En blokering af udstødningsgasserne kan forårsage nogle uregelmæssigheder i OTTO-forbrændingsmotoren, hvilket reducerer motorens effektivitet, katalysatoren er fremstillet til at have samme holdbarhed som køretøjet, men nogle omstændigheder gør denne holdbarhed meget kortere. Men før vi går ind i den grafiske analyse med tryktransduceren, vil vi gennemgå nogle begreber om katalysator, atmosfærisk luft, brændstoffer og gasdynamik for at få et bedre grundlag for, hvad der vil blive foreslået i undersøgelserne med transducerne.
Katalysator - En katalysator er et grundstof, der fremmer en kemisk reaktion, men forbliver upåvirket af reaktionen. Katalysatorer er grundlæggende gasreaktorer, som reducerer mængden af skadelige forurenende stoffer i udstødningsgasserne, når de passerer gennem udstødningssystemet. Katalysatorer reagerer med kulbrinter, kulilte og dinitrogenoxider i udstødningsgasser og omdanner dem til mindre skadelige emissioner. En katalysator består af et hus af rustfrit stål, som omgiver en keramisk honeycomb-kerne. Kernen har en aluminiumoxidbelægning imprægneret med ædelmetaller (platin, palladium eller rhodium). En honeycomb-kerne bruges, fordi den tillader fri gasstrøm gennem konverteren og giver også et stort overfladeareal af kontakt mellem katalysatoren og udstødningsgassen. Et stort overfladeareal er påkrævet, fordi reaktionen finder sted på overfladen af katalysatoren.
Katalytiske omformere kaldes to-vejs eller tre-vejs omformere. Tovejskonvertere eller oxidanter bruger platin og palladium som katalysator og omdanner HC og CO til HZO og CO2, H2O er vand og CO2 (kuldioxid) en gas, der er mindre sundhedsskadelig. To-vejs katalysatorer reagerer ikke med NOx, og derfor kræver motoren stadig et EGR-system for at kontrollere NOx-emissioner. Trevejskatalysatorer har en ekstra keramisk kerne med en rhodiumbelægning, som reagerer og reducerer NOx i udstødningsgasserne. Med nogle EGR-systemer sprøjtes luft ind i udstødningssystemet før konverteren for at levere det, der er kendt som sekundær luft. Denne luft tilfører yderligere oxygen, som er nødvendig for at fremme reaktionen med NO x i konverteren.
Atmosfærisk luft - Sammensætningen af atmosfærisk luft består hovedsageligt af den homogene blanding af 4 gasser, som har følgende volumener: nitrogen (78,09%), oxygen (20,95%), argon (0,93%) og kuldioxid (0,03%) %).
Forbrændingsprodukt - Forbrændingsproduktet er sammensat af giftige gasser såsom HC -carbonhydrider, CO - carbonmonoxid og NOx - nitrogenoxid, disse molekyler reagerer med katalysatoren, der omdannes til H2O, CO2 -gas carbonsyre - og N2 - nitrogen.
N2 Nitrogen - Nitrogen fremstår som en farveløs, lugtfri, ikke-brændbar og ikke-giftig gas. Det udgør det meste af atmosfæren, men det opretholder ikke livet alene. Anvendes til fødevareforarbejdning, udrensning af aircondition- og kølesystemer og tryksætning af flydæk. Kan forårsage kvælning ved fortrængning af luft. Ved længere tids udsættelse for ild eller varme kan beholdere bryde voldsomt og brænde.
Oxygen - Oxygen er en farveløs, lugtfri og smagløs gas. Det er ikke brændbart, men vil aktivt understøtte afbrænding af brændbare materialer. Nogle materialer, der ikke brænder i luft, brænder i ilt. Materialer, der brænder i luft, brænder kraftigere i ilt. Ren oxygen er ikke brandfarlig, men under længere tids udsættelse for ild eller intens varme kan beholdere bryde voldsomt og eksplodere.
Luftdynamik - I forbrændingsmotoren bevæger luften sig fra indløbet gennem indsugningsrøret til udstødningsåbningen. Trykforskellen forårsaget af stemplernes nedadgående bevægelse får indsugningsmanifoldens tryk til at være lavere end atmosfærisk tryk (Pressure Delta). Denne trykforskel skaber et vakuum i solfangeren, så atmosfærisk luft trækkes ind i solfangeren. Når stemplet er i gang med indføring, trækkes luften, der er lagret i manifolden, ind i cylinderen, hvor den derefter vil blive komprimeret og følgelig gå ind i forbrændings- og udstødningsprocessen. Efter forbrænding frigives gasserne af udstødningsventilen, i rækkefølge vil de passere gennem katalysatoren, hvor molekylerne i forbrændingsproduktet genererer giftige gasser såsom HC kulbrinter, CO kulilte og NOx nitrogenoxid vil blive nedbrudt til mindre giftige molekyler såsom H2O, CO2 kuldioxid og N2 nitrogen.
C8H18 Benzin - Den nøjagtige kemiske sammensætning af benzin varierer afhængigt af dens kvalitet eller oktantal, men det er generelt en blanding af kulbrintebrændstoffer. Dette oktantal beskriver kvaliteten af brændstoffet, og værdien er baseret på forholdet mellem to forbindelser i benzin, specifikt iso-oktan, en forbindelse med samme kemiske formel som oktan, men med en lidt anden struktur og egenskaber, og normal heptan.
Jo højere oktantal, desto højere kvalitet af brændstoffet. Denne overlegne brændstofkvalitet sikrer, at brændstof antændes til tiden, og at der ikke opstår fortænding. Benzin er en organisk forbindelse, der indeholder kulstof- og brintatomer i sin sammensætning, dannet af otte kulstofatomer og 18 brintatomer, dens molekylære formel er C8H18, som er i flydende tilstand. Dens farve afhænger af den type materialer, der er blandet med det for at blive videresolgt på tankstationen.
Ethanol C2H5OH - I kemiske termer er ethanol en alkohol, også kendt som ethylalkohol eller drikkealkohol. Ethanol kan bruges som brændstof, da det kan producere termisk energi som følge af forbrænding af alkohol Ethanol er afledt af biomasse (bi-ethanol), som er et benzintilsætningsstof.
Forbrænding - Forbrænding er en kemisk proces, hvor et stof reagerer hurtigt med ilt og udsender varme. Det oprindelige stof kaldes brændstoffet og iltkilden kaldes oxidanten. Brændstoffet kan være fast, flydende eller gasformigt, men for biler er brændstoffet norm alt flydende som benzin og ethanol. Under forbrændingen dannes nye kemikalier fra brændstoffet og oxidationsmidlet.
Disse stoffer kaldes udstødningsgasser. Det meste udstødning kommer fra kemiske kombinationer af brændstof og ilt. Når et brint-kulstofbrændstof (såsom benzin) brænder, inkluderer udstødningen vand (brint + oxygen) og kuldioxid (kulstof + oxygen). Men udstødningen kan også omfatte kemiske kombinationer af oxidanten alene. Hvis benzin brændes i luft, som indeholder 21 % oxygen og 78 % nitrogen, kan udstødningen også indeholde lattergas (NOX, nitrogen + oxygen).
Udstødningstemperaturen er høj på grund af varme, der overføres til udstødningen under forbrænding. På grund af de høje temperaturer opstår udstødningen norm alt som en gas, men der kan også være flydende eller faste udstødningsprodukter. Sod er for eksempel en form for fast udstødning, der forekommer i nogle forbrændingsprocesser. Slidt eller ureguleret motor, samt funktionsfejl i den elektroniske indsprøjtning, kan også beskadige den katalytiske komponent, da der er mulighed for smeltning eller tilstopning af sod.
Hvad sker der, når katalysatoren er delvist tilstoppet? - Når katalysatoren er delvist tilstoppet, kommer forbrændingsproduktets gasser ikke 100% ud og vender tilbage gennem udstødningsventilen ind i cylinderen. Da udstødningsgasserne ikke indeholder nitrogen (78,09%), ilt (20,95%), vil det vende tilbage til cylinderen og vil ikke brænde. Når stemplet er i gang med at tilføre atmosfæriske luftgasser, vil stemplet udføre et træk af gasser og lukke atmosfærisk luft og udstødningsgasser sammen, og dermed reducere mængden af atmosfærisk luft inde i cylinderen for en ideel forbrænding. På grund af en lavere luftsugning vil manifoldtrykket være højere, hvilket øger indsprøjtningstiden og forårsager et kollaps i køretøjets forbrænding.
Cylinderforbrænding vil være i mindre skala på grund af tilstedeværelsen af udstødningsgasser, hvilket påvirker motoreffekten.
Hvordan kan transduceren hjælpe mig med at diagnosticere denne defekt? - Ved hjælp af tryktransduceren i cylinderen kan vi analysere motorens 4 faser. Og i udmattelsesfasen kan vi verificere uregelmæssigheder relateret til enhver trykafvigelse.
Udstødningsgasserne, i en korrekt fungerende motor, har deres tryk tæt på atmosfærens tryk, og når vi har en forhindring af udstødningsgasserne, vil udstødningstrykket være væsentligt højere end atmosfærens tryk. Ved brug af tryktransduceren i cylinderen kan vi analysere denne trykafvigelse i form af en graf. Med transduceren påført motorcylinderen vil en bølgeform blive genereret, og med denne bølgeform vil vi udføre en analyse med fokus på udstødningsfasen.
I graf 3 har vi bølgeformen af en perfekt fungerende motor, denne bølgeform er kendt som en standardbølgeform, fordi den følger et signalmønster for motorerne i god stand, og når vi har nogen anomali i mekanikken af motoren vil denne bølgeform præsentere afvigende karakteristika fra standarden, så det er af afgørende betydning at lære at analysere et køretøj i fremragende funktionsdygtig stand, før man analyserer et defekt køretøj.
I graf 4 fremhæver vi udmattelsesfasen af tryktransducerens bølgeform. En udstødningsgasblokering vil direkte påvirke det plottede område. I graf 5 i den røde stiplede linje fremhæver vi det atmosfæriske lufttryk. Husk, at atmosfærens tryk er variabel i forhold til jordens højde, og som reference til undersøgelse vil vi bruge trykket på 950 mBar.
I graf 6 fremhæver vi kun udstødningsområdet, og det kan ses, at grafen i blåt, der repræsenterer udstødningstrykket, er lidt højere end den stiplede linje i rødt, dette er en opførsel af et køretøj i god stand operation. Dens tryk varierer mellem 100 og 200 mBar over den atmosfæriske tryklinje.
I graf 7 viser vi en motor med en tilstoppet katalysator, og det kan ses, at trykket i udstødningsgasserne langt overstiger den stiplede linje for atmosfærisk tryk, med et tryk på 600 mBar over.
I graf 8 fremhæver vi udstødningsfasen, og stigningen i udstødningsgastrykket i forhold til ATM-trykledningen kan verificeres mere præcist, dette skyldes, at udstødningsgasserne ikke kommer korrekt ud.. Andre variabler kan forårsage, at gasserne ikke kommer ud, men denne undersøgelse vil være til de næste kapitler, vi ses snart.
