Ispitivanje izduvnih gasova motornih vozila



Yüklə 66,57 Kb.
tarix02.03.2018
ölçüsü66,57 Kb.
#28753

Ispitivanje izduvnih gasova motornih vozila

Muniz Mejrić


Rezime:


Očuvanje zdrave životne sredine zadatak je svkog pojedinca ali i društva u cijelini, pa tako i vozila nisu izuzeta iz ovog problema.Zbog tih razloga počinje priča o ograničenju sadržaja izduvnih gasova i periodičnoj kontroli izduvnih gasova.Danas se ovim problemom bave sve razvijene države svijeta, a nama najbliže države Europske Unije regulišu to u vidu EEC odnosno EC smjernica.Cilj ovog seminarskog rada je ispitivanje izduvnih gasova motornih vozila sa aspektom na samu provedbu ispitivanja dizel i benzinski motora,te tumačenju rezultata ispitivanja.

Ključne riječi:



  • Benzinski motor

  • Dizel motor

  • Lambda sonda

  • Katalizator

  • Analizator

  • PEMS

Uvod


Većina ljudi u Bosni i Hercegovini nije svjesna štetnosti izduvnih gasova po okolinu i zdravlje ljudi.Taj problem je mnogo ranije prepoznat u razvijenim zemljama svjeta koje poduzimaju konkretne korake te odgovarajućim smjernicama i zakonskim odrednicama ograničavaju same proizvođače motora da emisija izduvnih gasova mora biti u strogo definisanom okviru.

U bitci za što čišći okoliš Kalifornija je zasigurno najpoznatija država. Njena državna uprava za zrak CARB (California Air Resources Board) je “kriva” za postavljanje OBD (On-Board Diagnostic) sistema na vozila. Kako dobro pravilo kaže da najboljeg treba slijediti tako su i ostale države unutar Sjedinjenih Američkih Država i Europska unija također odlučile za obvezu postavljanja OBD sistema na vozila. Zadatak OBD sistema je prvenstveno ekološki, odnosno za vrijeme rada motora računar ugrađen u vozilo prikuplja podatke s raznih senzora po motoru (s uređaja za recirkulaciju izduvnih gasova, s uređaja za naknadno upuhivanje sekundarnog zraka, s lambda senzora itd.), pristigle informacije uspoređuje s unaprijed pohranjenim uobičajenim vrijednostima s ovih senzora i na osnovu dobijene razlike zaključuje se da li odgovarajući sklopovi još uvijek ispravno funkcioniraju. U krajnjem slučaju računar samo poduzima određene aktivnosti oko regulacije rada motora, a vozača, paljenjem signalne lampice na ploči s instrumentima vozila, upozorava da nešto nije u redu s motorom i izduvnim gasovima. Europa se s kvalitetom izduvnih gasova počinje baviti od početka 70-ih godina (slika 1) u vidu homologacijskih pravilnika kojima se propisuje količinaštetnih izduvnih gasova koje mogu ispuštati nova vozila (vozila za koje se prvi put traži upotrebna dozvola ), a svakih nekoliko godina zahtjevi su bili strožiji do današnjeg dana kada se unaprijed zna koliko se štetnih gasova smjeti ispuštati vozila koja se prvi put proizvedu.[1]




Slika 1. Relativno smanjenje štetnih izduvnih gasova iz benzinski i dizel motora vozila od 1970. godine do danas poznatih graničnih vrijednosti izduvnih gasova [1].

Sagorijevanje i produkti sagorjevanja u benzinskim motorima


Benzinski motori su motori sa unutrašnjim sagorijevanjem.U njima sagorijeva gorivo i stvara potrebnu energiju za kretanje. U benzinskom motoru se benzinske pare mješaju sa zrakom i pale iskrom.Smjesa zraka i benzina izgara eksplozivnom brzinom te zagrijana smjesa gasova se brzo širi. U većini benzinski motora to širenje poreće klip kroz cilindar, a kretanje klipa pokreće vratilo motora, te se tako pravolinijsko kretanje pretvara u kružno (rotacijsko).Ovi motori mogu biti :

  • Dvotaktni

  • Četverotaktni

  • Rotacijski

U kratkim crtama ćemo objasniti pricip rada četverotaktnog motora. Kod četverotaktnih motora klip se kreće u četiri takta. Prvi takt je spuštanje klipa, takozvani takt usisavanja, u kojem se smjesa goriva i zraka usisava u prostor iznad klipa. Potom se klip, u taktu kompresije, podiže i pritišće smjesu. Sabijena se smjesa pali električnom iskrom, nakon čega u trećem ili radnom taktu, zagrijani gasovi guraju klip prema dolje. Potom se klip diže još jednom, ovaj put da istisne sagorjele gasove. Nakon četvrtog takta, tj. takta ispuhivanja, čitav se slijed ponavlja [2].Ovaj proces je prikazan na slici (2).


Slika 2. Radni taktovi četverotatnog Ottova procesa [3]


Da bi nastupilo sagorijevanje u motor je potrebno dovesti gorivo i zrak.Teoretski promatrano da bi potpuno sagorio 1,0 kg benzina potrebno je dovesti 14,7 kg zraka. Kao rezultat sagorjevanja u ovoj masenoj bilanci dobit će se 15,7 kg izduvnog gasa [1], tj:

1,0 kg benzina + 14,7 kg zraka = 15,7 kg izduvnog gasa

Dakle 14,7 kg zraka je stehiometrijska (teoretska) potrebna masa zraka za sagorjevanje jednoga kilograma goriva. Odnos između stvarno usisane količine zraka u motor i teoretski potrebne količine (14,7 kg) naziva se faktor zraka (λ) ili lambda faktor.

λ=

Faktor zraka zasigurno je najvažnija veličina prema kojoj se određuju radna stanja i karakteristikeke motora.Imamo tri slučaja:


  1. < 1: usisana masa zraka manja je od teoretski potrebne (14,7 kg). Dakle, motor dobiva previše goriva pa se kaže da radi s bogatom smjesom. Benzinski motori postižu svoju najveću snagu u ovom području, kad je masa zraka manja za 5 do 15% od teoretski potrebne tj. λ = 0,85...0,95.

  2. λ > 1: usisana masa zraka veća je od teoretski potrebne. Dakle, motor dobiva premalo goriva pa se kaže da radi sa siromašnom smjesom. Benzinski motori postižu najmanju specifičnu potrošnju goriva u ovom području, kada je masa zraka veća za 10 do 20% od teoretski potrebne tj. λ= 1,1...1,2.

  3. λ = 1: usisana masa zraka jednaka je teoretski potrebnoj. Upravo oko ovoga područja regulacije (λ = 0,97...1,03) dobivaju se optimalne karakteristike.

Izduvni gasovi benzinski motora se mogu podjeliti na štetne i neštetne.Udio štetnih gasova po okoliš je oko 1 % , a u štetne tvari spadaju: ugljikovodici (HC), dušikovi oksidi (NOX), ugljenmonoksid (CO) i čvrste čestice.

Slika 3. Sadržaj izduvnih gasova benzinskog motora [1]


Pri ispitivanju sastava izduvnih gasova analizatorima se mjeri sadržaj sljedećih gasova:

[CO2] –ugljendioksid [CO] – ugljenmonoksid [HC] – ugljikovodici [O2] – kisik [NOx] - dušikovi oksidi (samo poneki analizatori mjere ovu koncentraciju).

Analiza pet nabrojenih izduvnih gasova (mjerenje njihovoga volumenskog udjelu u ukupnom volumenu izduvnog gasa), mjerenje nekih parametara rada motora (temperature ulja i brzine vrtnje motora , broja okretaja motora) te proračun pojedinih karakteristika sagorijevanja (proračun lambda faktora) dovoljni su za procjenu optimalnosti sagorjevanja [1].

Sagorijevanje i produkti sagorjevanja u dizelskim motorima


Dizelski motor je motor s unutrašnjim sagorjevanjem koji koristi dizel (plinsko ulje) kao pogonsko gorivo.Razlika između prikaza rada četverotaktnog Otto motora i četverotaktnog Disel motora je u tome što kod Disel motora treći takt, ekspanzija ,događa kao posljedica samozapaljenja goriva (plinskog ulja) i zraka izazvanog visokom temperaturom smjese pod pritiskom,dakle Disel motori nemaju svjećicu kao benzinski [4].


Slika 4. Radni taktovi četverotatnog Diselova procesa [5]


Naravno, niti dizelski motor nema čiste izduvne gasove, ali se zbog znatnog povećanja vidljivih čestica u izduvu, već pri homologacijskom ispitivanju dizelskog motora, osim uobičajene provjere sastava izduvnog gasa, dodatno provjerava stepen zacrnjenja izduvnog gasa. Analogno tome i na testu koji se periodički provodi za vozila koja sudjeluju u saobraćaju, kao osnovno mjerilo ispravnosti izduvnih gasova tretira se samo stepen zacrnjenja izduvnog gasa a ne volumenska koncentracija pojedinih izduvnih gasova, kao kod benzinski motora [1].

Slika 5.Sadržaj izduvnih gasova Diesel motora [1]

Konstrukcijski dodaci motoru za smanjenje sadržaja štetnih izduvnih gasova


U cilju što manje emisije štetnih izduvnih gasova motor se može opremiti dodatnim uređajima koji pridonose čišćem sastavu izduvnih gasova. Uređaji koji se najčešće koriste za tu namjenu su katalizatori i lambda sonde.

Katalizatori


Katalizatori su razvijeni 1970-tih.Od tada pa do danas se upotrebljavaju na putničkim automobilima,te ostalim motornim vozilima.Tokom godina tehnologija za proizvodnju katalizatora je uznapredovala kako bi zadovoljila standardima za emisiju izduvnih gasova koji se postavljaju pred motorna vozila.Današnji moderni motori su opremljeni tzv. jednostrukim katalizatorom trostrukog djelovanja.Naziv je dobio po tome što se njime tretiraju sva tri štetna izduvna gasa (CO, HC i NOx ) u neškodljive gasove (CO2, H2O, N2). On se u svojoj unutrašnjosti sastoji od saćaste strukture kroz koju struji izduvni gas,a na koju je nanesen vrlo tanki sloj platine ili radija [6].

Da bi dobro funkcionirao katalizator mora biti zagrijan na optimalnu radnu temperaturu koja se kreće u rasponu od 400°C do 800°C. Stoga se katalizatori postavljaju što bliže motoru kako bi hladna faza rada trajala što kraće. Međutim, pregrijani katalizator je uništen katalizator. Do pregrijanja dolazi uslijed lošega paljenja kada veća količina neizgorenoga goriva dospijeva u katalizator u kojem se odvija sekundarno izgaranje. Nadalje, motor opremljen katalizatorom mora raditi s bezolovnim gorivom (olovno gorivo se ne bi niti moglo uliti u spremnik vozila, jer otvor za gorivo mora biti suženoga provrta u koji ne staje "pištolj" olovnoga goriva). Olovo iz goriva trajno uništava katalizator. Ali najvažniji zahtjev za što ispravniji rad katalizatora (što veći faktor pretvorbe štetnih gasova) je rad motora sa stehiometrijskim odnosom λ = 1. U tu svrhu se između motora i katalizatora postavlja lambda (λ) sonda. Tek katalizator opremljen lambda sondom je regulirani katalizator (REG-KAT), dok su svi ostali katalizatori neregulirani i za test se svrstavaju u istu skupinu motora kao i motori bez katalizatora (BEZ-KAT) [1].




(1)-Kućište od nehrđajućeg čelika (2)-Keramičko saće (3)-Žičani omotač (4)-Termički izolator (5)-Lambda sonda Slika 6. Jednostruki katalizator trostrukog dejstva [7]




Slika 7. Položaj katalizatora u izduvnoj grani motora [8]

Lambda sonda


Lambda sonda je neizostavni element izduvnog sistema motornih vozila pogonjenih Otto motorom. Lambda sonda je senzor količine kisika u izduvnim gasovima te sudjeluje kao regulacijski element pri pripremi gorive smjese. Naime, kako bi katalizatori djelovali sa maksimalnom iskoristivošću potreban je stehiometrijski omjer goriva i zraka u smjesi. Pojednostavljeno rečeno – omjer goriva i zraka mora biti idealan u smislu da nakon sagorjevanja u cilindru ne ostane nesagorjelog goriva ili, obrnuto, da ne bude viška kisika odnosno zraka. Idealan omjer obično iznosi 14,7 : 1 (14,7 kg zraka na kilogram ubrizganog goriva) te se deklarira pomoću lambda faktora u iznosu 1. Funkcija lambda sonde je upravo da detektira odstupanja lambda faktora u izduvnim gasovima od idealne vrijednosti, te omogući računaru da ovisno o tomu regulira količinu ubrizganog goriva u usisne cijevi. Dakle, u slučaju gorivom zasićene smjese smanjuje se količina ubrizganog goriva i obratno.Održavanjem lambda faktora u blizini idealne vrijednosti pospješuje se učinkovitost katalizatora [9].


Slika 8. Desno- lambda sonda proizvođača BOSH [10], lijevo- položaj lambda sonde u izduvnom sistemu (ispred katalizatora) [11]


Sam princip djelovanja lambda sonde je sljedeći: Sonda je obično umetnuta u izduvni sistem na način da je njen vrh u stalnom kontaktu sa izduvnim gasovima. Kristal od cirkonija obložen sa obiju strana tankim slojem platine u dodiru s kisikom u izduvnim gasovima generira napon. Napon varira između 0 i 1 V i očitavanjem srednje vrijednosti njegova iznosa te poznavanjem količine ubrizganog goriva, lahko je izračunati lambda faktor. Lambda faktoru u iznosu od 1 odgovara srednji napon od otprilike 0,45 V.  Na osnovu podataka što dolaze iz lambda sonde centralni računar vozila određuje količinu ubrizganog goriva u realnom vremenu održavajući lambda faktor konstantnim [9].



Slika 9. Uzdužni presjek lambda sonde [12]

Oprema za provedbu ispitivanja izduvnih gasova motornih vozila


Za provedbu samog ispitivanja izduvnih gasova motornih vozila koristimo sljedeću opremu:

  • Analizator izduvnih gasova benzinski motora

  • Analizator za mjerenje zacrnjenosti izduvnih gasova dizelskih motora

  • Uređajem za automatsku obradu podataka s pripadajućim pisačem za ispis zapisnika o testiranju.

  • Određenim programom za automatsku obradu podataka

Analizatori se postavljaju na pokretna kolica radi lakšeg manipuliranja uređajem oko vozila.

Analizator izduvnih gasova benzinski motora


Analizator izduvnih gasova benzinski i sličnih motora mora imati mogućnost analize volumnih udjela ovih gasova: ugljenmonoksida (CO), ugljendioksida (CO2), ugljikovodika (HC) i kisika (O2). Uređaj mora imati mogućnost izračunavanja faktora zraka (λ faktor). Uređaj mora imati mogućnost mjerenja temperature motora (ulja u kućištu motora ili rashladne tekućine) i mogućnost mjerenja brzine vrtnje (broja okretaja) motora. Svi rezultati mjerenja i izračunavanja moraju se moći ispisati na pisaču analizatora [1].


Slika 10. Analizator izduvnih gasova [13]

Analizator za mjerenje zacrnjenosti izduvnih gasova dizel motora


Uređaj je sličan analizatoru za mjerenje izduvnih gasova benzinski motora samo sa dodatnom mogućnošću mjerenja najmanje tri najveća zacrnjenja izduvnog gasa pri uzastopnim ubrzanjima neopterećenog motora od brzine vrtnje na praznom hodu do najveće brzine vrtnje. Uređaj mora imati mogućnost izračunavanja srednjeg zacrnjenja izduvnog gasa. Uređaj mora biti opremljen mjeračem temperature motora (ulja u kućištu motora ili rashladne tekućine) i mjeračem brzine vrtnje (broja okretaja) motora. Svi rezultati mjerenja i izračunavanja moraju se moći ispisati na pisa

u analizatora [1].


Ispitivanje izduvnih gasova benzinski motora bez katalizatora i lambda sonde


Benzinski motori bez katalizatora i lambda sonde, odnosno benzinski motori s katalizatorom ali bez lambda sonde, koncentracija ugljen monoksida (CO), pri broju okretaja motora na praznom hodu, ne smije prelaziti [13]:

  1. CO ≤ 4,5% zapreminskog dijela za motorna vozila registrovana po prvi put prije 01.10.1986. godine pri temperaturi ulja u motoru od najmanje 80°C;

  2. CO ≤ 3,5% zapreminskog dijela za motorna vozila registrovana po prvi put poslije 01.10.1986. godine pri temperaturi ulja u motoru od najmanje 80°C.

Vozilo treba dovesti do analizatora ispušnih gasova.Preporučljivo je odmah nakon postavljanja vozila na mjesto pregleda postaviti cijev za odvođenje izduvnih gasova što bliže izlazu izduvne cijevi. Nakon toga slijedi vizualni pregled dijelova motora bitnih za test.Vizuelni pregled obuhvata:

  • kontrolu otvora za rezervoar goriva

  • kontrolu mjerača temperature motora

  • kontrola prostora motora (dijelovi moraju biti cijeli, neispucali, ispravno spojeni i relativno čisti )

Nakon vizuelne kontrole šipka za ulje se izvalači a umjesto iste se postavlja mjerač temperature ulja analizatora kao i indukcijska kliješta za mjerenje brzine vrtnje motora.Nakon toga se motor upali i dovodi do radne temperature.Dok motor radi pregleda se cijeli izduvni sistem vizuelno i utvrđuje se da li postoji puštanje izduvnog gasa na nekom dijelu istog.To se može utvrditi tako što se na samom izlazu iz izduvnog sistema isti kratkotrajno zatvori (pomoću komada tanine ) i onda se provjerava da li postoji pojačan šum strujanja izduvnog gasa koji ukazuje na propusnost sistema. Nakon postizanja potrebne temperature motora i ispravnog pokazivanja brzine vrtnje motora umeće se sonda u izduvnu cijev. Nakon toga potrebno je pričekati da se mjerene vrijednosti stabiliziraju na displeju analizatora te se obavi ispis rezultata mjerenja.Nakon ispisa rezultat motor se gasi i skidaju se svi priključci, a na svoje mjesto se vraća šipka za mjerenje količine ulja.Dobijene vrjednosti parametara se unose u računar i upoređuju se sa graničnim vrjednostima koje daje proizvođač vozila.Nakon obrade podataka ispisuje se zapisnik o provedenom testiranju izduvnih gasova motornog vozila [1].

Princip rada uređaja za mjerenje CO predstavljenog na slici 11, je sljedeći: Izduvni gasovi nakon prolaska kroz sondu (1) i filter za odvajanje kondenzata (2), prolaze kroz fini filter (3) i uz pomoću pumpe (4) se potiskuju u mjernu komoru (5). Kroz komore (5 i 6) prostire se infracrvena svjetlost, te usljed razlike koncentracije gustine gasova u njima dolazi i do različitog intenziteta prolaska infracrvenih zraka kroz njih u detektorsku komoru (7). Ta razlika se u njoj (komori 7) putem osjetljive membrane, zatim preko pojačala (10) prenosi do mjernog uređaja (11). Po završenom mjerenju rezultate mjerenja je moguće ispisati na pisaču (12) [15].






1.Sonda za uzimanje uzoraka, 2. Filter sa odvajanjem kondenzata, 3. Fini filter, 4.Membranska pumpa, 5. Mjerna komora, 6. Komparaciona/uporedna komora, 7.Detektorska komora, 8. Odašilja_ infracrvenih zraka, 9. Motor sa rotirajućim disko koji na sebi ima otvore, 10. Pojačalo, 11. Mjerni instrument, 12. Pisač rezultata mjerenja Slika 11. Šema uređaja za kontrolu CO u izduvu vozila [15]



Slika 12. Mjerenje i oprema za mjerenje sastava izduvnih gasova [16]



Ispitivanje izduvnih gasova benzinski motora s regulisanim trokomponentnim katalizatorom


Koncentracija ugljen monoksida (CO), nakon što je motor postigao radnu temperaturu, tj. minimalnu temperaturu ulja od najmanje 80°C pri broju okretaja motora na praznom hodu, ne smije prelaziti vrijednost propisanu od strane proizvođača vozila. Radna temperatura i broj okretaja motora na praznom hodu trebaju biti propisane od strane proizvođača vozila. Koncentracija ugljen monoksida (CO) i vrijednost faktora vazduha λ pri povećanom broju okretaja motora ne smiju prelaziti vrijednost propisanu od strane proizvođača vozila. Povećan broj okretaja motora mora biti propisana od strane proizvođača vozila. Ako podaci proizvođača nisu poznati, sadržaj ugljen monoksida (CO) i vrijednost faktora vazduha λ ne smiju prelaziti [14]:

  1. CO ≤ 0,5% zapreminskog dijela pri broju okretaja motora na praznom hodu;

  2. CO ≤ 0,3% zaprem. dijela pri broju okretaja motora ne manjim od 2000 min-1;

  3. Vrijednost faktora vazduha λ = 1,00 ± 0,03.

Sam postupak mjerenja je isiti kao i za skupinu benzinski motora bez katalizatora i lambda sonde,o kojim smo govorili u prethodnom poglavlju ,samo što se pored mjerenja parametra u praznom hodu također mjere i parametri pri povišenoj brzini vrtnje motora te poremećaj lambda faktora.Postupak testiranja motora sa regularnim katalizatorom dat je na slici 13.

Slika 13. Postupak testiranja motora sa regularnim katalizatorom [1]


Sa prethodne slike možemo zaključit da će pri mjerenju izduvnih gasova motora sa regularnim katalizatorom imati dva ispisa rezultata mjerenja (pri povišenoj brzini vrtnje i pri praznom hodu ). Nakon ispisa ovih rezultata potrebno je brzinu stabilizacije kojom lambda sonda regulira proces sagorjevanja (promjenom količine ubrizganoga goriva) nakon što se na ulazu (usisu) nametne neka poremećajna veličina ili dinamički test lambda sonde.

Poremećajna veličina je smetnja koja se uspostavlja na usisu motora. U motor se dovodi povećana ili umanjena količina zraka od izmjerene (koju je izmjerio senzor protoka zraka) i prema kojoj je računar odredio količinu goriva koju će ubrizgati u motor da bi sagorjevanje teklo u području λ = 1 ± 0,03. Poremećajna veličina se može uspostaviti na razne načine npr. pomoću jednolikog, kontinuiranog i punog pritiskanja i otpuštanja papučice kočnice, približnim ritmom svake sekunde jedan puni pritisak kočnice. Kontinuiranim pritiskanjem papučice kočnice dodatno se ubacuje zrak u usisnu granu te se na taj način poremećuje unaprijed izračunati odnos gorivo-zrak i smjesa postaje siromašnija (na displeju analizatora vrijednost faktora zraka raste). Nakon ovako uspostavljene neravnoteže lambda sonda mora dojaviti računaru da se sagorjevanje ne odvija pri predviđenom odnosu već da je smjesa siromašna te joj treba dodati još goriva. Ova stabilizacija smije trajati najduže 60 sekundi [1].

Na kraju se ispisuje zapisnik o ispitivanju izduvnih gasova motornog vozila koji se zajedno sa dva ispisa iz analizatora izduvnih gasova predaje vozaču vozila.

Ispitivanje izduvnih gasova dizel motora


Dizel motori – nakon što je postigao radnu temperaturu propisanu od strane proizvođača vozila, tj. minimalnu temperaturu ulja od najmanje 80 °C, srednji koeficijent zacrnjenja izduvnog gasa (k) nakon tri ili više slobodnih ubrzanja neopterećenog motora od brzine okretaja na praznom hodu do najveće brzine okretaja ne smije prelaziti vrijednost propisanu od strane proizvođača vozila. Ako podaci proizvođača o srednjem koeficijentu zacrnjenja i radnoj temperaturi motora nisu poznati onda srednji koeficijent zacrnjenja izduvnog gasa (k) ne smije prijelaziti vrijednost [14]:

  1. k ≤ 2,5 m-1 za usisne motore,

  2. k ≤ 3,0 m-1 za prehranjivane motore

  3. k ≤ 1,5 m-1 za Euro 4 i Euro 5 motore

Mjerenje opaciteta/dimnosti kod dizel motora sadrži najmanje 3 ciklusa ubrzanja (u zavisnosti od proizvođača mjernog uređaja potrebno je slijediti uputstva koja daje korišteni mjerni uređaj) koja se obavljaju na sljedeđi način: dok normalno zagrijan motor (80°C ±5°C – ukoliko nije drugačije specificirano od strane proizvođača) radi na režimu praznog hoda (minimalni broj obrtaja) pritisnuti pedalu gasa do kraja. Ovaj položaj zadržati dok se ne postigne maksimanlni broj obrtaja. Potom se pedala oslobodi i sačeka da motor dođe u minimalan broj obrtaja i miran rad. Pri tome se na instrumentu očita maksimalna vrijednost opaciteta, koju instrument pohranjuje u svoju memoriju. Ovaj postupak se ponavlja sve dok se ne završi procedura koju zahtijeva (diktira) korišteni mjerni uređaj. Nakon završenog mjerenja izračunava se srednja vrijednost i uporedi rezultat sa zakonski propisanim vrijednostima opaciteta (N) [15]. Koeficijent apsorpcije svjetlosti se računa prema jednačini:

gdje je L – dužina dimnog stuba u opacimetru.




Slika 14. Desno-ispitna sonda za dizel motore postavljena u izduvnu cijev automobila [17] , lijevo-analizator dimnosti za dizel motore [18]


Princip rada uređaja za mjerenje opaciteta/dimnosti predstavljenog na slici 15, je sljedeći:


1. Sonda za uzimanje uzoraka, 2. Filter sa odvajanjem kondenzata, 3. Mjerna komora 4.Izvor svjetlosti – sijalica, 5. Fotoćelija, 6. Mjerni uređaj za očitavanje zacrnjenja izduvnih gasova, 7. Ulaz svježeg vazduha, 8. Izlaz izduvnih gasova Slika 15. Šema uređaja za kontrolu dimnosti/opaciteta kod dizel motora [15]


Izduvni gasovi nakon prolaska kroz sondu (1) i filter za odvajanje kondenzata (2) ulaze u mjernu komoru (3). Kroz mjernu komoru se prostire svjetlost koja dolazi od sijalice (4). U zavisnosti od intenziteta zacrnjenja izduvnih gasova, zavisit će i intenzitet svjetlosti koji dospije do foto ćelije (5). Što je veći intenzitet zacrnjenja izduvnih gasova to će intenzitet svjetlosti dospjele na fotoćeliju biti manji i obrnuto. Očitavanje veličine zacrnjenja izduvnih gasova vrši se na mjernom uređaju (6). Čist zrak se dovodi u dio aparature gdje se nalazi sijalica i fotoćelija, sa ciljem da ih hladi i sprečava njihovo zaprljanje [15].

PEMS-Prenosivi sistemi za ispitivanje emisije izduvnih gasova


PEMS (Portable Emission Measurement System) se koristi za mjerenje koncetracije izduvnih gasova te masenog protoka iz izduvne cijevi vozila, ali moramo naglasiti da se radi o ispitivanju koje se sprovodi pri realnim uslovima vožnje , a ne u stanicama za ispitivanje kao što je bio slučaj sa prethodnim tipovima ispitivanja koje smo obradili. Da bi izmjerili protok izduvnih gasova koriste se mjerač masenog protoka izduvnih gasova opremljenih različitim uređajima za održavanje pritiska i temperature konstantnim.Ovakvim sistemom je moguće vršiti ispitivanja kako putničkih automobila tako i građevinskih,poljoprivrednih i transportnih mašina [19].Osnovne komponente PEMS-a su:

  • Osnovna jedninica koja sadrži pumpe, elektronsku opremu i analizatore izduvnih gasova koji se postavljaju u kabini vozila koja prestavlja sigurno okruženje za samu opremu, na taj način se izbjegavaju onečišćenja, suvišne vibracije, pregrijavanje opreme itd.

  • Instrumenti za merenje masenog protoka izduvnih gasova koji su pozicionirani na auspuhu vozila.

  • GPS i mjerne stanice za vrijeme koje su locirane vani.




  1. c)




  1. d)



Slika 16. a)Mjerač masenog protoka izduvnih gasova (Ford Cmax), b)PEMS-osnovna jedinica c)PEMS postavljen na automobil Toyota Prius, d)Baterija [19]


Automobili sa ovako instaliranom opremom mora provesti najmanje 3 sata u vožnji na otvorenom putu.U toku tri sata svi bitni parametri se prate i bilježe u uređajima.Parametri koji su bitni za ispitivanje su prikazani u tabeli 1.

Parametar

Mjerna tehnika (uređaji za mjerenje)

HC koncentracija

Anlizator izduvnih gasova

CO koncentracija

Analizator izduvnih gasova

NO koncentracija

Analizator izduvnih gasova

NOx koncentracija

Analizator izduvnih gasova

Maseni protok izduvnih gasova

Mjerač masenog protoka izduvnih gasova

Temperatura izduvnog gasa

Senzor za mjerenje temperature

Brzina vozila

GPS stanica

Položaj vozila

GPS stanica

Ubrzanje

GPS stanica

Pređeni put

GPS stanica

Uspon

GPS stanica

Vlažnost okoline

Senzor za mjerenje vlažnosti

Temperatura okoline

Senzor za mjerenje temperature

Okolinski pritisak

Senzor za mjerenje pritiska



Tabela 1. Parametri koji se prate tokom ispitivanja izduvnih gasova motornog vozila u realnim uslovima vožnje [19]

Nakono što se završi ispitivanje dati parametri se upoređuju sa parametrima koji su definisani standardom koje mora da zadovolji dato vozilo, na kome je vršeno ispitivanje, u pogledu emisije izduvnih gasova.


Zaključak


Periodično ispitivanje izduvnih gasova motornih vozila je zasigurno jedan od najboljih preventivnih koraka zaštite životne sredine u kojoj svakodnevno živimo.Bosna i Hercegovina,kao jedna od prirodno najljepših zemalja svjeta, treba da bude država kojoj je stalo do zaštite životonog okliša jer zasigurno ima šta da štiti.Pri tome ne trebamo zaboraviti da ukoliko želimo biti dio EU svakako trebamo poštovati pravila igre koja se u njoj primjenjuju.EURO norme koje su počele sa djelovanjem već od 1992. godine pa do danas zasigurno su jedan od najbolji mehanizama koji tjeraju proizvođače vozila da tragaju za rješenjima koja će omogućiti što manju emisiju štetnih gasova iz vozila.Danas su hit saloni automobila obojene u zelenu boju što nedvosmisleno ukazuje na potrebu za očuvanjem zdravog okoliša.Zasigurno, dokle god su na cestama prisutni automobili pogonjeni fosilnim gorivima postojat će i potreba za mjerenjem izduvnih gasova.Zasad ta mjerenja se obavljaju u ispitnim stanicama za tehnički pregled vozila ali pokazuje se potreba stavljanja većeg akcenta na mjerenja pomoću prenosivih sistema za mjerenje izduvnih gasova (PEMS). Razlog tome je što su najnovija istraživanja pokazala drastična odstupanja emisije izduvnih gasova pri realnim uslovima vožnje od onih izmjereni u ispitnim stanicama.Ta odstupanja dosežu razliku čak do 20 %. Najnovija dešavanja sa automobilima kompanije VW ,koji su ispuštali različite količine izduvnih gasova u ispitnoj stanici i u realnim uslovima vožnje, će zasigurno staviti veći akcenat na primjenu PEMS-a.

PRILOG: Afera VW


Sigurno ste svi čuli za automobilsku kompaniju VW i problem ,koji se desio 2015 godine,sa vozilima opremljenim dizel motorima koji su oslobađali pretjeranu količiniu NOx u okolinu.Ovi motori su trebali da zadovolje EURO 6 standard koji ograničava emisiju NOx na 80 mg/km ovog jedinjenja.

Studija o kojoj govorimo analizirala je izduvne gasove 15 dizel putničkih automobila, od kojih 12 ispunjava Euro 6 standard, a 3 američki ekvivalent (Tier 2 Bin 5), uz pomoć prenosivih sistema za ispitivanje (PEMS). Na ispitivanje je potrošeno više od 140 sati i pritom je pređeno 6.400 kilometara. Zahvaljujući mnoštvu dobijenih podataka, pri čemu je kvalitet izduvnih gasova u svakom trenutku mogao da se uporedi sa trenutnim uslovima vožnje, došlo se do prve sistematske analize nivoa zagađenja koji izazivaju moderni dizel automobili pri realnim uslovima vožnje. U prosjeku, stvarna emisija NOx zabilježena kod testiranih vozila bila je oko sedam puta viša od ograničenja postavljenog EURO 6 standardom [20].

Da bi mogli bolje razumjeti zbog čega je došlo do pretjerane emisije NOx moramo deteljnije objasnit tehnologiju koja omogućava da izduvni gasovi dizel motora zadovoljavaju EURO 6 normu.U izduvnoj grani ovih motora imamo:


  • EGR (Exhaust Gas Recirculation) je tehnologija kojom se sagorjeli gasovi ponovno vraćaju u cilindar gdje glume inertni gas što je bio jedan od načina za poboljšanje izduva. Razlog za povrat gasova leži u činjenici da dizel motori moraju imati dvostruku količinu zraka od one koja je nužno potrebna da bi sagorilo svo gorivo. Povratom sagorjelih gasova u cilindru se dio zraka zamjenjuje s inertnim gasom čime se smanjuje mogućnost nastanka NOx jer je manje slobodnog kisika i dušika. Povratni gasovi mogu činiti i do 30 posto volumena prilikom usisa.

  • SCR (Selective Catalytic Reduction) je relativno jednostavno, ali vrlo efikasno rješenje kod kojeg se u izduv ubrizgava otopina uree (poznata pod trgovačkim nazivom AdBlue) od koje nastaje amonijak koji se veže s NOx pri čemu nastaje neopasni dušik i vodena para.Ovakvo rješenje, osim ugradnje posebnog SCR katalizatora zahtjeva ugradnju dodatnog rezervoara za AdBlue koji se mora također dopunjavati. Potrošnja AdBlue dodatka je oko 5% potrošnje goriva.

Većina proizvođača je za postizanje Euro 6 norme odlučila kombinirati i EGR i SCR. Tako se uz pomoć EGR-a smanjuje količina NOx, ali se mora ugraditi i SCR katalizator da bi se NOx u potpunosti eliminirao [21].



Slika 17 . Sistem za povrat izduvnih gasova-EGR [20]


Slika 18 .Ubrizgivač uree u izduvnu granu /AdBlue ubrizgivač [22]


Problem sa VW vozilima je nastao kada je računar, koji kontrolira cijeli motor i njegov rad, opremljen takvim softverskim rješenjem koje je prepoznavalo da li se vozilo nalazi u stanici za tehnički pregled vozila ili u realnoj vožnji.U slučaju da je vozilo bilo u stanici za tehnički pregled vozila, softwer bi reagovao na način da bi slao komandu za ubrizgavanje uree/AdBlue u dovoljnoj količini te bi na izlazu iz sistema imali zadovoljavajuću količinu NOx ,tj. količinu koja je zadovoljavala EURO 6 standard.Dok u slučajevima realne vožnje slao je komandu za ubrizgavanje zanemarivo male količine uree/AdBlue u odnosu na količinu koja je trebala da se ubrizga da bi se nivo NOx sveo na onaj koji je definiran EURO 6 standardom [23].


L I T E R A T U R A


[1]Lozić-Baškarad S. (2000) ,Ispitivanje ispušnih plinova motornih vozila u stanicama za tehnički pregled vozila, TISK, Zagreb

[2]http://s3.amazonaws.com/a.nnotate/docs/2010-06-23/53Qzn5fwROJQ/bmotor.pdf (dostupno 5.12.2015 )

[3] http://www.mechanics-tips.com/2015/06/four-stroke-engine.html (dostupno 5.12.2015)

[4] http://www.autonet.hr/nacelo-rada-motora (dostupno 5.12.15)

[5] https://fcpeuro.files.wordpress.com/2014/09/diesl-cycle.gif (dostupno 6.12.15)

[6] http://www.meca.org/galleries/files/catconfact_0811_FINAL.pdf (dostupno 9.11.15)

[7] http://www.carid.com/walker/info/catalytic-converters.html (dostupno 9.11.2015)

[8] http://www.movinggraphics.ca/Car_Exhaust_Systems.htm (dostupno 10.11.2015 )

[9]http://www.autoispuh.hr/tehnika.php?kateg=4 (dostupno 6.12.15)

[10]http://www.boschmotorcycle.com/en/de/antriebssysteme_fuer_zweiraeder/ems/abgasnachbehandlung/lambda_sensor/planar_switching_type_lambda_sensor.html (dostupno 6.12.15)

[11] http://mixmotor.eu/en/5923/katalyzatory-v-autach (dostupno 21.12.15)

[12]http://www.aliexpress.com/item/NISSAN-Oxygen-Sensor-Lambda-Sensor-O2 Sensor/456562522.html (dostupno 21.12.15)

[13] http://www.koeng.com/en/product/automotive-gas-analyzer-keg-500/ (dostupno 6.12.15)

[14]www.ipi.ba/TEHNICKI%2520PREGLED%2520Korak%2520po%2520korak.doc+&cd=4&hl=bs&ct=clnk&gl=ba (dostupno 10.12.15)

[15]Filipovi I.,Bibi Dž.,Pikula B.,Trobradovi M. (2012) Poznavanje propisa o tehničkim pregledima, ispitivanju vozila i načinu obavljanja tehničkih pregleda vozila , Mervik, Sarajevo

[16] http://www.bosch.co.za/content/language1/html/3184.htm (dostupno 10.12.15)

[17] https://www.enca.com/technology/how-volkswagen-got-caught-cheating-emissions-tests-clean-air-ngo (dostupno 12.12.15)

[18]http://web.tradekorea.com/upload_file2/product/521/P00281521/oimg_GC00813359_CA00813571.jpg (dostupno 12.12.15)

[19] L. Rubino, P. Bonnel, R. Hummel, A. Krasenbrink, U. Manfredi (2007), Mobile Measurement of Pollutant Emissions and Fuel Consumption of Road Vehicles In Real-World Driving Situations Using Portable Emission Measurement Systems (PEMS), ADMINISTRATIVE ARRANGEMENT # N°070501/2005/413194/MAR/C1, JRC REF N° 28555-2005-08 A1CO ISP, Brusseles

[20] http://www.b92.net/mobilni/automobili/1049400 (dostupno 30.12.15)

[21]http://www.kamion-bus.hr/tehnika/item/760-sto-je-adblue-i-cemu-sluzi (dostupno 30.12.15)

[22]http://www.volkswagenag.com/content/vwcorp/info_center/en/themes/2014/08/Light_my_fire/TDI_chronicle.html (dostupno 02.01.16)

[23]http://www.medicaldaily.com/pulse/science-behind-volkswagens-diesel-emissions-scandal-explained-chemistry-professor-354912 (dostupno 02.01.16)

Sadržaj


Rezime: 1

Uvod 1


Slika 1. Relativno smanjenje štetnih izduvnih gasova iz benzinski i dizel motora vozila od 1970. godine do danas poznatih graničnih vrijednosti izduvnih gasova [1]. 2

Sagorijevanje i produkti sagorjevanja u benzinskim motorima 2

Slika 2. Radni taktovi četverotatnog Ottova procesa [3] 3

Slika 3. Sadržaj izduvnih gasova benzinskog motora [1] 4

Sagorijevanje i produkti sagorjevanja u dizelskim motorima 4

Slika 4. Radni taktovi četverotatnog Diselova procesa [5] 4

Slika 5.Sadržaj izduvnih gasova Diesel motora [1] 5

Konstrukcijski dodaci motoru za smanjenje sadržaja štetnih izduvnih gasova 5

Katalizatori 5

(1)-Kućište od nehrđajućeg čelika (2)-Keramičko saće (3)-Žičani omotač (4)-Termički izolator (5)-Lambda sonda Slika 6. Jednostruki katalizator trostrukog dejstva [7] 6

Lambda sonda 6

Slika 8. Desno- lambda sonda proizvođača BOSH [10], lijevo- položaj lambda sonde u izduvnom sistemu (ispred katalizatora) [11] 6

Oprema za provedbu ispitivanja izduvnih gasova motornih vozila 7

Analizator izduvnih gasova benzinski motora 7

Slika 10. Analizator izduvnih gasova [13] 8

Analizator za mjerenje zacrnjenosti izduvnih gasova dizel motora 8

Ispitivanje izduvnih gasova benzinski motora bez katalizatora i lambda sonde 8

1.Sonda za uzimanje uzoraka, 2. Filter sa odvajanjem kondenzata, 3. Fini filter, 4.Membranska pumpa, 5. Mjerna komora, 6. Komparaciona/uporedna komora, 7.Detektorska komora, 8. Odašilja_ infracrvenih zraka, 9. Motor sa rotirajućim disko koji na sebi ima otvore, 10. Pojačalo, 11. Mjerni instrument, 12. Pisač rezultata mjerenja Slika 11. Šema uređaja za kontrolu CO u izduvu vozila [15] 10

Slika 12. Mjerenje i oprema za mjerenje sastava izduvnih gasova [16] 10

Ispitivanje izduvnih gasova benzinski motora s regulisanim trokomponentnim katalizatorom 10

Slika 13. Postupak testiranja motora sa regularnim katalizatorom [1] 11

Ispitivanje izduvnih gasova dizel motora 11

Slika 14. Desno-ispitna sonda za dizel motore postavljena u izduvnu cijev automobila [17] , lijevo-analizator dimnosti za dizel motore [18] 12

1. Sonda za uzimanje uzoraka, 2. Filter sa odvajanjem kondenzata, 3. Mjerna komora 4.Izvor svjetlosti – sijalica, 5. Fotoćelija, 6. Mjerni uređaj za očitavanje zacrnjenja izduvnih gasova, 7. Ulaz svježeg vazduha, 8. Izlaz izduvnih gasova Slika 15. Šema uređaja za kontrolu dimnosti/opaciteta kod dizel motora [15] 13

PEMS-Prenosivi sistemi za ispitivanje emisije izduvnih gasova 13

Slika 16. a)Mjerač masenog protoka izduvnih gasova (Ford Cmax), b)PEMS-osnovna jedinica c)PEMS postavljen na automobil Toyota Prius, d)Baterija [19] 14

Tabela 1. Parametri koji se prate tokom ispitivanja izduvnih gasova motornog vozila u realnim uslovima vožnje [19] 14

Zaključak 15

PRILOG: Afera VW 15

Slika 18 .Ubrizgivač uree u izduvnu granu /AdBlue ubrizgivač [22] 16

L I T E R A T U R A 17

Sadržaj 18










Yüklə 66,57 Kb.

Dostları ilə paylaş:




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə