Diagnostyka silnika
- wyposażenie stanowiska diagnostycznego (1)

Metoda oceny stanu silnika zależy głównie od jego konstrukcji. Zupełnie inaczej dokonuje się oceny stanu technicznego silnika z mechanicznymi systemami sterowania niż nowszych generacji z elektronicznymi jednostkami sterującymi. Inne metody diagnostyki są dla silników ZI i ZS. Dodatkowo, dla silników ZI, inna diagnostyka jest dla gaźnikowych i wtryskowych układów zasilania.

Dla wszystkich rodzajów jednakowa jest metoda wstępnej diagnozy zewnętrznej, sprowadzająca się do sprawdzenia, czy silnik podczas normalnej pracy:

 osiąga nominalne parametry swej charakterystyki,

 zapewnia zużycie paliwa zgodne z normami producenta,

 emituje spaliny o składzie odpowiadającym danym technicznym pojazdu i aktualnym normom prawnym.

Usterki pojawiające się w silnikach z elektronicznymi jednostkami sterującymi można podzielić na dwie grupy:

 mechaniczne,

 spowodowane uszkodzeniem lub rozregulowaniem systemów sterujących.

Diagnostyka w obecnych czasach sprowadza się do dokładnego zlokalizowania i określenia charakteru usterki. Pierwsza grupa usterek w systemach z elektronicznymi jednostkami sterującymi obejmuje wadliwe funkcjonowanie układów mechanicznych (np. uszkodzenia lub nadmierne zużycie mechanizmów rozrządu lub układu tłokowo-korbowego itp.) oraz hydropneumatycznych (utrata szczelności i nieprawidłowe wartości nadciśnień i podciśnień w komorach spalania, instalacjach wtryskowych, układach smarowania).

Drugi rodzaj usterek obejmuje uszkodzenia elektroniczne (uszkodzenie elektronicznej jednostki sterującej, czujników, elementów wykonawczych), elektryczne (utrata przewodności połączeń obwodów) oraz mechaniczne (uszkodzenie czujników i elementów wykonawczych).

Jeszcze do niedawna diagnostyka silnika sprowadzała się do odrębnego sprawdzenia elektronicznych i elektrycznych układów sterujących oraz współpracyjących z nimi podzespołów mechanicznych, hydraulicznych lub pneumatycznych. Zgodnie z tą zasadą w warsztatach diagnostyki silnika taki sposób oceny stanu technicznego, zlokalizowanie usterek i ich usunięcie wymagałoby zespołowej pracy mechanika, elektryka i elektronika.

Diagnostyka silnika prowadzona jest obecnie zasadniczo z dwóch powodów. Pierwszy to okresowe badania techniczne prowadzone przez stacje kontroli pojazdów. Ta diagnostyka silnika sprowadza się do analizy składu spalin i sprawdzenia czy zawartość poszczególnych składników emitowanych do otoczenia jest zgodna z obowiązującymi normami. Do przeprowadzenia analizy składu spalin stosuje się analizatory spalin dla silników ZI i dymomierze dla silników ZS.

Drugi powód diagnostyki silnika sprowadza się do lokalizowania i usuwania usterek w pracy silnika. Ta diagnostyka realizowana jest w warsztatach samochodowych i autoserwisach. Są to typowe czynności naprawczo-regulacyjne.

Trzecim, nowym powodem diagnostyki silnika jest kontrola i regulacja przy montażu gazowej instalacji zasilającej.

Zarówno w drugim, jak i w trzecim przypadku diagnostyki stosuje się analizatory spalin, dymomierze, a także i całą gamę urządzeń nazywanych ogólnie testerami diagnostycznymi elektronicznych układów sterujących.

Przy rosnących możliwościach diagnozowania układów sterowania silnika z wykorzystaniem testerów diagnostycznych nasuwa się pytanie, czy tradycyjna metoda diagnozowania polegająca na analizie spalin będzie jeszcze potrzebna. Wydaje się jednak, że będzie potrzebna, ponieważ coraz bardziej skomplikowane układy sterowania powodują, że każda dodatkowa informacja przy lokalizacji uszkodzeń jest i będzie pomocna. Zmieni się zapewne sposób wykonywania analizy spalin. Będzie ona wykonywana podczas normalnej eksploatacji pojazdu tzn. w warunkach drogowych lub na uproszczonych hamowniach podwoziowych.

W obecnej chwili analiza spalin wykonywana jest dla silników ZI na analizatorach spalin, a dla silnika ZS na dymomierzach.

Analizator spalin
Współczesny analizator spalin powinien spełniać wiele wymagań. Najważniejszym z nich jest zdolność do przeprowadzania z określoną dokładnością pomiaru stężenia podstawowych szkodliwych składników spalin, czyli CO i HC oraz obliczenia współczynnika nadmiaru powietrza lambda. Określenie stężenia CO, CO2 i HC odbywa się na zasadzie pomiaru absorpcji przez badany gaz promieniowana podczerwonego o określonej długości fal. Pomiar ten jest selektywny, czyli umożliwia niezależne sprawdzenie zawartości każdego ze składników w ich mieszaninie.




AT 501.

Właściwości tej nie posiadały używane dawniej analizatory konduktometryczne. Przyrządy te mogły być używane jako wskaźnik składu mieszanki w silnikach gaźnikowych, jednak nie nadają się one do kontroli współczesnych silników.

W analizatorach czterogazowych czwarty składnik, czyli tlen O₂ mierzony jest za pomocą ogniwa elektrochemicznego.

Pomiar piątego składnika, czyli NOx (tlenków azotu) nie jest w tej chwili wymagany, a i samo przeprowadzenie pomiaru w warunkach warsztatowych jest problematyczne ze względów technicznych, ponieważ tlenki azotu powstają w wysokich temperaturach, czyli konkretnych stanach pracy silnika. Badanie piątego składnika, czyli NOx będzie miało uzasadnienie tylko podczas warunków drogowych (podczas jazdy) lub na hamowni warsztatowej.

Większośc znaczących standardów dla analizatorów spalin w Europie jest zdefiniowana przez międzynarodowy standard OIML R 99 dla urządzeń klasy I. Ten standard jest stosowany w urządzeniach pomiarowych w Niemczech w warunkach AV (poprzednia nazwa ASV II). W Polsce zostały ustalone specjalne przepisy dotyczące urządzeń do kontroli emisji spalin, które są podobne do wymienionego standardu.

Obecne krajowe przepisy narzucają obowiązek użytkowania analizatora spalin z certyfikatem wydanym przez Instytut Transportu Samochodowego w stacjach kontroli pojazdów wykonujących obowiązkowe badania techniczne (tzw. przeglądy) oraz w warsztatach zajmujących się montażem gazowych instalacji zasilających. Wytyczne ITS jednoznacznie określają warunki, jakie musi speł-niać analizator spalin, aby uzyskać certyfikat zgodności z tymi normami.

Poza dokonywaniem pomiaru zawartości czterech podstawowych składników: tlenku węgla CO, dwutlenku węgla CO₂ , tlenu O₂, węglowodorów HC, analizator spalin musi mierzyć współczynnik nadmiaru powietrza lambda oraz posiadać w wyposażeniu podstawowym czytnik obrotów silnika, czujnik temperatury oleju i drukarkę.

Przy wyborze analizatora spalin warto pomyśleć o takim rozwiązaniu konstrukcyjnym przyrządu, które umożliwi jego modernizację z 4-gazowego na 5-gazowy.

W spotykanych rozwiązaniach konstrukcyjnych istnieje kilka różnych standardów w zakresie możliwości wpisywania danych dotyczących pomiaru do analizatora, które są przedstawione na wydruku po wykonanej próbie. Dane te obejmują informację związaną z właścicielem przyrządu (nazwa warsztatu lub stacji kontroli pojazdów, adres, telefon), właścicielem pojazdu (numer rejestracyjny, stan licznika, marka, typ i model, rok produkcji pojazdu, typ i numer fabryczny silnika, nazwisko, imię oraz adres właściciela pojazdu).

Informacje te po wykonanej analizie spalin drukowane są na protokole, który jest potwierdzeniem prawidłowo wykonanego badania. Jest to niezwykle przydatne w przypadku prowadzenia stacji kontroli pojazdów, ponieważ przy transmisji tych danych do centralnego komputera wynik analizy spalin znajduje się na jednym wspólnym wydruku (protokole) z całego cyklu prób, które wchodzą w skład badania technicznego pojazdu.

W pierwszej grupie rozwiązań konstrukcyjnych analizator posiada na wyposażeniu podstawowym lub dodatkowym typową klawiaturę lub tzw. terminal alfanumeryczny, za pomocą których wpisuje się podane wcześniej informacje dodatkowe. Wiąże się to jednak automatycznie z wyższą ceną analizatora lub koniecznością dopłaty za wyposażenie dodatkowe. Tańszym i wygodniejszym rozwiązaniem jest interfejs komputerowy (oprogramowanie + kabel transmisji), czyli transmisja danych z analizatora do komputera PC i odwrotnie. Umożliwia nam to wydruk z dowolnej drukarki komputerowej protokołu z tymi samymi informacjami, jak w poprzednim przypadku.

Bardzo ważnym czynnikiem, który powinien mieć wpływ na wybór konkretnego analizatora spalin jest możliwość jego rozbudowy. Nowoczesnym i progresywnym wariantem rozwiązania problemu pełnego wyposażenia stacji kontroli pojazdów są obecnie uniwersalne przyrządy do pomiaru emisji obu typów silników, a mianowicie analizator spalin wraz z modułem dymomierza. Ten uniwersalny zestaw umożliwia przeprowadzanie kompleksowych pomiarów emisji spalin silników przeznaczonych do samochodów osobowych, samochodów ciężarowych oraz pojazdów specjalnych.

Dobrze jest również jeśli taki zestaw można rozbudować dodatkowo o jakiś, choćby uproszczony, tester układu zapłonowego. Prowadzi to przede wszystkim do oszczędności wydatków, ale jest również rozwiązaniem bardzo ergonomicznym.

Częstokroć cena zakupu urządzenia jest decydującym czynnikiem powodującym dokonanie konkretnego wyboru. Warto jest jednak przed zakupem dowiedzieć się, jakie są koszty dalszej eksploatacji urządzenia. Wpływ na te koszty mają przede wszystkim przeglądy okresowe analizatorów i związane z nimi kalibracje za pomocą gazów wzorcowych. Są to czynności bardzo ważne, istotnie wpływające na dokładność wykonywanych analiz, a stosowane przez sprzedawców tego typu urządzeń podejście do tego problemu jest różnorodne. Niektóre typy analizatorów mają programowo wpisane w pamięć terminy następnych kalibracji, po przekroczeniu których urządzenie przestaje pracować. Inne rozwiązanie polega na podaniu informacji w instrukcji obsługi bądź na nalepce na przyrządzie o terminie wskazanego kolejnego przeglądu i kalibracji. Użytkownik sam wówczas decyduje, kiedy należy tego dokonać. Jest to chyba lepsze rozwiązanie, ponieważ ewentualna kolejna kalibracja uzależniona jest od ilości wykonanych analiz oraz stanu technicznego silników, które były sprawdzane. Nie jest to w tym przypadku oczywiście najważniejsze, ale jest to rozwiązanie bardziej ekonomiczne dla użytkownika przyrządu. Warto się więc przy zakupie urządzenia sprawdzić, jakie są koszty takich przeglądów i kalibracji.

Ponieważ poziom techniczny podzespołów mających decydujący wpływ na pomiar (ławica optyczna oraz ogniwo tlenowe) w większości urządzeń jest jednakowy, warto przyjrzeć się przede wszystkim rozwiązaniom konstrukcyjnym wpływającym na łatwość obsługi.

Oczywiście, jak w przypadku zakupu każdego produktu, niezmiernie ważna jest dostępność i szybkość reakcji serwisu. Najistotniejsze jest chyba jednak zaufanie do firmy oferującej analizator spalin, bo to właśnie od niej zależy jak z tym urządzeniem będzie nam się pracowało w przyszłości.

Dobrym przykładem takiego przyjaznego dla użytkownika analizatora spalin jest bardzo popularny i sprawdzony już analizator AT 501 czeskiej firmy ATAL Actia Group reprezentowanej na naszym krajowym rynku motoryzacyjnym przez bydgoską firmę PRECYZJA-BIT.

Dymomierz
Pomiar stopnia zadymienia jest podstawowym badaniem składu spalin silników wysokoprężnych. Do pomiaru zadymienia spalin silników wysokoprężnych stosuje się dymomierze.

Zasada działania dymomierza polega na pomiarze stopnia pochłaniania światła w komorze wypełnionej próbką spalin. Ponieważ światło pochłaniane jest przez cząstki sadzy, zwiększanie się ich ilości na drodze promienia świetlnego przebiegającego przez komorę pomiarową powoduje zmniejszenie się energii docierającej do elementu pomiarowego.




AT 600 M.

Przykładem dymomierza, który spełnia najnowsze wymagania dotyczące tej gałęzi techniki i ochrony środowiska jest np. dymomierz AT 600 M firmy ATAL.

Dymomierz AT 600 M składa się z podstawowego przyrządu służącego do wyświetlania zmierzonych wielkości i komunikowania się z obsługą oraz z zespołu pomiarowego MDOT (Modified Digital Opacity Transducer) służącego do pobierania i obróbki próbek gazów silników wysokoprężnych.

Zasada pomiaru za pomocą przyrządu, tak jak już wcześniej wspomniano, polega na pomiarze ilości światła przechodzącego przez próbkę gazów spalinowych. Brak dymu w kuwecie pomiarowej oznacza zerową wartość pochłaniania światła. Pełne zasłonięcie kuwety pomiarowej (nieprzejrzysty gaz) oznacza stuprocentowe tłumienie optyczne.

mgr Andrzej Kowalewski

---