H καυσανάλυση είναι ο έλεγχος και η διαπίστωση της ποσότητας των εκπεμπόμενων ρύπων. Αυτό γίνεται με τη βοήθεια των αναλυτών καυσαερίων. Οι αναλυτές μετρούν την περιεκτικότητα των καυσαερίων. Υπάρχουν συσκευές μέτρησης δύο, τεσσάρων και πέντε αερίων συστατικών στα καυσαέρια. Ο Αναλυτής τεσσάρων αερίων μετρά στα καυσαέρια το μονοξείδιο του άνθρακα (CO), τους υδρογονάνθρακες (HC), το διοξείδιο του άνθρακα (CO₂) και το οξυγόνο (Ο₂) καθώς και τρεις υποχρεωτικά παράγοντες, το λόγο λάμδα (λ), τις στροφές κινητήρα (rpm) και τη θερμοκρασία λιπαντικού (κινητήρα).

Η αρχή λειτουργίας (μέτρησης) των αναλυτών στηρίζεται στο ότι κάθε αέριο απορροφά ορισμένη περιοχή από το φάσμα της υπέρυθρης ακτινοβολίας (NDIR). Οι περιοχές αυτές του φάσματος λέγονται φασματικές γραμμές και διαφέρουν για κάθε αέριο. Η περιεκτικότητα του αερίου είναι αντιστρόφως ανάλογη με το ποσοστό της απορροφημένης από αυτό ακτινοβολίας (μήκος κύματος). Η μέθοδος μέτρησης των αναλυτών καυσαερίων τύπου NDIR, έχει τη μεγαλύτερη ακρίβεια από καθε άλλη μεθοδολογία μέτρησης καυσαερίων και το μικρότερο σφάλμα μέτρησης.

Όρια εκπομπών ρύπων

Οι μέγιστες επιτρεπόμενες από τη νομοθεσία εκπομπές ρύπων που εκπέμπονται από τους βενζινοκινητήρες εί­ναι:

1. με καταλύτη και αισθητήρα λ

CO: 0,5% στο ρελαντί και 0,3% στις 2500 (+300 στροφές/λεπτό),

HC: 120 ppm (μέρη ανά εκατομμύριο) στο ρελαντί και 100 ppm στα 2500 (±300) RPM.

Το λ κυμαίνεται μεταξύ 0,97 και 1,03

1. με καταλύτη αλλά χωρίς αισθητήρα λ

CO: 1,2 % στο ρελαντί και 1 % στις 2500 (±300 στροφές/λεπτό),

HC: 220 ppm (μέρη ανά εκατομμύριο) στο ρελαντί και 200 ppm στις 2500 (±300 RPM).

1. χωρίς καταλύτη και με πρώτη άδεια κυκλοφορίας πριν από τον Οκτώβριο του 1986

CO: 4,5 % στο ρελαντί και 4 % στις 2500 (±=300 στροφές/λεπτό),

HC: 800 ppm (μέρη ανά εκατομμύριο) στο ρελαντί και 700 ppm στα 2500 (==300) RPM.

1. χωρίς καταλύτη και με άδεια κυκλο­φορίας μετά τον Οκτώβριο του 1986

CO: 3,5 % στο ρελαντί και 3 % στις 2500 ( 300στροφές/λεπτό),

HC: 500 ppm (μέρη ανά εκατομμύριο) στο ρελαντί και 400 ppm στα 2500 ( +, - 300) RPM.

* Περισσότερα για το θέμα μπορεί κανείς να μελετήσει στο ΜΕΚ  Ι, Κεφ. 4, Ενότητα 4.7,  σελ.122 έως 147 και ΜΕΚ ΙΙ, Κεφ. 4, Ενότητες 4.1, 4.2, σελ.135 έως161, Κεφ. 5, Ενότητες 5.1, σελ 163 έως 170, καθώς η άσκηση 22 του Εργαστηριακού οδηγού ΜΕΚ Ι  και οι ασκήσεις  4.4, 5.3 και 5.4 του Εργαστηριακού οδηγού ΜΕΚ ΙΙ.  

Οι μαθητές πρέπει να έχουν διδαχθεί στη Χημεία τη χημική σύσταση των καυσίμων οχημάτων (βενζίνη, πετρέλαιο, Υγραέριο, Φυσικό αέριο), τις ιδιότητές τους, την έννοια της καύσης , τις αναλογίες οξυγόνου (περίσσεια/ έλλειψη) στην καύση και πώς αυτή επηρεάζει τα προϊόντα της καύσης καθώς και τις συνέπειές τους στην ανθρώπινη υγεία και στο περιβάλλον.  

Επίσης είναι καλό να κατέχουν οι μαθητές σχετικές έννοιες της Φυσικής (Πίεση, ατμοσφαιρική πίεση, υποπίεση, έλεγχος υποπίεσης, αποτελέσματα του φαινόμενου βεντούρι) και κυρίως παραδείγματα / εφαρμογές του φαινόμενου στις τεχνολογίες αυτοκινήτου.   

Είναι επίσης απαραίτητο να γίνει υπενθύμιση της λειτουργίας ενός εξαερωτήρα (καρμπυρατέρ) και απαραίτητα συσχετισμός των φάσεων λειτουργίας του με τις ρυθμίσεις / αναλογίες του μίγματος και η σύγκρισή τους με τα αποτελέσματα τους (καυσαέρια). Ο συνδυασμός των παραπάνω εννοιών συνδυάζεται ιδανικά με την  22η   εργαστηριακή άσκηση «Ρύθμιση της βραδυπορίας (ρελαντί) σε συστήματα παρασκευής μίγματος καυσίμου – αέρα» , Εργαστηριακός οδηγός ΜΕΚ Ι, σελ.131 έως 135.

Στη συνέχεια, κρίνεται απαραίτητο να γίνει παραλληλισμός / αναφορά και σύγκριση των μηχανικών αυτών ρυθμίσεων με τις ηλεκτρονικές και αυτόματες ρυθμίσεις μεγαλύτερης ακρίβειας,  που επιτυγχάνονται με την εφαρμογή στα σύγχρονα και ηλεκτρονικά συστήματα ρύθμισης και ελέγχου αναλογιών του μίγματος (καυσίμου – αέρα).

Το σενάριο προτείνεται να πραγματοποιείται εισαγωγικά στο πανελλαδικά εξεταζόμενο μάθημα ΜΕΚ ΙΙ πριν την ανάπτυξη των Κεφ. 4 και 5 (σελ.135 έως 170) του μαθήματος ΜΕΚ ΙΙ και σε συνδυασμό με τις Εργαστηριακές ασκήσεις 4.4 (σελ.60-70), 5.3(σελ79-82), 5.4 (σελ 83-84) του Εργαστηριακού οδηγού ΜΕΚ ΙΙ.     

Η μέτρηση καυσαερίων πρέπει πρώτα να γίνεται σαν άσκηση στο εργαστήριο και να επιλύονταο όλες οι φάσεις της καυσανάλυσης.

Προτείνεται  να πραγματοποιηθεί και μια επίσκεψη σε ένα συνεργείο που διαθέτει Αναλυτή καυσαερίων και είναι πιστοποιημένο να εκδίδει Κάρτα Καυσαερίων (πρόσθετο επαγγελματικό προσόν) ή σε ένα Κέντρο Τεχνικού Ελέγχου (δημόσιο ή ιδιωτικό) και να παρακολουθήσουν οι μαθητές σε πραγματικές καταστάσεις όλη τη διαδικασία (όροι και προϋποθέσεις) έκδοσης Κάρτας Καυσαερίων.

Σε περίπτωση που ΔΕΝ υπάρχει στο εργαστήριο Αναλυτής Καυσαερίων ή δεν λειτουργεί,  προτείνεται κατά τη προγραμματισμένη επίσκεψη στο συνεργείο ή στο ΚΤΕΟ, ο καθηγητής σε συνεργασία με τον υπεύθυνο του συνεργείου ή του ΚΤΕΟ, πριν την παρακολούθηση της διαδικασίας έκδοσης της Κάρτας Ελέγχου Καυσαερίων (ΚΕΚ), να πραγματοποιήσει τις ασκήσεις που περιγράφονται στο ΣΥΝΟΔΕΥΤΙΚΟ ΦΥΛΛΟ ΜΕΛΕΤΗΣ 2

Το σενάριο μπορεί εναλλακτικά, να προσφέρει «εφαρμοσμένο» επιστημονικό και εκπαιδευτικό υλικό είτε για ερευνητικές εργασίες, είτε για προγράμματα Περιβάλλοντος ή Αγωγής Υγείας σε σχέση με τους ρυπαντές των καυσαερίων οχημάτων και τις επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία ή την ατμοσφαιρική ρύπανση.

Βιβλία

1. Μηχανές Εσωτερικής Καύσης Ι, ΙΤΥΕ Κωδ.0-24-0022
2. Εργαστηριακός Οδηγός ΜΕΚ Ι, ΙΤΥΕ ΚΩΔ.0-24-0023
3.  Μηχανές Εσωτερικής Καύσης ΙΙ, ΙΤΥΕ Κωδ.0-24-0068
4. Εργαστηριακός Οδηγός ΜΕΚ Ι, ΙΤΥΕ ΚΩΔ.0-24-0069

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ

Α. Για ποιούς λόγους χρησιμοποιείται στη μέτρηση καυσαερίων αναλυτές τύπου NDIR;

Β. Ποιά αέρια θεωρούνται ρυπαντές στα καυσέρια που εκπέμπει ένα όχημα;

Γ. Η Κάρτα  Ελέγχου Καυσαερίων (ΚΕΚ) γιατί είναι υποχρεωτική ;

Δ. Ποιές πιθανές βλάβες μπορεί να διαγνωστούν από μια καυσανάλυση ;