Tham gia thử nghiệm hóng xe thụng dụng nhất tại Việt Nam là Honda trong đú cụ thể với xe ga Airblade
Bảng 3-1 Thụng số xe mỏy thử nghiệm
Thụng số Đơn vị Giỏ trị
Tờn xe Honda Air Blade
Số xylanh 1
Dung tớch xylanh cm3 108
Tỷ số nộn 11:1
Tiờu hao nhiờn liệu Lớt/km 2.17
Hệ thống nhiờn liệu Chế hũa khớ
Cụng suất tối đa Kw/rpm 6.7kw/7500rpm
Mụ men cực đại Nm/rpm 9.2Nm/6000rpm
3.1.2. Nhiờn liệu thử nghiệm:
Xăng A92 pha 5% Ethanol (E5) và pha 10% Ethanol (E10) về thể tớch 3.1.3. Chu trỡnh thử nghiệm
Thử nghiệm trờn 2 chu trỡnh WMTC và chu trỡnh HMDC tại phũng thớ nghiệm Động cơ đốt trong – ĐHBK Hà Nội
Hỡnh 3.1. Chu trỡnh WMTC
Hỡnh 3.2. Chu trỡnh HMDC
3.2. Mối quan hệ giữa hàm lƣợng phỏt thải và tốc độ xe.
3.2.1. Quan hệ giữa hàm lƣợng phỏt thải và tốc độ xe mỏy khi sử dụng xăng sinh học E5
Kết quả đo phỏt thải liờn tục sau khi được dịch chỉnh nhằm đồng bộ tớn hiệu phỏt thải và tớn hiệu tốc độ được trỡnh bày ở cỏc hỡnh sau đõy.
Thời gian (giõy) Tốc độ
(km/h)
Thời gian (giõy) Tốc độ
0 2000 4000 6000 8000 10000 0 200 400 600 800 1000 1200 t (s) -15 0 15 30 45 60 CO (ppm) v (km/h)
Hỡnh 3.3. Đồ thị hàm lượng HC và v theo thời gian khi sử dụng E5 theo chu trỡnh WMTC
Hỡnh 3.4. Đồ thị hàm lượng CO và v theo thời gian khi sử dụng E5 theo chu trỡnh WMTC
0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 50 100 150 200 250 300 350 400 t (s) -10 0 10 20 30 40 50 60 CO2 (%) v (km/h) 0 10 20 30 40 50 60 400 500 600 700 800 900 1000 t (s) -10 0 10 20 30 40 50 60 NOx (ppm) v (km/h)
Hỡnh 3.5. Đồ thị hàm lượng CO2 và v theo thời gian khi sử dụng E5 theo chu trỡnh WMTC
Hỡnh 3.6. Đồ thị hàm lượng NOx và v theo thời gian khi sử dụng E5 theo chu trỡnh WMTC
Sau khi chia toàn bộ chu trỡnh thành nhiều chu trỡnh con, mỗi chu trỡnh con cú thời gian là 10 giõy, lấy trung bỡnh cỏc thành phần phỏt thải và tốc độ trờn mỗi chu trỡnh con. Từ đú tớnh toỏn hàm lượng phỏt thải (e, g/km) và vận tốc (v, km/h) như trỡnh bày ở mục 2.2 của Luận văn này với , biểu diễn cỏc điểm trờn đồ thị của từng thành phần phỏt thải (HC, CO, CO2, NOx) theo vận tốc ta cú trục tung là e (g/km), trục hoành là v (km/h); cỏc hàm số xấp xỉ được xõy dựng theo phương phỏp bỡnh
y = 2.7538x-0.5725 R2 = 0.6045 0 1 2 3 4 5 6 0 10 20 30 40 50 60 v (km/h) HC (g/km) Chart Title y = 20.755x-0.2796 R2 = 0.1179 0 20 40 60 80 100 0 10 20 30 40 50 60 v (km/h) CO (g/km)
phương nhỏ nhất ta tỡm được đường đồ thị liờn hệ hàm lượng phỏt thải theo tốc độ xe. Phương trỡnh hồi quy của cỏc thành phần phỏt thải như sau:
Hỡnh 3.7. Đồ thị quan hệ HC – v khi sử dụng E5 theo chu trỡnh WMTC
Chart Title y = 0.4449x-0.5162 R2 = 0.4518 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 0 10 20 30 40 50 60 v (km/h) NOx (g/km) Chart Title y = 229.63x-0.5764 R2 = 0.782 0 100 200 300 400 500 0 10 20 30 40 50 60 v (km/h) CO2 (g/km)
Hỡnh 3.9. Đồ thị quan hệ CO2 – v khi sử dụng E5 theo chu trỡnh WMTC
Hỡnh 3.10. Đồ thị quan hệ NOx – v khi sử dụng E5 theo chu trỡnh WMTC
3.2.2. Quan hệ giữa hàm lƣợng phỏt thải và tốc độ xe mỏy khi sử dụng xăng sinh học E10
Thực hiện cỏc bước tương tự như trờn, tuy nhiờn mỗi chu trỡnh con cú chiều dài 20 giõy, ta thu được kết quả trong trường hợp sử dụng xăng sinh học E10.
0 200 400 600 400 450 500 550 600 650 700 750 800 t (s) 0 15 30 45 HC (ppm) v (km/h) 0 2000 4000 6000 400 500 600 700 800 900 1000 t (s) 0 15 30 45 CO (ppm) v (km/h)
Hỡnh 3.11. Đồ thị quan hệ HC và v theo thời gian khi sử dụng E10 theo chu trỡnh HMDC
Hỡnh 3.12. Đồ thị quan hệ CO và v theo thời gian khi sử dụng E10 theo chu trỡnh HMDC
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1000 1020 1040 1060 1080 1100 1120 1140 1160 1180 1200 t (s) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 CO2 (%) v (km/h) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 t (s) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 NOx (ppm) v (km/h)
Hỡnh 3.13 Đồ thị quan hệ CO2 và v theo thời gian khi sử dụng E10 theo chu trỡnh HMDC
Hỡnh 3.14. Đồ thị quan hệ NOx và v theo thời gian khi sử dụng E10 theo chu trỡnh HMDC
Hỡnh 3.15. Đồ thị quan hệ HC – v khi sử dụng E10 theo chu trỡnh HMDC
Hỡnh 3.17. Đồ thị quan hệ CO2 – v khi sử dụng E10 theo chu trỡnh HMDC
3.2.3. Tổng hợp cỏc phương trỡnh quan hệ
Từ đồ thị quan hệ giữa, ta nhận được kết quả phương trỡnh quan hệ của hệ số phỏt thải e theo vận tốc của cỏc xe như sau:
* Với xe sử dụng E5
- Phương trỡnh quan hệ của hàm lượng phỏt thải HC theo vận tốc:
y = 2.7538x-0.5725 R2 = 0.6045
- Phương trỡnh quan hệ của hàm lượng phỏt thải CO theo vận tốc:
y = 20.755x-0.2796 R2 = 0.1179
- Phương trỡnh quan hệ của hàm lượng phỏt thải CO2 theo vận tốc:
y = 229.63x-0.5764 R2 = 0.782
- Phương trỡnh quan hệ của hàm lượng phỏt thải NOx theo vận tốc:
y = 0.4449x-0.5162 R2 = 0.4518 * Với xe sử dụng E10
- Phương trỡnh quan hệ của hàm lượng phỏt thải HC theo vận tốc:
y = 3.838x-0.7919 R2 = 0.8298
- Phương trỡnh quan hệ của hàm lượng phỏt thải CO theo vận tốc:
y = 9.9873x-0.1986 R2 = 0.1077
- Phương trỡnh quan hệ của hàm lượng phỏt thải CO2 theo vận tốc:
y = 220.85x-0.5783 R2 = 0.9383
- Phương trỡnh quan hệ của hàm lượng phỏt thải NOx theo vận tốc:
y = 0.7586x-0.6937 R2 = 0.7814
* Với xe sử dụng xăng thụng thƣờng A92
Theo kết quả nghiờn cứu đó thực hiện trước đõy đối với xe mỏy chế hũa khớ sử dụng xăng truyền thống [16]
- Phương trỡnh quan hệ của hàm lượng phỏt thải HC theo vận tốc:
y = 14.621x-0.8122
- Phương trỡnh quan hệ của hàm lượng phỏt thải CO theo vận tốc:
y = 96.48x-0.6374
- Phương trỡnh quan hệ của hàm lượng phỏt thải CO2 theo vận tốc:
y = 65.346x-0.2933
- Phương trỡnh quan hệ của hàm lượng phỏt thải NOx theo vận tốc:
y = 0.0263x0.4556
3.2.4. Đỏnh giỏ phỏt thải xe mỏy khi sử dụng xăng sinh học
Biểu diễn quan hệ giữa hàm lượng phỏt của xe mỏy dung chế hũa khớ khi sử dụng xăng thụng thường, xăng E5 và E10 được thể hiện ở cỏc hỡnh dưới đõy.
Hỡnh 3.20. Đồ thị quan hệ CO –v với cỏc nhiờn liệu khỏc nhau
Hỡnh 3.22. Đồ thị quan hệ NOx –v với cỏc nhiờn liệu khỏc nhau
Từ cỏc đồ thị trờn cú thể thấy khi sử dụng xăng sinh học E5 và E10 hàm lượng phỏt thải CO và HC giảm đỏng kể, tuy nhiờn cú sự tăng về CO2 do quỏ trỡnh chỏy được cải thiện. Khi sử dụng xăng sinh học diễn biến của phỏt thải NOx tương đối tuõn theo quy luật khi tốc độ xe thay đổi và cú giỏ trị nhỏ hơn so với khi sử dụng xăng thụng thường.
3.2.5. Đỏnh giỏ độ chớnh xỏc của cỏc hàm số
Để đỏnh giỏ độ chớnh xỏc của cỏc hàm số thu được thể hiện quan hệ giữa phỏt thải và tốc độ của xe mỏy khi sử dụng E5 và E10, tiến hành so sỏnh giỏ trị phỏt thải của trờn toàn chu trỡnh khi sử dụng cụng thức tớnh và giỏ trị đo được.
So sỏnh kết quả tớnh phỏt thải Kiểm nghiệm kết quả từ số liệu đo liờn tục của xe Airblade từ số liệu đo 3 chu trỡnh thử (WMTC và HMTC,ECE 40)
Từ phương trỡnh liờn hệ tỡm được, tiến hành kiểm nghiệm và so sỏnh cỏc kết quả tớnh hàm lượng phỏt thải theo phương trỡnh liờn hệ và giỏ trị hệ số phỏt thải trung bỡnh từ số liệu đo được theo chu trỡnh thử của cỏc xe như sau:
Chu trỡnh thử WMTC: Vtb = 23 km/h Chu trỡnh thử HMDC: Vtb = 20.4 km/h
Thay giỏ trị của Vtb theo từng chu trỡnh thử khỏc nhau vào hàm số đó xõy dựng được theo cỏc loại nhiờn liệu, rồi so sỏnh kết quả thu được với số liệu đo liờn tục thu được, kết quả cụ thể trỡnh bày ở bảng 3.2.
Bảng 3.2: So sỏnh kết quả tớnh và kết quả đo
TT Thành phần phỏt thải (g/km) Tốc độ trung bỡnh Nhiờn liệu Chu trỡnh thử Kết quả đo liờn tục Kết quả tớnh toỏn Sai lệch 1 HC 23 E5 WMTC 0,457 1,145 -60,1% 2 CO 23 E5 WMTC 9,211 13,076 -29,6% 3 CO2 23 E5 WMTC 36,055 26,051 38,4% 4 NOx 23 E5 WMTC 0,091 0,110 -17,3% 5 HC 20,4 E10 HMDC 0,356 0,352 1,1% 6 CO 20,4 E10 HMDC 6,289 5,487 14,6% 7 CO2 20,4 E10 HMDC 37,789 38,613 -2,1% 8 NOx 20,4 E10 HMDC 0,095 0,094 1,1%
Kết quả phỏt thải tớnh toỏn và đo trờn băng thử là tương đối phự hợp và cú thể sử dụng cỏc hàm số thu được để tớnh toỏn hàm lượng phỏt thải của xe ở cỏc chế độ tốc
độ khỏc nhau khi sử dụng xăng sinh học E5 và E10. Để tăng độ chớnh xỏc hơn, với mỗi loại nhiờn liệu cần thử nghiệm thờm một số chu trỡnh như ECE R40, HMDC (với E5), WMTC (với E10).
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Đề tài xõy dựng được phương phỏp đơn giản để tớnh toỏn lượng phỏt thải theo chế độ làm việc của xe mỏy khi sử dụng xăng sinh học E5 và E10. Sử dụng cỏc hàm số thu được, cú thể xỏc định sơ bộ được lượng phỏt thải do xe mỏy gõy ra trờn một đoạn đường hay một vựng khi biết tốc độ vận hành trung bỡnh của xe cũng như chủng loại, số lượng xe lưu thụng qua con đường hay vựng đú.
Đề tài mới chỉ sử dụng số liệu thử nghiệm của một loại xe. Để kết quả tớnh phỏt thải chớnh xỏc hơn nữa, cần thử nghiệm nhiều loại xe khỏc nhau, cỏc loại xe cần được phõn loại theo từng nhúm là xe số và xe ga hoặc theo loại xe dựng chế hũa khớ và phun xăng điện tử. Qua đú, xõy dựng hàm số liờn hệ đối với nhiều loại xe khỏc nhau theo vận tốc, theo cỏc chu trỡnh thử nghiệm khỏc nhau, từ đú cú bộ số liệu đủ lớn để tớnh lượng phỏt thải hàng năm tại từng vựng, từng khu vực
Nõng cao độ chớnh xỏc của hàm số bằng cỏch xõy dựng và đưa vào hàm số, cỏc hệ số kể đến ảnh hưởng của cỏc điều kiện khỏc trong quỏ trỡnh sử dụng đối với xe như cụng suất, nhiệt độ động cơ, quóng đường xe đó chạy, tỡnh trạng kỹ thuật của xe thử nghiệm, trỡnh độ người lỏi khi thử….
Kết quả nghiờn cứu cú tớnh mở, cú thể tiếp tục bổ sung theo thực nghiệm đối với nhiều loại xe mỏy khỏc để cú thể ỏp dụng tớnh toỏn tổng lượng phỏt thải gần đỳng nhất so với thực tế.
HV: Bựi Minh Hiệp 82 MSHV: CB110502
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Zallinger M., Hausberger S., Ajtay D., Weilenmann M., 2005: Instantaneous emission modeling applications. Final Report of WP 300– Task 332 in ARTEMIS (Assessment and Reliability of Transport Emission Models and Inventory Systems),
Contract 1999- RD.10429, Report No.: I 04/2005/Zall 20/2000 I680, Graz University of Technology.
[2]. Lờ Anh Tuấn. Xõy dựng chu trỡnh thử nghiệm khớ thải và tiờu hao nhiờn liệu đặc trưng cho xe mỏy ở Hà Nội (HMDC driving cycle) và bộ dữ liệu hệ số phỏt thải cho xe mỏy. Đề tài cấp thành phố, Viện Cơ khớ động lực Đại học Bỏch Khoa Hà Nội, 2009.
[3]. H.D. Tung, H.Y. Tong, W.T. Hung, N.T.N. Anh. Development of emission factors and emission inventories for motorcycles and light duty vehicles in the urban region in Vietnam. Science of the Total Environment Vol 409, p 2761–2767, 2011.
[4]. Directive 70/220/EEC. CONSLEG: 1970L0220 — 31/10/2002
[5]. PGS.TS. Phạm Minh Tuấn. Khớ thải động cơ và ụ nhiễm mụi trường. NXB Khoa học và kỹ thuật.
[6]. Simon Eggleston and Michael Walsh, ―Emissions: Energy, Road, Transport”,
AEA Technology Environment, UK, 2010.
[7]. Charis Kouridis, Dimitrios Gkatzoflias, Ioannis Kioutsioukis, Leonidas Ntziachristos, Cinzia Pastorello, Panagiota Dilara, Uncertainty Estimates and Guidance for Road Transport Emission Calculations, EUR 24296 EN – 2010.
[8]. DUONG Vu Huy, TUAN Pham Minh, THE Pham Van, VINH Tran Quang, LUONG Nguyen The, ―Evaluate the emission from some domestically assembled car brands in Vietnam” Department of Internal Combustion Engine, Hanoi University of Technology, Vietnam, 2005.
[10]. Tiờu chuẩn TCVN 5123-1990, quy định về hàm lượng CO trong khớ thải động cơ xăng ở chế độ khụng tải.
[11]. Tiờu chuẩn TCVN 5418-1991, quy định về độ khúi trong khớ thải động cơ Diesel
[12]. Tiờu chuẩn TCVN 6438-1998, quy định lại cụ thể hơn giới hạn cho phộp của cỏc chất ụ nhiễm trong khớ thải của phương tiện vận tải
[13]. Tiờu chuẩn TCVN 6438:2001, Phương tiện giao thụng đường bộ - Giới hạn cho phộp lớn nhất của khớ thải
[14]. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 05:2009/BGTVT về khớ thải cho xe ụ tụ sản xuất, lắp rỏp và nhập khẩu mới,
[15]. Quyết định số 249/2005/QĐ-TTg ngày 10 thỏng 10 năm 2005 của Thủ tướng Chớnh phủ, lộ trỡnh ỏp dụng tiờu chuẩn EURO 2 đối với xe cơ giới được sản xuất, lắp rỏp trong nước và nhập khẩu mới.
[16]. Cao Huy Giỏp: Nghiờn cứu mối quan hệ giữa chế độ làm việc của động cơ xe mỏy với hàm lượng phỏt thải, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, chuyờn ngành Kỹ thuật Động cơ nhiệt, năm 2012.
[17]. Bộ Tài nguyờn và Mụi trường: Mụi trường khụng khớ đụ thị Việt Nam, Bỏo cỏo mụi trường quốc gia năm 2007.