Rys. 1. Sonda poboru spalin wprowadzona na określoną głębokość do rury wydechowej silnika (źródło: Bosch).
W trakcie badań prowadzonych na stacji kontroli pojazdów sonda analizatora powinna być wprowadzona do rury wydechowej silnika na głębokość nie mniejszą niż [2]:
- 300 mm dla silnika czterosuwowego,
- 750 mm dla silnika dwusuwowego.
Na wyniki badania składu spalin i dokładność pomiarów ma wpływ szereg czynników, których kontrola umożliwia prawidłowe wykonanie analizy spalin oraz bezbłędne wnioskowanie o stanie technicznym układu zasilania. Należą do nich:
- cechy konstrukcyjne i charakterystyka pracy układu zasilania,
- właściwy luz zaworowy oraz kąt wyprzedzenia zapłonu,
- temperatura oleju silnikowego,
- szczelność układów dolotowego i wylotowego,
- prędkość obrotowa silnika.
Cechy konstrukcyjne i charakterystyka pracy układu zasilania zależą od jego rodzaju: gaźnikowy czy wtryskowy, z katalizatorem czy bez katalizatora, z sondą lambda czy bez sondy, z sondą podgrzewaną czy bez podgrzewania itp. Dodatkowo należy uwzględnić dotychczasowy czas pracy tych urządzeń podczas eksploatacji samochodu. Katalizator i sonda lambda mogą skutecznie pracować tylko w określonym zakresie temperatur. Nowy katalizator uzyskuje wymaganą skuteczność pracy w temperaturze od 240oC do 270oC. Im większy przebieg ma samochód, tym wyższej temperatury wymagają katalizator i sonda lambda. Przykładowo, po przebiegu około 80.000 km wymagana temperatura początku pracy katalizatora wynosi od 330oC do 380oC. Z tego powodu dopuszczalne okresy prawidłowej pracy mierzone przebiegiem wynoszą dla:
- sondy lambda nieogrzewanej: 80.000 km,
- sondy lambda ogrzewanej: 160.000 km,
- katalizatora: 80.000 km.
Osiągnięcie przez silnik wymaganej dla przeprowadzenia kontroli składu spalin temperatury pracy nie zawsze oznacza, że również katalizator uzyskał wymaganą temperaturę roboczą. W przypadku niedogrzania katalizatora zaleca się przed wjazdem na stanowisko diagnostyczne i przystąpieniem do wykonania analizy spalin przeprowadzić procedurę dogrzewania katalizatora, którą można wykonać w niżej opisany sposób:
- utrzymać przez około 2 minuty prędkość obrotową silnika pomiędzy 2500 a 3000 obr./min.,
- zdecydowanie nacisnąć na pedał przyspieszenia i zwiększyć prędkość obrotową do około 4000 obr./min., po czym zwolnić nacisk na pedał gazu aż do uzyskania obrotów biegu jałowego, następnie powrócić do utrzymania stałej prędkości obrotowej z zakresu 2500 do 3000 obr./min.,
- kilka razy powtórzyć wymienione wyżej czynności.
Nieprawidłowa wartość luzu zaworowego i kąta wyprzedzenia zapłonu zmienia warunki tworzenia i spalania mieszanki, co wpływa na wyniki pomiarów analizy spalin, dlatego przed wykonaniem pomiarów zaleca się sprawdzić i wyregulować luz zaworowy oraz kąt wyprzedzenia zapłonu.
Bardzo ważnym warunkiem wstępnym, którego należy przestrzegać podczas wykonywania analizy spalin, jest temperatura silnika. Obowiązujące wymagania [2] określają, że silnik przygotowany do wykonania analizy spalin powinien mieć temperaturę oleju wynoszącą min. 70oC i temperaturę płynu chłodzącego silnik min. 80oC. Wymaganą minimalną temperaturę dla wykonania analizy spalin określa także instrukcja danego pojazdu. Temperaturę oleju silnikowego mierzy się specjalną sondą analizatora wkładaną do miski olejowej w miejsce wskaźnika poziomu oleju. Jeżeli wyposażenie analizatora nie zawiera takiej sondy, to można zastępczo przyjąć, że temperatura płynu chłodzącego silnik jest prawidłowa, gdy włączył się wentylator chłodnicy. Uzyskanie przez silnik wymaganej temperatury pracy jest konieczne, aby proces spalania przebiegał prawidłowo. Wpływ temperatury silnika na wyniki pomiaru emisji zanieczyszczeń gazowych jest różny i zależy od rodzaju układu zasilania.
Warunkiem prawidłowego wykonania analizy spalin jest sprawdzenie kompletności i szczelności układu dolotowego (wraz ze wszystkimi układami połączonymi z kolektorem dolotowym) oraz wylotowego. Nieszczelność układu wylotowego w istotny sposób wpływa na skład spalin. Im bliżej silnika występuje miejsce nieszczelności, tym jest większy jej wpływ na pracę silnika. Możliwe miejsca występowania nieszczelności w układzie wylotowym silnika (z katalizatorem i sondą λ) przedstawiono na rys. 2. Jeżeli nieszczelność występuje między silnikiem a sondą lambda (A), to spaliny są rozrzedzone zasysanym powietrzem, co obniża sprawność katalizatora w zakresie usuwania tlenków azotu NOx. Jednocześnie tlen znajdujący się w zassanym przez spaliny powietrzu powoduje wzbogacenie mieszanki zasilającej silnik, ponieważ dla sterownika większa ilość tlenu w spalinach oznacza spalanie mieszanki ubogiej oraz wynikającą stąd konieczność jej wzbogacenia. Jeżeli nieszczelność znajduje się między sondą lambda a katalizatorem (B), to dodatkowe powietrze spowoduje, że katalizator praktycznie przestanie usuwać tlenki azotu. Powietrze przedostające się przez nieszczelność między katalizatorem a końcówką rury wydechowej (C) rozcieńcza spaliny, co powoduje pozorne zmniejszenie zawartości składników toksycznych. Wzrost zawartości tlenu w spalinach spowoduje również zwiększenie wartości współczynnika składu mieszanki.
Oprócz układu wylotowego szczelne i kompletne powinny być także inne układy silnika, które wpływają na emisję zanieczyszczeń gazowych spalin. Poważnym źródłem emisji węglowodorów jest układ przewietrzania skrzyni korbowej. W przypadku jego niezdatności tą drogą może przedostawać się do atmosfery od 20% do 50% wszystkich węglowodorów emitowanych przez silnik. Szczelny i kompletny układ przewietrzania skrzyni korbowej umożliwia dopalenie węglowodorów przedostających się do skrzyni korbowej, które są bardzo toksyczne. Należy również sprawdzić, czy szczelny i kompletny jest układ pochłaniania par paliwa ze zbiornika w pojazdach z silnikiem o zapłonie iskrowym. Uniemożliwia to przenikanie par benzyny (węglowodorów) do otoczenia i zapewnia warunki do prawidłowej pracy katalizatora spalin (brak zakłóceń w pracy układu regulacji składu mieszanki).
Warunki techniczne analizy spalin dotyczą również prędkości obrotowych silnika wymaganych podczas przeprowadzania pomiaru zawartości składników spalin. Prędkość obrotowa biegu jałowego powinna być zgodna z zaleceniami producenta (dla współczesnych silników wynosi zwykle od 800 do 1000 obr./min.). W przypadku braku danych należy przyjmować najniższą prędkość obrotową zapewniającą równomierną i stabilną pracę silnika. Za niska prędkość obrotowa biegu jałowego pogarsza warunki, w jakich przebiega proces spalania i przyspiesza stygnięcie katalizatora. Natomiast za wysoka prędkość obrotowa biegu jałowego silnika na ogół umożliwia obniżenie zawartości składników toksycznych, ale powoduje wzrost zużycia paliwa.
Dlatego koniecznym wyposażeniem analizatora spalin jest miernik prędkości obrotowej silnika. Większość analizatorów spalin ma możliwość pomiaru prędkości obrotowej silnika za pomocą sondy indukcyjnej zakładanej na przewód wysokiego napięcia jednego z cylindrów. Sonda jest cewką indukcyjną z uzwojeniem nawiniętym na rdzeniu ferrytowym. Rdzeń ten (często w kształcie litery U) może być założony na przewód zapłonowy i po zamknięciu otwartego boku za pomocą ruchomego elementu ferrytowego skupia pole magnetyczne w momencie przepływu prądu w układzie zapłonowym. Powoduje to wytworzenie impulsu elektrycznego w obwodzie cewki. Sygnał ten może być doprowadzony do odpowiedniego wejścia analizatora spalin. W przypadku, gdy rozwiązanie konstrukcyjne pojazdu uniemożliwia wykonanie pomiaru w podany sposób, należy stosować metody pomiarowe wykorzystujące:
- sygnały z sondy indukcyjnej zakładanej na przewód zasilający uzwojenie pierwotne cewki zapłonowej lub przewód sterujący wtryskiwacza elektromagnetycznego (rys. 3),
- sygnały zakłócające emitowane przez pracujący układ zapłonowy (tzw. przystawki radiowe),
- częstotliwość tętnienia napięcia w instalacji elektrycznej pojazdu (rys. 4) z automatycznym określeniem przełożenia między silnikiem a alternatorem,
- przebieg drgań bloku silnika,
- sygnały z refleksyjnego czujnika optycznego,
- sygnały z istniejących indukcyjnych czujników prędkości obrotowej silnika.
Komentarze (0)