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

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 đã 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. Em xin cảm ơn PGS. TS Phạm Minh Tuấn và thầy Trần Đăng Quốc đã giúp đỡ và hướng 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 thời gian ngắn nên không thể tránh khỏi những thiếu xót, mong thầy cô chỉ bảo và đóng góp 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”. Chương I Các thành phần độc hại chính trong khí xả động cơ I. Ô nhiễm không khí. Định nghĩa của Cộng đồng châu Âu: “Không khí được 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 được hay gây ra sự khó chịu cho con người” II. Các thành phần độc hại trong khí xả động cơ. Động cơ đốt trong hoạt động do nhiên liệu cháy cưỡng 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 cưỡng bức diễn ra trong xi lanh là một quá trình phức tạp với giai đoạn khác nhau, trong các giai đoạn này nhiên liệu được ôxi hoá và giải phóng năng lượng. Quá trình ôxi hoá nhiên liệu sẽ tạo ra các hợp chất khác nhau trong khí xả của động cơ. Các thành phần khí chính trong khí xả động cơ là CO, CO2, NOX, THC, andêhít, thành phần dạng hạt - PM, hợp chất chứa lưu huỳnh. 2.1. Mônôxít cácbon (CO). Mônôxítcacbon (CO) là sản phẩm cháy của nhiên liệu sinh ra do ôxi hoá không hoàn 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 % lượng hemoglobin bị khống chế thì sẽ gây nhức đầu, chóng mặt, buồn nôn. + 50 % lượng hemoglobin bị khống chế thì não bắt đầu bị ảnh hưởng. + 70 % lượng hemoglobin bị khống chế có thể dẫn đến tử vong. Hàm lượng CO cho phép trong không khí là [CO] = 33 mg/m3. 2.2. Total Hydrocacbon(THC). Total Hydrocacbon (THC) là các loại HC có trong nhiên liệu hoặc dầu bôi trơn không cháy hết có trong khí xả của động cơ. HC có nhiều loại và mỗi loại có mức độ độc hại khác nhau. Các HC có nguồn gốc paraphin hoặc naphtanin có thể coi là vô hại trong khi đó các HC thơm (có nhân benzen) thường rất độc chúng có thể gây ra căn bệnh ung thư. HC tồn tại trong khí quyển còn gây ra sương mù gây tác hại cho mắt, niêm mạc và đường hô hấp. Thông thường để đánh giá chuẩn môi trường thì thường xét tổng lượng HC mà động cơ phát ra. 2.3. Ôxítnitơ (NOX ). 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 nhưng 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 nước tạo ra axít, gây ra mưa axít làm ăn mòn cho chi tiết máy và đồ vật. Hàm lượng cho phép [NO] = 9 mg/m3 , [NO2] = 9 mg/m3. 2.4. Anđêhít (C-H-O). Andehit có công thức chung là C-H-O, là một chất khí gây tê và co mùi gắt, một số loại có thể gây ung thư như foocmondehit. Hàm lượng cho phép [CHO] = 0,6 mg/m3 . 2.5. Chất thải dạng hạt (P-M). P-M hay còn gọi là bồ hóng, là chất ô nhiễm đặc biệt quan trọng trong khí xả của động cơ diezel, nó tồn tại dưới dạng hạt rắn có đường kính trung bình khoảng 0,3 mm, nên rất dễ xâm nhập vào phổi gây tổn thương tới cơ quan hô hấp và còn có thể gây ung thư do các hydrocacbon thơm bám dính lên nó. P-M sinh ra do quá trình phân huỷ nhiên liệu và dầu bôi trơn, chúng chính là C chưa cháy hết bị bón thành các hạt nhỏ. Trong không khí P-M là tác nhân gây sương mù, bụi bẩn làm ảnh hưởng đến giao thông và sinh hoạt của con người. 2.6. Hợp chất chứa lưu huỳnh. Sản phẩm chính là khí SO2, chất khí không màu có mùi gắt, khi tác dụng với nước tạo thành axít yếu (H2SO3) gây hư hại cho mắt và đường hô hấp, SO2 làm giảm khả năng đề kháng của cơ thể và tăng cường động tác hại của các chất ô nhiễm khác đối với cơ thể. Hàm lượng cho phép [SO2] = 2 ml/m3. Ngày nay, các loại nhiên liệu đang được khống chế hàm lượng S có trong nó. 2.7. Cácbondiôxít (CO2). 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 người nhưng với nồng độ quá lớn có thể gây ngạt. Hàm lượng 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. Chương II Những vấn đề chung về thử công nhận kiểu. Hiện nay với mức độ phát triển ngày càng nhanh của các phương tiện giao thông ở hầu hết các quốc gia trên thế giới, vì vậy vấn đề ô nhiễm môi trường do khí thải động cơ trực tiếp gây ra là hết sức cấp bách, nó liên quan đến sức khoẻ của con người. Tuy vậy không phải nước nào trên thế giới cũng có đủ điều kiện và khả năng để đưa ra các tiêu chuẩn khí thải của riêng nước 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. Trước vấn đề môi trường, 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 điều kiện giao thông như chất lượng, số lượng và tiêu chuẩn đường xá, số lượng các loại phương tiện và chủng loại phương tiện giao thông đang lưu hành, mức độ phát triển của các phương tiện, và mức thu nhập của người dân (điều kiện kinh tế của mỗi nước). Dựa trên cơ sở đó mà các nhà làm luật đưa ra các tiêu chuẩn cho phù hợp, và các tiêu chuẩn này phải được nâng cấp, cập nhật và phát triển theo thời gian để hướng tới mục tiêu môi trường tốt hơn. Khi ban hành các tiêu chuẩn thì các quy trình thử tương ứng cũng phải được đưa ra. Các quy trình thử chính là thói quen đi lại của người dân khi sử dụng phương tiện giao thông, liên quan đến việc tổ chức và cơ sở hạ tầng giao thông. Hệ thống tiêu chuẩn phải được xây dựng cho các loại động cơ khác nhau như động cơ diezel, động cơ xăng, động cơ chạy nhiên liệu khí hoá lỏng. Trên các loại phương tiện khác nhau như xe con, xe tải, xe máy. Và trên các điều kiện vận hành khác nhau như trên xa lộ hoặc trong thành phố. Dưới 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 đường 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 ( tương ứng với quãng đường 5,78 km với vận tốc trung bình là 41,2 km/h ) và giai đoạn 2 với thời gian 864s. Pha thứ nhất bắt đầu với trạng thái khởi động lạnh, pha thứ hai được bắt đầu sau khi động cơ dừng hoàn toàn trong thời gian 10 phút. ở mỗi pha có một hệ số khối lượng là 0,47 cho pha 1 và 0,53 cho pha 2. Lượng phát thải được 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, nhưng nó bao gồm 3 giai đoạn, 2 giai đoạn đầu giống như 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. Như 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 đường 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. Lượng phát thải từ mỗi pha được tập hợp trong mỗi túi khí riêng, sau đó được phân tích và tính toán với các hệ số khối lượng là 0,43 đối với pha 1 và pha 2, đối với pha 3 là 0,57. Đơn vị lượng phát thải là g/km hoặc g/mile. VD : tính lượng 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 đường 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 thường được sử dụng cho việc kiểm tra lượng phát thải mà động cơ xe tải phát ra và được 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 được 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 không tải, 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 phương tiện vận tải thực. Chu trình thử được tiến hành hai lần và lần thứ hai được 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 đường 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 đường, thời gian. Các tham số của chu trình thử: Tổng thời gian thử : 1700 s, Tổng quãng đường : 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 được lặp lại liên tục tương tự với việc lái xe trong thành phố, và 1 vòng thử EUDC tương tự với việc lái xe trên xa lộ. Trước khi thử phương tiện không hoạt động trong vòng hơn 6 giờ để cho nhiệt độ phù hợp với nhiệt độ phòng thử trong khoảng 20 á 30 0C. Sau đó bắt đầu khởi động và để không tải 40s. a/ Vòng thử ECE 15. Là một vòng thử trong thành phố nó mô tả các điều kiện thực khi lái xe trong thành phố, được thể hiện qua tốc độ thấp, công suất thấp và nhiệt độ khí xả thấp. Nó được lặp đi lặp lại 4 lần trong quá trình thử. b/ Vòng thử EUDC. Là vòng thử trên đường xa lộ được thực hiện ngay sau khi 4 vòng thủ ECE kết thúc, thể hiện ở tốc độ tốc độ cao của phương tiện. Tốc độ tối đa của vòng thử này là 120 km/h. Các tham số của hai loại vòng thử : Tham số Đơn vị ECE 15 EUDC Quãng đường km 4x1.013=4.052 6.955 Thời gian s 4x195=780 400 Tốc độ trung bình km/h 18.7 (with idling) 62.6 Tốc độ tối đa km/h 50 120 1.2.2. Chu trình thử ESC. ESC là chu trình thử cho động cơ diezel lắp trên xe tải. chu trình bao gồm 13 vòng thử được thể hiện theo các tham số sau. Vòng % tốc độ động cơ % Tải Hệ số tải trọng % Thời gian 1 0 0 15 4 phút 2 25 100 8 2 phút 3 50 50 10 2 phút 4 50 75 10 2 phút 5 25 50 5 2 phút 6 25 75 5 2 phút 7 25 25 5 2 phút 8 50 100 9 2 phút 9 50 25 10 2 phút 10 75 100 8 2 phút 11 75 25 5 2 phút 12 75 75 5 2 phút 13 75 50 5 2 phút 1.2.3. Chu trình thử ELR. Chu trình thử ELR là chu trình được áp dụng cho tiêu chuẩn euro III, được sử dụng từ năm 2000 với mục đích đo độ mờ khói từ khí thải của động cơ xe tải. Chu trình bao gồm một chuỗi của 3 bước 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% á 100% là tuỳ thuộc vào người 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 được tính bằng giá trị trung bình ở các giá trị tốc độ, tốc độ A ( hệ số 0,43), tốc độ B ( hệ số 0,56) và tốc độ C (hệ số 0,01). 1.2.4. Chu trình thử ETC. Là chu trình thử cho động cơ diezel lắp trên xe tải cùng với chu trình thử ESC. Chu trình thử được chia làm ba phần, bao gồm cho xe chạy trên đường thành phố, đường nông thôn và đường cao tốc. Tổng thời gian thử là 1800s và thời gian cho mỗi phần là 600s. + Phần 1 mô tả cho lái xe trong thành phố với tốc độ cực đại là 50 km/h, thường xuyên khởi động, dừng và không tải. + Phần 2 mô tả cho lái xe trên đường nông thôn với khả năng gia tốc nhanh, tốc độ trung bình khoảng 72 km/h. + Phần 3 mô tả cho lái xe trên đường cao tốc với tốc độ trung bình khoảng 88 km/h. 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 lượng phát thải với xe con chạy trong thành phố ở Nhật Bản. + Phần mở đầu của chu trình thử là quãng đường 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 được 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. Lượng phát thải được tính toán ở 5 phần cuối ( Phần mở đầu không được tính vì vậy toàn bộ lượng phát thải sẽ tính cho một lộ trình 3,32 km trong thời gian 675s ). Đơn vị lượng phát thải là g/km. 1.3.2. Chu trình thử 10-15 mode. Là chu trình thử cho xe con chạy trong đường 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 phút làm 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. Lượng phát thải được tính cho 4 đoạn cuối ( 3x10-mode + 1x15-mode). Tổng quãng đường thử là 4,16 km, tốc độ trung bình là 22,7 km/h, thời gian thực hiện là 660s ( hoặc 6,34 km đường thử, tốc độ trung bình 25,6 km/h và thời gian 892s trong trường 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 được thử trên 6 tốc độ khác nhau của cùng một tải trọng. Các mode này được chạy liên tục và thời gian cho mỗi mode là 3 phút. Lượng phát thải được tính cho mỗi mode và tính trung bình trong đó có tính đến hệ số khối lượng. Kết quả cuối cùng được đưa ra dưới dạng một thể tích khí tập trung, hàm lượng ppm. Có hai cách xác định các mode thử và tỉ lệ khối lượng 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 được thể hiện ở bảng sau. Mode Tốc độ (% ) Công suất (%) Hệ số khối lượng 1 Không tải - 0.355 2 40 100 0.071 3 40 25 0.059 4 60 100 0.107 5 60 25 0.122 6 80 75 0.286 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. Lượng phát thải được tính trung bình cho toàn bộ chu trình thử và thiết lập một hệ số tỷ lệ về khối lượng và nó được biểu diễn qua đơn vị g/kWh. Quá trình thử được 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 lượng là khác nhau. Được thể hiện trong các bảng sau. a/ Chu trình 13 mode cho xe diezel. Mode Tốc độ (%) Công suất (%) Tỷ lệ khôi lượng 1 idle - 0.410/2 2 40 20 0.037 3 40 40 0.027 4 idle - 0.410/2 5 60 20 0.029 6 60 40 0.064 7 80 40 0.041 8 80 60 0.032 9 60 60 0.077 10 60 80 0.055 11 60 95 0.049 12 80 80 0.037 13 60 5 0.142 b/ Chu trình thử 13 mode cho xe xăng. Mode Tốc độ (%) Công suất (%) Tỷ lệ khối lượng 1 idle - 0.314/2 2 40 40 0.036 3 40 60 0.039 4 idle - 0.314/2 5 60 20 0.088 6 60 40 0.117 7 80 40 0.058 8 80 60 0.028 9 60 60 0.066 10 60 80 0.034 11 60 95 0.028 12 40 20 0.096 13 40* 20* 0.096 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 Được dựa trên cơ sở của chu trình thử ECE R15-04 và được áp dụng năm 1998. Chu trình thử bao gồm 4 vòng thử giống nhau và liên tiếp nhau tương tự vòng thử trong đường thành phố theo chu trình thử châu âu ECE 15. Tổng quãng đường thử : 4,025 km. Tổng thời gian thử : 780s Vận tốc trung bình : 17,8 km/h Vận tốc tối đa : 50km/h. Trước khi thử ôtô được 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 được chạy không tải 40s. Sau đó quá trình thử diễn ra với 4 chu kỳ liên tiếp. Quá trình phân tích khí được 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 được công bố vào năm 1991 và bắt đầu thực hiện trên toàn bộ các bang năm 1997. chuẩn loại 2 được đề xướng năm 1999, và bắt đầu đưa vào thực hiện năm 2004. a/ Chuẩn loại 1 : Được áp dụng cho các phương 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 phương tiện vận tải hạng nhẹ là tất cả các xe có khối lượng nhỏ hơn 8500 lb. Chuẩn loại 1 được thực hiện trong giai đoạn 1994 á 1997 với tất cả các loại xe sừ dụng tới 100.000 mile, và được điều chỉnh xuống cho loại xe đi trên 50.000 mile trong giai đoạn 1997 á 2003. Giới hạn NOx cũng được điều chỉnh giữa xe chạy xăng và chạy diezel, xe diezel có giới hạn NOX lớn hơn. Lượng phát thải độc hại của xe ôtô con và xe tải hạng nhẹ được thực hiện theo chu trình 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 Category 50,000 miles/5 năm 100,000 miles/10 năm THC NMHC CO NOx diesel NOxXăng PM THC NMHC CO NOxdiesel NOxXăng PM Xe chở khách 0.41 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 0.10 LLDT, 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 0.10 HLDT,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 lượng xe + 300 lbs) (1 lbs =0,45 kg) ALVW: adjusted LVW : Điều chỉnh khối lượng xe. LLDT: light light-duty truck ( xe hạng nhẹ dưới 6,000 lbs) HLDT: heavy light-duty truck (xe hạng tải hạng nhe trên 6,000 lbs). b/ Chuẩn loại 2. Chuẩn loại 2 được ứng dụng vào năm 2004á2009, cho các xe chở khách và xe tải hạng nhẹ. Năm 2008 chuẩn này còn được ứng dụng cho xe tải nặng và phương tiện vận tải hạng trung ( LDTs và MDPVs). Trong năm 2004á2007 tất cả các xe khách và xe tải nhẹ xẽ không được cấp chứng chỉ môi trường loại 2 nếu phát thải NOx trung bình lớn hơn 0,30 g/mile, tương đương với chuẩn NLEV cho LDVs (Light duty vehicle). Trong năm 2004á2008 các xe tải nặng và phương tiện vận tải hạng trung (LDTs và MDPVs) sẽ không được cấp chứng chỉ môi trường nếu lượng phát thải NOx vượt quá 0,60 g/mile (cho HLDT) và 0,90 g/mile (cho MDPV). Bảng dưới là khối lượng các chất ô nhiễm cho phép trong khí thải động cơ. Được áp dụng cho các xe đã chạy tới 120.000 mile. Chuẩn loại 2 , FTP 75, g/mile Bin# 50,000 miles 120,000 miles NMOG CO NOx PM HCHO NMOG CO NOx* PM HCHO Temporary Bins MDPVc 0.280 7.3 0.9 0.12 0.032 10a,b,d,f 0.125 (0.160) 3.4 (4.4) 0.4 - 0.015 (0.018) 0.156 (0.230) 4.2 (6.4) 0.6 0.08 0.018 (0.027) 9a,b,e 0.075 (0.140) 3.4 0.2 - 0.015 0.090 (0.180) 4.2 0.3 0.06 0.018 Permanent Bins 8b 0.100 (0.125) 3.4 0.14 - 0.015 0.125 (0.156) 4.2 0.20 0.02 0.018 7 0.075 3.4 0.11 - 0.015 0.090 4.2 0.15 0.02 0.018 6 0.075 3.4 0.08 - 0.015 0.090 4.2 0.10 0.01 0.018 5 0.075 3.4 0.05 - 0.015 0.090 4.2 0.07 0.01 0.018 4 - - - - - 0.070 2.1 0.04 0.01 0.011 3 - - - - - 0.055 2.1 0.03 0.01 0.011 2 - - - - - 0.010 2.1 0.02 0.01 0.004 1 - - - - - 0.000 0.0 0.00 0.00 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 Category 50,000 miles/5 năm 100,000 miles/10 năm NMOGa CO NOx PM HCHO NMOGa CO NOx PM HCHO Xe chở khách Tier 1 0.25 3.4 0.4 0.08 - 0.31 4.2 0.6 - - TLEV 0.125 3.4 0.4 - 0.015 0.156 4.2 0.6 0.08 0.018 LEV 0.075 3.4 0.2 - 0.015 0.090 4.2 0.3 0.08 0.018 ULEV 0.040 1.7 0.2 - 0.008 0.055 2.1 0.3 0.04 0.011 LDT1, LVW <3,750 lbs Tier 1 0.25 3.4 0.4 0.08 - 0.31 4.2 0.6 - - TLEV 0.125 3.4 0.4 - 0.015 0.156 4.2 0.6 0.08 0.018 LEV 0.075 3.4 0.2 - 0.015 0.090 4.2 0.3 0.08 0.018 ULEV 0.040 1.7 0.2 - 0.008 0.055 2.1 0.3 0.04 0.011 LDT2, LVW >3,750 lbs Tier 1 0.32 4.4 0.7 0.08 - 0.40 5.5 0.97 - - TLEV 0.160 4.4 0.7 - 0.018 0.200 5.5 0.9 0.10 0.023 LEV 0.100 4.4 0.4 - 0.018 0.130 5.5 0.5 0.10 0.023 ULEV 0.050 2.2 0.4 - 0.009 0.070 2.8 0.5 0.05 0.013 LVW: loaded vehicle weight (khối lượng 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: phương tiện phát thải ít ULEV: Ultra Low Emission Vehicles: Phương tiện phát thải thấp SULEV: Super Ultra Low Emission Vehicles: Phương tiện phát thải rất thấp ZEV: Zero Emission Vehicles: phương tiện không phát thải. Tier 1: là xe trong tiêu chuẩn loại một của chuẩn liên bang. b/ Tiêu chuẩn bang California cho phương tiện vận tải hạng trung dựa trên chu trình thử FTP-75. Category 50.000 miles/5 năm 120.000 miles/11 năm NMOGa CO NOx PM HCHO NMOGa CO NOx PM HCHO MDV1, 0-3750 lbs Tier 1 0.25 3.4 0.4 - - 0.36 5.0 0.55 0.08 - LEV 0.125 3.4 0.4 - 0.015 0.180 5.0 0.6 0.08 0.022 ULEV 0.075 1.7 0.2 - 0.008 0.107 2.5 0.3 0.04 0.012 MDV2, 3751-5750 lbs Tier 1 0.32 4.4 0.7 - - 0.46 6.4 0.98 0.10 - LEV 0.160 4.4 0.4 - 0.018 0.230 6.4 0.6 0.10 0.027 ULEV 0.100 4.4 0.4 - 0.009 0.143 6.4 0.6 0.05 0.013 SULEV 0.050 2.2 0.2 - 0.004 0.072 3.2 0.3 0.05 0.006 MDV3, 5751-8500 lbs Tier 1 0.39 5.0 1.1 - - 0.56 7.3 1.53 0.12 - LEV 0.195 5.0 0.6 - 0.022 0.280 7.3 0.9 0.12 0.032 ULEV 0.117 5.0 0.6 - 0.011 0.167 7.3 0.9 0.06 0.016 SULEV 0.059 2.5 0.3 - 0.006 0.084 3.7 0.45 0.06 0.008 MDV4, 8501-10,000 lbs Tier 1 0.46 5.5 1.3 - 0.028 0.66 8.1 1.81 0.12 - LEV 0.230 5.5 0.7 - 0.028 0.330 8.1 1.0 0.12 0.040 ULEV 0.138 5.5 0.7 - 0.014 0.197 8.1 1.0 0.06 0.021 SULEV 0.069 2.8 0.35 - 0.007 0.100 4.1 0.5 0.06 0.010 MDV5, 10,001-14,000 lbs Tier 1 0.60 7.0 2.0 - - 0.86 10.3 2.77 0.12 - LEV 0.300 7.0 1.0 - 0.036 0.430 10.3 1.5 0.12 0.052 ULEV 0.180 7.0 1.0 - 0.018 0.257 10.3 1.5 0.06 0.026 SULEV 0.090 3.5 0.5 - 0.009 0.130 5.2 0.7 0.06 0.013 a - NMHC cho tất cả chuẩn loại 1. MDV: medium duty vehicle : phương tiện vận tải loại trung. NMOG: non-methane organic gases: không sử dụng nhiên liệu khí mêtan HCHO: formaldehyde. 2.1.2. Tiêu chuẩn cho xe tải nặng. 2.1.2.1. Tiêu chuẩn năm 1987 á 2003. Các tiêu chuẩn năm 1988á2003 của Liên bang (EPA) và tiêu chuẩn năm 1987á2003 của California (ARB) là các tiêu chuẩn cho xe tải hạng nặng và xe bus. Từ năm 1994 hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu đã được giảm xuống 500 ppm wt. Chuẩn EPA cho xe tải hạng nặng, g/bhp.hr Năm HC CO NOx PM Động cơ xe tải hạng nặng sản xuất trong các năm 1988 1.3 15.5 10.7 0.60 1990 1.3 15.5 6.0 0.60 1991 1.3 15.5 5.0 0.25 1994 1.3 15.5 5.0 0.10 1998 1.3 15.5 4.0 0.10 Động cơ xe bus chạy trong thành phố được sản xuất trong các năm. 1991 1.3 15.5 5.0 0.25 1993 1.3 15.5 5.0 0.10 1994 1.3 15.5 5.0 0.07 1996 1.3 15.5 5.0 0.05* 1998 1.3 15.5 4.0 0.05* * Thường sử dụng chuẩn PM là 0.07 Chuẩn bang California cho xe tải hạng nặng, g/bhp.hr Năm NMHC THC CO NOx PM Động cơ xe tải hạng nặng sản xuất trong các năm 1987 - 1.3 15.5 6.0 0.60 1991 1.2 1.3 15.5 5.0 0.25 1994 1.2 1.3 15.5 5.0 0.10 Động cơ xe bus chạy trong thành phố được sản xuất trong các năm. 1991 1.2 1.3 15.5 5.0 0.10 1994 1.2 1.3 15.5 5.0 0.07 1996 1.2 1.3 15.5 4.0 0.05 2.1.2.2. Tiêu chuẩn năm 2004 và sau này. Từ năm 1997 EPA đã đưa ra các tiêu chuẩn cho động cơ diezel xe tải chạy trên xa lộ và xe bus chạy trong thành phố được áp dụng cho năm 2004 và sau này. Với mục đích chính là giảm lượng 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 Loại NMHC + NOx NMHC 1 2.4 n/a 2 2.5 0.5 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 lượng phát thải, phù hợp với tiêu chuẩn Euro III (2000). Động cơ trước khi thử phải được làm ấm bằng cách chạy không tải trong vòng 40s. Các tiêu chuẩn Euro từ Euro II á Euro IV là khác nhau cho phương tiện chạy xăng và diezel. Chuẩn cho diezel có lượng CO thấp hơn nhưng lượng 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 Loại Năm CO HC HC+NOx NOx PM Diesel Euro I† 1992.07 2.72 (3.16) - 0.97 (1.13) - 0.14 (0.18) Euro II, IDI 1996.01 1.0 - 0.7 - 0.08 Euro II, DI 1996.01a 1.0 - 0.9 - 0.10 Euro III 2000.01 0.64 - 0.56 0.50 0.05 Euro IV 2005.01 0.50 - 0.30 0.25 0.025 Xăng (Gasoline) Euro I† 1992.07 2.72 (3.16) - 0.97 (1.13) - - Euro II 1996.01 2.2 - 0.5 - - Euro III 2000.01 2.30 0.20 - 0.15 - Euro IV 2005.01 1.0 0.10 - 0.08 - Chuẩn EU cho xe tải loại nhỏ (Xe loại N1), g/km Class* Loại Năm CO HC HC+NOx NOx PM Diesel N1, Class I<1305 kg Euro 1 1994.10 2.72 - 0.97 - 0.14 Euro 2, IDI 1998.01 1.0 - 0.70 - 0.08 Euro 2, DI 1998.01a 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 II1305-1760 kg Euro 1 1994.10 5.17 - 1.40 - 0.19 Euro 2, IDI 1998.01 1.25 - 1.0 - 0.12 Euro 2, DI 1998.01a 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 1 1994.10 6.90 - 1.70 - 0.25 Euro 2, IDI 1998.01 1.5 - 1.20 - 0.17 Euro 2, DI 1998.01a 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 Petrol (Gasoline) N1, Class I<1305 kg Euro 1 1994.10 2.72 - 0.97 - - Euro 2 1998.01 2.2 - 0.50 - - Euro 3 2000.01 2.3 0.20 - 0.15 ._. - Euro 4 2005.01 1.0 0.1 - 0.08 - N1, Class II1305-1760 kg Euro 1 1994.10 5.17 - 1.40 - - Euro 2 1998.01 4.0 - 0.65 - - Euro 3 2002.01 4.17 0.25 - 0.18 - Euro 4 2006.01 1.81 0.13 - 0.10 - N1, Class III>1760 kg Euro 1 1994.10 6.90 - 1.70 - - Euro 2 1998.01 5.0 - 0.80 - - Euro 3 2002.01 5.22 0.29 - 0.21 - Euro 4 2006.01 2.27 0.16 - 0.11 - Khối lượng cơ bản đi cùng xe là khối lượng của các thiết bị sửa xe và người lái là 100kg. Với Euro I và Euro II Thì khối lượng của các loại xe là : Class I 1700 kg.2.2.2. Tiêu chuẩn cho xe tải hạng nặng (HDV). Các tiêu chuẩn quy định lượng phát thải của động cơ diezel cho xe tải hạng nặng được thể hiện trong các tiêu chuẩn Euro Iá Euro V. Euro I cho động cơ xe tải hạng trung được thực hiện vào năm 1992. Euro II được bắt đầu vào năm 1996, ứng dụng cho xe tải hạng nặng chạy trên đường cao tốc và xe buyt trong thành phố. Năm 1999 hội bảo vệ môi trường đưa ra tiêu chuẩn Euro III và cũng đề ra các tiêu chuẩn Euro IV/Euro V cho các năm 2002/2008. Các chuẩn với các giá trị thiết đặt riêng, cho phép giảm lượng phát thải độc hại của phương tiện vận tải từ đó góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường. Chuẩn EU cho động cơ diezel của xe tải hạng nặng, g/kWh (độ khói /m) Loại Năm Chu trình thử CO HC NOx PM Độ khói Euro I 1992, <85 kW ECE R-49 4.5 1.1 8.0 0.612 1992, >85 kW 4.5 1.1 8.0 0.36 Euro II 1996.10 4.0 1.1 7.0 0.25 1998.10 4.0 1.1 7.0 0.15 Euro III 1999.10, EEVs only ESC & ELR 1.5 0.25 2.0 0.02 0.15 2000.10 ESC & ELR 2.1 0.66 5.0 0.10 0.13* 0.8 Euro IV 2005.10 1.5 0.46 3.5 0.02 0.5 Euro V 2008.10 1.5 0.46 2.0 0.02 0.5 * Với động cơ có dung tích xilanh nhỏ hơn 0,75 m3 và có tốc độ lớn hơn 3000 v/phút. 2.3. Tiêu chuẩn thử ở Nhật Bản. 2.3.1. Cho xe trở khách loại nhỏ. Tiêu chuẩn thử dùng cho các động cơ diezel, lấy chu trình thử 10-15 mode để tính toán lượng phát thải của phương tiện. Trong giai đoạn từ năm 2005-2011 quá trình tính toán lượng phát thải trung bình trong khí thải sẽ được tính toán theo các chu trình thử khác nhau như 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 được sử dụng sẽ chỉ chứa 50ppm hàm lượng lưu huỳnh. Chuẩn của Nhật Bản cho xe chở khách dùng động cơ diezel, g/km Khối lượng phương tiện Năm Chu trình thử CO HC NOx PM TB (max) TB (max) TB (max) TB (max) < 1250 kg* 1986 10-15 mode 2.1 (2.7) 0.40 (0.62) 0.70 (0.98) 1990 2.1 (2.7) 0.40 (0.62) 0.50 (0.72) 1994 2.1 (2.7) 0.40 (0.62) 0.50 (0.72) 0.20 (0.34) 1997 2.1 (2.7) 0.40 (0.62) 0.40 (0.55) 0.08 (0.14) 2002a 0.63 0.12 0.28 0.052 2005b Chu trình mớic 0.63 0.024d 0.14 0.013 > 1250 kg* 1986 10-15 mode 2.1 (2.7) 0.40 (0.62) 0.90 (1.26) 1992 2.1 (2.7) 0.40 (0.62) 0.60 (0.84) 1994 2.1 (2.7) 0.40 (0.62) 0.60 (0.84) 0.20 (0.34) 1998 2.1 (2.7) 0.40 (0.62) 0.40 (0.55) 0.08 (0.14) 2002a 0.63 0.12 0.30 0.056 2005b Chu trình mơic 0.63 0.024d 0.15 0.014 * Tính đến cả khối lượng quán tính. 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 thương mại. Tiêu chuẩn cho loại xe dùng trong thương mại sử dụng động cơ diezel được 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 được thử trên băng thử động lực học). Các xe tải hạng nhẹ và xe buyt được 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 phương tiện có tải trọng dưới 3500 kg và chu trình thử JE05 cho phương tiện có tải trọng trên 3500 kg. Với xe du lịch loại nhỏ thì tới năm 2011 một chu trình thử mới sẽ được áp dụng. Với xe tải hạng nặng thì một chu trình thử mới ( bao gồm cả trạng thái khởi động ấm ) sẽ được thực hiện vào năm 2005. Các loại phương tiện và động cơ sẽ chỉ được dùng loại nhiên liệu có chưa 50 ppm S vào năm 2005. Bảng 1: Chuẩn phát thải cho xe dùng trong thương mại loại nhỏ sủ dụng động cơ diezelGVW ≤ 2500 kg (≤ 3500 kg, trong năm 2005) Tải trọng Năm Chu trình thử Đơn vị CO HC NOx PM TB (max) TB (max) TB (max) TB (max) ≤ 1700 kg 1988 10-15 mode g/km 2.1 (2.7) 0.40 (0.62) 0.90 (1.26) 1993 2.1 (2.7) 0.40 (0.62) 0.60 (0.84) 0.20 (0.34) 1997 2.1 (2.7) 0.40 (0.62) 0.40 (0.55) 0.08 (0.14) 2002 0.63 0.12 0.28 0.052 2005b Chu trình mớic 0.63 0.024d 0.14 0.013 > 1700 kg 1988 6 mode ppm 790 (980) 510 (670) DI: 380 (500)IDI: 260 (350) 1993 10-15 mode g/km 2.1 (2.7) 0.40 (0.62) 1.30 (1.82) 0.25 (0.43) 1997a 2.1 (2.7) 0.40 (0.62) 0.70 (0.97) 0.09 (0.18) 2003 0.63 0.12 0.49 0.06 2005b Chu trình mớic 0.63 0.024d 0.25 0.015 GVM : gross vehicle weight : tải trọng của phương tiện a - 1997: Phương tiện có hộp số tay; 1998: Phương tiện có hộp số tự động. b - Tất cả các loại phương tiện, 2005c - Tất cảc các chu trình thủ, 2011d - Không chứa CH4. Bảng 2: Tiêu chuẩn cho xe tải dùng động cơ diezelGVW > 2500 kg (> 3500 kg, trong năm 2005) Năm Chu trình thử Đơn vị CO HC NOx PM TB (max) TB (max) TB (max) TB (max) 1988/89 6 mode ppm 790 (980) 510 (670) DI: 400 (520)IDI: 260 (350) 1994 13 mode g/kWh 7.40 (9.20) 2.90 (3.80) DI: 6.00 (7.80)IDI: 5.00 (6.80) 0.70 (0.96) 1997a 7.40 (9.20) 2.90 (3.80) 4.50 (5.80) 0.25 (0.49) 2003b 2.22 0.87 3.38 0.18 2005c JE05 2.22 0.17d 2.0 0.027 a - năm 1997: áp dụng với xe có tải trọng, GVW ≤ 3500 kg; năm 1998: với xe có tải trọng 3500 < GVW ≤ 12000 kg; năm 1999: xe có tải trọng, GVW> 12000 kg b - 2003: áp dụng với xe có tải trọng ≤ 12000 kg; 2004: xe có tải trọng, GVW > 12000 kgc - Tất cả các loại xe, 2005d - 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. Lượng CO và hỗn hợp HC + NO trung bình từ ba lần thử phải nhỏ hơn giới hạn chuẩn tương ứng với khối lượng của ôtô theo bảng sau. Khối lượng chuẩn của ôtô R [kg] CO Hỗn hợp HC + NO Yêu cầu A Yêu cầu B Đến 1020 1020 < R Ê 1250 1250 < R Ê 1470 1470 < R Ê 1700 1700 < R Ê 1930 1930 < R Ê 2150 Lớn hơn 2150 53 67 76 84 93 101 110 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 Ê 6 chỗ ngồi Yêu cầu B : áp dụng cho ôtô > 6 chỗ ngồi. Khối lượng 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 lượng CO Khối lượng HC Khối lượng NOX Khối lượng thành phần dạng hạt Yêu cầu A 4,9 1,23 9,0 0,40 (1) Yêu cầu B 4,0 1,1 7,0 0,15 (2) (1) nếu động cơ công suất Ê85 kW, giá trị tới hạn của khối lượng hạt là 0,68 g/kWh. (2) giá trị này có thể được nâng lên với động cơ có công suất Ê0,85 kW. III. Thử công nhận kiểu. 3.1. Thử công nhận kiểu. Phép thử được thực hiện trên ôtô mẫu đầu tiên để kiểm tra sự phù hợp giữa lượng phát thải trung bình các chất khí gây ô nhiễm sau khi động cơ khởi động ở trạng thái nguội với giới hạn quy định. 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 được 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 được 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 lượng 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 (được quy định trong ECE 15-04). 3.3. Điều kiện thử. Nhiệt độ trong phòng thử phải được duy trì trong khoảng 20-30 0C trong suốt thời gian thử. Độ ẩm tuyệt đối H của không khí trong phòng thử hoặc của không khí vào phòng thử phải ở trong khoảng 5,5 Ê H Ê12,2 gH2O/kg không khí khô. Ôtô mẫu phải được đặt ở vị trí nằm ngang trong quá trình thử để tránh hiện tượng cấp nhiên liệu không bình thường. Nhiệt độ động cơ phải được duy trì ở điều kiện làm việc bình thường trong suốt quá trình thử bằng nắp capô hoặc dùng quạt. 3.4. Thiết bị thử. Băng thử phải có đặc tính và khả năng phù hợp với yêu cầu (được quy định trong tiêu chuẩn ECE R15-04). Thiết bị phân tích khí bao gồm: + Thiết bị phân tích có vùng hồng ngoại không tán sắc để xác định cacbon monoxit. + 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 được trong khoảng 1,5 0C. + Cảm biến áp suất để có thể đo được trong khoảng 0,1 kPa. + Cảm biến độ ẩm tuyệt đối để có thể đo được trong khoảng +/-5%. 3.5. Chuẩn bị mẫu thử. ôtô mẫu phải được vận hành ít nhất là 3000 km trước khi thử (trừ trường hợp nhà sản xuất yêu cầu tiến hành phép thử trên ôtô mẫu đã được vận hành chưa đến 3000 km). Hệ thống lấy mẫu không được có bất kỳ rò rỉ nào làm ảnh hưởng tới việc thu gom khí xả. Phải kiểm tra độ kín khít của toàn hệ thống nhằm đảm bảo cho việc pha trộn hỗn hợp không bị ảnh hưởng của không khí lọt vào. Điều chỉnh động cơ phải theo quy định của nhà sản xuất. ôtô mẫu phải được chạy không tải tới khi nhiệt độ động cơ đạt tới nhiệt độ làm việc bình thường. Tắt động cơ và giữ trong phòng thử ít nhất là 6 giờ nhưng không lớn hơn 30 giờ khi nhiệt độ của dầu bôi trơn và chất làm mát đạt tới nhiệt độ môi trường với sai số không lớn hơn +/-2%. Lốp ôtô phải được bơm tới áp suất do nhà sản xuất quy định. Trong trường hợp băng thử có 2 tang quay thì áp suất phải được đo tăng lên không lớn hơn 50% áp suất quy định. áp suất thực tế phải được 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 Hà Nội gồm: Hệ thống băng thử chassis dynamometer 48”. Hệ thống lấy mẫu khí có thể tích không đổi - CVS. Hệ thống phân tích khí - CEB II. Màn hình hỗ trợ người lái - Driver’s Aid. Hệ thống điều khiển Các hệ thống này có độ chính xác như sau. Các thiết bị phân tích có độ chính xác tới +/- 0,01 ppm Hàm lượng khí thử và khí chuẩn được 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 đường kính 0,3 mm. Thiết bị đo lưu lượng khí xả loãng có độ chính xác +/- 3%. Bộ cảm biến nhiệt độ có thể đo được trong khoảng 1,5 0C. Cảm biến áp suất để có thể đo được trong khoảng 0,1 kPa. Cảm biến độ ẩm tuyệt đối để có thể đo được trong khoảng +/-5%. Các hệ thống này đều đạt được 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 được các yêu cầu thử công nhận kiểu, và các yêu cầu của thiết bị thử. Phòng thử được thiết kế, và trang bị các thiết bị để đảm bảo các điều kiện thử. Có phòng chờ xe trước 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 tiêu chuẩn trên thế giới. Chương III Phòng thử phân tích khí thải ôtô trên băng thử Chassis dynamometer 48” tại trường 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 được thiết kế cho băng thử khí xả Ôtô con và xe tải hạng nhẹ. Băng thử Chassis dynamometer 48” được kết hợp hệ thống khung đo lực cho việc phân tích lượng 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” được thiết kế với một động cơ điện xoay chiều đặt ở giữa hai con lăn. Với thiết kế này cho phép thu nhỏ kích thước và cách bố trí hợp lý các thiết bị liên quan của băng thử, cho phép dễ dàng sửa chữa, bảo trì và lắp đặt từ phía trên. Khung nằm phía trên nó vỏ (Starto) của động cơ điện xoay chiều để tránh hiện tượng trễ sinh ra bởi trụ ma sát, các trụ này thường được quay với tốc độ chậm thông qua một động cơ điện xoay chiều. Hai trụ được điều khiển sao cho quay ngược chiều nhau và loại trừ được sự mất mát do ma sát. Trụ đỡ được 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 dưỡng. Sử dụng hệ thống này có thể tiến hành các chức năng thử, các phép đo và các vòng thử như nhiên liệu và dầu bôi trơn, các phép đo lượng nhiên liệu tiêu thụ và lượng phát thải độc hại trong khí xả. Hệ thống băng thử này được thiết kế để mô phỏng lại khối lượng của phương tiện trong khoảng từ 454 kg tới 5400 kg. Quán tính tĩnh của hệ thống con lăn tương đương với khối lượng của một phương tiện vào khoảng 1678 kg. Một sự mô phỏng khác của quán tính tĩnh cũng có thể thực hiện được. Việc sử dụng động cơ điện xoay chiều cho phép hệ thống đo lực có thể thực hiện các phép đo đối vơí các phương tiện vận tải cỡ lớn. Lực kéo của động cơ điện một chiều cho trường hợp kéo xe Ôtô là 5870 N ở tốc độ 92 km/h. Lực kéo của động cơ điện một chiều trong trường 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 được 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 lượng 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 đường trên cơ sở lực kéo, giá trị tốc độ tại các đường vòng. Tự động tính toán các tham số mô phỏng phương tiện trên đường 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 phương 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 trường thế giới, và hơn nữa nó còn có các tính năng đặc biệt như: + Thu nhận toàn bộ lượng khí xả với độ chênh lệch của áp suất trên đường ống thải không lớn hơn 1,25 kPa so với trường hợp không nối đường 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 tượng ngưng tụ hơi nước trên đường lấy mẫu và trong các thiết bị đo. + Lấy đi và thu lượm một phần thích hợp khí mẫu tương ứng với lưu lượng 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 lượng khí xả loãng để xác định được tổng lượng 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 hưởng 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 lưu lượng dòng chẩy tới hạn qua ống Venturi để tạo ra một lưu lượng không đổi và hệ thống sẽ tích luỹ một khối lượng khí mẫu một cách chính xác trong những điều kiện chuẩn, dựa trên công nghệ vi xủ lý. Lưu lượng lớn nhất 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 lưu lượng lớn nhất nó phù hợp với hầu hết các yêu cầu của qúa trình thử và có thể được 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 tương 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 đường truyền tốc độ cao, giao tiếp thông qua cổng bus ISA với một thiết bị hỗ trợ mạng LON, 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 lượng HC (Heated Total Hydrocarbon Sampling Probe) Bộ phận lấy mẫu một ống Venturi có các kích thước 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 trường (gọi là khí nền) đi qua lọc ba lớp lọc (lọc thô, lọc than hoạt tính và lọc tinh) được 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 được làm đồng đều để hỗ trợ cho hệ thống lấy mẫu. Một lượng không khí ngoài môi trường được lấy đi để phân tích thành phần các khí có trong khí nền. Khí xả loãng trước 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 được các hạt có kích thước 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 lượng không khí với lưu lượng không cần tương ứng với lưu lượng 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 được nối với hệ thống lấy mẫu bằng các đoạn ống mềm khác nhau (các ống giống nhau được 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 bướm được thiết lập để đóng đường không khí làm loãng vào điểm trộn T, qua đó kiểm tra hệ thống thông qua đường 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 trước khi đi vào trộn được đi qua 3 lọc (lọc thô, lọc than hoạt tính và lọc tinh) đặt ở trong một tủ phía dưới ống làm loãng. Một mẫu không khí được 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 được lấy với một lưu lượng có tỷ lệ không cân xứng với lưu lượng khí xả loãng. Một công tắc áp suất tuyệt đối sẽ bật một chuông khi có sự giảm áp suất sau lọc xuống quá thấp, điều đó thể hiện lọc quá bẩn. Các lọc có thể được thay thế nhờ việc mở một cửa đặt ở bên cạnh. 3.2.3. ống làm loãng (Tunnel Unit). Được thiết kế theo các tiêu chuẩn thử EPA và ECE, ống làm loãng trong hệ thống CVS cho phép đo được lượng muội P-M có trong khí thải và hàm lượng 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 trường. Được cấu tạo hoàn toàn bằng thép không gỉ, có ba phần cho phép dễ dàng vân chuyển và kiểm tra. Các phần được miêu tả như 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 đường 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 được sắp đặt theo đúng nguyên tắc sao cho độ hỗn loạn của dòng lưu lượng có hằng số Reynol lớn hơn 4000 và áp suất đạt được là áp suất giới hạn. ống làm loãng được thiết kế với đường kính 12” (304 mm) và cho phép lưu lượng 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 được đưa qua hai lọc là lọc chính và phụ (primary và back-up). Chức năng này cho phép lựa chọn các van ngược và xuôi đối với mỗi cặp lọc của cụm 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 được 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 thường chỉ có 3 cặp lọc và trong quá trình thử các cặp lọc nhất định sẽ được chọn là tuỳ thuộc vào tiêu chuẩn thử. Cụm lọc được 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 được lắp vào hệ thống. + Vị trí dưới : có thể tháo cụm lọc ra để thay thế và kiểm tra lọc. Các lọc được tháo ra khỏi ống dẫn khí qua lọc và đưa tới phòng cân và phân tích. Trước và sau khi tiến hành quá trình thử đều phải cân khối lượng hai giấy lọc, sự chênh lệch khối lượng trước và sau quá trình thử chính là khối lượng thành phần dạng hạt trong khí thải kết hợp với bộ tính toán lưu lượng ta có thể tính được độ ô nhiễm của khí thải trong môi trường. Với mục đích này, cụm lọc có các thiết kế riêng biệt, một ống trượt ở trung tâm của cụm lọc cho phép việc thay thế một cách thuận lợi các lọc 47mm, và các lõi lọc này được đưa tới bàn cân tĩnh với độ chính xác ở mức micro. Hệ thống này được hỗ trợ bởi một máy CNC với 3 đường ống riêng biệt được 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 được nối với đường làm nóng của bộ phân tích thành phần THC. Thiết bị này được 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 đường 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 được lắp ráp ngược 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 được sủ dụng ngay lập tức để kết nối với phần chính Nhiệt độ được điều khiển quanh giá trị thiết lập trước 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 nước, ống Venturi có thể thay đổi tuỳ theo các lưu lượng, đầu lấy mẫu, một đầu liên tục lấy mẫu 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 được nối với nhau nhờ các đệm cao su tròn nhằm loại bỏ khe hở giữa các mép, thuận lợi cho quá trình bảo dưỡng, lắp đặt và thay thế. Sau khi khí xả loãng đi vào hệ thống lấy mẫu, nó được đưa 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 trước khi vào ống Venturi. Với hệ thống 1 ống Venturi cho phép ứng dụng với điều kiện thử của động cơ diezel được lắp với hệ thống trao đổi nhiệt với nước vòng kín để điều chỉnh nhiệt độ của khí loãng trước khi vào ống Venturi. Hệ thống nước tuần hoàn vòng kín bao gồm : Nước, bộ phận trao đổi nhiệt, hệ thống gia nhiệt cho nước, bơm lưu thông và các van điều chỉnh lưu lượng. Nhiệt độ của nước được điều khiển từ máy tính thông qua tín hiệu lấy từ cảm biến nhiệt độ được lắp trước ống Venturi để đo nhiệt độ của khí xả loãng trước khi vào ống, điều khiển sự trao đổi nhiệt thông qua các van điều chỉnh lưu lượng nước. Hình vẽ dưới mô tả các thành phần cơ bản của bộ phận lấy mẫu một ống Venturi dùng cho các ứng dụng với động cơ xăng. Việc thay thế bộ phận “HEX dummy” bằng bộ trao đổi nhiệt với nước 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 đường dẫn không khí và khí xả loãng (qua lọc, bơm, thiết bị đo lưu lượng, hệ thống phân phối) và các túi khí. Lưu lượng mẫu khí xả loãng được điều khiển nhờ hệ thống ống Venturi được thiết đặt trong hệ thống lấy mẫu và được hiển thị trong thiết bị đo lưu lượng. Trong trường hợp tự động lựa chọn lưu lượng mẫu khí xả loãng, thì lưu lượng mẫu không khí được điều khiển bằng một van kim điều chỉnh tự động sao cho giá trị giống với giá trị lưu lượng của mẫu khí xả loãng và cũng được hiển thị trên thiết bị đo lưu lượng khác. Trong trường hợp với hệ thống một ống Venturi, lưu lượng không khí được đặt bằng van kim đặt ở dưới của thiết bị đo lưu lượng. Hệ thống lấy mẫu và bơm hút được nối với nhau bằng ống cao su mềm để giảm bớt sự rung động và sự truyền điện. ở mặt phía trước, kết hợp hệ thống lọc đa điểm với chức năng loại bỏ thành phần dạng 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 các nhánh của hệ thống phân phối. Các túi khí được 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 được điều khiển bằng tín hiệu số. + Các giao diện được 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 được thiết kế riêng cho phép thực hiện quá trình quay vòng của khí mẫu như quá trình hút khí và làm sạch, và cũng cho phép việc quản lý lưu lượng 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 trường hợp quá đầy khí mẫu trong túi khí. 3.2.8. Quạt hút (Blower Unit). Dùng quạt hút ly tâm để nâng áp suất qua ống Venturi lên giới hạn cần thiết (20kPa) để nó làm việc trong điều kiện của tốc độ âm thanh. Quạt hút được lắp đặt cho mỗi hệ thống là để quyết định áp suất tới hạn qua hệ thống phải khắc phục được áp suất mất mát đọc theo dòng chẩy chính như ống phân phối ( hệ thống ống ) và các khu vực cục bộ ( các chỗ ống gấp khúc, các đoạn ống có đường kính thay đổi ), để đạt được lưu lượng lớn nhất theo yêu cầu. Nếu hệ thống CVS đòi hỏi sự thay đổi lưu lượng trong một phạm vi rộng, mà quạt hút lại được thiết kế cho lưu lượng lớn nhất, do đó có thể xảy ra hiện tượng không ổn định động lực học khi lưu lượng là nhỏ nhất, hiện tượng đó gọi là “surging”, điều đó liên quan đến nguyên tắc hoạt động của quạt hút ly tâm, hiện tượng này xuất hiện sẽ dẫn đến hư hại trong hệ thống. Trong trường hợp này một van gọi là “bleed-in” được thiết lập, nó sẽ tự động mở khi lưu lượng qua ống Venturi nhỏ nhất, khi đó quạt hút sẽ hút được nhiều không khí từ bên ngoài hơn khí đi qua ống Venturi. Lúc này một bộ giảm thanh sẽ được thiết lập cho hệ thống quạt hút. Nếu công suất tiêu thụ cho motor của quạt hút mà vượt quá 15 kW, thì nó sẽ được điều khiển bằng delta starter hoặc soft starter để tránh sự tiêu thụ điện trong qúa trình khởi động. Một thiết bị điều khiển số là có thể tuỳ chọn cho phép điều khiển tốc độ của quạt hút để tránh hiện tượng “surging” ứng với các lưu lượng khác nhau. Quạt hút được bố trí sao cho có thể tiết kiệm được không gian nhất, nó có thể được bố trí ở trên hoặc ở dưới hệ thống lấy mẫu. 3.2.9. Máy tính điều khiển (Control PC). Máy tính điều khiển phải có cấu hình tối thiểu như sau: Pentium III với 128 MB RAM ổ cứng còn trống 180 MB ổ CD ROM Hai cổng giao tiếp Card mạng LON ( Card PCMCIA cho máy tính xách tay ._.ủa dyno. Chương III Qui trình thử nghiệm. I. Kiểm tra các chai khí mẫu. Các chai khí có nhiệm vụ dùng để hiệu chỉnh chuẩn thiết bị, tức là hiệu chỉnh giá trị chuẩn của hàm lượng các thành phần khí trong các thiết bị xử lý khí xả và lấy giá trị chuẩn này làm mốc để tính các thành phần khí trong khí xả, đồng thời dùng để kiểm tra rò rỉ trong hệ thống, kiểm tra kích thước của Venturi (khí Propane). Các chai khí mẫu được đặt tại một phòng riêng cách biệt với các phòng thử khác, các chai khí này được nối với tủ phân tích thông qua 22 đường dẫn khí tương ứng với 22 chai khí. Trước khi tiến hành thử phải mở các chai khí mẫu. Mỗi đường dẫn khí có hai cụm van ở hai đầu đường dẫn, một được nối với chai khí và một được nối với tủ phân tích, ở mỗi cụm van có đồng hồ đo áp suất và hai van. Các van này được dùng khi thay chai khí hoặc khi khí trời lọt vào đường dẫn khí. Khi có khí trời lọt vào đường dẫn khí phải mở van Purge để xả khí còn van kia thì đóng, khi không có khí lọt vào thì van Purge đóng còn van kia thì mở. Kiểm tra áp suất khí trong trai và trên đường lấy mẫu qua hai đồng hồ ở hai cụm van. Hai đồng hồ này thông báo áp suât trong chai và trên đường ống dẫn khí mẫu. Trong các chai khí có hai chai là rất độc được để trong một tủ riêng, van khí của hai chai này chỉ nên mở khi tiến hành thử. Các van khí phải được mở hết trước khi tiến hành thử. II. Kiểm tra các thiết bị. Trước khi tiến hành thử phải kiểm tra tổng quan hệ thống thử. Ôtô thử phải được gá đặt cẩn thận, cầu bị động được kẹp chặt bằng cơ cấu khoá kẹp an toàn, cầu chủ động phải được tiếp xúc chính xác với Dyno. Đầu ôtô phải được cố định bằng hai dây chéo để tránh xe bị xoay ngang khi tiến hành thử, hai dây này phải được kéo căng. Các khung lưới bảo vệ dyno phải được xiết chặt. Có hai thiết bị cảm ứng được đặt phía trước và sau bánh xe của cầu chủ động, hai thiết bị này có nhiệm vụ ngắt toàn bộ hệ thống Chassis dynamometer 48” khi bánh chủ động của Ôtô chạm vào. Kiểm tra đường nối ống xả với thiết bị lấy mẫu (CVS), kiểm tra các van trong hệ thống, các van phải được mở sao cho phù hợp với cấu hình lấy mẫu như thử với động cơ xăng thì các van trên ống làm loãng của diesel phải được đóng và ngược lại. III. Kiểm tra các nguồn điện vào hệ thống. Trước khi thử phải bật nguồn điện hệ thống CVS. Khi sử dụng hệ thống thử với động cơ xăng (Gasoline) thì chỉ cần bật công tắc điện hệ thống Sampling Unit, công tắc được bật từ trạng thái off -> trạng thái on -> trạng thái P (Protect) để tự động bảo vệ thiết bị khi có sự cố xảy ra. Khi sử dụng hệ thống thử với diesel thì ngoài công tắc Sampling Unit còn phải bật thêm công tắc cho hệ thống Particulate Unit. Bật nguồn điện cho hệ thống Pre-filter được sử dụng khi dùng chu trình thử (G) Post-bag. Bật nguồn điện hệ thống máy tính và nguồn điện cho tủ phân tích CBE II. IV. Khởi động hệ thống máy tính. Hệ thống máy tính điều khiển bao gồm: Khởi động máy tính chủ. Bật công tắc nguồn MPS2. Máy tính điều khiển hệ thống CVS. Máy tính điều khiển hệ thống Chassis Dynamometer 48”. Khởi động máy tính trong tủ phân tích CEB II. Máy tính chủ (chứa phần mềm cesar). Các máy tính có thể được khởi động cùng một lúc. Nhưng khi khởi động phần mềm điều khiển thì phần mềm điều khiển LNSdde trong máy tính điều khiền CVS được khởi động trước tiên sau đó phần mềm MMI trong máy tính điều khiển băng thử Chassis dynamometer 48” được khởi động và cuối cùng phần mềm Server trên máy chủ cesar được khởi động. Khi hệ thống máy tính trong tủ phân tích khởi động xong, kích hoạt phần mềm để nối với máy tính chủ cesar. ở chế độ tự động thì máy tính chủ cesar sẽ điều khiển toàn bộ hệ thống thử. ở chế độ điều khiển bằng tay thì các các máy tính sẽ điều khiển các hệ thống riêng mà nó đảm nhận. V. Khởi động hệ thống quạt thông gió. Trước khi thử phải bật hệ thống thông gió trong phòng thử, hệ thông này đảm bảo thông thoáng trong phòng thử và giữ nhiệt độ phòng thử không đổi đồng thời điều hoà không khí sao cho thành phần khí nền luôn không đổi. Hệ thống quạt thông gió này được nắp ở trên trần phòng thử và có bộ phận lọc bụi. Sau khi hệ thống điều khiển dyno khởi động, phải ấn reset, rồi ấn on trên bàn điều khiển dyno để bật hệ thống quạt hút ngầm và dyno cùng với quạt làm mát được đặt trước ôtô. Quạt hút ngầm có tác dụng làm mát dyno, quạt làm mát động cơ ôtô có mối liên hệ với dyno, khi xe chạy sẽ làm quay dyno và quạt làm mát được hoạt động cho phù hợp vơi tốc độ của xe. VI. Chuẩn bị cấu hình thử. Sau khi các hệ thống máy tính và các phần mềm điều khiển đã hoạt động, thực hiện làm ấm các hệ thống (nếu cần thiết) để tránh hiện tượng đọng nước trong thiết bị và đưa thiết bị về trạng thái làm việc ổn đinh. Thực hiện quá trình thử tự động, đặt cho máy tính CVS được điều khiển từ máy tính chủ cesar. Tiến hành chọn các thông số cho quá trình thử cho phù hợp với mục đích thử. Quá trình tiến hành chọn các thông số thử được thực hiện trên máy tính cesar theo các bước như sau: Kích hoạt ASC trong thanh công cụ Tải cấu hình ASC : các thông tin chính xác, tỉ mỉ được thể hiện ở đây. Kiểm tra cấu hình ASC Kích hoạt ASR trong thanh công cụ Kiểm tra quá trình thử sẵn có trong ASR. * Tải cấu hình ASC. Trước khi khởi động một quá trình thử, ta phải chọn một cấu hình cho quá trình thử. Cấu hình bao gồm các tham số thiết lập tất cả các bộ phân tích và các đầu nối thiết bị. Tải một cấu hình “configuration”: bằng cách chọn một cấu hình trong menu “Globar command” của ASC (vd Kat efficiency) Ví dụ lựa chọn cấu hình Kat efficiency để thiết lập ASC. Trên tiêu đề của ASC sẽ hiển thị tên của cấu hình đã lựa chọn (ASC- Kat efficiency). * Kiểm tra cấu hình trong ASC. Chọn thư mục Work space trong menu “Globar command” của ASC. của sổ work space hiển thị các cấu hình đã lựa chọn Kat efficiency. Trong cửa sổ Work space của ASC sẽ hiển thị tất cả hệ thống đã chuẩn bị. Mầu của các biểu tượng cho biết trạng thái làm việc của các thiết bị: Mầu xanh thể hiện thiết bị đã được cấu hình và không có lỗi. Mầu vàng thể hiện thiết bị đang bận với một thử tục điều khiển bởi ASC. Mầu tím thể hiện giá trị nhận được từ bộ phân tích là không đáng tin cậy, các tín hiệu là các ký tự “#” trong giao thức AK. Mầu đỏ cho biết có lỗi xảy ra với thiết bị, số lỗi và miêu tả lỗi được hiển thị trong Message manager. Khi lỗi mất đi, hộp thoại chuyển sang mầu xanh hoặc mầu vàng. Mầu xám thể hiện thiết bị làm việc đúng và đươc cấu hình nhưng nó không hoạt động. Hiển thị cấu hình đã được tải: * Kiểm tra cấu hình sẵn có trong ASR. Một quá trình thử chỉ có thể thực hiện được với cesar nếu nó được hiển thị trong menu select test của ASR. - Kích hoạt ASR trong thanh công cụ toolbar. - Lựa chọn ASR functions trong menu - Lựa chọn menu thư mục các lựa chọn thử (select test) và chọn quá trình thử mong muốn (vd FTP 75). - Một menu nhỏ cho mỗi quá trình thử, nó hiển thị tất cả các phép đo chuẩn có thể cho mỗi quy trình thử. (ví dụ POST CAT raw,…). Lựa chọn phép đo muốn thực hiện. Nếu các chu trình thử muốn thực hiện (vd FTP 75) hoặc phép đo muốn thực hiện (vd POST CAT raw) là không có hiệu lực thì không thể bắt đầu quá trình thử. * Khởi động một qúa trình thử (vd FTP 75 - POST CAT). Lựa chọn môt chu trình thử muốn thực hiện từ menu ASR function (vd FTP 75 - POST CAT raw) ASR hiển thị thông tin quá trình tìm và đọc các dữ liệu của quá trình thử. Ngay sau khi kết thúc quá trình tìm và đọc dữ liệu thử, một hộp dữ liệu thử (test data box) xuất hiện theo hình dưới. Có thể thay đổi các thông số của quá trình thử tại đây. Kích hoạt quá trình thử (FTP 75). Nhấn OK trong hộp dữ liệu thử, sau đó một cửa sổ đối thoại hiển thị. Nhấn Yes để khởi động quá trình thử (FTP 75 – POST CAT raw). Khi khung ASR setmethod hiển thị tức là hệ thống đang lập cấu hình (như lập các cách thức đo khí xả, làm sạch các túi khí,..) thời gian thiết lập sẽ mất khoảng 5 phút. Huỷ bỏ quá trình thử. - Huỷ bỏ quá trình thử từ hộp dữ liệu thử (test data box), nhấn “cancel” để huỷ bỏ quá trình thử. - Huỷ bỏ quá trình thử từ cửa sổ đối thoại “bạn có muốn thực hiên quá trình thử không?”, nếu kích “no” từ hộp thoại này quá trình thử sẽ bị loại bỏ và hệ thống quay trở lại trạng thái ban đầu ( về menu chính của ASR ). - Huỷ bỏ quá trình thử sau khi đã khởi động một thời gian : nếu đã khởi động một qúa trình thử từ cưa sổ đối thoại “bạn có muốn thực hiên quá trình thử không?” ta có thể huỷ bỏ quá trình thử bất cứ lúc nào bằng cách nhấn “cancel” từ thanh dưới cùng của ASR. quá trình thử sẽ bị loại bỏ và ở trên thanh dưới cùng này xuất hiện thông báo “quá trình thử đã bị huỷ bỏ” (test canceled) trong một thời gian ngắn. sau đó hệ thống quay trở lại trạng thái ban đầu. Khi hệ thống hoàn thành việc thiết lập cấu hình (ASR setmethod), quá trình thử khí xả bắt đầu. Có vài cửa sổ được hiển thị dưới dạng các biểu tượng, tại đó hiển thị giá trị các phép đo của quá trình thử (các giá trị từ CVS, dữ liệu môi trường, giá trị của các phép đo khí xả,..) ta có thể cho hiển thị các cửa sổ đo này. Khi mở cửa sổ của các phép đo khí xả, giá trị đo được hiển thị dưới dạng biểu đồ dây và các số liệu. thể hiện quá trình thử đang thực hiện và liên tục đo mà không cần các giá trị vào cho tới khi kết thúc quá trình thử. VII. Lái xe theo chu trình thử. Khi các hệ thống chuẩn bị xong và sẵn sàng cho quá trình thử, tiến hành lái ôtô theo đường thử được thể hiện trong một màn hình trước người lái (drives’s aid). Các hệ thống chi thực sự bắt đầu hoạt động đo đạc khi ấn nút điều khiển start trên drives’s aid và để lấy mẫu đúng thì lúc này ôtô cũng đã phải được khởi động. Tuỳ theo cách lựa chọn chu trình thử mà trên drives’s aid xuất hiện các đường thử tương ứng. Người lái phải lái xe sao cho đúng với đường thử đã định và các lỗi mắc phải là ít nhất, số lỗi và thời gian lỗi sẽ được ghi lại để đánh giá quá trình thử có hợp lệ không. Một đường thử bao giờ cũng có một khoảng dung sai nhất định và khi lái xe ra ngoài khoảng dung sai này là xuất hiện một lỗi. Một đường thử có các thông báo vào số và phanh theo tốc độ (được đề cập kỹ ở phần sau). VIII. Phân tích kết quả, in ấn và đánh giá. Khi người lái xe hoàn thành quãng đường thử, hệ thống CVS tự động dừng lấy khí vào các túi khí, và quá trình phân tích khí được thực hiện. Các máy bơm sẽ hút khí ở trong túi khí và đưa về các bộ phân tích tương ứng với các thành phần khí cần phân tích. Quá trình phân tích là tự động và hàm lượng các thành phần khí sẽ được hiển thị trên màn hình khi kết quả phân tích được tính toán xong. Với hệ thống diezel, thì ngoài việc phân tích các thành phần khí tự động còn phải tiến hành cân các lọc lọc thành phần đạng hạt trong khí xả. Quá trình cân được tiến hành bằng tay trên một cân có độ chính xác cao (tới 0,3 micro gam). Trước và sau khi tiến hành thử đều phải thực hiện cân các lọc, và hiệu số khối lượng trước và sau khi thử của các lọc là khối lượng thành phần dạng hạt tương ứng. Các kết quả phân tích sẽ được so sánh với các tiêu chuẩn môi trường mà ôtô đang hướng tới Kết quả phân tích sẽ được in ra thành một tài liệu cho xe, cho biết xe thử nghiệm có đạt được tiêu chuẩn về môi trường hay không. IX. Kết thúc quá trình thử và tắt các hệ thống. Sau khi tiến hành xong một quá trình thử có thể tiếp tục tiến hành quá trình thử tiếp theo bằng cách lặp lại các bước 6,7,8. Nếu không tiếp tục tiến hành thử thì phải tắt các hệ thống. Quá trình tắt các thiết bị tiến hành ngược lại với quá trình bật. Chú ý : Đóng chặt các van khí, tránh rò rỉ. Sau khi tắt xong phải kiểm tra lại các thiết bị và các công tắc điện, tránh để xảy ra cháy nổ. Chương IV Thử nghiệm khí thải ôtô Ford Laser 1.8 4.1. Giới thiệu ôtô Ford Laser 1.8. 4.1.1. Kích thước xe. Chiều dài tổng cộng 4470 mm Chiều rộng tổng cộng 1430 mm Chiều cao tổng cộng 1705 mm Vệt bánh xe trước 1470 mm Vệt bánh xe sau 1470 mm Chiều dài cơ sở 2610 mm Khoảng sáng gầm xe tối thiểu 155 mm Góc quay vòng nhỏ nhất (m) 5,2 4.1.2. Thông số động cơ. Loại động cơ DOHC – 16V, 4 kỳ một dãy, 4 xilanh Đường kính xilanh, hành trình piston 83,0 x 85,0 (mm) Dung tích động cơ 1840 cc Tỷ số nén 9,0 :1 Công suất lớn nhất 90/6000 kW/vp Mômen xoắn lớn nhất 160/4000 Nm/vp Tốc độ không tải nhỏ nhất 700 v/p 4.1.3. Dầu mỡ bôi trơn. Dầu động cơ Dầu SG, SH hoặc SJ theo phẩm cấp API Dầu hộp số Dầu GL-4 hoặc GL-5 (API) (SAE80W-90) Dầu phanh ly hợp SAE J1703 hoặc FMVSS116 Dầu trợ lực tay lái ATF M-III hoặc tương đương 4.1.4. Các chỉ tiêu chung. Tốc độ tối đa 192 km/h Công thức bánh xe 4 x 2 Góc leo dốc 30 % Loại nhiên liệu Xăng MOGAS 92 (tối thiểu) 4.1.5. Trọng lượng. Trọng lượng khô 1184 kg Trọng lượng phân bố trên cầu trước 713 kg Trọng lượng phân bố trên cầu sau 471 kg Trọng lượng đầu đủ dầu nhớn, nhiên liệu, nước làm mát 1614 kg Phân bố trên cầu trước 822 kg Phân bố trên cầu sau 792 kg 4.1.6. Truyền động. Số cầu 2 Cầu chủ động Cầu trước Ly hợp Đơn, một đĩa khô Hộp số 5 MT (5 số sàn) Tỷ số truyền ở các tay số tiến I : 3,416 II : 1,842 III : 1,290 IV : 1,028 V : 0,775 Tỷ số truyền ở số lùi 3,214 Tỷ số truyền của cầu chủ động 4,105 4.2. Các bước tiến hành thử nghiệm. Tiến hành thử công nhận kiểu vơi xe ôtô Ford Laser 1.8 trên hệ thống chassis dynamometer Chassis dynamometer 48” với hệ thống thu gom khí CFV - CVS. ôtô được thử nghiệm theo tiêu chuẩn euro 2 với chu trình thử ECE 15-04. 4.2.1. Chu trình thử ECE 15-04. Là chu trình thử cho đường thành phố với 4 cycle giống nhau và liên tiếp với các thông số sau. Tổng thời gian thử : 4x195 = 780s. Tổng quãng đường thử : 4x1,013 = 4,025 km. Vận tốc trung bình : 18,7 km/h. Vận tốc tối đa : 50 km/h. Hình dạng tổng quan của đường thử. 4.2.2. Sơ đồ đường thử theo chu trình thử ECE 15-04. Xét một cycle trong chu trình thử. Quá trình thử được tiến hành theo các thao tác trong bảng sau. Thứ tự Thao tác Vận tốc [Km/h] Thời gian mỗi thao tác [s] Thời gian tích luỹ [s] Số được dùng khi sang số 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Chạy không tải Tăng tốc Vận tốc ổn định Giảm tốc Giảm tốc,ngắt ly hợp Chạy không tải Tăng tốc Sang số Tăng tốc Vận tốc ổn định Giảm tốc Giảm tốc, ngắt ly hợp Chạy không tải Tăng tốc Sang số Tăng tốc Sang số Tăng tốc Vận tốc ổn đinh Giảm tốc Vận tốc ổn định Sang số Giảm tốc Giảm tốc, ngắt ly hợp Chạy không tải. 0 - 15 15 15 -10 10 - 0 0 - 15 15 - 32 32 32 - 10 10 - 0 0 - 15 15 - 35 35 - 50 50 50 - 35 35 32 - 10 10 - 0 11 4 8 2 3 21 5 2 5 24 8 3 21 5 2 9 2 8 12 8 13 2 7 3 7 11 15 23 25 28 49 54 56 61 85 93 96 117 122 124 133 135 143 155 163 176 178 185 188 195 6sPM,5sK1 1 1 K1 16sPM,5sK 1 K 2 2 2 k2 16sPM,5sK 1 K 2 K 3 3 3 3 K1 2 K2 7sPM Trong đó 1, 2, 3 : số 1, số 2, số 3. PM : số “mo”. K : ngắt ly hợp. K1, K2 : ngắt ly hợp giảm 1 số, hoặc 2 số liên tiếp. s : giây (sec). Xét cụ thể các thao tác của nguời lái trên đường thử thể hiện trên drivers’s aid với một cycle. Tương ứng với các tín hiệu trên màn hình mà người lái phải điều chỉnh số cho phù hợp theo các tốc độ khác nhau. Đồ thị dưới dây thể hiện đầy đủ các thông số ở bảng trên. Trong qúa trình thử đồ thị này được mô hình hoá dưới dạng một đường thử trên màn hình hỗ trợ người lái và người lái xe phải điều khiển xe sao cho đúng với đường thử. 4.3. Kết quả thử nghiệm. Bảng kết quả thử nghiệm với ôtô Ford laser 1.8 theo tiêu chuẩn ECE 15-04. Dưới đây là các bảng kết quả với các thông số sau: a/ Thông số trước quá trình thử. Thông số lựa chọn quá trình thử. Mã số chu trình thử 2004010901.006 Tên chu trình thử &ECE 1505>(G)Dil-bag Test cell Chuẩn thử Chu trình thử ECE.G DilBag Yêu cầu thử SIMPLE:SNIFF Ngày 01/09/2004 Thời gian khởi động 4:43 PM Bảng tốc độ MVEG120_H(Europe) Thời gian bắt đầu thử 5:17 PM Giới hạn đồng hồ đo Tổng thời gian thử 1220 Các thức chuẩn bị thử STANDARD Người điều khiển Điều hoà không khí Off Người lái xe Sưởi ấm Off Hộp số Số tay Đo thành phần dạng hạt Off Cấu hình ASC Dil+Bag (G) Cách thức đo lambda KEINE Kiều CVS OTTO Khởi động lạnh Off Chuẩn CVS Venturi Điền đầu túi khí thứ cấp Off Làm loãng Phạm vi tính toán ASC_SELECT Thông số về xe thử Khách hàng ABC Tải trọng 4700 Số sản xuất xxxxx.yy.zz Số seri động cơ 245452-94 Nhà sản xuất XXXX Bước CVS 3 3 3 Kiểu YYYYY Hệ thống truyền động Bằng tay Mã số 043650-94 Mã động cơ xxx.xxxx..xx Báng số KA-048590 Số xilanh 4 Năm chế tạo 94 Dung tích động cơ (cc) 1800 Khối lượng [lbs] 1130 Vị trí thùng nhiên liệu Đặt đằng sau Hãng sản xuất lốp Conti Vật liệu làm thùng nhiên liệu Plastik Kích cỡ lốp 14 Dung tích thùng nhiên liệu(l) 75 Chiều sâu ta lông lốp xe 5 Loại dầu bôi trơn SAE15W40 áp suất lốp 3.4 Tỷ lệ phân phối kl lên cẫu xe x.x Tổng khối lượng [kg] 1800 Thông số về nhiên liệu Loại nhiên liệu Xăng Nhiệt độ nhiên liệu [0C] 20 Hãng sản xuất nhiên liệu Esso Tỷ trọng [kg/l] 0.755 Nhiên liệu thay thế Charge 1/29.04.98 Hằng số nhiệt [BTU/lb] 18735 Số thùng nhiên liệu 1 Hàm lượng cacbon 0.866 Ngày phân tích nhiên liệu Std/1.1.2000/Gasoline Tỷ lệ HC 1.85 Khoá nhiên liệu(acc CARB) Tỷ lệ OC Tham số dyno Loại dyno S2ON F0 6.4 Thời gian thả trôi F1 0.043 Hệ số mô phỏng N 2 F2 0 b, Kết quả thử. Euro 2000 Chất ô nhiễm Đơn vị Giá trị phép đo Chuẩn Tình trạng HC [g/km] 0.075 0.200 OK NOX [g/km] 0.068 0.150 OK HC + NOX [g/km] 0.143 0.5 OK CO [g/km] 0.529 2.300 OK Lượng tiêu thụ Đơn vị Giá trị phép đo Chuẩn Tình trạng Nhiên liệu [l/100km] 4.344 Failed Đồ thị đánh giá kết quả thử. c, Các dữ liệu liên quan tới quá trình thử Tham số môi trường Đơn vị Pha 1 Pha 2 Pha 3 Tổng Độ ẩm tương đối [%] 75.91 75.27 75.69 Độ ẩm tuyệt đối [g/kg] 13.41 13.40 13.41 áp suất khí quyển [mbar] 1017.02 1017.07 1017.07 Nhiệt độ không khí [0C] 23.18 23.31 23.23 Nhiệt độ kk, nhỏ nhất [0C] 23.13 23.19 23.13 Nhiệt độ kk, lớn nhất [0C] 23.28 23.43 23.43 Hệ số hiệu đính NOX 1.10 1.10 1.10 Tham số dyno Đơn vị Pha 1 Pha 2 Pha 3 Tổng Quãng đường thử [km] 4.03 7.00 11.03 Tham số CVS Đơn vị Pha 1 Pha 2 Pha 3 Tổng Tỷ lệ làm loãng (túi khí) 19.97 12.32 16.14 Tỷ lệ làm loãng (chuẩn) 21.29 12.74 17.02 Thể tích qua CVS [m3] 48.92 26.44 75.36 Lưu lượng CVS [m3/min] 3.97 3.97 3.97 áp suất khí vào CVS [mbar] 1010.00 1010.00 1010.00 Nhiệt độ khí vào CVS [0C] 34.33 34.34 34.34 Nhiệt độ vào CVS, min [0C] 33.82 33.82 33.82 Nhiệt độ vào , max [0C] 35.02 34.82 35.02 Vi phạm lái xe Đơn vị Pha 1 Pha 2 Pha 3 Tổng Thời gian vi phạm [s] 17.3 14.3 31.6 Số lần 12 11.0 23.0 Thành phần khí nền trước khi thử. đơn vị CO CO2 HC NOX Khí tập trung [ppm] 1.950 439.720 3.000 0.100 4.4 Nhận xét về kết quả thử. * Các thống số về quá trình thử, ở đây thể hiện cho ta thấy tất cả các thông số khi tiến hành chọn dữ liệu cho quá trình thử như phương pháp thử (simple sniff) và chu trình thử dùng chu trình ECE 15-05 G.DilBag cho xe dùng động cơ xăng với hai điềm lấy mẫu phân tích là tại ống làm loãng (Dilute) và trong túi khí (bag), các thông số về hệ thống CVS, thời gian thử, điều kiện phòng thử. + Các thông số về xe thử được cung cấp bởi nhà sản xuất và nó phải phù hợp với xe được thử. + Các thông số về loại nhiên liệu được sử dụng phải phù hợp với nhiên liệu thực tế đang được sử dụng cho ôtô thử. + Các tham số dyno cho biết chuẩn của dyno, thời gian chạy thả trôi đối với ôtô thử, các hệ số được mô phỏng, trong đó giá trị lựu FO là một hệ số được tính toán trước, F1 là giá trị lực cản của khâu khớp, F2 là giá trị lực cản gió liên quan hình dáng khí động lực học, các giá trị này đều được cung cấp bởi nhà sản xuất. * Kết quả thử: tiêu chuẩn phát thải được thể hiện ở dòng đầu tiên (vd sử dụng tiêu chuẩn Euro 2000 tương đương với tiêu chuẩn Euro 2), giá trị lượng phát thải được tính toán và đưa ra kết quả sau đó được so sánh với giá trị tiêu chuẩn tương ứng với tiêu chuẩn đã chọn (Euro 2), những thành phần nào đạt trong giá trị cho phép thì được thể hiện bằng chữ OK trong cột trạng thái, còn những giá trị không nằm trong giá trị cho phép thì được thể hiện bằng chữ Failed. Nếu khi so sánh mà một trong hai cột không có giá trị thì kết của mặc định là Failed (như trường hợp giá trị của CO2). Thiết bị còn tính toán giá trị của lượng nhiên liệu tiêu thụ trên 100 km và so sánh với giá trị chuẩn, tuy nhiên giá trị chuẩn này thường ít được sử dụng. * Tham số liên quan tới quá trình thử: + Môi trường trong phòng thử như: độ ẩm tuyệt đối, áp suất, nhiệt độ và tỷ lệ NOX tập trung trong các pha khác nhau, do NOX là một thông số dễ bị thay đổi trong điều kiện thường nên phải được kiểm soát một cách chặt chẽ trong các túi khí. + Tham số Dyno cho biết quãng đường thực hiện thử là bao nhiêu, điều này liên quan trực tiếp tới chu trình thử đã chọn, và điều đó cũng thể hiện mỗi pha thử là một điều kiện thử khác nhau (thử trong thành phố, hoặc thử trên xa lộ,…). + Tham số CVS cho biết các giá trị đã chọn của CVS như tỷ lệ làm loãng, lưu lượng qua ống Venturi, áp suất và nhiệt độ khí qua ống. Các giá trị này phải phù hợp với loại xe thử (xăng hay diesel), khối lượng xe thử và công suất của xe. Các giá trị này cũng phải được kiểm soát một cách chặt chẽ để đảm bảo độ chính xác của quá trình thử. + Vi phạm lái xe thể hiện sỗ lỗi mà ngưới lái xe đã mắc phải khi thực hiện quá trình thử và tổng thời gian lỗi mắc phải, trong quá trình thử để đảm bảo sự chính xác tuyệt đối thì không cho phép có lỗi do lái xe, do đó trong một quá trình thử số lỗi vi phạm phải ít nhất có thể. Một quá trình thử gọi là không hợp lệ nếu số lỗi lái xe quá lớn. + Thành phần khí nền trước khi làm loãng cho biết nồng độ các chất khí độc hại có sẵn trong thành phần khí làm khí nền, qua đó khi hệ thống phân tích các thành phần trong khí xả loãng thì lượng thành phần độc hại trong khí xả sẽ được tính bằng giá trị của kết quả phân tích trừ đi khối lượng thành phần khí đó có trong khí nền. Kết luận: Như vậy một bảng ghi kết quả thử được coi là một hồ sơ thử công nhận kiều đối với một loại ôtô nhất định, các kết quả ở đây đảm bảo chính xác việc xe ôtô được thử nghiệm có được chứng nhận kiểu về khí xả khi lưu hành hay không. 4.5. Một số hạn chế với hồ sơ thử. Hồ sơ thử là một trong những thủ tục cho công nhận kiểu về khí xả (môi trường) đối với các phương tiện trước khi lưu hành vì vậy: + Hồ sơ thử đã lập hiện mới chỉ thực hiện vơi một loại ôtô duy nhất là xe ford laser. + Hệ thống cho thử nghiệm công nhận kiểu phức tạp và đòi hỏi sự điểu khiển chính xác. Chương V Kết luận và kiến nghị 5.1. Kết luận. Qua quá trình nghiên cứu, tìm hiểu thiết bị thử nghiệm và việc tiến hành thử nghiệm với xe Ford laser 1.8 theo tiêu chuẩn eruo 2 đã cho kết quả đạt, tuy nhiên đây mới chỉ là kết quả thực hiện với một loại xe đã được đảm bảo đạt tiêu chuẩn euro 2. Tuy vậy nó cũng chỉ thể hiện được sự đúng đắn của thiết bị theo đúng các tiêu chuẩn Châu Âu mà chưa có ý nghĩa thực tiễn ở Việt Nam, vì hiện nay ở Việt Nam phần lớn các xe đang được lưu hành là hầu như không đạt được các tiêu chuẩn euro nào cả (ngay cả euro 1) điều đó thể hiện sự lỏng lẻo của hệ thống đăng kiểm Việt Nam. Do đó việc áp dụng thử công nhận kiểu theo tiêu chuẩn euro 2 là khó áp dụng được. Vì vậy với các thiết bị đã có và các bộ tiêu chuẩn đã được áp dụng là cơ sở để nghiên cứu, tìm hiểu và đề ra các chu trình thử và tiêu chuẩn thử sao cho phù hợp với điều kiện giao thông và chất lượng của các phương tiện vận tải đang lưu hành. 5.2. Kiến nghị các biện pháp để giải quyết vấn đề nhiễm môi trường ở Việt Nam. - Xây dựng các bộ tiêu chuẩn về khí thải, tiếng ồn, rung động, nồng độ bụi do các phương tiện giao thông gây ra. Phải nâng cấp các bộ tiêu chuẩn theo sự phát triển giao thông. - Đào tạo và phổ biến rộng rãi về kiến thức bảo vệ môi trường giao thông cho cộng đồng. - Phát triển hệ thống vận tải công cộng. - Quy hoạch và đầu tư tốt cho cơ sở hạ tầng phục vụ giao thông. - Kiểm soát sự bùng phát số lượng xe máy, ôtô. Số lượng xe máy rất lớn là đặc trưng của giao thông vận tải Việt Nam. - Khuyến khích việc sử dụng các nguồn năng lượng khác như: Điện hoá, khí ga, năng lượng mặt trời, ... Đồng thời phải có chính sách kiểm soát chặt chẽ các chỉ tiêu chất lượng của các loại nhiên liệu nhập khẩu. Tài liệu tham khảo Bài giảng PGS. TS Phạm Minh Tuấn. Chuyên đề khí thải động cơ và vấn đề ô nhiễm môi trường tác giả PGS. TS Phạm Minh Tuấn. Thông tin trên mạng Internet (Trang web Đồ án tốt nghiệp của Trương Quốc Bình - Động cơ K40 (đề tài: Tìm hiểu những vấn đề giảm ô nhiễm môi trường do khí thải động cơ đốt trong). Luận văn thạc sỹ ngành động cơ đốt trong của Lê Quốc Phong (đề tài: Những vấn đề cơ bản liên quan đến khí thải của động cơ đốt trong và ô nhiễm môi trường). Tài liệu kỹ thuật từ phòng thí nghiệm AVL - ĐHBK HN. Các TCVN. Mục lục Tiêu đề Trang Lời nói đầu Mục lục Đề tài: 1 Chương I: Các thành phần độc hại chính trong khí xả động cơ 2 2.1 Monoxitcacbon (CO) 2 2.2 Total Hydrocacbon (THC) 3 2.3 Oxitnitơ (NOX) 3 2.4 Anđehit (C-H-O) 3 2.5 Chất thải dạng hạt (P-M) 3 2.6 Hợp chất chứa lưu huỳnh 4 2.7 Cacbondioxit 4 Chương II: Những vấn đề chung về thử công nhận kiểu 5 I. Các chu trình thử 6 1.1 Chu trình thử ở Mỹ 6 1.1.1. Chu trình thử FTP -72 cho xe con 6 1.1.2. Chu trình thử FTP - 75 cho xe con 6 1.1.3. Chu trình thử UDDS cho xe tải hạng nặng 7 1.1.4. Chu trình thử FTP cho động cơ xe tải hạng nặng 8 1.1.5. Chu trình thử CSC cho xe tải hạng nặng chạy ở vùng ngoại ô 9 1.2. Chu trình thử ở Châu Âu 10 1.2.1. Chu trình thử ECE - EUDC 10 1.2.2. Chu trình thử ESC 11 1.2.3. Chu trình thử ELR 12 1.2.4. Chu trình thử ETC 12 1.3. Chu trình thử ở Nhật Bản 13 1.3.1. Chu trình thử với 10 mode 13 1.3.2. Chu trình thử 10-15 mode 14 1.3.3. Chu trình thử 6 mode 15 1.3.4. Chu trình thử 13 mode 15 1.4. Chu trình thử Việt Nam 16 1.4.1. Chu trình thử cho xe ôtô lắp động cơ xăng TCVN 6432:1998 16 1.4.2. Chu trình thử cho xe ôto lắp động cơ diesel TCVN 6566:1999 17 II. Tiêu chuẩn thử 17 2.1. Tiêu chuẩn thử ở Mỹ 17 2.1.1. Tiêu chuẩn thử cho xe con và xe tải hạng nhẹ 17 2.1.2. Tiêu chuẩn cho xe tải nặng. 21 2.2. Tiêu chuẩn khí thải ở Châu Âu. 22 2.2.1. Tiêu chuẩn cho xe con (LDV). 22 2.2.2. Tiêu chuẩn cho xe tải hạng nặng (HDV). 23 2.3. Tiêu chuẩn thử ở Nhật Bản. 24 2.3.1. Cho xe trở khách loại nhỏ. 24 2.3.2. Cho xe hoạt động trong ngành thương mại. 25 2.4. Tiêu chuẩn Việt Nam. 27 III. Thử công nhận kiểu. 27 3.1. Thử công nhận kiểu. 27 3.2. Yêu cầu với thử công nhận kiểu. 28 3.3. Điều kiện thử. 28 3.4. Thiết bị thử. 28 3.5. Chuẩn bị mẫu thử. 29 3.6. hệ thống băng thử phân tích khí xả trong phòng thử Chassis dynamometer 48” tại Đại học Bách khoa Hà Nội. 29 Chương III: Phòng thử phân tích khí thải ôtô trên băng thử Chassis dynamometer 48” 30 I. Sơ đồ phòng thử. 30 II. Băng thử Chassis dynamometer 48”. 30 III. Hệ thống lấy mẫu khí xả CVS. 33 3.1. Giới thiệu tổng quát về hệ thống thu gom khí xả CVS. 33 3.2. Chức năng, nhiệm vụ của các bộ phận trong hệ thống thu gom khí xả CVS. 34 3.2.1. Điểm hoà trộn (Mixing - Point). 35 3.2.2. Hệ thống lọc không khí (Pre filter Unit) 37 3.2.3. ống làm loãng (Tunnel Unit). 37 3.2.4. Tủ phân tích mẫu khí hạt (Particulate Unit). 38 3.2.5. Đầu lấy mẫu phân tích Hydrocarbon 40 3.2.6. Bộ phận lấy mẫu một ống Venturi 41 3.2.7. Các túi khí mẫu (Bags Sampler Cabinet). 42 3.2.8. Quạt hút (Blower Unit). 44 3.2.9. Máy tính điều khiển (Control PC). 45 3.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống lấy mẫu không đổi AVL CEC CFV. 47 3.3.1. Giới thiệu chung về hệ thống CVS. 47 3.3.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống lưu lượng. 48 3.4. Các thiết bị đo lưu lượng. 53 3.5. Phần mềm điều khiển băng thử CVS. 55 3.5.1. Cửa sổ chính của phần mền điều khiển. 56 3.5.2 Thanh trạng thái. 57 3.5.3 Nút công cụ. 58 3.5.4 Các phím chức năng. 58 3.5.5 Cửa sổ cuộn các thông báo. 59 3.5.6 Bảng CVS và PTS. 59 3.5.7 Bảng CVS. 61 3.5.8 Bảng PTS. 62 3.5.9 Menu chính. 63 3.6. Các bước chuẩn bị thử nghiệm. 87 3.6.1 Bật và thiết lập các hệ thống. 87 3.6.2. Thủ tục chuẩn bị thử nghiệm. 90 3.6.3. Kết nối hệ thống băng thử CVS với phương tiện vận tải. 92 3.6.4. Lấy mẫu. 92 3.6.5. Phân tích. 93 IV. Hệ thống phân tích khí CEB II. 93 4.1. Giới thiệu chung về CEB II 94 4.2. Cấu trạo của tủ CEB II 95 4.2.1. Vị trí của các modun trong tủ phân tích. 95 4.2.2. Bố trí của tủ CEB II. 96 4.3. Mô tả hệ thống. 98 4.3.1. Bố trí hệ thống điều khiển. 98 4.3.2 Điều khiển nhiệt độ. 99 4.4 Các thành phần. 99 4.4.1 Đường lấy mẫu. 99 4.4.2 Lọc khí mẫu. 99 4.4.3. Đường dẫn khí mẫu tới bộ phân tích. 100 4.4.4.. Bộ phân tích lạnh. 100 4.4.5. Bộ phân tích nóng. 101 4.5. các chức năng chính của hệ thống phân tích. 101 4.5.1 Giản đồ lưu lượng. 102 4.5.2 Pause (trạng thái tạm dừng). 102 4.5.3 Standby (trạng thái chờ) 103 4.5.4 Sample (lấy mẫu). 103 4.5.5 Tính toán khí. 104 V. Màn hình hỗ trợ người lái (Driver’s Aid) 105 5.1. Giới thiệu 105 5.2. Hoạt động của Driver’s aid. 106 5.3. Hoạt động của thiết bị điều khiển 107 5.4. Các menu dược hiển thị. 108 Chương III: Qui trình thử nghiệm. 109 I. Kiểm tra các chai khí mẫu. 109 II. Kiểm tra các thiết bị. 109 III. Kiểm tra các nguồn điện vào hệ thống. 110 IV. Khởi động hệ thống máy tính. 110 V. Khởi động hệ thống quạt thông gió. 111 VI. Chuẩn bị cấu hình thử. 111 VII. Lái xe theo chu trình thử. 117 VIII. Phân tích kết quả, in ấn và đánh giá. 118 IX. Kết thúc quá trình thử và tắt các hệ thống. 119 Chương IV: Thử nghiệm khí thải ôtô Ford Laser 1.8 120 4.1. Giới thiệu ôtô Ford Laser 1.8. 120 4.2. Các bước tiến hành thử nghiệm. 122 4.3. Kết quả thử nghiệm. 125 4.4 Nhận xét về kết quả thử. 127 4.5. Một số hạn chế với hồ sơ thử. 129 Chương V: Kết luận và kiến nghị 130 5.1. Kết luận. 130 5.2. Kiến nghị 130 Tài liệu tham khảo 131 ._.