Otto-motorok gázelemzése

Dr. Lakatos István

Otto-motorok gázelemzése

A követelménymodul megnevezése:

Környezetvédelmi felülvizsgálat feladatai A követelménymodul száma: 0619-06 A tartalomelem azonosító száma és célcsoportja: SzT-001-50

OTTO-MOTOROK GÁZELEMZÉSE


ESETFELVETÉS - MUNKAHELYZET A műhelybe érkező Otto-motoros üzemű autón gázelemzést kell végeznie. Ennek célja lehet a hatósági műszaki vizsgára előkészített autó környezetvédelmi ellenőrzése, illetve a motor keverékképző rendszerének vizsgálatához tartozó diagnosztika. Mindkét esetben tisztában kell lennünk a méréstechnikai alapismeretekkel és a mérési technológia lépéseivel. A vizsgálatokat minden esetben alaposan, műszakilag helyesen kell elvégeznünk, hiszen eredményüktől függően kell elvégezni a motor esetlegesen szükséges javítását/beállítását. Milyen keverékképző rendszereket építenek az Otto-motoros járművekbe? Milyen emissziós összetevőket bocsátanak ki a benzin-üzemű motorok? Milyen méréstechnikával és milyen előírások szerint kell elvégezni a kipufogógáz-emissziós vizsgálatokat?

SZAKMAI INFORMÁCIÓTARTALOM A GÁZELEMZÉS ALAPJAI A belsőégésű motorokban lezajló égés egyenlete:

n p n  Cm H nO p   m     O2  m  CO2   H 2O 4 2 2  Ennek alapján a motorban zajló tökéletes égés esetén égéstermékként szén-dioxid (CO2) és víz (H2O) keletkezik. Az égés tökéletlensége miatt azonban további összetevők is keletkeznek: -

Szén-monoxid (CO): szagtalan, íztelen, nem látható gáz, kis mennyiségben belélegezve felszívódik, nagyobb mennyiségben akár halált okozó méreg.

1

OTTO-MOTOROK GÁZELEMZÉSE -

Szénhidrogének (HC): A tökéletlen égés miatt el nem égetett tüzelőanyagmennyiség tartozik ide.

-

Nitrogén-oxidok (NOx): a kipufogógázban a N2 égéséből származó nitrogénmonoxid (NO) és nitrogén-dioxid (NO2) gyűjtőneve.

-

Oxigén (O2): az égés során általában maradék oxigén is van.

Az emissziós összetevők tulajdonságai, egészségi és környezeti hatásai

N2 (nitrogén), 02 (oxigén) Az egészségre és a környezetre ártalmatlan összetevők.

CO2 (szén-dioxid) A CO2 (a vízzel együtt a tüzelőanyag tökéletes égésének terméke. Miután a szén-dioxid törvényszerűen keletkezik a fosszilis tüzelőanyagok égésekor, csökkentésének egyetlen módja a tüzelőanyag-fogyasztás (felhasználás) csökkentése. A CO2 levegőben feldúsulva fejfájást, szédülést, gyengeségérzetet, légszomjat, szapora érverést okoz. A megnövekedett légzésszám miatt további kedvezőtlen hatás, hogy megnő az egyéb belélegzett mérgező anyagok mennyisége. Környezetet károsító hatása leginkább abban nyilvánul meg, hogy üvegházhatást okoz, így a Föld felmelegedésének és klímaváltozásának egyik legfőbb kiváltója.

H2O (vízgőz Önmagában

veszélytelen

összetevő.

A

kipufogócső

végén

távozik,

cseppfolyós

halmazállapotú víz azonban számos mérgező komponens hordozó-, megkötő-anyagaként játszik szerepet. Így közvetetten ugyan, de káros hatásával is számolnunk kell.

CO (szén-monoxid) A

tökéletlen

égés

következtében

keletkezik.

Benzinüzemű

motoroknál

részben

a

keverékképző rendszer illesztési hibája, részben motorikus és üzemi tényezők (például teljesítmény-üzem, gyorsítás stb.) fellép a sztöchiometrikusnál dúsabb ( < 1) keverési aránnyal jellemezhető üzemállapot. Ennek

a léghiányos égésnek következménye a

kipufogógáz CO-tartalma. Éppen ezért a dízelmotoroknál alacsony a CO-emisszió értéke. A szén-monoxid színtelen, szagtalan, a vízben kissé oldható, a levegőnél könnyebb gáz. Erősen mérgező gáz! A CO a szervezet oxigénellátását biztosító hemoglobinra hat. A szénmonoxid és a vér hemoglobinjának kölcsönhatásakor karboxi-hemoglobin keletkezik, ami megakadályozza a vér oxigénfelvételét, ezért 6000 ppm feletti CO-t tartalmazó levegő belélegzése 23 percen belül eszméletvesztést, 10–15 percen belül a légzőszervi bénulás fulladásos halált okoz.

2

OTTO-MOTOROK GÁZELEMZÉSE A

legenyhébb

CO

által

előidézett

tüneteket

„limuzinbetegség”-nek

nevezik.

Ez

a

látószerveknek az alkoholos befolyásoltsághoz hasonló zavarában, a tájékozódó- és ítélőképesség csökkenésében jelentkezik, és elalváshoz vezet. Az akut CO-mérgezés tünetei: fejfájás, szédülés, fülzúgás, szapora légzés, görcsök. További CO-hatás esetén az arc színe világospiros lesz, súlyos légzési zavarok lépnek fel és a pupillareakció jelentősen csökken.

NOx (nitrogén-oxidok) Nitrogén-oxidok alatt a nitrogén-monoxid (NO) és a nitrogén-dioxid (N02) összegét értjük. A kipufogógázban a nitrogén-oxidok több mint 90%-a nitrogén-monoxid. Képződésük nem kapcsolódik a főreakcióhoz, a levegő nitrogénjéből és oxigénjéből magas nyomáson és hőmérsékleten

képződnek.

A

nitrogén-oxidok

keletkezésének

reakciósebessége

a

hőmérséklettel arányosan nő, tehát nagyobb hőmérsékleten nagyobb mennyiségű NOx keletkezik. Az NOx-koncentráció a  = 1 – 1,05 tartományban éri el maximumát. (Itt egyébként a CO- és HC-kibocsátás minimális!) Bár koncentrációjuk mindössze 0,1 tf% körüli, rendkívül mérgező hatásuk miatt fokozott figyelmet érdemelnek. A nitrogén-oxidkibocsátás dízelmotorok esetében kisebb, mint Otto-motoroknál, az alacsonyabb égési hőmérsékletszint miatt. (A két motor között csúcsértékben mintegy 500 °C a különbség a dízel javára.) Az nitrogén-oxidok színtelen, kellemetlen szagú, a levegőnél nehezebb gázok. Az NO rendkívül mérgező gáz, az NO2 mérgező hatása pedig körülbelül ennek kétszerese. A nitrogén-oxidok belégzés után 80%-ban abszorbeálódnak a szervezetben, majd többórás lappangás után tüdőödéma (vizenyő) jelentkezhet. Folyamatos hatás esetén foghús- és tüdőkárosodást okozhatnak. Már 1 mg/dm3 nitrózus gázt tartalmazó levegő egy órás belélegzése halált okoz. Fény hatására bekövetkező légköri reakciókkal a nitrogén-oxidok a szénhidrogénekkel együtt szmogot okozhatnak. Eközben nagy mennyiségű talaj menti ózon keletkezik, amely káros az egészségre.

SO2 (kén-dioxid) A tüzelőanyag kéntartalmából keletkezik. A közlekedési SO2-kibocsátás viszonylag szerény mértékű az egyéb forrásokhoz képest. Tekintettel arra, hogy a tüzelőanyag-minőségtől függ, konstrukciós eszközökkel nem befolyásolható. A kén-dioxid színtelen, szúrós szagú gáz, amely könnyen cseppfolyósítható és vízben könnyen oldódik. Az SO2 főleg a légutakat ingerli, görcsös köhögést okoz. Tartós hatás esetén mérgezési tünetek (fulladásérzés, mellkasi fájdalom, hányinger, kötőhártyahurut) lépnek fel. A szabadba jutó S02 és S03 a savas esők előidézői, a motorban maradók pedig a dugattyúlerakódásokat fokozzák és korróziót okoznak. 3


Ólomvegyületek A benzinmotorok kipufogógázaiban az oktánszámnövelés érdekében a tüzelőanyagba adalékolt

ólom-tetraetilt

(Pb(CH3)4

és

ólom-tetrametilből

(Pb(C2H5)4)

képződnek.

A

gyűjtőfogalomba az ólom-oxid, ólom-szulfid és halogénvegyületek tartoznak. Mérésük atomabszorpciós

elemzővel,

az

ólomtartalom

meghatározásával

történik.

A

bevitt

ólomtartalom mintegy 70–80%-a kerül ki a légkörbe, a többi a kenőolajba kerül, illetve lerakódik a kipufogórendszerben. A

szerves

ólomszármazékok

fokozottan

mérgezők.

Az

ólom

hatása

idegrendszeri

zavarokban és bénulásban jelentkezik. Az égés során keletkező ólom-halogenidek az út menti növényekre lerakódva bekerülnek a táplálkozási láncba, így a szervezetbe kerülhetnek.

HC (szénhidrogének) A HC jelölés tulajdonképpen igen sokféle eltérő tulajdonságú szénhidrogén-vegyület gyűjtőneve. Gázkromatográfiás vizsgálattal több mint száz szénhidrogén-vegyületet sikerült izolálni a kipufogógázból. Képződésüket a hengerfal hűtő hatása, valamint a  > 1 tartományban fellépő gyújtási energiahiány miatti tökéletlen égés magyarázza. Emellett a szűk hézagokban és az égéstérfal közeli rétegekben lángkialvási zónák alakulnak ki, amelyek ugyancsak HC-emisszió-növelő hatásúak. A légviszony függvényében ábrázolva a HC-koncentrációt konkáv görbét kapunk, amelynek minimuma a  = 1  1,1 tartományba esik. A kétütemű motorok szénhidrogén-kibocsátásáról külön kell szólni. Részben a keverék-olajzásból fakadó krakkolódott kenőolaj-maradványok, részben pedig az öblítési veszteségek miatt a négyütemű motorokét 7–8-szorosan felülmúlja a kétüteműek HCemissziója.

Részecskék (PT) A dízelmotorokban a tüzelőanyag és a levegő részben az égésfolyamat alatt keveredik. Ezért az égéstér különböző pontjain eltérő a tüzelőanyag-koncentráció, azaz a légviszony értéke. Az égési zóna előtti dús keverékű tartományok felhevülésekor csupán a gázolajcseppek gőzburkában történnek reakciók. Ilyenkor tiszta szén keletkezik. Amennyiben a hiányos keveredés és helyi oxigénhiány, illetve lángkialvás miatt ezek a szénrészecskék nem égnek el, akkor a kipufogógáz kormot tartalmaz. A dízelmotorok részecske-kibocsátása tehát nagyságrendekkel

jelentősebb

az

Otto-motorokénál,

és

ennek

oka

a

már

leírt

keverékképzési sajátosságokban keresendő. A részecske-kibocsátás legnagyobb része korom. (A koromrészecskék jelentős felületük révén hordozóanyagként viselkednek.) A maradékot a koromrészecskéken megkötött szénhidrogének (többnyire nagy molekulaszámú, feltűnő szagú aldehidek) és csekély mértékben az aeroszol formátumú szulfátok adják. Ez utóbbiért a gázolaj kéntartalma a felelős.

4

OTTO-MOTOROK GÁZELEMZÉSE A részecske-emisszió erősen szennyezi a környezetet. Ezt a negatív hatást erősíti a kellemetlen szag, amely főként a koromrészecskéken megkötött aromás szénhidrogéneknek köszönhető. A kibocsátott részecskék kis méretük (átmérőjük csupán néhány tízezred milliméter) miatt lebegnek a levegőben. Emiatt az emberek belélegzik, de nagyrészt ki is lélegzik azokat. A

motorok

károsanyag-kibocsátását

erőteljesen

befolyásolja

az

adott

üzemállapot

tüzelőanyag-levegő keverési aránya (vagy másként fogalmazva a légviszony-tényező – ):



mlevegő _ tényleges mlevegő _ elméleti

azaz a motorba ténylegesen bejutó levegőmennyiség és az adott tüzelőanyag-mennyiség égéséhez elméletileg szükséges levegőmennyiség aránya. Ennek értékét üzem közben a keverékképző berendezések határozzák meg. A keverék minőségének

(λ)

függvényében

az

1.

ábra

mutatja

az

Otto-motorok

emissziós

komponenseinek változását, a katalizátor nélküli motor (vagy katalizátoros jármű katalizátor előtt mért kipufogógáz-összetétele) esetében. Ezt az emissziót ún. nyers emissziónak hívják.

1. ábra. Otto-motorok nyers emissziója1

1

Forrás: Editor: Dipl.-Ing. (FH) Horst Bauer: Gasoline-engine management Basics and components, The Bosch

Yellow Jackets, Edition 2001, Robert Bosch GmbH, Stuttgart

5

OTTO-MOTOROK GÁZELEMZÉSE A nyers emisszió jellemzői: A CO-emisszió a dús tartományban – a léghiány miatt – közel lineárisan változik a légfelesleg-tényező függvényében. Szegény keverék esetén viszont alacsony szinten (0,1– 0,2 tf%) állandósul. A függvény töréspontja a  = 1,0 érték közelébe esik. A HC-emisszió mind dús, mind szegény keverék esetén emelkedő jellegű. Minimumát a  = 1,0 – 1,1 intervallumban éri el. Az NOx-kibocsátás éppen fordítva viselkedik a  függvényében, mint a szénhidrogénemisszió. A függvény szélső értéke (maximuma)  = 1,05 – 1,1 közé esik. Emisszió katalitikus utánkezelés után: A katalitikus utánkezelés segítségével a motor által kibocsátott káros kipufogógázkomponensek több mint 90%-a átalakítható veszélytelen összetevőkké. Az ún. három komponensre ható katalizátor arról kapta nevét, hogy egyidejűleg alakítja át a CO-, a HC-, és az NOx-összetevőket. A katalizátor után a -függvényében felrajzolt emissziós értékekből (2. ábra) kitűnik, hogy mindhárom komponens tekintetében a katalizátor csak a  = 1 érték szűk környezetében, az ún. lambda-ablakban működik hatékonyan. Emiatt kell a keverékképző rendszereket a -szonda segítségével szabályozottá tenni. Az emissziós összetevők műszaki gyakorlatban használatos mértékegységei: A napi diagnosztikai és hatósági vizsgálati gyakorlatban térfogategységben mérjük a kipufogógáz-emissziós összetevőket. Ez azt jelenti, hogy a térfogatszázalék (tf%) és a ppm mértékegységeket használjuk. Térfogatszázalék: 100 térfogategység kipufogógázban hány térfogategység káros anyag van. Ppm: (parts per million, azaz

milliomod rész): egy millió térfogategységben

hány

térfogategység káros anyag van. Átváltások: 1 tf % = 10000 ppm, 1 ppm = 10 - 4 tf%. Az alábbi táblázat az egyes kipufogógáz-összetevők esetén használt mértékegységeket foglalja össze: Emissziós összetevő

Mértékegység

Katalizátor utáni megfelelő érték

CO

tf%

≤ 0,1 tf%

HC

ppm

≤ 20 ppm

NOx

ppm

O2

tf%

≤ 0,3 tf%

CO2

tf%

≥ 15,0 tf%

6


2. ábra. A katalizátor előtti (a) és utáni (b) károsanyag-emisszió és a lambdaszondafeszültség (c)2

2



7


KIPUFOGÓGÁZOK MÉRÉSTECHNIKÁJA A diagnosztikai gyakorlatban az infravörös fényelnyelés elvén (NDIR) működő műszerek terjedtek el. A mérési elv azon alapul, hogy a különböző atomokból felépülő molekulájú gázok

az

infravörös

hullámhossz-tartományú

sugárzás

energiáját

anyagfajtájuknak

megfelelően nyelik el (3. ábra).

3. ábra. Az NDIR mérési elv

Az alábbi táblázat az infrasugárzás elnyelésének hullámhosszúságait mutatja: CO

4,7 µm

CO2

4,3 µm

C3H8 (propán)

3,5 µm

NO

5,4 µm

NDIR-módszerrel a szénhidrogén koncentráció meghatározása csak részlegesen lehetséges. A kipufogógázban ugyanis mintegy 200 féle szénhidrogén van jelen, így egy anyagfajtára beállított műszerrel nem lehet a HC-kibocsátásról teljes képet adni. A szervizgyakorlatban elterjedt gázelemzőket normál-hexán komponensre állítják be (ezzel töltik fel az érzékelőkamrát). Így a teljes szénhidrogén-emissziónak mintegy a felét-harmadát mérjük, de ez jellegben hűen követi a motorok teljes HC-kibocsátását. A műszer működését első lépésben – az egyszerűség kedvéért – egyetlen gázra (például CO) mutatjuk be. Működési elv tekintetében két alapváltozat létezik. Az egyik az ún. mikroáramlásmérős (4. ábra), a másik pedig az optikai szűrős változat (5. ábra).

8

OTTO-MOTOROK GÁZELEMZÉSE A mikro-áramlásmérős műszer mérőkamrája egyetlen gázra (például CO) bemutatva az alábbi elven működik: a mintegy 700 °C-ra felhevített (5) infravörös sugárzó által létrehozott sugárzás átáramlik a kipufogógázzal töltött (3) mérőküvettán, majd belép az (1) érzékelő kamrába. Az érzékelő kamra ismert CO-hányadú gázzal van feltöltve. A gáz elnyeli a CO-nak megfelelő hullámhosszúságú sugárzást. Ez az abszorpció hőmérsékletnövekedéssel jár, ami gázáramlást idéz elő a V1 térfogatból a V2 irányába. Mivel az infrasugárzást állandó frekvenciával a (4) blende szaggatja, emiatt az előbb említett áramlás is váltakozó jellegű. Ennek jelét a (2) áramlásérzékelő váltakozó villamos jellé alakítja. A mérőküvetta CO-tartalmától függően változik az érzékelőkamrába érkező sugárzás energiája és emiatt az alapáramlás is. Tehát a váltakozó elektromos jel középértéke jellemző lesz a motor által kibocsátott CO-mennyiségre.

4. ábra. NDIR mérőkamra (mikroáramlásmérős) (1 – érzékelőkamra V1 és V2 kiegyenlítő térfogattal, 2 – áramlásérzékelő, 3 – mérőküvetta, 4 – forgó blende, 5 – infravörös sugárzó)3

A fenti elven működő műszer tehát alkalmas az adott gázkomponens mérésére. Ezt az elvet alkalmazza gyártóként például a Siemens (forgalmazó a Bosch).

3



9

OTTO-MOTOROK GÁZELEMZÉSE A műszaki gyakorlatban az optikai szűrős változat terjedt el inkább (5. ábra). Ez, mint ahogyan a neve is mutatja, keskeny áteresztő sávú optikai sávszűrőt használ a mérés céljára. A 9. mérőküvetta mögött elhelyezett, adott gázkomponens abszorbciójának megfelelő optikai szűrő révén mindig a mindenkori mért gáz abszorbcióját tudjuk mérni piezoelektromos fényérzékelő segítségével. A keskenysávú fényszűrő cseréjével az egység más gázokra érzékenyíthető. A mérőküvetta hossza is lényeges: rövid küvettával nagy, hosszú küvettával kis gázkoncentrációt lehet azonos felbontással és pontossággal mérni. A legjellemzőbb mérőkamra-kialakítást és -felépítést az amerikai ANDROS és SENSOR cégek valósították meg.

5. ábra. Optikai szűrős elven működő NDIR mérőkamra (1. mintavevő szonda, 2. főszűrő, 3. kondenzvíz-leválasztó, 4. finomszűrő, 5. mágnesszelep, 6. membránszivattyú, 7. nyomáskapcsoló, 8. biztonsági tartály, 9. mérőküvetta, 10. kipufogógáz-kivezetés)4

Az optikai szűrős mérési elv a gyakorlatban elterjedt 4-gáz elemző műszereknél a 6. ábra szerinti elrendezésben valósítható meg.

4



10


6. ábra. 3-gáz analizátor O2 szenzorral (optikai szűrős)5 (1 – infrasugárzó, 2 – mérőkamra, 3 – NDIR mérőkamrák, 4 – blende, 5 – kipufogógáz, 6 – infraszűrő, 7 – elektronika)

A három „csatornát” egyetlen műszerbe építve tehát már a CO, CO2, HC mérésére egyaránt alkalmas műszert kapunk (6. ábra). Természetesen ilyenkor mindhárom érzékelő kamra más gázzal, CO-val, CO2-vel, illetve HC-vel (mivel azonban ez több – kb. 200 – vegyület elegye, a kamrát n-hexánnal töltik ki és a műszer n-hexán egyenértékben mér) van kitöltve. Az elterjedten használt 4-gáz analizátorok a fenti három komponensen kívül még az O2koncentrációt is mérik. Az O2-kibocsátás NDIR elven nem mérhető (lásd az alapdefiníciót), hiszen csak különböző atomokból felépülő molekulájú gázok vizsgálhatók ezzel a módszerrel.

5

Forrás: SAMEER BHATNAGAR : Monitoring Emissions of new and In-use vehicles, Bangkok, 2008, AVL (előadási

anyag)

11


7. ábra. Oxigéncella (kipufogógáz elemző)

Erre a célra oxigéncellát (elektrokémiai mérőcella) használnak (7. ábra). A négygáz-komponens mérésére a -számítás miatt van szükség, amely a környezetvédelmi mérések egyik alapjellemzője. A légviszony meghatározása a diagnosztikában közvetett úton történik. (A közvetlen út a motor légnyelésének és a tüzelőanyag-fogyasztásának egybevetésével történhetne, de a szervizgyakorlatban ez nem járható út.) A közvetett út a kipufogógáz elemzésén alapszik. Kémiai reakcióegyenletek (például Brettschneiderformula) segítségével lehet a légviszony-tényező értékét kiszámítani, mely számítás

alapadatait

az

egyes

kipufogógáz-alkotók

koncentrációi

adják.

(A

gázkoncentrációkat térfogatszázalékban kell a képletbe behelyettesíteni.) Az egyszerűsített Brettschneider-formula:

   CO   O    1,51  0,0088CO2   CO  CO2   2  2  3,5  CO  /CO2     1,423 CO2   CO   K  HC  Ahol: [ ]:

koncentráció, CO-, CO2-, HC-, O2-komponensek tf%,

K:

műszergyártói állandó.

Az egyszerűsített formula csak akkor érvényes, ha a kipufogógázban az NO x koncentrációja elhanyagolható. (Mivel azonban a szervizgyakorlatban a 4-gáz analizátorok terjedtek el, a műszerek e szerint a képlet szerint számolnak.) 12


KÖRNYEZETVÉDELMI FELÜLVIZSGÁLATOK A

hatósági

környezetvédelmi

benzinmotoros

járművek

és

vizsgálatoknál szabályozatlan

külön

kell

választani

keverékképzésű,

a

hagyományos

katalizátoros

járművek

vizsgálatát, illetve a szabályozott keverékképzésű, katalizátoros járművek vizsgálatát. Munkavédelem: A járművek emisszós vizsgálatánál ügyelni kell a kipufogó gázok elszívására. Ügyelni kell arra is, hogy a műszerek bekötése során a forró és a mozgó/forgó alkatrészek ne okozzanak balesetet!

Hagyományos és szabályozatlan keverékképzésű, katalizátoros járművek A szennyezőanyag-kibocsátást alapjáraton és emelt fordulatszámú üresjáraton kell mérni. A beállítási adatokat az alábbi táblázat foglalja össze. motorhőmérséklet (°C)

A gyártó vagy a forgalmazó által üzem-meleg állapotra megadott legkisebb motorolajhőmérséklet, vagy minimum 60 °C.

Zárásszög tartomány „tól-ig”

Gyári érték

Alapjárati fordulatszám min./max.

Gyári érték

(min.-1) Alapjárati CO (tf%) koncentráció,

Négyütemű katalizátoros

1,0

gyári érték hiányában

1978. január 1. előtt gyártott

6,0

megengedhető legnagyobb értéke

1987. január 1. előtt gyártott egyéb

4,5

négyütemű 1987. január 1. után gyártott egyéb

3,5

négyütemű Kétütemű

2,5

Kétütemű katalizátoros

1,5

Emelt üresjárati fordulatszám

Gyári érték hiányában nmin = 2500 min.-1 nmax. =

min./max. (min.-1)

3000 min.-1

Szabályozatlan keverékképzéssel

Gyári érték vagy gyári adat hiányában λ ≥ 1,00.

üzemelő, katalizátorral felszerelt négyütemű motoros jármű esetén λ (lambda – légviszony) tényező értéke A mérés előtt a járművet szemrevételezni kell az alábbi szempontok szerint: 1. kipufogórendszer tömítettsége, tömörsége; 2. katalizátor sértetlensége (ha van); 3. kipufogógáz-visszavezetőrendszer megfelelősége; 4. légszűrő megfelelősége; 5. szekunder levegőrendszer megfelelősége; 13

OTTO-MOTOROK GÁZELEMZÉSE 6. egyéb kapcsolatos érzékelők megfelelősége; 7. olajszivárgás ellenőrzése; 8. hűtővízszivárgás ellenőrzése; 9. légkondicionáló megfelelőségére; tömörsége; 10. katalizátoros jármű esetén benzintank-nyílásszűkítő beépítettsége. A motor a mérés előtt üzem-meleg állapotra kell hozni, majd az alábbi sorrendben kell a mérést elvégezni: 1. A jármű gázelemzése emelt fordulatszámon (a fordulatszámot legalább 30 s-ig kell tartani) 2. A jármű gázelemzése alapjáraton (a fordulatszámot alapjáraton legalább 30 s-ig kell tartani) A minősítés akkor lehet MEGFELELŐ, ha a szemrevételezéses ellenőrzés eredménye megfelelt, és a mért értékek a gyári előírásoknak, illetve annak hiányában a jogszabályban meghatározott értékeknek megfelelnek.

1. Szabályozott keverékképzésű, katalizátoros járművek A szennyezőanyag-kibocsátást ebben az esetben is alapjáraton és emelt fordulatszámú üresjáraton kell mérni. Az alábbi táblázat a jármű gyári beállítási adatainak meghatározását mutatja. Motorhőmérséklet (°C)

a gyártó vagy a forgalmazó által üzem-meleg állapotra megadott legkisebb motorolajhőmérséklet, vagy minimum 60 °C

Zárásszög tartomány „tól-ig”

Gyári érték

Alapjárati fordulatszám min./max.

Gyári érték

(min.-1) Alapjárati CO (tf%) koncentráció,

2002. július 1-je előtt gyártott

0,5

gyári érték hiányában megengedhető

2002. június 30-a után gyártott

0,3

legnagyobb értéke Emelt üresjárati fordulatszám

Gyári érték hiányában nmin = 2500 min.-1 nmax.

min./max. (min.-1)

= 3000 min.-1

Emelt üresjárati CO (tf%) koncentráció


0,3

- gyári előírás szerint, vagy


0,2

maximum (tf%) koncentráció Lambda (λ) érték emelt üresjáraton, a

Gyártó által adott (min./max.) tűréssel;

kipufogócső végén

vagy: multifunkciós (3-utas) katalizátor esetén, λ = 1,0 ± 0,03

Katalizátorkondicionálás

Gyártómű előírása szerint

Kondicionálási idő [s] és

Adat hiányában t = 120 s; n = 2500 min.-1

fordulatszám [min.-1] 14

OTTO-MOTOROK GÁZELEMZÉSE A mérés előtt a járművet szemrevételezni kell az alábbi szempontok szerint: 1. kipufogórendszer tömítettsége, tömörsége; 2. katalizátor sértetlensége; 3. kipufogógáz-visszavezetőrendszer megfelelősége; 4. légszűrő megfelelősége; 5. szekunder levegő rendszer megfelelősége; 6. kartergáz visszavezetés rendben; 7. egyéb kapcsolatos érzékelők megfelelősége; 8. olajszivárgás ellenőrzése; 9. hűtővízszivárgás ellenőrzése; 10. légkondicionáló megfelelősége; tömörsége; 11. benzintank-nyílásszűkítő beépítettsége; 12. lambda-szonda sértetlensége; 13. MIL-lámpa nem ég, ég (ha van). A motort a mérés előtt üzem-meleg állapotra kell hozni, majd az alábbi sorrendben kell a mérést elvégezni: 1. A jármű gázelemzése emelt fordulatszámon (a fordulatszámot legalább 30 s-ig kell tartani) 2. A jármű gázelemzése alapjáraton (a fordulatszámot alapjáraton legalább 30 s-ig kell tartani) A

mérést

zavaró

körülmények

esetén,

például

mérés

közben

fordulatszámejtés,

ventilátorbeindulás, meg lehet ismételni.

2.

Szabályozott keverékképzésű, katalizátoros, fedélzeti diagnosztikai rendszerrel (OBD) szerelt járművek

A felülvizsgálatot az OBD ellenőrzésével és kiolvasásával, valamint emelt fordulatszámú üresjáraton végzett emisszió-méréssel kell elvégezni. Mérés előtti OBD-vel kapcsolatos teendők: -

A járműazonosító adatok átvétele vagy bevitele

-

MIL-lámpa állapot ellenőrzése, értékelés

-

Az OBD és a vizsgáló készülék közötti kommunikáció létrehozása 

Az

OBD-kiolvasót

össze

kell

kötni

a

jármű

diagnosztikai

portjával

(Diagnosztikai port beépítési helye a gyártó adata szerint) 

Amennyiben a kommunikáció nem jön létre, a motort leállítva ismételten meg kell kísérelni a kapcsolat létrehozását



Amennyiben a kapcsolat nem hozható létre, a vizsgálatot a katalizátoros, szabályozott keverékképzésű járműveknél leírtak szerint kell végrehajtani

15

OTTO-MOTOROK GÁZELEMZÉSE -

Fedélzeti diagnosztikai rendszer (OBD) vizsgálata 

Az OBD készenléti állapotának (Readiness) ellenőrzése,



A zavarjelző (MIL) lámpa működésének ellenőrzése,



Hibatároló kiolvasása



A

kipufogógáz-

és

működési

vizsgálat

eredményeinek

értékelése

és

megjelenítése A szennyezőanyag-kibocsátást ebben az esetben is alapjáraton és emelt fordulatszámú üresjáraton kell mérni. Az alábbi táblázat a jármű gyári beállítási adatainak meghatározását mutatja. Motorhőmérséklet (°C)

A gyártó vagy a forgalmazó által üzem-meleg állapotra megadott legkisebb motorolaj hőmérséklet, vagy minimum 60 °C

Emelt üresjárati fordulatszám

Gyári érték hiányában nmin = 2500 min.-

min./max. (min.-1)

1 nmax. = 3000 min.-1

Emelt üresjárati CO (tf%) koncentráció


0,3

- gyári előírás szerint, vagy


0,2

maximum (tf%) koncentráció Lambda (λ) érték emelt üresjáraton, a

Gyártó által adott (min./max.) tűréssel;

kipufogócső végén

vagy: multifunkciós (3-utas) katalizátor esetén, λ = 1,0 ± 0,03

Katalizátorkondicionálás

Gyártómű előírása szerint

Kondicionálási idő [s] és

Adat hiányában t = 120 s; n = 2500 min.-1

fordulatszám [min.-1] A mérés előtt a járművet szemrevételezni kell az alábbi szempontok szerint: 1. kipufogórendszer-tömítettség, -tömörség, 2. olajszivárgás, 3. hűtővízszivárgás és a 4. légkondicionáló megfelelőségének; tömörségének 5. ellenőrzésére.

16


TANULÁSIRÁNYÍTÓ 1. Az alábbiakban a fenti kérdésekre adandó válaszadásban segítünk: Miről is tanultunk? Készítsen vázlatot a szakmai információtartalomban olvasottak alapján!

_________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________

2. A gyakorlati tanórákon végezze el az alábbi gyakorlati feladatokat, méréseket!

A

műhelyben levő gázelemzőn gyakorolja a menü használatát és a mérési beállításokat! a) Végezze el katalizátoros üzemmeleg járműnél ún. 4-gáz elemzővel a katalizátor utáni emisszió értékek mérését! A gyakorlati irányadó értékek segítségével értékelje a kapott mérési eredményeket! b) Végezzen környezetvédelmi felülvizsgálatot megelőző szemrevételezéses vizsgálatot, a vonatkozó jogszabályban megadott szempontok alapján! c) Végezzen

környezetvédelmi

felülvizsgálatot

hagyományos

és

szabályozatlan

keverékképzésű, katalizátoros járművön (a vonatkozó jogszabály műszaki mellékletének előírásai szerint)! d) Végezzen környezetvédelmi felülvizsgálatot szabályozott keverékképzésű, katalizátoros járművön (a vonatkozó jogszabály műszaki mellékletének előírásai szerint)! e) Végezzen környezetvédelmi felülvizsgálatot szabályozott keverékképzésű, katalizátoros, fedélzeti diagnosztikai rendszerrel (OBD) szerelt járművön (a vonatkozó jogszabály műszaki mellékletének előírásai szerint)! f) Értékelje ki a kapott eredményeket!

17


ÖNELLENŐRZŐ FELADATOK 1. feladat Milyen diagram látható az alábbi ábrán? Adja meg a tengelyeken feltüntetett mennyiségeket és írja rá a görbékre az ábrázolt mennyiségek jelét!

8. ábra

_________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________

2. feladat Írja

be

az

alábbi

táblázatba

az

Otto-motorok

emissziós

mértékegységeit! Emissziós összetevő

18

Mértékegység

CO

tf%

HC

ppm

NOx

ppm

O2

tf%

CO2

tf%

összetevőit

és

azok

OTTO-MOTOROK GÁZELEMZÉSE 3. feladat Milyen műszer látható az alábbi ábrán? Nevezze meg az ábrán az alkotóelemeket!

9. ábra

_________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________

4. feladat Számítsa ki a légfelesleg-tényező értékét a megadott mért emissziós komponenseknek megfelelően! Minősítse a keverékszabályozás működését! A vizsgált jármű katalizátor után mért értékei az alábbiak: -

CO2

– 15,9 tf%

-

CO

– 0,01 tf%

-

O2

– 0,1 tf%

-

HC

– 15 ppm

19


Az egyszerűsített Brettschneider-formula:

   CO  O    1,51         0 , 0088 CO  CO CO 2    2 2  3,5  CO  /CO   2 2      1,423 CO 2   CO   K  HC 

_________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________

20


MEGOLDÁSOK 1. feladat A diagram Otto-motorok emissziós komponenseinek változását mutatja a katalizátor nélküli motor (vagy katalizátoros jármű katalizátor előtt mért kipufogógáz-összetétele) esetében.

10. ábra

2. feladat Otto-motorok emissziós összetevői és mértékegységei: Emissziós összetevő

Mértékegység

CO

tf%

HC

ppm

NOx

ppm

O2

tf%

CO2

tf%

21


3. feladat Az ábrán egy optikai szűrős 4-gáz elemző NDIR-műszer látható. Az ábra tételei az alábbiak:

11. ábra

4. feladat A HC–emisszió értékét a képletbe helyettesítéshez át kell váltani: 15 ppm = 0,0015 tf%

    0,01 1,51  0,1    0,008815,9  0,01 15,9  2  3,5  0,01/ 15,9    1,005  1,423 15,9  0,01 8  0,0015 Azaz a működés a -ablakban van.

22


IRODALOMJEGYZÉK FELHASZNÁLT IRODALOM Gasoline-engine management Basics and components. The Bosch Yellow Jackets Edition, 2001 SAMEER BHATNAGAR: Monitoring Emissions of new and In-use vehicles,– Bangkok, 2008, (AVL) 91/2004. (VI. 29.) GKM rendelet a közúti járművek forgalomba helyezésével és forgalomban tartásával,

környezetvédelmi

felülvizsgálatával

és

ellenőrzésével,

továbbá

a

gépjárműfenntartó tevékenységgel kapcsolatos egyes közlekedési hatósági eljárások díjáról

AJÁNLOTT IRODALOM Dr. Lakatos István – Dr. Nagyszokolyai Iván: Gépjármű-környezetvédelmi technika és diagnosztika II. Minerva-Sop Bt.– NOVADAT, Győr, 1998. (131 p. L, H5) Dr. Lakatos István – Dr. Nagyszokolyai Iván: Gépjármű-környezetvédelmi technika és diagnosztika I. Minerva-Sop Bt. – NOVADAT, Győr, 1997. (132 p. L, H8) Dr. Lakatos István – dr. Nagyszokolyai Iván (szerk.: Dr. Lakatos István): Gépjárműdiagnosztika (2. átdolgozott kiadás). Tankönyv, Képzőművészeti Könyvkiadó, 2006. (L)

23

A(z) 0619-06 modul 001 számú szakmai tankönyvi tartalomeleme felhasználható az alábbi szakképesítésekhez: A szakképesítés OKJ azonosító száma: 51-525-01-1000-00-00 33-525-01-0010-33-02

A szakképesítés megnevezése Autószerelő Motorkerékpár-szerelő

A szakmai tankönyvi tartalomelem feldolgozásához ajánlott óraszám: 25 óra

A kiadvány az Új Magyarország Fejlesztési Terv TÁMOP 2.2.1 08/1-2008-0002 „A képzés minőségének és tartalmának fejlesztése” keretében készült. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. Kiadja a Nemzeti Szakképzési és Felnőttképzési Intézet 1085 Budapest, Baross u. 52. Telefon: (1) 210-1065, Fax: (1) 210-1063 Felelős kiadó: Nagy László főigazgató

Otto-motorok gázelemzése

Recommend Documents