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.

---