Analiza spalin

    1. Spalanie i jego produkty.
    2. Analiza spalin silników benzynowych.
    3. Analiza spalin silników Diesla.


Chcesz rozwoju tej witryny ??? Kliknij baner :)

1. Spalanie i jego produkty.

  Jak wiadomo paliwa silnikowe, a mam tu na myśli benzynę i olej napędowy, są mieszaniną węglowodorów różniących się budową chemiczną i wynikającymi z tego własnościami chemicznymi. Węglowodory podczas spalania ulegają rozpadowi na składniki podstawowe: węgiel i wodór. I tu mamy sedno sprawy.
Spalanie jest zupełne, jeśli produktami reakcji są związki, które nie mogą ulec dalszemu utlenianiu. Warunkiem koniecznym do zupełnego spalenie jest odpowiednia ilość tlenu. Przy spalaniu zupełnym wodór łączy się z tlenem co daje nam w rezultacie wodę, występującą w postaci pary wodnej ze względu na podwyższona temperaturę wydechu co możemy zapisać następujco: H2 + 1/2 O2 = H2O
Węgiel łącząc się przy spalaniu zupełnym z tlenem tworzy dwutlenek węgla co zapisujemy następująco: C + O2 = CO2
Jednak spalanie zupełne w praktyce nie występuję. W rzeczywistych warunkach mamy do czynienia ze spalaniem niezupełnym i to paliwa zawierającego szereg dodatków i zanieczyszczeń. Dlatego idealny model wspomniany powyżej czyli tylko H2O i CO2 w spalinach nie występuje. Mamy za to w spalinach na nasze nieszczęście:

Omówmy sobie zatem pokrótce każdy ze składników spalin.

Spaliny z silników Diesla zawierają znacznie więcej cząstek stałych. Do cząstek stałych zaliczmy: krople paliwa, krople oleju smarującego, związki siarki oraz sadzę. Większość cząstek stałych stanowi jednak sadza. Sama sadza nie jest toksyczna ma jednak tę wadę, że nasiąka różnymi toksycznymi składnikami, a przede wszystkim węglowodorami aromatycznymi, które są rakotwórcze.
Jak widać skład i charakter spalin silników ZI oraz ZS znacznie się różnią. Dlatego w dalszej części postanowiłem procedurę przeprowadzenia analizy spalin silników benzynowych i Diesla omówić osobno.


2. Analiza spalin silników benzynowych (z zapłonem iskrowym).

   Do pomiaru składu spalin silników ZI służą 4-ro gazowe analizatory spalin, ponieważ umożliwiają one określenie zawartości w spalinach następujących składników:

Składnik takie jak CO, CO2 oraz O2 wyrażane są ich procentowym udziałem w ogólnej objętości spalin oznaczanym jako [% vol]. Emisja CH (węglowodorów) określana jest w cząstkach na milion [ppm]
  1. Warunki przeprowadzenia pomiaru
  2. Procedura pomiarowa

  3. Procedura pomiarowa składa się z dwóch etapów. Każdorazowo sondę spalin wkładamy do rury wydechowej na głębokość co najmniej 30 cm.
  4. Wyniki pomiarów i ich interpretacja

  5. Wyniki uzyskane podczas pomiarów możemy rozpatrywać z dwóch punktów widzenia. Wartości podane przez producenta zależą od konkretnego modelu samochodu i zastosowanego w nim silnika. Dlatego nie sposób je tutaj przytoczyć. Wartości graniczne określone przez ustawodawcę przedstawiają się następująco:

Lp.PojazdPrędkość obrotowa silnikaZawartość CO w % objętości spalin, CH w ppm (cząstki na milion) oraz współczynnik "lambda" dla pojazdu zarejestrowanego po raz pierwszy.
Do dnia 30 września 1986 r.Od dnia 1 października 1986 r.
do dnia 30 czerwca 1995 r.
Po dniu 30 czerwca1995 r.
COCO    CO        CH    "Lambda"
1MotocyklBieg jałowy5,54,54,5--
2Inny pojazd samochodowy *Bieg jałowy4,53,50,5100-
2000 - 3000 obr/min--0,31000,97 - 1,03
* dla pojazdu zarejestrowanego po raz pierwszy do 31 grudnia 1996 r. wyposażonego w silnik o pojemności skokowej do 700 cm3 dopuszcza się wartość CO do 4,5

Przez pomiar zawartości CO i CO2 można ujawnić niewłaściwą regulację gaźnika (w przypadku samochodów starszych) lub układu wtryskowego (samochody nowsze), brak odpowietrzania skrzyni korbowej czy uszkodzenie katalizatora (w nowszych pojazdach). Nieszczelność układu wydechowego również da się wykryć dzięki analizie spalin.


3. Analiza spalin silników Diesla (z zapłonem samoczynnym).

  W przypadku spalin silników Diesla mówimy nie tyle o analizie spalin co o badaniu stopnia ich zadymienia czyli zawartości cząstek stałych w spalinach.

  1. Warunki przeprowadzenia pomiaru

  2. Aby pomiar zadymienia spalin był wykonany poprawnie należy pamiętać o tym, że:
  3. Procedura pomiarowa

  4. Wyniki pomiarów i ich interpretacja
    Każdy pojedynczy pomiar daje nam w rezultacie wielkość zadymienia spali oznaczaną symbolem "k". Niekiedy wielkość "k" nazywana jest współczynnikiem pochłaniania światła lub gęstością optyczną. Jednostką jest [1/m]. Jednostka bierze się stąd, że gęstość optyczna określa nam stosunek wartości początkowej energii strumienia światła wypuszczonego na jednym końcu komory pomiarowej dymomierza do poziomu tej energii na drugim końcu komory pomiarowej po przejściu przed warstwę spalin o grubości 1 metra. Końcową wartość zadymienia obliczamy jako średnią arytmetyczną z trzech wykonanych pomiarów wg. wzoru:

    gdzie k1 k2 k3 - wyniki kolejnych pomiarów

    Aby jednak dokonać powyższego obliczenia należy pamiętać o spełnieniu dwóch warunków.
    Po pierwsze wyniki trzech następujących po sobie pomiarów nie mogą tworzyć sekwencji malejącej (k1 > k2 > k3).
    Po drugie pomiędzy kolejnymi wartościami różnica nie może być większa od 0,5 [1/m]. Gdyby w czasie pomiaru okazało się, że wynik drugiego z nich jest większy od pierwszego np. o 1,5 1/m to należy cykl trzech pomiarów zacząć od nowa.

    Niekiedy zadymienie spalin określane jest w sposób procentowy wg. zasady 0% to czyste powietrze a 100% to całkowicie nieprzeźroczyste spaliny. Silnik Diesla uznaje się za sprawny pod względem analizy spalin jeżeli zmierzona wartość współczynnika zadymienia splin "k" jest mniejsza od wartości granicznej "kd" określonej przez ustawodawcę na kd = 2,5 [1/m] dla silników wolnossących oraz kd = 3 [1/m] dla silników doładowanych.

Więcej na temat analizy spali a zwłasza procedur pomiarowych i osprzętu w dziale analizatory spalin.

BACK TO MENU