Хмельницький нацiональний унiверситет 
 Моніторинг довкілля
Лабораторна робота: Визначення токсичності вихлопних газів двигунів внутрішнього згоряння

0257-05-005-00.jpg

Теоретичні відомості. 4 Газоаналізатор Инфракар М2Т.02

Газоаналізатори Инфракар М призначені для виміру об’ємної частки оксиду вуглецю (СО), вуглеводнів (CН) (у перерахуванні на гексан), діоксиду вуглецю (СО2), кисню (О2) у відпрацьованих газах автомобілів з бензиновими двигунами.

В газоаналізаторі є канали для виміру частоти обертання колінчатого валу і температури масла двигунів автомобілів.

На підставі обмірюваних значень СО, СН, СО2 і О2 газоаналізатор здійснює розрахунок коефіцієнту надлишку повітря λ.

Кожна основна модифікація газоаналізаторів Инфракар М має 2 додаткових виконання, що відрізняються комплектом поставки:

- виконання 01 - без вбудованого принтера;

- виконання 02 - з вбудованим принтером.

Основні характеристики Инфракар М2 (підвищеної точності)

Діапазони вимірів газоаналізатору:

- СО: 0-5 %;

- СН: 0-2000 млн-1;

- СО2: 0–16%;

- О2 :0–21 %;

- λ: 0-2;

- тахометра: 0-6000 об./хв.;

- температура масла: 20-100 оС;

- основна відносна погрішність вимірів каналів: СО, СО2, О2 ±4 %;

- основна відносна погрішність вимірів каналу СН ±5 %;

- наведена погрішність вимірів тахометру: ±2,5 %;

- час прогріву - не більше 30 хв. при 20 оС;

- час встановлення показань газоаналізатора - не більше 30 сек.;

- час встановлення показань каналу О2 - не більше 60 сек.;

- живлення газоаналізатора – 12 В / 220 В;

- споживана потужність - не більше 30 А;

- середній наробіток на відмову - 10000 год.;

- термін служби - 10 років;

- індикація показань – світлодіодна. Висота цифр - 14 мм;

- маса - не більше 10 кг;

- габаритні розміри - 355х330х180 мм (Ш х Д х В).

Переваги приладу:

- висока надійність;

- стабільність показань;

- мала інерційність;

- автоматичний злив конденсату;

- автоматична продувка нуля;

- вбудований принтер з годинником реального часу;

- зв’язок з персональним комп’ютером по РТ 232;

- можливість підстроювання чутливості тахометра;

- обчислення параметра λ для різних видів палива: БЕНЗИН, ПРОПАН, ПРИРОДНИЙ ГАЗ;

- визначення параметра CO - кореговане.

Комплектність поставки

ВирібКількість
1Первинний перетворювач ИНФРАКАР М1 шт.
2Зонд газозабірний1 шт.
3Фільтр бензиновий1 шт.
4Кабель живлення на 12 В1 шт.
5Кабель живлення на 220 В1 шт.
6Датчик тахометра з кабелем1 шт.
7Пробозабірна трубка (5 м)1 шт.
8

Комплект запасних частин і приналежностей:

фільтр для газоаналізатора № 1

10 шт.

9Паспорт ВЕКМ.413311.004 ПС1 прим..
10Методика перевірки ВЕКМ.413311.004 ДЛ1 прим.
11Диск із програмним забезпеченням для роботи газоаналізатора із РС1 шт.
12Нуль - модемний кабель1 шт.
13Датчик для виміру температури масла1 шт.

Загальний устрій та принцип роботи

Прилад складається із системи пробовідбору й пробопідготовки, блоку вимірювального (БИ) і блоку електронного (БЭ).

Конструктивно газоаналізатор виконаний у металевому корпусі, призначеному для установки на горизонтальної поверхні (столі). Система пробовідбору й пробопідготовки газоаналізатора включає газозабірний зонд, пробовідбірний шланг, бензиновий фільтр, 2-х камерний насос, клапан пневматичний, краплевідбійник, 3 фільтри №1 для газоаналізатора (фільтри тонкого очищення).

Краплевідбійник в нижній частини з’єднаний зі штуцером СЛИВ для автоматичного зливу конденсату побудником витрати.

Принцип дії датчиків об`ємної частки (СО, СО2, вуглеводнів) – оптико - абсорбційний.

Принцип дії датчиків виміру концентрації кисню й оксидів азоту - електрохімічний.

Принцип дії датчика частоти обертання колінчатого вала заснований на індуктивному методі визначення частоти імпульсів струму в системі запалювання.

Блок електронний призначений для виміру вихідних сигналів первинних перетворювачів газоаналізаторів ИНФРАКАР М, обробки й подання результатів виміру.

Газоаналізатор ИНФРАКАР М містить:

- комбінований блок живлення від постійного струму напругою 12 +2,8 - 1,2 В і змінного струму напругою 220 +22/-33 В, частотою (50 ±1) Гц.;

- блок попереднього посилення сигналу піроелектричних приймачів;

- мікропроцесорний контролер, у тому числі виконуючу функцію виміру частоти обертання колінчатого вала двигуна;

- 6 світлодіодних індикаторів;

- клавіатуру;

- датчик температури;

- цифровий вихід для зв’язку з комп’ютером через роз’їм RS 232.

Вимоги до комп’ютера (не гірше):

а) процесор 486 DX 33;

б) оперативна пам’ять 64 Мб;

в) операційна система Windows ХР;

г) наявність СОМ -порту.

Газоаналізатор через роз’їм RS 232 нуль-модемним кабелем з’єднується із СОМ-портом персонального комп`ютера.

Інструкція з установки й використання програмного забезпечення перебуває на диску, що входить у комплект поставки. Нуль-модемний кабель також входить у комплект поставки.

Клавіатура містить кнопки: Насос (Выход), >0< (Ввод), Печать (-), 4/2 такта (+), СОкор(Топливо).

Газоаналізатор має наступні режими роботи, закладені в меню приладу:

- вимір

- настроювання,

- зниженого енергоспоживання.

Меню вибору параметрів для настроювання є багаторівневим.

Робота приладу починається з його включення вимикачем Сеть на задній стінці приладу.

Після включення приладу протягом 5 хв. відбувається попередній прогрів, при цьому на індикаторах відображається (----). Якщо прилад був виключений на короткий проміжок часу, для виходу в робочий стан до закінчення 5 хв., необхідно нажати кнопку >0<.

Процес виходу приладу на режим завершується включенням автопродувки нуля. Далі, якщо насос приладу виключений, після закінчення 30 хв. прилад переходить у режим зниженого енергоспоживання. У режимі зниженого енергоспоживання інформація на індикатори не виводиться й автоматична продувка нуля не здійснюється. Вихід з режиму зниженого споживання здійснюється натисканням кнопок НАСОС або >0<. Якщо прилад перебував у стані зниженого енергоспоживання тривалий час, то здійснюється підстроювання нульових показань. У режимі виміру на індикаторах приладу здійснюється вивід інформації про вміст вимірюваних газових компонентів, у випадку забруднення приладу виводиться інформація про забруднений канал на відповідному індикаторі. Інформація про концентрацію оксидів азоту, і кисню виводиться на той самий індикатор. Перемикання між каналами здійснюється натисканням на кнопку ТОПЛИВО. Якщо сигнали менше мінімально припустимого рівня на індикаторах відображається «ЗАГР». При цьому інформація про забруднення опорного каналу виводиться на індикаторі «λ».

Натискання на кнопку НАСОС (Вихід) здійснює вмикання-вимикання побудника витрати газу. (Якщо при вимиканні насоса показання приладу відрізняються від нульових більш ніж на ±0,01% (СО, CО2) або ±3 млн-1 (CH), те здійснюється автоматична продувка й підстроювання нуля).

Натискання на кнопку >0< приводить до одночасного включення насоса й клапана, продувці й встановленню нульових показань.

Натискання на кнопку Печать запускає процес розпечатання чека на вбудованому принтері.

Натискання й утримання кнопки 4/2 такта дозволяє встановити в тахометрі тип двигуна, до якого підключений прилад (двох - чотирьохтактний). При вимірі частоти обертання колінчатого вала у двигунах з 2-х іскровою системою запалювання в тахометрі встановлюється режим точно також, як в двохтактному двигуні.

Коротке натискання на кнопку 4/2 такта дозволяє проконтролювати тип двигуна, встановлений в тахометрі (двох - чотирьохтактний).

При натисканні кнопки СОкорр (Топливо) на індикаторі «СО» відображається значення "СО кореговане" і перемикається канал виміру О2/NOx. При тривалому втриманні кнопки СОкорр (Топливо) на індикаторі «λ» відображається й циклічно змінюється вид палива, що враховується при розрахунку параметра λ.

Для зміни рівня чутливості тахометру необхідно одночасно нажати кнопки Печать й 4/2 такта. При цьому на індикаторі «λ» з’явиться значення встановленого рівня чутливості. Натисканням на кнопки 4/2 такта (+) і Печать (-) можна встановити необхідний рівень чутливості тахометра для стійкого виміру частоти обертів колінчатого валу для даного автомобіля. Дані зберігаються до вимикання живлення приладу. Запам’ятовування встановленого рівня здійснюється натисканням кнопки (>0<) (Ввод). Вихід без запам’ятовування - натисканням кнопки Насос (Выход).

Якщо зміст кисню в суміші менше 10,00%, то на індикаторі «λ» відображається значення лямбда. У противному випадку відображається обмірювана температура масла (при наявності в комплекті поставки датчика для виміру температури масла).

Значення лямбда відображається в діапазоні від 0 до 2. Якщо воно виходить за межі зазначеного діапазону, то на індикаторі відображається «----».

Електрохімічні датчики при взаємодії з вимірюваним компонентом видають сигнал, пропорційний концентрації газу. Величина λ обчислюється автоматично за обмірюваним значенням СО, CH, СО2 і О2.

На лицьовій панелі приладу розміщені: індикатори, кнопки керування: Насос (Выход), >0< (Ввод), Печать (-), 4/2 такта (+), СОкорр (Топливо) (рисунок 1).

Рисунок 1 – Лицьова панель

На задній панелі приладу розміщений (рисунок 2): вимикач живлення СЕТЬ, розйом для підключення датчика тахометру TAX, роз’їм для підключення датчика виміру температури масла Тмасла, роз’їм для підключення електричного живлення 12 В, 220 В; 3 мережних запобіжники: 2 по 2 А, один – 3 А, штуцери ВХОД і ВЫХОД аналізованого газу, збірник конденсату, штуцер СЛИВ, штуцер Продувка для продувки приладу повітрям при автоматичному підстроюванні нуля чутливості - для каналу О2); 2 фільтри тонкого очищення, фільтри № 1 для газоаналізатора.

Загальні вказівки по експлуатації

Після тривалого зберігання в умовах підвищеної вологості прилад перед включенням варто витримати при нормальних умовах на протязі 12 год.

При великій різниці температур у складському й робочому приміщеннях, отриманий зі складу прилад втримується не менш 2 год. у нормальних умовах в упаковці.

Міри безпеки

До роботи із приладом допускаються особи, ознайомлені з паспортом приладу.

Забороняється скидання аналізованої проби або перевірочних газових сумішей у приміщенні.

При роботі газоаналізатора на штуцер «ВЫХОД» повинна бути встановлена відвідна трубка, довжиною 1 м.

Підключення тахометра здійснюється при виключеному двигуні.

УВАГА! При живленні газоаналізатора напругою 220 В корпус газоаналізатора повинен бути обов’язково заземлений через «євровилку» й розетку!

Підготовка приладу до роботи

Установити прилад на горизонтальній поверхні. Залежно від джерела електричного живлення до розйому на задній панелі підключити кабель живлення 220 В або кабель живлення 12 В з комплекту приналежностей.

До штуцера Слив приєднати трубку для скидання конденсату. До штуцера Вход приєднати через коротку трубку із ПВХ бензиновий фільтр, до нього приєднати пробовідбірний шланг із газозабірним зондом з комплекту приналежностей.

До гнізда на задній панелі підключити кабель із датчиком тахометра, датчик приєднати до високовольтного проводу 1-й свічі.

Порядок роботи

Прилад обслуговується одним оператором.

Установити пробозабірник приладу у вихлопну трубу автомобіля на глибину не менш 300 мм від зрізу (до упору) і зафіксувати його затискачем.

Здійснити настроювання нулів всіх каналів натисканням кнопки >0<. Повинне бути забезпечене надходження чистого повітря, не забрудненого викидами СО2, СО і СН.

Натискання й утримання кнопки 4/2 такта дозволяє встановити в тахометрі тип двигуна, до якого підключений прилад (двох - чотирьохтактний). Коротке натискання на кнопку 4/2 такта дозволяє проконтролювати тип двигуна, встановлений у тахометрі (двох - чотирьохтактний).

Для зміни рівня чутливості тахометра необхідно одночасно нажати кнопки Печать й 4/2 такта. При цьому на індикаторі «λ» з’явиться значення встановленого рівня чутливості. Натисканням на кнопки 4/2 такта (+) і Печать (-) можна встановити необхідний рівень чутливості тахометра для стійкого виміру частоти обертів колінчатого вала для даного автомобіля. При завищенні показань тахометра й при його нестійкій роботі необхідно понизити чутливість, при заниженні показань - підвищити чутливість тахометра.

Запам’ятовування встановленого рівня здійснюється натисканням кнопки >0< (Ввод). Вихід без запам`ятовування натисканням кнопки Насос (Выход). При вимірі частоти обертання колінчатого валу у двигунах з 2-х іскровою системою запалювання в тахометрі встановлюється режим точно також, як в двохтактному двигуні.

Виключити Насос натисканням кнопки. Газоаналізатор готовий до роботи.

Після закінчення режиму настроювання нуля (чутливості - по каналу О2) газоаналізатор переходить в режим виміру концентрацій всіх каналів, а також частоти обертання колінчатого вала двигуна і здійснюється розрахунок коефіцієнта λ.

Характер інформації, виведеної на індикаторі О2/ NО можна визначити по наявності/відсутності десяткової крапки. Перемикання режимів обчислення параметру λ для різних видів палива здійснюватися натисканням і втриманням більше 4 сек. кнопки СОкорр.(Топливо). На індикаторі λ відображаються назви режимів у порядку «ВНИЗ», «ПРОП», «П.ГАЗ». "БЕНЗ". "БЕНЗ" для бензину, «ПРОП» - для суміші пропан-бутан, «П.ГАЗ» - для метану (природний газ).

Автоматичне підстроювання нуля здійснюється в режимі виміру через 30 хв. за умови, що показання приладу відрізняються від нульових або в прилад подавався газ, час підстроювання – 30 с. При натиснутій кнопці Насос (Выход) автопідстроювання не відбувається.

Показання варто фіксувати через 40-60 сек. після початку виміру.

Натисканням кнопки ПЕЧАТЬ здійснюється друк обмірюваних величин із вказівкою реального часу й інформації про власника приладу. Інформація про власника приладу вводиться їм у програму, що входить у комплект поставки й передається в прилад через інтерфейс RS 232. У розпорядженні споживача 64 символи для введення до друку назви фірми - власника приладу й іншої текстової інформації.

По закінченні роботи з автомобілем або при перерві в роботі виключити побудник витрати газу натисканням кнопки НАСОС.

Вийняти пробозабірник з вихлопної труби автомобіля, від’єднати тахометр.

По закінченні зміни необхідно виключити живлення приладу.

Матеріал засвоєний