หมายเหตุเกี่ยวกับการปล่อยไอเสียความสําคัญของการวิเคราะห์ก๊าซไอเสีย

 หมายเหตุเกี่ยวกับการปล่อยไอเสียความสําคัญของการวิเคราะห์ก๊าซไอเสีย

    มีความสัมพันธ์ที่ดีระหว่างแรงบิดการสิ้นเปลืองน้ํามันเชื้อเพลิงและส่วนประกอบก๊าซดิบ (เช่นก่อนตัวเร่งปฏิกิริยา) (ดูเส้นทึบในรูปที่ 1) ซึ่งสามารถบอกได้อย่างมากเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นภายในเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟเนื่องจากการเติมเชื้อเพลิงถูกเลื่อนไปด้านใดด้านหนึ่งของจุดที่ถูกต้องทางเคมี (stoichiometric) นั่นคือเหตุผลที่เรามักจะสนับสนุนการวิเคราะห์ก๊าซไอเสียเป็นตัวช่วยสําคัญสําหรับการวินิจฉัยข้อผิดพลาด

    การเติมเชื้อเพลิงที่อุดมไปด้วยประมาณ 10-15% มักจะผลิตแรงบิดที่ดีที่สุด (หรือกําลัง) และการเติมเชื้อเพลิงที่อ่อนแอในปริมาณที่ใกล้เคียงกันจะทําให้เกิดความประหยัดที่ดีที่สุด CO (คาร์บอนมอนอกไซด์) สามารถใช้เป็นตัวชี้วัดการเติมเชื้อเพลิงที่อุดมไปด้วย แต่ O2 ต้องใช้ปริมาณ (ออกซิเจน) เพื่อให้การวัดการเติมเชื้อเพลิงที่อ่อนแอและ CO2 (คาร์บอนไดออกไซด์) ถึงจุดสูงสุด 14 - 15% ที่จุด stoichiometric เครื่องวิเคราะห์ก๊าซบางชนิดสามารถแสดงอัตราส่วนอากาศ/เชื้อเพลิงที่ได้จากระดับก๊าซเหล่านี้

    HC (ไฮโดรคาร์บอนที่ไม่เผาไหม้ต่างๆ) ถึงจุดต่ําสุดรอบจุดเศรษฐกิจที่ดีที่สุดจากนั้นเพิ่มขึ้นพร้อมกับเชื้อเพลิงที่อ่อนแอกว่าเนื่องจากการเผาไหม้ช้าลงหรือเสื่อมสภาพ

รูปที่. 1. การตอบสนองของสมรรถนะของเครื่องยนต์และอัตราการปล่อยมลพิษต่ออากาศ/เชื้อเพลิง

    HC ที่มากเกินไปเป็นตัวบ่งชี้ที่แน่นอนของการเผาไหม้ที่ไม่ดีและจะมาพร้อมกับแนวโน้มที่จะยิงผิดก่อนที่จะปรากฏแก่ผู้ขับขี่

    NOx (ออกไซด์ของไนโตรเจน) ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิความดันและเวลาดังนั้นถึงจุดสูงสุดด้วยการเติมเชื้อเพลิงที่อ่อนแอเล็กน้อยเมื่ออุณหภูมิยังคงสูง แต่การเผาไหม้ใช้เวลานานขึ้น ระดับ NOx ลดลงด้วยการเติมเชื้อเพลิงที่อ่อนแอกว่ามากเนื่องจากอุณหภูมิเปลวไฟต่ํากว่า แต่มีเพียงเครื่องยนต์ที่ออกแบบมาสําหรับการเผาไหม้แบบลีนเท่านั้นที่สามารถใช้ประโยชน์จากสิ่งนี้ได้โดยที่ HC ไม่เพิ่มขึ้น

    การก่อตัวของ NOx 'ขโมย' O2 ที่มิฉะนั้นจะสามารถใช้ได้สําหรับการเผาไหม้ปกติดังนั้นถ้าการเติมเชื้อเพลิงสามารถจัดขึ้นตรงที่จุด stoichiometric และ O2 prised ห่างจาก NOx จะมีปริมาณที่เหมาะสมที่จะเสร็จสิ้นการปิด CO และ HC สิ่งนี้ไม่สามารถเกิดขึ้นภายในเครื่องยนต์ได้ แต่ตัวเร่งปฏิกิริยาสามทางสามารถทําให้มันเกิดขึ้นที่ปลายน้ําได้ หากการเติมเชื้อเพลิงนั้นสมบูรณ์กว่า stoichiometric แล้วจะมี O2 ไม่เพียงพอเพื่อทําปฏิกิริยากับ CO และ HC ทั้งหมด แต่ถ้าการเติมเชื้อเพลิงอ่อนแอกว่า stoichiometric แล้วใน O2 นี้สภาพแวดล้อมที่อุดมสมบูรณ์ต่อไป O2 จะไม่แยกออกจาก NOx ซึ่งเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วดังที่แสดงโดยเส้นประในแผนภาพ มันเป็นเทคนิคการตอบรับจากเซ็นเซอร์แลมบ์ดา (ออกซิเจน) ในกระแสไอเสียก่อนตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทําให้สามารถรักษาเชื้อเพลิงให้ใกล้เคียงกับจุด stoichiometric มากพอสําหรับตัวเร่งปฏิกิริยาสามทางในการทํางาน นี่คือเหตุผลที่ MOT ของสหราชอาณาจักรกําหนดให้อัตราส่วนอากาศ/เชื้อเพลิงของ Lambda ต้องอยู่ระหว่างขีดจํากัด 0.97 ถึง 1.03 (รูปที่ 2)

รูปที่. 2. "หน้าต่าง" ของ Lambda เพื่อประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาสูงสุด

    มีความสัมพันธ์ที่เป็นที่รู้จักระหว่าง CO, CO2 และ O2 %ปริมาณอายุในกระแสไอเสียเมื่ออัตราส่วนอากาศ/เชื้อเพลิง (หรือค่าแลมบ์ดา) เปลี่ยนไป (รูปที่ 3) สิ่งหนึ่งที่น่าสังเกตคือด้วยระบบตอบรับของ Lambda ที่ถือจุด stoichiometric ปริมาณ CO ในไอเสียควรต่ํามาก - ไม่เกินประมาณ 0.1% - โดยไม่ต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาใด ๆ

 รูปที่.3. ความเข้มข้นของก๊าซหลักในกระแสไอเสียตามอัตราส่วนอากาศ/เชื้อเพลิง

    การปล่อย HC มักใช้เป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพการเผาไหม้และถึงขั้นต่ําที่ประมาณ 10-15% ที่อ่อนแอกว่า stoichiometric HC จะเพิ่มขึ้นด้วยความร่ํารวยหรือความอ่อนแอมากเกินไปและจะเพิ่มขึ้นอย่างมากด้วยเงื่อนไขที่ผิดพลาด เครื่องยนต์ที่ดีต่อสุขภาพที่ทํางานด้วยการตอบสนองที่จุด stoichiometric มีแนวโน้มที่จะแสดง HC ก่อนตัวเร่งปฏิกิริยาใด ๆ ประมาณ 100-150 น. ที่รอบเดินเบาและโหลดเบา

การตั้งค่าไม่ได้ใช้งานและแนวโน้มพื้นฐาน

    การปล่อยมลพิษที่ไม่ได้ใช้งาน

    ในช่วงหลายวันก่อนตัวเร่งปฏิกิริยาการตั้งค่ารอบเดินเบาสําหรับเครื่องยนต์ที่มีการฉีดเชื้อเพลิงอิเล็กทรอนิกส์มีวัตถุประสงค์เพื่อให้บรรลุรอบเดินเบาที่มั่นคงโดยมี CO ขั้นต่ําที่สอดคล้องกับการปล่อย HC ต่ําและมีเสถียรภาพ

    โดยทั่วไปจะหมายถึงความเร็วรอบเดินเบาประมาณ 750 - 800 รอบต่อนาทีโดยมี CO ที่ประมาณ 1 - 2% และ HC ที่ประมาณ 150 - 200 น. เครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์มีแนวโน้มที่จะต้องการการตั้งค่าที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นประมาณ 3% CO เพื่อให้ได้สภาพที่มั่นคงใกล้เคียงกัน หากการปล่อย HC ไม่เสถียรและสูงกว่าประมาณ 350 น. แสดงว่าอาจมีบางอย่างที่ต้องการความสนใจ การยิงผิดจะส่งผลให้การอ่านค่า HC สูงเสมอ 1000,<> p.p.m. หรือมากกว่า

    เมื่อเดินเบาผลรวมของสูญญากาศท่อร่วมสูงและความเร็วต่ําส่งผลให้เกิดการเจือจางไอเสียอย่างมากของประจุที่เข้ามาจําเป็นต้องมีส่วนผสมที่อุดมไปด้วยเล็กน้อยเพื่อให้ได้การเผาไหม้ที่มั่นคง รูปแบบการผลิตเล็กน้อยถือว่ามีความสําคัญอย่างยิ่งในสถานการณ์เหล่านี้ และในขณะที่การเติมเชื้อเพลิงโดยรวมสามารถแก้ไขได้ แต่โดยปกติแล้วจําเป็นต้องสามารถตัดแต่งส่วนผสมที่ไม่ได้ใช้งานเพื่อให้เหมาะกับรถยนต์แต่ละคันเว้นแต่จะมีข้อเสนอแนะของ Lambda ที่บรรลุผลเช่นเดียวกัน

    ระบบป้อนกลับของ Lambda ควรอยู่ใกล้กับจุด stoichiometric ที่มีระดับ CO ดิบประมาณ 0.1% และ HC เสถียรและต่ํา การสูญเสียคุณภาพที่ไม่ได้ใช้งานเล็กน้อยมักพบได้จากการติดตั้งในช่วงต้นซึ่งปรับปรุงด้วยการออกแบบห้องเผาไหม้ที่ทันสมัย

    เพื่อให้แน่ใจว่าไม่ควรวัดการปล่อยมลพิษที่สม่ําเสมอหลังจากไม่ได้ใช้งานเป็นเวลานานหรือในขณะที่พัดลมไฟฟ้าหรือโหลดเครื่องยนต์อื่น ๆ กําลังทํางาน ควรล้างเครื่องยนต์ทุกสองสามนาทีโดยยก r.p.m. เป็น 2 - 3000 ประมาณ 20 วินาที นอกจากนี้ยังจะรักษาตัวเร่งปฏิกิริยาและเซ็นเซอร์แลมบ์ดา (ชนิดไม่ร้อน) จนถึงอุณหภูมิในการทํางาน ปล่อยให้เครื่องยนต์กลับสู่รอบเดินเบาและทําการวัดเมื่อเสถียรอีกครั้งโดยปกติจะหลังจากนั้นอีก 10-20 วินาทีหรือมากกว่านั้น แน่นอนว่าสิ่งสําคัญคือต้องแน่ใจว่าความเร็วรอบเดินเบานั้นถูกต้องเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงที่สําคัญของการเติมน้ํามันรอบเดินเบาอาจเปลี่ยนความเร็วได้เว้นแต่จะมีการควบคุมความเร็วรอบเดินเบาแบบอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งในกรณีนี้การตั้งค่าพื้นฐานจะต้องถูกต้อง

การปล่อยคันเร่งเบา

     ในสภาพการล่องเรือที่มีน้ําหนักเบาเครื่องยนต์ฉีดที่ไม่ใช่ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทันสมัยจะทํางานด้วยส่วนผสมที่อ่อนแอเพื่อความประหยัดที่ดีที่สุดดังนั้น CO จะน้อยที่สุดและการมีอากาศส่วนเกินเล็กน้อยและการกําจัดไอเสียที่ดีขึ้นเมื่อเทียบกับการเดินเบาจะลด HC ลงเหลือ 50-100 หรือดังนั้น p.p.m. เงื่อนไขนี้สามารถจําลองได้ไม่มากก็น้อยเพียงแค่เปิดคันเร่งเล็กน้อยเพื่อยกความเร็วรอบเครื่องยนต์เป็นประมาณ 1500-2000 รอบต่อนาที หากความเร็วเพิ่มขึ้นสูงกว่านี้มากโดยไม่มีโหลดเครื่องยนต์อาจทํางานในสภาพที่ไม่สมจริงและสิ่งที่ดูเหมือนไฟผิดพลาดที่คลุมเครืออาจเห็นได้ชัดแม้จากเครื่องยนต์ที่มีสุขภาพดีเนื่องจากสุญญากาศสูงมีผลเสียเนื่องจากการกักเก็บไอเสียและวงจรที่ตามมาเพื่อความแปรปรวนของการเผาไหม้รอบ

    การปล่อยมลพิษดิบจากระบบตรวจจับแลมบ์ดาควรบ่งบอกถึงการเติมเชื้อเพลิงแบบสโตอิจิโอเมตริกและ HC ต่ํา

การปล่อยคันเร่งเต็มรูปแบบ

     โหลดเต็มมักจะต้องการการเพิ่มคุณค่าสําหรับพลังงานสูงสุดและระดับ CO ของ 3 - 5% จะเป็นเรื่องปกติอย่างไรก็ตามสัดส่วนที่ยุติธรรมของรถยนต์ที่ผลิตในปัจจุบันดูเหมือนจะสามารถทํางานอ่อนแอลงที่ประมาณ 2% โดยไม่สูญเสียพลังงานใด ๆ ไม่ทราบว่าจะพบโหลดเต็มความเร็วต่ําที่ผลิต 6 - 7% CO เพื่อป้องกันการระเบิด การปล่อย HC ที่โหลดเต็มอาจเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 400-800 p.p.m. ด้วยการเพิ่มภาระเต็มหรือจะยังคงต่ํามากหากไม่มีมัน

    เป็นเรื่องปกติที่ระบบป้อนกลับของ Lambda จะถูกปิดใช้งานที่คันเร่งเต็มดังนั้นการปล่อยมลพิษดิบจะเหมือนกับเครื่องยนต์ที่ไม่ใช่ระบบป้อนกลับ ในบางสถานการณ์ ข้อเสนอแนะของ Lambda อาจดําเนินต่อไปที่คันเร่งเต็มที่ แต่ก่อนที่จะยอมรับสิ่งนี้ตามปกติ ควรตรวจสอบข้อมูลการปรับแต่งที่เกี่ยวข้อง

การเร่งความเร็วและการลดความเร็ว

     การเปิดคันเร่งตามปกติจะทําให้ทั้ง HC และ CO เพิ่มขึ้นชั่วคราวอย่างเห็นได้ชัดจากการเร่งความเร็ว การปิดคันเร่งอาจทําให้ HC เพิ่มขึ้นในช่วงสั้น ๆ เนื่องจากร่องรอยของคราบน้ํามันเชื้อเพลิงระเหยออกจากผนังพอร์ตด้วยสุญญากาศที่เพิ่มขึ้น CO แทบจะไม่เปลี่ยนแปลงหรืออาจเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดขึ้นอยู่กับระบบ บางคนมีการชดเชยที่อ่อนแอลง (การย้อนกลับของการเพิ่มความเร่ง) ด้วยการปิดคันเร่ง

    การตอบสนองระยะสั้นที่คล้ายกันมักจะเห็นได้จากระบบ Lambda ก่อนที่จะแก้ไขกลับไปเป็นเชื้อเพลิงแบบ stoichiometric

การทดสอบการปล่อยไอเสีย

    ขีด จํากัด การทดสอบ MOT ของสหราชอาณาจักรในปัจจุบันระบุ CO สูงสุดเป็น 0.3% ที่ไม่ได้ใช้งานปกติหรือ 0.2% ที่ไม่ได้ใช้งานที่เพิ่มขึ้น (2500-3000 โดยไม่มีโหลด) HC สูงสุดที่ยกว่างคือ 200 น.

    เมื่อพิจารณาว่ารถยนต์ที่ไม่ใช่ตัวเร่งปฏิกิริยาจากปี 1980 ที่ไม่มีข้อเสนอแนะของ Lambda มักจะผลิต HC ประมาณ 100-150 และ CO ต่ํากว่า 0.5% ในสถานการณ์ที่ไม่ได้ใช้งานที่เพิ่มขึ้น ควรชัดเจนว่ารถยนต์สมัยใหม่ที่มีข้อเสนอแนะของ Lambda ในสภาพเสียงไม่ควรมีปัญหาในการปฏิบัติตามข้อกําหนดเหล่านี้โดยไม่ต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา หากรถยนต์ล้มเหลวในการตรวจสอบการปล่อยมลพิษด้วย CO ที่มากเกินไปปัญหาไม่ใช่ตัวเร่งปฏิกิริยา แต่ไม่สามารถเติมเชื้อเพลิงได้อย่างถูกต้องแม้ว่าจะเป็นไปได้ว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพจะช่วยบรรเทาสถานการณ์ได้ในระดับหนึ่ง

    มักสังเกตเห็นว่าเมื่อรถยนต์มีตัวเร่งปฏิกิริยาแตกหรือละลายการอ่าน CO นั้นสูงเกินไปซึ่งอาจนําไปสู่ข้อสรุปที่ผิดพลาดว่าตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นสิ่งจําเป็นเพื่อให้ได้ตัวเลข CO ต่ําที่ต้องการ ในความเป็นจริงตัวเร่งปฏิกิริยามักจะล้มเหลวเนื่องจากสภาพความผิดพลาดที่ส่งผลให้เกิด CO มากเกินไป

    ตัวอย่างเช่น หากการทดสอบการปล่อยมลพิษที่ล้มเหลวทําให้เกิดการพิมพ์ออกมาแสดงเนื้อหา CO ที่บอกว่า 0.35% แต่การอ่านแลมบ์ดาพร้อมกันที่ 1.00 แสดงว่ามีความไม่สอดคล้องกันซึ่งบ่งชี้ว่าต้องมีปัญหาการเผาไหม้บางประเภท อาจเป็นหัวฉีดเปรอะเปื้อนหรือหัวเทียน ความผิดพลาดบางส่วนที่เกิดขึ้นจะทิ้งออกซิเจนสํารองไว้ในกระแสไอเสีย (แน่นอนว่าการรั่วไหลของอากาศเข้าสู่ระบบ) ซึ่งระบบตอบรับของ Lambda จะพยายามกําจัดโดยใช้การแก้ไขที่หลากหลาย ในกรณีที่รุนแรงกระบอกสูบที่ผิดพลาดอาจดูปกติและคนอื่น ๆ จะดูร่ํารวยซึ่งอาจทําให้เกิดความสับสนกับผู้ที่ไม่ได้ฝึกหัด การยิงผิดพลาดดังกล่าวจะนําไปสู่กิจกรรมที่มีพลังมากขึ้นในตัวเร่งปฏิกิริยาทําให้มันร้อนเกินไปและอาจละลายลงซึ่งแน่นอนว่าเป็นอาการไม่ใช่สาเหตุของความล้มเหลวในการปฏิบัติตามมาตรฐานการปล่อยมลพิษ

 

ประโยชน์ของกฎหมายการปล่อยมลพิษในสหรัฐอเมริกา

     เมื่อมองไปที่การลดการปล่อยมลพิษของยานพาหนะที่ประสบความสําเร็จจากจุดเริ่มต้นในปี 1967 (รูปที่ 4) ความต้องการการปล่อยมลพิษเป็นศูนย์อาจดูเหมือนเป็นตัวอย่างของความคิดครอบงํา ต้นทุนและทรัพยากรที่เพิ่มขึ้นอย่างมหาศาลที่จําเป็นสําหรับการเปลี่ยนแปลงที่เพิ่มขึ้นเล็กน้อยครั้งสุดท้ายดูเหมือนจะไม่เป็นไปตามสัดส่วนทั้งหมดเพื่อประโยชน์ในทางปฏิบัติ การระดมทุนสามารถออกมาจากการจัดเก็บภาษีการทํากําไรหรือราคาโชว์รูมเท่านั้นดังนั้นในที่สุดผู้บริโภคคือผู้ที่จ่ายทั้งหมด

    ภายในปี 2000 การปล่อยมลพิษจากยานพาหนะใหม่ลดลงจริงประมาณ 95% จากจุดเริ่มต้นในปี 1960 ซึ่งเป็นความสําเร็จที่น่าเชื่อถือ การไล่ตามการลดต่อไปจะยากขึ้นมีราคาแพงขึ้นและมีประโยชน์ที่น่าสงสัยมากขึ้น แต่วิธีการที่มีอยู่ในขณะนี้เพื่อเรียกร้องมันเพื่อให้เป็นอย่างนั้น หากรัฐบาลเท่านั้นที่สามารถควบคุมกองกําลังทางเศรษฐกิจได้ดีและลดอาชญากรรมและสาเหตุอื่น ๆ ของความทุกข์ยากตามสัดส่วนดังกล่าว บางทีมันอาจจะดึงดูดเกินไปสําหรับนักการเมืองที่จะมุ่งเน้นไปที่เป้าหมายที่นุ่มนวลกว่า

    การลดการปล่อยมลพิษจํานวนมากเช่นนี้เป็นการปรับปรุงที่สําคัญอย่างไม่ต้องสงสัย แต่แน่นอนว่ามันจะไม่หยุดเพียงแค่นั้น เรื่องเหล่านี้ดูเหมือนจะตกเป็นเหยื่อของหลักการวงล้อเสมอ