Информации, получаемой от двухкомпонентного газоанализатора по содержанию компонентов СО и СН, может быть недостаточно для диагностирования состояния двигателя, да к тому же эти газы влияют друг на друга в каталитическом нейтрализаторе. В то же время повышенное содержание кислорода в выхлопных газах – это индикатор работы на обедненной смеси. Только следует иметь в виду, что негерметичность в выпускном тракте также приводит к повышенному содержанию кислорода в выхлопных газах и отсюда к ложному указанию на обеднение смеси за счет подсоса воздуха. Чтобы быть уверенным в показаниях газоанализатора по параметру О2, необходимо убедиться в исправности выпускного тракта.
Для этого следует сравнить показания газоанализатора на холостых оборотах и для режима 2500 об/мин:
• Если содержание кислорода высокое в обоих случаях – смесь бедная в обоих случаях – выпускной тракт исправен.
• Если содержание кислорода мало на холостых оборотах и велико на 2500 оборотах – выпускной тракт исправен, но в нем установлен нейтрализатор с инжекцией (дополнительной подачей) воздуха.
• Если на холостых оборотах содержание кислорода велико, а на 2500 оборотах мало – скорее всего имеется небольшая утечка, незаметная при больших выбросах выхлопных газов в выпускном тракте.
Содержание двуокиси углерода СО2 – мера эффективности процесса сгорания топлива в двигателе. Норма 12- 17 %, при стехиометрическом составе смеси содержание СО2 максимально, в иных случаях содержание СО2 понижается. Сам по себе значение содержания СО2 не позволяет сделать вывод, бедная смесь или богатая, необходимо дополнительно учитывать показания СО и СН.

ОКИСЛЫ АЗОТА NO И ИХ ИЗМЕРЕНИЕ
Окислы азота формируются в камере сгорания двигателя при температуре выше 1370*С (2500*F) или при большом давлении. При соединении окислов азота с углеводородными компонентами СН (остатки несгоревшего топлива) в атмосфере под воздействием солнечных лучей образуется фотохимический смог, вредный для органов дыхания человека.
Окись азота – бесцветный газ без вкуса и запаха. Двуокись азота NO2- рыжеватый газ с кислым едким запахом. Из этих компонентов в камере сгорания двигателя образуется группа окислов азота.
Содержание окислов азота в выхлопных газах определяют с помощью пятикомпонентного газоанализатора. Окислы азота формируются при работе двигателя под нагрузкой. Поэтому измерения приходится проводить на динамометрическом стенде или в поездке портативным газоанализатором.
Эффективной мерой борьбы против образования окислов азота, является применение системы рециркуляции выхлопных газов.
Исправный автомобиль под нагрузкой должен иметь содержание окислов азота в выхлопных газах менее 1000 РРМ, на холостых оборотах – менее 100 РРМ.

Повышенное содержание окислов азота в выхлопных газах обычно возникает, когда:
• Двигатель перегрет.
• Топливная смесь бедная.

Образование окислов азота нарпямую связано с температурой в камере сгорания. Горение бедной смеси происходит с повышением температуры.
При повышенном содержании окислов азота следует проверить:
1. систему охлаждения двигателя;
2. работу клапана и целостность патрубков в системе рециркуляции выхлопных газов;
3. топливную систему на предмет обеднения смеси.
Вообщем с помощью газоанализатора можно составить некоторое мнение о самочувствии мотора.
Как сказал "мастер" - до евро 2 чуть-чуть не дотянул.

За 12 лет действия стандартов ЕВРО допустимое содержание в выхлопе оксидов азота сократилось почти в 10 раз.

Содержание токсичных веществ в выхлопных газах (по вертикальной оси) зависит от содержания кислорода в топливной смеси.

Адаптер посылает сигнал на карманный компьютер, прикреплённый к лобовому стеклу. На его экране отображается информация о параметрах движения автомобиля.

К началу 1970-х годов годовой выпуск автомобилей в США и Японии перевалил за 10 миллионов, вырос автомобильный парк и в Европе. В результате жители крупных городов вынуждены были познакомиться с таким неприятным явлением, как смог: под действием солнечного ультрафиолета содержащиеся в выхлопных газах вещества вступали в фотохимические реакции и образовывали соединения, раздражающие слизистые оболочки. У людей першило в горле, слезились глаза. Особенно страдал от смога Лос-Анджелес: город закрыт от ветров горами и почти круглый год там светит солнце. Но автомобильный выхлоп и сам по себе несёт огромный вред здоровью людей. В нём содержится ядовитый угарный газ (СО), ещё более ядовитые оксиды азота (NO_х), не сгоревшие в цилиндрах двигателей углеводороды (СН), например бензапирен, обладающие канцерогенным действием.

Видимо, именно поэтому в США в 1972 году были введены нормы на выброс с отработавшими газами токсичных веществ и методы испытаний двигателей. Позже аналогичные меры предприняли в Японии и в Европе. Проверке должна была подвергаться каждая готовящаяся к выпуску новая модель автомобиля.

Нормы и схемы испытаний в США, Японии и Европе несколько разнились. Для автомобилестроителей ЕС в соответствии с введёнными в 1992 году нормами ЕВРО-1 была предусмотрена имитация четырёх циклов езды по городу (условно 1 км на каждый цикл) с разгоном, движением на постоянной скорости на разных передачах и торможением. Испытания проводились на роликовом стенде. Колёса автомобиля вращали ролики с установленными на них инерционными массами, обеспечивающими соответствующую нагрузку при разгоне и торможении, а также силу сопротивления потока воздуха. При испытаниях постоянно проверялось содержание СО, СН и NO_х в отработавших газах, определялся расход топлива. Дополнительно проверялась концентрация СО, СН на холостом ходу при минимальной частоте вращения коленчатого вала (имитация остановки на светофоре или в пробке).

До конца 1980-х годов в Советском Союзе проблемы с выхлопом стояли не так остро, как в США, Японии и Европе. И причина, как ни парадоксально, была в низком техническом уровне отечественных машин и их небольшом количестве: при громадной территории в стране выпускалось около миллиона легковых автомобилей в год, а большинство двигателей имело относительно низкую степень сжатия и соответственно низкий выброс оксидов азота NO_х, которые образуются при высоких температурах и давлениях. Кроме того, в отличие от заграницы, где ради повышения октанового числа в бензин добавляли тетраэтилсвинец, у нас в этом не было острой необходимости, и содержание свинца в топливе и соответственно в выхлопных газах было гораздо ниже.

СОСТАВОМ СМЕСИ УПРАВЛЯЕТ ГАЗОАНАЛИЗАТОР

Относительно простые и недорогие средства обеспечить работу двигателя даже по нормам ЕВРО-2, не говоря о более жёстких стандартах ЕВРО-3 и ЕВРО-4, уже не могут. Необходимы компьютеризированные системы управления с обратными связями, применение дорогих каталитических нейтрализаторов, содержащих платину и палладий и снижающих концентрацию СО, СН и NO_х, и прочие ухищрения.

В системе выхлопа приходится ставить датчики кислорода, позволяющие автоматически управлять впрыском топлива. Оптимальный режим достигается лишь в так называемой зоне бифункциональности — узком диапазоне (0,97–1,00) коэффициента избытка воздуха α, равного отношению количества воздуха в смеси к тому количеству воздуха, которое нужно для полного сгорания бензина. При α=1 смесь считается нормальной, при α 1 — бедной. Состав отработавших газов зависит от степени обогащения смеси: при богатой смеси в выхлопе присутствуют угарный газ и несгоревшие углеводороды (для полного сгорания просто не хватает воздуха), а при бедной смеси в цилиндрах образуется много оксидов азота. (При запуске холодного двигателя в цилиндры приходится подавать богатую смесь, иначе двигатель глохнет.)

Датчики имеют разную конструкцию и по-разному реагируют на наличие кислорода. Например, пальчиковые датчики представляют собой тонкостенный цилиндр из специальной керамики (обычно из диоксида циркония и оксида иттрия), покрытый тонким слоем платины, служащей электродом. Датчик снабжён электронагревательным элементом, обеспечивающим необходимую рабочую температуру. Прибор работает как электронный ключ: при появлении в выхлопных газах кислорода электрический потенциал резко падает, это служит сигналом блоку управления увеличить подачу топлива. После обогащения смеси кислород в отработавших газах исчезает, напряжение на датчике становится максимальным и блок управления уменьшает подачу топлива. Таким образом система реагирует на нажатие водителем на педаль акселератора: подача воздуха увеличивается, смесь обедняется, и в выхлопных газах остаётся кислород; следовательно, требуется увеличить подачу топлива.

ДИАГНОСТИКА НА ХОДУ

Запланировано, что в России с 2008 года начнут действовать Правила 83—04 ЕЭК ООН (ЕВРО-3). Одним из требований нового стандарта стала обязательная установка на машине системы бортовой диагностики (ОВD: On-board Diagnosis), которая позволяет постоянно контролировать работу узлов и систем автомобиля. При выявлении неисправности система диагностики автоматически включает соответствующий индикатор на панели приборов или мониторе бортового компьютера.

У нас внедрение стандартов ЕВРО-3 и ЕВРО-4 сталкивается с серьёзными проблемами: не хватает специальной аппаратуры, подготовленных специалистов для проведения технического осмотра, не налажен контроль за качеством топлива на автозаправочных станциях (присадки, которые для повышения октанового числа добавляют в бензин недобросовестные работники АЗС, приводят к быстрому выходу из строя дорогих нейтрализаторов). Только решив их, можно будет исключить эксплуатацию автомобилей с повышенным выбросом токсичных веществ.

Читайте в любое время

Содержание токсичных веществ в выхлопных газах (по вертикальной оси) зависит от содержания кислорода в топливной смеси. Углеводороды (СН) и угарный газ (СО) присутствуют в отработавших газах при богатой смеси. При бедной смеси в отработавших газах появляются оксиды азота (NO_х). Электрическое напряжение δ на пальчиковом кислородном датчике при появлении в выхлопе кислорода резко падает до нуля. Это происходит на границе зоны бифункциональности и помогает системе управления удерживать состав смеси близким к оптимальному. (Пунктирные линии соответствуют содержанию токсичных компонентов при отсутствии нейтрализатора; сплошные линии показывают их содержание при использовании трёхкомпонентного нейтрализатора.)
Схема управления работой двигателя, обеспечивающая выполнение норм ЕВРО-3. Бензин из бака (23) через фильтр (15) и форсунку (8) подаётся в цилиндр. Туда же поступает воздух, поток которого контролируется датчиками расхода (2) и температуры (18). В катушке зажигания (6) вырабатывается высоковольтный импульс для воспламенения топливной смеси. Испаряющийся в баке бензин улавливается адсорбером (3); при его продувке открывается клапан (4), пары поступают в воздушную магистраль и далее — в цилиндр. При срабатывании датчика (5) открывается клапан рециркуляции (17) и часть выхлопных газов направляется в цилиндр: благодаря этому температура сгорания уменьшается и снижается содержание оксидов азота. Работу двигателя контролирует блок управления (1). Система управления включает также датчик фазы (9), два кислородных датчика (10, 12) на выхлопном трубопроводе (11), датчик температуры охлаждающей жидкости (13), датчик детонации (14), датчик частоты вращения коленчатого вала (16), датчик положения дроссельной заслонки (20), регулятор частоты вращения на холостом ходу (19), регулятор давления (7). К разъёму (21) подключается бортовая система диагностики, выдающая сигнал на контрольную лампу (22).

Информации, получаемой от двухкомпонентного газоанализатора по содержанию компонентов СО и СН, может быть недостаточно для диагностирования состояния двигателя, к тому же эти газы влияют друг на друга в каталитическом нейтрализаторе. В то же время повышенное содержание кислорода в выхлопных газах — это индикатор работы на обедненной смеси. Следует только иметь в виду, что негерметичность в выпускном тракте также приводит к повышенному содержанию кислорода в выхлопных газах и к ложному указанию на обеднение смеси за счет подсоса воздуха. Чтобы быть уверенным в показаниях газоанализатора по параметру О₂, нужно убедиться в исправности выпускного тракта.

Для этого следует сравнить показания газоанализатора на холостых оборотах и для режима 2500 оборотов в минуту:

? если содержание кислорода высокое в обоих случаях — смесь бедная в обоих случаях — выпускной тракт исправен;
? если содержание кислорода мало на холостых оборотах и велико на 2500 оборотах — выпускной тракт исправен, но в нем установлен нейтрализатор с инжекцией (дополнительной подачей) воздуха;
? если на холостых оборотах содержание кислорода велико, а на 2500 оборотах мало — скорее всего имеется небольшая утечка, незаметная при больших выбросах выхлопных газов в выпускном тракте.

А. По содержанию компонентов СО и СН

Пример 1. Пробег 32000 километров, СН = 0 PPM, СО = 0,00%.

Двигатель работает идеально. В таблице 1 приведены максимально допустимые значения, меньшие значения — положительный фактор.

Пример 2. Пробег 160000 километров, СН = 350 РРМ, СО = 0,3%.

Содержание СН выше нормы для инжекторных автомобилей. Низкое содержание СО свидетельствует, что соотношение воздух/ топливо нормальное. Отметим, что индикатором работы двигателя на богатой смеси является именно повышенное содержание СО, а не СН. При работе на богатых смесях было бы повышено содержание и СО и СН.

Вероятная причина повышенного содержания СН:

? неисправность термостата, не позволяющая двигателю достичь рабочей температуры;
? неисправность в системе зажигания (например, позднее зажигание).

Пример 3. Пробег 240000 километров, СН = 488 РРМ, СО = 5,72%.

Смесь переобогащена, о чем свидетельствуют высокие значения и СО и СН. Для умеренно богатой смеси таких больших значений концентрации СН не было бы, увеличилось бы только со держание СО. Очень богатая смесь плохо воспламеняется, что и приводит к повышению содержания СН и СО.

Пример 4. Пробег 88000 километров, СН = 35 PPM, СО = 3,86%.

Двигатель работает на богатой смеси, содержание СО повышено, Содержание СН нормальное, это индикатор исправности системы зажигания. Возможна неисправность в системе подачи топлива.

Б. По содержанию компонентов СН, СО, СО₂ и О₂

Пример 1. Пробег 45500 километров, СН = 0 РРМ, СО = 0%, О₂ = 0%, СО₂ = 17,5%.

Двигатель в идеальном состоянии и работает эффективно.

Пример 2. Пробег 184000 километров, СН = 52,84 РРМ, СО = 2,51%, О₂ = 1,2%, СО₂ = 11,8%.

Для двигателя с каталитическим нейтрализатором значения для компонентов СО и СН высокие. Одновременное повышение содержания СН и СО означает работу на богатой смеси. Содержание кислорода в пределах допустимого, а СО₂ несколько понижено. Это показывает, что коэффициент избытка воздуха незначительно отличается от стехиометрического значения. Скорее всего непрогретый двигатель работает на богатой смеси, нейтрализатор также не прогрет. Возможно, не исправен термостат.

Пример 3. Пробег 93500 километров, СН = 44 РРМ, СО = 4,51%, О₂ = 0,1%, СО₂ = 7,94%.

Двигатель работает на богатой смеси. Индикатор богатой смеси СО имеет высокое значение, индикатор бедной смеси О₂ — низкое. Низкое значение для СО₂ говорит о неэффективности процесса сгорания и об отличии состава топливной смеси от стехиометрического. Отметим, что исправный газонейтрализатор несколько понижает высокие значения СО, доокисляя окись углерода до двуокиси СО₂. Неисправности могут иметь место в системе питания и зажигания.

Пример 4. Пробег 169000 километров, СН = 786 РРМ, СО = 0,4%, О₂ = 6,8%, СО₂ = 7,4%.

Высокий уровень СН — признак того, что топливо сгорает не полностью. Значительная концентрация кислорода — признак бедной смеси. Из-за плохого сгорания топлива показания СО₂ также низкие. Возможны пропуски в системе зажигания. Нужно проверить герметичность впускного тракта, давление топлива и искать неисправности, приводящие к обеднению топливной смеси.

Читайте также: