1. UVOD Aktivnosti na zaštiti životne sredine posmatrane iz ugla emisije štetnih sastojaka izduvnih gasova ogledaju se u pooštravanju zakonske regulative koja reguliše normative izduvne emisije, kao i u intenzivnom razvoju motora uz obavezno stalnu redukciju izduvne emisije i potrošnje goriva. Da podsetimo, “Euro 5” standardi emisije štetnih gasova usvojeni su 1. septembra 2009. godine, stupaju na snagu 1. januara 2011. godine i taksativno propisuju: Za benzinska vozila i vozila na prirodni gas ili LPG: • •
ugljen-dioksid 1.000 mg/km; ne-metanski hidrokarbonati: 68 mg/km;
•
ukupni hidrokarbonati: 100 mg/km
•
- azot-dioksid (NOx): 60 mg/km (25 odsto smanjenje u odnosu na Euro4 standard)
•
gustina čestica: 5 mg/km (nije postojao limit u Euro4 standardu)
Za dizel vozila: • •
ugljen-dioksid 500 mg/km; gustina čestica: 5 mg/km (smanjenje od 80 odsto u odnosu na Euro4 standard);
•
azot-dioksid (NOx): 180 mg/km (20 odsto smanjenje u odnosu na Euro4 standard)
•
kombinovana emisija hidrokarbonata i azot-dioksida: 230 mg/km
2. sastav izduvnih gasova OTO motora Pri ispitivanju sastava izduvnog gasa analizatorima na tehničkom pregledu se meri sadržaj sledećih gasova: [CO2] - ugljen-dioksid, [CO] - ugljen-monoksid, [HC] - hidrokarbonati, [O2] - kiseonik. Analiza četiri nabrojana izduvna gasa (merenje njihovog zapreminskog udela u ukupnoj zapremini izduvnog gasa), merenje nekih od parametara rada motora (temperature ulja i broja obrtaja motora), kao I proračun lambda faktora (λpredstavlja odnos između stvarno usisane količine vazduha i teoretski potrebne :14,7 kg), dovoljni su za procenu optimalnosti sagorevanja a samim tim i procenu tehničke ispravnosti vozila. Ugljen-monoksid (CO) je gas bez boje i mirisa, ali je vrlo otrovan. Smanjuje sposobnost prenošenja kiseonika u krvi, pa prisustvo relativno male koncentracije CO izaziva gubitak svesti, trovanje i smrt nakon nekog vremena. Nastaje kao produkt nepotpunog sagorevanja, pa zbog toga u zoni bogate smeše (kada ima viška goriva) postoji zavisnost CO od faktora vazduha λ: što je smesa bogatija to je koncentracija CO veća. U zoni siromašne smeše ne postoji značajan uticaj smeše na promenu koncentracije CO – uvek je relativno mala. Ovom gasu se posvećuje najveća pažnja I njegova koncentracija iznad dozvoljene granice direktan je razlog neprolaska vozila na tehničkom pregledu. Sadržaj azotovih oksida (Nox), direktno je zavisan od faktora vazduha λ. Najveći sadržaj se postiže u području blago siromašne smeše λ = 1,05...1,1. U području bogate smeše skoro sav kiseonik iz vazduha 1
učestvuje u procesu sagorevanja pa se tek mali deo veže uz azot. U području siromašne smeše opada koncentracija NOx. Azotni oksidi su takođe štetni za ljudsko zdravlje jer nadražuju i oštećuju disajne organe. Njihov sadržaj utiče i na smanjenje vidljivosti, stvaranje fotohemijskog smoga, razaranja ozona u višim slojevima atmosfere, stvaranje štetnog ozona u nižim slojevima atmosfere, kao i stvaranje kiselih kiša. HC (hidrokarbonat) je gorivo koje bi upotpunosti trebalo sagoreti u cilindrima, ali u realnim uslovima sagorevanja to nije moguće. HC u izduvnim gasovima može nastati i usled povećane potrošnje ulja u motoru. HC su otrovni za biljni svet, a u većim koncentracijama štetni su i po zdravlje ljudi. Najmanja koncentracija HC se postiže u zoni blago siromašne smeše λ ≅ 1,1. U zoni bogate smeše HC se ponaša slično CO, odnosno što je smeša bogatija to je koncentracija HC veća (goriva ima više od vazduha pa ne može sve da sagori), ali porast se događa i u zoni siromašne smeše. Razlog za povećani udeo HC u siromašnoj smeši je ranije gašenje gorive smeše u cilindrima te nesagorevanje ukupne mase goriva. HC se ne izražava u [%] kao kod ostalih gasova već u manjoj bezdimenzijskoj matematičkoj veličini [ppm]. U izduvnim gasovima uvek ima kiseonika (O2) , koji je posledica nepotpunog sagorevanja. U zoni bogate smeše njegova koncentracija je minimalna, ali prelaskom u zonu siromašne smeše njegova koncentracija raste. Uvođenjem Euro normi izduvni sistem i svi njegovi elementi poslednjih godina su postali važniji nego ikad zahvaljujući njegovom direktnom uticaju na potrošnju goriva i podešavanje rada motora.
2
2.1 Kako se redukuje emisija štetnih materija u izduvnim gasovima? Emisija štetnih materija u izduvnim gasovima motornih vozila se mogu kontrolisati najčešće na dva osnovna načina : Jedan je poboljšanje kvaliteta sagorevanja smeše, drugi je dodatno pročišćavanje izduvnih gasova . Ostali načini su naprimer: obezbedjivanje dodatnog prostora za oksidaciju, koji se naziva katalitički konvertor (katalizator), sakupljanje benzinskih i dizelskih para i njihovo vraćanje u usisnu granu, selektivna redukcija (SCR) i dr. ali su to konstrukciona rešenja koja služe osnovnim. Od uvođenja EURO 2 emisionih standarda sredinom 1990-ih, regulisani katalizator je postao standard za automobile proizvedene u Evropi. Shodno navedenom možemo zaključiti da koncentracija prethodno navedenih štetnih izduvnih gasova zavisi od čitavog niza konstrukcijskih detalja. Sa jedne strane moraju se zadovoljiti strogi homologacijski zahtevi koji definišu granične vrednosti emisije izduvnih gasova, a sa druge strane je zahtev za što manjom potrošnjom goriva, što većom snagom i obrtnim momentom, odgovarajućom trajnošću i garancijom. 3
Kada se iscrpe pojedine konstrukcijske mogućnosti na motoru, od kojih su neke navedene u tabeli, motor se može opremiti i dodatnim uređajima u cilju smanjenja štetne emisije. Neki od najvažnijih dodatnih uređaja su: • tretiranje izduvnih gasova pomoću katalizatora; • opremanje motora sa λ zatvorenim regulacijskim krugom; • opremanje motora boljim sistemima paljenja smeše; • opremanje motora boljim sistemima za napajanje gorivom; • nabijanje dodatnog sekundarnog vazduha u izduvnu granu; • povrat izduvnih gasova u usisnu granu (EGR); • sakupljanje para goriva i njihov povrat u usisnu granu. Za kontrolu sastava izduvnih gasova motornih vozila na tehničkom pregledu bitno je razlikovati benzinske motore bez katalizatora ili sa neregulisanim katalizatorom (BEZ-KAT), benzinske motore sa regulisanim katalizatorom (REG-KAT), kao i dizel motore sa ili bez prednabijanja.
Slika 3.povrat izduvnih gasova u usisnu granu 4
2.2 Ukratko o katalizatorima Katalizatori su uvek postavljeni u prvom izduvnom loncu do motora i zahvaljući materijalu od kog su napravljeni u njima se odvija hemijsko pretvaranje štetnih izduvnih gasova (CO,HC,NOx) u CO2,H2O i N2. Naravno da se primenom ovih uređaja to ne dešava u potpunosti ali itekako doprinosi smanjenju štetne emisije. Danas se isključivo upotrebljavaju regulisani jednostruki ili višestruki katalizatori s trostrukim delovanjem. Trostruko delovanje znači da se katalitički tretiraju sva tri štetna izduvna gasa (CO, HC i NOx). Pojam regulisani katalizator označava da se ispred katalizatora nalazi senzor koji računaru vozila šalje signal u kojem radnom području motor radi kako bi se smeša gorivo - vazduh na ulazu u motor zadržavala što duže u stehiometrijskom random području (λ=1) . Pojam jednostrukog ili višestrukog katalizatora označava u koliko kućišta je smešten katalizator. Položaj katalizatora u izduvnom sistemu najviše zavisi od temperature izduvnog gasa na ugradbenom mestu katalizatora.
Jednostruki (oksidacijski) katalizatori koji su redukovali samo CO i HC više se ne ugrađuju u savremena vozila, takođe isto važi i za dvostruke (oksidacijske i redukcijske) koji su se sastojali od dva kućišta-lonca. Katalizator trostrukog dejstva se sastoji od saćaste nosive strukture (izrađene od keramike ili metala), kroz koju struji izduvni gas. Na keramiku ili metal obvezno se nanosi sloj aluminijskog oksida čiji je zadatak da poveća aktivnu površinu preko koje struji izduvni gas. Na takav način se povećava aktivna površina katalizatora za približno 7000 puta. Na kraju se postavlja katalitički sloj, kod običnih oksidacijskih katalizatora za katalitički sloj su se upotrebljavali plemeniti materijali platina ili paladijum. Kod katalizatora s trostrukim delovanjem još se upotrebljava i rodijum. Količina plemenitih metala u jednom katalizatoru iznosi od 1 do 3 grama, zavisno od radne zapremine motora, odnosno zapremine katalizatora. Između kućišta - lonca I saćaste strukture je postavljen kompenzacijski sloj (žičano ili polimerno pletivo) koji pridržava saćastu strukturu u loncu i ima zadatak da preuzme na sebe eventualne mehaničke udarce u kućište katalizatora i kompenzuje različita temperaturna rastezanja kućišta i samog katalizatora. Osim katalizatora trostrukog dejstva na benzinskim motorima s direktnim ubrizgavanjem benzina obvezno se koriste i tzv. NOx akumulatorski katalizatori. Benzinski motori s direktnim ubrizgavanjem goriva u donjem radnom području broja obrtaja rade sa siromašnom smešom pa nije moguće kvalitetno pretvaranje NOx-a u običnom katalizatoru trostrukog dejstva. Zbog ovog se koriste posebni katalizatori kod kojih se NOx prvo akumulira, te naknadno pretvara u manje štetne gasove. Ako se katalizator zagreje na veće temperature od 5
800°C ili 1000°C dolazi do uništenja katalizatora. Do pregrevanja katalizatora najčešće dolazi usled lošeg paljenja ili izostanka paljenja na nekom od cilindara motora, kada veća količina nesagorelog goriva dospeva u katalizator u kome se onda odvija sekundarno sagorevanje. Napominjemo da motori koji su opremljeni katalizatorom moraju raditi sa bezolovnim gorivom. Olovo iz goriva trajno uništava plemenite metale u katalizatoru te on više ne vrši svoju funkciju i mora se zameniti.
2.3 LAMBDA SONDA (oxygen sensor) Lambda sonda je neizostavni element izduvnih sistema motornih vozila pogonjenih Otto motorom. Lambda sonda je senzor količine kiseonika u izduvnim gasovima te učestvuje kao regulatorni element pri pripremi gorive smeše. Naime, kako bi katalizatori delovali sa maksimalnim učinkom potreban je stehiometrijski odnos goriva i vazduha u smeši. Idealan odnos smo već ranije pomenuli da iznosi 14,7 kg vazduha na 1 kg ubrizganog goriva (λ =1). Funkcija je lambda sonde upravo da detektuje odstupanja lambda faktora u izduvnim gasovima od idealne vrednosti, te omogući računaru (ECU) da u zavisnosti od toga reguliše količinu ubrizganog goriva u usisnu granu. Dakle, u slučaju gorivom zasićene smeše smanjuje se količina ubrizganog goriva i obratno. Princip delovanja lambda sonde je sledeći: Sonda je obično ugrađena u izduvni sistem na način da je njen vrh u stalnom kontaktu sa izduvnim gasovima. Kristal od cirkonijuma (Zr) obložen sa obe strane tankim slojem platine u dodiru s kiseonikom u izduvnim gasovima generiše napon. Ovaj napon najčešće varira između 0 i 1 V i očitavanjem njegove srednje vrednosti , te poznavanjem količine ubrizganog goriva, lako je izračunati lambda faktor. Lambda faktoru u iznosu od 1 odgovara srednji napon od oko 0,45 V. Na osnovu podataka koji dolaze iz lambda sonde centralni računar vozila određuje količinu ubrizganog goriva u realnom vremenu održavajući lambda faktor konstantnim. Problem predstavlja činjenica da lambda sonda tek pri radnim temperaturama većim od 270 °C počinje da vrši svoju funkciju. Zbog ove činjenice u lambda sonde se ugrađuju grejači i postavljaju se što bliže motoru, a sve u svrhu ranijeg početka delovanja regulacionog kruga motora. Postoje dve osnovne vrste lambda sondi prema tipu signala koji daju na izlazu: dvostepena lambda sonda i širokopojasna lambda sonda. Dvostepenim sondama se ne može tačno utvrditi vrednost λ faktora već samo da li je on u stehiometrijskom području, dok kod širokopojasnih sondi to nije slučaj. Širokopojasne λ sonde precizno mogu odrediti faktor vazduha u vrlo širokom području rada motora pa mora biti ugrađena na OTO motorima s direktnim ubrizgavanjem benzina.
6
Slika 8. Šematski prikaz na č i na rada lambda regulacijskog kruga
Računar u stacionarnom radnom režimu parametre rada motora postavlja prema informacijama osnovnih senzora na motoru (senzora količine vazduha koja ulazi u motor, senzora broja obrtaja motora, senzora temperature motora itd.), a iste koriguje prema signalu lambda sonde. Npr. ako lambda sonda “dojavi” računaru da je smeša siromašna, računar će produžiti vreme ubrizgavanja goriva i već u sledećem trenutku smeša je obogaćena što izaziva novi signal lambda sonde koja sada “dojavljuje” da je smeša bogata. Računar će tada skratiti vreme otvorenosti brizgaljki što će izazvati osiromašenje smeše i tako u krug. Da bi katalizator koji zahteva strogu kontrolu gorive smeše, ispunio svoju funkciju, motori su dalje opremani savremenim sistemima za napajanje gorivom i elektronski regulisanim sistemima za paljenje smeše kojima se u ovom radu dalje nećemo baviti zbog preobimnog sadržaja, polazeći od pretpostavke da kontrolori na tehničkom pregledu imaju usvojena znanja u vezi ove materije. Zadatak svakog kontrolora pri kontroli i merenju sastava izduvnih gasova je da za vreme vizuelnog pregleda delova utvrdi postojanje pojedinog dela i njegovu ispravnu spojenost.
OSNOVNO O SAGOREVANJU I PRODUKTIMA SAGOREVANJA DIZEL MOTORA Sagorevanje smeše kod ovih motora se odvija uz znatno veći faktor vazduha nego kod benzinskih motora. Gorivo se kod dizel motora ubrizgava u vazduh u kompresionom prostoru pred kraj takta kompresije te zbog ovog razloga je za optimalno sagorevanje, kao i što manju koncentraciju štetnih izduvnih gasova, potrebno osigurati brzu pripremu smeše goriva i vazduha. To se postiže konstrukcijskim oblikovanjem kompresionog prostora gde se odvija proces sagorevanja smeše, ali još bolje tačnim početkom i završetkom ubrizgavanja goriva (zavisno od režima rada motora), dobrim raspršivanjem goriva u cilindru (što većim pritiscima 7
ubrizgavanja) i preciznim doziranjem određene količine goriva (elektronskom regulacijom sistema za ubrizgavanje). Kao i kod OTTO motora i kod dizel motora se ugrađuju razni konstruktivni dodaci u cilju kvalitetnijeg sagorevanja smeše i što manje štetne emisije izduvnih gasova. Upoređujući relativne količine štetne emisije izduvnih gasova kod OTTO i dizel motora vidljivo je da dizel motori u procesu rada ispuštaju u atmosferu više azotnih oksida – NOx, kao i više vidljivih čvrstih čestica (eng.particulate matter PM) koje su kancerogene i štetne po ljudsko zdravlje. Veličina prečnika ovih čestica je u poređenju sa zrnom peska 10 do 30 puta manja. Relativna koncentracija ugljen monoksida CO i nesagorelih hidrokarbonata HC je znatno veća kod benzinskih motora.
Shodno navedenom, na tehničkom pregledu pri kontroli izduvnih gasova dizel motora, propisima je regulisano da se posmatra samo stepen zacrnjenja (koeficijent apsorpcije) izduvnog gasa a ne I volumenska koncentracija pojedinih izduvnih gasova kao kod OTTO motora. Granično zacrnjenje izduvnih gasova dizel motora propisano je homologacijskim pravilnikom. Na tehničkom pregledu vozila u eksploataciji, propisima je regulisano da se kontrola stepena zacrnjenja izduvnog gasa izračunava nakon najmanje tri uzastopna ubrzanja neopterećenog motora od broja obrtaja na praznom hodu do najvećeg broja obrtaja pri kojoj dovod goriva isključuje regulator. Izvod iz čl.82 Pravilnika o tehničkim uslovima koji je počeo da se primenjuje u Srbiji od septembra 2010. godine: „Vozila sa motorom sa kompresionim paljenjem (dizel), nakon što je motor postigao radnu temperature propisanu od strane proizvođača vozila, ne smeju imati srednji koeficijent zacrnjenja izduvnog gasa veći od vrednosti propisane od strane proizvođača i deklarisane prema jednoobraznim tehničkim uslovima. Ako podaci proizvođača vozila nisu poznati, tada za: 2.1) vozila bez nadpunjenja, vrednost srednjeg yacrnjenja ne sme biti veća od 2,5 m-1, 2.2) vozila sa nadpunjenjem, vrednost srednjeg zacrnjenja ne sme biti većа od 3,0 m-1, Kao i kod OTTO motora radi informacije pomenućemo neka od konstrukcijskih rešenja za poboljšanje sagorevanja smeše kod dizel motora u cilju smanjene štetne emisije iduvnih gasova: • oblikovanje kompresionog prostora u kome se dešava proces sagorevanja smeše; • prednabijanje i hlađenje sabijenog vazduha; • povrat izduvnih gasova u usisnu granu (EGR); • određivanje trenutka početka i završetka ubrizgavanja goriva; • naknadna obrada izduvnih gasova (katalizator i filter); • opremanje motora boljim sistemima za napajanje gorivom; 8
Jedno od najviše korišćenih konstruktivnih rešenja koje se vrlo često koristi kod dizel motora je prednabijanje usisanog vazduha. Sa prednabijanjem usisanog vazduha se osim smanjenja sadržaja azotnih oksida (NOx) i smanjenja zacrnjenja izduvnih gasova, postiže povećana snaga motora uz istu radnu zapreminu. Prednabijanjem se u motor ubacuje veća količina vazduha od one koju bi sam motor usisao. Najčešće izvođenje prednabijanja je pomoću turbine koju pokreće kinetička energija izduvnih gasova. Da bi se ograničio pritisak prednabijanja na optimalni i pri tome zaštitila sama turbina i motor, u ovakve sisteme obavezno se postavlja regulatorni (rasteretni) ventil koji ima zadatak da u slučaju povećanja pritiska u usisnoj grani omogući prolaz izduvnim gasovima pored turbine. Regulacija pritiska prednabijanja može se izvesti i bez rasteretnog ventila, ali se tada ugrađuje turbina promenjivog položaja statorskih lopatica ("turbina promenljive geometrije").
Treba napomeniti da iz razloga što dizel motori rade sa velikim faktorom vazduha, kod njih nije bila moguća primena regulisanih katalizatora trostrukog dejstva već su se primenjivali samo neregulisani katalizatori koji redukuju ugljen monoksid (CO) i nesagorele hidrokarbonate (HC)- OKSIDACIONI KATALIZATORI. Danas se na savremene dizel motore (Euro IV) ugrađuju katalizatori trostrukog dejstva. Hidrokarbonati (HC) se mogu pojavljivati u obliku čvrstih čestica te ovi katalizatori donekle redukuju te čvrste čestice u izduvnom gasu. Na dizel motorima novije generacije postavlja se i širokopojasna lambda sonda čija je uloga da upravlja radom EGR ventila. Pored svega navedenog osnovni problem dizel motora je čađ-čvrste čestice, i taj problem nije rešen upotrebom katalizatora. Zbog navedenog se kod „lakih“ vozila u izduvnom sistemu, posle katalizatora, postavljaju filteri čađi. Njihov zadatak je da prikupljaju čađ koja u postupku sagorevanja izlazi iz motora, a kada senzori pada pritiska koji su postavljeni ispred i iza ovih filtera, „osete“ da je filter čađi napunjen, program koji upravlja radom motora (ECU) dodatno uključuje sekundarno ubrizgavanje goriva koje se odvija dok je izduvni ventil na glavi motora već otvoren tako da u izduvnom sistemu poraste temperatura izduvnih gasova. Porastom temperature izduvnih gasova dolazi do samosagorevanja čestica čađi u filteru. Ovi filteri su po obliku, dimenzijama i načinu ugradnje u izduvnom sistemu vrlo slični katalizatoru te se ne mogu razlikovati na prvi pogled. Najnovije rešenje koje se primenjuje na savremenim lakim i teškim vozilima je ugradnja SCR katalizatora, ispred njih se ubrizgava urea (komercijalni naziv Ad blue) i u njima nastaje redukcija čestica i NOx-a. 9
Slika 11. Filter čestica ugrađen je u izduvnu cev dizel motora. Izduvni sistem ovog motora opremljen je sa dva katalizatora, lambda sondom za upravljanje radom EGR ventila, temperaturnim senzorima za upravljanje radom sistema za ubrizgavanje i senzorima pada pritiska ispred i iza filtera čestica. MOGUĆE OPASNOSTI KOJE MOGU NASTATI PRILIKOM KONTROLE ZACRNJENJA IZDUVNIH GASOVA DIZEL MOTORA Svako merenje predstavlja određeno mehaničko opterećenje za motor pri kojem su moguća oštećenja. Motor ima niz delova koji bi se trebali periodično menjati, ali vlasnici i korisnici vozila, zbog nemarnosti, neznanja ili ekonomske situacije, ne vrše redovno servisiranje i zamenu pojedinih delova u intervalima koje je predvideo proizvođač vozila. Pucanjem ili otkazom funkcije pojedinih takvih delova moguća su velika oštećenja. Ovo se prvenstveno odnosi na elemente razvodnog mehanizma (razvodni remen, remenica, zupčanici, zatezači, razvodni lanac i sl..). Pucanjem zupčastog remena ili popuštanjem natezača (remena ili lanca) moguća su oštećenja glave motora i svih pokretnih elemenata u njoj. Samo motori dobre “mehaničke kondicije” mogu biti podvrgnuti ovakvoj kontroli, a da bi kontrola protekla bez problema pre svakog merenja, bez obzira izgledao motor zagrejan ili ne, treba se strogo pridržavati uputstava proizvođača iz kataloga o načinu pripreme motora i merenja zacrnjenja izduvnog gasa. Pre svakog merenja vlasnika ili korisnika vozila treba upitati o stanju motora, kada je zadnji put izvršen servis i da li su na blagovremeno menjani elementi razvodnog mehanizma. Naravno, negativni odgovori na prethodno postavljena pitanja nisu razlozi za neizvršenje kontrole izduvnih gasova na tehničkom pregledu, ali ako se u zoni razvodnog mehanizma primeti zamašćenost (ako se to običnim pogledom bez rastavljanja delova može obaviti) usled lošeg zaptivanja na razvodnom mehanizmu ili semeringa remenice, ako motor svojim karakterističnim zvukom ukazuje na potrošenost delova u njemu ili ako se na bilo koji drugi način posumnja da motor nije mehanički spreman za ovu kontrolu, vozilo treba proglasiti tehnički neispravnim na redovnom tehničkom pregledu i ne vršiti kontrolu izduvnih gasova. Svaki put pri kondicioniranju motora prvo ubrzavanje treba izvoditi tako da je najbitniji posmatrani podatak o broju obrtaja 10
motora. Ako regulator ne ograničava najveći broj obrtaja, takvom vozilu treba odbiti vršenje kontrole i proglasiti ga neispravnim. Podatak o najvećem broju obrtaja treba uzimati iz kataloga podataka proizvođača ili direktno sa pumpe visokog pritiska. Uobičajeno je da se u oznaci regulatora rada pumpe krije podatak o broju obrtaja na praznom hodu i najvećem broju obrtaja. Npr. proizvođač BOSCH postavlja ovakvu oznaku: “RSF 750/4800 M 01”, gde brojevi 750 i 4800 označavaju broj obrtaja na praznom hodu i najveći broj obrtaja na koji je podešen regulator rada pumpe. Ako podatak o najvećem broju obrtaja nije moguće pronaći na jedan od prethodnih načina, prilikom kontrole izduvnih gasova kao granični max.broj obrtaja može se uzeti podatak iz kataloga Auto-data u smislu povećanja 10% više od broja obrtaja na kojem motor razvija najveću snagu.
Postupanje pri kontroli izduvnih gasova motornih vozila na tehničkom pregledu Pre kontrole izduvnih gasova pomoću analizatora i opreme potrebno je prethodno pri pregledu donjeg postroja vozila proveriti kompletnost, učvršćenost, nepropusnost i stanje elemenata izduvnog sistema. Kontrolor treba da koristi radne rukavice i da se uhvati na više mesta po celom izduvnom sistemu, povlači ga u raznim smerovima, popucanost nosača sistema, vidljiva progorenja izduvnih cevi, nedostatak originalne fabričke toplotne izolacije prema podu karoserije vozila, odspojenost senzora (lambda, temperaturni senzor i sl.), dodirivanje izduvnog sistema sa karoserijom pri povlačenju i dr. se ne toleriše. Naročito se ne toleriše pojava koja se često nalazi u praksi a to je zamena izduvnog sistema na način da se iz njega izgradi katalizator ili 11
lambda sonda te da se na taj način naruše fabričke karakteristike vozila! Svaki izduvni lonac, katalizator ili filter čestica treba rukom udariti kako bi kontrolor mogao osetiti da li je u kućištu došlo do raspadanja saća, da li su se raspale pregrade unutar izduvnog lonca itd.
Ispravan izduvni sistem obezbeđuje da motor uvek radi s ispravnim odnosom vazduha i goriva, uvek pruža maksimalnu snagu, a istovremeno održava minimalnu potrošnju goriva. On će pomoći u produžavanju radnog veka drugih važnih delova motora – ventila, prigušivača, katalizatora, itd.
Kontrola izduvne emisije OTO motora Pre početka vršenja kontrole izduvne emisije potrebno je prethodno spojiti cev za odvođenje izduvnih gasova na izduvnu cev vozila kako se ne bi tokom merenja izduvni gasovi zadržavali u zatvorenom prostoru linije tehničkog pregleda! Motor treba upaliti i pustiti ga da se greje do svoje radne temperature, radnu temperaturu treba pratiti na kontrolnoj tabli u kabini vozila.
12
Slika 18 Postavljanje odvoda izduvnih gasova Ubrzano zagrevanje motora se može izvoditi samo na konstantnoj povišenom broju obrtaja brzini (približno 60 sec na 3000 obrtaja), a ne neprekidnim ubrzavanjem motora pritiskanjem i otpuštanjem papučice akceleratora. Nakon ovog priključujemo senzor broja obrtaja i senzor temperature ulja motora (merna sonda se postavlja umesto šipke za merenje nivoa ulja sa tim da se mora obratiti pažnja da dužina merne sonde odgovara dužini šipke merača ulja-za to postoji pomični graničnik na sondi-važno zbog sprečavanja udaranja radilice o mernu sondu, njenog oštećenja ili namotavanja sonde oko radilice), treba proveriti da li analizator dobija signal temperature ulja i da li meri broj obrtaja. Ako analizator ne pokazuje broj obrtaja ili ako je prikazani broj obrtaja nerealan potrebno je pomicanjem indukcijskionih klešta po visokonaponskom kablu pokušati dobiti signal ili izvršiti programsko prilagođavanje analizatora prema uputstvima koje je dao proizvođač analizatora. Postavljamo sondu mernog uređaja u izduvnu cev pa se vrši merenje izduvnih gasova prema tehnologiji koja odgovara vrsti motora ugrađenog u vozilo, sa tim da je potrebno pričekati da se vrednost CO na ekranu analizatora stabilizuje pa se rezultati merenja štampaju i ostaju u arhivi uz zapisnik o vršenju TP. Napomena: Do trenutka dok se motor ne zagreje na potrebnu temperaturu nije potrebno postaviti sondu za merenje sastava izduvnih gasova u izduvnu cev. Nakon ispisa rezultata merenja, motor treba ugasiti i sa vozila skinuti sve merne priključke (indukcijska klešta, merač temperature ulja i sondu iz izduvne cevi) i na svoje mesto vratiti šipku merača nivoa ulja u koritu motora.
13
Slika 20. očekivani interval rezultata merenja za motore BEZ-KAT (levo - bez katalizatora, desno sa neregulisanim katalizatorom)
Rezultati merenja se upoređuju sa referentnim podacima proizvođača vozila koji je deklarisao minimalne i maksimalne potrebne vrednosti, a ako nam ovi podaci nisu dostupni onda kao merodavne uzimamo propisane zakonske granične vrednosti. Rezultati merenja, kada posmatramo samo sadržaj CO (bogata smeša) mogu biti loši iz više razloga: 1. elementarne greške (nezagrejan motor, proveriti uređaj za hladan start), 2.proveriti filter vazduha-(prljav, mastan..), 3. veće ili potrošene dizne goriva u karburatoru, 4. nepodešena visina plovka, 5.nepodešena smeša gorivo-vazduh. Kod vozila koja nemaju ugrađen karburator već se radi o ubrizgavanju moguće su između ostalog sledeći uzroci bogate smeše: 1.neispravan rad regulatora praznog hoda motora, 2.neispravan senzor temperature usisanog vazduha, 3. neispravan protokomer, 4.prevelik pritisak goriva. sadržaj CO (siromašna smeša) takođe može biti iz više razloga od kojih su mogući: 1. usisna grana negde ne zaptiva pravilno, 2. probušen izduvni sistem na vozilu, ako je u pitanju vozilo sa karburatorom mogući razlozi siromašne smeše su: 1.filter vazduha, 2. začepljene dizne, 3.nepodešena visina plovka, 4.nepodešena smeša gorivo-vazduh. Takođe, ako je u pitanju motor sa ubrizgavanjem, mogući razlozi su: 1.neispravan regulator rada na praznom hodu, 2.prenizak pritisak ubrizgavanja goriva, 3.začepljene brizgaljke.
14
Ako je analizom rezultata utvrđeno da je udeo CO, HC i O2 vrlo mali, a udeo CO2 blizu najvećih vrednosti, motor i katalizator se mogu smatrati ispravnim, a izduvni i usisni sistem nepropusni. Vozila opremljena regulisanim katalizatorom (REG-KAT), ako proizvođač svojim uputstvima nije drugačije naznačio, imaju normalan udeo gasova i faktora vazduha u sledećim granicama:
KONTROLA IZDUVNIH GASOVA DIZEL MOTORA
15
Treba uočiti da li je motor opremljen prednabijanjem ili je bez prednabijanja (na osnovu toga se bira zakonski granični koeficijent zacrnjenja). Celi pregled treba obavljati bez bilo kakvog rastavljanja vozila! Dok je motor ugašen treba proveriti da li u motoru ima ulja u dovoljnoj količini. Vlasnika treba upitati da li redovno servisira vozilo, kada je zadnji put proveren razvodni mehanizam (zamena remena ili natezača remena) te da li ima uredno overenu servisnu knjižicu. Ako je vozilo redovno servisirano manja je mogućnost oštećenja motora, međutim, bez obzira na stanje servisne knjižice kontrolu izduvnih gasova treba obaviti. Podsećamo na izvod iz propisa :“....ako podаci proizvođаčа vozilа nisu poznаti, tаdа zа: 2.1) vozilа bez nаdpunjenjа, vrednost srednjeg zаcrnjenjа ne sme biti većа od 2,5 m-1, 2.2) vozilа sа nаdpunjenjem, vrednost srednjeg zаcrnjenjа ne sme biti većа od 3,0 m-1,“ Pripremne radnje za merenje koeficijenta zacrnjenja izduvnih gasova dizel motora su vrlo slične radnjama koje preduzimamo pre početka merenja izduvne emisije OTTO motora (kontrola kompletnosti izduvnog sistema kada je vozilo na kanalu, zaptivenost, nosači i dr..). U praksi je uočeno da, kada je u pitanju postavljanje merne sonde za temperaturu ulja u koritu motora, je bolje uraditi sledeće: nakon zagrevanja motora (ulja u motoru) na zahtevanu radnu temperaturu, iz motora izvući sondu za merenje temperature i u motor postaviti originalnu šipku za merenje nivoa ulja. Naime, obzirom da će se za vreme merenja postizati najveći broj obrtaja motora i time najveći pritisci i bućkanje ulja u koritu motora, uvek je moguće da dođe do izletanja temperaturne sonde i prskanja ulja po motoru. Najbolje je da prilikom vršenja merenja postavimo originalnu šipku merača nivoa ulja na njeno mesto. Na cevi visokog pritiska između pumpe visokog pritiska I odgovarajuće brizgaljke priključuje se piezodavač za merenje broja obrtaja. Pomičnim merilom treba proveriti koja je spoljnja dimenzija cevi visokog pritiska pa na nju treba postaviti I odgovarajući davač. Uobičajeni promeri cevi evropskih vozila su Ǿ4; Ǿ 4,5; Ǿ 6 i Ǿ 8 mm. Na pojedinim konstrukcijskim izvedbama sistema za napajanje postavljanje piezodavača neće biti moguće (što zbog izvedbe - sistem ubrizgavanja s konstantnim pritiskom ili sistem pumpabrizgaljka, što zbog raznih kaveza protiv buke postavljenih oko motora) pa se broj obrtaja motora mora meriti nekom drugom indirektnom metodom (merenje indirektnim meračima broja obrtaja). Slede „produvavanja“ motora (kod pojedinih tipova analizatora ili kod motora koji su jako začađeni, mernu sondu je preporučljivo postaviti nakon produvavanja motora). Produvavanje se izvodi kako bi se zagušeni motori produvali do najvećeg broja obrtaja te iz sebe izbacili (sagoreli) svu čađ koja se zbog vožnje u nižim radnim režimima sakupila na zidove izduvnog sistema. Produvavanje motora se izvodi na isti način kao i merenje. Način merenja kod dizel motora Nakon pripreme vozila i uređaja postavljamo mernu sondu u izduvnu cev pa se počinje meriti zacrnjenost izduvnih gasova na sledeći način: papučicu treba stisnuti jednolikom brzinom do kraja njenog fizički raspoloživog hoda tj. do postizanja najvećeg broja obrtaja motora. Pritiskanje treba da traje jednu sekundu. Zadržavanje motora na najvećem broju obrtaja sme trajati od 0,5 do 2 sekunde, a nakon toga sledi slobodno otpuštanje papučice akceleratora. Do sledećeg slobodnog ubrzanja motora treba pričekati najmanje 15 sekundi pa opet ubrazavati na isti način. Merenje će se ponavljati dok se ne dobiju tri uzastopne vrednosti zacrnjenja koje se međusobno ne razlikuju za više od +/- 0,5 m-1. Kako je za očekivati da će kod određenog broja vozila s “ugušenim” motorima dolaziti do konstantnog pada izmerenih vrednosti zacrnjenja, merenje se može ponoviti više puta (najviše 10) dok se ne postignu zadovoljavajući rezultati.
16
Rezultati merenja
Mogući uzroci loših rezultata pri merenju : • Problem „zagušenih“ motora; • Uprljani (stari)filteri kroz koje ne prolazi potrebna količina vazduha; • Stare, potrošene brizgaljke koje ne raspršuju gorivoveć se isto cedi ili kaplje iz njih; • Pogrešno podešen početak ubrizgavanja goriva; 17
• Greška na usisnom sistemu (turbini ili napuknutoj usisnoj grani) Neispravan senzor protoka vazduha (kod motora opremljenih EDC sistemom) neispravna turbine neispravan EGR ventil i dr... ZAKLJUČAK : Kontrola emisije izduvnih gasova motornih vozila na tehničkom pregledu je kompleksan posao I zahteva da uvođenje obaveze ovakve kontrole podrazumeva pripremnu fazu-prelazni period u kome bi se upotrebom savremenije opreme, na opisane načine izvodila kontrola i istovremeno, kroz praktičan rad, edukacija kontrolora. Novi propisi, koji su usklađeni sa razvojem savremene tehnologije vodećih svetskih proizvođača i sa evropskim propisima, podrazumevaju korenite izmene u sistemu tehničkih pregleda, koje moraju postepeno da se uvode. Kontrola emisije izduvnih gasova na tehničkom pregledu vrši se na većini linija tehničkog pregleda pomoću zastarele opreme I tehnologije, a poseban problem još uvek predstavlja nedovoljno znanje i sistem obuke kontrolora koji još nije uspostavljen u Srbiji. Sa druge strane, svest vlasnika i korisnika motornih vozila u vezi sa značajem njihove tehničke ispravnosti, nije u dovoljnoj meri razvijena prvenstveno zbog ekonomske situacije u državi, što svakako nije opravdanje da se postepeno ne uvede red u ovoj oblasti i zakonskom regulativom dovede rad tehničkih pregleda na organizaciono i u tehnološko smislu na znatno viši nivo. Obzirom na prosečnu starost motornih vozila u Srbiji svakako su uz primenu strožijih propisa potrebne strateške i stimulativne mere države za kupovinu savremenijih I modernijih vozila, čijom upotrebom bi se takođe uticalo na smanjenje štetne emisije izduvnih gasova. U pripremnoj fazi primene novih propisa je evidentno da će se pojavljivati određeni problemi u praksi na koje stručne institucije u državi moraju da daju adekvatne odgovore i smernice za jedinstven način postupanja na tehničkom pregledu.
18
