Domowy analizator gazów. Domowy analizator gazu CO2 do samochodów. Cechy konstrukcyjne czujnika tlenu

Analizator gazów jest urządzeniem elektrooptycznym do pomiaru udziału objętościowego składników w spalinach silnika.

Analizatory gazów składają się z 1,2,3,4,5-komponentu. Zmierzone komponenty spaliny: CO, CH, CO2, O2, NOx. Wiemy, że wszystkie nowoczesne auta benzynowe (z wyjątkiem aut z bezpośrednim wtryskiem paliwa do cylindrów i uwarstwionym rozkładem mieszanki) w warunkach ustalonych (poza pełnym obciążeniem) muszą pracować przy stechiometrycznym stosunku powietrze/paliwo (Lambda równa 1). Ponadto dokładność utrzymywania tego wskaźnika jest dość wysoka (Lambda = 0,97-1,03). Lambda jest integralnym parametrem, który pozwala ocenić jakość mieszaniny roboczej. A jakość spalania mieszanki można ocenić na podstawie składu spalin. Do zadań diagnostycznych właściwe będzie zastosowanie analizatorów gazowych 4 i 5 składowych, a ponadto takich, które potrafią obliczyć współczynnik Lambda.

4-komponentowy analizator gazów jest niezastąpiony w autodiagnostyce. Pomaga zajrzeć do wnętrza komór spalania pracującego silnika i określić, jak przebiega proces spalania mieszanki paliwowo-powietrznej. Ta mieszanka powinna, o ile to możliwe, zostać całkowicie spalona w silniku, tak aby można było osiągnąć maksymalną możliwą moc silnika przy niskim zużyciu paliwa, a powstałe zanieczyszczenia były od samego początku utrzymywane na jak najniższym poziomie. Absolutnie doskonałe spalanie nie jest możliwe nawet przy idealnym mieszanka paliwowo-powietrzna, ponieważ czas na to jest zbyt krótki, nawet przy najlepszej konstrukcji i optymalnej kontroli wszystkich ważnych dla spalania komponentów. Z teoretycznego punktu widzenia spalanie byłoby idealne przy stosunku paliwa do powietrza 1:14,7 lub objętościowo 1 litr paliwa zmieszany z 10 000 litrów powietrza. Ten stosunek jest oznaczony przez lambda.

Analizowany gaz trafia do analizowanej kuwety, gdzie określone składniki oddziałując z promieniowaniem powodują jego absorpcję w odpowiednich zakresach widmowych. Strumienie promieniowania z charakterystycznych obszarów widmowych są izolowane przez filtry interferencyjne i przekształcane na sygnały elektryczne proporcjonalne do stężenia analizowanych składników. Czujnik elektrochemiczny oddziałując z tlenem generuje sygnał proporcjonalny do stężenia tlenu. Wartość l jest obliczana przez analizator gazów automatycznie na podstawie zmierzonego CO, CH, CO2 i O2.

Nowoczesne analizatory gazów wysokiej klasy oprócz niezawodności i łatwości obsługi posiadają wiele dodatkowych funkcji. Mogą mierzyć prędkość wał korbowy silnika, temperatury oleju, a także zapamiętać pośrednie protokoły pomiarów i przenieść wyniki do komputera osobistego lub wydrukować je na wbudowanej drukarce.

Bardzo ważną cechą analizatora gazów z punktu widzenia operatora jest jego niezawodność. Ponieważ ze względu na swoją konstrukcję analizator gazu jest złożonym urządzeniem elektronicznym, zwykle nie można go naprawić samodzielnie i trzeba skontaktować się z markowym centrum serwisowym, co jest niezwykle niewygodne, dlatego wybierając model analizatora gazu, należy należy zwrócić uwagę na jego ochronę przed wpływami zewnętrznymi oraz obecność wstępnego przygotowania jednostek gazowych.

Znalazłem w internecie właśnie taki program. Czy ktoś tego próbował? Cóż, jakie są twoje przemyślenia na temat tego programu? Opis i zrzuty ekranu poniżej

Analizator gazów oparty na współczynniku przepuszczania promieni podczerwonych przez folię filtracyjną. Ta prymitywna metoda mierzenia zawartości procentowej CO2 w spalinach silnika daje duży błąd, ale jest łatwa do wyprodukowania. Fabryczne analizatory gazów z dużą dokładnością określające zawartość CO2 kosztują około 300 dolarów, a można je samemu złożyć z prostych części. Po wyprodukowaniu, wyregulowaniu i przetestowaniu tego analizatora gazowego rozbieżność pomiaru z obecnym okazała się wynosić około 0,5% w jednym lub drugim kierunku.

Dla ułatwienia produkcji analizatora gazów, cała część obliczeniowa, ustawienie i wyświetlenie wyniku jest wykonywane przez programy korzystające z metody.

Schemat montażu i podłączenia analizatora gazów do komputera.

Tworzenie filtrów

Najtrudniejszą rzeczą w produkcji będzie wykonanie folii filtrującej, która będzie musiała przepuszczać tylko te promienie podczerwone, które zostały załamane przez dwutlenek węgla (CO2). Aby zrobić film, musisz:

1,2 grama nadmanganianu potasu

2. Proszek aluminiowy 0,5 grama

3. Żywica epoksydowa (już rozcieńczona utwardzaczem) przezroczysta 10 gram.

Wszystko to miesza się w małym pojemniku i nakłada na zwykłe szkło. Grubość utwardzonej warstwy powinna wynosić 0,2 mm

Inne składniki

Pamiętaj, że dioda musi być podczerwona, łatwa do odnalezienia, wyróżniające cechy, jest biała. gdy się świeci, nie ma blasku. (W życiu codziennym takie diody są instalowane w pilotach).

Fototranzystory wyglądają inaczej, najważniejsze jest to, że ich zakres częstotliwości pracy odbieranego promieniowania jest taki sam jak w przypadku diody podczerwieni. Wystarczy przyjść do dowolnego sklepu radiowego i powiedzieć daj mi transoptor podczerwieni (dioda podczerwieni i fototranzystor).

Ponieważ nasz obwód jest dość prymitywny, będzie bardzo wrażliwy na zmiany temperatury, a czujnik temperatury zostanie wprowadzony dla większej dokładności. Obwód ten wykorzystuje czujnik pomiaru temperatury z konwencjonalnego testera CYFROWEGO MULTIMETRU DT-838 (zwykła tania „tseshka” za 200 rubli). Oczywiście jako czujnik można użyć termistora lub termotranzystora, ale wtedy można uzyskać duże odchylenia, ponieważ w tym obwodzie testowanie i regulację przeprowadzono za pomocą czujnika temperatury ze „sklepu”.

Przetwarzanie danych

Następnie po podłączeniu urządzenia do komputera należy uruchomić program „FRIZO Gas Analyzer”. Wybierz port COM, do którego wszystko jest podłączone i naciśnij Start, jeśli czujnik działa poprawnie, program pokaże, że połączenie zostało nawiązane.

Gratulujemy udanego montażu, instalacji i konfiguracji analizatora gazów, teraz możesz zamontować czujnik w rura wydechowa samochodu do pomiaru zawartości procentowej CO2 w spalinach. Pamiętaj, że dokładność urządzenia wynosi + -0,5%.

Z artykułu dowiesz się, jak powstaje zaczep sondy lambda własnymi rękami i czy warto go zainstalować w swoim samochodzie. Sprawność silnika zależy od tego, jak dobrze spala się mieszanka paliwowo-powietrzna. Bardzo ważny jest dobór optymalnej proporcji zawartości benzyny i powietrza w zależności od obciążenia silnika.

Jeśli w starych samochodach wszystkie ustawienia jakości i ilości paliwa zależały od regulacji gaźnika, to w nowoczesnych samochodach sytuacja jest nieco inna. Wszystko oddane jest w niezawodne ręce technologii mikroprocesorowej i ogromnej liczby czujników.

Jak działa układ wtrysku paliwa?

W układzie wtryskowym znajduje się kilka najważniejszych jednostek:

1. Zbiornik paliwa.
2. paliwo w jednej obudowie z pompką i filtrem.
3. Szyna paliwowa (montowana w komorze silnika na kolektorze dolotowym).
4. Wtryskiwacze dostarczające mieszankę benzynową do komór spalania.
5. Blok kontrolny. Z reguły jest montowany w przedziale pasażerskim i pozwala kontrolować dopływ mieszanki paliwowo-powietrznej.
6. Układ wydechowy, który zapewnia całkowite zniszczenie szkodliwych substancji.

To w tym ostatnim montowany jest zaczep sondy lambda. Własnymi rękami ("Lancer 9" lub "Lada", które masz, to nie ma znaczenia) możesz to zrobić po prostu. Ale powinieneś także zdawać sobie sprawę ze wszystkich konsekwencji instalacji „stub”. Podrabianie sondy lambda „zrób to sam” w Priora może być wykonane z prostą konstrukcją, w każdym razie będzie miało znaczący wpływ na pracę silnika.

Ile czujników jest w aucie

Zamontowany w układzie wydechowym nowoczesne samochody z systemem wtrysku paliwa. System może mieć jeden lub dwa czujniki tlenu. Jeśli jest zainstalowany, to znajduje się za katalizatorem. Jeśli dwa, to przed i po.

Ponadto mierzy się procent tlenu bezpośrednio na wyjściu z butli i wysyła swój sygnał do elektronicznej jednostki sterującej. Drugi, montowany za katalizatorem, jest niezbędny do korekty odczytów pierwszego.

Zasada działania sondy lambda

W dystrybucję paliwa do wtryskiwaczy zaangażowana jest cała elektronika samochodowa, która odpowiada za prawidłowe tworzenie mieszanki. Za pomocą czujnika tlenu określa się wymaganą ilość powietrza, aby utworzyć mieszankę wysokiej jakości. Dzięki precyzyjnemu dostrojeniu sondy lambda możliwe jest osiągnięcie wysokiego stopnia przyjazności dla środowiska i oszczędności.

Paliwo wypala się całkowicie, na wyjściu z rury jest praktycznie czyste powietrze - to plus dla środowiska. Najdokładniejsze dozowanie powietrza i benzyny to korzyść w zakresie oszczędności paliwa. Oczywiście w połączeniu z czujnikami tlenu zapewnia stabilną pracę silnika. Ale ze względu na to, że jest wykonany z metali szlachetnych, jego koszt jest niezwykle wysoki. A jeśli się nie powiedzie, wymiana będzie kosztować całkiem nieźle. Dlatego pojawia się myśl: „Ale jest szkopuł sondy lambda, wykonanie go własnymi rękami nie będzie trudne (VAZ-2107 musi nawet wymienić czujnik tlenu).”

Cechy konstrukcyjne czujnika tlenu

Wygląd tego urządzenia jest prosty - długi korpus elektrody, z którego wychodzą przewody. Koperta jest pokryta platyną (to ten szlachetny metal był omówiony powyżej). Ale struktura wewnętrzna jest bardziej „bogata”:

1. Metalowy styk łączący przewody w celu połączenia z aktywnym elementem elektrycznym czujnika.
2. Uszczelnienie dielektryczne dla bezpieczeństwa. Posiada mały otwór, przez który powietrze dostaje się do wnętrza obudowy.
3. Elektroda cyrkonowa typu ukrytego, która znajduje się wewnątrz ceramicznej końcówki. Kiedy prąd przepływa przez tę elektrodę, nagrzewa się do temperatury w zakresie 300…1000 stopni.
4. Ekran ochronny z otworem na wylot spalin.

Typy czujników

Istnieją dwa główne typy czujników tlenu, które są obecnie używane w technologii motoryzacyjnej:

1. Szerokopasmowy.
2. Dwupunktowy.

Bez względu na rodzaj mają niemal identyczną strukturę wewnętrzną. Jak wiecie, istnieją również podobieństwa zewnętrzne. Ale zasada działania jest znacznie inna. Szerokopasmowy czujnik tlenu to zmodernizowany czujnik punkt-punkt.

Zawiera element pompujący, który pod wpływem wahań napięcia wysyła sygnał do elektronicznej jednostki sterującej. Dopływ prądu do tego elementu może albo wzrosnąć, albo słabnąć. W takim przypadku niewielka ilość powietrza dostaje się do szczeliny i jest analizowana. Na tym etapie mierzone jest stężenie CO w spalinach. Ale czasami zaczep sondy lambda jest wykonywany i instalowany własnymi rękami. Na przykład „Chevrolet Lanos” pracuje z nim stabilnie i nie daje błędów po zatankowaniu złej benzyny.

Wykrywanie awarii czujnika tlenu

Oczywiście ten pierwiastek nie trwa wiecznie, pomimo wysokich kosztów i platyny w składzie. Oczywiście sonda lambda nie jest wyjątkiem iw pewnym momencie może kazać żyć długo. I pojawią się pewne objawy:

1. Poziom zawartości CO w spalinach gwałtownie wzrasta. Jeśli w samochodzie jest zainstalowany czujnik tlenu, a poziom CO jest bardzo wysoki, oznacza to, że urządzenie sterujące nie działa. Zawartość szkodliwych substancji określaj tylko za pomocą analizatorów gazów. Ale dla celów osobistych zdobycie go jest nieopłacalne.
2. Zwróć uwagę na komputer pokładowy... Zobacz jaki jest aktualny przebieg gazu. To najłatwiejszy sposób. Możesz także oceniać po częstotliwości tankowania.
3. A ostatnim znakiem jest palenie dalej panel lampka sygnalizująca obecność usterek w silniku.

Jeśli nie ma możliwości analizy spalin za pomocą specjalnego urządzenia, można to zrobić wizualnie. Lekki dym to znak, że w mieszance paliwowej jest za dużo powietrza. Z drugiej strony czarny mówi o dużej ilości benzyny. Dlatego można ocenić, że system nie działa poprawnie. Ale obraz jest inny, jeśli jest blenda sondy lambda. Własnymi rękami (Volkswagen, VAZ, Toyota - dla każdego samochodu) takie urządzenie jest wykonane po prostu.

Przyczyny awarii

Warto zwrócić uwagę na fakt, że czujnik tlenu znajduje się w epicentrum spalania paliwa. W konsekwencji skład benzyny ma istotny wpływ na pracę sondy lambda. Jeśli benzyna zawiera dużo zanieczyszczeń, nie jest zgodna z GOST, złej jakości, czujnik tlenu poda błąd lub nieprawidłowy sygnał do elektronicznej jednostki sterującej. W najgorszym przypadku urządzenie zawodzi. A dzieje się tak za sprawą dużej zawartości ołowiu, który osadza się na czujniku i zakłóca jego działanie. Ale mogą istnieć inne przyczyny awarii:

1. Uderzenie mechaniczne- drgania, zbyt aktywna praca auta prowadzą do uszkodzenia lub przepalenia obudowy. Nie można przeprowadzić napraw ani renowacji, racjonalnym wyjściem jest zakup nowego i zainstalowanie go.
2. Nieprawidłowa praca układu zasilania paliwem. Jeśli mieszanka powietrzno-paliwowa nie wypali się całkowicie, sadza zaczyna osadzać się na obudowie sondy lambda, a także dostaje się przez wloty powietrza. Oczywiście czyszczenie urządzenia na początku pomaga. Ale jeśli coraz częściej potrzebuje tej procedury, będzie musiał zainstalować nowe urządzenie.

Spróbuj od czasu do czasu diagnozować swój samochód. W takim przypadku nie zdziwi Cię awaria żadnego elementu.

Rozwiązywanie problemów

Oczywiście najdokładniejszą odpowiedź na temat awarii da tylko diagnostyka na specjalistycznym sprzęcie. Ale można samodzielnie zidentyfikować awarię czujnika, wystarczy dokładnie przeczytać o cechach czujnika i jego charakterystyce. Ale zaczep sondy lambda jest rzadko instalowany. Własnymi rękami (VAZ-2114 lub jakikolwiek inny samochód, jeśli masz), możesz dosłownie zrobić zaczep z dostępnych narzędzi. Algorytm rozwiązywania problemów jest następujący:

1. Otwórz maskę i znajdź kolektor wydechowy. Prace należy wykonywać na schłodzonym silniku, ponieważ można doznać poważnych obrażeń. Znajdź sondę lambda na katalizatorze.
2. Wydać oględziny... Zanieczyszczenia, sadza, lekkie osady to oznaki nieprawidłowej pracy układu paliwowego. Co więcej, ostatni znak sugeruje, że w gazach jest za dużo ołowiu.
3. Wymień czujnik tlenu i zdiagnozuj wszystko system paliwowy Ponownie. Jeśli nie ma zanieczyszczenia, musisz kontynuować rozwiązywanie problemów.
4. Odłącz wtyczkę czujnika i podłącz do niej woltomierz ze skalą do 2 woltów. Uruchom silnik i zwiększ obroty do 2500 obr/min, następnie zmniejsz do wartości bezczynny ruch... Zmiana napięcia powinna być nieznaczna - w zakresie 0,8...0,9 woltów. Jeśli nie ma zmiany lub napięcie wynosi zero, możemy mówić o awarii czujnika.

Możesz także ocenić podział według innych cech. Stwórz sztuczną próżnię w rurze próżniowej. W takim przypadku napięcie powinno być bardzo niskie - mniej niż 0,2 wolta.

Zasób czujnika tlenu

Aby zapewnić płynną i stabilną pracę auta, należy przeprowadzać regularne przeglądy techniczne. Na przykład sondę lambda należy sprawdzać co 30 tysięcy kilometrów. Co więcej, ma nie więcej niż sto tysięcy zasobów - nie powinieneś obsługiwać samochodu ze starym czujnikiem - doprowadzi to tylko do tego, że silnik będzie musiał zostać naprawiony znacznie wcześniej. I pojawia się pytanie - czy blenda sondy lambda jest odpowiednia do Twojego auta? Możesz zrobić takie urządzenie własnymi rękami na „Kalinie” w ciągu kilku minut.

Ale jest jedno zastrzeżenie. Kierowca nie może zagwarantować, że paliwo, którym tankuje samochód, jest wysokiej jakości. Oczywiście każdy jest przyzwyczajony do tankowania benzyny sprzedawanej na jego ulubionej stacji benzynowej. Ale kto wie, jaki rodzaj benzyny jest tam butelkowany? Dlatego staraj się ufać „markowym” stacjom benzynowym, które cenią swoją nazwę. Ale jeśli w pobliżu nie ma dobrych stacji benzynowych, będziesz musiał zadowolić się tym, co jest w pobliżu. A paląca się lampka błędu ICE jest częstym zjawiskiem, które pomoże pozbyć się instalacji sztuczki.

Domowe urządzenie do blendowania

Wszystko zależy od tego, jakie masz środki. Warto zauważyć, że mieszanka sondy lambda własnymi rękami w VAZ może być najbardziej demokratyczna, nadal działa bezbłędnie. Najtańsza opcja jest domowa. Korpus wykonany z brązu. Lepiej wybrać ten metal, ponieważ ma bardzo wysoką odporność na ogrzewanie. Ponadto wymiary tego półfabrykatu powinny być dokładnie takie same jak samego czujnika, aby nie dochodziło do wycieku oparów spalin. W rzeczywistości jest to przekładka z małym otworem - nie większym niż trzy mm. Ten element dystansowy jest wkręcany w miejsce czujnika. A sama sonda lambda jest zainstalowana w przekładce.

Pomiędzy czujnikiem a otworem w półfabrykacie znajduje się warstwa wiórów ceramicznych, na którą nakładana jest warstwa katalizatora. Z tego powodu przechodzi przez cienką dziurę i jest utleniany przez okruchy. Rezultatem jest znaczna redukcja poziomów CO. W związku z tym oszukany zostaje standardowy czujnik tlenu. Ale takie urządzenia można zainstalować na tanie samochody... Droższe samochody nie powinny być przerabiane.

Elektroniczny haczyk

Ale jeśli masz umiejętności w zakresie instalowania obwodów elektrycznych, możesz zrobić domowe urządzenie... Potrzebujesz tylko jednego z tych dwóch elementów - rezystora lub kondensatora. Ale taka sztuczka z sondą lambda nie jest odpowiednia dla wszystkich. Własnymi rękami ("Subaru Forester" lub VAZ, to nie ma znaczenia) możesz to zrobić zgodnie z jedną z proponowanych opcji. Ale bądź ostrożny, ponieważ niezrozumienie działania triku wpłynie na działanie całej jednostki sterującej. A jeśli nie masz pewności, lepiej zaopatrzyć się w gotowy na mikrokontroler. Jest dobra, ponieważ może samodzielnie wykonywać następujące czynności:

1. Oszacuj stężenie gazu na pierwszym czujniku.
2. Następnie tworzony jest impuls, który odpowiada wcześniej odebranemu sygnałowi.
3. Zapewnia uśrednione odczyty dla elektronicznej jednostki sterującej, które umożliwiają normalną pracę silnika.

Oprogramowanie układowe elektronicznej jednostki sterującej

Najskuteczniejszym sposobem jest całkowita zmiana programu w jednostce sterującej. Istotą całej procedury jest pozbycie się całości lub części jakiejkolwiek reakcji na zmianę wskazań czujnika tlenu. Należy jednak pamiętać, że gwarancja na pojazd traci ważność. Dlatego w przypadku nowych samochodów ta metoda, jak każda inna, nie zadziała.

Wniosek

A co najważniejsze – zastanów się, czy gra jest warta świeczki? Czy muszę zrobić taki szczegół, jak zaczepienie sondy lambda własnymi rękami? Na przykład „Lancer 9” nie jest autem budżetowym, ale high-endowym, więc czy warto przełamywać jego konstrukcję różnymi domowymi produktami? Czy to rozsądne? Jeśli są pieniądze na drogi samochód, to muszą być środki na utrzymanie go w dobrym stanie. Jeśli nie, to dlaczego kupiłeś taki samochód?

Cześć wszystkim! W tym artykule opowiem Ci, jak z dostępnych części wykonać prosty samodzielnie wykrywacz wycieku gazu.
Prawdopodobnie teraz nawet każdy uczeń wie, że tak niebezpieczny gaz jak metan nie ma zapachu i po prostu nie można go wykryć w powietrzu bez specjalnych urządzeń. Głównym składnikiem gazu ziemnego jest metan. Metan, ten sam gaz, który przepływa przez rury i w Twoim domu, z tą niewielką zmianą, że specjalnie dodawane są do niego dodatki zapachowe, aby mógł być wyczuwalny przez osobę za pomocą węchu.

Ale jeśli możesz to wyczuć, to po co robić czujnik, pytasz? Faktem jest, że człowiek może wyczuć już niebezpieczne stężenie gazu. Czujnik ma wyższą czułość. A jeśli w pomieszczeniu przez kilka godzin będzie niewielki wyciek gazu, to stężenie może nie mieć zapachu, ale będzie groziło 100% zagrożenie wybuchem. Aby tego uniknąć i wyśledzić początkujących do małych stężeń gazu w powietrzu i korzystać z czujników gazu.
Jest to oczywiście najprawdopodobniej projekt testowy, który pokazuje podstawową zasadę pracy z czujnikiem gazu, ale nikt w przyszłości nie przeszkodzi ci w ulepszeniu i zrobieniu z niego poważnego projektu.
Podam listę części i materiałów, które są wymagane do budowy naszego czujnika. (link do sklepu)
1. .
2. Bateria 9V i złącze.
3. .
4. .
5. .
6. (zrobi to każda struktura n-p-n).
7. .
8. .
9. .
10. .
11. Inne materiały, takie jak lutownica, lut, topnik i druty.

Zacznijmy więc konfigurować ten projekt!

Obwód jest dość prosty. Jego sercem jest czujnik gazu MQ-02, ale można również zastosować czujniki MQ-05, MQ-04.

MQ-02- reagują propan, metan, opary alkoholu, wodór, dym. Czujnik gazu MQ-02 to kompletny moduł. Na płytce ma wzmacniacz i zmienny rezystor, za pomocą którego można regulować czułość.
Mój obwód składa się z multiwibratora zmontowanego na układzie czasowym 555.

Prosty samochodowy jednoskładnikowy analizator gazów przeznaczony jest do pomiaru zawartości samego tlenku węgla CO w spalinach, wykorzystuje głównie metodę dopalania nie dopalonych składników w spalinach. Dopalanie CO odbywa się w komorze pomiarowej urządzenia za pomocą specjalnego podgrzewanego żarnika, a zmiana temperatury żarnika charakteryzuje zawartość CO w gazach. Dokładność odczytów takiego analizatora gazów jest niska i zależy w dużej mierze od zawartości innego składnika - węglowodoru CH.

Rysunek 3. Schemat ideowy dwuskładnikowego analizatora gazów CO i węglowodorów

1 - sonda; 2 ... 4 - filtry; 5 - pompa do dostarczania spalin; 6 - kuweta pomiarowa (komora); 7 - źródło promieniowania podczerwonego; 8 - silnik synchroniczny; 9 - obturator; 10 - kuweta porównawcza (komora) CO; 11 - odbiornik podczerwieni CO; 12 - skraplacz membranowy; 13, 16 - wzmacniacze; 14 - kuweta porównawcza (komora) C n H m; 15 - odbiornik podczerwieni С n Н m; 17, 19 - wskaźniki zawartości węglowodorów i CO; 18 - kuweta pomiarowa (komora) С n Н m

Oznaczanie zawartości substancji szkodliwych w spalinach za pomocą nowoczesnych wielokomponentowych analizatorów spalin samochodowych odbywa się bez użycia odczynników chemicznych, głównie metodą termiczną (podczerwoną). Metoda opiera się na zasadzie pomiaru wielkości pochłaniania promieniowania cieplnego przez różne składniki spalin. Zespół spektrometryczny nowoczesnego analizatora gazów działa na zasadzie częściowej absorpcji energii strumienia świetlnego przechodzącego przez gaz. Cząsteczki dowolnego gazu reprezentują układ oscylacyjny zdolny do pochłaniania promieniowania podczerwonego tylko w ściśle określonym zakresie długości fal. Tak więc, jeśli stabilny strumień podczerwieni zostanie przepuszczony przez kolbę z gazem, to jego część zostanie pochłonięta przez gaz. Co więcej, w tym przypadku pochłonięta zostanie tylko niewielka część całego widma strumienia świetlnego, którą nazywamy maksimum absorpcji danego gazu. Co więcej, im wyższe stężenie gazu w kolbie, tym większa będzie obserwowana absorpcja.

Fakt, że różne gazy odpowiadają różnym maksimom absorpcji, pozwala zmierzyć stężenie konkretnego gazu w mieszaninie gazów poprzez pomiar absorpcji odpowiedniej długości fali. W ten sposób stężenie każdego z gazów w spalinach silnika można określić, mierząc spadek natężenia strumienia świetlnego w tej części widma, która odpowiada maksimum absorpcji danego gazu.

Jednostka spektrometryczna urządzenia działa w następujący sposób:

Gazy spalinowe, uprzednio przefiltrowane i wolne od sadzy i wilgoci, przepompowywane są przez kuwetę pomiarową, którą jest rurka z końcówkami zamkniętymi szkłem optycznym. Po jednej stronie rurki zainstalowany jest radiator, który jest spiralą ogrzewaną prądem elektrycznym, którego temperatura jest ściśle ustabilizowana na jednym znaku. Taki emiter generuje stabilny przepływ promieniowania podczerwonego.

Po drugiej stronie kuwety pomiarowej zainstalowano filtry świetlne, które z całego strumienia promieniowania wybierają te długości fal, które odpowiadają maksimom absorpcji badanych gazów. Strumień po przejściu przez filtry światła trafia do odbiornika podczerwieni, który mierzy intensywność tego strumienia i zamienia go na informację o stężeniu gazów w spalinach pojazdu.

Ponieważ metoda ta ma zastosowanie tylko do pomiaru stężenia CO 2, CO i CH, to w kolejnym etapie mieszanina spalin z kuwety pomiarowej jest podawana sekwencyjnie do czujników elektrochemicznych do pomiaru tlenu O 2 i tlenków azotu NO X. W takim przypadku czujniki elektrochemiczne generują sygnał elektryczny o napięciu proporcjonalnym do stężenia tlenu i tlenków azotu.

W ten sposób mierzone są stężenia wszystkich istotnych gazów: CO, CH i CO 2 metodą psychrometryczną, O 2 i NO X za pomocą czujników elektrochemicznych. Sygnały z zespołu spektrometrycznego i czujników elektrochemicznych w nowoczesnym analizatorze gazów są przetwarzane za pomocą mikroprocesorowego układu elektronicznego.

Po przetworzeniu sygnałów na ekranie urządzenia wyświetlana jest informacja o zawartości gazu: CO, CO 2 i O 2 - w procentach, a CH i NO X - w ppm (części na milion), "części na milion". Oznaczenie w ppm wynika z faktu, że stężenie takich gazów w spalinach jest wyjątkowo niskie, dlatego niewygodne jest używanie procentów do wskazywania ich ilości.

Stosunek procentu do ppm można opisać następującą równością:

Na przykład w spalinach konwencjonalnego silnika wewnętrzne spalanie samochodu osobowego zawartość CH wynosi około 0,001% -0,01%. Trudność w stosowaniu takich wartości w pracy z góry określiła rozkład masy ppm jako jednostkę stężenia.

Analizator gazów jest złożonym instrumentem, którego jakość zależy przede wszystkim od dokładności i niezawodności jednostki spektrometrycznej. Zespół spektrometryczny jest najbardziej złożoną i kosztowną częścią urządzenia, dlatego podczas pracy bardzo ważne jest stworzenie warunków dla jego bezpieczeństwa i trwałości. Sadza, wilgoć i inne cząstki mechaniczne osadzające się na ściankach bloku prowadzą do zauważalnego rozrzutu odczytów bloku spektrometrycznego, a ostatecznie do jego rozpadu. Dlatego przed wejściem do jednostki pomiarowej spaliny muszą przejść specjalne szkolenie, które z reguły składa się z kilku etapów:

zgrubne czyszczenie spalin. Odbywa się to za pomocą filtra, który jest instalowany na wlocie do urządzenia lub bezpośrednio w sondzie próbkującej. Na tym etapie spaliny są oczyszczane z sadzy i innych dużych cząstek mechanicznych.

oczyszczanie spalin z wilgoci. Jest produkowany z separatorem wilgoci, który może mieć szeroką gamę wzorów. Na tym etapie ze strumienia gazu oddzielane są, a następnie usuwane kropelki wilgoci, które kondensują na wewnętrznych powierzchniach sondy i wężyku przyłączeniowym. Usuwanie kondensatu ze zbiornika magazynowego odbywa się automatycznie lub ręcznie przez operatora.

dokładna filtracja. Za pomocą dokładnego filtra przeprowadzana jest końcowa filtracja najmniejszych cząstek mechanicznych. Filtry dokładne czyszczenie może ich być kilka, podczas gdy są one instalowane kolejno jeden po drugim.