Analiza spalin
Proces spalania mieszanki paliwowo-powietrznej jest procesem, którego efekty końcowe
często odbiegają od pożądanych. Analiza spalin pozwala na bezpośrednią ocenę stężenia
poszczególnych związków spalin jak i samej sprawności tego procesu. Badania spalin przy
pomocy analizatorów potrzebne są do sprawdzania, czy samochód spełnia wyznaczone przez
prawo normy emisji. Dostarczają też pełnych informacji diagnostycznych na temat
sprawności katalizatorów, systemów regulacji innych tradycyjnych układów silnika.
Skład chemiczny spalin.
Analiza spalin w silnikach z zapłonem iskrowym.
Warunkiem prawidłowego przeprowadzenia analizy spalin jest rozgrzanie silnika do
normalnej temperatury pracy, całkowite wyłączenie urządzenia rozruchowego, prawidłowe
ustawienie zapłonu i szczelność układu wydechowego. Sonda pobierająca spaliny musi sięgać
w głąb rury wydechowej co najmniej 30 cm.
Do pomiarów używane są tzw. czterogazowe analizatory spalin. Umożliwiają one określenie
w spalinach zawartości: tlenku węgla CO, dwutlenku węgla CO2, tlenu O2. Dokonują też
pomiaru: współczynnika składu mieszanki lambda, współczynnika AFR (informującego, ile
kilogramów powietrza w przeliczeniu na 1 kg paliwa wchodzi w skład spalonej mieszanki),
emperatury oleju silnikowego, prędkości obrotowej silnika. Składnikami toksycznymi są
tylko: tlenek węgla CO, węglowodory CH. Pomiar zawartości pozostałych gazów czyli
dwutlenku węgla CO2 i O2, umożliwia ocenę sprawności katalizatora oraz diagnostykę i
regulację silnika. Pomiar współczynnika służy do oceny pracy układu regulacji składu
mieszanki. Współczynnik AFR pełni analogiczną funkcję diagnostyczną, jak współczynnik
składu mieszanki lambda.
Wartość emisji tlenku węgla CO jest wyrażona jego procentowym udziałem w ogólnej
objętości spalin. Jednostka ta jest oznaczona jako [% vol]. Wartość emisji węglowodorów CH
jest wyrażona w jednostkach ppm (1 ppm odpowiada jednej milionowej części objętości).
Współczynnik składu mieszanki lambda jest wielkością nie posiadającą jednostki.
Pierwszy etap analizy spalin - to praca silnika na biegu jałowym. Prędkość obrotowa biegu
jałowego silnika, choć wpływa na proces oczyszczania spalin, nie podlega normom. Jeśli
jednak odbiega ona od danych fabrycznych, powinno się pojazd skierować do warsztatu
serwisowego. Po uruchomieniu silnika należy przestrzegać tego, aby sonda do poboru spalin
była osadzona w rurze wydechowej pojazdu na głębokość min. 30 cm. Po upływie czasu,
podanego w instrukcji obsługi analizatora, można odczytać wynik pomiaru. Wartości emisji
nie mogą przekraczać: dla tlenku węgla CO - 0,5% vol, dla węglowodorów CH - 100 ppm.
Drugi etap analizy spalin - to praca silnika z podwyższoną prędkością obrotową (2000 - 3000
obr/min). Pomiarowi podlega również współczynnik składu mieszanki l w pojazdach
posiadających sondę lambda.
Analiza spalin w silnikach z zapłonem samoczynnym.
Spaliny silników o zapłonie samoczynnym zawsze zawierają ślady sadzy. Wynika to z ich
zasady pracy i sposobu mieszania paliwa z powietrzem. Zawartość sadzy powoduje
zabarwienie spalin, zależnie od jej ilości, na szaro o różnej intensywności, a w skrajnych
przypadkach nawet na czarno.
Stosowane są dwie metody pomiarowe zadymienia spalin:
" metoda pośrednia wykorzystująca zależności pomiędzy zawartością sadzy i tlenku
węgla w spalinach oraz oceniająca zadymienie spalin stopniem zaciemnienia bibuły
filtracyjnej,
" metoda bezpośredniej oceny stopnia przezroczystości spalin.
Podstawowym urządzeniem pomiarowym zadymienia spalin jest dymomierz filtrujący.
Zasada działania tego urządzenia polega na przepuszczeniu przez bibułę filtrującą ściśle
określonej objętości spalin, następnie ocenie stopnia zanieczyszczenia bibuły osadem
naniesionym przez spaliny. Rozwiązania konstrukcyjne poszczególnych typów dymomierzy
należących do tej grupy różnią się niekiedy znacznie szczegółami, ale wszystkie jak wynika z
zasady pomiaru - zawierają trzy odrębne elementy, realizujące odmienne zadania. Są to:
" sonda wraz z przewodami, przystosowana do umieszczenia w rurze wydechowej
samochodu lub instalacji wydechowej hamowni silnikowej,
" urządzenia zasysające próbkę spalin oraz bibułę filtracyjną,
" urządzenie oceniające stopień zaciemnienia bibuły.
Metoda określająca stopień dymienia silnika na podstawie zmniejszenia przezroczystości
spalin polega na pomiarze stopnia pochłaniania światła (absorbcji) przez zadymione spaliny
zmagazynowane w rurze o określonej długości i średnicy. Dzięki swej postaci i możliwości
prowadzenia pomiarów ciągłych metoda ta znalazła dość szerokie zastosowanie.
wykorzystano materiały Precyzja-Bit