Katedra Termodynamiki Mechaniki Płynów i Napędów Lotniczych

Analizator spalin Semtech i MAHA

System analizy emisji składników toksycznych spalin firmy Sensors Inc. pozwala na wykonywanie pomiaru ciągłego emisji składników toksycznych podczas jazdy samochodem oraz w warunkach stacjonarnych. Składa się on z produktów Ecostar Semtech i zawiera szereg indywidualnych modułów, z których każdy charakteryzuje się określoną funkcjonalność. Moduły te mogą być wykorzystywane jako urządzenia analityczne do pomiarów autonomicznych lub mogą zostać użyte w ramach w pełni zintegrowanego pakietu pomiarowego. Każdy moduł został zaprojektowany do utrzymania wysokiej klasy wydajności analitycznej podczas pracy w ekstremalnych środowiskach testowych. System oferuje optymalną elastyczność, wydajność i łatwość obsługi podczas badań rzeczywistych oraz w trudnych warunkach testowych. Pozwala na przeprowadzanie pomiarów emisji toksycznych składników spalin zgodnie z normami UN-ECE.R-49 and (EU) No. 582/2011 jak również CFR40 part 1065. System spełnia normy ISO 9001-2000 oraz EN 14181:2004

Parametry,
dane techniczne

Obecnie Politechnika Lubelska posiada moduły (FEM, NOX, FID, PDM) umożliwiające badanie emisji związków toksycznych spalin takich jak CO, CO2, HC, NO, NO2 THC, NOx oraz masowego natężenia przepływu spalin i stężenia O2.

Moduł PDM

Moduł PDM (Power Distribution Module) rozdziela moc (energię elektryczną) do każdego z pojedynczych modułów Ecostar Semtech. Może on być podłączony do źródła zasilania 110-240 VAC lub do źródła prądu stałego, takiego jak bateria zewnętrzna.

Moduł FEM

Moduł FEM (Fuel Economy Meter) jest modułem odpowiedzialnym za pomiar zużycia paliwa. Mierzy on przepływ spalin za pomocą przepływomierza oraz zawartość CO i CO2, w spalinach za pomocą metody bilansu węglowego. Posiada on układ do automatycznego pobierania próbki ze spalin. Wyposażony jest w sondę do poboru próbki, filtr do jej podgrzania oraz system jej osuszania. Osuszona i odfiltrowana próbka gazu przechodzi przez niedyspersyjny, podczerwony analizator celem pomiaru zawartości CO, CO2 i HC. Próbka spalin jest dodatkowo sprawdzana czujnikiem wilgotności, celem eliminacji błędu wskazania
z powodu zmiany wilgotności.

Dodatkowo analizowany jest skład zawartości O2 w próbce za pomocą elektrochemicznego czujnika tlenu i paramagnetycznego czujnika tlenu. Koncentracja badanych składników spalin oraz natężenie przepływu spalin może być monitorowane w sposób ciągły. Dodatkowo system analizuje wartość ciśnienia i temperatury spalin.

Moduł jest w stanie rejestrować analizowane składniki spalin z częstotliwością do 5 kHz, w przypadku maksymalnej prędkości obrotowej silnika, standardowo wynosi ona jednak 1 Hz. Natomiast pomiar natężenia przepływu spalin odbywa się poprzez pomiar oparty na zasadzie równania Bernoulliego, z wykorzystaniem dwuetapowego przetwornika ciśnienia, z szybkością pomiarową do 5 kHz. Czujnik ten jest zamontowany w specjalnej, podgrzewanej części modułu, co zapobiega jego błędnym wskazaniom w zależności od temperatury otoczenia. Posiada on możliwość zmiany zakresu pomiarowego spośród 8 zakresów, co pozwala na wykonanie bardzo dokładnego pomiaru. Najmniejszy zakres pomiarowy wynosi od 0,025 kPa,
z dokładnością 5x10-5 kPa, a największy do 16,5 kPa.

Moduł NOX

Moduł NOx jest wykorzystywany do analizy składników spalin takich jak NO
i NO2. Wykorzystuje on technologię niedyspersyjnej ultrafioletowej analizy próbki (NDUV).
W połączeniu z modułem FEM pozwala on na analizę tej samej próbki pobranej ze spalin. Celem uniknięcia wpływu zmiany temperatury spalin na pomiar, jest on wyposażony w sześć oddzielnych stref temperaturowych, przez które przechodzi próbka. Każda strefa jest nadzorowana pod względem wartości temperatury. Niedyspersyjna ultrafioletowa analiza próbki (NDUV) jest oparta o technologię spektroskopowej absorbcji. Różne długości fal ultrafioletowych są wykorzystywane do pomiaru zawartości NO i NO2, ponieważ fale te nie są podatne na występowanie CO2 czy H2O, które nie absorbują światła ultrafioletowego.

Moduł FID

Moduł FID (Flame Ionization Detector) mierzy zawartość wszystkich węglowodorów (THC), z wykorzystaniem czujnika jonizującego płomień w próżni. System jest zaprojektowany aby zminimalizować utratę temperatury próbki spalin poprzez podgrzewanie wszystkich pośrednich części przez które próbka będzie pobierana. Moduł posiada dowolnie kalibrowany zakres pomiarowy 0-90 oraz 0-30 000 ppm. Układ posiada dodatkowo podgrzewany filtr i osuszacz próbki. Cały układ pomiaru i transportu próbki jest podgrzewany do temperatury 191 °C. Moduł działa z wykorzystaniem dodatkowego paliwa wodorowo/helowego które jest dostarczane z zewnętrznej butli. Moduł miesza to paliwo
z przefiltrowanym powietrzem z otoczenia (przez dodatkowy katalizator) oraz z próbką spalin, po czym spala całą mieszankę przy użyciu płomienia. W ten sposób spalają się również węglowodory, które tworzą dodatnie ładunki jonizujące. Ładunki te są następnie wychwytywane przez negatywnie namagnesowany czujnik płytkowy, co pozwala na wykonanie ich pomiaru.

Dymomierz MDO2-LON

W celu pomiaru poziomu zadymienia w badanym obiekcie posłużono się dymomierzem MD02-LON firmy Maha, który według zaleceń producenta przeznaczony jest do badania emisji spalin samochodów osobowych i ciężarowych z silnikami diesla. Układ do pomiaru poziomu zadymienia składa się z dwóch komponentów:

MDO2-LON (urządzenie główne) – służy do określania zadymienia [%] lub współczynnika absorbcji k [m-1],

komputer z oprogramowaniem – obsługa systemu pomiarowego odbywa się poprzez oprogramowaniem EUROSYSTEM. Oprogramowanie umożliwia zapis zmian zadymienia w czasie.