xây dựng hồ sơ kỹ thuật thử công nhận kiểu về khí thải động cơ ôtô con trên băng thử chassis dynamom

Thử công nhận kiểu khí thải động cơ ôtô Xây dựng hồ sơ kỹ thuật thử công nhận kiểu về khí thải động cơ ôtô con trên băng thử Chassis dynamometer 48 LỜI NÓI ĐẦU. Ngày nay, trước sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế với sự gia tăng của các phương tiện giao thông cá nhân và công cộng, thêm vào đó là sự phát triển các khu công nghiệp đã, đang được xây dựng và đưa vào hoạt động. Tất cả những điều này đã tác động rất lớn đến môi trường mà trực tiếp là sức khoẻ của người dân. Những nguyên nhân trên đã làm cho môi trường sống của chúng ta ngày càng bị ô nhiễm nặng nề hơn nếu như các hoạt động đó là tự phát và không có ý thức. Môi trường không khí là một loại môi trường đang bị phá hoại nghiêm trọng, điều đó được thể hiện ở sự phá huỷ tầng Ôzôn dẫn đến sự nóng lên toàn cầu bởi hiệu ứng nhà kính. Môi trường không khí bị phá hoại bởi nhiều nguồn khác nhau, và một trong số đó là khí xả của các phương tiện giao thông. Ở Việt Nam trong vài năm gần đây do nền kinh tế phát triển nên số lượng xe tham gia giao thông ngày càng tăng đặc biệt ở các thành phố lớn nơi có mật độ dân cư đông đúc. Số lượng xe tăng mà đường xá không tăng tương ứng, số lượng xe mới được thêm vào trong khi số lượng xe cũ không đủ tiêu chuẩn vẫn tham gia lưu hành, hơn nữa vẫn chưa có một tiêu chuẩn nào chặt chẽ và được cập nhật thường xuyên cho tiêu chuẩn khí phát thải từ động cơ dẫn đền môi trường không khí bị ô nhiễm trầm trọng. Ngay từ đầu những năm 50 ở Mỹ 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. 1 Thử công nhận kiểu khí thải động cơ ôtô 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. 2 Thử công nhận kiểu khí thải động cơ ôtô 3 Thử công nhận kiểu khí thải động cơ ôtô 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”. 4 Thử công nhận kiểu khí thải động cơ ôtô 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, CO 2 , NO X , 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 (O 2 ). 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: 5 Thử công nhận kiểu khí thải động cơ ôtô + 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/m 3 . 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 (NO X ). Ôxítnitơ là sản phẩm ôxi hoá N 2 có trong không khí (trong khí nạp mới) ở điều kiện nhiệt độ cao trên 1100 0 C. NO X tồn tại ở hai dạng chủ yếu là NO và NO 2 trong đó NO chiếm đại bộ phận. NO là khí không mùi và không nguy hiểm nhưng nó không bền và dễ chuyển thành NO 2 trong điều kiện tự nhiên. NO 2 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/m 3 , [NO 2 ] = 9 mg/m 3 . 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 nh foocmondehit. Hàm lượng cho phép [CHO] = 0,6 mg/m 3 . 2.5. Chất thải dạng hạt (P-M). 6 Thử công nhận kiểu khí thải động cơ ôtô 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 µm, 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 SO 2 , chất khí không màu có mùi gắt, khi tác dụng với nước tạo thành axít yếu (H 2 SO 3 ) gây hư hại cho mắt và đường hô hấp, SO 2 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 [SO 2 ] = 2 ml/m 3 . Ngày nay, các loại nhiên liệu đang được khống chế hàm lượng S có trong nã. 2.7. Cácbondiôxít (CO 2 ). Cacbondioxit là sản phẩm cháy hoàn toàn của C trong O 2 và là sản phẩm chính và chủ yếu của quá trình cháy. CO 2 tuy không độc với sức khoẻ của con người nhưng với nồng độ quá lớn có thể gây ngạt. Hàm lượng cho phép [CO 2 ] = 9000 mg/m 3 . CO 2 là nguyên nhân chính gây hiệu ứng nhà kính dẫn đến sự nóng lên của nhiệt độ trái đất. 7 Th cụng nhn kiu khớ thi ng c ụtụ Chng II NHNG VN CHUNG V TH CễNG NHN KIU. Hin nay vi mc phỏt trin ngy cng nhanh ca cỏc phng tin giao thụng hu ht cỏc quc gia trờn th gii, vỡ vy vn ụ nhim mụi trng do khớ thi ng c trc tip gõy ra l ht sc cp bỏch, nú liờn quan n sc kho ca con ngi. Tuy vy khụng phi nc no trờn th gii cng cú iu kin v kh nng a ra cỏc tiờu chun khớ thi ca riờng nc ú, m trờn th gii mi ch cú 3 khu vc cú b tiờu chun hon chnh ú l M, Chõu u v Nht Bn. Trc vn mụi trng, Vit Nam cng ang tin hnh nghiờn cu v trin khai cỏc lut, cỏc tiờu chun v khớ thi cho ng c. Cỏc tiờu chun th l quy phm vi mi quc gia, cú liờn quan trc tip ti iu kin giao thụng nh cht lng, s lng v tiờu chun ng xỏ, s lng cỏc loi phng tin v chng loi phng tin giao thụng ang lu hnh, mc phỏt trin ca cỏc phng tin, v mc thu nhp ca ngi dõn (iu kin kinh t ca mi nc). Dựa trờn c s ú m cỏc nh lm lut a ra cỏc tiờu chun cho phự hp, v cỏc tiờu chun ny phi c nõng cp, cp nht v phỏt trin theo thi gian hng ti mc tiờu mụi trng tt hn. Khi ban hnh cỏc tiờu chun thỡ cỏc quy trỡnh th tng ng cng phi c a ra. Cỏc quy trỡnh th chớnh l thói quen i li ca ngi dõn khi s dng phng tin giao thụng, liờn quan n vic t chc v c s h tng giao thụng. Các tiêu chuẩn thử là quy phạm với mỗi quốc gia, có liên quan trực tiếp tới điều kiện giao thông nh chất lợng, số lợng và tiêu chuẩn đờng xá, số lợng các loại phơng tiện và chủng loại phơng tiện giao thông đang lu hành, mức độ phát triển của các phơng tiện, và mức thu nhập của ngời dân (điều kiện kinh tế của 8 Th cụng nhn kiu khớ thi ng c ụtụ mỗi nớc). Dựa trên cơ sở đó mà các nhà làm luật đa ra các tiêu chuẩn cho phù hợp, và các tiêu chuẩn này phải đợc nâng cấp, cập nhật và phát triển theo thời gian để h- ớng tới mục tiêu môi trờng tốt hơn. Khi ban hành các tiêu chuẩn thì các quy trình thử tơng ứng cũng phải đợc đa ra. Các quy trình thử chính là thói quen đi lại của ngời dân khi sử dụng phơng tiện giao thông, liên quan đến việc tổ chức và cơ sở hạ tầng giao thông. H thng tiờu chun phi c xõy dựng cho cỏc loi ng c khỏc nhau nh ng c diezel, ng c xng, ng c chy nhiờn liu khớ hoỏ lng. Trờn cỏc loi phng tin khỏc nhau nh xe con, xe ti, xe mỏy. V trờn cỏc iu kin vn hnh khỏc nhau nh trờn xa lộ hoc trong thnh ph. Di õy l cỏc chu trỡnh v tiờu chun th M, Chõu u, Nht Bn v Vit Nam. I. Cỏc chu trỡnh th. 1.1. Chu trỡnh th M. 1.1.1. Chu trỡnh th FTP-72 cho xe con. Tng quóng ng th l 12,07 km vi nhiu im dng, vn tc ti a l 91,2 km/h v vn tc trung bỡnh l 31,5 km/h. Vũng th gm hai giai on, giai on 1 vi thi gian 505 s ( tng ng vi quóng ng 5,78 km vi vn tc trung bỡnh l 41,2 km/h ) v giai on 2 vi thi gian 864s. Pha th nht bt u vi trng thỏi khi ng lnh, pha th hai c bt u sau khi ng c dng hon ton trong thi gian 10 phút. mi pha cú mt h s khi lng l 0,47 cho pha 1 v 0,53 cho pha 2. Lng phỏt thi c tớnh theo n v g/km. 9 Thử công nhận kiểu khí thải động cơ ôtô 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 dõng hoàn toàn động cơ và đợi 10 phót. Giai đoạn 3 là giai đoạn khởi động nóng. Nh vậy với FTP-75 pha 1 là pha khởi động lạnh, pha 2 là pha trung gian, pha3 là pha khởi động nóng. Tổng quãng 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 tói 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. 10 [...]... np capụ hoc dựng qut Nhiệt độ động cơ phải đợc duy trì ở điều kiện làm việc bình thờng trong suốt quá trình thử bằng nắp capô hoặc dùng quạt 3.4 Thit b th Bng th phi cú c tớnh v kh nng phự hp vi yờu cu (c quy nh trong tiờu chun ECE R15-04) Băng thử phải có đặc tính và khả năng phù hợp với yêu cầu (đợc quy định trong tiêu chuẩn ECE R15-04) Thit b phõn tớch khớ bao gm: Thiết bị phân tích khí bao gồm:... ca khụng khớ vo phũng th phi trong khong 5,5 Độ ẩm tuyệt đối H của không khí trong phòng thử hoặc của không khí vào phòng thử phải ở trong khoảng 5,5 H 12,2 gH2O/kg khụng khớ khụ ễtụ mu phi c t v trớ nm ngang trong quỏ trỡnh th trỏnh hin tng cp nhiờn liu khụng bỡnh thng Ôtô mẫu phải đợc đặt ở vị trí nằm ngang trong quá trình thử để tránh hiện tợng cấp nhiên liệu không bình thờng Nhit ng c phi c... tr chun ca mi loi khớ (quy nh trong ECE 15-04.) Hàm lợng của khí thử và khí chuẩn không sai khác quá +/- 2 % so với giá trị chuẩn của mỗi loại khí (quy định trong ECE 15-04.) Nhiờn liu th phi l nhiờn liu chun CEC RF-05-A-08 (c quy nh trong ECE 15-04) 3.3 iu kin th Nhit trong phũng th phi c duy trỡ trong khong 20-30 Nhiệt độ trong phòng thử phải đợc duy trì trong khoảng 20-30 0C trong sut thi gian... nhập khẩu b : Cho tt c cỏc loi xe c : Cho tt c cỏc pha th d : khụng cú thnh phn metal 2.3.2 Cho xe hot ng trong ngnh thng mi Tiờu chun cho loi xe dựng trong thng mi s dng ng c diezel c túm tt trong hai bng sau: - Bng 1 cho xe du lch loi nh (th vi bng th Chassis dynamometer), - Bng 2 cho xe ti nng (ng c xe c th trờn bng th ng lc hc) - Cỏc xe ti hng nh v xe buyt c th vi chu trỡnh th 10-15 mode - Chu trỡnh... 10,75 km, + Vn tc ti a : 70,55 km/h, + Vn tc trung bỡnh : 20,77 km/h, 1.2 Chu trỡnh th Chõu u 1.2.1 Chu trỡnh th ECE - EUDC ECE - EUDC l chu trỡnh th trờn bng th Chassis dynamometer s dng cho vic kim tra khớ thi v cụng nhn kiu ca cỏc loi xe con Chõu u Chu trỡnh th bao gm 4 vũng th ECE v c lp li liờn tc tng t vi vic lỏi xe trong thnh ph, v 1 vũng th EUDC tng t vi vic lỏi xe trờn xa lộ Trc khi th phng... nng gia tc nhanh, tc trung bỡnh khong 72 km/h + Phần 2 mô tả cho lái xe trên đờng nông thôn với khả năng gia tốc nhanh, tốc độ trung bình khoảng 72 km/h + Phn 3 mụ t cho lỏi xe trờn ng cao tc vi tc trung bỡnh khong 88 km/h 1.3 Chu trỡnh th ca Nht Bn 1.3.1 Chu trỡnh th vi 10 mode L chu trỡnh th dựng cho kim tra lng phỏt thi vi xe con chy trong thnh ph Nht Bn + Phn m u ca chu trỡnh th l quóng ng th 0,664... 2.1.1.2 Tiờu chun bang California 23 0.018 (0.027) 0.018 0.018 0.018 0.011 0.011 0.004 0.000 Th cụng nhn kiu khớ thi ng c ụtụ a/ Tiờu chun ARB ca bang California cho xe con (LDV) dựng ng c xng hoc diezel Chun bang California cho xe con (LDV), FTP 75, g/mi Category 50,000 miles/5 nm 100,000 miles/10 nm NMOGa CO NOx PM HCHO NMOGa CO NOx PM HCHO Xe ch khỏch Tier 1 0.25 3.4 0.4 0.0 0.31 4.2 0.6 8 TLEV... 3000 km) H thng Hệ thống ly mu khụng c cú bt k rũ r no lm nh hng ti vic thu gom khớ x Phi kim tra kớn khớt ca Phải kiểm tra độ kín khít của ton h thng nhm m bo cho vic pha trn hn hp khụng b nh hng ca khụng khớ lt vo iu chnh ng c phi theo quy nh ca nh sn xut Điều chỉnh động cơ phải theo quy định của nhà sản xuất ễtụ mu phi c chy khụng ti ti khi nhit ng c t ti nhit lm vic bỡnh thng Tt ng c v gi trong... trờn 50.000 mile trong giai on 1997 ữ 2003 Gii hn NOx cũng c iu chnh gia xe chy xng v chy diezel, xe diezel cú gii hn NOX ln hn Lng phỏt thi c hi ca xe ụtụ con v xe ti hng nh c thc hin theo chu trỡnh th FTP-75 v cú n v l g/mile Chun EPA loi 1 cho xe con v xe ti loi nh dựa trờn chu trỡnh th FTP-75 g/mi Category 50,000 miles/5 nm 100,000 miles/10 nm THC NMHC CO NOx NOx PM THC NMHC CO NOxdi NOx diesel Xng... 2011 một chu trỡnh th mi s c ỏp dng Vi xe ti hng nng thỡ mt chu trỡnh th mi ( bao gm c trng thỏi khi ng ấm ) s c thc hin vo nm 2005 Cỏc loi phng tin v ng c s ch c dựng loi nhiờn liu cú cha 50 ppm S vo nm 2005 Bng 1: Chun phỏt thi cho xe dựng trong thng mi loi nh s dng ng c diezelGVW GVW 2500 kg ( 3500 kg, trong nm 2005) Ti Nm Chu trỡnh th n CO HC NOx PM trng v TB (max) TB (max) TB (max) TB (max) . ơn. 2 Thử công nhận kiểu khí thải động cơ ôtô 3 Thử công nhận kiểu khí thải động cơ ôtô Đề tài : Xây dựng hồ sơ kỹ thuật thử công nhận kiểu về khí thải động cơ ôtô con trên băng thử Chassis dynamometer. Thử công nhận kiểu khí thải động cơ ôtô Xây dựng hồ sơ kỹ thuật thử công nhận kiểu về khí thải động cơ ôtô con trên băng thử Chassis dynamometer 48 LỜI NÓI ĐẦU. Ngày. 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