Xây dựng hồ sơ kỹ thuật thử công nhận kiểu về khí thải động cơ ôtô con trên băng thử Chassis dynamometer 48

Ngày nay, trước sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế với sự gia tăng của các phương tiện giao thông cá nhân và công cộng, thêm vào đó là sự phát triển các khu công nghiệp đ•, đang được xây dựng và đưa vào hoạt động. Tất cả những điều này đ• tác động rất lớn đến môi trường mà trực tiếp là sức khoẻ của người dân. Những nguyên nhân trên đ• làm cho môi trường sống của chúng ta ngày càng bị ô nhiễm nặng nề hơn nếu như các hoạt động đó là tự phát và không có ý thức. Môi trường không khí là một loại môi trường đang bị phá hoại nghiêm trọng, điều đó được thể hiện ở sự phá huỷ tầng Ôzôn dẫn đến sự nóng lên toàn cầu bởi hiệu ứng nhà kính. Môi trường không khí bị phá hoại bởi nhiều nguồn khác nhau, và một trong số đó là khí xả của các phương tiện giao thông. ở Việt Nam trong vài năm gần đây do nền kinh tế phát triển nên số lượng xe tham gia giao thông ngày càng tăng đặc biệt ở các thành phố lớn nơi có mật độ dân cư đông đúc. Số lượng xe tăng mà đường xá không tăng tương ứng, số lượng xe mới được thêm vào trong khi số lượng xe cũ không đủ tiêu chuẩn vẫn tham gia lưu hành, hơn nữa vẫn chưa có một tiêu chuẩn nào chặt chẽ và được cập nhật thường xuyên cho tiêu chuẩn khí phát thải từ động cơ dẫn đền môi trường không khí bị ô nhiễm trầm trọng. Ngay từ đầu những năm 50 ở Mỹ đ• đưa ra những tiêu chuẩn hạn chế độc hại trong khí xả, các chu trình thử nghiệm cho các phương tiện giao thông có gắn động cơ và các tiêu chuẩn này đều được cập nhật thường xuyên theo từng đời xe. ở châu âu công việc này cũng được tiến hành nhưng muộn hơn vào khoảng năm 70. Các tiêu chuẩn cho phép xác định mục tiêu môi trường và đặt ra các hạn chế về số lượng hay nồng độ cho phép của các chất độc hại thải vào khí quyển. Việc tạo ra các tiêu chuẩn là hết sức cần thiết và cấp bách đối với tất cả các nước trên thế giới Trước những vấn đề trên và tình hình thực tiễn ở Việt Nam còn nhiều hạn chế về điều kiện kỹ thuật, nên chưa thể tạo ra được các tiêu chuẩn riêng cho mình, mà các tiêu chuẩn được áp dụng thường là theo một tiêu chuẩn của nước khác và ở đây là Châu âu và Mỹ. Với mục đích này em xin được làm đồ án của em về việc xây dựng một hồ sơ kỹ thuật thử công nhận kiểu về khí thải Ôtô con trên băng thử Chassis dynamometer 48”. Đây là một chu trình thử thực tế đối với ôtô con theo các tiêu chuẩn Châu Âu và Mỹ. Với chu trình thử này và với các điều kiện giao thông thực tế ở Việt Nam có thể vẫn chưa thực sự là đúng đắn lắm nhưng nó có thể sẽ là một cơ sở để sau đó phát triển cho phù hợp với điều kiện thực tế và tạo ra được tiêu chuẩn riêng của Việt Nam. Tuy nhiên đề tài mới chỉ thực hiện ở trên một loại phương tiện và trong một phạm vi hẹp và nó chưa thực sự đi sâu vào các giai đoạn của quá trình thử như về thời gian tăng tốc và giảm tốc nên chỉ có thể áp dụng được ở một phạm vi nhất định. Đề tài sẽ nói về các hệ thống dùng trong phòng thử Chassis dynamometer 48” thuộc Phòng thí nghiệm Động cơ đốt trong tại Đại học Bách khoa Hà Nội, một chu trình thử nghiệm thực tế với xe Ford Laser Ghia 1.8 được lắp ráp ở Việt Nam và các kết quả thu được.

Lời nói đầu.

Ngày nay, trớc sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế với sự gia tăng của cácphơng tiện giao thông cá nhân và công cộng, thêm vào đó là sự phát triển các khucông nghiệp đã, đang đợc xây dựng và đa vào hoạt động Tất cả những điều này đã tác

động rất lớn đến môi trờng mà trực tiếp là sức khoẻ của ngời dân Những nguyên nhântrên đã làm cho môi trờng sống của chúng ta ngày càng bị ô nhiễm nặng nề hơn nếu

nh các hoạt động đó là tự phát và không có ý thức Môi trờng không khí là một loạimôi trờng đang bị phá hoại nghiêm trọng, điều đó đợc thể hiện ở sự phá huỷ tầng

Ôzôn dẫn đến sự nóng lên toàn cầu bởi hiệu ứng nhà kính

Môi trờng không khí bị phá hoại bởi nhiều nguồn khác nhau, và một trong số

đó là khí xả của các phơng tiện giao thông ở Việt Nam trong vài năm gần đây do nềnkinh tế phát triển nên số lợng xe tham gia giao thông ngày càng tăng đặc biệt ở cácthành phố lớn nơi có mật độ dân c đông đúc Số lợng xe tăng mà đờng xá không tăngtơng ứng, số lợng xe mới đợc thêm vào trong khi số lợng xe cũ không đủ tiêu chuẩnvẫn tham gia lu hành, hơn nữa vẫn cha có một tiêu chuẩn nào chặt chẽ và đợc cập nhậtthờng xuyên cho tiêu chuẩn khí phát thải từ động cơ dẫn đền môi trờng không khí bị ônhiễm trầm trọng

Ngay từ đầu những năm 50 ở Mỹ đã đa ra những tiêu chuẩn hạn chế độc hạitrong khí xả, các chu trình thử nghiệm cho các phơng tiện giao thông có gắn động cơ

và các tiêu chuẩn này đều đợc cập nhật thờng xuyên theo từng đời xe ở châu âucông việc này cũng đợc tiến hành nhng muộn hơn vào khoảng năm 70

Các tiêu chuẩn cho phép xác định mục tiêu môi trờng và đặt ra các hạn chế về

số lợng hay nồng độ cho phép của các chất độc hại thải vào khí quyển Việc tạo ra cáctiêu chuẩn là hết sức cần thiết và cấp bách đối với tất cả các nớc trên thế giới

Trớc những vấn đề trên và tình hình thực tiễn ở Việt Nam còn nhiều hạn chế về

điều kiện kỹ thuật, nên cha thể tạo ra đợc các tiêu chuẩn riêng cho mình, mà các tiêuchuẩn đợc áp dụng thờng là theo một tiêu chuẩn của nớc khác và ở đây là Châu âu vàMỹ

Với mục đích này em xin đợc làm đồ án của em về việc xây dựng một hồ sơ kỹthuật thử công nhận kiểu về khí thải Ôtô con trên băng thử Chassis dynamometer 48”

Đây là một chu trình thử thực tế đối với ôtô con theo các tiêu chuẩn Châu Âu và Mỹ

Với chu trình thử này và với các điều kiện giao thông thực tế ở Việt Nam có thểvẫn cha thực sự là đúng đắn lắm nhng nó có thể sẽ là một cơ sở để sau đó phát triểncho phù hợp với điều kiện thực tế và tạo ra đợc tiêu chuẩn riêng của Việt Nam.

Tuy nhiên đề tài mới chỉ thực hiện ở trên một loại phơng tiện và trong mộtphạm vi hẹp và nó cha thực sự đi sâu vào các giai đoạn của quá trình thử nh về thờigian tăng tốc và giảm tốc nên chỉ có thể áp dụng đợc ở một phạm vi nhất định

Đề tài sẽ nói về các hệ thống dùng trong phòng thử Chassis dynamometer 48”thuộc Phòng thí nghiệm Động cơ đốt trong tại Đại học Bách khoa Hà Nội, một chutrình thử nghiệm thực tế với xe Ford Laser Ghia 1.8 đợc lắp ráp ở Việt Nam và các kếtquả thu đợc

Em xin cảm ơn PGS TS Phạm Minh Tuấn và thầy Trần Đăng Quốc đã giúp

đỡ và hớng dẫn em tận tình để em có thể thực hiện đồ án này

Đây là một đề tài mới với các thiết bị rất hiện đại và thực hiện trong một thờigian ngắn nên không thể tránh khỏi những thiếu xót, mong thầy cô chỉ bảo và đónggóp ý kiến

Em xin cảm ơn

Đề tài : Xây dựng hồ sơ kỹ thuật thử công nhận kiểu về khí thải động cơ ôtô

con trên băng thử Chassis dynamometer 48”.

Chơng ICác thành phần độc hại chính trong khí xả động cơ

I Ô nhiễm không khí.

Định nghĩa của Cộng đồng châu Âu:

“Không khí đợc coi là ô nhiễm khi thành phần của nó bị thay đổi hay khi có sự hiện điện của những chất lạ gây ra những tác hại mà khoa học chứng minh đợc hay gây ra sự khó chịu cho con ngời”

II Các thành phần độc hại trong khí xả động cơ.

Động cơ đốt trong hoạt động do nhiên liệu cháy cỡng bức trong xi lanh động cơ

và dãn nở sinh công Nhiên liệu sử dụng cho động cơ ngày nay phổ biến nhất là hai loại nhiên liệu xăng và điesel, là nhiên liệu có nguồn gốc tự nhiên nên chúng có đầy

đủ các thành phần C, H, O, S,…

Quá trình cháy cỡng bức diễn ra trong xi lanh là một quá trình phức tạp với giai

đoạn khác nhau, trong các giai đoạn này nhiên liệu đợc ôxi hoá và giải phóng năng ợng Quá trình ôxi hoá nhiên liệu sẽ tạo ra các hợp chất khác nhau trong khí xả của

l-động cơ Các thành phần khí chính trong khí xả l-động cơ là CO, CO2, NOX, THC, andêhít, thành phần dạng hạt - PM, hợp chất chứa lu huỳnh

2.1 Mônôxít cácbon (CO).

Mônôxítcacbon (CO) là sản phẩm cháy của nhiên liệu sinh ra do ôxi hoá khônghoàn toàn cácbon (C) trong điều kiện thiếu ôxi (O2) CO ở dạng khí không mầu, không mùi, không vị

CO khi kết hợp với sắt có trong sắc tố của máu sẽ tạo thành một hợp chất ngăn cản quá trình hấp thụ ôxi của hemoglobin trong máu và làm cho các bộ phận của cơ thể bị thiếu ôxi

Theo các nghiên cứu thì nếu:

+ 20 % lợng hemoglobin bị khống chế thì sẽ gây nhức đầu, chóng mặt, buồnnôn

+ 50 % lợng hemoglobin bị khống chế thì não bắt đầu bị ảnh hởng

2.3 Ôxítnitơ (NO X ).

Ôxítnitơ là sản phẩm ôxi hoá N2 có trong không khí (trong khí nạp mới) ở điều kiện nhiệt độ cao trên 1100 0C NOX tồn tại ở hai dạng chủ yếu là NO và NO2 trong

đó NO chiếm đại bộ phận NO là khí không mùi và không nguy hiểm nhng nó không bền và dễ chuyển thành NO2 trong điều kiện tự nhiên NO2 là khí có mầu nâu đỏ, có mùi gắt, gây nguy hiểm cho phổi, niêm mạc Khi tác dụng với nớc tạo ra axít, gây ra

ma axít làm ăn mòn cho chi tiết máy và đồ vật

Hàm lợng cho phép [NO] = 9 mg/m3 , [NO2] = 9 mg/m3

và sinh hoạt của con ngời

2.6 Hợp chất chứa lu huỳnh.

Sản phẩm chính là khí SO2, chất khí không màu có mùi gắt, khi tác dụng với

n-ớc tạo thành axít yếu (H2SO3) gây h hại cho mắt và đờng hô hấp, SO2 làm giảm khả năng đề kháng của cơ thể và tăng cờng động tác hại của các chất ô nhiễm khác đối vớicơ thể

Hàm lợng cho phép [SO2] = 2 ml/m3

Ngày nay, các loại nhiên liệu đang đợc khống chế hàm lợng S có trong nó

2.7 Cácbondiôxít (CO 2 ).

Cacbondioxit là sản phẩm cháy hoàn toàn của C trong O2 và là sản phẩm chính

và chủ yếu của quá trình cháy CO2 tuy không độc với sức khoẻ của con ngời nhng vớinồng độ quá lớn có thể gây ngạt Hàm lợng cho phép [CO2] = 9000 mg/m3

CO2 là nguyên nhân chính gây hiệu ứng nhà kính dẫn đến sự nóng lên của nhiệt

độ trái đất

Chơng II Những vấn đề chung về thử công nhận kiểu.

Hiện nay với mức độ phát triển ngày càng nhanh của các phơng tiện giao thông

ở hầu hết các quốc gia trên thế giới, vì vậy vấn đề ô nhiễm môi trờng do khí thải động cơ trực tiếp gây ra là hết sức cấp bách, nó liên quan đến sức khoẻ của con ngời Tuy vậy không phải nớc nào trên thế giới cũng có đủ điều kiện và khả năng để đa ra các tiêu chuẩn khí thải của riêng nớc đó, mà trên thế giới mới chỉ có 3 khu vực có bộ tiêu chuẩn hoàn chỉnh đó là Mỹ, Châu Âu và Nhật Bản Trớc vấn đề môi trờng, Việt Nam cũng đang tiến hành nghiên cứu và triển khai các luật, các tiêu chuẩn về khí thải cho

động cơ

Các tiêu chuẩn thử là quy phạm với mỗi quốc gia, có liên quan trực tiếp tới điềukiện giao thông nh chất lợng, số lợng và tiêu chuẩn đờng xá, số lợng các loại phơng tiện và chủng loại phơng tiện giao thông đang lu hành, mức độ phát triển của các ph-

ơng tiện, và mức thu nhập của ngời dân (điều kiện kinh tế của mỗi nớc) Dựa trên cơ

sở đó mà các nhà làm luật đa ra các tiêu chuẩn cho phù hợp, và các tiêu chuẩn này phải đợc nâng cấp, cập nhật và phát triển theo thời gian để hớng tới mục tiêu môi tr-ờng tốt hơn Khi ban hành các tiêu chuẩn thì các quy trình thử tơng ứng cũng phải đợc

đa ra Các quy trình thử chính là thói quen đi lại của ngời dân khi sử dụng phơng tiện giao thông, liên quan đến việc tổ chức và cơ sở hạ tầng giao thông

Hệ thống tiêu chuẩn phải đợc xây dựng cho các loại động cơ khác nhau nh

động cơ diezel, động cơ xăng, động cơ chạy nhiên liệu khí hoá lỏng Trên các loại

ph-ơng tiện khác nhau nh xe con, xe tải, xe máy Và trên các điều kiện vận hành khác nhau nh trên xa lộ hoặc trong thành phố

Dới đây là các chu trình và tiêu chuẩn thử ở Mỹ, Châu Âu, Nhật Bản và Việt Nam

I Các chu trình thử.

1.1 Chu trình thử ở Mỹ.

1.1.1 Chu trình thử FTP-72 cho xe con.

Tổng quãng đờng thử là 12,07 km với nhiều điểm dừng, vận tốc tối đa là 91,2 km/h và vận tốc trung bình là 31,5 km/h

Vòng thử gồm hai giai đoạn, giai đoạn 1 với thời gian 505 s ( tơng ứng với quãng đờng 5,78 km với vận tốc trung bình là 41,2 km/h ) và giai đoạn 2 với thời gian864s

Pha thứ nhất bắt đầu với trạng thái khởi động lạnh, pha thứ hai đợc bắt đầu sau khi động cơ dừng hoàn toàn trong thời gian 10 phút ở mỗi pha có một hệ số khối l-ợng là 0,47 cho pha 1 và 0,53 cho pha 2 Lợng phát thải đợc tính theo đơn vị g/km

1.1.2 Chu trình thử FTP-75 cho xe con.

Xuất phát từ chu trình thử FTP-72, nhng nó bao gồm 3 giai đoạn, 2 giai đoạn

đầu giống nh hai giai đoạn của FTP-72 còn giai đoạn thứ 3 kéo dài 505 s và bắt đầu sau khi giai đoạn 2 kết thúc dừng hoàn toàn động cơ và đợi 10 phút Giai đoạn 3 là giai đoạn khởi động nóng

Nh vậy với FTP-75 pha 1 là pha khởi động lạnh, pha 2 là pha trung gian, pha3

là pha khởi động nóng

Tổng quãng đờng thử là 17,77 km, tổng thời gian thử là 1874 s với vận tốc trung bình là 34,1 km/h, theo chuẩn năm 2000

Lợng phát thải từ mỗi pha đợc tập hợp trong mỗi túi khí riêng, sau đó đợc phân tích và tính toán với các hệ số khối lợng là 0,43 đối với pha 1 và pha 2, đối với pha 3

là 0,57 Đơn vị lợng phát thải là g/km hoặc g/mile

VD : tính lợng CO phát thải trong quá trình thử

(CO) = 0,43.(CO)gd1 + 1.(CO)gd2 + 0,57.(CO)gd3 (g/km)chu trình thử FTP-75

1.1.3 Chu trình thử UDDS cho xe tải nặng.

Các tham số cơ bản của chu trình thử:

 Tổng thời gian thực hiện : 1060 s

 Quãng đờng thử : 8,9 km

 Vận tốc trung bình : 30,4 km/h

 Vận tốc tối đa : 93,3 km/h

1.1.4 Chu trình thử FPT cho động cơ xe tải hạng nặng.

FTP thờng đợc sử dụng cho việc kiểm tra lợng phát thải mà động cơ xe tải phát

ra và đợc phát triển cho xe tải hạng nặng và xe bus ở Mỹ FTP cũng bao gồm cho xe chạy quanh thành phố và xe chạy trên xa lộ FTP đợc dựa trên cơ sở của chu trình thử UDDS

Một lần thử bao gồm 4 pha: pha thứ nhất là một pha NYNF theo chuẩn của NewYork cho xe trong thành phố với nhiều lần dừng và khởi động, pha thứ 2 là pha LANF theo chuẩn Los Angeles trong điều kiện giao thông đông đúc trong thành phố với một số rất ít lần dừng, pha thứ 3 là pha LAFY theo chuẩn Los Angeles trong điều kiện giao thông đông đúc trên xa lộ, pha thứ 4 là pha lặp lại pha thứ 1 Nó bao gồm một trạng thái khởi động lạnh sau khi dừng xe một thời gian dài, sau đó là chạy khôngtải, tăng tốc và giảm tốc và một giải biến thiên rộng của các tốc độ khác nhau sao cho

nó phù hợp với điều kiện chạy của phơng tiện vận tải thực

Chu trình thử đợc tiến hành hai lần và lần thứ hai đợc lặp lại trong trạng thái khởi động ấm sau khi kết thúc thử lần một và dừng động cơ 20 phút tốc độ trung bình

là 30 km/h với quãng đờng thử là 10,3 km và mỗi lần thử diễn ra trong khoảng 1200s

Biều đồ mômen lực, tốc độ và thời gian của chu trình thử

1.1.5 Chu trình thử CSC cho xe tải hạng nặng chạy ở vùng ngoại ô.

Vùng ngoại ô là nơi mà tốc độ của xe chỉ phụ thuộc vào quãng đờng, thời gian.Các tham số của chu trình thử:

 Tổng thời gian thử : 1700 s,

 Tổng quãng đờng : 10,75 km,

 Vận tốc tối đa : 70,55 km/h,

 Vận tốc trung bình : 20,77 km/h,

1.2 Chu trình thử ở Châu âu.

1.2.1 Chu trình thử ECE - EUDC.

ECE - EUDC là chu trình thử trên băng thử Chassis dynamometer để sử dụng cho việc kiểm tra khí thải và công nhận kiểu của các loại xe con ở Châu âu

Chu trình thử bao gồm 4 vòng thử ECE và đợc lặp lại liên tục tơng tự với việc lái xe trong thành phố, và 1 vòng thử EUDC tơng tự với việc lái xe trên xa lộ Trớc khithử phơng tiện không hoạt động trong vòng hơn 6 giờ để cho nhiệt độ phù hợp với nhiệt độ phòng thử trong khoảng 20  30 0C Sau đó bắt đầu khởi động và để không tải 40s

C¸c tham sè cña hai lo¹i vßng thö :

Chu trình bao gồm một chuỗi của 3 bớc tốc độ động cơ khác nhau tốc độ A ( vòng 1),

B (vòng 2), C (vòng 3), tiếp theo đó là vòng thử 4 với tốc độ ở giữa A và C và tải từ 10%  100% là tuỳ thuộc vào ngời thử

 Tốc độ A là bằng tốc độ không tải + 25% khoảng tốc độ của động cơ

 Tốc độ B là bằng tốc độ không tải + 50% khoảng tốc độ của động cơ

 Tốc độ C là bằng tốc độ không tải + 75% khoảng tốc độ của động cơ

Kết quả độ mờ khói đợc tính bằng giá trị trung bình ở các giá trị tốc độ, tốc độ

1.3 Chu trình thử của Nhật Bản.

1.3.1 Chu trình thử với 10 mode.

Là chu trình thử dùng cho kiểm tra lợng phát thải với xe con chạy trong thành phố ở Nhật Bản

+ Phần mở đầu của chu trình thử là quãng đờng thử 0,664 km, tốc độ trung bình là 17,7 km/h, thời gian thử là 135s và tốc độ cực đại là 40 km/h

+ Toàn bộ chu trình thử đợc bắt đầu sau 15 lần làm ấm máy ở tốc độ 40 km/h Sau đó là quá trình lặp lại của 6 phần giống nhau Lợng phát thải đợc tính toán ở 5 phần cuối ( Phần mở đầu không đợc tính vì vậy toàn bộ lợng phát thải sẽ tính cho một

lộ trình 3,32 km trong thời gian 675s ) Đơn vị lợng phát thải là g/km

1.3.2 Chu trình thử 10-15 mode.

Là chu trình thử cho xe con chạy trong đờng thành phố, lấy từ chu trình thử 10 mode và thêm vào đó là chu trình 15 mode ở tốc độ 70 km/h.

Toàn bộ chu trình thử gồm: 15 phút làm ấm ở tốc độ 60 km/h, không tải, 5 phútlàm ấm ở tốc độ 60 km/h và một đoạn 15 - mode Sau đó lặp lại 3 lần đoạn 10-mode

và 1 lần đoạn 15-mode Lợng phát thải đợc tính cho 4 đoạn cuối ( 3x10-mode + mode)

1x15-Tổng quãng đờng thử là 4,16 km, tốc độ trung bình là 22,7 km/h, thời gian thựchiện là 660s ( hoặc 6,34 km đờng thử, tốc độ trung bình 25,6 km/h và thời gian 892s trong trờng hợp tính cả đoạn 15-mode đầu tiên không đo)

1.3.3.Chu trình thử 6-mode.

Là chu trình thử cho động cơ xe tải nặng

Động cơ đợc thử trên 6 tốc độ khác nhau của cùng một tải trọng Các mode này

đợc chạy liên tục và thời gian cho mỗi mode là 3 phút Lợng phát thải đợc tính cho mỗi mode và tính trung bình trong đó có tính đến hệ số khối lợng Kết quả cuối cùng

đợc đa ra dới dạng một thể tích khí tập trung, hàm lợng ppm

Có hai cách xác định các mode thử và tỉ lệ khối lợng đó là : một là cho động cơ diezel và một cho động cơ xăng và động cơ chạy nhiên liệu LPG Các tham số của vòng thử đợc thể hiện ở bảng sau

Mode Tốc độ (% ) Công suất (%) Hệ số khối lợng

1.3.4 Chu trình thử 13-mode.

Là chu trình thử cho động cơ xe tải hạng nặng ở Nhật Bản

Chu trình thử gồm một chuỗi 13 đoạn thử giống nhau Lợng phát thải đợc tính trung bình cho toàn bộ chu trình thử và thiết lập một hệ số tỷ lệ về khối lợng và nó đ-

ợc biểu diễn qua đơn vị g/kWh Quá trình thử đợc thực hiện ở tốc độ thấp và nhiệt độ khí thải thấp

Có một vài quá trình thử khác nhau cho động cơ diezel và động cơ xăng/LPG

và các tỷ lệ khối lợng là khác nhau Đợc thể hiện trong các bảng sau

a/ Chu trình 13 mode cho xe diezel.

Mode Tốc độ (%) Công suất (%) Tỷ lệ khôi lợng

b/ Chu trình thử 13 mode cho xe xăng.

Mode Tốc độ (%) Công suất (%) Tỷ lệ khối lợng

idle : không tải * :giảm tới không tải

1.4 Chu trình thử ở Việt Nam.

1.4.1 Chu trình thử cho xe ôtô lắp động cơ xăng TCVN 6432 : 1998

Đợc dựa trên cơ sở của chu trình thử ECE R15-04 và đợc áp dụng năm 1998.Chu trình thử bao gồm 4 vòng thử giống nhau và liên tiếp nhau tơng tự vòng thửtrong đờng thành phố theo chu trình thử châu âu ECE 15

 Tổng quãng đờng thử : 4,025 km

 Tổng thời gian thử : 780s

 Vận tốc trung bình : 17,8 km/h

 Vận tốc tối đa : 50km/h

Trớc khi thử ôtô đợc chạy không tải 40s

1.4.2 Chu trình thử cho ôtô lắp động cơ diezel TCVN 6566 : 1999

Chu trình thử hoàn toàn giống với chu trình thử của động cơ xăng

Ôtô thử đợc chạy không tải 40s Sau đó quá trình thử diễn ra với 4 chu kỳ liên tiếp Quá trình phân tích khí đợc thực hiện với cả 4 chu kỳ

II Các tiêu chuẩn thử.

2.1 Tiêu chuẩn thử ở Mỹ.

2.1.1 Tiêu chuẩn cho xe con và xe tải hạng nhẹ.

2.1.1.1 Chuẩn Liên bang.

Bao gồm có hai chuẩn, loại một và loại 2 Chuẩn loại 1 đợc công bố vào năm

1991 và bắt đầu thực hiện trên toàn bộ các bang năm 1997 chuẩn loại 2 đợc đề xớng năm 1999, và bắt đầu đa vào thực hiện năm 2004

a/ Chuẩn loại 1 :

Đợc áp dụng cho các phơng tiên vận hạng nhẹ (LDV), xe chở khách, xe tải nhẹ,

xe việt dã hai cầu (SUV), xe minivans và xe pick-up Trong đó phơng tiện vận tải hạng nhẹ là tất cả các xe có khối lợng nhỏ hơn 8500 lb

Chuẩn loại 1 đợc thực hiện trong giai đoạn 1994  1997 với tất cả các loại xe

sừ dụng tới 100.000 mile, và đợc điều chỉnh xuống cho loại xe đi trên 50.000 mile trong giai đoạn 1997  2003 Giới hạn NOx cũng đợc điều chỉnh giữa xe chạy xăng

và chạy diezel, xe diezel có giới hạn NOX lớn hơn

Lợng phát thải độc hại của xe ôtô con và xe tải hạng nhẹ đợc thực hiện theo chutrình thử FTP-75 và có đơn vị là g/mile

Chuẩn EPA loại 1 cho xe con và xe tải loại nhỏ dựa trên chu trình thử FTP-75 g/mi

TH

C NMHC CO NOx diesel Xăng NOx PM THC NMHC CO NOx diesel Xăng NOx PM

Xe chở khách 0.4

1 0.25 3.4 1.0 0.4 0.08 - 0.31 4.2 1.25 0.6 0.10 LLDT, LVW

<3,750 lbs - 0.25 3.4 1.0 0.4 0.08 0.80 0.31 4.2 1.25 0.6 0.10LLDT, LVW

>3,750 lbs

- 0.32 4.4 - 0.7 0.08 0.80 0.40 5.5 0.97 0.97 0.10 HLDT,ALVW

<5,750 lbs 0.32 - 4.4 - 0.7 - 0.80 0.46 6.4 0.98 0.98 0.10HLDT,ALVW

>5,750 lbs 0.39 - 5.0 - 1.1 - 0.80 0.56 7.3 1.53 1.53 0.12

LVW: loaded vehicle weight (khối lợng xe + 300 lbs) (1 lbs =0,45 kg)

ALVW: adjusted LVW : Điều chỉnh khối lợng xe

LLDT: light light-duty truck ( xe hạng nhẹ dới 6,000 lbs)

HLDT: heavy light-duty truck (xe hạng tải hạng nhe trên 6,000 lbs)

b/ Chuẩn loại 2.

Chuẩn loại 2 đợc ứng dụng vào năm 20042009, cho các xe chở khách và xe tải hạng nhẹ Năm 2008 chuẩn này còn đợc ứng dụng cho xe tải nặng và phơng tiện vận tải hạng trung ( LDTs và MDPVs) Trong năm 20042007 tất cả các xe khách và

xe tải nhẹ xẽ không đợc cấp chứng chỉ môi trờng loại 2 nếu phát thải NOx trung bình lớn hơn 0,30 g/mile, tơng đơng với chuẩn NLEV cho LDVs (Light duty vehicle) Trong năm 20042008 các xe tải nặng và phơng tiện vận tải hạng trung (LDTs và MDPVs) sẽ không đợc cấp chứng chỉ môi trờng nếu lợng phát thải NOx vợt quá 0,60 g/mile (cho HLDT) và 0,90 g/mile (cho MDPV)

Bảng dới là khối lợng các chất ô nhiễm cho phép trong khí thải động cơ Đợc ápdụng cho các xe đã chạy tới 120.000 mile

Chuẩn loại 2 , FTP 75, g/mile

7 0.075 3.4 0.11 - 0.015 0.090 4.2 0.15 0.0

2 0.018

6 0.075 3.4 0.08 - 0.015 0.090 4.2 0.10 0.0

1 0.018

5 0.075 3.4 0.05 - 0.015 0.090 4.2 0.07 0.0

1 0.018

1 0.011

1 0.011

1 0.004

1 - - - 0.000 0.0 0.00 0.0

0 0.000

* - Nồng độ NOx trung bình chuẩn là 0.07 g/mi

2.1.1.2 Tiêu chuẩn bang California.

a/ Tiêu chuẩn ARB của bang California cho xe con (LDV) dùng động cơ xăng hoặc diezel.

Chuẩn bang California cho xe con (LDV), FTP 75, g/mi

8 0.018ULEV 0.040 1.7 0.2 - 0.008 0.055 2.1 0.3 0.0

4 0.011LDT1, LVW <3,750 lbs

Tier 1 0.25 3.4 0.4 0.0

-TLEV 0.125 3.4 0.4 - 0.015 0.156 4.2 0.6 0.0

8 0.018LEV 0.075 3.4 0.2 - 0.015 0.090 4.2 0.3 0.0

8 0.018ULEV 0.040 1.7 0.2 - 0.008 0.055 2.1 0.3 0.0

4 0.011LDT2, LVW >3,750 lbs

Tier 1 0.32 4.4 0.7 0.0

-TLEV 0.160 4.4 0.7 - 0.018 0.200 5.5 0.9 0.1

0 0.023LEV 0.100 4.4 0.4 - 0.018 0.130 5.5 0.5 0.1

0 0.023 ULEV 0.050 2.2 0.4 - 0.009 0.070 2.8 0.5 0.0

5 0.013

 LVW: loaded vehicle weight (khối lợng xe + 300 lbs)

 LDT: light-duty truck: xe tải hạng nhẹ

 NMOG: non-methane organic gases: không sử dụng nhiên liệu khí metan

 HCHO: formaldehyde

 TLEV: Transitional Low Emission Vehicles

 LEV:Low Emission Vehicles: phơng tiện phát thải ít

 ULEV: Ultra Low Emission Vehicles: Phơng tiện phát thải thấp

 SULEV: Super Ultra Low Emission Vehicles: Phơng tiện phát thải rất thấp

 ZEV: Zero Emission Vehicles: phơng tiện không phát thải

 Tier 1: lµ xe trong tiªu chuÈn lo¹i mét cña chuÈn liªn bang.

b/ Tiªu chuÈn bang California cho ph¬ng tiÖn vËn t¶i h¹ng trung dùa trªn chu tr×nh thö FTP-75.

4 0.012MDV2, 3751-5750 lbs

-LEV 0.160 4.4 0.4 - 0.018 0.230 6.4 0.6 0.1

0 0.027ULEV 0.100 4.4 0.4 - 0.009 0.143 6.4 0.6 0.0

5 0.013SULEV 0.050 2.2 0.2 - 0.004 0.072 3.2 0.3 0.0

5 0.006 MDV3, 5751-8500 lbs

-LEV 0.195 5.0 0.6 - 0.022 0.280 7.3 0.9 0.1

2 0.032 ULEV 0.117 5.0 0.6 - 0.011 0.167 7.3 0.9 0.0

6 0.016SULEV 0.059 2.5 0.3 - 0.006 0.084 3.7 0.45 0.0

6 0.008 MDV4, 8501-10,000 lbs

Tier 1 0.46 5.5 1.3 - 0.028 0.66 8.1 1.81 0.1

-LEV 0.230 5.5 0.7 - 0.028 0.330 8.1 1.0 0.1

2 0.040 ULEV 0.138 5.5 0.7 - 0.014 0.197 8.1 1.0 0.0

6 0.021SULEV 0.069 2.8 0.35 - 0.007 0.100 4.1 0.5 0.0

6 0.010 MDV5, 10,001-14,000 lbs

3 1.5 0.06 0.026SULEV 0.090 3.5 0.5 - 0.009 0.130 5.2 0.7 0.0

6 0.013

a - NMHC cho tÊt c¶ chuÈn lo¹i 1

 MDV: medium duty vehicle : ph¬ng tiÖn vËn t¶i lo¹i trung

 NMOG: non-methane organic gases: kh«ng sö dông nhiªn liÖu khÝ mªtan

 HCHO: formaldehyde

2.1.2 Tiêu chuẩn cho xe tải nặng.

2.1.2.1 Tiêu chuẩn năm 1987  2003.

Các tiêu chuẩn năm 19882003 của Liên bang (EPA) và tiêu chuẩn năm

19872003 của California (ARB) là các tiêu chuẩn cho xe tải hạng nặng và xe bus

Từ năm 1994 hàm lợng lu huỳnh trong nhiên liệu đã đợc giảm xuống 500 ppm wt

Chuẩn EPA cho xe tải hạng nặng, g/bhp.hr

* Thờng sử dụng chuẩn PM là 0.07

Chuẩn bang California cho xe tải hạng nặng, g/bhp.hr

2.1.2.2 Tiêu chuẩn năm 2004 và sau này.

Từ năm 1997 EPA đã đa ra các tiêu chuẩn cho động cơ diezel xe tải chạy trên

xa lộ và xe bus chạy trong thành phố đợc áp dụng cho năm 2004 và sau này Với mục

đích chính là giảm lợng NOX cho động cơ xe tải chạy trên xa lộ xuống mức xấp xỉ 2 g/bhp.hr, cho các động cơ ở 1 trong 2 lựa chọn sau

Chuẩn EPA cho động cơ diezel của xe tải chạy trên xa lộ cho năm 2004, g/mã lực

giờ

2.2 Tiêu chuẩn khí thải ở Châu Âu.

2.2.1 Tiêu chuẩn cho xe con (LDV).

Lấy chu trình thử ECE 15 + EUDC để đo lợng phát thải, phù hợp với tiêu chuẩnEuro III (2000) Động cơ trớc khi thử phải đợc làm ấm bằng cách chạy không tải trong vòng 40s

Các tiêu chuẩn Euro từ Euro II  Euro IV là khác nhau cho phơng tiện chạy xăng và diezel Chuẩn cho diezel có lợng CO thấp hơn nhng lợng NOX thì lại lớn hơn.Chuẩn cho xăng thì không có PM Bảng 1 là chuẩn cho xe chở khách nhỏ (xe con), bảng 2 là chuẩn cho xe tải hạng nhỏ

Chuẩn EU cho xe chở khách loại nhỏ (xe loại M), g/km

-Chuẩn EU cho xe tải loại nhỏ (Xe loại N 1 ), g/km

Euro 2, DI 1998.01 a 1.0 - 0.90 - 0.10 Euro 3 2000.01 0.64 - 0.56 0.50 0.05 Euro 4 2005.01 0.50 - 0.30 0.25 0.025

N1, Class II

1305-1760 kg

Euro 2, IDI

Euro 2, DI 1998.01 a 1.25 - 1.30 - 0.14 Euro 3 2002.01 0.80 - 0.72 0.65 0.07 Euro 4 2006.01 0.63 - 0.39 0.33 0.04

N1, Class III

>1760 kg

Euro 2, IDI

Euro 2, DI 1998.01 a 1.5 - 1.60 - 0.20 Euro 3 2002.01 0.95 - 0.86 0.78 0.10 Euro 4 2006.01 0.74 - 0.46 0.39 0.06

-Euro 4 2006.01 1.81 0.13 - 0.10

-N1, Class III

>1760 kg Euro 1Euro 2 1994.101998.01 6.90 -5.0 - 1.700.80 -- -

-Euro 3 2002.01 5.22 0.29 - 0.21 Euro 4 2006.01 2.27 0.16 - 0.11 -Khối lợng cơ bản đi cùng xe là khối lợng của các thiết bị sửa xe và ngời lái là 100kg

-Với Euro I và Euro II Thì khối lợng của các loại xe là : Class I < 1250 kg, Class

II 1250-1700 kg, Class III > 1700 kg

2.2.2 Tiêu chuẩn cho xe tải hạng nặng (HDV).

Các tiêu chuẩn quy định lợng phát thải của động cơ diezel cho xe tải hạng nặng

đợc thể hiện trong các tiêu chuẩn Euro I Euro V Euro I cho động cơ xe tải hạng trung đợc thực hiện vào năm 1992 Euro II đợc bắt đầu vào năm 1996, ứng dụng cho

xe tải hạng nặng chạy trên đờng cao tốc và xe buyt trong thành phố Năm 1999 hội bảo vệ môi trờng đa ra tiêu chuẩn Euro III và cũng đề ra các tiêu chuẩn Euro IV/Euro

2000.10 ESC & ELR 2.1 0.6

Trong giai đoạn từ năm 2005-2011 quá trình tính toán lợng phát thải trung bìnhtrong khí thải sẽ đợc tính toán theo các chu trình thử khác nhau nh sau :

+ năm 2005 là 88% của chu trình 10-15 mode + 12% của chu trình 11 mode, + năm 2008 là 25% của vòng thử khởi động lạnh + 75% của chu trình thử 10-

15 mode,

+ năm 2011 là 25% của vòng thử khởi động lạnh + 75% của vòng thử khởi

động ấm

Năm 2005 nhiên liệu đợc sử dụng sẽ chỉ chứa 50ppm hàm lợng lu huỳnh

Chuẩn của Nhật Bản cho xe chở khách dùng động cơ diezel, g/km

a : 10/2002 cho xe gia đình, 09/2004 cho xe nhập khẩu

b : Cho tất cả các loại xe

c : Cho tất cả các pha thử

d : không có thành phần metal

2.3.2 Cho xe hoạt động trong ngành thơng mại.

Tiêu chuẩn cho loại xe dùng trong thơng mại sử dụng động cơ diezel đợc tóm tắt trong hai bảng sau:

- Bảng 1 cho xe du lịch loại nhỏ (thử với băng thử Chassis dynamometer),

- bảng 2 cho xe tải nặng (động cơ xe đợc thử trên băng thử động lực học)

- Các xe tải hạng nhẹ và xe buyt đợc thử với chu trình thử 10-15 mode

- Chu trình thủ cho động cơ xe tải hạng nặng là 13 mode, chu trình thử này gần giống với chu trình thử 6 mode

Năm 2005 sẽ có hai chu trình thử mới, một cho loại phơng tiện có tải trọng dới

3500 kg và chu trình thử JE05 cho phơng tiện có tải trọng trên 3500 kg Với xe du lịch loại nhỏ thì tới năm 2011 một chu trình thử mới sẽ đợc áp dụng Với xe tải hạng

nặng thì một chu trình thử mới ( bao gồm cả trạng thái khởi động ấm ) sẽ đợc thực hiện vào năm 2005 Các loại phơng tiện và động cơ sẽ chỉ đợc dùng loại nhiên liệu có cha 50 ppm S vào năm 2005.

Tiêu chuẩn cho xe tải dùng động cơ diezel GVW > 2500 kg (> 3500 kg, trong năm 2005)

2004: xe có tải trọng, GVW > 12000 kg

c - Tất cả các loại xe, 2005

d - Không chứa CH4

2.4 Tiêu chuẩn Việt Nam.

Yêu cầu phát thải với khí thải gây ô nhiễm phát ra từ ôtô dùng động cơ xăng theo tiêu chuẩn TCVN 6431 năm 1999

Lợng CO và hỗn hợp HC + NO trung bình từ ba lần thử phải nhỏ hơn giới hạn chuẩn tơng ứng với khối lợng của ôtô theo bảng sau

Khối lợng chuẩn của ôtô

R [kg] CO Yêu cầu AHỗn hợp HC + NOYêu cầu B

19 20,5 22 23,5 25 26,5 28

23,8 25,6 27,5 29,4 31,3 33,1 35

Yêu cầu A : áp dụng cho ôtô  6 chỗ ngồi Yêu cầu B : áp dụng cho ôtô > 6 chỗ ngồi.

Khối lợng các chất thải độc hại đối với động cơ lắp trên ôtô theo tiêu chuẩn TCVN 6565 áp dụng năm 1999 theo bảng sau Đơn vị [g/kWh]

Khối lợng CO Khối lợng HC Khối lợng NO X Khối lợng thành

Công nhận một kiểu ôtô: là sự công nhận một kiểu ôtô về mức phát thải các chất khí gây ô nhiễm từ động cơ cháy do nén

Kiểu ôtô: là các ôtô cùng một nhãn hiệu – nhà sản xuất cùng một kiểu động cơ và hộp số đợc lắp trên cùng một khung lắp ráp chính

3.2 Yêu cầu với thử công nhận kiểu.

Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm phải đợc hiệu chuẩn theo qui định (trong ECE R15-04).

Tất cả các thiết bị phân tích phải có độ chính xác +/- 3 % và không lớn hớn 3 mg/kg đối với nồng độ của khí nhỏ hơn 100 mg/kg

Hàm lợng của khí thử và khí chuẩn không sai khác quá +/- 2 % so với giá trị chuẩn của mỗi loại khí (quy định trong ECE 15-04.)

Nhiên liệu để thử phải là nhiên liệu chuẩn CEC RF-05-A-08 (đợc quy định trong ECE 15-04)

+ Thiết bị phân tích ion hoá ngọn lửa để xác định hydrocacbon

+ Thiết bị dò quang hoá học để xác định Nitơ ôxit

+ Bộ cảm biến nhiệt độ có thể đo đợc trong khoảng 1,5 0C

+ Cảm biến áp suất để có thể đo đợc trong khoảng 0,1 kPa

+ Cảm biến độ ẩm tuyệt đối để có thể đo đợc trong khoảng +/-5%

Phải kiểm tra độ kín khít của toàn hệ thống nhằm đảm bảo cho việc pha trộn hỗn hợp không bị ảnh hởng của không khí lọt vào.

Điều chỉnh động cơ phải theo quy định của nhà sản xuất

ôtô mẫu phải đợc chạy không tải tới khi nhiệt độ động cơ đạt tới nhiệt độ làm việc bình thờng Tắt động cơ và giữ trong phòng thử ít nhất là 6 giờ nhng không lớn hơn 30 giờ khi nhiệt độ của dầu bôi trơn và chất làm mát đạt tới nhiệt độ môi trờng với sai số không lớn hơn +/-2%

Lốp ôtô phải đợc bơm tới áp suất do nhà sản xuất quy định Trong trờng hợp băng thử có 2 tang quay thì áp suất phải đợc đo tăng lên không lớn hơn 50% áp suất quy định áp suất thực tế phải đợc ghi lại

3.6 hệ thống băng thử phân tích khí xả trong phòng thử Chassis dynamometer 48” tại Đại học Bách khoa Hà Nội.

Thiết bị thử trong phòng thử Chassis dynamometer 48” tại Đại học Bách khoa

 Hàm lợng khí thử và khí chuẩn đợc đảm bảo không sai khác quá +/-2%

 Thiết bị lọc không khí có hiệu quả tới 99,99% có thể loại có các hạt có ờng kính 0,3 m

đ- Thiết bị đo lu lợng khí xả loãng có độ chính xác +/- 3%

 Bộ cảm biến nhiệt độ có thể đo đợc trong khoảng 1,5 0C

 Cảm biến áp suất để có thể đo đợc trong khoảng 0,1 kPa

 Cảm biến độ ẩm tuyệt đối để có thể đo đợc trong khoảng +/-5%

Các hệ thống này đều đạt đợc tiêu chuẩn của thế giới về ứng dụng cho thử nghiệm xe ôtô theo tiêu chuẩn Euro II

Các thiết bị này hoàn toàn đáp ứng đợc các yêu cầu thử công nhận kiểu, và các yêu cầu của thiết bị thử

Phòng thử đợc thiết kế, và trang bị các thiết bị để đảm bảo các điều kiện thử

Có phòng chờ xe trớc khi thử

Với các điều kiện trên ta hoàn toàn có thể tiến hành thử công nhận kiểu với các loại ôtô mới sản xuất tại Việt Nam theo các tiêu chuẩn đã ban hành và các một số tiêuchuẩn trên thế giới.

Chơng III

Phòng thử phân tích khí thải ôtô trên băng thử Chassis dynamometer 48” tại trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

I Sơ đồ phòng thử.

II Băng thử Chassis dynamometer 48”

Là hệ thống băng thử Ôtô trên con lăn Chassis dynamometer 48”, hệ thống đợc thiết kế cho băng thử khí xả Ôtô con và xe tải hạng nhẹ Băng thử Chassis

dynamometer 48” đợc kết hợp hệ thống khung đo lực cho việc phân tích lợng phát thải độc hại trong khí xả Thiết kế của hệ thống băng thử trên cơ sở của một giao thức

AK và các tiêu chuẩn kỹ thuật

Hệ thống băng thử Chassis dynamometer 48” đợc thiết kế với một động cơ điệnxoay chiều đặt ở giữa hai con lăn Với thiết kế này cho phép thu nhỏ kích thớc và cách

bố trí hợp lý các thiết bị liên quan của băng thử, cho phép dễ dàng sửa chữa, bảo trì vàlắp đặt từ phía trên

Khung nằm phía trên nó vỏ (Starto) của động cơ điện xoay chiều để tránh hiện tợng trễ sinh ra bởi trụ ma sát, các trụ này thờng đợc quay với tốc độ chậm thông qua một động cơ điện xoay chiều Hai trụ đợc điều khiển sao cho quay ngợc chiều nhau vàloại trừ đợc sự mất mát do ma sát

Trụ đỡ đợc lắp với hệ thống đo lực băng thử Chassis dynamometer 48” không gây tổn thất cho hệ thống khung đo lực Chassis dynamometer 48” Vì vậy không cần phải có thời gian làm nóng

Việc sử đụng động cơ điện xoay chiều là rất thiết thực và dễ dàng cho công tác bảo dỡng Sử dụng hệ thống này có thể tiến hành các chức năng thử, các phép đo và các vòng thử nh nhiên liệu và dầu bôi trơn, các phép đo lợng nhiên liệu tiêu thụ và l-ợng phát thải độc hại trong khí xả

Hệ thống băng thử này đợc thiết kế để mô phỏng lại khối lợng của phơng tiện trong khoảng từ 454 kg tới 5400 kg Quán tính tĩnh của hệ thống con lăn tơng đơng với khối lợng của một phơng tiện vào khoảng 1678 kg Một sự mô phỏng khác của quán tính tĩnh cũng có thể thực hiện đợc

Việc sử dụng động cơ điện xoay chiều cho phép hệ thống đo lực có thể thực hiện các phép đo đối vơí các phơng tiện vận tải cỡ lớn Lực kéo của động cơ điện một chiều cho trờng hợp kéo xe Ôtô là 5870 N ở tốc độ 92 km/h Lực kéo của động cơ

điện một chiều trong trờng hợp là máy phát điện là 5987 N ở tốc độ 92 km/h Tốc độ lớn nhất của quá trình thử là 200 km/h

Băng thử đợc trang bị một khoá con lăn, khóa con lăn này có thể làm việc ở mọi chể độ tốc độ

Với giao diện chính phù hợp với chuẩn kết nối AK (giao thức AK) cho việc kết nối với hệ thống tính toán lợng phát thải trong khí xả Bao gồm chức năng sau:

- Tự động và điều khiển thời gian làm ấm

- Xác định các tham số mô phỏng đờng trên cơ sở lực kéo, giá trị tốc độ tại các đờng vòng

- Tự động tính toán các tham số mô phỏng phơng tiện trên đờng cho các quá trình thử tĩnh

- Tự động kiểm tra quán tính ỳ

- Thả trôi cho kiểm tra thử tĩnh.

- Kiểm tra các phép đo lực kéo

- Các phần mềm chạy trên nền Windows

III Hệ thống lấy mẫu khí xả CVS.

3.1 Giới thiệu tổng quát về hệ thống thu gom khí xả CVS.

Hệ thống AVL CEC CFV-CVS (Critical Flow Venturi – Constant Volume Sampler) cung cấp các phơng pháp để thực hiện việc xem xét và đánh giá hoặc tự

động điều chỉnh, với các phép đo chính xác thành phần các chất trong khí xả

Các chức năng cơ bản của AVL CVS phù hợp với các quy định của luật bảo vệ môi trờng thế giới, và hơn nữa nó còn có các tính năng đặc biệt nh:

+ Thu nhận toàn bộ lợng khí xả với độ chênh lệch của áp suất trên đờng ống thải không lớn hơn 1,25 kPa so với trờng hợp không nối đờng xả với hệ thống CVS

+ Khí loãng là khí xả của động cơ với không khí, thông qua một tỷ lệ làm loãng thích hợp, nhờ tỷ lệ này mà không xảy ra hiện tợng ngng tụ hơi nớc trên đờng lấy mẫu và trong các thiết bị đo

+ Lấy đi và thu lợm một phần thích hợp khí mẫu tơng ứng với lu lợng của khí xả loãng và không khí, để chuyển tới các túi khí mẫu

+ Thực hiện các phép đo chính xác đối với toàn bộ lợng khí xả loãng để xác

định đợc tổng lợng phát thải đối với mỗi pha

+ Hút khí và làm sạch các túi khí bằng không khí mẫu giữa các quá trình thử + Cho phép thực hiện lấy mẫu liên tục khí xả loãng

+ Việc lấy mẫu khí xả không gây ảnh hởng tới điều kiện xả khí của động cơ + Tính toán thành phần dạng hạt có trong khí xả động cơ

+ Cung cấp các khả năng điều khiển hệ thống từ bảng điều khiển, từ các thiết

bị trợ giúp, hoặc từ máy tính điều khiển, thông qua giao thức kết nối AK

AVL CEC CVS kết hợp nguyên lý lu lợng dòng chẩy tới hạn qua ống Venturi

để tạo ra một lu lợng không đổi và hệ thống sẽ tích luỹ một khối lợng khí mẫu một cách chính xác trong những điều kiện chuẩn, dựa trên công nghệ vi xủ lý Lu lợng lớnnhất của mỗi hệ thống CVS phụ thuộc vào hệ thống lấy mẫu và quạt hút, sao cho phù hợp với các ứng dụng cần thiết ở lu lợng lớn nhất nó phù hợp với hầu hết các yêu cầucủa qúa trình thử và có thể đợc lựa chọn bằng tay thông qua việc tính toán các ống Venturi

Các đặc điểm khác :

 Sử dụng bộ tạo xoáy để loại bỏ thành phần dạng hạt trong khí xả loãng và bảo đảm tốt hơn việc hoà trộn khí xả với không khí làm loãng.

 Sử dụng đầu lấy mẫu sao cho tơng ứng với tỷ lệ lấy mẫu

 Có thể kết hợp hoặc tách riêng tủ lấy mẫu và quạt hút một các linh hoạt sao cho thiết bị chiếm một không gian nhỏ nhất

 Dùng kết nối với giao thức AK để kết nối với máy tính chủ

PC điều khiển cung cấp một giao diện thân thiện dễ sử dụng, trên cơ sở của một

đờng truyền tốc độ cao, giao tiếp thông qua cổng bus ISA với một thiết bị hỗ trợ mạngLON, các thiết bị với các mềm hiện đại dễ sử dụng

3.2 Chức năng, nhiệm vụ của các bộ phận trong hệ thống thu gom khí xả CVS.

Các thành phần cơ bản của hệ thống CVS bao gồm:

 Lọc không khí (Air Filters Unit)

 Điểm hoà trộn (Mixing - Point)

 ống làm loãng (Dilution Tunnel Unit)

 Tủ lọc lấy mẫu dạng hạt trong khí xả (Particulate Sampling Cabinet)

 Đầu lấy mẫu tổng lợng HC (Heated Total Hydrocarbon Sampling Probe)

 Bộ phận lấy mẫu một ống Venturi có các kích thớc khác nhau (Sampling Unit)

 Túi khí mẫu (Bags Sampler)

 Quạt hút (Blower Unit)

 Máy tính điều khiển (Control PC)

Sơ đồ hệ thống AVL CEC CVS

3.2.1 Điểm hoà trộn (Mixing - Point).

Không khí lấy từ ngoài môi trờng (gọi là khí nền) đi qua lọc ba lớp lọc (lọc

thô, lọc than hoạt tính và lọc tinh) đợc trộn với khí thải của động cơ xăng tại điểm

trộn chữ T để tạo thành hỗn hợp khí xả mới gọi là khí xả loãng Tại vị trí này, khí xả

loãng đợc làm đồng đều để hỗ trợ cho hệ thống lấy mẫu Một lợng không khí ngoài môi trờng đợc lấy đi để phân tích thành phần các khí có trong khí nền

Khí xả loãng trớc khi tới lọc phải có nhiệt độ 25+/-5 0C , lọc bao gồm các bộ phận : Lọc thô để lọc các bụi khí, lọc bằng than hoạt tính làm ổn định thành phần, lọc tinh để loại bỏ các thành phần nhỏ nhất còn tồn tại có thể loại bỏ đợc các hạt có kích thớc tới 0,3 micro

Do các thành phần trong không khí là không đổi trong xuốt quá trình thử nên chỉ cần lấy đi một lợng không khí với lu lợng không cần tơng ứng với lu lợng không khí làm loãng

Một công tắc áp suất tuyệt đối sẽ bật một chuông cảnh báo khi có sự giảm áp suất sau lọc xuống quá thấp, điều đó thể hiện lọc quá bẩn và cần phải thay lọc

Thiết bị đợc nối với hệ thống lấy mẫu bằng các đoạn ống mềm khác nhau (các ống giống nhau đợc nối với nhau nhờ các mặt bích) hoặc các ống thép thẳng (với nhiều phần khác nhau), tuỳ thuộc vào các thiết bị chuẩn.

Việc kiểm tra và thay thế lọc thực hiện nhờ một cửa ở bên cạnh tủ

Để đơn giản cho việc kiểm tra thiết bị, một van bớm đợc thiết lập để đóng đờngkhông khí làm loãng vào điểm trộn T, qua đó kiểm tra hệ thống thông qua đờng khí xả vào

3.2.2 Hệ thống lọc không khí (Pre filter Unit).

Là thiết bị trộn khí trong hệ thống ống làm loãng, không khí trớc khi đi vào trộn đợc đi qua 3 lọc (lọc thô, lọc than hoạt tính và lọc tinh) đặt ở trong một tủ phía d-

ới ống làm loãng

Một mẫu không khí đợc lấy vào các túi khí để phân tích thành phần trong khí nền

Các thành phần trong không khí là không đổi trong suốt quá trình thử, nên nó

có thể đợc lấy với một lu lợng có tỷ lệ không cân xứng với lu lợng khí xả loãng

Một công tắc áp suất tuyệt đối sẽ bật một chuông khi có sự giảm áp suất sau lọcxuống quá thấp, điều đó thể hiện lọc quá bẩn

Các lọc có thể đợc thay thế nhờ việc mở một cửa đặt ở bên cạnh

3.2.3 ống làm loãng (Tunnel Unit).

Đợc thiết kế theo các tiêu chuẩn thử EPA và ECE, ống làm loãng trong hệ thống CVS cho phép đo đợc lợng muội P-M có trong khí thải và hàm lợng các chất khí có trong khí thải

Là thiết bị hoà trộn khí xả với không khí loãng để làm đồng nhất thành phần sao cho hỗn hợp tạo ra có tính chất giống với điều kiện thực tế khi động cơ hoạt động

ở ngoài môi trờng

Đợc cấu tạo hoàn toàn bằng thép không gỉ, có ba phần cho phép dễ dàng vân chuyển và kiểm tra Các phần đợc miêu tả nh sau:

+ Khu vực vào và trộn: Tại đây không khí làm loãng sẽ chạy xung quanh một ống chứa khí xả, tại điểm cuối của khu vực này xảy ra quá trình trộn chính của các khí đi vào, có thể cải thiện quá trình trộn bằng cách thay đổi độ rộng miệng của một màng chắn nơi mà tốc độ và sự hỗn loạn của các khí vào là có lợi nhất cho quá trình trộn

+ Khu vực ống thẳng : Vị trí đặt đầu lấy mẫu khí hạt đặt cách đầu vào của khí xả một khoảng bằng 10 lần đờng kính ống làm loãng Chiều dài này cho phép làm

đồng đều khí xả với không khí làm loãng

+ Khu vực cuối cùng : Nơi lắp đặt các thiết bị ngoại vi, bao gồm các đầu lấy mẫu khí hạt, và đầu dò để phân tích thành phần THC

Các thành phần đợc sắp đặt theo đúng nguyên tắc sao cho độ hỗn loạn của dòng

lu lợng có hằng số Reynol lớn hơn 4000 và áp suất đạt đợc là áp suất giới hạn ống làm loãng đợc thiết kế với đờng kính 12” (304 mm) và cho phép lu lợng đi qua tới 30

m3/min

3.2.4 Tủ phân tích mẫu khí hạt (Particulate Unit).

Trong mỗi pha của chu trình thử, mẫu khí xả loãng cùng một lúc đợc đa qua hailọc là lọc chính và phụ (primary và back-up)

Chức năng này cho phép lựa chọn các van ngợc và xuôi đối với mỗi cặp lọc củacụm lọc

Việc lựa chọn các van này (van khí hoặc van điện từ) có thể thực hiện từ PC

điều khiển, cùng lúc với quá trình lấy mẫu khí vào các túi khí

Một van điện từ thứ hai sẽ mở một mạch rẽ cho phép khí không đi qua lọc và các phần chính khác trong trạng thái chờ của hệ thống, điều này cho phép bơm lấy mẫu đợc làm ấm và bộ MFC khởi động

Có thể có tới 4 cặp lọc chính và phụ trong một cụm lọc, đây là thiết kế đặc biệt cho phép dễ dàng lựa chọn các bộ lọc Thông thờng chỉ có 3 cặp lọc và trong quá trìnhthử các cặp lọc nhất định sẽ đợc chọn là tuỳ thuộc vào tiêu chuẩn thử Cụm lọc đợc

đặt trên một giá hoạt động bằng khí nén, giá này có hai vị trí:

+ Vị trí trên : sẵn sàng cho quá trình thử, tại vị trí này lọc đợc lắp vào hệ thống.+ Vị trí dới : có thể tháo cụm lọc ra để thay thế và kiểm tra lọc

Các lọc đợc tháo ra khỏi ống dẫn khí qua lọc và đa tới phòng cân và phân tích.Trớc và sau khi tiến hành quá trình thử đều phải cân khối lợng hai giấy lọc, sự chênh lệch khối lợng trớc và sau quá trình thử chính là khối lợng thành phần dạng hạt trong khí thải kết hợp với bộ tính toán lu lợng ta có thể tính đợc độ ô nhiễm của khí thải trong môi trờng

Với mục đích này, cụm lọc có các thiết kế riêng biệt, một ống trợt ở trung tâm của cụm lọc cho phép việc thay thế một cách thuận lợi các lọc 47mm, và các lõi lọc này đợc đa tới bàn cân tĩnh với độ chính xác ở mức micro

Hệ thống này đợc hỗ trợ bởi một máy CNC với 3 đờng ống riêng biệt đợc làm bằng thép không gỉ và các đầu lấy mẫu cho các ứng dụng theo tiêu chuẩn ECE

3.2.5 Đầu lấy mẫu phân tích Hydrocarbon (Heated Total Hydrocarbon Sampling Probe).

Là một thiết bị riêng biệt nằm bên cạnh ống làm loãng, một đầu dò hâm nóng

đợc nối với đờng làm nóng của bộ phân tích thành phần THC

Thiết bị này đợc thiết kế phù hợp với đặc điểm kỹ thuật của chuẩn EPA với bộ quá nhiệt, cung cấp hai khả năng cơ bản là chia nhiệt và điều khiển nhiệt độ

+ Đầu lấy mẫu là ống thép không gỉ có đờng kính 8mm, bộ sấy nóng 75W, một cảm biến nhiệt độ PT100 và ống cao su cách điện bảo vệ

+ ống ổn định nhiệt với bộ hâm nóng 150W, một cảm biến nhiệt độ và một lớp sợi thủy tinh cách điện bảo vệ

+ Một cảm biến nhiệt độ PT100 loại A thứ hai đợc lắp ráp ngợc với lọc và về phía trái, nó dò tìm nhiệt độ ở hầu hết các vị trí có khả năng bị giảm nhiệt độ

+ Một bộ hâm nóng 300W có thể đợc sủ dụng ngay lập tức để kết nối với phầnchính

Nhiệt độ đợc điều khiển quanh giá trị thiết lập trớc là 191 0C với sai số cho phép là +/- 7 0C thông qua một thiết bị điều khiển cơ bản là PID trong bộ PWM

3.2.6 Bộ phận lấy mẫu một ống Venturi (Sampling Unit)

Hệ thống lấy mẫu gồm: thiết bị tạo xoáy gọi là Cyclonic Separator, bộ trao đổi nhiệt (HEX Dummy) để điều khiển nhiệt độ khí xả loãng với vòng tuần hoàn bằng n-

ớc, ống Venturi có thể thay đổi tuỳ theo các lu lợng, đầu lấy mẫu, một đầu liên tục lấymẫu khí xả loãng, thiết bị cảm biến nhiệt độ và áp suất

Kết nối giữa PC điều khiển và hệ thống lấy mẫu CVS nhờ cáp hai sợi xoắn.ống Venturi, bộ phận tạo xoáy và các bộ phận khác đợc nối với nhau nhờ các

đệm cao su tròn nhằm loại bỏ khe hở giữa các mép, thuận lợi cho quá trình bảo dỡng, lắp đặt và thay thế

Sau khi khí xả loãng đi vào hệ thống lấy mẫu, nó đợc đa qua bộ phận phân ly tạo xoáy, bộ phận này có chức năng loại bỏ các thành phần dạng hạt còn tồn tại trong hỗn hợp khí xả và không khí, đồng thời làm đồng đều hỗn hợp khí xả loãng trớc khi vào ống Venturi

Với hệ thống 1 ống Venturi cho phép ứng dụng với điều kiện thử của động cơ diezel đợc lắp với hệ thống trao đổi nhiệt với nớc vòng kín để điều chỉnh nhiệt độ của khí loãng trớc khi vào ống Venturi

Hệ thống nớc tuần hoàn vòng kín bao gồm : Nớc, bộ phận trao đổi nhiệt, hệ thống gia nhiệt cho nớc, bơm lu thông và các van điều chỉnh lu lợng

Nhiệt độ của nớc đợc điều khiển từ máy tính thông qua tín hiệu lấy từ cảm biếnnhiệt độ đợc lắp trớc ống Venturi để đo nhiệt độ của khí xả loãng trớc khi vào ống,

điều khiển sự trao đổi nhiệt thông qua các van điều chỉnh lu lợng nớc

Hình vẽ dới mô tả các thành phần cơ bản của bộ phận lấy mẫu một ống Venturidùng cho các ứng dụng với động cơ xăng Việc thay thế bộ phận “HEX dummy” bằng

bộ trao đổi nhiệt với nớc tuần hoàn vòng kín cho phép nâng cấp hệ thống lên các ứng dụng với động cơ diezel

3.2.7 Các túi khí mẫu (Bags Sampler Cabinet).

Trong một tủ đơn có các đờng dẫn không khí và khí xả loãng (qua lọc, bơm, thiết bị đo lu lợng, hệ thống phân phối) và các túi khí

Lu lợng mẫu khí xả loãng đợc điều khiển nhờ hệ thống ống Venturi đợc thiết

đặt trong hệ thống lấy mẫu và đợc hiển thị trong thiết bị đo lu lợng

Trong trờng hợp tự động lựa chọn lu lợng mẫu khí xả loãng, thì lu lợng mẫu không khí đợc điều khiển bằng một van kim điều chỉnh tự động sao cho giá trị giống với giá trị lu lợng của mẫu khí xả loãng và cũng đợc hiển thị trên thiết bị đo lu lợng khác Trong trờng hợp với hệ thống một ống Venturi, lu lợng không khí đợc đặt bằng van kim đặt ở dới của thiết bị đo lu lợng

Hệ thống lấy mẫu và bơm hút đợc nối với nhau bằng ống cao su mềm để giảm bớt sự rung động và sự truyền điện

ở mặt phía trớc, kết hợp hệ thống lọc đa điểm với chức năng loại bỏ thành phầndạng hạt trong cho phép thuận lợi trong công tác kiểm tra và thay thế.

Tất cả các van chân không cho phép thực hiện các chức năng cơ bản của quá trình lấy mẫu vào các tuí khí và xử lý ( quá trình chờ, làm sạch, hút khí, …) nằm trên ) nằm trên các nhánh của hệ thống phân phối

Các túi khí đợc kết hợp chặt chẽ với các van, điều đó cho phép cải thiện cách

bố trí chung của các túi khí và cho thấy các điểm lợi hơn so với thiết kế truyền thống

+ Kết nối chặt chẽ giữa các van để giảm hiệu ứng Teflon xuống mức thấp nhất + Trong mạng LON các thiết bị đợc điều khiển bằng tín hiệu số

+ Các giao diện đợc làm phù hợp cho việc kết nối với các thiết bị bên ngoài + Cho phép phát hiện và loại bỏ sự rò rỉ trong hệ thống

Các ống phân phối đợc thiết kế riêng cho phép thực hiện quá trình quay vòng của khí mẫu nh quá trình hút khí và làm sạch, và cũng cho phép việc quản lý lu lợng vào túi khí

Thiết lập chế độ Tedlar cho các túi khí, mỗi cặp túi khí cho mỗi pha, để sử dụng cho quá trình điền đầy mẫu khí nền và khí xả loãng Hệ thống CVS trong phòng thử ôtô có 9 túi khí trong một tủ

ở mỗi túi khí có một van chân không, van này sẽ hiển thị khi túi khí rỗng và sẵn sàng cho qúa trình lấy mẫu, một công tắc ở trạng thái đầy sẽ ngắt để chánh trờng hợp quá đầy khí mẫu trong túi khí