Bài tập lớn Kiểm tra khí thải động cơ diesel

TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL Môn học: Đăng kiểm và thí nghiệm ô tô Đề tài: Kiểm tra khí thải động cơ diesel GVHD: Th.s Nguyễn Hồng Quân SV: Nhóm 6 Tô Văn Huy Triệu Huy Hoàng Đào Mạnh Tuấn Bùi Ngọc Hoàng Nội dung CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Mục đích thí nghiệm 1.2 Các phương pháp thí nghiệm 1.3 Cơ sở lý thuyết CHƯƠNG 2: CHƯƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM 2.1 Điều kiện tiến hành thí nghiệm 2.2 Quy trình thí nghiệm 2.3 Xử lý số liệu thí nghiệm 2.4 Kết quả, đánh giá kết quả CHƯƠNG 3: KHAI THÁC THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM Sử dụng máy đo khói CHƯƠNG 4: MỞ RỘNG Các ảnh hưởng của khí thải diesel tới môi trường và các cách giảm thiểu ô nhiễm trên xe ô tô hiện đại TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL  Mục Đích: - Kiểm tra nồng độ khí xả động cơ diesel ( quan tâm chủ yếu đến các vấn đề về khói) - Trình bày nguyên lý hoạt động của các thiết bị kiểm tra khí thải đối với ô tô sử dụng động cơ diesel và sự thành lập công thức tính toán đang được sử dụng cho các thiết bị đo khói hiện nay. TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL Đối tượng thí nghiệm: Trong Thông tư 11/2009/TT-BGTVT quy định các Trung tâm Đăng kiểm phải trang bị thiết bị kiểm tra khí thải cho các loại xe cơ giới. Các thiết bị này là cơ sở để đánh giá mức ảnh hưởng của khí thải ô tô đến môi trường và sức khỏe con người, đặc biệt là các phương tiện sử dụng động cơ Diesel. Trong quy trình kiểm tra khí xả động cơ từ năm 2007, Việt Nam áp dụng tiêu chuẩn khí thải Euro 2, trong đó các thành thành phần cần giới hạn là: * Khí gây ô nhiễm (Gaseous pollutants): Cacbon monoxit (CO, các nitơ oxit (NOx) được biểu thị tương đương là nitơ dioxit (ký hiệu là NO 2 ) và hydro cacbon (HC) * Hạt gây ô nhiễm (Particulate pollutants): Các thành phần được lấy ra từ khí thải đã được pha loãng bằng các bộ lọc ở nhiệt độ lớn nhất 325 K (52 0 C) * Khói (Smoke): Các hạt lơ lửng trong dòng khí thải của động cơ điêzen, hấp thụ, phản xạ hoặc khúc xạ ánh sáng; * Khí thải tại đuôi ống xả (Tail emissions): - Đối với động cơ cháy do nén (động cơ diesel): Khói, khí và hạt gây ô nhiễm (‘hạt gây ô nhiễm’ ký hiệu là PM). Tuy nhiên, do còn nhiều hạn chế nên trong khuôn khổ bài tập này, chúng em chỉ trình bày cơ sở lý thuyết và nguyên lý hoạt động của thiết bị đo khói trong quá trình kiểm tra khí thải trên động cơ diesel. TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL Các phương pháp thí nghiệm: Phân loại thiết bị đo khói Theo tiêu chuẩn ISO 11614 có 3 loại thiết bị đo khói: đo khói toàn dòng, đo khói cuối dòng, đo khói lấy mẫu 1) Thiết bị đo khói toàn dòng Thiết bị đo khói toàn dòng có một buồng đo riêng được kết nối với đầu ra ống xả. Trong suốt chu trình đo khí xả sẽ liên tục đi vào buồng đo này để xác định độ khói của nó. Để ngăn cách nguồn phát và cảm biến quang khỏi hạt muội đen có trong khí xả, người ta sử dụng một luồng khí sạch liên tục thổi qua mặt trước thấu kính như hình dưới. Hình 1: Thiết bị đo khói toàn dòng TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL 2) Thiết bị đo khói cuối dòng Loại đơn giản nhất đó là thiết bị đo khói cuối dòng có cấu tạo là một khung cứng hình chữ U, 2 đầu đặt nguồn phát sáng và cảm biến quang để đo trực tiếp luồng khí thải phát ra tại vị trí đầu ống xả. Loại này chỉ có thể đo được độ khói nhưng không xác định được hệ số hấp thụ. Nguyên nhân là do không xác định được chiều dài chùm sáng hiệu dụng của khí cần đo một cách chính xác. Thiết bị này được sử dụng để kiểm tra khí thải xe máy hai kỳ hoặc kiểm tra xe trên đường vì cách sử dụng cũng như kết cấu đơn giản. Cấu tạo và vị trí kiểm tra của thiết bị thể hiện trong hình 2. Hình 2: Thiết bị đo khói cuối dòng TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL 3) Thiết bị đo khói lấy mẫu Một loại thiết bị hiện đại hơn là loại lấy mẫu. Loại này sử dụng một đầu lấy mẫu cắm vào ống xả và liên tục dẫn khí xả vào trong buồng đo. Việc phân tích diễn ra trong buồng đo kín, cách biệt với môi trường bên ngoài, do đó sẽ đo được hệ số hấp thụ ánh sáng một cách chính xác. Tuy nhiên, so sánh với các loại khác, thiết bị này phức tạp về cấu tạo và giá thành đắt hơn. Một mặt nữa là khoảng thời gian trễ sinh ra do khí xả cần phải di chuyển đến buồng đo thông qua một đường ống dẫn. Điều này làm ảnh hưởng đến quá trình đo. Hiện nay hầu hết các thiết bị kiểm tra khí xả động cơ Diesel ở nước ta đều sử dụng loại đo khói lấy mẫu để đảm bảo độ chính xác cao và ổn định cho công tác kiểm tra. Hình 5: Thiết bị đo khói lấy mẫu Buồng đo của thiết bị đo khói kiểu lấy mẫu. TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL Cơ sở lý thuyết: Nguyên lý cơ bản của thiết bị kiểm tra khí thải động cơ diesel này là sử dụng một nguồn sáng, chiếu các tia sáng đi qua lượng khí cần đo đến một cảm biến quang để xác định mức độ sáng còn lại. Ví dụ, cho khí thải phát ra từ ống xả ô tô đi qua môi trường giữa nguồn phát sáng và cảm biến (hình dưới) ta sẽ thấy cường độ sáng của chùm sáng giảm đi. Qua một số bước xử lý số liệu cường độ sáng đo được sẽ thể hiện độ khói của khí xả mẫu. Hình 6: sơ đồ nguyên lý đo khói TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL Để hiểu hơn nguyên tắc hoạt động của các thiết bị đo khói ta cần biết các khái niệm sau: Độ khói Độ khói là đặc tính quang học liên quan đến sự cản trở ánh sáng (cản quang) của các hoạt nhỏ có trong thành phần khí thải. Độ khói của một lượng khí thể hiện bằng tỉ lệ phần trăm trong đó 0% có nghĩa là toàn bộ ánh sáng truyền đi từ nguồn phát đều đến được cảm biến quang. Độ khói 100% nghĩa là toàn bộ lượng ánh sáng truyền đi bị cản lại và không đến được cảm biến quang. Ta có công thức tính độ khói: N=100-τ(1) N:Độkhóitínhtheo%HSU(nếulàđộkhóiđobằngcácmáyđosửdụnggiấylọccủaNhật Bản) τ:Lượngánhsángtruyềnđượcđếncảmbiếnquangtheotỉlệphầntrăm:τ=I.100/I 0 I:Làcườngđộsángđođượcquacảmbiếnquang I 0 :Làcườngđộsángtạinguồnphát. TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL Hệ số hấp thụ ánh sáng k. Ngoài độ khói, các khí còn có đặc tính quang học nữa, đó là hệ số hấp thụ ánh sáng, đặc trưng cho khả năng hấp thụ ánh sáng của các hoạt vật chất có trong thành phần khí. Do đó, hệ số này được định nghĩa là tích số giữa nồng độ hạt hấp thụ ánh sáng và diện tích mặt cắt ngang của từng hạt. Ta có công thức xác định hệ số hấp thụ ánh sáng của Beer- Lamber. k: hệ số hấp thụ ánh sáng. L A : chiều dài buồng đo (chiều dài chùm sáng hiệu dụng) Các loại thiết bị kiểm tra khí thải động cơ Diesel của nước ta hiện nay đều là loại lấy mẫu có buồng đo với thể tích không đổi và chiều dài tiêu chuẩn là 430mm (hay còn gọi là chiều dài hiệu dụng, theo Hướng dẫn 370/ĐK). Như vậy k chỉ còn phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất buồng đo. Sau khi xác định được hệ số k thực tế thiết bị sẽ tự động tính toán và đưa ra hệ số k ’ tại điều kiện tiêu chuẩn. Giá trị này được sử dụng để đánh giá lượng phát thải của ô tô được kiểm tra. 1 1 1 .ln ( ) 100 A N k m L − − − = TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL [...]... TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL II.1: Điều kiện tiến hành thí nghiệm 1: Chuẩn bị phương tiện a)Để tay số ở vị trí trung gian, cho hệ số phanh đỗ hoạt động b )Kiểm tra, xác định kiểu động cơ: động cơ cháy do nén ( động cơ diesel) c )Kiểm tra, xác định loại động cơ, kết cấu động cơ (số kỳ, số xy lanh) d )Kiểm tra, đảm bảo động cơ và các hệ thông động cơ hoạt động bình thường (kể cả ở tốc độ lớn nhất) đủ dầu...TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL Mức giới hạn tối đa cho phép trong kiểm tra khí thải Loại xe Độ khói (% HSU) Ô tô nhập khẩu đã qua sử dụng 60 Ô tô nhập khẩu chưa qua sử dụng EURO II Ô tô tham gia giao thông 72 TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL Tiêu chuẩn khí thải EURO II Thành phần gây ô nhiễm trong khí thải Phương tiện lắp động cơ cháy cưỡng bức Ô tô Mức... không đạt thì yêu cầu điều chỉnh động cơ trước rồi kiểm tra lại TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL II.2: Thực hiện đo Đạp ga theo tín hiệu nhắc trên thiết bị để thực hiện từ 3 đến không quá 15 chu trình gia tốc tự do và tính toán, kiểm tra các thông số của 3 chu trình sau cùng: giá trị tốc độ nhỏ nhất và lớn nhất, thời gian tăng tốc,... - Động cơ 4 kỳ 1.200 - Động cơ 2 kỳ 7.800 - Động cơ đặc 3.300 biệt (1) Độ khói HSU) (% - Phương tiện lắp động cơ cháy do nén Mô tô, xe máy Mức 3 Mức 1 Mức 2 Mức 2 Mức 3 - 4,5 Mức 1 - - 3,5 3,0 800 7.800 3.300 600 7.800 3.300 1.500 10.000 1.200 7.800 - - - - - - - 72 60 50 TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL CHƯƠNG II: CHƯƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG... gây nên các bệnh về hô hấp… Để giảm nồng độ khí thải trên ô tô, người ta áp dụng các phương pháp như sử dụng bầu lọc khí xả, hệ thống tuần hoàn khí xả kết hợp với turbo giúp tăng công suất động cơ đồng thời giảm lượng khí thải ô nhiễm môi trường, TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI Bầu lọc khí xả CO HC NOx Muội 2 KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL 100 80 60 Khí thải động cơ 40 Sau khi xử lý bằng Thiết bị chuyển đổi... phép TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL CHƯƠNG 4: MỞ RỘNG Các ảnh hưởng của khí thải diesel tới môi trường và các cách giảm thiểu ô nhiễm trên xe ô tô hiện đại TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL - Sự hiện diện của các chất ô nhiễm, đặc biệt là những chất khí gây hiệu ứng nhà kính, phá hủy tầng ozone, gây mưa axit… - Các chất khí thải trên ô tô như HC, CO, SO2, NOx,... hoạt động ở chế độ không tải TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL 2 Chuẩn bị thiết bị đo và nhập các thông tin cần thiết a)Chọn loại thiết bị đo ( ở đây là thiết bị đo khói) b)Nhập thông tin phương tiện, mức tiêu chuẩn cho phép nếu thiết bị chưa được nối mạng với dây chuyền kiểm tra Xác nhận thông tin theo yêu cầu của thiết bị c )Kiểm. .. Khi khí xả đi qua kết cấu này, dưới tác dụng xúc tác của các kim loại hiếm, phần lớn HC và CO sẽ được đốt cháy thành CO2 và H2O TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI 2 KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL Hệ thống tuần hoàn khí xả (EGR) cho động cơ CRDi Van EGR Van EGR Cảm biến Lamda ACV MAFS Van EGR điện Van EGR chân không ECM Làm mát khí thải Mục đích chính của hệ thống tuần hoàn khí xả để giảm lượng khí NOX có trong khí. .. e )Kiểm tra hệ thống dẫn khí thải: không bị tắc hoặc dò gỉ Xác định đường kính ống xả f )Kiểm tra bộ hạn chế tốc độ: tăng gia từ từ đến hết hành trình Cảm nhận, đảm bảo động cơ giữ được ổn định g)Làm sạch hệ thông dẫn khí thải: đạp nhanh đến hết hành trình bàn đạp ga ít nhất 2 lần h)Đưa phương tiện vào trạng thái sẵn sàng đo: tắt tất cả thiết bị phụ tải: điều hòa, quạt gió, sấy kính, đèn báo… Động cơ. .. thì kiểm tra lại thao tác đo, thiết bị đo hoặc làm sạch kỹ lại hệ thống dẫn khí thải và làm lại từ bước 2 b) Truyền hoặc in kết quả kiểm tra c) Tháo đầu lấy mẫu khí và đầu đo ra khỏi phương tiện II.3 xử lý kết quả thí nghiệm Thiết bị tự tính toán bằng phần mềm a) Nếu ko có phần mềm tự động có thể tính toán kết quả đo khói trung bình và khó sánh với giới hạn tối đa cho phép TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI KIỂM TRA . khí thải động cơ diesel GVHD: Th.s Nguyễn Hồng Quân SV: Nhóm 6 Tô Văn Huy Triệu Huy Hoàng Đào Mạnh Tuấn Bùi Ngọc Hoàng Nội dung CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Mục đích thí nghiệm 1.2 Các phương pháp thí. số b)Tốc độ vòng quay nhỏ nhất, lớn nhất, thời gian tăng tốc thực tế . Nếu không đạt thì yêu cầu điều chỉnh động cơ trước rồi kiểm tra lại TRƯỜNG ĐHGT VẬN TẢI KIỂM TRA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL TRƯỜNG. khí thải trên ô tô, người ta áp dụng các phương pháp như sử dụng bầu lọc khí xả, hệ thống tuần hoàn khí xả kết hợp với turbo giúp tăng công suất động cơ đồng thời giảm lượng khí thải ô nhiễm