Odma

Odma, GOLFik

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Journal of Kones. Combustion Engines, VoIB, No
3-4,
2001
ZAGADNIENIA ZWL\ZANE Z PRZEWIETRZANIEM SKRZYNI
KORBOWEJ W KONTEKSCIE SYSTEMU EOBD/OBD II
prof. dr hab. ini. Jerzy Merkisz, mgr inz. Marek Waligorski
Instytut Silnikow Spalinowych
i
Podstaw
Konstrukcji
Maszyn
Politechnika Poznanska
ul. Piotrowo
3,
60
-
965
Poznan
tel.fax (061) 6652704
e-mail: Jerzy.Merkisz@put.poznan.pl
Streszczenie:
W artykule przedstawiono budowe
i
zasade dzialania systemu przewietrzania skrzyni
korbowej (PCV -
Positive Crankcase Ventilation)
na przykladzie silnika
0
zaplonie iskro- wym.
Ponadto zaprezentowano obecne
i
przyszlosciowe wymagania normy
EOBD/OBD
II
(European/On -
Board Diagnostics
11) dotyczace kontroli tych system6w. W pracy uwzgledniono
tez normy prawne dotyczace badan system6w PCV wykonywanych w Unii Europejskiej, co
pozwala na okreslenie miejsca i znaczenia ich w kompleksowej diagnostyce pojazdu i samego
silnika spalinowego, rozpatrywanej pod katem emisji skladnik6w szkodliwych spalin.
Zamieszczono tez przyszle zmiany w przepisach obowiazujacych w USA odnosnie do tych
system6w. Uwage skupiono tez na metodach badarl certyftkacyjnych pokladowych system6w
diagnostycznych.
Zjawisko przedostawania sit;: gazow z przestrzeni nad tlokiem do skrzyni korbowej
(przedmuchy) jest wynikiem ich przeplywu miedzy tlokiem, pierscieniami dokowymi
a powierzchnia tulei cylindrowej albo przez szczeliny miedzy prowadnica zaworowa
a zaworem. Strumien gazow przedostajacych sie do skrzyni korbowej jest, podobnie jak
strumien powietrza w przewodzie dolotowym, strumieniem
0
duzych pulsacjach cisnienia
[5]. Wynika to z ciaglych zmian objetosci wewnatrz skrzyni korbowej na skutek ruchu
tloka czy oleju smarowego. Wspomniane przedmuchy skladaja sie zarowno z fazy gazowej
jak i fazy cieklej. Przeplywajacy z duza predkoscia gaz "porywa" z powierzchni tloka i
tulei cylindrowej krople oleju smarowego. Do fazy cieklej nalezy tez paliwo silnikowe i
para wodna stanowiac produkty posrednie i koncowe procesu spalania w silniku. Skladniki
te dzialaja aktywnie na olej smarowy, powoduiac jego utlenianie. Wskutek tego olej traci
swoje wlasciwosci i ulega starzeniu.
Zwiekszenie cisnienia wskutek przeplywu gazu do skrzyni korbowej
rnoze
spowodo-
wac wyciekanie oleju przez uszczelnienia warn korbowego. Aby temu zapobiec stosuje sie
przewietrzanie skrzyni korbowej, ktore umozliwia utrzymanie w niej podcisnienia,
Wartosc podcisnienia w tej przestrzeni powinna wynosic 2 kPa. Ze skrzyni korbowej gazy
rnoga
bye odprowadzane do atmosfery (system otwarty) albo moga bye z powrotem
skierowane do silnika (system zamkniety). Z uwagi na to, ze gazy te zawieraja duze ilosci
skladnikow toksycznych, niedopuszczalne jest stosowanie systemow otwartych. Z tej
przyczyny istnieje obowiazek stosowania zamknietych systemow przewietrzania skrzyni
korbowej.
18
2. Budowa i zasada dzialania systemu przewietrzania skrzyni korbowej
Istotny
wplyw
na przedmuchy i na zuzycie oleju meja reakcje chemiczne i zjawiska
fizyczne wystepujace w czasie przedmuchow gazow do skrzyni korbowej. Ich szkodliwy
wplyw
moze bye zredukowany przez zastosowanie dodatkow modyfikujacych sklad oleju
smarowego albo stosowanie olejow syntetycznych, a przede wszystkim przez zastosowanie
przewietrzania skrzyni korbowej. Na rysunku 1 przedstawiono przykladowy system
przewietrzania skrzyni korbowej (PCV -
Positive Crankcase Ventilation)
silnika
0
zaplonie iskrowym firmy Mercedes-Benz.
Rys. I. System przewietrzania skrzyni korbowej (PCV) stlnika
0
zaplonie iskrowym
firmyMercedes-Benz (MllI) [3]
Fig. I. The positive crankcase ventilation system (PCV) in the Mercedes-Benz (MIll)
spork-ignition engine [3]
W czasie przewietrzania skrzyni korbowej silnika gazy spalinowe wraz z powietrzem
kierowane sa przez zawor PCV (rys.2) do przewodu dolotowego silnika. W wyniku tego
zmniejsza sie koncentracja spalin w skrzyni korbowej i okres styku tych gaz6w z olejem
smarowym. Miejsce odprowadzenia gaz6w ze skrzyni korbowej jest tak dobrane, aby
pomimo znacznych pochylen i przyspieszen poprzecznych silnika, olej nie przedostawal
sie do przewodu odpowietrzajacego. Ponadto zastosowany jest separator oleju, ktory
rozdziela krople oleju przemieszczajace
si~
razem z gazami spalinowymi i powietrzem.
W czasie odpowietrzania skrzyni korbowej, przy wyzszych wartosciach predkosci
obrotowej i obciazen silnika, szkodliwe spaliny kierowane sa do przewodu dolotowego
silnika przed przepustnice. W pokrywie zaworow jest umieszczony dodatkowy separator
oleju.
19
Rys.
2.
Zawory przewietrzania skrzynikorbowej
[6]
Fig.
2.
Positivecrankcase ventilation valves
[6]
3. Normy prawne
i
sposoby badan systemu pcv
W obecnie obowiazujace] w Unii Europejskiej dyrektywie 98/69 EC (z dnia
23.10.1998 roku) wyznaczono przedsiewziecia jakie nalezy podjac aby zmniejszyc
zanieczyszczenia atmosfery spowodowane przez silniki spalinowe.
W
normie tej poza
zagadnieniem emisji spalin z
silnikow
spalinowych zamieszczono
tez
nakazy i konieczne
pr6by
niezbedne
dla otrzymania homologacji przez pojazd z silnikiem spalinowym. Norma
zawiera
tez
zakres i metody
badan samego
systemu EOBD (w USA system rna
nazwe
OBD
II
i zostal wprowadzony w
1996
roku). Na podstawie tej dyrektywy ustalono siedem
typ6w
badan,
w tym
rowniez
systemu PCV (tab1.I).
Tablica I
Rodzaje badan przewidzianych Dyrektywa
98/69
EC [4)
Types of research which are provided by the
98/69
EC instructions
[4]
Rodzaj silnika
ZI
ZS
Typ pr6by
Typ
I:
test rniejski NEDC
rys.
3, wedlug standard6w EURO
Typ
II:
emisja CO podczas
pracy na biegu luzem
0,5
%
(objetosciowo)
free acceleration
(dyrnienie)
Typ III:
ernisja
ze
skrzyni
korbowej silnika
(przez stwierdzenie podcisnienia
-
wczasie pr6by typu I
wskrzyni korbowej)
Typ IV: kontrola ernisji wtescie
parowania SHED
2g HC/test
-
TypV: ernisja
po
okreslonym
przebiegu (typ I - IV)
00 1.01. 2005 r. - 100 000
km
/5 lat
80 000
krn /
5 lat
Typ VI: test DOC wtemp.
CO
=
15; HC
=
1,8
[gIkrn]
-
- 7°C (00 1.01.2002 r.)
Typ VII: kontrola dzialania
systemu EOBD
od
1.01.2001
roku
od
1.01.2003
roku
20
zero
W przepisach europejskich badanie systemu PCV dotyczy silnik6w
0
zaplonie
iskrowym. Obserwujac jednak zmiany norm emisji w USA nalezy spodziewac sie
odpowiednich modyfikacji rowniez w przepisach europejskich. W mysl przepisow
federalnych w USA
[1]
badanie systemu przewietrzania skrzyni korbowej silnikow typu
HD-D
(Heavy Duty Diesel)
dotyczy wszystkich silnikow
0
zaplonie samoczynnym poza
silnikami turbodoladowanymi. Na podstawie propozycji EPA
(Environment Protection
Agency)
badanie systemu PCV w tych silnikach ma obowiazywac od modelu 2007 roku.
Normy kalifomijskie uscislajl\, ze zerowa emisja ze skrzyni korbowej dotyczy silnikow
o zaplonie iskrowym, silnik6w
0
zaplonie samoczynnym pracujacych na metanolu
i niedoladowanych.
Predkosc
(kmIh]
120
(ECE R 15)
-1-
.
,
(EUDC)
f-
I
cz~so
IT cZ\'so
.r
droga = 4,05
km
elroga = 6,96
km
100
I-
V_=50kmIh
V_= 120kmlh
V" = 62,6 kmIh
-
V" =18,7km1h
Cwiartka testu
Koniec
poboru
probki
-
bieg luzem =30,8%
bieg luzem = 5%
Poczatek
UDC
poboru
-
probki
po
40.
60
l\ f\ f\ f\
40
~
..,
..,
..,
...
-
~ ~
20
Il
Il
o
,
,
•
•
I
t[s]
200
400
600
600
1000
1200
40
195
195
195
195
400
1180 (dla normy
EURO III, NEDC )
1220 (poprzednio)
Rys.
3.
Test jezdny ECE R83 [4]
Fig.
3.
Driving test according to the ECE R83 regulations
[4]
-
10
min
FZ • faza
zimna
FS - faza stalilizacj
i
FG·fazago
c
'l""
0-505s
505 -
1372
s
1372-
1877 s
100
droga
= 11,8
mile
(17,84
Ion)
fV\
l~
80
j
60
-
.~
,
V""" = 56,7 mpb(91,2 kmIh)
Vi<
= 21,3 mph(34,2 kmIh)
hiegluzem
=18,2%
,
1
40
~,~
20
0
t[s]
Rys.
4.
Amerykanski federalny test jezdny US EPA FTP-
75 [4]
Fig.
4.
Federal driving test US EPA FTP-
75
in the USA [4]
21
Badania homologacyjne systemu EOBD/OBD II polegaja na wykonywaniu na
hamowni podwoziowej test6w jezdnych, ktore odpowiadaja typowym warunkom ruchu w
duzych miastach (rys. 3, 4). Badania te oparte sa
0
wprowadzanie alba elektryczne
symulowanie uszkodzen element6w emisyjnych ukladu napedowego, kt6re sa objete przez
kontrole poldadowego systemu diagnostycznego. Producent przed wlasciwa proba
homologacyjna jest zobowiazany do montazu uszkodzonego elementu albo uruchomienia
symulacji jego wadliwej pracy przed testem przygotowawczym albo, jei:eli
Sl\.
wykonywane dwa testy przygotowawcze - pomiedzy nimi (w normach amerykanskich).
Charakterystyczne fazy badan systemu OBD II i EOBD zaprezentowano w tablicy 2.
Tablica 2
Badania homologacyjne systemu OBD II wedlug przepis6w amerykanskich (EPA, CARB)
i
europejskich (BOBD) [1]
Certification research according
to
American regulations (EPA, CARB)
and
European regulations (BOBD) [1]
Rodzaj
systemu
OHDn
EOHD
Rodzai orocedury
•
Realizacja pierwszej czesci testu
•
Symulacja uszkodzeJi element6w
- celem jej jeststworzenie warun-
o odpowiednich wlasciwosciach,
k6w do wykrycia uszkodzenia
- napodstawie notmy
wartosc
Faza I
i ewentualnego zapamietania
emisji nie moze bye wieksza
niz
diagnostycznych kod6w bledow,
120% dopuszczaInej jej
wartosci
- faza
ta
moze bye pominieta
(w
tescie
typu I -
tab.
I).
wprocesie
badan
na
zyczenie
producenta.
•
Kompletuy test emisyjny wpelnym
•
Prekondycjonowanie pojazdu przez
obowiazujacym
cyklu (test FTP -
jazde nabamowni podwoziowej
75).
wg testu typu I,
- dIa
silnik6w
0
ZIwykonywane
co najwyi:ej dwa nastepujace po
sobie testy jezdne,
- dIa
silnik6w
0
ZS dopuszcza
si~
wykonanie dodatkowo dwa
razy
druga
c~sc
testu typu
1.
Fazall
•
Realizacja peinego testu NEDC,
pomiar emisji z ukiadu wylotowego
si\nika i obserwacja reakcji systemu
Faza III
-
pokiadowego narzeczywiste albo
symulowane uszkodzenia
element6w.
System OBD II uzyskuje certyfikacje jei:eli swietlny wskaznik uszkodzenia (MIL -
Malfunction Indicator
Lamp)
zostanie uaktywniony przed druga czescia testu FTP - 75
ze wzgledu na wlasciwie dobrane parametry diagnostyczne i poprawne dzialanie procedur
diagnostycznych. W systemie EOBD rejestracja odpowiednich kod6w uszkodzen
i uaktywnienie swietlnego wskainika uszkodzenia musi wystapic przed zakonczeniem
drugiej czesci cyklu jezdnego NEDC.
22
albo zamiana naelementy
zuzyte
FTP-75,
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

happyhour.opx.pl