Устаревшее представление, что газоанализатор служит только для регулировки и контроля токсичности выхлопных газов, не позволяет многим автомеханикам-диагностам правильно оценить состояние двигателя и систем зажигания. Да и проблема экологии работников автосервиса часто мало волнует. Для опытного автодиагноста 4-х компонентный газоанализатор служит своего рода "глазами", позволяя "заглянуть" внутрь камер сгорания работающего двигателя и определить, как идет процесс горения топливно-воздушой смеси. Именно от течения этого процесса зависят главные показатели ДВС - мощность и экономичность. В результате полного, идеального, сгорания топливно-воздушной смеси должны получиться углекислый газ (СО₂) и вода, но "мир не идеален". Поэтому, основываясь на показаниях газоанализатора о количественном содержании компонентов в выхлопных газах, можно произвести необходимые регулировки для получения оптимального соотношения мощности и экономичности, а так же оценить состояние клапанов, цилиндропоршневой группы и сделать вывод о необходимости ремонта. Кроме того, правильно отрегулированные системы топливоподачи и зажигания при исправном двигателе дают минимальный выброс вредных веществ в атмосферу.

В современных автомобилях с микропроцессорной системой управления двигателем, диагностируемых при помощи сканеров, 4-х компонентный газоанализатор значительно увеличивает вероятность нахождения неисправности в двигателе, так как ведёт непосредственно измерение параметров, а не считывание информации из электронного блока управления, и значительно сокращает время на поиск неисправности.

Бензин, как моторное топливо, обладает хорошей испаряемостью и высокой скоростью сгорания. Распылённые частицы бензина во взвешенной смеси с атмосферным воздухом при определённых условиях образуют горючую топливовоздушную смесь (ТВС), которая легко воспламеняется от электрической искры в камерах сгорания ДВС. Наиболее благоприятным условием воспламенения хорошо перемешанной (гомогенной) смеси является весовое соотношение в ней бензина и воздуха, равное 1/14.5 (для высокооктановых сортов бензина ТВ-смесь с таким соотношением компонентов называется стехиометрической и, с точки зрения эффективности и полноты сгорания бензина является идеальной). Качество ТВ-смеси принято оценивать коэффициентом избытка воздуха α-(альфа), который определяется как α=Мф/Мт, где Мф - фактически затраченное, а Мт -теоретически необходимое количество массы воздуха для полного сгорания данной порции бензина. Когда ТВ-смесь стехиометрическая, то Мф=Мт и коэффициент избытка воздуха α=1. Если Мф>Мт, то ТВ-смесь обогащена воздухом, но называется "бедной" ТВ-смесью, так как обеднена бензином. При этом α>1. При Мф<Мт ТВ-смесь называется "богатой", так как в ней избыточен от теоретически необходимого количества бензин (α<1). Любой бензиновый двигатель может устойчиво работать только в строго отведённом интервале изменения качества ТВ-смеси. Для ДВС классических конструкций максимально допустимому обогащению соответствует коэффициент избытка воздуха α=0,75, при максимальном обеднении - α=1,35. Если в цилиндры ДВС подаётся ТВ-смесь по компонентному составу за пределами указанного диапазона для коэффициента α (0,75<α<1,35), то классический двигатель "глохнет" из-за того, что смесь перестает воспламеняться.

Зона А - мощностной состав ТВ-смеси
Зона Б - экономичный состав ТВ-смеси
P - мощность двигателя
M - крутящий момент
Ве - расход топлива

График на рисунок 1(а) имеет основополагающее значение для проектирования ДВС, а на рис. 1(б) дает возможность контролировать не только двигатель, но и систему зажигания.

Для контроля, ремонта и регулировки ДВС, систем топливоподачи и зажигания предпочтителен 4-х компонентный газоанализатор. Помимо анализа состава выхлопных газов в нём закладывается функция расчёта коэффициента α, а так же может быть заложен расчёт корректированного значения СО. Дело в том, что концентрация СО может быть не только измерена, но и рассчитана, исходя из концентрации других компонентов выхлопных газов. При этом оба значения СО не должны значительно различаться. Расхождение же будет свидетельствовать о подсосе воздуха через неплотности в выпускной системе.

Диагностика с применением 4-х компонентного газоанализатора.

Диагностирование карбюраторных и впрысковых двигателей не имеет принципиальных отличий. И карбюратор и система впрыска выполняют одну и ту же задачу, только последняя - на более современном, высоком уровне. Поэтому рассмотрим методику диагностики на примере карбюраторного двигателя, делая заметки для систем впрыска.

Проверку необходимо начинать с параметров холостого хода.

*Глушитель имеет слив для конденсата.

Завышенное содержание СО на холостом ходе (>1,5%) приводит к перерасходу топлива в городском цикле и провалу в начале движения дроссельной заслонки. Если не удаётся отрегулировать винтом качества смеси карбюратор на предмет снижения СО до необходимого уровня, то наиболее вероятными причинами могут быть:

• повреждение уплотнительного кольца на винте качества
• завышенный уровень топлива в поплавковой камере
• увеличенный размер главного топливного жиклёра
• заедание в приоткрытом состоянии заслонки во вторичной камере
• засорился воздушный фильтр или жиклёр

На автомобилях, оборудованных системой впрыска топлива в этом случае возможны неисправности:

• потенциометра СО
• датчика массового расхода воздуха
• лямбда-зонда
• датчика температуры охлаждающей жидкости (показывает заниженную температуру)

Заниженное значение СО (<0,3%) вызывает "вялый" разгон, начальный провал и перерасход топлива, т.к приходится чаще дросселировать. А значение СО<0,1% вызывает "проскоки" искры, а значит увеличение содержания СН и, следовательно, перерасход топлива. Если не удаётся отрегулировать заниженное СО, то наиболее вероятны:

• занижен уровень топлива в поплавковой камере
• малая подача топлива в карбюратор
• засорился главный топливный жиклёр или система холостого хода

Для систем впрыска:

• недостаточное давление в топливной рампе (бензонасос, фильтр тонкой очистки, регулятор давления топлива)
• закоксовывание форсунок

Далее проверка работы карбюратора проводится на средних оборотах двигателя.

СО - 0,1-0,2% - экономичный расход топлива
СО - 0,4-0,5% - средний расход топлива при хорошей приемистости
СО - 1,0-2,5% - большой расход топлива при максимальной мощности на средних оборотах

Средние обороты - это трассовый цикл движения автомобиля. Большую часть времени двигатель работает именно на этих оборотах, и, соответственно, по ним определяется расход топлива. Если на автомобилях, оборудованных системой впрыска с микропроцессорным управлением, количество подаваемого через форсунки топлива определяется программой блока управления, то в карбюраторных двигателях все зависит от соотношения диаметров главного топливного и воздушного жиклёров. Подбирая жиклёры и ориентируясь при этом на содержание СО можно получить различные характеристики двигателя.

Остаточное содержание углеводородов СН в выхлопных газах показывает качество сгорания ТВ-смеси. Чем полнее сгорает бензин, тем ниже содержание СН. Любое отклонение по компонентному составу ТВ-смеси приводит к увеличению содержания несгоревших углеводородов. При излишне "богатой" смеси (высокое СО) скорость её горения замедляется. Часть топлива до начала открывания выпускных клапанов сгореть не успевает и выбрасывается в атмосферу. При переобеднённой смеси (СО<0,1%) происходит "проскок" искры, и смесь не воспламенившись выводится в выпускную систему. Содержание СН возрастает. Далее будет рассмотрено несколько примеров, связанных с работой свечей зажигания.

Данные параметры при "потраивании" четырёхцилиндрового двигателя говорят о том, что свеча в одном цилиндре не срабатывает:

Как правило, свечи начинают выходить из строя на холостом ходе. Поэтому при пропусках зажигания уменьшается доля СО и СО₂, а доля О₂ возрастает. Если при увеличении оборотов до средних характеристика восстанавливается полностью, то необходимо проверить свечи.

Завышенное содержание СН на холостом ходе может свидетельствовать о недостаточной компрессии в одном или нескольких цилиндрах. Это про сходит в результате снижения скорости горения ТВ-смеси при недостаточной степени сжатия. При увеличении числа оборотов содержание СН несколько снижается, оставаясь по прежнему завышенным.

На впрысковом двигателе при неисправной одной форсунке параметры будут приблизительно такими.

Форсунка не работает, топливо не подается, а количество воздуха во впускной системе остаётся прежним. Поэтому увеличивается содержание не участвующего в горении О₂ и снижается СО и СО₂. СН тоже незначительно уменьшается.

Форсунка "льёт" - плохое распыление. ТВ-смесь получается неоднородной и сгорает не полностью.

При подсосе воздуха во впускную систему в режиме холостого хода параметры будут примерно следующими

Регулировка на Х.Х. параметров почти не меняет, двигатель работает неустойчиво. При увеличении числа оборотов доля несанкционированного воздуха уменьшается, и параметры принимают нормальные значения. На впрысковом двигателе подсос воздуха можно зафиксировать по заниженному показанию датчика массового расхода воздуха.

Нарушение фаз газораспределения характеризуется неустойчивой работой двигателя на Х.Х. и "выстрелами" во впускную и выпускную системы при увеличении числа оборотов. Показания газоанализатора будут примерно следующими. СО < 0,1% СН > 1000 ррт СО₂ - 6-8%

При впрысковом двигателе показание ДМРВ при этом будет завышено, а длительность впрыска увеличена.

При сбоях в системе зажигания параметры приблизительно таковы:

При неправильно отрегулированных клапанах показания газоанализатора будут близки к приведенным выше при сбоях в системе зажигания.