Trong quỏ trỡnh thử nghiệm, xe được lỏi theo chu trỡnh xỏc định hiển thị trờn màn hỡnh hỗ trợ, băng thử sẽ tạo tải đặt lờn bỏnh xe mụ phỏng lại điều kiện khi xe đi trờn đường. Khớ thải động cơ và khụng khớ hỳt từ mụi trường được hũa trộn với nhau trong ống pha loóng. Lưu lượng của dũng khớ pha loóng trong hệ thống lấy mẫu được giữ khụng đổi nhờ quạt hỳt và ống Venturi định lượng. Khớ thải pha loóng được lấy mẫu (phớa trước ống Venturi) đưa đến cỏc bộ phõn tớch để phõn tớch hàm lượng CO, HC, NOx, CO2. Hàm lượng cỏc phỏt thải này được xỏc định liờn tục cựng với chế độ làm việc của ụ tụ. Chức năng của cỏc thành phần chớnh trong hệ thống này như sau:
- Hệ thống lấy mẫu với thể tớch khụng đổi CVS cú nhiệm vụ pha trộn khớ thải với khụng khớ được lọc sạch từ mụi trường tạo thành khớ pha loóng nhằm mụ phỏng điều kiện phỏt thải của khớ thải ra mụi trường và trỏnh hiện tượng ngưng tụ hơi nước trong khớ thải động cơ. Lưu động của dũng khớ trong hệ thống được tạo ra bởi quạt hỳt, lưu lượng của khớ pha loóng được giữ khụng đổi nhờ ống Venturi. Trước ống Venturi cú cảm biến đo nhiệt độ, ỏp suất khớ và đầu lấy mẫu khớ đi vào cỏc tỳi khớ.
- Hệ thống phõn tớch khớ thải CEB II (Combustion Emission Bench).
Hệ thống CEBII phõn tớch thành phần cỏc chất CO, CO2, NO, NOx, HC cú trong khớ thải động cơ.
2.1.2.1. Băng thử CD 20’’
Băng thử động học gồm một động cơ điện cú cụng suất 23,9 kW dẫn động con lăn thụng qua hộp số làm liền động cơ.
Con lăn của băng thử cú đường kớnh 20’’(508 mm), bề mặt con lăn được phủ một lớp tạo ma sỏt để dễ dàng dẫn động bỏnh xe mỏy, trờn trục con lăn cú gắn cảm biến đo tốc độ động cơ. Vỡ trục con lăn chớnh là trục động cơ điện cho nờn từ tốc độ con lăn ta cú thể xỏc định được tốc độ xe.
Trờn động cơ chớnh cũn cú cơ cấu đo lực dựng nguyờn lớ phanh điện xoay chiều.
Quạt giú được gắn liền với băng thử nờn cú khả năng tạo ra vận tốc giú thay đổi theo vận tốc con lăn trờn băng thử cú tỏc dụng làm mỏt động cơ trong quỏ trỡnh thử nghiệm.
Cỏc thụng số của băng thử:
- Băng thử chassis dyno 20’’ cú khả năng mụ phỏng khối lượng của xe trong phạm vi từ 80 kg đến 350 kg;
- Quỏn tớnh cơ sở của con lăn tương đương với khối lượng của xe khoảng 170 kg;
- Lực kộo lớn nhất của động cơ ở chế độ động cơ là 1512 N ở 90 km/h; lực kộo lớn nhất ở chế độ mỏy phỏt là 1680 N ở 90 km/h;
2.1.2.2. Hệ thống lấy mẫu khớ xả CVS (Constant Volume Sampling)
Hệ thống lấy mẫu khớ xả CVS của hóng AVL cung cấp cỏc phương phỏp để thực hiện việc xem xột và đỏnh giỏ hoặc tự động điều chỉnh, với cỏc phộp đo chớnh xỏc thành phần cỏc chất cú trong khớ thải động cơ. Hệ thống này hiện nay cho ta cỏc kết quả phự hợp với cỏc tiờu chuẩn thử của Chõu Âu và Mỹ. Hệ thống lấy mẫu khụng đổi AVL CEC CFC kết hợp với cỏc bộ xử lớ thớch hợp sẽ cung cấp chớnh xỏc kết quả đo và cỏc thành phần phỏt ra trong khớ thải của động cơ trờn một thiết bị vận tải, nhờ Dynamometer giả lập quỏ trỡnh chuyển động của xe trờn đường thật.
Trong mỗi pha của quỏ trỡnh thử, dũng khớ thải sẽ được làm loóng với khụng khớ đó qua lọc tạo thành khớ thải loóng, cỏc mẫu khớ thải loóng và khụng khớ lọc được đưa vào cỏc tỳi khớ (Tedlar), và chỉ cần tớnh toỏn lưu lượng của khớ thải loóng.
Cỏc ống Venturi với lưu lượng tới hạn được sử dụng cho phộp đo lưu lượng của khớ thải loóng thụng qua tốc độ õm thanh ở cổ ống. Thể tớch của khớ qua ống khụng phụ thuộc vào sự tăng ỏp suất và nhiệt độ. Chỉ cú ỏp suất và nhiệt độ vào ống là cần phải tớnh chớnh xỏc để xỏc định được tổng lượng khớ đi qua theo đỳng điều kiện thực, qua đú tớnh được đỳng lượng phỏt thải.
Hệ thống CVS hoạt động nhờ cú hệ thống PC điều khiển, sử dụng cỏc bộ chuyển đổi ỏp suất, cỏc cảm biến nhiệt độ kiểu điện trở và cỏc bộ tớnh toỏn lưu lượng. Lưu lượng thực và tổng lưu lượng sẽ được đưa ra nhờ cỏc thụng số chuẩn và được hiển thị trờn màn hỡnh trong suốt quỏ trỡnh thử.
Mẫu khụng khớ và mẫu khớ thải loóng được thu thập và xử lớ trong cỏc bộ xử lớ riờng biệt. Mỗi mẫu khớ thải phải liờn quan đến một thể tớch khớ thực tương ứng, lấy trung bỡnh của cỏc phộp đo tổng lượng khớ thải loóng để đưa ra kết quả cho mỗi pha.
Hệ thống AVL CVS kết hợp giữa lưu lượng khụng đổi qua ống Venturi và cỏc đầu lấy mẫu. Đầu lấy mẫu được đặt trờn một khung trước điểm vào CFV cỏc điều kiện nhiệt độ và ỏp suất thực sẽ được đo đạc sao cho lượng mẫu luụn tương ứng với tổng lượng khớ thải loóng. Khụng khớ mẫu được phõn tớch để cho biết thành phần khớ nền tập trung bờn trong trước khi vào làm loóng.
Theo tiờu chuẩn ECE và EPA thỡ thành phần khớ nền là khụng đổi trong mỗi pha bởi vậy lưu lượng khụng khớ mẫu được giữ khụng đổi sao cho nú tương đương với giỏ trị của lưu lượng khớ thải loóng thụng qua việc điều chỉnh cỏc van kim đặt trước thiết bị đo lưu lựợng.
Hệ thống CVS cú cỏc tớnh năng sau:
- Thu nhận toàn bộ lượng khớ xả với độ chờnh lệch ỏp suất trờn đường ống thải khụng lớn hơn 1,25 kPa so với trường hợp khụng nối đường ống xả với hệ thống CVS.
- Khớ xả của động cơ được làm loóng với khụng khớ theo một tỉ lệ thớch hợp, nhờ tỉ lệ này mà khụng xảy ra hiện tượng ngưng tụ hơi nước trờn đường lấy mẫu và trong thiết bị đo.
- Lấy một lượng khớ mẫu tương ứng với lượng khớ xả đó được làm loóng với khụng khớ để chuyển tới cỏc tỳi khớ mẫu.
- Thực hiện cỏc phộp đo chớnh xỏc đối với toàn bộ lượng khớ xả làm loóng để xỏc định tổng lượng phỏt thải đối với mỗi pha.
- Hỳt và làm sạch cỏc tỳi khớ bằng khớ mẫu giữa cỏc quỏ trỡnh thử. - Cho phộp thực hiện lấy mẫu khớ xả được làm loóng liờn tục.
- Cung cấp cỏc khả năng điều khiển hệ thống từ bảng điều khiển, từ cỏc thiết bị trợ giỳp, hoặc từ mỏy tớnh điều khiển thụng qua giao thức kết nối AK.
Hệ thống AVL CECC CVS kết hợp nguyờn lớ của lưu lượng dũng chảy tới hạn qua ống Venturi để tạo ra một lưu lượng khụng đổi và hệ thống sẽ tớch lũy một khối lượng khớ mẫu một cỏch chớnh xỏc trong những điều kiện chuẩn, dựa trờn cụng nghệ vi xử lớ.
Lưu lượng lớn nhất của hệ thống CVS phụ thuộc vào hệ thống lấy mẫu và quạt hỳt được lựa chọn cho cỏc ứng dụng cần tới. Ở lưu lượng lớn nhất thỡ nú phự hợp với hầu hết cỏc yờu cầu của quỏ trỡnh thử, nú cú thể lựa chọn bằng tay thụng qua việc tớnh toỏn cỏc ống Venturi hoặc bằng mỏy tớnh với hệ thống ống Venturi.
2.1.2.3. Hệ thống phõn tớch khớ thải CEBII (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hệ thống phõn tớch khớ xả CEBII với kết cấu là hệ thống đo lường thực hiện bởi cỏc mụdun, cho phộp đo đối với cỏc thành phần NO, NOx, CO, CO2, HC cú trong khớ xả.
Hỡnh 2-3. Tủ phõn tớch khớ thải CEBII
a. Bộ phõn tớch CO (CO2)
Hoạt động theo nguyờn lớ hấp thụ tia hồng ngoại khụng khuếch tỏn. Khi chiếu tia hồng ngoại qua hỗn hợp khớ, tia sẽ bị CO (CO2) trong hỗn hợp hấp thụ và yếu đi. Thụng qua mức độ suy giảm của tia đo được sẽ xỏc định hàm lượng CO trong hỗn hợp khớ mẫu.
Hỡnh 2-4. Sơ đồ cấu tạo của bộ phõn tớch CO
1. Một buồng phỏt tia hồng ngoại; 2. Màn chắn; 3. Đĩa khoột cỏc rónh; 4. Buồng chứa khớ mẫu; 5. Buồng chứa khớ CO được ngăn chắn bằng một màng cao su; 6. Thiết bị đo độ vừng của màn; 7. Buồng chứa khớ CO được ngăn bằng một tấm màng cao su; 8. Buồng chứa khớ mẫu.
1. Mỏy tớnh tớch hợp trong tủ; 2. Khối SCU;
2a. HCU khối làm núng; 2b. Khối làm lạnh; 2c. Khối điều khiển SCU; 2d. Vựng dành cho ERG; 3. Cỏc bộ phõn tớch; 4. Bảng đồng hồ khớ; 5. Cụng tắc hệ thống; 6. Khối chuẩn đoỏn;
Nguyờn lớ hoạt động
CO hấp thụ bức xạ hồng ngoại ở bước súng khoảng 4,7àm vỡ thế sự cú mặt và nồng độ của CO cú thể xỏc định bởi sự gión nở của CO tại buồng đo khi cú tia hồng ngoại đi qua.
Khi cần đo lượng CO cú trong khớ mẫu, khớ mẫu được đưa vào buồng (4). Sau đú cho đốt đốn hồng ngoại (1). Tia hồng ngoại đi qua buồng (4) và buồng (8), do buồng (4) cú CO nờn một phần tia hồng ngoại bị hấp thụ, cũn buồng (8) chỉ cú chứa N2 vỡ vậy tia hồng ngoại đi qua hoàn toàn. Để lượng hồng ngoại đi qua hai buồng là như nhau đĩa (3) được điều khiển quay, trờn đĩa (3) cú xẻ cỏc rónh sao cho thời gian cho tia hồng ngoại qua rónh trong và rónh ngoài là bằng nhau. Sau khi đi qua hai buồng (4) và (8), tia hồng ngoại tới buồng (5) và buồng (7). Trong hai buồng này cú chứa toàn CO, lỳc này tia hồng ngoại sẽ bị hấp thụ hoàn toàn bởi CO và làm tăng nhiệt độ của khối khớ trong buồng (5) và buồng (7), tương ứng với sự tăng nhiệt độ là sự tăng ỏp suất. Hai buồng (5) và (7) được ngăn cỏch với nhau bằng một màng cao su. Trong hai chựm tia hồng ngoại thỡ chựm tia hồng ngoại đi qua buồng (4) đó bị hấp thụ một phần tại đú vỡ vậy sự hấp thụ tia hồng ngoại tại buồng (5) ớt hơn buồng (7) do đú cú sự chờnh lệch ỏp suất giữa hai buồng. Sự chờnh lệch ỏp suất này làm cho màng cao su bị cong, tiến hành đo độ cong cú thể tớnh được độ chờnh lệch ỏp suất. Qua tớnh toỏn chờnh ỏp suất sẽ biết được lượng CO đó hấp thụ tia hồng ngoại. Lượng CO đú chớnh là lượng CO cú trong khớ xả.
H2O CO
Vùng ảnh hƯởng
Hỡnh 2-5. Sự ảnh hưởng của H2O tới kết quả đo CO
Khi đo CO trong khớ xả bằng phương phỏp hồng ngoại phải tớnh đến cỏc điều kiện gõy sai số. Đặc biệt là sự hấp thụ của nước. Vỡ vậy, phải cú biện phỏp hiệu
chỉnh giỏ trị đo. Thụng thường hiệu chỉnh giỏ trị đo bằng cỏch lọc hết nước hoặc quy định giỏ trị ảnh hưởng của nước trong cỏc khoảng đo.
b. Phõn tớch thành phần HC
Được xỏc định bằng phương phỏp ion húa ngọn lửa. Khớ mẫu được phun vào ngọn lửa hydro, cỏc phõn tử HC sẽ chỏy và bị ion hoỏ. Cường độ dũng ion được xỏc định tỉ lệ với thành phần HC trong mẫu thử.
Mụ tả bộ phận phõn tớch thành phần HC:
Cảm biến nhiệt độ T100 Luồng khí nén
190độ C
áp suất chính xác 580mbar
Đo điện áp Bộ khuyếch đại
áp suất vào 680mbar
Hỗn hợp H/He (1050mbar) Khí tạo môi trƯờng cháy
(Symthetic Air)
Khí mẫu chứa HC
Hỡnh 2-6. Nguyờn lớ phõn tớch HC
- Hệ thống cú ba đường dẫn khớ vào: Đường dẫn khớ mẫu vào, đường dẫn khớ chỏy (hỗn hợp H/He), đường khớ tạo mụi trường chỏy.
- Buồng phản ứng cú gắn cảm biến nhiệt độ. - Bộ đỏnh lửa để sinh tia lửa mồi. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Một cặp cực điện được nối với một bộ khuếch đại và một bộ đo điện ỏp. - Bộ cảm biến nhiệt độ PT100.
Nguyờn lớ hoạt động
Khớ mẫu cần đo được đưa vào hệ thống với ỏp suất 580 mbar và lưu lượng 1500 l/h. Nú được hũa trộn với khớ chỏy (hỗn hợp H2/He) được đưa vào ở đường ống thứ hai. Khớ chỏy cú ỏp suất là 1050 mbar, cú lưu lượng là 30 l/h. Khớ mẫu và khớ chỏy được trộn với nhau và đưa và buồng chỏy với ỏp suất là 680 mbar.
Trong buồng phản ứng hỗn hợp khớ (20% O2, 80% N2) được bơm vào làm mụi trường chỏy. Khi khớ mẫu và khớ chỏy được đưa vào, bộ đỏnh lửa bật tia lửa đốt chỏy. Trong điều kiện như vậy khớ HC khụng chỏy mà bị bẻ góy thành cỏc ion. Cỏc ion sinh ra trong mụi trường cú từ trường của cặp điện cực, nú sẽ bị hỳt về hai bản cực và tạo thành dũng điện trong mạch. Dũng điện được khuếch đại khi đi qua bộ khuếch đại và được đưa tới bộ đo điện ỏp.
Khớ chỏy được hỳt ra nhờ độ chõn khụng ở đầu ra. Độ chõn khụng này được sinh ra do luồng khớ nộn thổi qua tại miệng hỳt. Dựa vào cường độ dũng điện sinh ra cú thể đỏnh giỏ được lượng HC cú trong khớ mẫu. Khi đo lượng HC cú trong khớ xả động cơ, cỏc điều kiện đo rất được chỳ ý. Áp suất đầu vào phải đảm bảo chớnh xỏc, lưu lượng phải vừa đủ. Cú như vậy thỡ quỏ trỡnh đo mới đỳng. Hệ thống sẽ đỏnh lửu 10 lần, trong 10 lần đú mà cỏc điều kiện khụng đảm bảo thỡ hệ thống sẽ khụng đo được. Sau 10 lần đỏnh lửa mà khụng đo được thỡ hệ thống sẽ dừng lại và yờu cầu cú sự kiểm tra sửa chữa
c. Phõn tớch thành phần NOx
Được xỏc định bằng phương phỏp quang hoỏ. Mẫu thử đi qua bộ xỳc tỏc nhiệt, tại đõy NO2 bị phõn huỷ thành NO và O2, sau đú khớ mẫu với NO được đưa vào bộ phận phõn tớch quang hoỏ. Tại đõy, thành NO sẽ tỏc dụng với O3 tạo thành NO2 cú mức năng lượng cao, tồn tại trong thời gian ngắn, nhảy về mức năng lượng thấp và phỏt ra tia bức xạ. Cường độ bức xạ đo được sẽ phản ỏnh thành phần NOx
Hỡnh 2-7. Sơ đồ cấu tạo của bộ phõn tớch NOx
Trong khụng khớ pha loóng cũng cú chứa một lượng nhỏ cỏc chất độc hại nờn cũng được phõn tớch để loại trừ trong kết quả đo khớ thải pha loóng.
Băng thử động lực học Chassiss Dyno cú chức năng mụ phỏng điều kiện mặt đường khi xe lăn bỏnh tại chỗ trong phũng thử nghiệm. Hệ thống băng thử được thiết kế với một động cơ điện xoay chiều đặt ở giữa hai con lăn. Nhờ cú cảm biến tốc độ và cảm biến lực trờn con lăn cú thể xỏc định tốc độ của xe và mụmen của con lăn, qua đú xỏc định được mụmen và cụng suất do xe truyền cho phanh điện.