Эксплуатация машин и элементов робототехнических систем. Часть 2

Министерство транспорта Российской Федерации 

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное 

учреждение высшего образования 

«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ)» 

 
 

ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКИ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ 

 

Кафедра «Путевые, строительные машины и 

     робототехнические комплексы» 

 
 

В.И.ФОМИН,  И.В.ТРОШКО  

 
 
 

ЭКСПЛУАТАЦИЯ МАШИН И  

ЭЛЕМЕНТОВ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ 

СИСТЕМ 

  

Часть 2 

 

Учебно-методическое пособие  

к лабораторным работам  

 
 

 

 

 

Москва – 2018 

 
 

Министерство транспорта Российской Федерации 

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное 

учреждение высшего образования 

«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ)» 

 
 

ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКИ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ 
 

Кафедра «Путевые, строительные машины и 

     робототехнические комплексы» 

 
 

В.И.ФОМИН,  И.В.ТРОШКО  

 
 
 

ЭКСПЛУАТАЦИЯ МАШИН И  

ЭЛЕМЕНТОВ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ 

СИСТЕМ 

  

Часть 2 

 

Учебно-методическое пособие  

для студентов специальности 23.05.01 "Наземные  

транспортно-технологические средства"  и  направления  

подготовки 15.03.06 "Мехатроника и робототехника"  

 

 
 
 
Москва – 2018 

 

УДК 621.87 
Ф-76 
 

Фомин В.И., Трошко И.В.  Эксплуатация машин и эле-

ментов 
робототехнических 
систем. 
Часть 
2: 
Учебно-

методическое пособие к лабораторным работам. - М.: РУТ 
(МИИТ), 2018. – 48 с. 
 

Рассмотрены основные теоретические вопросы, методики 

и технологии технического диагностирования по качеству отра-
ботавших газов карбюраторных и дизельных двигателей внут-
реннего сгорания (ДВС) мобильных строительных машин и эле-
ментов робототехнических систем, а также углубленного диа-
гностирования цилиндропоршневой группы двигателей внут-
реннего сгорания. 

Данные работы входят в блок тем самостоятельного изу-

чения теоретического материала дисциплины "Эксплуатация 
подъемно-транспортных, строительных, дорожных средств и 
оборудования" специальности 23.05.01 "Наземные транспортно-
технологические средства" и дисциплины "Техническая эксплу-
атация робототехнических систем" направления подготовки 
15.03.06 "Мехатроника и робототехника".  

 

Список лит. 11  наим., (рис. 17, табл. 6). 
 
Рецензент - доцент кафедры "Машиноведение, проектирование, 
стандартизация и сертификация" РУТ (МИИТ)  к.т.н., доцент 
Филимонов В.М.   
 
 
 
 
 
 
 

                ©  РУТ (МИИТ), 2018 

Работа №1. Диагностирование бензиновых ДВС  

по качеству отработавших газов 

 

Цель работы: Изучение устройства, принципа действия и основ-
ных характеристик приборов для оценки качества отработавших 
газов бензиновых ДВС. 

 

1.  Теоретическая часть 

1.1  Принцип действия приборов для анализа 

 отработавших газов бензиновых ДВС 

Состав отработавших газов бензиновых ДВС зависит от 

протекания в нем процесса сгорания. Наилучшим, естественно, 
будет такой процесс сгорания, при котором углеводороды, обра-
зующие топливо, используются наиболее полно. В этом случае в 
отработавших газах будет наибольшее количество продуктов 
полного окисления углеводородов – углекислого газа (СО2) и па-
ров воды (Н2О). Двигатель при этом развивает наибольшую 
мощность.  

Всякое ухудшение протекания процесса сгорания вызы-

вает снижение количества продуктов полного окисления в отра-
ботавших газах. Так, для бензиновых ДВС возрастает количе-
ство продуктов неполного окисления - окиси углерода (СО), 
суммарного углеводорода (СН) и др.  

Содержание токсичных веществ в отработавших газах 

бензиновых двигателей зависит в первую очередь от общего 
технического состояния автомобиля, нагрузки на двигатель и 
режимов его работы (рис. 1).  

Из рассмотрения кривых, изображенных на этом рисунке, 
следует, что в режиме холостого хода при коэффициенте избытка 
воздуха λ = 0,8 в отработавших газах возрастает содержание 
СО. Оптимальным режимом работу двигателя следует считать 
такой, когда λ = 1,0 или приближается к этому значению 

(при этом достигается снижение токсичности и уменьшение расхода 
топлива). 

 

Рис. 1. Графики зависимости концентрации компонентов 

отработавших газов бензинового двигателя от состава горючей смеси 

(коэффициента избытка воздуха  λ) [1]. 

 

Нормирование предельных значений компонентов отработавших 
газов карбюраторных ДВС осуществляется или удельными 
показателями в г/км пробега или объемными показателями: 
в процентах  или в ppm (млн-1 - число частиц на миллион).  

В России нормирование токсичности бензиновых ДВС 

установлено в зависимости от категории и комплектации транспортных 
средств Техническим регламентом Таможенного союза 
"О безопасности колесных транспортных средств" (ТР ТС 
018/2011) [2] и межгосударственным стандартом ГОСТ 33997-
2016 "Колесные транспортные средства. Требования к безопас-
ности в эксплуатации и методы проверки" [3]. Проверка осу-
ществляется по процентному содержанию СО и объемной доли 
СН в отработавших газах на двух режимах работы: при мини-
мально устойчивой частоте вращения и повышенной частоте 
вращения коленчатого вала ДВС. Нормы приведены в табл. 1. 

 

Таблица 1 

Предельные значения компонентов отработавших 

газов бензиновых ДВС колесной техники категории N [2], [3] 

Комплектация 
транспортных 

средств

Число оборотов 
коленвала ДВС,

мин-1

СО, % [2], [3]
СН, млн-1[3]

без нейтрали-
зации отрабо-
тавших газов

nмин

(минимальная)
3,5
1200

nпов

(повышенная)
2,0
600

экологического 
класса 2 и ниже

(с системой 

нейтрализации 
отработавших 

газов)

nмин

(минимальная)
0,5
200

nпов

(повышенная)
0,3
200

экологического 

класса 3 
и выше 

(с системой 

нейтрализации 
отработавших 

газов)

nмин

(минимальная)
0,3
-

nпов

(повышенная)
0,2
-

Примечания: 1. Категория N колесной техники имеет своим назначе-
нием перевозку грузов. 2. Частоты вращения коленчатого вала двига-
теля автомобилей nмин  и nпов устанавливают в технических условиях и 
инструкции по эксплуатации автомобилей. Если эти значения не уста-
новлены, при проверках принимают nмин = 900±50 мин-1, 
 nпов = 2500 - 2800 мин-1. 3. Измерение возможно при температуре 
окружающего воздуха от -7 до +35 °C и атмосферном давлении не ни-
же 690 мм. рт. ст. 
 

Кроме ограничений по предельным значениям компо-

нентов отработавших газов бензиновых ДВС, приведенных в 
табл. 1, дополнительно [3] установлены пределы изменения ко-
эффициента избытка воздуха λ = 0,97 ...1,03.  

Для контроля качественного состава отработавших газов 

карбюраторных ДВС применяют газоанализаторы различного 

вида. 
Современные 
 
газоанализаторы, 
например, 
как 

ИНФРАКАР М, позволяют измерять объемные доли оксида уг-
лерода (СО), углеводородов СН, диоксида углерода (СО2), кис-
лорода (О2) в отработавших газах карбюраторных ДВС. 

В таких газоанализаторах для определения объемной до-

ли СО, СО2, СН применяют датчики оптико-абсорбционного ти-
па.  

Для выделения из всего спектра инфракрасного излуче-

ния диапазонов, которые наиболее эффективно поглощаются от-
работавшими газами в виде СО, СО2, СН, применяются интерференционные 
оптические фильтры.  

Действие интерференционных оптических фильтров на 

инфракрасное излучение показано на рис. 2. 

 

Рис. 2. Действие интерференционных оптических фильтров на 

инфракрасное излучение [4]: α - интенсивность поглощения газом 

инфракрасного излучения; l - длина волны инфракрасного излучения. 
 

Для измерения концентрации кислорода (О2) в отработавших 
газов применяют датчики электрохимического действия.  

 

1.2  Устройство и работа газоанализатора ИНФРАКАР М  

Газоанализаторы ИНФРАКАР М предназначены для измерения 
в отработавших газах машин с карбюраторными двига-

телями объемной доли оксида углерода (СО), углеводородов 
(СН), диоксида углерода (СО2), кислорода (О2), а также вычисления 
коэффициент избытка воздуха λ. 

Техническая 
характеристика 
газоанализатора 

ИНФРАКАР М приведена в табл. 2. 

                                                                                     Таблица 2 

Техническая характеристика газоанализатора ИНФРАКАР М [5] 

№
Параметр

Диапазон
измерений

1
2
3
4
5

6

СО 
СН 
СО2
О2
Расчетный коэффициент 
избытка воздуха λ
Частота вращения 
коленчатого вала

0 – 7%

0 - 3000 млн-1

0 – 16%
0 – 21%

0 – 2

0 – 1200 мин-1

0 – 6000 мин-1

 
Конструктивно газоанализатор ИНФРАКАР М выполнен 

в металлическом корпусе, где размещены элементы системы 
предварительной подготовки пробы газов, измерительный блок, 
блок электронной обработки сигналов. Для забора пробы газа 
газоанализатор оснащен газозаборным зондом с шлангом.  

Общий 
вид 
внешней 
панели 
газоанализатора  

ИНФРАКАР М показан на рис. 3.  На внешней панели размещены 
кнопки управления режимами работы, цифровые индикаторы 
полученных результатов по СО, СН, СО2 ,О2 , частоты вращения 
коленчатого вала ДВС, также коэффициента избытка воздуха λ   

На задней панели прибор имеется разъемы для подсоединения 
источников питания, датчика частоты вращения коленчатого 
вала ДВС, датчика температуры моторного масла и 
штуцер для подсоединения газозаборного зонда. 

 

Рис. 3. Общий вид внешней панели газоанализатора  ИНФРАКАР М. 

 
На рис. 4 приведена пневматическая схема измерительного 
блока газоанализатора  ИНФРАКАР М .  

Анализируемый газ прокачивается побудителем расхода 

(насосом) ПРГ1 через фильтр Ф1 и поступает в сборник конденсата 
СК1, где происходит отделение влаги от газа. Конденсированная 
влага автоматически удаляется через штуцер СЛИВ. 
Анализируемый газ очищается от сажи фильтрами тонкой 
очистки Ф2 и Ф3, проходит через кювету оптического блока А1, 
датчик кислорода А2 и через штуцер ВЫХОД удаляется из прибора.  


Для продувки системы воздухом после замера или перед 

замером штуцер забора воздуха соединен через тройник с входом 
кюветы и побудителем расхода воздуха (насосом) ПРВ2, 
который включается нажатием кнопки ►0◄ , и это также приводит 
к установлению нулевых показаний индикаторов прибора. 

 

Рис. 4 Пневматическая схема измерительного блока газоанализатора 

ИНФРАКАР М: 

Ф1 – бензиновый фильтр, СК1 – сборник конденсата; Ф2, Ф3, Ф4 – 
пневматические фильтры, ПРГ1 – побудитель расхода газа (насос), 
ПРВ1 – побудитель расхода воздуха (насос), ПС1 – пневмосопротивление,  
А1 – кювета,  А2 – электрохимический  датчик  кислорода, ТР1, 
ТР2, ТР3 – тройники. 

 

На рис. 5 показана схема кюветы оптического блока газоанализатора 
ИНФРАКАР М. 

Анализируемый газ после прохода через систему подготовки 
поступает в корпус кюветы 2 (см. рис.4), где определяемые 
компоненты газа, взаимодействуя с инфракрасным излучением, 
вызывают его поглощение в соответствующих спектральных 
диапазонах излучения.