PRECISIE EN ACCESSOIRES BEPALEN KWALITEIT TESTER

Uitlaatgastesters voor emissiecontrole

Vanzelfsprekend zijn autokeuringscentra ondenkbaar zonder uitlaatgastesters voor emissiecontrole, en dit geldt natuurlijk ook voor elke moderne werkplaats. In dit artikel nemen we graag de werking, de bedoeling en de innovaties van uitlaatgastesters onder de loep.

BENZINEMOTOREN

Tot voor de komst van de katalysator begin jaren 90, werd er in werkplaatsen (en zelfs op de autokeuring) voornamelijk met 1-gas- (CO) en 2-gas- (CO/HC) meetapparatuur gewerkt. Een hoge CO-waarde of koolmonoxide-uitstootwaarde duidt op een gedeeltelijk onverbrand gas, resultaat van een te rijk afgesteld mengsel. HC of koolwaterstof wordt gevormd door totaal onverbrande brandstofdeeltjes. Bij de ideale mengverhouding is deze waarde zo laag mogelijk (14,7/1 lucht/brandstof). Maar zowel een te rijke als een te arme benzinesamenstelling resulteert in een verhoogde HC-uitstootwaarde. 'Misfiring' (ontoereikende ontsteking) leidt tot bijzonder hoge HC-waarden.

2-GASMETING ONTOEREIKEND

Met de introductie van de katalysator volstond een 2-gasmeting niet langer. Een onzorgvuldige afstelling van de motor (te hoge CO- en HC-waarden) kon gedeeltelijk of volledig worden gecamoufleerd door de katalysator die, bij een optimale werking, de CO- en zelfs de HC-waarden terug binnen de normen kreeg. Maar bij diagnose met behulp van een 4-gasmeetapparaat worden ook de O2- (zuurstof) en CO2- (koolstofdioxide) componenten gemeten. Wanneer de CO2-uitstoot zijn hoogste waarde bereikt, betekent dit de perfecte brandstofverhouding. A.d.h.v. de vier belangrijkste componenten CO, HC, O2 en CO2 wordt de verhouding gas/brandstof berekend, de zogenaamde lambdawaarde. De algemeen aanvaarde formule is deze van Dr. Johannes Brettschneider. De gemeten lambdawaarde is zowel voor als achter de katalysator dezelfde, want de katalysator voegt lucht noch brandstof toe. M.a.w. de verhouding lucht/brandstof blijft ongewijzigd. Met als gevolg dat bij een 4-gasmeting de katalysator een probleem niet ongedecteerd zal laten. Bij een lucht-brandstofverhouding van 14,7/1 spreken we van lambda = 1 ('stoichiometrische mengverhouding'). Een λ < 1 is een te rijk mengsel, een λ > 1 is een te arm mengsel. Voor alle duidelijkheid: lambda is een berekend resultaat op basis van de vier gemeten gassen.

VALSE LUCHT

De O2-emissiewaarde is een heel nuttige diagnose-indicator. Bij een rijk benzinemengsel en tot een lambdawaarde van 1, is het zuurstofgehalte dat nog uit de wagenuitlaat komt zeer gering, vermits het opgebruikt werd door de verbranding. Naarmate het benzinemengsel armer wordt, stijgt het zuurstofgehalte daarna opnieuw. Als er dus bijvoorbeeld nog 5% zuurstof aan de wagenuitlaat gemeten zou worden, duidt dit bijna zeker op 'valse lucht' die ergens binnensluipt.

ZUURSTOFCEL

De CO-, HC- en CO2-waarden worden in een infraroodmeetkamer binnen in de uitlaatgastester gemeten. De zuurstofwaarde (O2) wordt niet in de infraroodkamer gemeten echter, maar wel vastgesteld met behulp van een zuurstofcel die een bepaalde spanning genereert afhankelijk van de zuurstofwaarde. De gemiddelde levensduur van een dergelijke zuurstofcel is ongeveer een jaar, waarna deze het best vervangen wordt.

NOX-MEETCEL

De betere emissietesters kunnen optioneel ook met een NOx-meetcel worden uitgerust voor de detectie van NOx-waarden. In dit geval wordt het apparaat dus een 5-gastester. Het werkingsprincipe van de NOx-meetcel is sterk vergelijkbaar met dat van de zuurstofcel, en dient bijgevolg dus ook periodiek vervangen te worden. Slechts weinig uitlaatgastesters zijn echter met NOx-technologie uitgerust. Want een NOx-emissiemeting bij stationair toerental heeft namelijk geen enkel nut. NOx ontstaat immers pas bij hoge belasting en hoge verbrandingstemperaturen, m.a.w. bij zware belasting van de motor. Daarom wordt NOx-meting enkel toegepast op vermogensbanken, maar niet in een doorsnee werkplaats of in een autokeuringsstation. Terzijde, er bestaan ook NOx-toestellen met een andere technologie en een snellere reactietijd. Misschien dat die in de toekomst betekenis kunnen krijgen voor stationaire emissiemetingen.

CO-CORRECTIE

Op sommige uitlaatgastesters treft men de melding 'CO corr' (CO corrigé) aan. Dit is de aanduiding van een gecorrigeerde (berekende) CO-waarde. De emissietester zal een gecorrigeerde CO-waarde weergeven wanneer er twijfel is over de correctheid van de opgemeten CO-waarde. In voorkomend geval is die meestal te wijten aan een lek in de uitlaat of heel soms in het feit dat de meetsonde niet diep genoeg in de wagenuitlaat werd ingebracht. Bij een 'lekkende' wagenuitlaat gaat niet alleen een deel van de uitlaatgassen onderweg verloren, maar komt er zelfs extra zuurstof in de uitlaat. Vanzelfsprekend is de lucht-brandstofverhouding die door het apparaat geregistreerd wordt in dat geval volledig fout.

Kortom, wanneer de uitlaatgastester de vermelding 'CO corr' geeft die afwijkt van de gemeten CO, levert dit een onbetrouwbare meting op die waarschijnlijk aan de uitlaat van het voertuig te wijten is.

EMISSIETEST VAN DIESELMOTOREN

In de klassieke werkplaats of op de autokeuring wordt bij dieselmotoren geen CO-, HC- of NOx-meetapparatuur gebruikt (dit gebeurt enkel in labo's en in een R&D-omgeving), maar wel een opaciteitsmeter. Een aantal vrije acceleraties ('plankgas') wordt uitgevoerd waarbij de emissiegassen door een meetkamer passeren met aan één zijde een lichtbron en aan de andere zijde een lichtontvanger. Afhankelijk van de verduistering in de meetkamer zal er meer of minder licht door de ontvanger worden waargenomen. Deze lichtabsorptie of opaciteit, afgeleid uit de wet van Beer-Lambert, noemt men K-waarde (lichtabsorptiegetal) en is een maatstaf voor de rookuitstoot uitgedrukt in m-1 of 1/m. Het aantal acceleraties op de autokeuring is afhankelijk van het resultaat. Vaak zal, na langdurig stationair draaien, de eerste acceleratie de hoogste waarde opleveren waarna bijkomende acceleraties een lagere waarde laten optekenen. Als de eerste meting echter lager dan de norm is, wordt er automatisch gestopt. Als dit niet het geval is, wordt de eerste meting als 'spoeling' aangezien en wordt er opnieuw gemeten.

SLECHTE EMISSIE

Oorzaken voor een te hoge uitstoot zijn genoegzaam bekend: slecht werkende verstuivers, vervuilde luchtfilter en/of roetfilter, slecht werkende EGR-klep, olieverbruik enz.

FIJNE ROETDEELTJES

Naar verwachting zal de meetapparatuur voor dieselemissie evolueren, vermits de moderne Euro 5- en Euro 6-motoren immers niet langer zichtbare uitstoot produceren, die bijgevolg ook voor de opaciteitsmeter moeilijk opgemerkt worden. Anderzijds kunnen de fijnstofdeeltjes wel perfect gedetecteerd worden dankzij meettoestellen die partikels meten in PPM (Parts Per Million). Daarnaast is de correlatie tussen g/m³ (eenheid van dit toestel) en de bestaande K-waarde niet bewezen. Naar verluidt zal dit dan ook niet in een volgende EU-richtlijn worden omgezet, vermits moderne opaciteitsmeters een dergelijk lage nauwkeurigheid toch wel blijken aan te kunnen.

KWALITEIT 4-GASMEETAPPARATUUR

De kwaliteit van een 4-gasanalyser wordt bepaald door, enerzijds, de precisie die het apparaat behaalt, maar anderzijds ook door alle bijkomende voorzieningen, zoals automatische temperatuurcorrectie, automatische nulstelling, speciaal 'watertrap device' (om het onvermijdelijke condenswater uit de meetkamer te houden en correct af te voeren), zware en duurzame zuigpomp voor snelle meting, uitlaatgastemperatuurmeting (een applicatie die vooral bij apparaten voor de autokeuring wordt toegepast) enz.

KALIBRATIE

Voor nauwkeurige en betrouwbare metingen van de uitlaatgassen is het uitermate belangrijk dat uitlaatgastesters op regelmatige tijdstippen gekalibreerd worden. Dit gebeurt met behulp van een ijkfles met een duidelijk omschreven inhoud.

Om ook de invloed van temperatuurschommelingen uit te sluiten, zullen degelijke uitlaatgastesters bovendien voor elke meting telkens opnieuw een 'nulstelling' krijgen om een optimale precisie te garanderen.

EVOLUTIE VAN DE APPARATUUR

Naast de hierboven geschetste evolutie van 1-gas- en 2-gas- naar 4-gasmeetapparatuur, werd in de loop der jaren de meetcel (infraroodmeetkamer) dankzij de moderne elektronica in volume verkleind.Daarnaast zijn alle apparaten nu pc-based, wat het uitvoeren van programma-updates eenvoudiger maakt, net als het integreren van specifieke meetprocedures.

Deze modulaire opbouw laat tevens toe om combi-units aan te bieden voor 4-gasdetectie en dieseluitstootmetingen.

Hoe de uitstootmeting in de toekomst zal gebeuren, is voorlopig nog koffiedik kijken. Maar in de gespecialiseerde sector circuleren geruchten dat EOBD-uitlezing (European On Board Diagnose) op termijn de 4-gastestapparaten wel eens zou kunnen verdringen, hoewel beide absoluut complementair zijn. Regelmatig wordt vastgesteld dat, omwille van de hoge kostprijs, defecte katalysatoren (en roetfilters) ofwel niet worden vervangen ofwel eenvoudigweg verwijderd worden en dat bijgevolg via chiptuning verkeerde info aan het EOBD-systeem gegeven wordt.

De EOBD-tester zal in dit geval geen fout detecteren, maar de emissietester des te meer. Dit is een van de belangrijkste redenen waarom de autokeuringscentra daadwerkelijk aan de wagenuitlaat zelf opmeten.

Maar andersom kan ook. Soms lijkt alles onterecht binnen de geldende normen te zijn omdat de katalysator heel hard zijn best doet om schadelijke gassen te neutraliseren, terwijl de motor zelf al buiten tolerantie is. Via EOBD wordt dit gedetecteerd, zeker wanneer het om EGR-problemen (Exhaust Gas Recirculation) gaat.