Wpływ niektórych uszkodzeń silnika na toksyczność spalin, Prace dyplomowe z Projektowanie pojazdu mechanicznego

Pobierz Wpływ niektórych uszkodzeń silnika na toksyczność spalin i więcej Prace dyplomowe w PDF z Projektowanie pojazdu mechanicznego tylko na Docsity! Politechnika Warszawska Wydział Transportu Zakład Eksploatacji i Utrzymania Pojazdów Praca dyplomowa magisterska „Wpływ niektórych uszkodzeń silnika na toksyczność spalin” Autor: Krzysztof Witczak Profil nauczania: EPS Kierownik pracy: dr inż. Małgorzata Wardzińska Warszawa 2011 2 Streszczenie Celem pracy jest określenie wpływu niektórych uszkodzeń silnika na toksyczność spalin silnika o zaponie iskrowym. W pierwszej części pracy zostały przedstawione związki chemiczne jakie wchodzą w skład spalin silnika ZI a także przyczyny i warunki ich powstawania. Przedstawiono tutaj także przepisy prawne jakim podlega emisja związków chemicznych w spalinach. Druga część pracy to analiza niektórych czynników wpływających na toksyczność spalin. Opisane tutaj zostały głównie czynniki, na które przeciętny użytkownik samochodu z silnikiem o zapłonie iskrowym nie ma wielkiego wpływu, czynniki, których nie da się wyregulować. Część trzecia przedstawia badania własne. Opisane zostało stanowisko pomiarowe oraz użyta aparatura pomiarowa. Przedstawiono uzyskane podczas badań wyniki a także przeprowadzono ich interpretację. 5 1. Przyczyny powstawania związków szkodliwych w spalinach silników o zapłonie iskrowym 1.1. Skład mieszanki palnej a emisja silników ZI Współczynnik nadmiaru powietrza wyraża skład mieszanki paliwowo- powietrznej. Ma on zasadnicze znaczenie dla przebiegu procesu spalania i produktów spalania paliwa stanowiących o emisji. Ze względu na złożoność procesów chemicznych i fizycznych zachodzących w silniku, jego konstrukcja może być jedynie kompromisem pod względem oczekiwań takich jak moc, moment obrotowy, emisja, zużycie paliwa, właściwości trakcyjne. Wzajemnymi, niekiedy wykluczającymi się uwarunkowaniami powiązana jest emisja spalin z silnika przed reaktorem katalitycznym i sprawność konwersji samego reaktora, wpływająca na ostateczny charakter emisji. Wspólnym dla wszystkich współczesnych, z natury wysokoobrotowych silników trakcyjnych jest problem wynikający z krótkiego przedziału czasowego dostępnego do zajścia złożonego procesu spalania w cylindrze. [1] Na Rys. 1 przedstawiono zależność charakteru emisji od składu mieszaniny palnej, na przykładzie najważniejszych szkodliwych i toksycznych związków zawartych w spalinach. Rys. 1 - Skład mieszanki palnej a emisja silników [1] 6 1.2. Tlenek węgla – CO Silniki samochodowe ZI pracują przede wszystkim na mieszankach bliskich składowi stechiometrycznemu λ = 1 (w obecnie produkowanych silnikach na skutek stosowania reaktora katalitycznego potrójnego działania w układzie wylotowym, co wymaga stałej wartości λ = 0,997 ÷ 1,003 sterowanej sondą lambda) przy obciążeniach częściowych i w niektórych wypadkach na mieszankach bogatych przy obciążeniach pełnych oraz w czasie przyspieszania samochodu, stąd emisja CO jest znaczna i musi być ściśle limitowana (dotyczy to również biegu luzem). [5] Zawartości CO w spalinach silników ZI są zawsze większe niż maksymalne wartości mierzone w komorze spalania. Jednakże rzeczywista emisja CO jest znacząco wyższa od wartości zmierzonych w stanach ustalonych. Zatem procesy rządzące poziomem tworzenia i emisji CO są procesami kinetycznymi. W pierwszej fazie spalania poziom CO gwałtownie wzrasta w strefie płomienia i jest dużo wyższy niż dla adiabatycznego spalania mieszanki paliwowo-powietrznej. Jednak CO powstaje głównie w strefie gazów popromiennych. [1] Dla bogatych mieszanek przeciętne zawartości CO w spalinach są podczas procesu rozprężania bliskie stanowi równowagi. Przy mieszankach w składzie zbliżonym do stechiometrycznego, przewidywania co do częściowego stanu równowagi reakcji tworzenia wartości CO zgadzają się z pomiarami i są o rząd wielkości wyższe niż przewidywane, według modeli opartych na kinetycznych mechanizmach procesu. Różnica ta wynika z częściowego utleniania ładunku do CO podczas rozprężania i wylotu przy obecności niespalonych węglowodorów osiadających w postaci warstw na ściankach komory spalania i cylindra. Zawartość CO w spalinach można oszacować znając wartość współczynnika λ. Przez zwiększenie stopnia jednorodności mieszanki w cylindrze i jej zubożenie uzyskano odpowiednio niski stopień zawartości CO. W silnikach wielocylindrowych zmiany λ w każdym cylindrze (które wahają się w pobliżu wartości średniej i są spowodowane niejednorodnym rozdziałem mieszanki) mogą znacząco podnieść emisję CO. [5] 7 Czynnikami, które sprzyjają powstawaniu CO w silniku spalinowym, są: 1) zbyt bogata mieszanka w silnikach ZI, Rys. 2 - Stężenie CO w funkcji współczynnika nadmiaru powietrza λ: a- określone doświadczalnie; b – obliczone dla temperatury max. w komorze spalania; c – obliczone dla temperatury spalin [5] 2) lokalne wartości λ < 1, 3) małe obciążenie silnika (w głównej mierze bieg jałowy w silnikach ZI), 4) niska temperatura (niedogrzanie) silnika, która prowadzi do obniżenia szybkości reakcji, nawet w strefach o dużym nadmiarze powietrza, 5) niski poziom turbulencji i małe zawirowania w komorze spalania, 6) recyrkulacja spalin. Przyczyną występowania niespalonych węglowodorów w czasie rozruchu i początkowym okresie pracy silnika są procesy, które powodują że paliwo nie zostaje całkowicie spalone w procesie spalania, w czasie rozprzestrzeniania się płomienia. [5] Najważniejsze przyczyny to: 1) brak tlenu  globalny (zbyt bogata mieszanka),  lokalny, 2) wypadanie zapłonów, 3) efekty  przyścienny (gdy temperatura ładunku w pobliżu ścianek komory spalania jest zbyt mała, aby mogło nastąpić spalenie),  szczelinowy, 10 Do przestrzeni szkodliwych należą:  szczelina między denkiem tłoka a płaszczyzną głowicy,  szczelina pierścieniowa między tłokiem a cylindrem powyżej górnego pierścienia,  szczelina pomiędzy płaszczyzną tulei cylindrowej a płaszczyzną głowicy,  szczelina między górnym pierścieniem a rowkiem tłoka,  przestrzeń między izolatorem a obudową świecy zapłonowej. [5] Zawartość węglowodorów w warstwie przyściennej przewyższa kilkakrotnie ich poziom w spalinach. Można stąd wnioskować, że są one utleniane także w czasie suwu rozprężania oraz wylotu. W środkowej części komory spalania stężenie HC jest niewielkie. Po otwarciu zaworu wylotowego najpierw opuszcza cylinder niewielka ilość gazów z rejonu przylgni o dużym stężeniu węglowodorów. Jednak przy dalszym otwieraniu wypływają już gazy ze środka cylindra. Przepływ gazów z warstw przyściennych jest hamowany przez tarcie powierzchniowe. W związku z tym pozostająca w cylindrze reszta spalin ma charakter przyścienny, czyli o dużym stężeniu węglowodorów. Spaliny znajdujące się po przeciwnej stronie cylindra (wzdłuż ścianki równoległej do zaworu dolotowego) muszą wypchnąć najpierw gazy z centrum cylindra. Po zamknięciu zaworu wylotowego następuje spadek stężenia za zaworem wylotowym na skutek przepływu zwrotnego gazów w kierunku cylindra w końcu suwu wylotu. Prędkość utleniania w układzie wylotowym zależy w głównej mierze od temperatury. [5] W miarę obniżania temperatury silnika, paliwa i powietrza zasysanego do silnika zwiększa się część węglowodorów, które nie zostały utlenione w cylindrze i są wydalane z silnika do układu wylotowego i reaktora katalitycznego. W badaniach stwierdzono, że w okresie nagrzewania silnika i przy małych obciążeniach ponad 90% paliwa dostarczonego do komory spalania ulega spaleniu w podstawowym procesie spalania. Pozostała ilość dopala się po przejściu głównej fali płomienia – pod koniec suwu pracy – w cylindrze, w kolektorze wylotowym, układzie wylotowym i konwertorze katalitycznym. [1] 11 Rys. 5 - Schemat formowania węglowodorów w silniku ZI z szacunkowym wpływem różnych procesów na emisję w czasie jego nagrzewania się (UHC - niespalone węglowodory) [5] 1.4. Tlenki azotu – NOx Emisja tlenków azotu jest zwiększona zawsze podczas spalania lekko zubożonych mieszanek, przy współczynniku nadmiaru powietrza λ równym około 1,1. Dla powstawania tlenków azotu spełnione muszą być następujące warunki:  wysoka temperatura spalania, która dostarcza energię aktywacji niezbędną do zajścia reakcji azotu z tlenem,  wolne cząsteczki tlenu, które ze względu na nadmiar powietrza nie mogły wejść w reakcję z węglowodorami zawartymi w paliwie. [1] Jedynie jednoczesne spełnienie obu warunków prowadzi do powstawania cząsteczek tlenków azotu. Najkorzystniejsze warunki dla tworzenia się tlenków azotu zachodzą w silniku pracującym przy dużym obciążeniu i lekko zubożonej mieszance. Najważniejszym systemem odpowiedzialnym za zmniejszenie emisji tlenków azotu jest system recyrkulacji spalin. 12 1.5. Cząstki stałe Cząstki sadzy to skupiska atomów węgla. Są ubocznym produktem niecałkowitego i niezupełnego spalania węglowodorów. Przyczyną tych dwóch zjawisk są lokalne niedobory tlenu w komorze spalania oraz szybkie schłodzenie gazów znajdujących się w strefie płomienia, co powoduje przerwanie procesu spalania. [1] Tabela 2 - Klasyfikacja cząstek stałych ze względu na ich wielkość [1] Cząstki stałe różnią się między sobą istotnie zarówno pod względem kształtu jak i wielkości. W Tabela 2 przedstawiono podział cząstek stałych na grupy ze względu na ich wielkość. Największą część emisji stanowią cząstki o wymiarze liniowym równym około 100 nanometrów, tak małe cząstki nie mogą być zatrzymane w górnej części dróg oddechowych i dostają się wraz z wdychanym powietrzem do płuc. [1] Na masę, wielkość i ilość cząstek stałych w zasadniczy sposób wpływają procesy łączenia się poszczególnych cząstek w większe skupiska. Istotną rolę odgrywa także zjawisko adsorpcji zawartych w spalinach związków. Zachodzi ono na powierzchni skupisk atomów węgla stanowiących jądra cząstek stałych. Rodzaj tych związków oraz ich udział w całkowitej masie cząstki stałej wynika z diagramu przedstawionego na Rys. 6. Określenie grupy cząstek stałych Charakterystyczny wymiar liniowy Uwagi TSP < 15 μm ang.: Total Suspended Particulates Coarse < 2,5 μm duże cząstki stałe PM10 < 10 μm przedostają się do oskrzeli PM2,5 < 2,5 μm przedostają się do płuc PM1 < 1,0 μm aerozole, stałe i ciekłe UFP < 100 nm (0,1 μm) ultramałe cząstki Nanocząstki < 50 nm (0,05 μm) 15 1.6. Przepisy prawne Coraz ostrzejsze wymogi ekologiczne, w połączeniu z ograniczeniami zużycia materiałów eksploatacyjnych, narzucane przepisami administracyjnymi, wywierają ogromny wpływ zarówno na trendy ewolucji całych pojazdów, jak i samych silników tłokowych. Rozwój technologiczny i wzrost populacji znacznie pogorszyły jakość powietrza atmosferycznego. Rosnące zapotrzebowanie na energię uczyniło ze spalania główne źródło zanieczyszczeń atmosferycznych pochodzenia antropogenicznego. Należą do nich: węglowodory (HC), tlenki siarki (SOx), tlenki azotu (NOx), tlenek węgla (CO), ozon troposferyczny (O3), cząstki stałe (PM) oraz dwutlenek węgla (CO2) i pyły. Nad większością miast unosi się fotochemiczny smog, który tworzy się na skutek złożonych reakcji chemicznych między różnymi zanieczyszczeniami dzięki promieniowaniu słonecznemu. Mimo wielkich wysiłków w zakresie usuwania zanieczyszczeń z atmosfery, na całym świecie ich obecny poziom często przekracza maksymalne wartości ustalone przez Światową Organizację Zdrowia (WHO1). [5] Jak napisano wcześniej, spaliny silników o zapłonie iskrowym zawierają w sobie substancje zarówno obojętne jak i szkodliwe dla człowieka i środowiska. Część związków szkodliwych została uznana za najbardziej niebezpiecznie. Żeby ograniczyć emisję tych najgorszych związków lub grup związków, poszczególne kraje ustaliły w przepisach administracyjnych maksymalną dopuszczalną ilość (np. w g/km lub w g/test) jaka może być emitowana do atmosfery przez jeden pojazd. Testy emisji są przeprowadzane w czasie specjalnego testu jezdnego. Ilość poszczególnych związków szkodliwych w spalinach silników samochodowych, zgodnie z przepisami administracyjnymi obowiązującymi w poszczególnych krajach, określa się w czasie pomiaru emisji spalin wydzielanych podczas symulowanego testu jezdnego samochodu na rolkowym stanowisku hamownianym oraz w tzw. testach parowania wykonywanych w specjalnych komorach (SHED). [5] Wiele europejskich krajów ma swoje własne przepisy prawne dotyczące emisji szkodliwych związków chemicznych w spalinach samochodowych. Jednakże większość z nich swoje ustawodawstwo dostosowała do przepisów wydanych przez Europejską Komisję Gospodarczą ONZ (regulaminy ECE) oraz Komisję Europejską (dyrektywy EC). 1 Word Health Organization 16 Kontrola emisji związków szkodliwych w spalinach samochodowych rozpoczęła się w Europie już w latach 70. ubiegłego stulecia. Pierwsza Dyrektywa o numerze 70/220/EEC z dnia 6.04.1970 r. określała limity emisji i sposoby pomiaru dla pojazdów samochodowych. W ślad za tą Dyrektywą w następnych latach prowadzono prace, w efekcie których wydawano kolejne modyfikacje tej bazowej dyrektywy, zaostrzające wymagania emisji. [9] Kolejne przepisy przedstawiono w tabela 3. Bezpośrednie porównanie norm Euro I, Euro II, Euro III i Euro IV przedstawiono na rys. 8. Tabela 3 - Historia europejskich przepisów w zakresie toksyczności spalin [5] Dyrektywa EEC/EC Data Limit emisji Cykl jezdny CO HC NOx HC + NOx 70/220/EEC 20.03.1970 152 [g/test] 10,1 [g/test] - - ECE 74/290/EEC 28.05.1974 122 [g/test] 8,6 [g/test] - - ECE 77/102/EEC 30.11.1976 122 [g/test] 8,6 [g/test] 14 [g/test] - ECE 78/665/EEC 10.07.1978 99 [g/test] 7,6 [g/test] 11,9 [g/test] - ECE 83/351/EEC 16.06.1983 76 [g/test] - - 22 [g/test] ECE 88/76/EEC 03.12.1987 30 [g/test] - - 8 [g/test] ECE 89/458/EEC 89/491/EEC 18.07.1989 17.07.1989 19 [g/test] - - 5 [g/test] ECE 91/441/EEC 93/59/EEC (Euro I) 26.06.1991 28.06.1993 2,72 [g/km] - - 0,97 [g/km] ECE + EUDC 94/12/EC 94/44/EC 96/69/EC (Euro II) 23.03.1994 01.07.1996 08.10.1996 2,2 [g/km] - - 0,5 [g/km] ECE + EUDC 98/69/EC 1999/102/EC 2001/1/EC (Euro III) 13.10.1998 15.12.1999 22.01.2001 2,3 [g/km] 0,2 [g/km] 0,15 [g/km] - NEDC 98/69/EC 1999/102/EC 2001/1/EC (Euro IV) 13.10.1998 15.12.1999 22.01.2001 1,0 [g/km] 0,1 [g/km] 0,08 [g/km] - NEDC 2007/715/EC (Euro V) 01.01.2008 1,0 [g/km] 0,075 [g/km] 0,06 [g/km] - NEDC Planowana od 2014 roku (Euro VI) ?? ?? ?? ?? ?? ?? 17 C O - 2 ,2 C O - 2 ,3 C O - 1 C O - 1 H C - 0 ,2 H C - 0 ,1 H C - 0 ,0 75 H C + N O x - 0, 5 C O - 2 ,7 2 H C - n ie ur eg ul ow an e H C - n ie ur eg ul ow an e N O x - 0 ,0 6 N O x - 0 ,0 8 N O x - 0, 15 N O x - n ie ur eg ul ow an e N O x - n ie ur eg ul ow an e H C + N O x - 0 H C + N O x - 0 H C + N O x - 0 H C + N O x - 0, 97 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Euro I Euro II Euro III Euro IV Euro V Norma W ar to ść [ g /k m ] Rys. 8 - Rozwój europejskich przepisów dotyczących emisji związków szkodliwych [g/km] [5] 20 Wpływ faz rozrządu na stężenie węglowodorów w gazach wydechowych wynika z jednoczesnego oddziaływania następujących czynników: bezwzględnej ilości resztek gazów, ich procentowej zawartości w ładunku, stężenia węglowodorów w reszcie gazów, temperatury spalin po zakończeniu spalania w czasie rozprężania i wydechu (rys. 10). Zawartość węglowodorów w spalinach wydalanych z cylindra w różnych fazach suwu wydechu nie jest jednakowa (rys. 11). Wzrost ilości reszty gazów może przyczyniać się do obniżenia stężenia węglowodorów w gazach wydechowych jedynie dopóty, dopóki cała bogata w te związki część gazów nie pozostanie w cylindrze. Dalszy wzrost ilości gazów powoduje nadmierne rozcieńczenie mieszanki paliwowo- powietrznej, w którego rezultacie następuje zwiększenie emisji węglowodorów. Rozcieńczenie to jest szczególnie niekorzystne przy małych obciążeniach silnika, co powoduje, że optymalne pokrycie okresów otwarć zaworów jest w tym przypadku mniejsze niż przy dużych obciążeniach. [5] Rys. 10 - Wpływ faz rozrządu na stężenie węglowodorów w spalinach [5] 21 Rys. 11 - Przebieg zmian stężenia węglowodorów za zaworem wydechowym w funkcji kąta obrotu wału korbowego [5] 2.2. Skład mieszanki paliwowo-powietrznej Skład mieszanki paliwowo-powietrznej stanowi czynnik wywierający dominujący wpływ na emisję większości substancji zanieczyszczających atmosferę. Jak wiadomo, maksymalną masową prędkość osiąga spalanie przy współczynniku nadmiaru powietrza równym około 0,90. Powoduje to, że przy tej wartości a silniki o zapłonie iskrowym osiągają maksymalne średnie ciśnienie indykowane. Natomiast maksymalna sprawność, czyli minimalne jednostkowe zużycia paliwa, są uzyskiwane przy mieszankach uboższych od stechiometrycznych (α ≈ 1,10). Współczynnik nadmiaru powietrza, przy którym silnik osiąga maksymalne średnie ciśnienie użyteczne oraz minimalne zużycie paliwa, zależy m.in. od zanieczyszczeń zasysanej mieszanki przez spaliny. Przy małych obciążeniach silnika jego wartości są mniejsze od podanych wyżej dla warunków pełnego obciążenia. Wynoszą one przeciętnie około 0,80 i 1,05. [2] Zmniejszenie prędkości spalania, a także wzrost zwłoki zapłonu, w miarę wzrostu współczynnika nadmiaru powietrza (powyżej α = 0,8 ÷ 0,9) powodują, że dla uzyskania maksymalnej sprawności i maksymalnej mocy jest konieczne przyspieszenie zapłonu. Maksymalna temperatura spalania maleje przy wzroście α. Jednocześnie jednak rośnie temperatura spalin. [5] [6] 22 Skład mieszanki paliwowo-powietrznej jest praktycznie jedynym czynnikiem wpływającym na stężenie tlenku węgla w spalinach (Rys. 12 oraz Rys. 13). Rys. 12 - Skład spalin w funkcji współczynnika nadmiaru powietrza [5] Rys. 13 - Wpływ współczynnika λ na zawartość szkodliwych składników w spalinach przy spalaniu mieszanki jednolitej [6] 25 zawartość tlenu reakcja utleniania NO przebiega bardzo powoli. W miarę zubożania mieszanki stężenie N02 początkowo rośnie. Wzrostowi temu sprzyja zwiększanie zawartości obu reagentów, tzn. 02 i NO. Największe stężenie osiąga dwutlenek azotu przy współczynniku nadmiaru powietrza nieco większym od odpowiadającego maksimum stężenia tlenku azotu. Dalsze zubożanie mieszanki prowadzi do zmniejszenia stężenia N02 wynikającego ze zmniejszania zawartości tlenku azotu. [5] Rys. 16 - Intensywność zapachu i stężenie niektórych składników spalin w funkcji składu mieszanki [5] Z rys. 16 wynika, że zapach spalin osiąga maksymalną intensywność przy współczynniku nadmiaru powietrza, przy którym występuje minimalne stężenie węglowodorów. W badaniach, których wyniki zostały przedstawione na rys. 16 do określenia zawartości tych związków w gazach wydechowych były stosowane analizatory działające na zasadzie pochłaniania promieni podczerwonych. Dają one możliwość jedynie pomiaru sumarycznego stężenia węglowodorów. Przebieg zmian stężeń niektórych składników tej grupy związków może mieć zupełnie inny charakter niż stężenia całkowitego. Przy stałej mocy silnika zubożenie mieszanki paliwowo- powietrznej prowadzi do wzrostu ilości spalin. Powoduje to, że maksymalna emisja tlenku azotu następuje przy nieco wyższych, zaś minimalna emisja węglowodorów przy nieco niższych a niż maksymalne stężenia tych związków. 26 2.3. Kąt wyprzedzenia zapłonu W silniku o zapłonie iskrowym proces spalania można podzielić na następujące okresy:  wstępny trwający od chwili przeskoku iskry między elektrodami świecy aż do momentu, w którym na wykresie indykatorowym uwidacznia się wzrost ciśnienia spowodowany spalaniem,  rozprzestrzeniania się płomienia,  dopalania. [9] Kąt zapłonu wywiera duży wpływ na czas trwania okresu pierwszego i drugiego. Czas trwania okresu pierwszego zależy od składu mieszanki, temperatury, ciśnienia i zawirowania mieszanki. Jest on najkrótszy w przypadku; gdy kąt zapłonu jest dobrany w ten sposób, że okres ten staje się w przybliżeniu symetryczny względem zwrotu zewnętrznego. Natomiast masowa prędkość spalania rośnie ze wzrostem wyprzedzenia zapłonu (rys. 17). [5] Rys. 17 - Masowa prędkość spalania wyrażona jako stosunek masy mieszanki spalonej w ciągu 1oOWK do masy wprowadzonej do cylindra dla różnych kątów wyprzedzenia zapłonu (ε= 10, α = 1, ηυ = 0,85) [5] Wpływ kąta zapłonu na maksymalną temperaturę w komorze spalania jest zależny od składu mieszanki. Przy α < 1 najwyższe temperatury powstają na ogół przy kątach zapłonu optymalnych dla mocy silnika, natomiast przy mieszankach ubogich przy większym wyprzedzeniu zapłonu. Opóźnienie zapłonu przyczynia się do wzrostu temperatury wydechu. 27 Kąt wyprzedzenia zapłonu nie wywiera praktycznie wpływu na stężenie tlenku węgla w gazach wydechowych. Jedynie przy dużych opóźnieniach może następować nieznaczny wzrost stężenia spowodowany niedostateczną ilością czasu dla utlenienia CO wytworzonego przy spalaniu ostatniej porcji mieszanki. Przy stałej mocy silnika opóźnienie i przyspieszenie zapłonu w stosunku do wartości optymalnej powoduje wzrost ilości spalin, a tym samym wzrost emisji tlenku węgla. Stężenie węglowodorów w gazach wydechowych maleje przy opóźnianiu zapłonu. Jedynie przy dużych opóźnieniach może ono nieznacznie wzrosnąć ze względu na niepełne spalanie ostatniej porcji mieszanki. Przy opóźnieniu zapłonu w stosunku do kąta optymalnego dla mocy, a w przypadku mieszanek ubogich nawet w większym zakresie, następuje spadek maksymalnego ciśnienia i temperatury w komorze. Powoduje to wzrost grubości warstwy przyściennej oraz zmniejszenie stopnia utlenienia zawartych w niej węglowodorów. Jednocześnie jednak wzrost temperatury w czasie rozprężania i wydechu sprzyja intensywnemu dopalaniu tych związków po zakończeniu spalania. Ponadto przy opóźnianiu zapłonu spalanie kończy się przy większej odległości tłoka od głowicy, co przyczyni się do zmniejszenia rzeczywistego stosunku powierzchni do objętości komory. [5] Szczególnie wyraźne obniżenie stężenia węglowodorów w miarę opóźniania zapłonu następuje przy pracy silnika bez obciążenia (Rys. 18). Dla osiągnięcia mocy wystarczającej do pokonania oporów mechanicznych jest w tym przypadku niezbędne większe otwarcie przepustnicy, co powoduje zmniejszenie współczynnika resztek spalin. Kąt zapłonu stanowi jeden z ważniejszych czynników wpływających na emisję tlenku azotu. Przy opóźnianiu zapłonu związek ten zaczyna się wywiązywać w większych ilościach coraz później w suwie rozprężania. Niższe temperatury maksymalne powodują małe prędkości reakcji utleniającej oraz obniżają stężenie równowagi. W związku z tym stężenia tlenku azotu zazwyczaj maleją przy opóźnianiu zapłonu, przy czym szczególnie szybki spadek obserwuje się w zakresie ubogich mieszanek (Rys. 19). [5] Wpływ kąta zapłonu na stężenie aldehydów w spalinach jest podobny, jak na stężenie węglowodorów, to znaczy maleje ono przy opóźnianiu zapłonu. Taki przebieg zależności jest spowodowany wzrostem intensywności dopalania produktów częściowego utleniania wynikającym z wyższych temperatur spalin. 30 2.5. Obciążenie i prędkość obrotowa Obciążenie i prędkość obrotowa silnika nie wywierają praktycznie bezpośredniego wpływu na stężenie tlenku węgla w gazach wydechowych. Przebieg zmian stężenia węglowodorów w funkcji obciążenia stanowi wynik oddziaływania kilku czynników, przy czym niektóre z nich oddziaływują w kierunku wzrostu, zaś inne – w kierunku zmniejszenia. Wzrost obciążenia powoduje podwyższenie ciśnienia i temperatury w komorze spalania. W wyniku tego maleje grubość warstwy przyściennej. Ponadto podwyższenie temperatur zwiększa dopalanie węglowodorów w czasie rozprężania i wydechu. Wzrost prędkości wypływu przez zawór wydechowy zwiększa turbulencję gazów wydechowych, co stwarza lepsze warunki do utleniania węglowodorów w układzie wydechowym. Czynnik oddziaływujący w kierunku wzrostu stężenia węglowodorów stanowi zmniejszenie czasu przepływu spalin przez układ wydechowy. W wyniku oddziaływania tych przeciwstawnych czynników stężenie węglowodorów jest na ogół niezależne od obciążenia lub też rośnie nieznacznie przy jego zmniejszaniu. Przy stałej mocy użytecznej silnika wzrost prędkości obrotowej przyczynia się do obniżenia stężenia węglowodorów (Rys. 21). Jest ono spowodowane przede wszystkim zwiększeniem turbulencji spalin, a przez to ich bardziej intensywnym dopalaniem. Czynnikiem oddziaływującym w przeciwnym kierunku jest zmniejszenie ciśnienia i temperatury w komorze spalania oraz wzrost zanieczyszczenia ładunku spalinami. Na Rys. 22 przedstawiono przebieg tworzenia się tlenku azotu w komorze spalania silnika CFR przy różnych prędkościach obrotowych. Próbki gazów były pobierane za pomocą zaworu stroboskopowego umieszczonego w głowicy silnika. [5] 31 Rys. 21 - Wpływ prędkości obrotowej na stężenie węglowodorów w spalinach [5] Rys. 22 - Wpływ prędkości obrotowej na tworzenie się tlenku azotu (ε= 7, α = 0,99) [5] 32 Przy wzroście prędkości obrotowej rośnie zwłoka (wyrażona w stopniach obrotu wału korbowego) w wywiązywaniu się tlenku azotu. Jednocześnie maleje prędkość tworzenia się tego związku. Przebieg zmian stężenia tlenku azotu w funkcji prędkości obrotowej jest zależny od współczynnika nadmiaru powietrza, który, jak wiadomo, wywiera wpływ na szybkość spalania mieszanki paliwowo-powietrznej. [5] Przy stałej prędkości obrotowej stężenie tlenku azotu wzrasta ze wzrostem obciążenia. Wynika to z podwyższenia maksymalnej temperatury w komorze spalania. Zarówno przy wzroście obciążenia, jak również przy wzroście prędkości obrotowej w zakresie częściowych obciążeń rośnie masa spalin. W tym ostatnim przypadku zwiększenie masy gazów wydechowych jest spowodowane większą mocą indykowaną. Sumaryczny wpływ stężenia i ilości gazów na emisję poszczególnych związków jest następujący:  emisja tlenku węgla rośnie przy wzroście obciążenia i wzroście prędkości obrotowej przy częściowych obciążeniach,  emisja węglowodorów rośnie przy wzroście obciążenia i wykazuje zazwyczaj tendencję do malenia przy wzroście prędkości obrotowej,  emisja tlenków azotu rośnie przy wzroście obciążenia,  przebieg zmian emisji tlenków azotu przy wzroście prędkości obrotowej zależy w dużym stopniu od rozwiązania konstrukcyjnego i regulacji, przede wszystkim składu mieszanki. [7] 35 3. Badania własne 3.1. Obiekt badań Badania własne zostały przeprowadzone na silniku samochodu osobowego Susuki Ignis. Jest to silnik benzynowy 1.3i VVT o oznaczeniu M13A. Jest to silnik 4 cylindrowy, 16 zaworowy o układzie rzędowym zasilany wtryskiem wielopunktowym benzyną bezołowiową 95. Pojemność skokowa wynosi 1328 cm3. Moc maksymalna tego silnika to 62,5 kW (85 KM) osiągana przy 6000 obr/min. Maksymalny moment obrotowy jest osiągany przy 4100 obr/min i wynosi 110 Nm. Silnik spełnia normę emisji spalin EURO 4. Rys. 27 - Badany silnik samochodu Suzuki Ignis [zdjęcie własne] Rys. 28 - Badany silnik samochodu Suzuki Ignis [zdjęcie własne] 36 3.2. Stanowisko badań i aparatura pomiarowa Stanowisko badań zostało skonstruowane przez pracowników Zakładu Eksploatacji i Utrzymania Pojazdów Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej. Stanowisko składa się z silnika samochodowego opisanego w pkt 3.1 niniejszej pracy, analizatora spalin oraz komputera diagnostycznego. Silnik został wymontowany z pojazdu i umieszczony na stojaku. Instalacja elektryczna została zaprojektowana tak, aby można było symulować różne uszkodzenia elementów silnika. Rys. 29 - Stanowisko badań wraz z panelem sterującym i osprzętem [zdjęcie własne] 37 3.2.1. Panel sterujący stanowiska Panel sterujący stanowiska przedstawiony jest na Rys. 30. Stanowisko badawcze pozwala symulować uszkodzenia następujących elementów:  masowy przepływomierz powietrza (oznaczenie „MAF”)  czujnik temperatury zasysanego powietrza (oznaczenie „IAT”)  czujnik ciśnienia w kolektorze ssącym – map sensor (oznaczenie „MAP”)  czujnik położenia przepustnicy (oznaczenie „TP”)  czujnik temperatury cieczy chłodzącej (oznaczenie „ECT”)  czujnik spalania stukowego (oznaczenie „Knock S.”)  sonda lambda przed katalizatorem (oznaczenie „Lambda 1”)  sonda lambda za katalizatorem (oznaczenie „Lambda 2”)  podgrzewanie sondy lambda przed katalizatorem (oznaczenie „Lambda heater 1”)  podgrzewanie sondy lambda za katalizatorem (oznaczenie „Lambda heater 2”)  czujnik faz rozrządu (oznaczenie „CMP”)  czujnik położenia i prędkości wału korbowego (oznaczenie „CKP”)  wtryskiwacz 1 (oznaczenie „Injector 1”)  wtryskiwacz 2 (oznaczenie „Injector 2”)  wtryskiwacz 3 (oznaczenie „Injector 3”)  wtryskiwacz 4 (oznaczenie „Injector 4”)  zawór układu recyrkulacji spalin (oznaczenie „EGR”)  nastawnik biegu jałowego (oznaczenie „ISC”)  zawór olejowy sterujący nastawnikiem faz rozrządu (oznaczenie „OCV”)  zawór odprowadzania par paliwa (oznaczenie „EVAP”). 40 Badania firmy Bosch wykazały, że odchylenia charakterystyk od oryginału sięgały nawet do 40%. Skutkiem tego jest:  obniżenie mocy silnika nawet do 50%,  większe zużycie paliwa średnio o 15%,  nie spełnianie norm czystości spalin,  podwyższenie emisji cząsteczek stałych w silnikach ZS,  uszkodzenie katalizatora. Podobne objawy może dawać także uszkodzony lub zabrudzony oryginalny przepływomierz powietrza. Warunkiem długiej pracy przepływomierza powietrza jest stosowanie wysokiej jakości oleju silnikowego oraz filtra powietrza. Dzięki takim zabiegom okres prawidłowej pracy przepływomierza może sięgnąć nawet 120 000 km. Symptomami kłopotów z przepływomierzem mogą być:  samoczynne wyłączenie silnika  zapalenie się lampki kontrolnej silnika  sterownik pracuje ze stałą wielkością w programie awaryjnym. [11] 41 3.2.1.2. Czujnik temperatury zasysanego powietrza Czujnik ten znajduje się w układach zasysających silnika i rejestruje temperaturę powietrza. Zarejestrowana wartość wykorzystywana jest w systemie sterowania pracą silnika jako wielkość korygująca. Symptomami kłopotów z czujnikiem temperatury powietrza dolotowego mogą być:  problemy z rozruchem,  zapisywanie kodu usterki,  zapalenie się lampki kontrolnej silnika,  mniejsza moc silnika,  zwiększone zużycie paliwa. [11] Rys. 32 - Czujnik temperatury zasysanego powietrza [zdjęcie własne] 42 Czujnik ciśnienia w kolektorze ssącym – MAP sensor Czujnik ten umieszczony jest w układzie dolotowym silnika za przepustnicą i mierzy ciśnienie panujące w kolektorze ssącym. Zmierzona w czasie rzeczywistym wartość ciśnienia zamieniana jest przez czujnik na sygnał elektryczny. Następnie jest podawana do jednostki sterującej silnikiem. Dane z czujnika ciśnienia wraz z danymi z czujnika przepływu powietrza (przepływomierza) i temperatury zasysanego przez silnik powietrza wykorzystywane są przez jednostkę sterującą do ustalenia aktualnego w danym momencie składu mieszanki zasilającej silnik. Do głównych symptomów mogących świadczyć o uszkodzeniu czujnika ciśnienia w kolektorze ssącym należą:  utrata mocy silnika,  zła praca silnika przy przyspieszaniu,  zapalanie się lampki awarii silnika. [11] Rys. 33 – Czujnik ciśnienia w kolektorze ssącym [zdjęcie własne] 45 3.2.1.5. Czujnik spalania stukowego Czujnik ten montowany jest na kadłubie tłokowego silnika spalinowego. Rozpoznaje drgania powstałe w wyniku spalania stukowego mieszanki paliwowo- powietrznej w komorze spalania, jest wykonywany jako czujnik piezoelektryczny. Spalanie stukowe to zjawisko nieprawidłowego, nierównomiernego, wybuchowego spalania paliw w silnikach tłokowych o zapłonie iskrowym, spowodowane przedwczesnym samozapłonem tego paliwa. [9] Symptomami kłopotów mogą być:  zapalenie się lampki kontrolnej silnika,  zapisywanie kodu usterki,  mała moc silnika,  zwiększone zużycie paliwa [11] Rys. 36 - Czujnik spalania stukowego [zdjęcie własne] 46 3.2.1.6. Sonda lambda Sonda Lambda mierzy zawartość tlenu w spalinach wychodzących z silnika. Zmierzona zawartość tlenu zamieniana jest na charakterystyczny dla danego typu sondy (tytanowa, cyrkonowa) sygnał elektryczny, który podawany jest do jednostki sterującej silnikiem. Pomiar dokonywany jest w czasie rzeczywistym i służy do korekty składu mieszanki zasilającej silnik pod kątem optymalizacji procesu spalania (obniżenie zużycia paliwa i emisji toksycznych składników spalin). Do znamion mogących świadczyć o uszkodzeniu sondy lambda można zaliczyć:  zwiększone zużycie paliwa,  zła prac silnika w cały zakresie obrotów,  zwiększona emisja składników toksycznych w spalinach,  zapalanie się lampki awarii silnika. [11] Rys. 37 - Sonda lambda [zdjęcie własne] 47 3.2.1.7. Czujnik faz rozrządu – czujnik położenia wałka rozrządu Czujnik położenia wałka rozrządu znajduje się w obudowie wałka rozrządu. Do jego zadań należy rozpoznanie cylindra przy uruchomieniu silnika, zapoczątkowanie pierwszego wtrysku i zapłonu, jak również wysyłanie sygnału sterującego do prawidłowego wtryskiwacza w systemie pompo-wtryskiwaczy. Symptomami kłopotów mogą być:  sterownik silnika pracuje w trybie awaryjnym,  zwiększone zużycie paliwa,  zapalenie się lampki kontrolnej silnika,  zapisywanie kodu usterki. [11] Rys. 38 - Czujnik położenia wałka rozrządu[11][zdjęcie własne] 50 3.2.1.10. Zawór recyrkulacji spalin – EGR Głównym zadaniem zaworu recyrkulacji spalin jest skierowanie pewnej ilości spalin z powrotem do komory spalania. Skutkiem działania takiego zabiegu jest obniżenie emisji tlenków azotu (NOx) spowodowane obniżeniem temperatury spalania ubogiej w tlen mieszanki oraz obniżenie emisji węglowodorów (HC) poprzez ich utlenienie. Do najczęstszych objawów świadczących o problemach z zaworem recyrkulacji spalin można zaliczyć:  dymienie z układu wydechowego,  nierówną pracę silnika,  zwiększone zużycie paliwa,  szarpanie podczas jazdy. [11] Rys. 41 - Zawór recyrkulacji spalin (EGR) [zdjęcie własne] 51 3.2.1.11. Nastawnik biegu jałowego – zawór wolnych obrotów silnika Zawór wolnych obrotów reguluje prędkość obrotową silnika na biegu jałowym. Zawór sterowany jest elektromagnetycznym siłownikiem krokowym i reguluje dopływ powietrza do silnika przy zamkniętej przepustnicy. Zadaniem zaworu jest utrzymanie stałej prędkości obrotowej silnika bez względu na jego aktualne obciążenie. Symptomami kłopotów mogą być:  zbyt wysokie obroty biegu jałowego silnika,  silnik gaśnie na wolnych obrotach,  zapalanie się lampki awarii silnika,  zapisywanie kodów błędów w pamięci jednostki sterującej. [11] Rys. 42 - Zawór wolnych obrotów silnika [11] 52 3.2.2. Analizator spalin Stanowisko badań wyposażone było w analizator spalin MGT 5 firmy MAHA dla silników z zapłonem iskrowym w tym zasilanych gazem. Dane techniczne urządzenia zostały przedstawione w Tabela 4. Ogólne informacje o urządzeniu: 1. szeroki zakres zastosowań: od prostych, przenośnych zestawów z wyświetlaczem diodowym po rozbudowane stacje kontrolne z urządzeniami pracującymi w sieci, wykorzystaniem komputerowej obróbki danych pomiarowych, 2. możliwość rozbudowy urządzenia poprzez możliwość dołączania paneli funkcyjnych np.: pomiar prędkości obrotowej silnika, moduł komunikacyjny EOBD, 3. złącze szeregowe dające możliwość przyłączenia do komputera oraz do ścieżki diagnostycznej, 4. ASA/eurosystem sieciowy, 5. opcjonalnie możliwość pomiaru NOx, 6. możliwość skonfigurowania z dymomierzem MAHA MDO 2 LON (dla pomiaru spalin z silników o zapłonie samoczynnym), 7. klasa dokładności pomiarowej 0 (wg OIML R 99), 8. posiada certyfikat Instytutu Transportu Samochodowego i dopuszczenie GUM. [www.maha.pl] Tabela 4 - Dane techniczne analizatora spalin MAHA MGT 5 [www.maha.pl] Mierzone gazy w spalinach CO, CO2, HC, O2, NO Odchyłka zakresu wartości mierzonej mniej jak 0,6% zakresu pomiaru Wartość współczynnika lambda zakres pomiarowy: 0,500 - 9,999 podziałka: 0,001; Przepływ całkowity min 1,5 l/min max 3,5 l/min. Strumień objetości gazu mierzonego max 2,5 l/min. Ciśnienie robocze 750 - 1100 mbar Odchyłka ciśnienia błąd max. 0,2% przy wahaniach do 5 kPa Zasilanie 85V - 280V 50 Hz 65 W, 12V-24V DC Temperatura robocza 5oC ÷ 45oC odchyłka pomiaru ± 2oC Wymiary 560 x 240 x 300 mm 55 3.3. Wyniki badań Podczas badań własnych przeprowadzonych na opisanym wcześniej stanowisku pomiarowym, zostały przeprowadzone pomiary toksyczności spalin tłokowego silnika spalinowego o zapłonie iskrowym. Badania miały na celu poznanie i ustalenie wpływu niektórych uszkodzeń silnika na toksyczność spali. W tym celu zostały przeprowadzone pomiary toksyczności spalin przy silniku sprawnym i przy symulowanym uszkodzeniu. Przeprowadzenie badań przy silniku nieposiadającym żadnych uszkodzeń pozwala uzyskać punkt odniesienia dla wykonanych badań przy symulowanym uszkodzeniu. Pomiar toksyczności spalin był dokonywany w dwóch miejscach – przed oraz za reaktorem katalitycznym. Pomiar przed reaktorem katalitycznym miał na celu poznanie bezpośredniego wpływu uszkodzenia na skład spalin. Pomiar za katalizatorem mógł nie dać jednoznacznego wyniku, ponieważ reaktor katalityczny mógłby oczyścić spaliny w mniejszym bądź większym stopniu i istniało duże prawdopodobieństwo, że analizator spalin pokazywałby wyniki zbliżone do prawidłowych. Taka sytuacja mogła spowodować błędne wnioski. Badania za reaktorem katalitycznym zostały jednak również przeprowadzone. Dzięki temu można poznać w jakim stopniu reaktor katalityczny radzi sobie z warunkami pracy odmiennymi od założonych (chodzi tutaj o znaczne odchyłki składu spalin silnika sprawnego). Pomiary były przeprowadzone w dwóch stanach pracy silnika – na biegu jałowym oraz na podwyższonych obrotach. Skład spalin różni się w zależności od prędkości obrotowej silnika. Dlatego dzięki dokładnemu przebadaniu spalin podczas pracy na biegu jałowym i podwyższonych obrotach można dogłębnie poznać wpływ uszkodzenia silnika na skład spalin. Aparatura do pomiaru toksyczności spalin pozwalała na pomiar następujących substancji szkodliwych:  tlenek węgla – CO [% obj.]  węglowodory – HC [ppm]  współczynnik nadmiaru powietrza – λ [-]  dwutlenek węgla – CO2 [% obj.]  tlen – O2 [ % obj.]  tlenki azotu – NO [ppm] 56 Dodatkowo na testerze diagnostycznym KTS firmy Bosch regularnie sprawdzane były błędy zapisywane przez sterownik silnika. W tabelach na następnych stronach przedstawiono otrzymane średnie wyniki badań. Dokładne omówienie otrzymanych wyników nastąpi w dalszej części pracy. Przykładowe szczegółowe nieuśrednione wyniki pomiarów zamieszczono w Załącznik 1 do niniejszej pracy. 57 Tabela 5 - Stężenie substancji szkodliwych w spalinach sprawnego silnika pracującego na biegu jałowym Silnik sprawny (bez uszkodzeń) - bieg jałowy Stężenia przed katalizatorem Stężenia za katalizatorem Próba 1 CO [% obj.] 0,47 CO2 [% obj.] 14,5 Próba 1 CO [% obj.] 0,02 CO2 [% obj.] 15,3 HC [ppm] 339 O2 [% obj.] 0,08 HC [ppm] 57 O2 [% obj.] 0,14 λ [-] 1,011 NOx [ppm] 109 λ [-] 1,003 NOx [ppm] 5 Próba 2 CO [% obj.] 0,46 CO2 [% obj.] 14,4 Próba 2 CO [% obj.] 0,02 CO2 [% obj.] 15,3 HC [ppm] 228 O2 [% obj.] 0,86 HC [ppm] 81 O2 [% obj.] 0,15 λ [-] 1,016 NOx [ppm] 101 λ [-] 1,003 NOx [ppm] 1 Próba 3 CO [% obj.] 0,46 CO2 [% obj.] 14,4 Próba 3 CO [% obj.] 0,02 CO2 [% obj.] 15,2 HC [ppm] 202 O2 [% obj.] 0,82 HC [ppm] 60 O2 [% obj.] 0,14 λ [-] 1,017 NOx [ppm] 101 λ [-] 1,003 NOx [ppm] 0 Próba 4 CO [% obj.] 0,48 CO2 [% obj.] 14,3 Próba 4 CO [% obj.] 0,02 CO2 [% obj.] 15,3 HC [ppm] 204 O2 [% obj.] 0,82 HC [ppm] 67 O2 [% obj.] 0,22 λ [-] 1,014 NOx [ppm] 100 λ [-] 1,007 NOx [ppm] 0 Próba 5 CO [% obj.] 50 CO2 [% obj.] 14,4 Próba 5 CO [% obj.] 0,1 CO2 [% obj.] 15,2 HC [ppm] 178 O2 [% obj.] 0,7 HC [ppm] 80 O2 [% obj.] 0,13 λ [-] 1,011 NOx [ppm] 136 λ [-] 0,999 NOx [ppm] 1 60 Tabela 8 - Stężenie substancji szkodliwych w spalinach silnika pracującego przy ok. 2080 obr/min. z wyłączonym przepływomierzem powietrza Wyłączony przepływomierz powietrza – ok. 2080 obr/min. Stężenia przed katalizatorem Stężenia za katalizatorem Próba 1 CO [% obj.] 0,73 CO2 [% obj.] 14,2 Próba 1 CO [% obj.] 0,03 CO2 [% obj.] 15,3 HC [ppm] 71 O2 [% obj.] 0,63 HC [ppm] 16 O2 [% obj.] 0,13 λ [-] 1,008 NOx [ppm] 115 λ [-] 1,004 NOx [ppm] 0 Próba 2 CO [% obj.] 0,6 CO2 [% obj.] 14,3 Próba 2 CO [% obj.] 0,03 CO2 [% obj.] 15,5 HC [ppm] 55 O2 [% obj.] 0,64 HC [ppm] 14 O2 [% obj.] 0,08 λ [-] 1,009 NOx [ppm] 121 λ [-] 1,001 NOx [ppm] 0 Próba 3 CO [% obj.] 0,64 CO2 [% obj.] 14,3 Próba 3 CO [% obj.] 0,02 CO2 [% obj.] 15,2 HC [ppm] 57 O2 [% obj.] 0,64 HC [ppm] 11 O2 [% obj.] 0,08 λ [-] 1,01 NOx [ppm] 120 λ [-] 1,002 NOx [ppm] 0 Próba 4 CO [% obj.] 0,63 CO2 [% obj.] 14,4 Próba 4 CO [% obj.] 0,02 CO2 [% obj.] 15,2 HC [ppm] 44 O2 [% obj.] 0,68 HC [ppm] 6 O2 [% obj.] 0,09 λ [-] 1,004 NOx [ppm] 108 λ [-] 1,003 NOx [ppm] 0 Próba 5 CO [% obj.] 0,71 CO2 [% obj.] 14,3 Próba 5 CO [% obj.] 0,02 CO2 [% obj.] 15,3 HC [ppm] 61 O2 [% obj.] 0,68 HC [ppm] 7 O2 [% obj.] 0,1 λ [-] 1,009 NOx [ppm] 131 λ [-] 1,003 NOx [ppm] 0 Zanotowany kod błędu – P0102 61 Tabela 9 - Stężenie substancji szkodliwych w spalinach silnika pracującego na biegu jałowym z wyłączonym wtryskiwaczem 1 Wyłączony wtryskiwacz 1 - bieg jałowy Stężenia przed katalizatorem Stężenia za katalizatorem Próba 1 CO [% obj.] 4,2 CO2 [% obj.] 9,4 Próba 1 CO [% obj.] 0,09 CO2 [% obj.] 14,6 HC [ppm] 322 O2 [% obj.] 4,53 HC [ppm] 9 O2 [% obj.] 0,96 λ [-] 1,076 NOx [ppm] 48 λ [-] 1,044 NOx [ppm] 5 Próba 2 CO [% obj.] 4,1 CO2 [% obj.] 9,5 Próba 2 CO [% obj.] 0,26 CO2 [% obj.] 14,5 HC [ppm] 331 O2 [% obj.] 4,62 HC [ppm] 15 O2 [% obj.] 0,94 λ [-] 1,079 NOx [ppm] 46 λ [-] 1,036 NOx [ppm] 0 Próba 3 CO [% obj.] 4,15 CO2 [% obj.] 9,8 Próba 3 CO [% obj.] 0,26 CO2 [% obj.] 14,4 HC [ppm] 366 O2 [% obj.] 4,24 HC [ppm] 24 O2 [% obj.] 1,02 λ [-] 1,054 NOx [ppm] 52 λ [-] 1,04 NOx [ppm] 2 Próba 4 CO [% obj.] 4,21 CO2 [% obj.] 9,7 Próba 4 CO [% obj.] 0,23 CO2 [% obj.] 14,3 HC [ppm] 369 O2 [% obj.] 4,1 HC [ppm] 30 O2 [% obj.] 1,07 λ [-] 1,052 NOx [ppm] 50 λ [-] 1,036 NOx [ppm] 2 Próba 5 CO [% obj.] 4,31 CO2 [% obj.] 9,5 Próba 5 CO [% obj.] 0,22 CO2 [% obj.] 14,5 HC [ppm] 369 O2 [% obj.] 4,33 HC [ppm] 38 O2 [% obj.] 0,98 λ [-] 1,054 NOx [ppm] 62 λ [-] 1,038 NOx [ppm] 3 Zanotowany kod błędu – P0171 62 Tabela 10 - Stężenie substancji szkodliwych w spalinach silnika pracującego przy ok. 2430 (2210) obr/min. z wyłączonym wtryskiwaczem 1 Wyłączony wtryskiwacz 1 – ok. 2430 (2210) obr/min. Stężenia przed katalizatorem Stężenia za katalizatorem Próba 1 CO [% obj.] 2,94 CO2 [% obj.] 10,4 Próba 1 CO [% obj.] 0,01 CO2 [% obj.] 13,5 HC [ppm] 625 O2 [% obj.] 3,9 HC [ppm] 19 O2 [% obj.] 2,3 λ [-] 1,076 NOx [ppm] 205 λ [-] 1,101 NOx [ppm] 125 Próba 2 CO [% obj.] 3,02 CO2 [% obj.] 10,6 Próba 2 CO [% obj.] 0,01 CO2 [% obj.] 13,8 HC [ppm] 554 O2 [% obj.] 3,79 HC [ppm] 21 O2 [% obj.] 2 λ [-] 1,067 NOx [ppm] 198 λ [-] 1,1 NOx [ppm] 135 Próba 3 CO [% obj.] 3,04 CO2 [% obj.] 10,6 Próba 3 CO [% obj.] 0,01 CO2 [% obj.] 13,7 HC [ppm] 561 O2 [% obj.] 3,79 HC [ppm] 22 O2 [% obj.] 2,36 λ [-] 1,067 NOx [ppm] 233 λ [-] 1,103 NOx [ppm] 117 Próba 4 CO [% obj.] 3,05 CO2 [% obj.] 10,5 Próba 4 CO [% obj.] 0,01 CO2 [% obj.] 13,7 HC [ppm] 578 O2 [% obj.] 3,78 HC [ppm] 23 O2 [% obj.] 2,16 λ [-] 1,069 NOx [ppm] 200 λ [-] 1,109 NOx [ppm] 148 Próba 5 CO [% obj.] 3,02 CO2 [% obj.] 10,6 Próba 5 CO [% obj.] 0,01 CO2 [% obj.] 13,7 HC [ppm] 487 O2 [% obj.] 3,75 HC [ppm] 24 O2 [% obj.] 2,11 λ [-] 1,068 NOx [ppm] 196 λ [-] 1,124 NOx [ppm] 152 Zanotowany kod błędu – P0301 65 Tabela 13 - Stężenie substancji szkodliwych w spalinach silnika pracującego na biegu jałowym z wyłączonym czujnikiem położenia przepustnicy Wyłączony czujnik położenia przepustnicy - bieg jałowy Stężenia przed katalizatorem Stężenia za katalizatorem Próba 1 CO [% obj.] 3,96 CO2 [% obj.] 12,4 Próba 1 CO [% obj.] 3,49 CO2 [% obj.] 13 HC [ppm] 523 O2 [% obj.] 0,48 HC [ppm] 521 O2 [% obj.] 0,12 λ [-] 0,841 NOx [ppm] 88 λ [-] 0,891 NOx [ppm] 17 Próba 2 CO [% obj.] 3,99 CO2 [% obj.] 12,4 Próba 2 CO [% obj.] 3,63 CO2 [% obj.] 12,9 HC [ppm] 538 O2 [% obj.] 0,49 HC [ppm] 540 O2 [% obj.] 0,12 λ [-] 0,892 NOx [ppm] 85 λ [-] 0,887 NOx [ppm] 18 Próba 3 CO [% obj.] 4,01 CO2 [% obj.] 12,4 Próba 3 CO [% obj.] 4,23 CO2 [% obj.] 12,6 HC [ppm] 534 O2 [% obj.] 0,48 HC [ppm] 531 O2 [% obj.] 0,12 λ [-] 0,889 NOx [ppm] 84 λ [-] 0,877 NOx [ppm] 18 Próba 4 CO [% obj.] 4,03 CO2 [% obj.] 12,4 Próba 4 CO [% obj.] 3,92 CO2 [% obj.] 12,7 HC [ppm] 542 O2 [% obj.] 0,49 HC [ppm] 541 O2 [% obj.] 0,12 λ [-] 0,893 NOx [ppm] 84 λ [-] 0,88 NOx [ppm] 17 Próba 5 CO [% obj.] 4,08 CO2 [% obj.] 12,4 Próba 5 CO [% obj.] 3,89 CO2 [% obj.] 12,8 HC [ppm] 542 O2 [% obj.] 0,49 HC [ppm] 546 O2 [% obj.] 0,12 λ [-] 0,843 NOx [ppm] 85 λ [-] 0,88 NOx [ppm] 21 Zanotowany kod błędu – P012 66 Tabela 14 - Stężenie substancji szkodliwych w spalinach silnika pracującego przy ok. 1930 obr/min. z wyłączonym czujnikiem położenia przepustnicy Wyłączony czujnik położenia przepustnicy – ok. 1930 obr/min. Stężenia przed katalizatorem Stężenia za katalizatorem Próba 1 CO [% obj.] 5,48 CO2 [% obj.] 11,3 Próba 1 CO [% obj.] 5,59 CO2 [% obj.] 11,5 HC [ppm] 480 O2 [% obj.] 0,48 HC [ppm] 488 O2 [% obj.] 0,1 λ [-] 0,856 NOx [ppm] 10,2 λ [-] 0,837 NOx [ppm] 22 Próba 2 CO [% obj.] 5,4 CO2 [% obj.] 10,5 Próba 2 CO [% obj.] 5,46 CO2 [% obj.] 11,9 HC [ppm] 466 O2 [% obj.] 0,46 HC [ppm] 469 O2 [% obj.] 0,08 λ [-] 0,857 NOx [ppm] 10,4 λ [-] 0,854 NOx [ppm] 25 Próba 3 CO [% obj.] 5,19 CO2 [% obj.] 11,7 Próba 3 CO [% obj.] 5,05 CO2 [% obj.] 12 HC [ppm] 445 O2 [% obj.] 0,46 HC [ppm] 461 O2 [% obj.] 0,08 λ [-] 0,864 NOx [ppm] 12,1 λ [-] 0,854 NOx [ppm] 24 Próba 4 CO [% obj.] 5,25 CO2 [% obj.] 10,9 Próba 4 CO [% obj.] 5,5 CO2 [% obj.] 11,6 HC [ppm] 462 O2 [% obj.] 0,47 HC [ppm] 472 O2 [% obj.] 0,09 λ [-] 5,19 NOx [ppm] 11,1 λ [-] 0,851 NOx [ppm] 23 Próba 5 CO [% obj.] 5,41 CO2 [% obj.] 11,2 Próba 5 CO [% obj.] 5,39 CO2 [% obj.] 11,9 HC [ppm] 471 O2 [% obj.] 0,48 HC [ppm] 479 O2 [% obj.] 0,08 λ [-] 5,32 NOx [ppm] 10,5 λ [-] 0,856 NOx [ppm] 24 Zanotowany kod błędu – P0122 67 3.4. Opracowanie wyników 3.4.1. Silnik sprawny – punkt odniesienia W celu poznania punktu odniesienia dla dalszej analizy dokonano pomiarów silnika sprawnego. Pomiary obyły się podczas pracy silnika na biegu jałowym oraz podczas pracy silnika przy obrotach 2900 obr/min bez obciążania. Przeprowadzono badania przed oraz za katalizatorem. Wyniki zostały przedstawione w Tabela 5 oraz Tabela 6. 3.4.2. Wyłączony przepływomierz powietrza W celu poznania reakcji silnika na uszkodzenie przepływomierza powietrza, przeprowadzono pomiary stężeń substancji szkodliwych w spalinach silnika pracującego na biegu jałowym – wyniki przedstawione w Tabela 7, oraz na podwyższonych obrotach (ok. 2080 obr/min) – wyniki przedstawione w Tabela 8. Podczas przeprowadzania testów na biegu jałowym na tablicy wskaźników zapaliła się kontrolka MIL. Zarówno podczas testów na biegu jałowym jak i na podwyższonych obrotach w pamięci sterownika silnika pojawił się błąd P0102 „Czujnik masowego lub objętościowego przepływu powietrza – niski sygnał wyjściowy”. Błąd ten ewidentnie wskazuje uszkodzony element silnika. Porównując dane jakie otrzymano przy pracy silnika na biegu jałowym można zauważyć, że stężenie tlenku węgla w spalinach mierzone przed katalizatorem wzrosło ponad 24-krotnie. Średnie stężenie CO sprawnego silnika wyniosło 0,474 % objętości spalin. Silnik z uszkodzonym przepływomierzem powietrza wydziela tlenek węgla w średniej ilości aż 11,614 % objętości spalin. Wartości mierzone za katalizatorem wynoszą odpowiednio: 0,036 % objętości spalin dla silnika sprawnego oraz 11,548 % objętości spalin dla silnika z uszkodzonym przepływomierzem powietrza. Obowiązujące normy mówią, że stężenie CO w spalinach za katalizatorem silnika pracującego na biegu jałowym nie powinno przekraczać 0,5 % obj. spalin. Jak widać silnik sprawny spełnia wymagania normy, podczas gdy silnik uszkodzony znacząco 70 Kolejnym składnikiem spalin jest tlen – O2. Po wykonaniu pomiarów spalin przed katalizatorem silnika uszkodzonego i porównaniu ich z wynikami otrzymanymi dla silnika sprawnego można dojść do wniosku, że zawartość tlenu w spalinach silnika pracującego na biegu jałowym spada o mniej więcej połowę, z poziomu 0,656 % obj. na 0,312 % obj. Zmiana jest dość znaczna. Pomiary dokonane za katalizatorem pokazują już odmienną sytuację, ponieważ stężenie tlenu za katalizatorem wzrasta z poziomu 0,156 % obj. na 0,53 % obj.. Poziom za katalizatorem wzrasta na skutek zachodzących w reaktorze katalitycznym procesów chemicznych mających na celu oczyszczenie spalin ze szkodliwych związków. Graficzne porównanie wyników przedstawiono na Rys. 48. Gdy silnik pracuje na podwyższonych obrotach stężenia tlenu w spalinach zarówno przed jak i za katalizatorem wzrasta. Pomiary przed katalizatorem wskazują wzrost o niecałe 0,17 punktu procentowego – z poziomu 0,486 % obj. na 0,654 % obj. całkowitej spalin. Zmiana w przypadku pomiaru za katalizatorem jest mniejsza, bo o 0,1 punktu procentowego – z poziomu 0,086 % obj. na 0,096 % obj.. Zmiany jak widać są bardzo niewielkie. Graficzne porównanie wyników przedstawiono na Rys. 48. 0, 65 6 0, 4 8 6 0 ,3 1 2 0 ,6 54 0, 15 6 0, 0 86 0 ,5 3 0, 0 9 6 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 bieg jałowy podwyższone obroty Warunki oraz miejsce pomiaru O 2 [ % o b j] Silnik sprawny - pomiar przed katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar przed katalizatorem Silnik sprawny - pomiar za katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar za katalizatorem Rys. 48 - Porównanie stężenia O2 w spalinach silnika sprawnego oraz z uszkodzonym przepływomierzem powietrza pracującego na biegu jałowym oraz na podwyższonych obrotach 71 Węglowodory to kolejny składnik spalin. Pomiary dokonane przed katalizatorem silnika sprawnego i pracującego z uszkodzonym przepływomierzem powietrza wskazują, że ilość emitowanych węglowodorów wzrasta niemal 4-krotnie. Silnik sprawny emituje HC w ilości 230 ppm. Gdy uszkodzeniu ulegnie przepływomierz, ilość wydalanych węglowodorów wzrasta znacząco do poziomu 873 ppm. Pomiary dokonane za katalizatorem dają jeszcze gorsze wyniki. Poziom HC dla silnika sprawnego wynosi 69 ppm podczas gdy silnik z uszkodzonym przepływomierzem powietrza emituje aż 11- krotnie więcej węglowodorów, bo aż 782 ppm. Norma mówi, że silnik nie powinien emitować za katalizatorem większej ilości HC niż 100 ppm. Jak widać silnik sprawny spełnia normę. Niestety uszkodzenie przepływomierza powoduje znaczące przekroczenie stężenia HC niż wymaga tego norma. Graficzne porównanie wyników przedstawia Rys. 49. Pomiary dokonane podczas pracy silnika na podwyższonych obrotach są do siebie dość zbliżone i tutaj zmiany nie są aż tak duże jak dla silnika pracującego na biegu jałowym. Stężenie HC mierzone przed katalizatorem silnika pracującego z uszkodzonym przepływomierzem wynosi 57,6 ppm (wartość średnia) podczas gdy ten wynik dla silnika sprawnego wynosi 39,4 ppm (średnio). Wyniki pomiarów za katalizatorem są mniejsze niż przed. Silnik sprawny emituje średnio 15,5 ppm HC a silnik z uszkodzonym przepływomierzem średnio 10,8 ppm. Norma nakazuje, by emisja nie przekraczała 100 ppm. Jak widać przy pracy silnik na podwyższonych obrotach norma jest spełniona niezależnie od tego czy silnik jest sprawny, czy posiada uszkodzony przepływomierz powietrza. 72 2 30 ,2 3 9, 4 87 3 ,8 5 7, 6 69 1 5, 6 78 2 ,4 10 ,8 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 bieg jałowy podwyższone obroty Warunki oraz miejsce pomiaru H C [ p p m ] Silnik sprawny - pomiar przed katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar przed katalizatorem Silnik sprawny - pomiar za katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar za katalizatorem Rys. 49 - Porównanie stężenia HC w spalinach silnika sprawnego oraz z uszkodzonym przepływomierzem powietrza pracującego na biegu jałowym oraz na podwyższonych obrotach Ostatnim pozostałym do omówienia składnikiem spalin są tlenki azotu – NOx. Pomiary standardowo wykonano w dwóch miejscach – przed i za katalizatorem oraz w dwóch stanach pracy silnika – na biegu jałowym oraz na podwyższonych obrotach. Pomiary przed katalizatorem wykazują, że silnik w pełni sprawny pracujący na biegu jałowym wydala średnio 103,4 cząsteczki tlenków azotu na każdy milion cząsteczek spalin. Ten sam pomiar dokonany dla silnika pracującego z uszkodzonym przepływomierzem powietrza wykazuje, że emisja cząsteczek NOx wzrasta niemal niezauważalnie, bowiem o średnio 6 ppm. Średni wynik to 109 ppm. Zauważalna różnica jest widoczna gdy pomiary zostaną wykonane za katalizatorem. Silnik pracującym na wolnych obrotach za katalizatorem emituje średnio tylko 1,4 ppm. Różnica w stosunku do pomiaru przed katalizatorem jest znaczna – poziom spada bowiem o prawie 99 %. Ewidentnie widać, że dopalacz katalityczny spełnia swoją rolę. Analogiczne pomiary wykonane dla silnika uszkodzonego wykazują, że dopalacz nie spełnia swojej roli, ponieważ emisja NOx kształtuje się na średnim poziomie 106,8 ppm. Emisja w porównaniu do silnika sprawnego wzrasta o niemal 100 %. Pomiary przed katalizatorem silnika pracującego na podwyższonych obrotach wykazują, iż silnik sprawny emituje na podwyższonych obrotach średnio 204,6 ppm 75 przedstawiono na Rys. 51. Norma mówi, że emisja tlenu węgla przez silnik pracujący przy 2000 ÷ 3000 obr/min nie powinna przekraczać 0,3 % obj. spalin. Po przeanalizowaniu wyników można dojść do wniosku, że zarówno silnik sprawny jak i z uszkodzonym wtryskiwaczem pierwszego cylindra pracujący na podwyższonych obrotach spełnia wymagania normy. Reaktor katalityczny spełnia swoją funkcję w tym zakresie prędkości obrotowych silnika. 0 ,4 7 4 0 ,5 8 4, 1 9 4 3 ,0 1 4 0, 03 6 0 ,0 20 ,2 1 2 0, 0 1 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 bieg jałowy podwyższone obroty Warunki oraz miejsce pomiaru C O [ % o b j] Silnik sprawny - pomiar przed katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar przed katalizatorem Silnik sprawny - pomiar za katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar za katalizatorem Rys. 51 - Porównanie stężenia CO w spalinach silnika sprawnego oraz z uszkodzonym wtryskiwaczem pierwszego cylindra pracującego na biegu jałowym oraz na podwyższonych obrotach. Uszkodzenie wtryskiwacza ma także wpływ na ilość emitowanego dwutlenku węgla, czyli CO2. Pomiar wykonany przed katalizatorem silnika pracującego na biegu jałowym wskazuje, że ilość emitowanego dwutlenku węgla oscyluje w okolicy 14,4 % objętości spalin. Uszkodzenie wtryskiwacza w postaci braku jego pracy (wyłączony wtryskiwacz) powoduje zmniejszenie ilości wydzielanego dwutlenku węgla do wartości średniej 9,58 %. Pomiar wykonany za reaktorem katalitycznym wskazuje także zmniejszenie ilości emitowanego dwutlenku węgla, ale wprawdzie już nie tek znaczący, bo z wartości średniej 15,26 % dla silnika sprawnego do wartości 14,46 % przy niepracującym wtryskiwaczu pierwszego cylindra. Normy mówią, iż stężenie dwutlenku węgla za katalizatorem powinno oscylować w granicach 14,5 ÷ 16 % 76 objętości całkowitej spalin. Silnik pracujący na biegu jałowym niewiele przekracza normę od dołu. Graficzne porównanie wyników przedstawia Rys. 52. Niepracujący wtryskiwacz powoduje także zmianę stężenia dwutlenku węgla przy pracy silnika na podwyższonych obrotach. Tendencja jest taka sama jak podczas pracy na biegu jałowym. Poziom CO2 mierzony przed katalizatorem z wartości 14,52 % po wyłączeniu wtryskiwacza spada do poziomu 10,54 % objętości całkowitej spalin. Pomiar wykonany już za katalizatorem wykazuje podobny spadek, bo analogicznie z poziomu 15,26 % do wartości 13,68 %. Silnik pracujący na podwyższonych obrotach z niedziałającym wtryskiwaczem także niewiele przekracza zalecane normy emisji spalin. Graficzne porównanie wyników przedstawia Rys. 52. 1 4 ,4 14 ,5 2 9 ,5 8 1 0, 5 4 15 ,2 6 15 ,2 6 1 4 ,4 6 13 ,6 8 9 10 11 12 13 14 15 16 bieg jałowy podwyższone obroty Warunki oraz miejsce pomiaru C O 2 [ % o b j] Silnik sprawny - pomiar przed katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar przed katalizatorem Silnik sprawny - pomiar za katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar za katalizatorem Rys. 52 - Porównanie stężenia CO2 w spalinach silnika sprawnego oraz z uszkodzonym wtryskiwaczem pierwszego cylindra pracującego na biegu jałowym oraz na podwyższonych obrotach. Zupełnie inaczej rzecz się ma w przypadku tlenu – O2. Tutaj różnice są już znaczące. Silnik sprawny pracujący na biegu jałowym emituje tlen w ilości 0,656 % całkowitej objętości spalin. Gdy zostanie wyłączony pierwszy wtryskiwacz ilość tlenu zwiększa się prawie 7-krotnie, bo do wartości 4,364 % objętości spalin. Pomiar 77 dokonany za reaktorem katalitycznym wykazuje podobną tendencję, bo ilość tlenu wzrasta z poziomu 0,156 % – dla silnika sprawnego, do wartości 0,994 % dla silnika z niedziałającym wtryskiwaczem pierwszego cylindra. Graficzne porównanie wyników przedstawiono na Rys. 53. Silnik pracujący na podwyższonych obrotach wykazuje identyczną tendencję jak pracujący na biegu jałowym. Silnik w pełni sprawny przed reaktorem katalitycznym emituje tlen w ilości wynoszącej 0,486 % całkowitej objętości spalin. Wyłączenie wtryskiwacza pierwszego cylindra powoduje zwiększenie emisji O2 do poziomu wynoszącego aż 3,802 % objętości spalin. Za katalizatorem ilość tlenu też wzrasta – odpowiednio z poziomu 0,086 % całkowitej objętości spalin do wartości 2,186 %. Normy mówią, że za reaktorem katalitycznym ilość emitowanego tlenu powinna oscylować między 0 a 0,2 % całkowitej objętości spalin. Graficzne porównanie wyników przedstawiono na Rys. 53. Silnik całkowicie sprawny spełnia tę normę zarówno podczas pracy na biegu jałowym jak i na podwyższonych obrotach. Uszkodzony wtryskiwacz powoduje, że na biegu jałowym norma jest przekroczona 5- krotnie a na podwyższonych obrotach aż niemal 11-krotnie. Ponieważ tlen nie jest toksycznym składnikiem spalin, kontrolka MIL silnika nie zapaliła się mimo przekroczenia obowiązującego limitu. 0, 65 6 0 ,4 86 4 ,3 6 4 3 ,8 02 0, 1 56 0 ,0 8 6 0 ,9 9 4 2 ,1 86 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 bieg jałowy podwyższone obroty Warunki oraz miejsce pomiaru O 2 [ % o b j] Silnik sprawny - pomiar przed katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar przed katalizatorem Silnik sprawny - pomiar za katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar za katalizatorem Rys. 53 - Porównanie stężenia O2 w spalinach silnika sprawnego oraz z uszkodzonym wtryskiwaczem pierwszego cylindra pracującego na biegu jałowym oraz na podwyższonych obrotach. 80 wynosi ok. 135 ppm. Jest to poziom nieakceptowalny. Graficzne porównanie otrzymanych wyników przedstawiono na Rys. 55. 1 0 3, 4 2 0 4, 6 51 ,6 2 06 ,4 1 ,4 2, 4 1 35 ,4 0,6 50,6 100,6 150,6 200,6 250,6 bieg jałowy podwyższone obroty Warunki oraz miejsce pomiaru N O x [ p p m ] Silnik sprawny - pomiar przed katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar przed katalizatorem Silnik sprawny - pomiar za katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar za katalizatorem Rys. 55 - Porównanie stężenia NOx w spalinach silnika sprawnego oraz z uszkodzonym wtryskiwaczem pierwszego cylindra pracującego na biegu jałowym oraz na podwyższonych obrotach. Wyłączenie wtryskiwacza powoduje nieodpowiedni skład mieszanki paliwowo- powietrznej spalanej w komorze spalania. Przez to proces spalania przebiega nieprawidłowo – a właściwie w jednym cylindrze nie ma spalania. Do kolektora wydechowego z jednego cylindra dostaje się tylko powietrze, które zmiesza się ze spalinami z pozostałych trzech cylindrów. Następnie powstała mieszanka trafia do reaktora katalitycznego. Na skutek nieodpowiedniego składu spalin reaktor katalityczny nie spełnia w pełni swojej funkcji i wydala z siebie nieodpowiednią ilość substancji szkodliwych. 81 3.4.4. Wyłączony wtryskiwacz paliwa nr 2 Poznano już wyniki dotyczące emisji spalin dla silnika pracującego z wyłączonym 1. wtryskiwaczem. Dla porównania wyników przeprowadzono badania dla silnika pracującego z wyłączonym wtryskiwaczem drugiego cylindra. Przeprowadzono pomiary stężeń substancji szkodliwych w spalinach silnika pracującego na biegu jałowym – wyniki przedstawione w Tabela 11, oraz na podwyższonych obrotach (ok. 2080 obr/min) – wyniki przedstawione w Tabela 12. Podczas badania silnika pracującego na biegu jałowym nie zapaliła się kontrolka MIL na tablicy wskaźników samochodu. Uszkodzenie wtryskiwacza powoduje zaś pojawienie się w pamięci sterownika błędu P0171 „czujnik O2 (bank 1) – mieszanka zbyt uboga”. Podwyższenie obrotów powoduje pojawienie się błędu P0302, czyli „Cylinder 2 – wykryte wypadanie zapłonów”. Zaświeciła się także kontrolka MIL. Porównując dane silnika sprawnego i uszkodzonego, jakie otrzymano przy pracy silnika na biegu jałowym, można zauważyć, że stężenie tlenku węgla w spalinach mierzone przed katalizatorem wzrosło niemal 10-krotnie. Średnie stężenie CO sprawnego silnika wynosiło 0,474 % objętości spalin. Silnik z uszkodzonym przepływomierzem powietrza wydziela tlenek węgla w średniej ilości aż 4,64 % objętości spalin. Wartości mierzone za katalizatorem wynoszą odpowiednio: 0,036 % objętości spalin dla silnika sprawnego oraz 0,528 % objętości spalin dla silnika z uszkodzonym przepływomierzem powietrza. Średnie stężenie CO w spalinach mierzone za katalizatorem wzrosło więc nieco poniżej 14 razy. Jak widać reakcja silnika jest większa niż dla silnika pracującego z wyłączonym wtryskiwaczem pierwszego cylindra. Obowiązujące normy mówią, że stężenie CO w spalinach za katalizatorem silnika pracującego na biegu jałowym nie powinno przekraczać 0,5 % obj. spalin. Jak widać silnik sprawny spełnia te wymagania, podczas gdy silnik uszkodzony przekracza wymagania normy. Graficzne porównanie wyników przedstawiono na Rys. 56. Zbliżone zmiany stężenia CO w spalinach zachodzą podczas pracy silnika na podwyższonych obrotach, gdyż emisja mierzona przed katalizatorem dla silnika nieuszkodzonego wynosi w przybliżeniu 0,58 % objętości spalin podczas gdy dla silnika z niedziałającym wtryskiwaczem 2 cylindra wartość ta wynosi 3,562 % objętości spalin. Na skutek uszkodzenia emisja CO wzrasta więc nieco ponad 6-krotnie. Pomiar 82 stężenia za katalizatorem wykazuje zupełnie inne tendencje. Silnik uszkodzony wydziela prawie tyle samo tlenku węgla co silnik sprawny. Z poziomu 0,02 % w silniku sprawnym spada do 1 ‰ przy niedziałającym wtryskiwaczu. Wynik jest analogiczny jak dla silnika pracującego z wyłączonym wtryskiwaczem pierwszego cylindra. Graficzne porównanie wyników przedstawiono na Rys. 56. Norma mówi, że emisja tlenu węgla przez silnik pracujący przy 2000 ÷ 3000 obr/min nie powinna przekraczać 0,3 % obj. spalin. Po przeanalizowaniu wyników można dojść do wniosku, że zarówno silnik z uszkodzonym wtryskiwaczem 2. cylindra pracujący na podwyższonych obrotach spełnia wymagania normy. Reaktor katalityczny spełnia swoją funkcję w tym zakresie prędkości obrotowych silnika. 0 ,4 74 0, 5 8 4 ,6 4 2 3, 5 6 2 0, 0 3 6 0, 0 2 0, 5 2 8 0, 0 1 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 bieg jałowy podwyższone obroty Warunki oraz miejsce pomiaru C O [ % o b j] Silnik sprawny - pomiar przed katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar przed katalizatorem Silnik sprawny - pomiar za katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar za katalizatorem Rys. 56 - Porównanie stężenia CO w spalinach silnika sprawnego oraz z uszkodzonym wtryskiwaczem drugiego cylindra pracującego na biegu jałowym oraz na podwyższonych obrotach. Uszkodzenie wtryskiwacza cylindra drugiego ma też wpływ na ilość emitowanego dwutlenku węgla. Pomiar wykonany przed katalizatorem silnika pracującego na biegu jałowym wykazuje, że ilość emitowanego dwutlenku węgla oscyluje w okolicy 14,4 % objętości spalin. Wyłączenie badanego wtryskiwacza skutkuje zmniejszeniem ilości wydzielanego dwutlenku węgla do wartości wynoszącej 0 % objętości spalin. Wynik taki jest nierealny – najprawdopodobniej nastąpił błąd 85 reaktorem katalitycznym ilość emitowanego tlenu powinna oscylować między 0 a 0,2 % całkowitej objętości spalin. Silnik całkowicie sprawny spełnia tę normę zarówno podczas pracy na biegu jałowym jak i na podwyższonych obrotach. Uszkodzony wtryskiwacz powoduje, że na biegu jałowym norma jest znacznie przekroczona. Kolejnym badanym składnikiem spalin były węglowodory – HC. Reakcja silnika jest niemal taka sama jak przy wyłączonym wtryskiwaczu pierwszego cylindra. Pomiary emisji HC zostały wykonane tak jak w przypadku innych składników spalin w dwóch miejscach – przed oraz za reaktorem katalitycznym. Pomiar przed katalizatorem silnika w pełni sprawnego pracującego na biegu jałowym ujawnił, że na milion emitowanych cząsteczek spalin średnio 230 to cząsteczki węglowodorów. Wyłączenie wtryskiwacza powoduje, że węglowodorów w spalinach jest więcej o ok. 70 % - wynik wyniósł 392 ppm. Pomiary za katalizatorem dają wynik 69 ppm dla silnika sprawnego oraz 38 ppm dla silnika z niedziałającym wtryskiwaczem cylindra drugiego. Graficzne porównanie wyników przedstawione jest na Rys. 59. Widać tutaj, że dopalacz katalityczny spełnia swoje zadanie, ponieważ redukuje znacząco ilość emitowanych węglowodorów do poziomu akceptowalnego przez normy. Poziom ten wynosi do 100 ppm. W przypadku silnika pracującego na podwyższonych obrotach wzrost emisji węglowodorów przed katalizatorem jest znaczący. Z poziomu 39 ppm dla silnika sprawnego wzrasta do wartości 601 cząsteczek HC na milion cząsteczek spalin. Różnica jest więc ponad 15-krotna. Tutaj także reaktor katalityczny świetnie spełnia swoją rolę, ponieważ pomiary za katalizatorem wykazują, że przy wyłączonym wtryskiwaczu silnik emituje średnio 6 cząsteczek HC na milion cząsteczek spalin, podczas gdy silnik sprawny emitował niewiele mniej, bo średnio 16 ppm węglowodorów. Graficzne porównanie wyników widać na Rys. 59. Dostrzec można, że podczas pracy na podwyższonych obrotach silnika sprawnego oraz z niepracującym wtryskiwaczem pierwszego cylindra normy emisji węglowodorów są spełnione. 86 23 0, 2 3 9, 4 39 2 60 1 6 9 1 5, 63 8 ,2 5, 6 0 100 200 300 400 500 600 700 bieg jałowy podwyższone obroty Warunki oraz miejsce pomiaru H C [ p p m ] Silnik sprawny - pomiar przed katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar przed katalizatorem Silnik sprawny - pomiar za katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar za katalizatorem Rys. 59 - Porównanie stężenia HC w spalinach silnika sprawnego oraz z uszkodzonym wtryskiwaczem drugiego cylindra pracującego na biegu jałowym oraz na podwyższonych obrotach. Stężenie tlenków azotu NOx także zmienia się gdy w samochodzie przestanie działać wtryskiwacz drugiego cylindra. Pomiary wykonane przed katalizatorem silnika sprawnego pracującego na biegu jałowym wykazują, iż emitowane są tlenki azotu w ilości średnio 103 ppm, zaś silnik z uszkodzonym wtryskiwaczem emitował ich mniej, bo 49 ppm. Pomiar za reaktorem katalitycznym wykazuje już nieco inną tendencję. Z poziomu średnio 1 ppm następuje wzrost do poziomu niemal 6 ppm. Jest to poziom do przyjęcia. Graficzne porównanie otrzymanych wyników przedstawiono na Rys. 60. Inaczej rzecz się ma gdy silnik pracuje na podwyższonych obrotach. Pomiary dokonane przed katalizatorem wykazują, że silnik sprawny emituje średnio 205 cząsteczek NOx na milion cząsteczek spalin. Silnik z niedziałającym wtryskiwaczem drugiego cylindra przed katalizatorem wydziela nieco mniej NOx, bo ok. 179 ppm. Za dopalaczem katalitycznym wyniki są już zupełnie inne, lecz podobne jak przy wyłączonym wtryskiwaczu pierwszego cylindra. Reaktor katalityczny w sprawnym silniku spełnia swoje zadanie i powoduje, że do atmosfery nie są emitowane żadne cząsteczki tlenków azotu. Uszkodzenie w postaci wyłączenia wtryskiwacza drugiego 87 cylindra powoduje, że emisja NOx za katalizatorem jest znacząca, bo wynosi ok. 102 ppm. Jest to poziom nieakceptowalny. Graficzne porównanie otrzymanych wyników przedstawiono na Rys. 60. 10 3, 4 2 0 4, 6 48 ,8 1 79 1 ,4 5, 6 1 00 ,2 1 51 101 151 201 251 bieg jałowy podwyższone obroty Warunki oraz miejsce pomiaru N O x [ p p m ] Silnik sprawny - pomiar przed katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar przed katalizatorem Silnik sprawny - pomiar za katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar za katalizatorem Rys. 60 - Porównanie stężenia NOx w spalinach silnika sprawnego oraz z uszkodzonym wtryskiwaczem drugiego cylindra pracującego na biegu jałowym oraz na podwyższonych obrotach. Wyłączenie wtryskiwacza powoduje nieodpowiedni skład mieszanki paliwowo- powietrznej spalanej w komorze spalania. Przez to proces spalania przebiega nieprawidłowo – a właściwie w jednym cylindrze nie ma spalania. Do kolektora wydechowego z jednego cylindra dostaje się tylko powietrze, które zmiesza się ze spalinami z pozostałych trzech cylindrów. Następnie powstała mieszanka trafia do reaktora katalitycznego. Na skutek nieodpowiedniego składu spalin reaktor katalityczny nie spełnia w pełni swojej funkcji i wydala z siebie nieodpowiednią ilość substancji szkodliwych. 90 1 4 ,4 14 ,5 2 12 ,4 1 1, 1 2 15 ,2 6 15 ,2 6 12 ,8 1 1 ,7 8 11 11,5 12 12,5 13 13,5 14 14,5 15 15,5 bieg jałowy podwyższone obroty Warunki oraz miejsce pomiaru C O 2 [ % o b j] Silnik sprawny - pomiar przed katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar przed katalizatorem Silnik sprawny - pomiar za katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar za katalizatorem Rys. 62 - Porównanie stężenia CO2 w spalinach silnika sprawnego oraz z uszkodzonym czujnikiem położenia przepustnicy pracującego na biegu jałowym oraz na podwyższonych obrotach Kolejnym składnikiem spalin jest tlen – O2. Po wykonaniu pomiarów spalin przed katalizatorem silnika uszkodzonego i porównaniu ich z wynikami otrzymanymi dla silnika sprawnego można dojść do wniosku, że zawartość tlenu w spalinach silnika pracującego na biegu jałowym spada o ok. ćwierć, z poziomu 0,656 % obj. na 0,486 % obj. Pomiary dokonane za katalizatorem wykazują tą samą tendencję, ponieważ stężenie tlenu za katalizatorem maleje z poziomu 0,156 % obj. na 0,12 % obj. Graficzne porównanie wyników przedstawiono na Rys. 63. Gdy silnik pracuje na podwyższonych obrotach stężenia tlenu w spalinach zarówno przed jak i za katalizatorem utrzymuje się mniej więcej na tym samym poziomie mimo zaprzestania działania czujnika położenia przepustnicy. Pomiary przed katalizatorem wskazują spadek o niecałe 0,016 punktu procentowego – z poziomu 0,486 % obj. na 0,47 % obj. całkowitej spalin. Zmiany w przypadku pomiaru za katalizatorem nie odnotowano – stężenie tlenu utrzymuje się na poziomie 0,086 % objętości spalin. Graficzne porównanie wyników przedstawiono na Rys. 63. 91 0, 65 6 0, 4 8 6 0, 4 8 6 0, 4 7 0, 15 6 0, 0 860, 12 0, 0 86 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 bieg jałowy podwyższone obroty Warunki oraz miejsce pomiaru O 2 [ % o b j] Silnik sprawny - pomiar przed katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar przed katalizatorem Silnik sprawny - pomiar za katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar za katalizatorem Rys. 63 - Porównanie stężenia O2 w spalinach silnika sprawnego oraz z uszkodzonym czujnikiem położenia przepustnicy pracującego na biegu jałowym oraz na podwyższonych obrotach Węglowodory są kolejnym analizowanym składnikiem spalin. Pomiary dokonane przed katalizatorem silnika sprawnego i pracującego z uszkodzonym przepływomierzem powietrza wskazują, że ilość emitowanych węglowodorów wzrasta nieco ponad 2-krotnie. Silnik sprawny emituje HC w ilości 230 ppm. Gdy uszkodzeniu ulegnie czujnik położenia przepustnicy, ilość wydalanych węglowodorów wzrasta do poziomu średnio 536 ppm. Pomiary dokonane za katalizatorem dają jeszcze gorsze wyniki. Poziom HC dla silnika sprawnego wynosi 69 ppm podczas gdy silnik uszkodzony emituje aż niemal 8-krotnie więcej węglowodorów, bo aż 536 ppm. Stężenie HC przed i za katalizatorem silnika uszkodzonego nie różni się. Norma mówi, że silnik nie powinien emitować za katalizatorem większej ilości HC niż 100 ppm. Jak widać silnik sprawny spełnia normę. Niestety uszkodzenie czujnika położenia przepustnicy powoduje znaczące przekroczenie stężenia HC niż wymaga tego norma. Graficzne porównanie wyników przedstawia Rys. 64. Pomiary dokonane podczas pracy silnika na podwyższonych obrotach wypadają jeszcze gorzej. Stężenie HC mierzone przed katalizatorem silnika pracującego z uszkodzonym czujnikiem położenia przepustnicy wynosi 57 ppm podczas gdy ten wynik dla silnika sprawnego wynosi 465 ppm. Silnik sprawny za reaktorem 92 katalitycznym emituje średnio 15,5 ppm HC a silnik z badanym uszkodzeniem średnio 474 ppm węglowodorów. Graficzne porównanie wyników przedstawiono na Rys. 64. Norma nakazuje, by emisja nie przekraczała 100 ppm. Jak widać przy pracy silnika na podwyższonych obrotach norma nie jest spełniona przy wyłączonym czujniku położenia przepustnicy. 23 0 ,2 3 9 ,4 53 5, 8 46 4, 8 69 15 ,6 53 5, 8 4 7 3, 8 0 100 200 300 400 500 600 bieg jałowy podwyższone obroty Warunki oraz miejsce pomiaru H C [ p p m ] Silnik sprawny - pomiar przed katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar przed katalizatorem Silnik sprawny - pomiar za katalizatorem Silnik uszkodzony - pomiar za katalizatorem Rys. 64 - Porównanie stężenia HC w spalinach silnika sprawnego oraz z uszkodzonym czujnikiem położenia przepustnicy pracującego na biegu jałowym oraz na podwyższonych obrotach Ostatnim pozostałym do omówienia składnikiem spalin są tlenki azotu – NOx. Pomiary standardowo wykonano w dwóch miejscach – przed i za katalizatorem oraz w dwóch stanach pracy silnika – na biegu jałowym oraz na podwyższonych obrotach. Pomiary przed katalizatorem wykazują, że silnik w pełni sprawny pracujący na biegu jałowym wydala średnio 103,4 cząsteczki tlenków azotu na każdy milion cząsteczek spalin. Ten sam pomiar dokonany dla silnika pracującego z uszkodzonym czujnikiem położenia przepustnicy wykazuje, że emisja cząsteczek NOx nieco spada, bowiem o średnio 18 ppm. Średni wynik to 85 ppm. Inna różnica jest widoczna gdy pomiary zostaną wykonane za katalizatorem. Silnik pracującym na wolnych obrotach za katalizatorem emituje średnio tylko 1,4 ppm. Różnica w stosunku do pomiaru przed 95 Bibliografia [1] Rokosch U.: Układy oczyszczania spalin i pokładowe systemy diagnostyczne samochodów OBD, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 2007 [2] Bernhardt M., Michałowska J., Radzimiński S.: Motoryzacyjne skażenia powietrza, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1976 [3] http://www.zssplus.pl/www_publikacje/publikacje38.htm [4] http://www.zssplus.pl/www_publikacje/publikacje08.htm [5] Bielaszyc P., Merkisz J., Pielucha J.: Stan cieplny silnika spalinowego a emisja związków szkodliwych, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2001 [6] Bosch: Sterowanie silników o zapłonie iskrowym – zasada działania, podzespoły, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 2008 [7] Auto Moto Serwis: Wpływ świec zapłonowych na własności trakcyjne i czystość spalin, nr 9/2008 [8] Piaseczny L., Zadrąg R.: Emisja węglowodorów podczas rozruchu okrętowego silnika spalinowego, KONES 2000, 26. Międzynarodowa Konferencja Naukowa Silników Spalinowych, Nałęczów 2000 [9] http://pl.wikipedia.org [10] www.motofocus.pl [11] http://www.hella.com/hella-pl-pl/266.html [12] http://warsztaty.samochodowka.internetdsl.pl/serwishdd/poradnik/poradnik.htm [13] http://archiwum.automotoserwis.com.pl/artyk/2002/12-02/analiza.htm [14] http://diagnostyka.calka.com/?pl_kts-340,33 96 Spis ilustracji Rys. 1 - Skład mieszanki palnej a emisja silników [1].................................................................. 5 Rys. 2 - Stężenie CO w funkcji współczynnika nadmiaru powietrza λ: a- określone doświadczalnie; b – obliczone dla temperatury max. w komorze spalania; c – obliczone dla temperatury spalin [5] ................................................................................................ 7 Rys. 3 - Zależność odległości lg wygaszania od składu mieszanki [5] ......................................... 8 Rys. 4 - Teoretyczne stężenie węglowodorów w spalinach w zależności od stosunku k objętości przestrzeni szkodliwych do objętości komory spalania dla różnych składów mieszanki [5] ..................................................................................................................................... 9 Rys. 5 - Schemat formowania węglowodorów w silniku ZI z szacunkowym wpływem różnych procesów na emisję w czasie jego nagrzewania się (UHC - niespalone węglowodory) [5] ................................................................................................................................... 11 Rys. 6 - Struktura chemiczna cząstki stałej - rodzaje substancji składowych [1] ....................... 13 Rys. 7 - Struktura przestrzenna i możliwe kształty cząstek stałych [1] ...................................... 13 Rys. 8 - Rozwój europejskich przepisów dotyczących emisji związków szkodliwych [g/km] [5] ........................................................................................................................................ 17 Rys. 9 - Wpływ faz rozrządu na stężenie tlenku azotu w spalinach [5] ...................................... 19 Rys. 10 - Wpływ faz rozrządu na stężenie węglowodorów w spalinach [5] ............................... 20 Rys. 11 - Przebieg zmian stężenia węglowodorów za zaworem wydechowym w funkcji kąta obrotu wału korbowego [5] ............................................................................................ 21 Rys. 12 - Skład spalin w funkcji współczynnika nadmiaru powietrza [5] .................................. 22 Rys. 13 - Wpływ współczynnika λ na zawartość szkodliwych składników w spalinach przy spalaniu mieszanki jednolitej [6] ................................................................................... 22 Rys. 14 - Stężenie CO, NOx i CnHm w spalinach silnika jednocylindrowego przy różnym napełnieniu cylindra (n = 1800 obr/min) [5] .................................................................. 23 Rys. 15 - Wpływ składu mieszanki na stężenie tlenku węgla, węglowodorów i aldehydów [5] 24 Rys. 16 - Intensywność zapachu i stężenie niektórych składników spalin w funkcji składu mieszanki [5] .................................................................................................................. 25 Rys. 17 - Masowa prędkość spalania wyrażona jako stosunek masy mieszanki spalonej w ciągu 1oOWK do masy wprowadzonej do cylindra dla różnych kątów wyprzedzenia zapłonu (ε= 10, α = 1, ηυ = 0,85) [5] ........................................................................................... 26 Rys. 18 - Wpływ kąta wyprzedzenia zapłonu na stężenie węglowodorów w spalinach silnika czterosuwowego [5] ....................................................................................................... 28 Rys. 19 - Stężenie tlenku azotu w funkcji kąta wyprzedzenia zapłonu (ε = 10, ηυ = 0,85) [5] .. 28 Rys. 20 - Stężenie węglowodorów w spalinach przy różnych temperaturach czynnika chłodzącego (silnik CFR, ε = 7, α = 0,8, η = 1800 obr/min) [5] .................................... 29 Rys. 21 - Wpływ prędkości obrotowej na stężenie węglowodorów w spalinach [5] .................. 31 Rys. 22 - Wpływ prędkości obrotowej na tworzenie się tlenku azotu (ε= 7, α = 0,99) [5] ......... 31 Rys. 23 - Stężenie CO2 i HC w splinach silnika dla dwóch rodzajów świec zapłonowych [7] .. 33 97 Rys. 24 - Stężenie tlenu i tlenków azotu w spalinach dla dwóch rodzajów świec zapłonowych [7] ................................................................................................................................... 34 Rys. 25 - Charakter wyładowania iskrowego świecy standardowej [7] ...................................... 34 Rys. 26 - Charakter wyładowania iskrowego świecy Iskra U-Super [7] .................................... 34 Rys. 27 - Badany silnik samochodu Suzuki Ignis ....................................................................... 35 Rys. 28 - Badany silnik samochodu Suzuki Ignis ....................................................................... 35 Rys. 29 - Stanowisko badań wraz z panelem sterującym i osprzętem ........................................ 36 Rys. 30 - Panel sterujący stanowiska badawczego ..................................................................... 38 Rys. 31 - Masowy przepływomierz powietrza [11] .................................................................... 39 Rys. 32 - Czujnik temperatury zasysanego powietrza [11] ......................................................... 41 Rys. 33 – Czujnik ciśnienia w kolektorze ssącym [11] ............................................................... 42 Rys. 34 - Czujnik położenia przepustnicy [11] ........................................................................... 43 Rys. 35 - Czujnik temperatury cieczy chłodzącej [11] ............................................................... 44 Rys. 36 - Czujnik spalania stukowego [11] ................................................................................ 45 Rys. 37 - Sonda lambda[11] ........................................................................................................ 46 Rys. 38 - Czujnik położenia wałka rozrządu[11] ........................................................................ 47 Rys. 39 - Czujnik położenia i prędkości wału korbowego [11] .................................................. 48 Rys. 40 - Wtryskiwacz ................................................................................................................ 49 Rys. 41 - Zawór recyrkulacji spalin (EGR) ................................................................................ 50 Rys. 42 - Zawór wolnych obrotów silnika [11] .......................................................................... 51 Rys. 43 - Analizator spalin MAHA MGT 5 [www.maha.pl] ...................................................... 53 Rys. 44 - Przykładowy odczyt z analizatora spalin MAHA MGT 5 ........................................... 53 Rys. 45 - Tester diagnostyczny KTS ........................................................................................... 54 Rys. 46 - Porównanie stężenia CO w spalinach silnika sprawnego oraz z uszkodzonym przepływomierzem powietrza pracującego na biegu jałowym oraz na podwyższonych obrotach .......................................................................................................................... 68 Rys. 47 - Porównanie stężenia CO2 w spalinach silnika sprawnego oraz z uszkodzonym przepływomierzem powietrza pracującego na biegu jałowym oraz na podwyższonych obrotach .......................................................................................................................... 69 Rys. 48 - Porównanie stężenia O2 w spalinach silnika sprawnego oraz z uszkodzonym przepływomierzem powietrza pracującego na biegu jałowym oraz na podwyższonych obrotach .......................................................................................................................... 70 Rys. 49 - Porównanie stężenia HC w spalinach silnika sprawnego oraz z uszkodzonym przepływomierzem powietrza pracującego na biegu jałowym oraz na podwyższonych obrotach .......................................................................................................................... 72 Rys. 50 - Porównanie stężenia NOx w spalinach silnika sprawnego oraz z uszkodzonym przepływomierzem powietrza pracującego na biegu jałowym oraz na podwyższonych obrotach .......................................................................................................................... 73