PEAK 9000 MANUAL DE USUARIO ANÁLISIS DE HUMOS OPACÍMETRO MANUAL DE INSTRUCCIONES INDICE DE MATERIAS Descripción del equipo Conexionado Opacímetro Histórico Medidas realizadas Instalación opacímetro Fase de calentamiento Calibración Captadores 1 2 4 4 5 6 7 7 7 Test de medidas: Opacímetro digital Impresión informes Aceleración diesel Inyectores mal Bomba defectuosa Impresión informes Gráfica de barras Impresión informes Gráfica de diesel Aceleración Progresión Nivel de humos Impresión informes Aceleraciones libres Impresión informes Pre-ITV diesel Impresión informes Banco de datos 8 8 9 10 11 11 12 12 13 13 13 14 15 16 17 18 19 20 Ajuste de valores ITV 21 Problemas y soluciones Problema de temperatura Velocidad de ventilador Voltaje detector defectuoso Estado ventilador Analizador den calibración Limpieza ventana Mantenimiento 22 22 22 22 23 23 23 23 Sistema de medición de humos Definiciones Opacímetro Opacidad Índice opacidad Coeficiente de absorción 24 24 24 24 24 24 Longitud efectiva Principio de medida Secuencia generación humos Representación medidas Procedimiento de inspección Condiciones de ensayo Con motor parado Con motor en marcha Pruebas de aceleración Aceleraciones libres Pre-ITV diesel Interpretación color humo 25 25 25 25 26 26 26 26 27 27 28 Procedimiento de medida Ámbito de aplicación Equipos de inspección Condiciones de ensayo Con motor parado Con motor en marcha Método de ensayo Valores límites Valoración de resultados Primer ciclo Segundo ciclo Tercer ciclo Tolerancias Aspiración natural Sobrealimentados 29 29 29 29 30 30 31 31 31 31 32 32 Análisis de humos Gases contaminantes Partículas Anhídrido sulfuroso 34 34 35 35 Combustión en motores diesel Generalidades Análisis del ciclo Optimizar la combustión Emisiones contaminantes Reducción emisiones Geometría inyectores Turbulencia de cámara Velocidad angular motor Relación de compresión Dosificación de la mezcla Número de cetano 35 35 35 37 37 37 37 38 38 39 40 41 33 33 MANUAL DE INSTRUCCIONES DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO El analizador PEAK 9000 permite trabajar con cualquier tipo de vehículo, tanto gasolina como diesel. Para ello dispone de dos unidades de medida independientes que admiten cualquier configuración según las necesidades de cada usuario. Ambas unidades de medida se comunican, a través de un canal serie RS232, con un ordenador portátill que se encarga de gestionar los datos enviados por cada una de ellas. Estos datos, una vez interpretados, son visualizados de forma gráfica y numérica en una pantalla a color. Al mismo tiempo, se puede obtener un informe de cada una de las pruebas a través de la impresora. A continuación se muestra el diagrama general de todas las partes que componen el equipo de medida de gases. Las unidades de medida de gases y opacidad son independientes, se puede trabajar con el equipo sin necesidad de que ambas estén conectadas. El cableado que lleva incorporado para la conexión del opacímetro al equipo, consta de una manguera doble de conexión con la alimentación eléctrica (220V) y un cable de comunicaciones según se puede apreciar en el siguiente dibujo. 1 MANUAL DE INSTRUCCIONES CONEXIONADO: La unidad de medida de opacidad se muestra a continuación. En la fase de montaje se deben colocar los dos soportes metálicos. Conectar los cables de conexión según se indica en el dibujo siguiente. UNIDAD DE MEDIDA El programa implementado en el analizador se encarga de determinar automáticamente que unidades de medida están conectadas al ordenador central, al mismo tiempo que verifica si existe algún problema en la conexión física de cada unidad con el ordenador. Todos los componentes del analizador van montados en un mueble provisto de ruedas que permite su fácil desplazamiento hasta el lugar en el que se encuentre el vehículo que se quiera verificar. 2 MANUAL DE INSTRUCCIONES Todos los componentes del analizador van montados en un mueble provisto de ruedas que permite su fácil desplazamiento hasta el lugar en el que se encuentre el vehículo que se quiera verificar. En la figura siguiente se puede observar una vista frontal de dicho mueble. El equipo esta compuesto por un mueble ligero con atril para la colocación del ordenador portátil, una base intermedia donde se aloja la impresora y sirve de soporte al equipo de diagnosis colocado en el frontal de esta base. En la parte inferior una bandeja para soportar el opacímetro si lo lleva incorporado o bien para alojar maleta de conectores de diagnosis u otros accesorios del equipo. 3 MANUAL DE INSTRUCCIONES OPACÍMETRO El opacímetro, es el instrumento de medida que se utiliza para medir el valor de las partículas producidas por los motores de combustión diesel. A partir de Octubre del 2000, los estados miembros de la Comunidad Económica Europea deberán realizar las inspecciones a todos los vehículos diesel. La contaminación debida al aumento espectacular del parque automovilístico de los motores diesel, a obligado a controlar las emisiones de gases en estos motores. Los fabricantes han tomado medidas para reducir la emisión de gases y partículas de humo al ambiente. No obstante para prevenir y controlar las emisiones de gases, la Comunidad Económica Europea ha decretado a sus estados miembros la obligación de controlar estas emisiones según la directiva del 26 de Mayo de 1999 con fecha límite para la entrada en vigor de Octubre del año 2000. Histórico: Los métodos y procedimiento de medición pueden ser diferentes. Los procedimientos de control más antiguos y conocidos, se basaban en extraer una muestra de humo del escape que manchaba un papel blanco, normalmente de forma cilíndrica, cuando el vehículo estaba en funcionamiento. Posteriormente se analizaba esta muestra de papel, en una unidad de medición de colorimetría que indicaba en una escala de grises, el nivel de humos que había alcanzado ese papel. Este procedimiento era muy engorroso de realizar y además, primero había que hacer la medición y posteriormente se analizaba y media en un equipo exterior. Sistemas más avanzados de medición de opacidad, realizaban esta medida de forma diferente realizando la medida en tiempo real según se está produciendo la salida de humos por el escape y utilizando la medida del flujo total, es decir midiendo todo el volumen total de humos producidos en el escape. Con este método de medida se ensuciaban en exceso los elementos de medida, ya que todo el volumen de gases que sale por el escape, obstruían los sistemas de medición constantemente, para lo cual, si se quería mantener el equipo en perfecto estado de funcionamiento, había que estar constantemente limpiando los accesos de lo humos. Actualmente, todos los sistemas conocidos de uso general, utilizan el procedimiento de medida de flujo parcial y solamente una parte de los gases se analizan, evitando de esta manera ese mantenimiento constante. 4 MANUAL DE INSTRUCCIONES MEDIDAS REALIZADAS DIESEL: Rango de medida: Opacidad.................... Absorción................... Temperatura tubo de medición.. Temperatura gases de escape.. Temperatura de motor.............. Revoluciones de motor............. Temperatura ambiente.............. Temperatura detector............... Velocidad del ventilador......... Precisión: 0...99.9% 0... μ m-1 0.....175ºC 0.....175ºC 0º.....120ºC. 66...9.990 0.......175ºC. 0.......175ºC. 100...9999 R.P.M. Tiempo de respuesta: Tiempo de calentamiento: Tiempo de respuesta medida: Vida del transductor: 6 minutos aprox. 20msg. 62.500 horas. Unidad de medida: Emisor: Led verde 560nm. Cámara de medida: Alimentación AC: Salida serie digital: Hamamatsu Galliun Arsenide 215mm. 230VAC/115VAC (50/60Hz). RS232 a 19.200 baudios. 5 Resolución: 0.1 0.001 m-1 1ºC 1ºC 1ºC 10 1ºC 1ºC 100 MANUAL DE INSTRUCCIONES INSTALACIÓN DEL OPACÍMETRO Si el equipo sale de fábrica montado con el opacímetro, no es necesario realizar ninguna operación de conexionado ni de configuración. Solamente es necesario realizar estas operaciones, descritas a continuación, en el caso de que el opacímetro se instalase posteriormente. Para la instalación es necesario realizar las siguientes operaciones. 1.- Conectar el cable RS232 suministrado con la unidad, al puerto COM4 del ordenador. 2.- Configurar el opacímetro. a) Seleccionar en menú principal, utilidades. b) Seleccionar test de servicio técnico. c) Seleccionar y entrar test de configuración. d) Introducir clave de acceso. e) Pulsar Alt y tecla O en el mismo momento, para seleccionar y activar la casilla "Opacímetro instalado". La casilla quedará marcada con una "X". (observar dibujo superior izquierdo) f) Pulsar Alt y T para seleccionar "TEK" g) Si también se instala el medidor de revoluciones y temperatura, activar con Alt y M la casilla. h) Pulsar la tecla F y aparecerá (ver dibujo superior) una ventana en el centro de la pantalla. i) Pulsar Intro repetidamente (cinco veces) hasta que aparezca texto donde se pide que se introduzca el n/s de la unidad. En la parte inferior de este recuadro escribir utilizando el teclado el número de serie y para continuar volver a pulsar la tecla Intro. A continuación poner la versión de software utilizada y pulsar de nuevo Intro. La siguiente ventana pedirá que se introduzca el puerto, poner COM4 y seguir pulsando Intro hasta que la ventana desaparezca de la pantalla. j) Con el tabulador situar el foco en "Salir y salvar" y pulsar el espaciador para terminar y salir. 6 MANUAL DE INSTRUCCIONES TEST DE MEDIDAS El programa de medida de opacidad está compuesto por diferentes test de medida que se utilizarán dependiendo del diagnóstico que se quiera realizar en el vehículo. En el análisis de humos, solamente hay una medida concreta, la opacidad. Con el valor de opacidad medido se calcula el valor de absorción, con una fórmula matemática que tiene en cuenta la longitud de la cámara de medida de humos utilizada. También llamado factor K. En los diferentes test de medida, siempre se informará de ambos valores de humos. La homologación y control por la ITV, tiene como base de medida el valor de absorción. FASE DE CALENTAMIENTO Cuando se conecta el opacímetro a la red, pasa por una fase de calentamiento de la cámara de medida, similar al equipo de gases, con la diferencia que el tiempo de calentamiento suele ser bastante mas corto. El tiempo de calentamiento aparece indicado en los test numéricos y de aceleración cuando al entrar en el test todavía la unidad no esté caliente. El calentamiento no depende de la medida del tiempo, sino del aumento de temperatura en la cámara de medida. Si se quiere conocer la progresión de calentamiento, en el primer test de medida y en los test de aceleraciones hay un display o etiqueta informativa, que muestra la temperatura de la cámara de medida (temperatura de tubo). El valor de temperatura irá subiendo progresivamente, y cuando llegue a 80ºC la etiqueta mostrada en la pantalla "analizador en calentamiento" desaparecerá. CALIBRACIÓN Finalizado el calentamiento, el equipo realizará la calibración del instrumento. Es necesario para calibrar que no esté conectado en el escape del vehículo y además retirado lo mas posible para evitar que los valores tomados durante la fase de calibración sean lo mas bajos posibles. Al inicio de los test, especialmente el de aceleraciones libres se recomienda que se realice una calibración del equipo, en estos casos retirar siempre el equipo del escape y pulsado la tecla C se producirá la calibración. El tiempo de calibración es de 2 segundos aproximadamente, y en la pantalla aparece una etiqueta informativa de calibración. Si la calibración se hace con el motor en marcha, el equipo puede mostrar errores. Estos errores se indican en la pantalla. Comprobar tabla de errores y soluciones, en el apartado correspondiente de este manual. CAPTADORES Como elementos opcionales a la medida de humos, se pueden conectar el medidor de revoluciones y temperatura. Este medidor consta de una unidad principal de comunicaciones con salida RS232, con entradas de información de un captador piezoeléctrico para la medida de revoluciones y una sonda de temperatura para aceite. Cuando se instale en el equipo este accesorio, en el test de utilidades, en el capítulo de Servicio Técnico, será necesario activar en la configuración esta opción. Si el equipo se entrega con esta opción, no es necesario realizar la configuración. A continuación se relacionan los test de medida y sus explicación de funcionamiento. 7 MANUAL DE INSTRUCCIONES OPACÍMETRO DIGITAL DIESEL Este test muestra los valores numéricos de opacidad, absorción, revoluciones de motor, temperatura del aceite y temperatura de la cámara de medición interna del opacímetro. En la parte inferior izquierda se puede apreciar una ventana, con los valores programados de humos según el tipo de motor seleccionado. Se puede seleccionar tres tipos de vehículo: motores catalizados, atmosféricos y turboalimentados. Si al entrar en el test la unidad de medida no está conectada o está en período de calentamiento, aparecerá en la pantalla un texto informativo. Como se ha comentado en el apartado de calentamiento, solamente en este test se tiene el control de la temperatura de calentamiento de la cámara de medición de humos. Una vez que el calentamiento se ha realizado, el equipo está preparado para empezar a medir. Las medidas son "muy rápidas" y en este test va a ser difícil seguir la evolución de los humos ya que solamente podemos ver los valores producidos en tiempo real. IMPRESIÓN DE INFORMES Este test se muestran los valores de opacidad, absorción, revoluciones de motor y temperatura. En la parte superior de la hoja se puede apreciar los datos y características del vehículo medido. Se puede guardar el texto que se ha escrito en el apartado de observaciones. Este texto escrito no aparece en el informe de impresora, solamente se puede guardar como comentario de la prueba. Este texto si aparece cuando se recupera la prueba con el banco de datos. El funcionamiento y control de la impresora, es igual que en el analizador de gases. Pulsando F7 se accede a la impresión de los valores medidos en ese instante. 8 MANUAL DE INSTRUCCIONES ACELERACIÓN DIESEL Para diagnosticar y separar la procedencia de los humos, se ha desarrollado este test de medida. El objeto principal es separar el problema de inyectores del problema de la bomba. Al entrar en el test aparece un texto informativo de control de la operación que se va a realizar. Para iniciar el test es necesario pulsar la tecla de control F2. Se inicia entonces una secuencia rápida de medidas de humos que no son visualizadas en la pantalla, pero si recogidas por la unidad de humos. El equipo mostrará una etiqueta indicando el tiempo que resta para terminar la prueba. El número de medidas realizadas en los 10 segundos que dura la prueba, es de 500, dando una media de 50 medidas por segundo, que equivale a un tiempo por medida de 20 milisegundos. El resultado de la medida nos lleva a diagnosticar si se han producido "picos de humo" como consecuencia de inyectores defectuosos. Esta prueba se recomienda que se realice durante la fase de motor frío, ya que la dosis es superior por cilindro y es mas fácil identificar los problemas cuando los caudales son superiores. Realizar la prueba aumentando progresivamente la aceleración del motor hasta llegar a un valor alto de revoluciones. No hacer la prueba a ralentí, pues no se apreciaría diferencias en la medida. Se muestran a continuación diferentes medidas que se pueden dar y el diagnóstico de cada una de las pruebas. ESTADO CORRECTO La prueba se ha realizado subiendo progresivamente de revoluciones el motor. Con las medidas gráficas mostradas en la pantalla, se puede observar que el nivel de humos ha ido aumentando también progresivamente, pero sin alcanzar valores excesivos que puedan hacer pensar en problemas. El valor máximo de aceleración no ha superado la cuadrícula de 1.25. 9 MANUAL DE INSTRUCCIONES INYECTORES DEFECTUOSOS Con la misma aceleración que la prueba anterior, subiendo de revoluciones lentamente. Se puede observar los "picos de humos" medidos, que indican problemas de inyectores. Estos picos de humo no son visibles, pero la unidad de medida que está trabajando en modo rápido, si puede detectarlos. El valor progresivo de los humos no es alto, por lo tanto la bomba inyectora trabaja correctamente a todas las revoluciones del motor. BOMBA E INYECTORES DEFECTUOSOS Aceleración continuada con problemas de exceso de humo ya que el valor de humos supera la cuadrícula de 2.5 m-1 y además también presenta picos de humo. Por lo tanto el diagnóstico de estado, sería problema de bomba por el nivel elevado de humos y problema a su vez de inyectores por los picos de humo creados. 10 MANUAL DE INSTRUCCIONES BOMBA INYECTORA DEFECTUOSA En esta prueba, se observa un nivel alto del valor de absorción, debido principalmente al exceso de combustible suministrado por la bomba inyectora. Aunque se aprecie alguna subida rápida del nivel de humos, puede ser producido por la propia aceleración que hemos realizado, ya que cuando se acelera, el sistema inyecta momentáneamente una dosis superior de combustible. El calado o puesta punto de la bomba puede generar un nivel de humos alto. IMPRESIÓN DE INFORMES Este test se muestra la gráfica producida durante la aceleración del motor. En la parte superior de la hoja se puede apreciar los datos y características del vehículo medido. Se puede guardar el texto que se a escrito en el apartado de observaciones. Este texto escrito no aparece en el informe de impresora, solamente se puede guardar como comentario de la prueba. Este texto si aparece cuando se recupera la prueba con el banco de datos. El funcionamiento y control de la impresora, es igual que en el analizador de gases. Pulsando F7 se accede a la impresión de los valores medidos en ese instante. 11 MANUAL DE INSTRUCCIONES GRÁFICA DE BARRAS Este test es similar en cuanto a la forma de medir y parámetros medidos que el primer test de opacímetro digital. La diferencia está solamente en la presentación de los valores medidos en la pantalla. Seleccionar los niveles de trabajo según el tipo de motor con la tecla F2. Según se vaya pulsando la tecla se irán seleccionado los límites de medida programado. Se puede seleccionar tres tipos de motorizaciones diferentes, catalizados, atmosféricos y sobrealimentados o turbos. Los valores límites que se muestran en la pantalla, están preseleccionados en el test de utilidades, apartado de "selección de niveles diesel". Cuando el valor sobrepasa el nivel establecido, el color de la barra cambia. Si al entrar en el test la unidad de medida no está conectado o está en período de calentamiento, aparecerá en la pantalla un texto informativo. IMPRESIÓN DE INFORMES Este test se muestran los valores de opacidad, absorción, temperatura y revoluciones del motor. En la parte superior de la hoja se puede apreciar los datos y características del vehículo medido. Se puede guardar el texto que se a escrito en el apartado de observaciones. Este texto escrito no aparece en el informe de impresora, solamente se puede guardar como comentario de la prueba. Este texto si aparece cuando se recupera la prueba con el banco de datos. El funcionamiento y control de la impresora, es igual que en el analizador de gases. Pulsando F7 se accede a la impresión de los valores medidos en ese instante. 12 MANUAL DE INSTRUCCIONES GRÁFICA DIESEL Con este test se pueden comprobar en tiempo real el comportamiento de humos en diferentes puntos de funcionamiento del motor. Como la unidad de medida se coloca en la misma salida del escape el nivel de humos generado por el motor, es transmitido y visualizado inmediatamente según se produce. En esta prueba se pueden realizar comprobaciones de aceleración progresiva y de control de caudal de inyección. Las medidas se van mostrando en la pantalla según se producen. Muestra los valores de absorción y opacidad. Si se tiene instalado el medidor de revoluciones, también aparece trazada la curva. Básicamente, en este test se pueden comprobar dos puntos de diagnóstico del sistema de inyección. El primero punto, sería comprobar la progresión y el nivel de humos que se puede producir realizando la prueba con una aceleración de motor progresiva. El segundo punto, comprobar el estado del sistema de inyección durante las fases de carga de motor. Cuando se realiza la homologación de los motores diesel, el procedimiento de medida es totalmente diferente, e incluso los parámetros medidos de humos son diferentes. La prueba se realiza con el motor en carga (vehículo en dinamómetro), y se pesan las partículas de humo producidas en una simulación de conducción de 7 kilómetros realizados entre ciudad y carretera. TEST DE ACELERACIÓN Y PROGRESIÓN Realizar este test para la comprobación de progresión del sistema de inyección. Con una aceleración progresiva y sometiendo al motor a un alto régimen de revoluciones el valor de humos puede aumentar progresivamente pero no superar valores excesivos. NOTA: En condiciones de funcionamiento correcto no se suele superar el valor de homologación del vehículo. 13 MANUAL DE INSTRUCCIONES Este valor está situado normalmente en el vano de motor y se identifica como una etiqueta de color blanco o amarillo con forma cuadrada que tiene un marco y en el interior, un valor que no se suele identificar con ninguna medida del vehículo. TEST DE NIVEL DE HUMOS Este test mide el nivel de humos producidos durante una fase de aceleración rápida, para identificar la respuesta del motor, o el exceso de enriquecimiento, que produce un valor alto en la emisión de humos. Esta prueba es conveniente realizarla en diferentes vehículos para poder contrastar su comportamiento y evaluar el nivel de humos. El factor que determina la emisión de humos es el tiempo que permanecen los valores del humo a niveles elevados. Se realiza una rápida aceleración, el resultado es un aumento brusco de inyección y posteriormente una rápida bajada. Cuando el valor sobrepasa la mitad de pantalla, se puede observar humo en el escape durante un pequeño intervalo. El tiempo de emisión de humos es corto. Esta curva sería la de motor con un comportamiento normal. Con la misma aceleración que la anterior, el tiempo que permanece por encima del límite de pantalla es superior. El tiempo de emisión de humos es elevado, por lo tanto el sistema produce exceso de humo. 14 MANUAL DE INSTRUCCIONES Al realizar la misma aceleración que los anteriores, el valor no aumenta, siendo el tiempo de inyección pequeño. En esta situación el vehículo no tendría una buena respuesta en la conducción con carga ya que el valor de inyección sería pobre. IMPRESIÓN DE INFORMES En este test se muestran los valores de temperatura, opacidad, absorción, y revoluciones del motor. En la parte superior de la hoja se puede apreciar los datos y características del vehículo medido. Se puede guardar el texto que se a escrito en el apartado de observaciones. Este texto escrito no aparece en el informe de impresora, solamente se puede guardar como comentario de la prueba. Este texto si aparece cuando se recupera la prueba con el banco de datos. El funcionamiento y control de la impresora, es igual que en el analizador de gases. Pulsando F7 se accede a la impresión de los valores medidos en ese instante. 15 MANUAL DE INSTRUCCIONES ACELERACIONES LIBRES Es el test que más se utiliza para el diagnóstico y medida de la emisión de humos. En este test se pueden realizar aceleraciones consecutivas para comprobar el funcionamiento del motor. Se recomienda guardar las medidas para poder contrastar la variación existente después de realizar la reparación del vehículo. Al entrar en el test se recomienda hacer la calibración del opacímetro, para aumentar la precisión de la medida. Es necesario para calibrar que la sonda y la unidad de medida estén alejados del escape del vehículo, es decir que los humos producidos por la combustión del motor no penetren en la cámara de medición durante la calibración. Si quiere realizar la calibración extraer la sonda del escape y pulsar la tecla " C " mientras el equipo esté solicitando realizar una aceleración, en el monitor aparecerá las instrucciones de calibración. Para que los valores de emisión de humos sean correctos es muy importante que la temperatura de gases de escape, medida por el propio equipo y mostrada en la pantalla junto con las curvas y valores de absorción sean altas (mayor de 50º) y lo mas igual posible en las aceleraciones consecutivas. La aceleración del motor se debe realizar rápidamente subiendo al máximo de vueltas durante un tiempo aproximado de 2 segundos. Este es el tiempo necesario para hacer que el sistema inyecte la mayor cantidad de combustible y poder medir este valor de máxima opacidad. Realizar las aceleraciones en las mismas condiciones de tiempo de aceleración y máximas revoluciones del motor, ya que si estas condiciones se cambian, la prueba comparativa de comportamiento y valores no será válida. los tecla Realizar un mínimo de cuatro aceleraciones para contrastar las medidas y asegurarse del funcionamiento del motor. Las cuatro últimas aceleraciones realizadas, están memorizadas y se pueden visualizar valores y la tendencia de funcionamiento del motor. Pulsar la F6. La pantalla muestra el resultado numérico de la prueba, mostrando los valores de absorción, temperatura y revoluciones a ralentí y máximas. En la parte inferior informa del valor medio de estas aceleraciones. Estas medidas tomadas se deben guardar en el banco de datos ya que si los valores de humos son excesivos, será necesario realizar una reparación y después, volver a comprobar de nuevo las medidas, contrastando con las que están memorizadas en el banco de datos comprobando si ha habido variaciones tanto en el comportamiento como en los valores máximos de emisión de humos (absorción). Si el comportamiento (curvas gráficas) es igual en las cuatro aceleraciones realizadas, el motor funciona uniformemente y por lo tanto será posible reducir la emisión de humos de forma rápida y con bajo costo (prácticamente el costo que se puede producir por una limpieza de motor, toberas etc.. ). Si no se pueden conseguir valores de aceleración similares es síntoma de defecto (avería) del motor y será necesario detectar y reparar los elementos defectuosos del motor. 16 MANUAL DE INSTRUCCIONES La pantalla de resultados muestra la tendencia de funcionamiento de las últimas cuatro aceleraciones producidas en el motor. Para poder separar cada una de las aceleraciones y valores máximos producidos, cada prueba está identificada por un color diferente. Si las aceleraciones realizadas en el motor tienen el mismo comportamiento, la gráfica, será similar a la imagen izquierda, donde se puede apreciar el comportamiento en las cuatro aceleraciones han sido iguales. Este comportamiento viene determinado por el tiempo que tarda en producirse la inyección de combustible y por el valor alcanzado. El tiempo de la duración de inyección está reflejado en la pantalla de medida (líneas punteadas) y en un vúmetro situado en la parte inferior donde se refleja el momento de inicio (0") y el final de la inyección que en este caso está situado entre 1" y 2"segundos. Pulsando F5 se puede visualizar independientemente cada una de las gráficas de las aceleraciones. En cada pantalla de aceleración también se puede ver las curvas de aceleración si se ha utilizado el accesorio para medida de revoluciones. Con la tecla F5 se puede volver de nuevo a visualizar las gráficas superpuestas Si se quiere imprimir o memorizar los datos, entrar en el test de impresión pulsando la tecla F7. IMPRESIÓN DE INFORMES En este test se muestran los valores máximos de opacidad junto con las gráficas de revoluciones y absorción. El informe es similar al utilizado en el test de Pre-ITV. Se puede guardar el texto que se a escrito en el apartado de observaciones. Este texto escrito no aparece en el informe de impresora, solamente se puede guardar como comentario de la prueba. Este texto si aparece cuando se recupera la prueba con el banco de datos. El funcionamiento y control de la impresora, es igual que en el analizador de gases. Pulsando F7 se accede a la impresión de los valores medidos en ese instante. 17 MANUAL DE INSTRUCCIONES PRE-ITV DIESEL Este sistema de medida se debe realizar para la comprobación del sistema de gestión diesel según la última recomendación de la CEE referente a la medida de los humos en motores diesel. Al iniciar el test se deben seguir las instrucciones que aparecen en la pantalla. Seleccionar el tipo de motor a analizar, desconectar la sonda de gases del escape, realizar dos aceleraciones para limpiar las partículas depositadas en el escape e iniciar la prueba de medida. El equipo pide que se inicien las aceleraciones después de introducir la sonda en el escape y haber realizado una calibración. El tiempo de calibración es de 1 a 2 segundos. La aceleración debe hacerse rápidamente, subiendo las revoluciones de motor hasta llegar al corte de bomba o como mínimo llegando al 80% aproximadamente del total. Las aceleraciones siguientes deben ser lo más parecidas posibles. Si varía en exceso las aceleraciones, se puede rechazar la prueba. A medida que se van realizando aceleraciones, el la pantalla se irán mostrando las curvas de medida y los valores máximos registrados durante el momento de aceleración. Las curvas se visualizan de forma superpuesta y los valores máximos en cada display de pruebas numerados en la parte superior de las gráficas. Las cuadrículas marcan en sentido vertical los niveles de absorción de los gases y en sentido horizontal el tiempo de emisión de humos. El número de aceleraciones y valores límites y de tolerancia lo determina el programa de medida que se aplica en cada Comunidad. Para utilizar este procedimiento de medida y valoraciones, el Ministerio de Fomento a tenido en cuenta la directiva de la Comunidad Económica Europea 1999/52/CE de fecha 26 de Mayo de 1999. Actualmente se está utilizando el siguiente procedimiento, si con las dos primeras aceleraciones los valores son inferiores a los límites establecidos se termina la medición y se sacan las conclusiones de la medida según se aprecia en la pantalla izquierda. Si los valores son superiores al límite máximo establecido, termina la prueba y muestra las conclusiones. Si durante las dos primeras aceleraciones existe una prueba buena y otra mala, se realiza una tercera y se saca la media aritmética. Si la media aritmética es superior a límite, todavía se permite una cuarta aceleración, anulando el programa el valor mas alto y realizando la medida aritmética de los tres valores menores. Ver procedimiento de inspección en ITV en otro capítulo. 18 MANUAL DE INSTRUCCIONES Si queremos comprobar las medidas realizadas en modo gráfico, pulsar F5 y aparecerá una pantalla igual a la mostrada en la parte izquierda de este texto. En la parte superior se encuentran las medidas de valores máximos tomados durante la prueba y en el centro las curvas gráfica de cada una de la aceleraciones realizadas. Si se han medido las revoluciones del motor durante la prueba, se mostrará gráficamente la curva de revoluciones y el valor de absorción. INFORME DE IMPRESORA En este test se muestran los valores y gráficas individuales de las aceleraciones realizadas, con una tabla de los valores de revoluciones máximas y mínimas tomadas de cada prueba En la parte superior de la hoja se puede apreciar los datos y características del vehículo medido y el resultado de la prueba. Se puede guardar el texto que se a escrito en el apartado de observaciones. Este texto escrito no aparece en el informe de impresora, solamente se puede guardar como comentario de la prueba. Este texto si aparece, cuando se recupera la prueba con el banco de datos. El funcionamiento y control de la impresora, es igual que en el analizador de gases. Pulsando F7 se pasa a la impresión de los valores tomados en la prueba. 19 MANUAL DE INSTRUCCIONES BANCO DE DATOS Las medidas realizadas en cada uno de los test, son enviadas a este banco de datos. Aquí se van almacenando todas las pruebas, ya sean de medidas digitales o bien de gráfica de barras o gráfica de gases. Para poder localizar un vehículo y volver a sacar las medidas, solamente es necesario poner la matrícula y aparecerá un listado con las pruebas que se han realizado en ese vehículo. Al salir la información, se presenta un histórico con las pruebas realizadas, fecha y kilómetros de las mismas. Se puede volver a imprimir las pruebas que están memorizadas. Junto con la prueba aparecen las observaciones que se han escrito. Estas observaciones pueden ser de nuevo modificadas y vueltas a almacenar. El máximo de pruebas almacenadas por cada vehículo es de diez, superado este valor, se suprimirá automáticamente la prueba que sea más antigua y así sucesivamente con las siguientes medidas que lleguen al banco de datos. Se puede sacar un listado de todos los vehículos almacenados en el banco de datos, pudiendo seleccionarse por grupos. La selección de grupos se hace cuando ponemos las letras iniciales de la matrícula. Si queremos seleccionar y listar vehículos de una ciudad que empiece por A, teclearemos la letra pulsando a continuación la tecla de INTRO, en la pantalla aparecen listados todas las matrículas de esa ciudad. 20 MANUAL DE INSTRUCCIONES AJUSTE DE VALORES ITV Para adaptarse las medidas del equipo a los diferentes métodos de medida aplicados en cada ITV, en el menú de utilidades y en el test de selección de niveles diesel, se pueden cambiar los valores de las diferentes apartados de diagnóstico. Para realizar el cambio de estos valores, se debe ir al menú de utilidades pulsando F2, según se aprecia en la pantalla izquierda y a continuación marcar el test de selección de niveles diesel. Una vez dentro del test, pulsar la tecla F5 que indica ITV, para entrar en la siguiente pantalla donde se realizará la programación de valores. Según se puede ver en la pantalla de programación de la normativa ITV diesel representada a la izquierda, es posible seleccionar los diferentes valores para motores atmosféricos y sobrealimentados. Los valores que actualmente pueden ser cambiados, corresponden al número de pruebas mínimo y máximo, límites de baja emisión, correcto, defecto leve, desfavorable y exceso así como el valor de dispersión. Este sistema de adaptación de valores se puede variar en un futuro si se adaptasen otros criterios del método de medida. Para cambiar los valores con F2 seleccionar el display y con F3 y F4 aumentar o disminuir el valor seleccionado. Si tiene dudas de funcionamiento, seleccione la ayuda con F8, donde se explica el funcionamiento de este programa. 21 MANUAL DE INSTRUCCIONES PROBLEMAS Y SOLUCIONES En esta capítulo se muestran los posibles errores o controles que se pueden dar en el opacímetro. El diagnóstico de funcionamiento esta en el test de Servicio Técnico, donde se puede comprobar el estado general del sistema de medida. SERVICIO TÉCNICO DIESEL En el margen izquierdo se muestra el test de diagnóstico del equipo. Si alguna casilla está marcada con una "X" leer el texto seleccionado para comprobar el problema registrado. A continuación se muestran una información de etiquetas que pueden aparecer durante la fase de medida y las posibles soluciones a estos avisos. 0.-Temperatura ambiente fuera de rango Si la temperatura ambiente se encuentra fuera de los márgenes de trabajo establecidos. (de 0ªC a 45ºC). Los ventiladores y resistencia calefactora dejarán de funcionar y el sistema de bloquea. 1.-Temperatura detector fuera de rango. El detector trabaja a una temperatura estable de 45ºC. Si el transductor detecta que la temperatura del detector está fuera del rango de seguridad (40ºC .....50ºC) se activará este error. 2.-Temperatura de gas demasiado fría. Para que la medida de opacidad sea correcta, debe comprobarse que la temperatura del gas a la entrada de la cámara de medida sea mayor que el límite establecido. Si la temperatura de gas no está dentro del límite establecido se debe principalmente a que la temperatura de combustión nos sea la adecuada (motor frio). Acelerar el vehículo para aumentar la temperatura de combustión. 3.- Temperatura de tubo fuera de rango. La temperatura de la cámara de medida en condiciones de funcionamiento es de 80ºC. Si este valor se desplaza el equipo indica error de temperatura de tubo fuera de rango establecido (77ºC...100ºC) 4.- Voltaje detector fuera de rango. Alimentación fuera de rango en detector opacidad. La tensión de trabajo se situa entre 11Volt. a 16Vlt. 5.- Velocidad de ventilador fuera de rango. La velocidad del ventilador es inferior a 2100RPM y puede ocasionar error en el cálculo de la longitud efectiva de la cámara y variar el valor de absorción. 22 MANUAL DE INSTRUCCIONES 6.- Ventilador en marcha. Estado que se encuentra el ventilador ya que puede estar desactivado si el equipo no se utiliza durante un periodo de tiempo prolongado. 7.-Calefactores apagados. Es un estado de trabajo, como consecuencia de otro error detectado como puede ser opacidad fuera de rango que desactiva el ventilador y la resistencia calefactora. 8.- Calibración necesaria. Advertencia de calibración antes de iniciar las medidas. Consecuencia de haber estado desconectado o no utilizado en proceso de medida. 9.- Calibración en proceso. El equipo se calibra una vez terminada la fase de calentamiento. El tiempo de calibración es de 2" aproximadamente. Cuando se pulsa la tecla C se vuelve a calibrar. Para realizar la calibración es necesario que la sonda esté fuera del escape. Verificar instrucciones de calibración. 10.- Modo standby permitido. El equipo está en espera de que se inicie una fase de medida. 11.- Modo de sistema (Normal/Trigger) Modo de funcionamiento del equipo que depende del test donde se encuentre. En modo trigger espera a que se inicie una aceleración para iniciar automáticamente el registro de valores de humos. Se utiliza especialmente en los test de aceleraciones libres y test de pre-itv. 12.-La ventana necesita ser limpiada. El equipo tiene las ventanas (lentes) del emisor y receptor sucias. Realizar la limpieza de las lentes a través de los huecos de salida de humos. Utilizar, para la limpieza, agua jabonosa empapada en un paño húmedo y después secar correctamente. Aprovechar en este momento para limpiar la cámara de medida con la baqueta suministrada para este fin. Cuando limpie la cámara, los ventiladores deberán estar encendidos para evitar que en esta fase de limpieza, el hollín pueda penetrar al interior del equipo o depositarse en las lentes de los emisores. 13.- Opacidad fuera de rango El equipo está mal calibrado o se ha calibrado con la sonda introducida en el escape. Sacar la sonda del escape del vehículo y realizar la calibración. 14.- Error de ganancia del detector. Error de medida debido a suciedad en lentes o al propio detector. 15.- Error del sistema. Apagar la unidad de medida de humos y volver a iniciar el proceso de calentamiento. Si desaparece este indicador el problema se ha producido como consecuencia de interferencias eléctricas en la red de suministro. MANTENIMIENTO El mantenimiento que se debe dar al equipo se basa especialmente en la limpieza de las lentes, cámara de medida y sondas de extracción de gases. Como mantenimiento preventivo, y para evitar problemas en los cableados de conexión, se recomienda que al recoger los cables se pase un trapo para limpiarlos y además se evite estiramientos bruscos cuando se aprecien torceduras en los mismos. 23 MANUAL DE INSTRUCCIONES SISTEMA DE MEDICION DE HUMOS En este apartado, se trata de dar las explicaciones de funcionamiento y aplicación de un equipo de medición de humos denominado opacímetro. Los motores de gasoil emiten gases ( CO, CO2, HC y O2 ) en proporciones diferentes a los de gasolina, pero realmente lo que mide el opacímetro no son gases sino partículas sólidas (humos). Es importante conocer este concepto, para saber hasta donde se pueden determinar los problemas del motor a través de la medición de humos. Lo que se mide es consecuencia de la cantidad o nivel de combustible inyectado que se transforma en humos. A mayor cantidad de combustible mayor será el nivel de humos. No se debe conectar el analizador de gases a un vehículo con motor diesel, ya que las partículas de humo harán que los filtros y cámaras de medida se dañen. DEFINICIONES: Opacímetro: Instrumento destinado a medir de manera continua los coeficientes de opacidad o de absorción luminosa de los gases de escape emitidos por los motores de combustión interna. Opacidad: Característica de un elemento, en este caso el humo, de impedir el paso de la luz a través de él. Índice de opacidad: Tanto por ciento de la luz emitida desde una fuente luminosa que, pasando a través de un recorrido con humo, no alcanza a un foto-receptor. Se calcula por la siguiente fórmula. Donde: I: Io: N: a: Q: L: Intensidad de luz que llega al detector en presencia de humos Intensidad de luz que llega al foto-detector en presencia de aire limpio Concentración de partículas de humo (m-3) Área proyectada media de partículas (m-2) Coeficiente de extinción de luz Longitud efectiva del trayecto luminoso sin humos (m) Coeficiente de absorción luminosa (k): Se define por la ley de Beer-Lambert (k= naQ) La relación con el índice de opacidad es: Donde K está expresado en (m-1) 24 MANUAL DE INSTRUCCIONES Longitud efectiva del trayecto del haz luminoso (L): Longitud de un haz de luz entre el emisor y el receptor que es atravesado por la corriente de gas de escape, corregida lo necesario por uniformidad debido a gradientes de densidad y efecto de borde. Normalmente L= 215 mm, no obstante cada fabricante puede utilizar una longitud diferente siempre que el resultado de la medida sea igual. Principio de medida: El principio de medida consiste en hacer pasar un haz luminoso a través de una longitud específica del humo a medir, y esa proporción de luz incidente que alcanza el receptor (una célula fotoeléctrica o un diodo), se utiliza para evaluar el obscurecimiento del medio. La longitud del humo sobre la que se mide la opacidad depende del diseño del instrumento, normalmente se utiliza como valor común 430 mm de longitud efectiva. Para calcular el valor de absorción, es necesario conocer la longitud efectiva de la cámara de medida, como se muestra en la fórmula de cálculo de absorción. SECUENCIA DE GENERACIÓN DE HUMOS: Es necesario realizar una rápida aceleración para poder medir el valor máximo de inyección de combustible, pero no es necesario mantener a un régimen alto al motor durante mucho tiempo ya que, según se aprecia en los dibujos siguientes, la emisión mayor de humos se produce solamente durante un tiempo inferior a 2" como máximo. En los test de medida de aceleraciones, se puede apreciar este tiempo de inyección ya que la pantalla está divida en cuadrículas de 1 segundo. REPRESENTACIÓN DE MEDIDAS La gráfica superior indica las revoluciones alcanzadas del motor, donde se puede apreciar que la aceleración ha sido casi instantánea (brusca) y después se ha mantenido el motor a un régimen alto durante tres segundos aproximadamente. La segunda gráfica representa los humos en tiempo real que se producen en el motor, observándose que solamente se ha producido un valor alto en el inicio de la aceleración (entre uno y dos segundos) y aunque se ha seguido manteniendo alto el régimen de motor, el valor medido ha descendido. Esto nos indica que no es necesario mantener el motor a un alto régimen durante mucho tiempo. La norma establece como referencia dos segundos de régimen máximo. La tercera gráfica es la respuesta que se toma como referencia de la medida. Este valor es un filtro del anterior y es la referencia para la medida de absorción. 25 MANUAL DE INSTRUCCIONES PROCEDIMIENTO DE INSPECCION PARA EL CONTROL DE EMISIONES DE LOS VEHÍCULOS CON MOTOR DIESEL Condiciones del vehículo para el ensayo Con motor parado a) El nivel de aceite debe ser correcto, situándose entre los niveles indicados en la varilla. b) Comprobar que la temperatura del motor es correcta para realizar la prueba. La prueba de temperatura se pude hacer midiendo la temperatura del aceite (mínimo 80º), mediante la comprobación de activación del ventilador del motor o con el propio indicador de temperatura del vehículo. Si no se utiliza medida de sonda de aceite, a través del mismo opacímetro se puede comprobar la temperatura del motor por medio de la medición de los gases del escape, el valor mínimo para poder iniciar las medidas debe ser de 55/60 grados. Para poder llegar a esta temperatura no dejar al motor en fase de ralentí, puesto que provoca suciedad en la línea de escape y puede modificar los resultados. c) Comprobación visual de los elementos del motor importantes como pueden ser; manguitos sin fugas y bien apretados, conductos de combustible, tensión y estado de las correas del ventilador y, si es posible, comprobación también del estado de la distribución. Con motor en marcha a) A régimen ralentí comprobar la presión de aceite, verificar el funcionamiento del indicador de presión de aceite y ver si se apaga al arrancar el motor. b) Verificar la estanqueidad del escape del motor, comprobando que no presente fugas. c) Efectuar una purga o limpieza del escape acelerando el motor progresivamente, sin aceleraciones bruscas, y llegar a altas revoluciones del motor. d) Durante la fase de limpieza prestar atención al comportamiento del motor. e) Para vehículos muy sucios, se aconseja efectuar rodaje en carretera a régimen de motor elevado para realizar la limpieza en la línea de escape. PRUEBAS DE ACELERACIÓN Este es el procedimiento de medida que se debe realizar en el taller, después de haber realizado los pasos de reacondicionamiento del vehículo expuestos en el apartado anterior. Estas pruebas de aceleración es necesario hacerlas produciendo el máximo nivel de humos del motor, esto se consigue pisando rápida y bruscamente el acelerador y manteniéndolo a máximo régimen durante dos segundos. Con este procedimiento de aceleración, nos aseguramos las peores condiciones de medida y por lo tanto el valor máximo posible. Si la aceleración realizada durante la comprobación se hace lentamente, los valores de humos serán bajos pero cuando vaya a pasar la ITV, como la aceleración será diferente, el vehículo puede ser rechazado. Hay dos programas diferentes en el equipo, según sea para determinar el estado o funcionamiento del motor o bien para sacar un informe de funcionamiento para pasar la ITV. 26 MANUAL DE INSTRUCCIONES ACELERACIONES LIBRES Programa y proceso dedicado a la comprobación de estado del motor a través de las aceleraciones de motor. Con este programa se pueden realizar cuantas aceleraciones necesitemos para asegurarnos las medidas. El proceso de medida trata de conseguir cuatro aceleraciones estables para determinar los valores de funcionamiento del motor. El programa del equipo memoriza y muestra las cuatro últimas aceleraciones realizadas. La secuencia de medida será la siguiente: a) Pre-acondicionamiento del vehículo para determinar el estado de temperatura y mecánica del motor. b) Calibración del equipo de medida. c) Aceleración para limpieza y purga del circuito de escape. d) Aceleraciones bruscas preliminares para conseguir estabilidad de temperatura. e) Introducción de la sonda en el escape. f) Iniciar ciclo de aceleraciones (cuatro como mínimo) hasta conseguir cuatro de valores lo mas próximos posibles. g) Si no se consiguen cuatro similares es síntoma de funcionamiento deficiente del motor. Resultado de medida: 1- Si el valor conseguido en la cuatro aceleraciones es superior a la norma, seguir el proceso de reducción de humos utilizado según recomendaciones de los propios fabricantes de motores (la tabla se encuentra en el apartado de intervenciones). Si el comportamiento del motor es correcto aunque existe un exceso de humo, puede ser debido a problemas de exceso de combustible (tarado de bomba, limpieza etc), consumo de aceite o mal calado de motor. 2- Si no se consiguen valores próximos, puede ser consecuencia de alimentación irregular o fallos mecánicos de motor. La alimentación irregular puede ser debida al mal estado de las toberas de los inyectores o compresión de motor defectuosa (segmentos agarrados). 3- Tener en cuenta el "color del humo" producido ya que los opacímetro miden la absorción producida en el interior de la cámara y esta absorción puede ser por humo blanco o humo negro. 4.- Se recomienda que los valores producidos en esta prueba se almacenen en el banco de datos y sirvan como referencia para comprobar el resultado de la reparación si fuese necesario, o bien para determinar en la siguiente medición que se realice, la tendencia en el comportamiento del motor. PRE-ITV DIESEL Programa de medida dedicado a realizar un chequeo del motor con el mismo procedimiento utilizado en la ITV. Al finalizar las medidas el equipo muestra los resultados de la aceleraciones. Este programa no permite realizar pruebas de aceleraciones libres, solamente realizará el número de pruebas programado y sacará las conclusiones (pasa/no pasa) de aquellas pruebas a las que está programado. En el menú de utilidades se puede adaptar el equipo a las condiciones establecidas en cada Comunidad Autónoma. El número de pruebas de aceleración y valores límites se determina según los diferentes métodos de ensayo, que cada Comunidad haya establecido según se expone más adelante. 27 MANUAL DE INSTRUCCIONES INTERPRETACIÓN DEL COLOR DEL HUMO DE ESCAPE Color blanco: Combustible no quemado, aparece principalmente en el arranque en frio o por mala pulverización o falta de compresión. Color azulado: Formado por gotas de aceite condensadas, síntoma de consumo de aceite por desgaste de segmentos o guías de válvulas. Color grisáceo o negruzco: Formado por partículas sólidas, síntoma de mala pulverización de la inyección, exceso de combustible en la cámara o falta de aire (mezcla rica). 28 MANUAL DE INSTRUCCIONES INFORMACIÓN SOBRE EL PROCEDIMIENTO DE MEDIDA A continuación se expone, con carácter informativo, el procedimiento de inspección que se realiza en la Comunidad de Madrid. Ha de tener en cuenta que en cada Comunidad puede existir una diferencia en el número de aceleraciones, valores límites inferiores, valores máximos permitidos y límites de tolerancia. El equipo puede programarse para múltiples sistemas de ensayos (ver apartado de programación de valores para ITV) sin necesidad de hacer programas específicos para cada Comunidad. COMUNIDAD DE MADRID PROCEDIMIENTO DE INSPECCIÓN PARA EL CONTROL DE EMISIONES GASEOSAS DE LOS VEHÍCULOS CON MOTOR DIESEL 1 Ámbito de aplicación Vehículos matriculados o puestos en circulación desde el 1 de Enero de 1980, equipados con motor diesel. En consecuencia, se excluyen los matriculados con anterioridad de esta fecha. 2 Equipos de inspección La medición de opacidad de los gases de escape se realizará con opacímetros que cumplan las especificaciones recogidas en la Orden Ministerial de Fomento de 18 de Marzo de 1999, por la que se regula el control metrológico del Estado sobre los instrumentos destinados a medir la opacidad y determinar el coeficiente de absorción luminosa de los gases de escape de los vehículos equipados con motores de encendido por compresión (diesel). 3 Condiciones del vehículo para su ensayo Los vehículos, antes de ser sometidos al ensayo de emisiones gaseosas, deberán cumplir unas condiciones mínimas que garanticen su idoneidad para realizar la medida, por lo que se realizaran las siguientes comprobaciones: 29 MANUAL DE INSTRUCCIONES 3.1 Con motor parado. Se comprobará: a) El nivel de aceite del motor b) La temperatura del motor. Se considerará que cumple esta condición cuando el aceite del cárter tenga una temperatura de 80ºC, como mínimo, o la temperatura normal de funcionamiento, si es inferior. La temperatura podrá medirse directamente mediante sonda, o indirectamente, por nivel de radiación infrarroja del cárter del motor. La temperatura normal de funcionamiento del motor podrá ser determinada por otros medios, por ejemplo a través del indicador de temperatura del circuito de refrigeración, o mediante el funcionamiento del ventilador. c) Las condiciones mecánicas del motor. Visualmente se comprobará que éstas son satisfactorias, verificando que no existen fugas de aceite, agua o combustible, así como la situación, estado y tensado de las correas del ventilador y otros. 3.2 Con motor en marcha Con el motor a régimen de ralentí se verificará: a) La presión del aceite en el circuito de engrase de motor, mediante el manómetro del vehículo. b) la estanqueidad del circuito de escape, comprobando la ausencia de fugas. 4 Purgado del sistema de escape. Mediante una aceleración en vacío, se purgará el sistema de escape, acelerando lenta y progresivamente hasta la velocidad de desconexión de la bomba. Durante la purga se prestará especial atención al comportamiento del motor, observando los posibles ruidos extraños y el régimen de corte de la bomba o del sistema de inyección. Este corte se producirá dentro de los márgenes establecidos por el fabricante que, en ningún caso, será inferior al régimen de potencia máxima, ni lo superará en mas de un 15%. Si se detectasen anomalías, ruidos extraños, que la desconexión de la bomba no se produce o que el corte está fuera de los límites estipulados, o cuando no se satisfaga alguno de los puntos anteriores, no se continuará con la prueba, rechazando el vehículo por no cumplir las condiciones mínimas de seguridad para su ensayo. 30 MANUAL DE INSTRUCCIONES 5 Método de ensayo Antes de comenzar cada ciclo de ensayo de motor debe estar girando al régimen de ralentí un mínimo de 10 segundos. Ciclo de ensayo. Cada ciclo de ensayo comprende una aceleración en vacío, desde la posición de ralentí hasta la velocidad de desconexión, realizada de forma rápida y continua pero sin brusquedad, en un tiempo no superior a un segundo. Alcanzada la velocidad de desconexión, se mantendrá en este régimen al menos dos segundos, soltando a continuación el pedal del acelerador. En los vehículos de transmisión automática, el régimen de ensayo será el especificado por el fabricante, o en su defecto, el correspondiente a los 2/3 de la velocidad de desconexión. 6 Valores límite El nivel de opacidad (coeficiente de absorción) no deberá ser superior al registrado en la placa del fabricante, conforme a la Directiva 72/306/CEE de Consejo o, cuando no se disponga de este dato, a los valores siguientes: - Motores diesel de aspiración natural: - Motores diesel sobre alimentados 2,5 m-1 3,0 m -1 7 Valoración de resultados. Se valorarán los resultados obtenidos en cada ciclo de ensayo con el siguiente criterio: 7.1 Primer ciclo de ensayo Si el valor de opacidad obtenido es: 2,25 m -1 en motores diesel de aspiración natural. 2,75 m -1 en motores diesel sobrealimentados. el resultado se considerará favorable, dando por finalizado el ensayo. Si los valores son superiores a los anteriormente indicados e inferiores a 5 m-1, se realizará un segundo ciclo de ensayo. 31 MANUAL DE INSTRUCCIONES Cuando la opacidad medida sea superior a 5 m-1, se efectuará un nuevo ciclo de purga manteniendo el motor a un régimen en el entorno a 2500 r/min, en turismos o vehículo ligeros y de 1.500 r/min en vehículos pesados, durante un mínimo de 30 segundos. Finalizado el ciclo de purga, se realizará un nuevo ciclo de ensayo. 7.2 Segundo ciclo de ensayo Si el valor de opacidad obtenido es : 2,25 m -1 en motores diesel de aspiración natural. 2,75 m -1 en motores diesel sobrealimentados. el resultado se considerará favorable, dando por finalizado el ensayo. Si el valor de la opacidad es superior a los indicados anteriormente, se realizara un nuevo ciclo de ensayo. Si en el 1er ciclo de ensayo se obtiene un valor superior a 5 m-1 y en el segundo, nuevamente, el valor obtenido es superior a éste, el vehículo será rechazado. 7.3 tercer ciclo de ensayo. Si el valor de opacidad obtenido es: 2,25 m -1 en motores diesel de aspiración natural. 2,75 m -1 en motores diesel sobrealimentados. el resultado se considerará favorable, dando por finalizado el ensayo. Si el valor obtenido es superior a los índices anteriormente indicados, se realizará la media aritmética de los valores obtenidos en los tres ciclos de ensayos; desechando aquellos que se desvíen más de 1 m-1 del valor de la media. En caso de despreciar algún valor, porque se desvíe de la medida, se realizará un nuevo ciclo de ensayo hasta conseguir tres valores, dentro de la desviación máxima, para obtener la medida. Estos ciclos de ensayo se irán repitiendo hasta conseguir tres valores aceptables. El límite máximo de ensayos se fija en seis, al término de los cuales, si no se obtienen tres valores aceptables para realizar la medida, se rechazará el vehículo por inestable. 32 MANUAL DE INSTRUCCIONES Si la media obtenida es: a) Motores diesel de aspiración natural: media < 2.50 m-1, el resultado será favorable. 2,5 m-1 < media 3.75 m-1, el resultado será defecto leve. media > 3.75 m-1, el resultado será desfavorable. b) Motores diesel sobrealimentados: media < 3.0 m-1, el resultado será favorable. 3.0 m-1 < media 4.5 m-1, el resultado será defecto leve. media > 4,5 m-1, el resultado será desfavorable. Todas la comprobaciones y ensayos deberán ser realizados por personal cualificado de la Estación I.T.V., anotando los resultados obtenidos en el informe de inspección Técnica, en la casilla de Observaciones, con las siguientes posibilidades: - Vehículo aceptado: se anotará el valor obtenido - Vehículo rechazado por superar dos veces 5 m-1: se anotará el valor mas bajo de los dos. - Vehículo rechazado por valor medio: se anotará el valor de dicha media. - Vehículo rechazado por dispersión excesiva: se anotará la palabra "dispersión". 8 Los ensayos los realizarán los propios inspectores mecánicos encargados de este cometido en las Estaciones de I.T.V. Se deberán adoptar todas las medidas precisas para que esta actuación se desarrolle sin producir ningún deterioro en los vehículos y, como siempre, cuidando con esmero la atención a los usuarios. 33 MANUAL DE INSTRUCCIONES ANÁLISIS DE HUMOS Como resultado de medidas realizadas, se ha demostrado que los vehículos equipados con motores que funcionan según el ciclo DIESEL son menos contaminantes (en parte, también, por su menor participación porcentual en el parque móvil, que en España se sitúa alrededor del 40%). En la siguiente tabla se refleja el reparto de las emisiones contaminantes entre vehículos de gasolina y diesel en porcentaje de gases producidos, comparados con los motores de gasolina Gasolina Diesel CO HC NOx Pb C SO2 CO2 89 11 73 27 61 39 100 ---- 33 67 15 85 53 47 Las principales fuentes de emisiones contaminantes de los vehículos automóviles son tres: -El cárter del motor, por la evacuación exterior de vapores de aceite y gases quemados. -La evaporación de gasolina del depósito y del carburador. -El escape, por el cual salen los productos de la combustión. El volumen, tipología y concentración de los productos emitidos dependen sobre todo del diseño del motor, de sus condiciones de funcionamiento, del tipo y de las características del combustible empleado. En la tabla siguiente, se reflejan comparativamente las fuentes de emisión preponderantes en relación con los distintos contaminantes y modelos de motorización. CO HC NOx Pb C SO2 CO2 CONTAMINANTES DIESEL GASOLINA Monóxido de carbono Hidrocarburos Óxidos de Nitrógeno Compuestos de plomo Polvos o partículas Anhídrido sulfuroso Anhídrido carbónico Escape Cárter Escape Cárter Escape -------Escape Cárter Escape Cárter Escape Cárter Escape Cárter Evaporación Escape Cárter Escape Cárter Escape Escape Escape Cárter Escape Además de los gases conocidos en los motores de gasolina, los motores de combustión diesel emiten otros gases característicos como los que se describen a continuación. 34 MANUAL DE INSTRUCCIONES Partículas (C) Las partículas, presente sobre todo en los gases de escape emitidos por los vehículos diesel, son partículas invisibles, sólidas o líquidas, de dimensiones microscópicas ( 0,2 a 10 milésimas de milímetro) que quedan suspendidas en el aire y, por lo tanto, son respirables. Por el contrario, el hollín o humo negro es visible, porque está constituido por gránulos de carbono de dimensiones más grandes (hasta 2mm). Los gases de escape de los motores de gasolina contienen polvos o "partículas" muy limitadas en cantidad respecto de los diesel. Las partículas y el humo negro se generan durante la combustión en ausencia de oxígeno a partir de las gotitas de gasóleo que, al no evaporarse por completo, se carbonizan en la parte central por efecto de la elevada temperatura. Las partículas y humo negro, están formadas, en esencia, por una matriz carbonosa sobre la cual se depositan compuestos orgánicos: entre ellos se encuentran hidrocarburos aromáticos poli cíclicos ( o poli nucleares), sospechosos de ser muy cancerígenos. Las partículas contienen también una determinada cantidad de aceite lubrificante y sulfatos asociados con agua. Anhídrido sulfuroso (SO2) Los gases de escape de los motores diesel contiene anhídrido sulfuroso (SO2) en cantidad proporcional a la de azufre existente en los distintos combustibles ( 0,3% en peso para diesel), y procede de las impurezas ya presentes en el crudo de origen. El anhídrido sulfuroso procede del azufre presente en los combustibles y la cantidad emitida, a igualdad de otras condiciones, es directamente proporcional a la cantidad del combustible consumido. Únicamente puede ser eliminado con la utilización de combustibles desulfurados. El anhídrido sulfuroso y los óxidos de nitrógeno, bajo la acción de la luz solar, se transforman en ácido nítrico (HNO3) y ácido sulfúrico (H2SO4) respectivamente y dan lugar al fenómeno de la lluvia ácida que provoca la muerte progresiva de las masas forestales. Los compuestos de azufre causan también contaminación olfativa, puesto que el anhídrido sulfuroso tiene un olor desagradable. COMBUSTIÓN EN LOS MOTORES DIESEL Generalidades En los motores diesel, denominados también de encendido por compresión, el inicio de la combustión es espontáneo cuando el combustible, inyectado al final de la fase de compresión, encuentra en el interior del cilindro condiciones de temperatura y de compresión tales que se provoca el autoencendido. Análisis del ciclo Si se analiza la combustión de las partículas individuales de gasóleo se puede ver que entre la inyección de una partícula y su combustión completa pasa un cierto tiempo que se puede dividir en dos períodos. -En el primer período, la partícula inyectada recibe del aire circundante el calor necesario para adquirir la temperatura de encendido; -En el segundo período se produce la combustión de la partícula a la velocidad propia de la reacción de combustión en las condiciones existentes. 35 MANUAL DE INSTRUCCIONES En el gráfico siguiente, donde se representan en las abscisas los tiempos y en las ordenadas las presiones de la cámara de combustión, en el momento de inicio de la inyección (A) está colocado antes de terminar la carrera de compresión. Tras un cierto período de naturaleza física y química, debido a que la primera partícula, inyectada en forma de gota, tiene que calentarse, evaporarse, mezclarse con el aire, encontrar aire con el cual reaccionar y empezar a quemarse, se llega al punto (B), en el cual la primera partícula inicia su combustión. Durante el tiempo de retardo (AB), las masas inyectadas se han acumulado en la cámara de combustión, en espera de que transcurra su tiempo de retardo físico. Los tiempos de retardo de las partículas sucesivas van disminuyendo a causa del calor provocado por la combustión de las primeras masas inyectadas, que facilita la evaporación de las gotas de combustible inyectadas después. Ello implica que la combustión de las masas acumuladas tenga lugar con gran rapidez y fuertes aumentos de la presión: es casi una combustión a volumen constante, favorable en cuanto a rendimiento termodinámico, pero negativa desde el punto de vista mecánico, porque la súbita elevación de la presión origina vibraciones que provocan daños a los órganos mecánicos y producen la denominada aspereza de funcionamiento de los motores diesel, con su ruido característico. Con los nuevos sistemas de inyección electrónica diesel se han corregido sustancialmente estos problemas mecánicos. En el momento (C) ha terminado la combustión de las masas acumuladas durante el tiempo de retardo (AB) y desde este punto los tiempos de retardo, ya muy breves, permanecen casi constantes. El momento (D) representa el fin de la inyección. Desde este instante se tiene sólo la combustión de las últimas masas inyectadas, que terminan de arder en (E). El intervalo (DE) representa la post-combustión, la cual debe ser lo más breve posible si no se quiere tener malos rendimientos. NOTA.- En el diagrama, la unidad de medida utilizada para la presión es "Pa" (pascal). 36 MANUAL DE INSTRUCCIONES Condiciones para optimizar la combustión Para garantizar una buena combustión de todas las partículas inyectadas, es necesario que el proceso tenga lugar en condiciones de fuerte exceso de aire, tales que la relación entre el aire introducido y el combustible inyectado este en torno al valor 25:1. Este exceso de aire respecto de la relación estequiométrica, que es igual a 14,7:1, es necesario para obtener la oxidación más completa de todo el combustible inyectado. En el campo práctico de funcionamiento de los motores diesel, la relación aire-gasóleo puede varia entre 20:1 a 60:1 aproximadamente. En la proximidad de la relación estequiométrica, en el motor diesel aumenta la humareda en el escape, puesto que en algunas zonas de la cámara de combustión hay una mezcla tan rica que no todas las partes de carbono y oxígeno consiguen reaccionar entre sí. Emisiones contaminantes Las emisiones contaminantes de los motores diesel están constituidas en su mayor parte, como en los motores de gasolina, por monóxido de carbono (CO), hidrocarburos sin quemar (HC), y óxidos de nitrógeno (NOx). Pero estos tres contaminantes están presentes en menor medida a causa de la distinta combustión de los motores que queman gasóleo. En los motores de diesel la emisión de CO es un 90% inferior, HC 90% inferior y NOx un 50% también inferior. Las sustancias contaminantes propias de un motor diesel son: los polvos o partículas, el hollín o humo negro y el anhídrido sulfuroso (SO2) Reducción de las emisiones Las emisiones de monóxido de carbono, hidrocarburos sin quemar y partículas son debidas, en esencia, a una combustión incompleta. Por consiguiente, es preciso favorecer la combustión abreviando, en la medida de lo posible, los tiempos de retardo físico y químico y aumentando su velocidad. Para obtener dicho objetivo se puede actuar sobre distintos parámetros del motor como: -geometría de los inyectores -turbulencia de la cámara o pre-cámara de combustión, -velocidad angular del motor (ω) -relación de compresión (ρ), -dosificación (α) La combustión es favorecida por el uso de combustibles con alto número de cetano (NC). Geometría de los inyectores Los inyectores tiene por misión pulverizar y difundir las gotas de gasóleo en el interior de la cámara (o pre-cámara) de combustión. Se pueden identificar dos exigencias distintas y contrarias: -Las gotas deben ser lo más pequeñas posible, porque el aumento de las dimensiones de la gota implica un tiempo mayor de evaporación a igualdad de otras condiciones; reducir las dimensiones de las gotas de gasóleo significa obtener una buena pulverización, facilitar la evaporación y, por lo tanto, el encendido del combustible. -Las gotas deben tener una determinada masa para permitir al chorro de gasóleo difundirse lo más posible en el interior de la cámara de combustión y poseer la penetración suficiente para interesar a la mayor cantidad posible de aire presente. Una buena difusión y penetración del chorro de gasóleo por efecto de la energía cinética comunicada a las gotas, reduce el tiempo necesario que el chorro necesita para encontrar aire con el cual arder. 37 MANUAL DE INSTRUCCIONES Turbulencia de la cámara de combustión La turbulencia generada en el interior del cilindro por la geometría especial del pistón o de la pre-cámara de combustión, disminuye el tiempo que el combustible necesita para vaporizarse y mezclarse con el aire presente. En realidad los movimientos turbulentos favorecen los intercambios térmicos entre el aire a alta temperatura y las gotas de gasóleo e inducen una mezcla más íntima y rápida. Se trata de favorecer este fenómeno con la adopción de pre-cámaras o cámaras de combustión toroidales labradas en la parte superior del pistón en los motores de inyección directa. Velocidad angular del motor Si se aumenta la velocidad angular (ω) del motor se dispone de menos tiempo para la reacción de combustión. Al girar a mayor velocidad, el motor habrá descrito un ángulo mayor durante el tiempo de retardo, por lo cual las masas inyectadas y acumuladas en el cilindro son más elevadas y, por consiguiente, se tiene un aumento de aspereza de marcha. La combustión que tiene lugar en el motor con velocidad angular mayor empezará en un punto mas próximo al PMS y terminará en un punto más avanzado de la fase de expansión, con la consiguiente pérdida de rendimiento y más posibilidades de no completarse la combustión y, por tanto, de una mayor presencia de emisiones contaminantes CO, HC y partículas. Si se aumenta la velocidad angular (ω) del motor es preciso aumentar el avance de la inyección. Hay también un aspecto positivo, porque con gran velocidad angular se favorece la turbulencia y se disminuye los tiempo de retardo físico y químico. 38 MANUAL DE INSTRUCCIONES Relación de compresión La relación de compresión (ρ) adquiere en los motores diesel valores más elevados que en los motores de gasolina. En los diesel de inyección directa se utilizan relaciones de compresión iguales a 15-18, mientras que en los motores con pre-cámara, se llega a relaciones de compresión comprendidas entre 18 y 22. Ello es así porque se trata de compensar las pérdidas de presión por laminación que surgen cuando el aire comprimido atraviesa las estrangulaciones para entrar en la precámara. Al aumentar la relación de compresión se eleva la temperatura del aire en la cámara de combustión y, por lo tanto, las gotas de gasóleo inyectadas reciben una cantidad mayor de calor y se evaporan en menos tiempo. La elevada temperatura hace disminuir también el tiempo de retardo químico de la combustión y facilita que se complete las propia reacción de combustión. Sin embargo, una temperatura demasiado elevada provoca un aumento de las emisiones de NOx, habida cuenta también de la abundante presencia de oxígeno a causa de las dosificaciones elevadas que se utilizan en los motores diesel. El aumento excesivo de la relación de compresión determina además las apariciones de problemas de resistencia mecánica de los órganos del motor y límites geométricos, sobre todo en los motores más pequeños. 39 MANUAL DE INSTRUCCIONES Dosificación de la mezcla aire-combustible La dosificación (α) o relación entre las masas de aire-combustible tienen un campo de utilización muy amplio en los motores diesel, y puede variar entre valores aproximados de entre 20:1 a 60:1. En realidad no existen los problemas de inflamabilidad de que adolecen los motores de gasolina, en los cuales con dosificaciones bajas falta oxígeno para la combustión, mientras que con dosificaciones elevadas, a causa del exceso de aire, el frente de llama se extingue. El tipo especial de combustión de los motores diesel, según la cual cada gota arde por su propia cuenta, hace que no existan límites de inflamabilidad y, por consiguiente, la dosificación puede adoptar valores muy elevados. En cambio, existe un límite inferior de la dosificación por debajo del cual el último combustible inyectado no encuentra ya aire para arder y, sometido a presiones y temperaturas elevadas (al final de la combustión), se fracciona formando hidrocarburos sin quemar y partículas sólidas de carbono grafítico. Este fenómeno se puede observar sobre todo al acelerar, cuando para mejorar las prestaciones se hace trabajar al motor con dosificaciones límite y aparece humareda que opacifica los gases de escape. El límite inferior de dosificación aumenta con la velocidad angular, puesto que disminuye el tiempo disponible para la combustión; de todos modos, este límite puede ser rebajado por la turbulencia en el interior de la cámara (o pre-cámara) de combustión: en los motores con turbulencia elevada el fenómeno del humo negro se presenta para dosificaciones inferiores. En definitiva, para disminuir la cantidad de humo negro, "partículas", hidrocarburos sin quemar y monóxido de carbono en el escape, es preciso hacer trabajar al motor con dosificaciones mayores; sin embargo, ello puede provocar un aumento de las emisiones de óxido de nitrógeno a causa del exceso de oxígeno. 40 MANUAL DE INSTRUCCIONES Número de cetano del gasóleo (NC) El número de cetano es un índice de inflamabilidad del combustible: un valor alto del número del cetano (A) significa que el combustible tiene un tiempo (t1) mínimo de indicción al encendido. Ello significa que las partículas de gasóleo emplean poco tiempo en iniciar las reacciones de combustión y, por lo tanto, queda un tiempo mayor (t2) disponible para la combustión propiamente dicha. Además, al reducir el tiempo de inducción se hace disminuir la acumulación de las masas de combustible inyectadas y no quemadas todavía, con la consiguiente disminución de la aspereza de marcha. 41