THIẾT BỊ ĐO KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL

THIẾT BỊ ĐO KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL  I II III 1) Phần I: Công dụng: − Dùng để đo nồng độ khí HC, CO, CO 2, O2 NOx máy tự động tính tốn hiển thị kết máy tiến hành phân tích tổng hợp tính đốt cháy động tình hình thải khí nhiễm.Thích hợp cho trạm kiểm định quan nhà nước, nhà máy sản xuất động cơ, trường dạy nghề, xưởng sửa chữa Yêu cầu: − Thời gian phản hồi: ≤10s, NO≤15s, O2≤12s − Thời gian đun nóng trước: 15 phút Phân loại: Theo tiêu chuẩn ISO 11614 có loại thiết bị đo khói: đo khói tồn dịng, đo khói cuối dịng, đo khói lấy mẫu Đo khói tồn dịng Thiết bị đo khói tồn dịng có buồng đo riêng kết nối với đầu ống xả Trong suốt chu trình đo khí xả liên tục vào buồng đo để xác định độ khói Để ngăn cách nguồn phát cảm biến quang khỏi hạt muội đen có khí xả, người ta sử dụng luồng khí liên tục thổi qua mặt trước thấu kính hình 2) - Đo khói cuối dịng: Loại đơn giản thiết bị đo khói cuối dịng có cấu tạo khung cứng hình chữ U, đầu đặt nguồn phát sáng cảm biến quang để đo trực tiếp luồng khí thải phát vị trí đầu ống xả Loại đo độ khói khơng xác định hệ số hấp thụ Nguyên nhân không xác định chiều dài chùm sáng hiệu dụng khí cần đo cách xác Thiết bị sử dụng để kiểm tra khí thải xe máy hai kỳ kiểm tra xe đường cách sử dụng kết cấu đơn giản Cấu tạo vị trí kiểm tra thiết bị thể hình 3) - Thiết bị đo khói lấy mẫu Một loại thiết bị đại loại lấy mẫu Loại sử dụng đầu lấy mẫu cắm vào ống xả liên tục dẫn khí xả vào buồng đo Việc phân tích diễn buồng đo kín, cách biệt với mơi trường bên ngồi, đo hệ số hấp thụ ánh sáng cách xác Tuy nhiên, so sánh với loại khác, thiết bị phức tạp cấu tạo giá thành đắt Một mặt khoảng thời gian trễ sinh khí xả cần phải di chuyển đến buồng đo thông qua đường ống dẫn Điều làm ảnh hưởng đến trình đo.Hiện hầu hết thiết bị kiểm tra khí xả động Diesel nước ta sử dụng loại đo khói lấy mẫu để đảm bảo độ xác cao ổn định cho cơng tác kiểm tra -  Nguyên lí thiết bị kiểm tra khí thải động diesel: sử dụng nguồn sáng chiếu tia sáng qua lượng khí cần đo đến cảm biến quang để xác định mức độ sáng cịn lại Ví dụ, cho khí thải phát từ ống xả tơ qua môi trường nguồn phát sáng cảm biến (hình dưới) ta thấy cường độ sáng chùm sáng giảm Qua số bước xử lý số liệu cường độ sáng đo thể độ khói khí xả mẫu PHẦN II CÁC CÁCH ĐO THÀNH PHẦN KHÍ THẢI I/ Phát xạ đo: Các quy định khí thải định loại khí, nguyên lý hoạt động sử dụng nguyên tắc xây dựng chung máy phân tích khí thải mà sử dụng để chứng nhận khí thải xe động Nguyên tắc đo loại máy phân tích khí khải: • - II/ Khí CO CO2 phân tích theo NDIR ( khơng hịa tan hồng ngoại) • Luật Beer-Lambert sử dụng cho hoạt động máy phân tích NDIR cách đo mức độ hấp thu hồng ngoại (IR) xạ chúng qua cột khí =(1-) Trong đó: I = Năng lượng xạ hấp thụ I0 = Năng lượng xạ phát k = Hằng số hấp thụ đặc trưng cho khí, m2/gmol c = Nồng độ khí, gmol/m3 d = Chiều dài cột khí, m • Phân tích theo NDIR phép đo xác CO CO khí thải thể hình dưới: • • • • • Do hấp thụ xạ hồng ngoại đo phạm vi hẹp bước sóng (khơng phải tồn phạm vi bước sóng xạ hồng ngoại) có cụ thể cho độ hấp thụ cao khí cụ, kỹ thuật gọi ‘khơng hịa tan hồng ngoại’ Ví dụ carbon monoxide có độ hấp thụ mạnh khoảng bước sóng 4,5-5 µm Sự khác biệt biện pháp phân tích hấp thụ lượng từ hai cột khí; (1) khí phân tích “ tế bào mẫu “ (2) chất khí có thành phần cố định N2 chứa tế bào nghiên cứu Các tia hồng ngoại phát từ nguồn thường chia thành hai chùm có cường độ, cho tế bào mẫu cho tế bào nghiên cứu Các máy dò chia làm hai ngăn, cách màng linh hoạt; phần nhận truyền lượng hồng ngoại từ tế bào mẫu khác từ tế bào nghiên cứu Các máy dị lấp đầy với khí cần quan tâm, lượng truyền đến máy dị hấp thụ hoàn toàn Với kiến linh hoạt máy dò cảm nhận áp lực khác biệt hai phần máy dò gây khác biệt số truyền hấp thụ IR Sự lệch • • kiến sử dụng để tạo tín hiệu điện để xác định nồng độ lồi khí quan tâm Sự ngắt ln phiên đường chùm tia hồng ngoại để tạo AC đầu tín hiệu khuếch đại NDIR sử dụng để đo lường hydrocacbon trừ phân tích garage độ hấp thụ IR để hydrocarbon khác thay đổi đáng kể Độ nhạy phản ứng NDIR đến HC thải thường nửa giá trị thực xảy NO hấp thụ hàng tuần vùng hồng ngoại Hơn nữa, CO, CO2 nước can thiệp nghiêm trọng; phân tích NDIR không sử dụng để đo lường NO III/ Phương pháp (FID) • • • • • Ngọn lửa hydrogen-air tinh khiết thực tế ion-free ( ion tự do) thực tế chí cần lửa hydrogen-air nhỏ gây ion hóa đáng kể trở nên dẫn điện Sự ion hóa tỷ lệ thuận với số nguyên tử carbon có phân tử Do đó, FID có hiệu nguyên tử carbon nghịch tạo ba lần so với phản Việc đo HC FID thể phần triệu metan tức ppmC 1i.e., ppm hydrocarbon có chứa tương đương với nguyên tử carbon Nồng độ HC thường viết ppmC Nồng độ HC đo ppm propane (C3) nhân với hệ số để chuyển đổi để ppmC Hydrocacbon tức gồm parafin, olefin, chất thơm… FID bao gồm buồng đốt khí hydrogen-air ion thu, lắp ráp hình 4.11 Khí mẫu đưa vào với hydrogen lò đốt hỗn hợp đốt cháy lửa khuếch tán Tiềm điện áp dụng thu làm ion hóa dịng chảy tạo tín hiệu tỷ lệ thuận với nồng độ HC khí mẫu Khuếch đại lên nhận tín hiệu đầu Một buồng đốt thiết kế tốt tạo ion hóa tỷ lệ tuyến tính với nhiều hydrocarbon phạm vi gần tới 10 Các phân tích FID thương mại cho thấy phạm vi nhạy cảm đặt khoảng 0-50 ppmC phạm vi tối đa đạt 0-100,000 ppmC Hydro trộn lẫn với heli tỷ lệ 40:60 để làm giảm nhiệt độ lửa làm tăng ổn định lửa Các phân tích FID hiệu chuẩn với propan hỗn hợp metan nitơ Đối với phép đo hydrocacbon khí thải động diesel, dịng lấy mẫu FID đun nóng đến nhiệt độ 191 ± 11 ° C để giảm thiểu ngưng tụ hydrocacbon nặng có khí thải động diesel hệ thống lấy mẫu + Measurement OF Non-Methane Hydrocarbons (NMHC): • Hiện nay, tiêu chuẩn khí thải quy định Non-Methane Hydrocarbons (NMHC) Phát thải HC xác định theo phương pháp sau đây: - Gas chromatographic (GC) method ( theo phép đo sắc phổ hay gọi la máy đo quang phổ ) Non-methane cutter (NMC) method ( phép cắt khí metan) - Trong phương pháp GC, mẫu đưa vào cột GC tách mẫu thành hai phần: CH4-air-CO, NMHC–CO2–H2O • Một cột tách phân tử methane từ khơng khí CO trước qua FID Như methane đo trừ vào tổng số thành phần hydrocarbon • Trong phương pháp NMC, tất hydrocacbon trừ CH4 oxy hóa thành CO2 nước đưa vào chất xúc tác, để mẫu khí đưa qua NMC CH4 phát HFID Việc cắt NMC hiệu chỉnh cho hiệu ứng xúc tác CH4 hydrocarbon (etan) hỗn hợp cao hơn, diện nước với giá trị đặc trưng khí thải 600 K Các mẫu luân phiên qua NMC bỏ qua NMC Theo cách này, tổng số HC methane mẫu khí thải xác định IV/ Chemiluminescence Analyzer (CLA): phương pháp phân tích phát quang hóa học • Khi NO ozone (O3) phản ứng phần nhỏ (khoảng 10% 26,7 ° C) phân tử NO2* kích thích sản xuất theo phản ứng sau: • Khi kích thích phân tử NO2* phân rã để trạng thái , ánh sáng có bước sóng 0,6-3,0 mm phát Số lượng NO2 phấn khích sản xuất cố định nhiệt độ phản ứng định cường độ ánh sáng sản xuất q trình phân rã NO2 bị kích thích tỷ lệ thuận với nồng độ NO mẫu • • • • • Các mẫu có chứa NO vào lị phản ứng, phản ứng với ozone sản xuất từ khí oxy 'ozonator' Trong lò phản ứng NO chuyển thành NO2 Một nhận quang phát ánh sáng phát NO2 kích thích Các tín hiệu khuếch ghi âm hiển thị thiết bị Đối với phép đo nitrogen oxides (NOx), NO2 mẫu chuyển đổi sang NO cách nung nóng NO2- to-NO chuyển đổi trước đưa vào lò phản ứng Tại 315º C, khoảng 90 phần trăm NO2 chuyển thành NO Tổng nồng độ NOx mẫu đo NO Khi mẫu đưa vào lò phản ứng qua mặt NO2- to- NO chuyển đổi, nồng độ NO xác định Các phản ứng thiết bị tuyến tính với nồng độ NO Kỹ thuật nhạy cảm phát lên đến 10-3ppm NOx Các tín hiệu đầu tỷ lệ thuận với sản phẩm tốc độ dòng mẫu NO tập trung Phương pháp dùng dịng nhạy cảm điều khiển dịng chảy xác cần thiết Việc hiệu chuẩn hoạt động thực tốc độ dòng chảy lò phản ứng nhiệt độ V/ Smokemeter: • Trong smokemeters loại lọc Bosch smokemeter lượng cố định khí thải rút thơng qua giấy trắng chất lượng quy định Mật độ vết khói thu giấy lọc đánh giá cách sử dụng máy đo phản xạ Biện pháp đo mật độ khói khí thải động diesel Bây giờ, smokemeters không sử dụng / hấp thu chủ yếu ánh sáng dựa luật Beer-Lambert Các loại smokemeters bị ánh sáng triệt tiêu thường gọi 'opacimeters' cung cấp phép đo thực tế khí thải nhìn thấy khói từ động diesel • Cả hai kiểu lấy mẫu lưu lượng đầy đủ loại opacimeters sử dụng Một loại lấy mẫu smokemeter thể sơ đồ hình 4.13 • Sơ đồ loại lấy mẫu ánh sáng tiêu diệt smokemeter Một đèn sợi đốt có nhiệt độ màu khoảng 800 K để 250 K diode ánh sáng màu xanh phát quang (LED) với đỉnh phổ từ 550 nm 570 nm sử dụng nguồn ánh sáng Ánh sáng truyền qua nhận vào tế bào quang điện hay diode ảnh (với lọc cần thiết) Khi lắp cảm biến tốc độ động lắp cảm biến nhiệt độ dầu lắp đầu que dò lắp cỗng RS232C CABLE lắp dây nguồn • Chu trình chuẩn bị đo: Cài đặt thiết bị vị trí yêu cầu kết nối đo với cung cấp nguồn 220v - Gắn cảm biến nhiệt độ nhớt làm mát cảm biến đo tốc độ động - Kết nối thiết bị cáp chuyên dùng - Kiểm tra độ nhớt - Khởi động - Bắt đầu khởi tạo cho máy - Hâm nóng động khoảng phút - Hiệu chỉnh vị trí bắt đầu 0.0 - Đến hình xuất hiên hình trình đo sẵn sàng • Qúa trình đo: • Bậc chế độ sẵn sàng đo: - Các thông số đặt chế độ hiển thị(mật độ khói,phần trăm ,tốc độ động ,nhiệt độ nước hoăc dầu) - Giá trị xy lanh : tùy thuộc vào loại động khảo sát ta chọn số lượng xy lanh - Hình thức hiển thị chế độ (Hd-n/Hd-P) - Hiệu chỉnh : trình hiệu chỉnh bỏ que thăm dò từ xe nên đưa xe nơi khơng nhiễm để đo xác - Lắp đầu dị vào ống pơ tiếp tục chạy chế độ cần đo - Đọc liệu từ hình sau dẫ lấy kết - Ta tháo đầu dị kết thúc q trình đo • Các thơng số hiển thị hình • Nhờ phần mền chuyên dùng kết nối với máy đo nên vẽ đồ thị: Sau đo kết hiển thị vẽ đồ thị biểu diễn độ đục khí thải theo thời gian.Ta di chuyển trỏ (cursor) để xác định tọa độ điểm mà ta cần biêt (second) • • Các hiệu chỉnh: Bước 1: sau bỏ que dị khỏi xe hình máy đo xuất Bước 2: bấm nút SET lần để điều chỉnh độ (ZERO) xác máy đo (việc điều chỉnh nhiều độ xác lớn Bước 3:tiếp tục bấm nút SET lần để điều chỉnh theo chế độ (SPAN) tương tự viêc điều chỉnh làm độ xác dụng cụ đo đươc dung sai , sai lệch nhỏ • Kiểm tra viêc hiệu chỉnh dụng cụ tiêu chuẩn: Standard filter(option):tiêu chuẩn lọc khí thải Một số cơng thức tính tốn: • Độ khói Độ khói đặc tính quang học liên quan đến cản trở ánh sáng (cản quang) hoạt nhỏ có thành phần khí thải Độ khói lượng khí thể tỉ lệ phần trăm 0% có nghĩa tồn ánh sáng truyền từ nguồn phát đến cảm biến quang Độ khói 100% nghĩa tồn lượng ánh sáng truyền bị cản lại không đến cảm biến quang Ta có cơng thức tính độ khói: N=100-τ N: Độ khói tính theo %HSU (nếu độ khói đo máy đo sử dụng giấy lọ c Nhật Bản) τ: Lượng ánh sáng truyền đến cảm biến quang theo tỉ lệ phần trăm : τ = I.100/ I: Là cường độ sáng đo qua cảm biến quang : Là cường độ sáng nguồn phát Hệ số hấp thụ ánh sáng k Ngoài độ khói, khí cịn có đặc tính quang học nữa, hệ số hấp thụ ánh sáng, đặc trưng cho khả hấp thụ ánh sáng hoạt vật chất có thành phần khí Do đó, hệ số định nghĩa tích số nồng độ hạt hấp thụ ánh sáng diện tích mặt cắt ngang hạt Ta có cơng thức xác định hệ số hấp thụ ánh sáng Beer- Lamber: K= ( k: hệ số hấp thụ ánh sáng : chiều dài buồng đo (chiều dài chùm sáng hiệu dụng)  Phần IV: - Tiêu chuẩn khí thải Việt Nam: - Năm 1991 phủ Việt Nam ban hành tiêu chuẩn TCVN-91 quy định độ khói khí thải động diesel Tiêu chuẩn áp dụng cho tất loại động diesel Độ khói khí thải đo chế độ gia tốc gia tốc tự không vượt 40% HSU ( động không tang áp ) 50% HSU động có tang áp - Năm 1998 phủ Việt Nam ban hành tiêu chuẩn TCVN 6438-98 quy định lại cụ thể giới hạn cho phép chất ô nhiễm phương tiện vận tải – Năm 2001 phủ Việt Nam lại ban hành tiêu chuẩn TCVN 6438-2001 nêu rõ quy định độ khói động diesel  TCVN 6785:2006 – Phương tiện giao thông đường - Phát thải chất gây ô nhiễm từ ô tô theo nhiên liệu dùng cho động – Yêu cầu phương pháp thử phê duyệt kiểu TCVN 6567:2006 - Phương tiện giao thông đường - Động cháy nén, động cháy cưỡng sử dụng khí dầu mỏ hóa lỏng động sử dụng khí tự nhiên lắp tơ – Yên cầu phương pháp thử phê duyệt kiểu TCVN 6565:2006 - Phương tiện giao thông đường - Khí thải nhìn thấy (khói) từ động cháy nén – yêu cầu phương pháp thử phê duyệt kiểu Dựa vào tiêu chuẩn Bộ giao thông vận tải công bố QCVN 86:2015/BGTVT quy định quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia khí thải mức xe ô tô sản xuất, lắp ráp nhập ( National technical on the fourth level of gaseous pollutants emission for new assembled, manufactured and imported automobiles ) Quy định chung: - Quy chuẩn quy định mức giới hạn khí thải, phép thử phương pháp thử, yêu cầu quản lý tổ chức thực việc kiểm tra khí thải mức (Euro 4) kiểm tra chất lượng, an tồn kỹ thuật bảo vệ mơi trường xe ô tô sản xuất, lắp ráp (sau viết tắt SXLR) nhập Quy định kỹ thuật: 2.1 Đối với xe áp dụng TCVN 6785: - • Các loại xe áp dụng TCVN 6785 bao gồm xe lắp động cháy cưỡng xe hybrid điện lắp động cháy cưỡng động cháy nén xe hybrid điện lắp động cháy nén phân loại Điều 1.3 Quy chuẩn này, sử dụng riêng kết hợp loại nhiên liệu, chủ yếu thuộc loại xe hạng nhẹ, số thuộc loại xe hạng nặng 2.1.1 Mức giới hạn khí thải: a) Khi kiểm tra khí thải phép thử loại I nêu điểm a khoản 3.3.2 Điều 3.3 Mục Quy chuẩn này, khối lượng trung bình đo khí CO, HC, NOx từ xe lắp động cháy cưỡng (dùng xăng, LPG NG) xe hybrid điện lắp động cháy cưỡng bức, khí CO, HC + NOx, NOX PM từ xe lắp động cháy nén dùng nhiên liệu điêzen xe hybrid điện lắp động cơcháy nén phải nhỏ giá trị giới hạn loại chất nêu bảng Chú thích: - (1) (2) Các xe loại M có khối lượng toàn lớn ≤2.500 kg N1 xe loại M có khối lượng tồn bộlớn > 2.500 kg b) Khi kiểm tra khí thải phép thử loại II nêu điểm b khoản 3.3.2 Điều 3.3 Mục Quy chuẩn này, nồng độ CO (% thể tích) khí thải từ động khơng vượt 3,5% điều kiện chỉnh đặt động cơs SXLR quy định không vượt 4,5% dải điều chỉnh quy định Phụ lục E TCVN 6785 c) Khi kiểm tra khí thải phép thử loại III nêu điểm c khoản 3.3.2 Điều 3.3 Mục Quy chuẩn này, hệ thống thơng gió cac-te động khơng cho khí từ cac-te động thải ngồi khơng khí d) Khi kiểm tra khí thải phép thử loại IV nêu điểm d khoản 3.3.2 Điều 3.3 Mục Quy chuẩn này, lượng nhiên liệu phải nhỏ 02 gam/lần thử Phép thửloại I (Type I - Test): Phép thử đểkiểm tra khối lượng trung bình khí thải ống xảsau khởi động động ởtrạng thái nguội Phép thửloại II (Type II - Test): Phép thử để kiểm tra nồng độ CO chế độ tốc độ không tải nhỏ động Phép thử loại III (Type III - Test): Kiểm tra khí thải từ các-te động Phép thửloại IV (Type IV - Test): Kiểm tra bay nhiên liệu động cháy cưỡng 2.1.2 Yêu cầu khác - Ngồi u cầu mức giới hạn khí thải nêu trên, xe áp dụng TCVN 6785 phải thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật liên quan khác khí thải từ ống xả nhiên liệu quy định khoản 6.1.1, khoản 6.1.2 khoản 6.1.3 Điều 6.1 Mục TCVN 6785 2.2 Đối với xe áp dụng TCVN 6567: - Các loại xe áp dụng TCVN 6567 bao gồm chủ yếu xe lắp động cháy nén phân loại Điều 1.3 Quy chuẩn chủyếu thuộc loại xe hạng nặng, số thuộc loại xe hạng nhẹ Việc áp dụng phép thử TCVN 6567 loại xe nêu quy định chi tiết khoản 3.3.1 khoản 3.3.2 Điều 3.1 Mục Quy chuẩn 2.2.1 Khi kiểm tra khí thải phép thử nêu điểm e khoản 3.3.2 Điều 3.3 Mục Quy chuẩn này, khối lượng trung bình đo khí CO, HC, NOx PM từ động không lớn giá trị giới hạn tương ứng quy định Bảng Bảng • Yêu cầu riêng động điêzen: - Khối lượng riêng biệt NOx đo điểm kiểm tra ngẫu nhiên miền kiểm sốt phép thử theo chu trình thử ESC không lớn 10% giá trị nội suy từ chế độ thử liền kề - Giá trị độ khói tốc độ thử ngẫu nhiên phép thử theo chu trình thử ELR khơng lớn giá trị độ khói cao hai giá trị hai tốc độ thử liền kề 20% 5% giá trị giới hạn, chọn giá trị lớn • Chú thích: - (1) Chỉ cho động NG - (2) Khơng áp dụng cho động nhiên liệu khí - (3) HC khơng bao gồm khí CH4 (Non methane hydrocarbon) Cơ sở SXLR/nhập chọn đo THC thử ETC thay cho việc NMHC.Trong trường hợp này, giá trị giới hạn THC giá trị giới hạn NMHC Bảng 2.2.2 Cơ sở SXLR phải bảo đảm việc lắp đặt động lên xe q trình SXLR cho khơng làm tăng giá trị độ giảm áp suất nạp, áp suất đường thải công suất hấp thụ thiết bị động dẫn động nêu đăng ký thông số kỹ thuật quy định Phụ lục Quy chuẩn 2.3 Đối với xe áp dụng TCVN 6565 để kiểm tra độ khói - Tất xe lắp động cháy nén, việc phải áp dụng TCVN 6785 TCVN 6567 theo quy định tương ứng nêu trên, phải kiểm tra độ khói theo quy định sau đây: 2.3.1.Trường hợp kiểm tra riêng động cơ: a) Khi kiểm tra hệ số hấp thụ ánh sáng khí thải (đặc trưng cho độ khói) phép thử nêu điểm điều khoản 3.3.2 Điều 3.3 Mục Quy chuẩn này, kết đo hệ số hấp thụ ánh sáng không lớn giá trị giới hạn quy định Bảng Chú thích: - Việc xác định lưu lượng khí danh định nêu Phụ lục C TCVN 6565 Ngoài yêu cầu nêu điểm a khoản này, sở SXLR phải bảo đảm cho xe phải phù hợp với yêu cầu khác nêu Điều 4.1, Điều 4.2 Điều 4.3 Mục I yêu cầu lắp đặt động kiểm tra độ khói lên xe q trình SXLR nêu Mục II TCVN 6565 • b) 2.3.2.Trường hợp kiểm tra xe: - Khi kiểm tra hệ số hấp thụ ánh sáng khí thải từ xe chạy băng thử xe phép thử nêu điểm điều khoản 3.3.2 Điều 3.3 Mục Quy chuẩn này, xe phải phù hợp với yêu cầu nêu Điều 12 Mục III TCVN 6565