SPRAWOZDANIE

Gr 3.1 zespół Z5

Skład zespołu:

Maciej Bylinka

Piotr Kapica

Krzysztof Czmut

Ernest Kocoń

Michał Krzysztofiak

Piotr Łuniewski

Badania diagnostyczne silników o zapłonie iskrowym

W silnikach spalinowych o zapłonie iskrowym główne znaczenie dla celów diagnostycznych mają następujące składniki spalin: tlenek węgla CO, węglowodory HC oraz tlenki azotu NOx. Znajomość emisji tych składników pozwala na ustalenie składu mieszanki palnej, szczelności komory spalania oraz temperatury procesu spalania. W dawniejszych konstrukcjach silników spalinowych badanie składu spalin było związane z czynnościami regulacyjnymi układu zasilania. Obecnie konstrukcje wyposażone w 4 układy wtrysku benzyny nie posiadają możliwości regulacji a pomiar składu spalin może być traktowany tylko jako kontrola poprawności działania układu zasilania oraz reaktora katalitycznego.

Analizę składu spalin można przeprowadzić metodami chemicznymi i fizycznymi. Urządzenia

umożliwiające analizę składu spalin budowane są często jako wielofunkcyjne, a w praktyce wykorzystuje się następujące typu analizatorów:

· Analizatory niedyspersyjne na podczerwień NDIR służą do określania zawartości w spalinach CO, CO2, HC. Analizatory te wykorzystują metody spektrometryczne, polegające na pomiarze fotometrem całkowitej absorpcji promieniowania w dość wąskim paśmie długości fal, charakterystycznych dla danego związku.

· Analizatory płomienno-jonizujące FID służą do oznaczania w spalinach i powietrzu sumarycznej ilości HC oraz metanu (CH4). Zasada działania analizatora FID polega na jonizacji płomienia (zmiana oporności miedzy zimną a gorącą elektrodą), która jest proporcjonalna do liczy atomów węgla wprowadzonych w jednostce czasu. Do wyznaczania sumarycznej zawartości wszystkich węglowodorów znajdujących się w spalinach (zwłaszcza w silnikach ZS) należy stosować analizatory o grzanej drodze gazów w temperaturze 180-200°.

· Analizatory chemiluminescencyjne CLD służą do określania stężenia w spalinach NO oraz NO2. Istota jego działania polega na wykorzystaniu zjawiska emisji promieniowania elektromagnetycznego, które towarzyszy reakcji tlenku azotu (NO) z ozonem (O3) – wytwarzanym przez wytwornicę ozonu. Reakcja ta zachodzi jedynie w warunkach zbliżonych do absolutnej próżni, która jest wywoływana za pomocą pompy próżniowej. Dla określenia ilości NO2, który jest w stosunku do O3 obojętny przeprowadza się w termicznym konwertorze o temperaturze 650° rozkład na NO oraz O2. Przy zastosowaniu konwertora można określać ilość NOx w przeliczeniu na NO.

· Analizatory polarograficzne (cele elektrochemiczne) wykorzystuje się do określenia zawartości O2 w spalinach. Najczęściej istota ich działania polega na dyfundowaniu tlenu przez membranę do odpowiedniego elektrolitu, tym samym zmienia się natężenie prądu przepływającego między elektrodami, proporcjonalnie do ilości dyfundującego przez membranę tlenu. Badanie składu spalin wykonywane jest w związku z okresową oceną stanu technicznego pojazdu w stacjach kontroli pojazdów. Badanie diagnostyczne polega na kontroli wymienionych w tabeli 1 składników spalin w trakcie pracy nieobciążonego i rozgrzanego silnika.

Tabela 1. Dopuszczalne zawartości związków toksycznych w spalinach oraz zakres zmian współczynnika l.

Badania diagnostyczne silników o zapłonie samoczynnym

W silnikach spalinowych o zapłonie samoczynnym w ramach okresowej oceny stanu

technicznego pojazdu mierzona jest zawartość tylko jednego składnika spalin – cząstek stałych PM, których podstawowym składnikiem jest sadza (węgiel). Pomiar ten nazywa się kontrolą zadymienia spalin, a najczęściej stosuje się następujące metody:

· Metoda optyczna (typu Hartridge’a) polega na pomiarze pochłaniania światła przepuszczanego przez spaliny. Im większy jest stopień zadymiania spalin, tym większe jest pochłanianie światła. Miernik jest wyskalowany w stopniach Hartridge’a lub wynik jest podawany w jednostkach współczynnika absorpcji (pochłaniania) światła k [m-1].

· Metoda filtracyjna (typu Boscha) polega na przepuszczeniu próbki spalin przez filtr (najczęściej jest to bibułka filtracyjna) i pomiarze stopnia zaczernienia wkładu filtrującego. Służące do tych badań dymomierze Boscha składają się z pompy zasysającej i miernika zaczernienia bibułki. Natężenie światła odbitego od badanej bibułki filtracyjne jest mierzone za pomocą pierścieniowego fotoogniwa. Prąd w obwodzie fotoogniwa odczytuje się na miliamperomierzu wyskalowanym w jednostkach Boscha.

Badanie diagnostyczne silnika ZS polega na ustaleniu współczynnika absorpcji k dla silnika rozgrzanego, poddanego wcześniejszemu przedmuchaniu poprzez kilkukrotne naciśnięcie pedału przyspieszenia i pracę przez ok. 1 min przy podwyższonej prędkości obrotowej. W czasie pomiaru należy szybko, lecz niegwałtownie nacisnąć pedał przyspieszenia, tak aby uzyskać pełny wydatek pompy wtryskowej. Pozycję pełnego wydatku należy utrzymać do momentu uzyskania przez silnik maksymalnej prędkości obrotowej i zadziałania regulatora obrotów, jednak nie krócej niż przez 1.5 sek. Następnie należy zwolnić pedał przyspieszenia. Należy wykonać co najmniej trzy pomiary następujące po sobie, z tym że po każdym pojedynczym pomiarze przerwa powinna wynosić około 15 sek. Pod uwagę bierze się tylko te

zmierzone wartości, które zostały uzyskane z trzech następujących po sobie pomiarów, nie różniące się od siebie o więcej niż 0.5 m-1 i nie tworzące sekwencji malejącej. Jako wynik końcowy pomiaru należy przyjąć średnią arytmetyczną z pomiarów z dokładnością do

0.01 m-1. Pojazd może być dopuszczony do ruchu jeżeli wartość współczynnika absorpcji k nie przekracza 2.0 m-1, zaś w przypadku silników z turboładowaniem 2.5 m-1.

Rys. Zależności między stężeniem sadzy i współczynnikiem absorpcji k a dymieniem wg Boscha DB i Hartridge’a DH.