Tiêu chuẩn khí thải đại EURO 3
Bảng 1.1: Tiêu chuẩn khí thải EURO3
Tiêu tốn ít nhiên liệu nhất
***Giới thiệu sơ qua về xăng E5
Xăng E5, hay còn gọi là xăng sinh học E5, là loại nhiên liệu được sản xuất bằng cách pha trộn xăng khoáng A92 với nhiên liệu sinh học theo tỷ lệ 95:5.
Bio-ethanol 5% thực chất là cồn công nghiệp (ethanol khan 99.5%), được sản xuất từ ngô và sắn, tạo ra cồn nguyên chất với nồng độ cao Loại cồn này không có đặc tính ngậm nước, do đó không gây ảnh hưởng đến động cơ.
Nhiều người lo ngại rằng xăng E5 có thể gây hại cho zoăng cao su, nhựa và polymer trong động cơ Tuy nhiên, đối với các dòng xe sản xuất sau năm 1993, vấn đề này hầu như không xảy ra nhờ vào những cải tiến về vật liệu động cơ và hệ thống cung cấp nhiên liệu Do đó, tính axit của xăng E5 không ảnh hưởng đến động cơ.
Bio-ethanol không gây ra tác dụng phụ trong quá trình đốt cháy, vì vậy xăng sinh học E5 hoàn toàn an toàn cho động cơ Khi sử dụng xăng E5, động cơ sẽ thải ra ít chất độc hại hơn, với sản phẩm cuối cùng là khí cacbonic và nước Điều này không chỉ giúp giảm sự ăn mòn máy móc mà còn tăng tuổi thọ cho động cơ.
Sử dụng xăng sinh học E5 giúp giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ so với xăng thông thường, từ đó tiết kiệm chi phí và nâng cao hiệu quả kinh tế.
TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ
Đặt vấn đề
Để đánh giá tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ sử dụng xăng E5, việc sử dụng phần mềm mô phỏng chuyên dụng là cần thiết Tuy nhiên, mô hình mô phỏng cần phải được kiểm chứng và hiệu chỉnh dựa trên dữ liệu nghiên cứu thực nghiệm Kết quả thực nghiệm cũng giúp lượng hóa tác động của đối tượng nghiên cứu.
Về kinh tế
Sự phát triển nhanh chóng của xe gắn máy tại Việt Nam đang dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng đến chất lượng sống của con người và gây ra những hệ lụy tiêu cực cho biến đổi khí hậu trong nước.
Việc chuyển từ xăng ERON92 sang xăng sinh học E5 đã giúp giảm đáng kể ô nhiễm môi trường do ô tô và xe gắn máy sử dụng xăng hóa thạch tại Việt Nam.
Xăng sinh học là hỗn hợp của xăng không chì truyền thống và cồn sinh học (bio
Ethanol là một loại nhiên liệu được pha trộn từ 90 đến 95% xăng không chì truyền thống và 5 đến 10% cồn sinh học, được sử dụng cho các động cơ đốt trong như xe máy và ô tô Việc phát triển nhiên liệu sinh học không chỉ đảm bảo an ninh năng lượng mà còn giúp các quốc gia giảm thiểu sự phụ thuộc vào nhập khẩu nhiên liệu, đặc biệt là những nước thiếu nguồn dầu mỏ và than đá Ngoài ra, nhiên liệu sinh học còn góp phần kiềm chế sự gia tăng giá xăng dầu, ổn định tình hình năng lượng toàn cầu nhờ vào việc sản xuất từ nguồn nguyên liệu tái tạo.
Về kỹ thuật
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp thử để xác định vận tốc thiết kế lớn nhất của mô tô, xe máy hai hoặc ba bánh theo TCVN 6888: 2001 Nó cũng xác định mô men xoắn lớn nhất và công suất hữu ích lớn nhất của động cơ lắp trên xe nhằm phục vụ cho việc phê duyệt kiểu.
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp thử nghiệm trên đường để xác định vận tốc thiết kế lớn nhất của xe, đồng thời quy định phương pháp thử trên băng thử nhằm đánh giá hiệu suất làm việc của động cơ lắp trên xe Các thông số được đánh giá bao gồm đường cong công suất, mô men xoắn và suất tiêu hao nhiên liệu ở chế độ toàn tải, dựa trên vận tốc động cơ Điều này bao gồm cả vận tốc tại đó động cơ đạt công suất hữu ích lớn nhất và vận tốc mà động cơ đạt mô men xoắn lớn nhất.
TCVN 6010:1995 (ISO 7116 :1981) Phương tiện giao thông đường bộ - Phương pháp đo vận tốc lớn nhất của xe máy.
TCVN 6011:1995 (ISO 7117 :1981) Phương tiện giao thông đường bộ - Phương pháp đo vận tốc lớn nhất của mô tô.
TCVN 6439:1998 (ISO 4106 :1993) Mô tô - Qui tắc thử động cơ - Công suất hữu ích. 2.1.1.2 Tiêu chuẩn vận hành.
Bảo trì và bảo dưỡng thiết bị kỹ thuật trong phòng thí nghiệm cần được thực hiện bởi nhân sự có chuyên môn và nghiệp vụ phù hợp, tuân thủ các quy định pháp luật liên quan Điều này nhằm đảm bảo không xảy ra thiệt hại cho thiết bị do lỗi cố tình, thiếu trách nhiệm hoặc thiếu hiểu biết.
2.3.2 Các tiêu chí đánh giá Đặc tính tốc độ động cơ là đồ thị biểu diễn mối quan hệ momen có ích Me, công suất có ích Ne, suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge… và các tiêu chí khác của động cơ theo tốc độ ne của động cơ khi giữ tay điều khiển động cơ ở vị trí quy định gồm có: Đặc tính tốc độ ngoài và đặc tính bộ phận. Đặc tính điều chỉnh.
Biến thiên nhiệt độ khí nạp.
Biến thiên nhiệt độ nước làm mát.
Biến thiên nhiệt độ dầu bôi trơn.
Biến thiên COx, NOx, HC.
Là đặc điểm để nhận biết được các thành phần khí thải thải ra môi trường.
CÁC CÔNG VIỆC CHÍNH
- Lựa chọn động cơ thí nghiệm.
- Thiết lập mô hình thí nghiệm.
- Lựa chọn và mua trang thiết bị thí nghiệm.
- Tiến hành lắp ráp băng thử.
- Đánh giá, tổng quát lại phòng thí nghiệm.
Và dưới đây là bảng phân bố công việc phụ trách của thành viên nhóm chúng em:
Bảng 3.1: Phân công công việc
Sâm: Lựa chọn động cơ thí nghiệm.
Nguyên: thiết lập mô hình thí nghiệm.
Tuấn: lựa chọn và mua thiết bị. Úc: lắp ráp phòng thí nghiệm. Định: thí nghiệm thử.
Dũng: đánh giá và đưa ra kết luận.
Theo như bảng thì màu đỏ là màu phụ trách chính, còn tất cả các màu còn lại là những người hỗ trợ công việc trong các tuần
Sự phân bố công việc hợp lý giúp mỗi cá nhân chủ động hơn trong thời gian làm việc Đồng thời, mỗi người có thể tập trung vào vị trí công việc chính của mình, giảm thiểu tình trạng đông người mà không đạt hiệu quả cao trong công việc.
CỤ THỂ CHI TIẾT CÁC CÔNG VIỆC
Lựa chọn động cơ thí nghiệm
- Lựa chọn động cơ sao cho phù hợp với yêu cầu thí nghiệm.
Chọn động cơ xe máy Yamaha Sirius 2021, động cơ 4 thì, xy lanh đơn SOHC, là dòng xe sử dụng công nghệ phun xăng điện tử.
4.1.1 Các thông số của động cơ:
Loại 4 thì, 2 van SOHC, làm mát bằng không khí
Bố trí xi lanh Xi lanh đơn
Dung tích xy lanh (CC) 115 Đường kính và hành trình piston 50.0×57.9 mm
Công suất tối đa 6.4 kW (8.7PS)/7,000 vòng/phút
Mô men cực đại 9.5 N.m (0.97kgf/m)/5,500 vòng/phút
Hệ thống khởi động Điện / Cần đạp
Hệ thống bôi trơn Các te ướt
Mức tiêu thụ nhiên liệu (l/100km)1,57
Hệ thống đánh lửa T.C.I (kỹ thuật số)
Tỷ số truyền sơ cấp và thứ cấp 2.900(58/20)/2.857(40/14)
Hệ thống ly hợp Ly hợp ướt đa đĩa, ly tâm tự động
Tỷ số truyền động 1st: 2.833 (34/12) 2nd: 1.875 (30/16) 3rd: 1.353
Kiểu hệ thống truyền lực 4 số tròn
Động cơ 4 thì, xy lanh đơn SOHC, được làm mát bằng không khí, được thiết kế với công nghệ tiên tiến nhất, giúp xe vận hành êm ái và tiết kiệm nhiên liệu tối ưu, phù hợp với điều kiện giao thông tại Việt Nam.
Phiên bản phanh đĩa mang đến hiệu suất thể thao mạnh mẽ với hệ thống 2 piston kẹp chặt, tối ưu hóa lực phanh và nâng cao độ an toàn cho người điều khiển.
Hệ thống giảm xóc trước Kiểu ống lồng
Hành trình phuộc trước 100 mm Độ lệch phương trục lái 26,2°/ 73 mm
Hệ thống giảm xóc sau Giảm chấn thủy lực lò xo trụ
Hành trình giảm xóc sau 78 mm
Phanh trước Phanh đĩa thủy lực
Phanh sau Phanh tang trống
Lốp trước 70/90-17 M/C 38P (Lốp có săm)
Lốp sau 80/90-17 M/C 50P (Lốp có săm) Đèn trước Halogen 12V, 35W/35Wx1 Đèn sau 12V, 5W/18W x 1
Bảng 4.2 Thông số khung xe
Kích thước (dài x rộng x cao) 1.940 mm×715 mm×1.075 mm Độ cao yên xe 775 mm
Khoảng cách giữa 2 trục bánh xe 1.235 mm Độ cao gầm xe 155 mm
Bảng 4.3: Thông số kích thước
Thời gian bảo hành: 3 năm hoặc 30.000km (tùy điều kiện nào đến trước)
Thiết lập mô hình thí nghiệm
- Bản vẽ sơ đồ mô hình phòng thí nghiệm
- Dự trù kinh phí của các thiết bị
- Tìm hiểu các thiết bị trong mô hình
Hình 4.3: Mô hình phòng thí nghiệm
4.2.2 Tìm hiểu các thiết bị
- Hệ thống băng thử động lực học Chassis Dinamometer 20(CD-20)
- Thiết bị xác định tiêu hao nhiên liệu
- Thiết bị thu nhập thông tin
- Đường ống nạp và thải của động cơ
- Cảm biến áp suất đo khí nạp
- Cảm biến đo nhiệt độ khí nạp
- Cảm biến đo độ ẩm trong môi trường phòng thí nghiệm
- Thiết bị đo lưu lượng khí nạp air flow meeter: -thiết bị cho phép đo từ: 0- 720kg/h.
- Cảm biến đo tốc độ động cơ
- Thiết bị quan sát buồng cháy visioscop
4.2.2.1 Băng thử Chassis Dinamometer 20(CD-20)
Hình 4.4: Mô hình thực tế
Bảng 4.4: Các thông số của băng thử
Xe chạy thử nghiệm trên băng thử xe gắn máy CD-20 được giữ cố định bởi cơ cấu kẹp bánh xe dùng khí nén.
Dell Precision T5820 được trang bị bộ vi xử lý Intel Xeon W-2123 với 10 nhân và 20 luồng, cho phép xử lý các ứng dụng khắt khe một cách hiệu quả Với bộ nhớ trong lên tới 16GB 2666MHz RDI MM, máy cung cấp khả năng chạy phần mềm nhanh chóng và mượt mà, đồng thời có thể nâng cấp lên tới 256GB Hệ thống tản nhiệt đa kênh được thiết kế tiên tiến giúp máy hoạt động êm ái và mát mẻ ngay cả khi xử lý công việc nặng, tạo điều kiện thuận lợi để bạn tập trung vào công việc Bên cạnh đó, card đồ họa Nvidia Quadro P2000 4GB với kiến trúc mạnh mẽ đảm bảo hiệu suất xử lý đồ họa cao, đáp ứng tốt các ứng dụng đồ họa nặng hiện nay.
Cảm biến áp suất Danfoss MBS3000 là thiết bị điện tử chuyên dụng để chuyển đổi tín hiệu áp suất thành tín hiệu điện, được sử dụng phổ biến trong việc đo áp suất và các ứng dụng liên quan đến áp suất.
Cảm biến áp suất MBS3000 Danfoss hoạt động dựa trên nguyên lý nhận diện nguồn tác động như áp suất khí, hơi hoặc chất lỏng Khi nguồn áp suất tác động lên cảm biến, nó sẽ chuyển đổi giá trị áp suất thành tín hiệu điện, sau đó tín hiệu này được gửi đến vi xử lý để xử lý và xuất ra kết quả.
Hình 4.6: Cảm biến áp suất
Bảng 4.5: Thông số cảm biến 4.2.2.4 Thiết bị đo lưu lượng khí nạp
Trong hệ thống điện điều khiển động cơ chế hòa khí, lượng nhiên liệu phun được điều chỉnh chủ yếu dựa vào áp suất chân không trong họng hút Ngược lại, đối với động cơ sử dụng hệ thống phun xăng điện tử, lượng nhiên liệu phun được xác định bởi lượng không khí vào trực tiếp xy-lanh, dựa trên thông tin từ cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF).
Hình 4.7: Thiết bị đo lưu lượng
Cảm biến MAF đo khối lượng khí nạp vào động cơ và gửi tín hiệu đến ECU, giúp điều chỉnh lượng nhiên liệu phun sao cho đạt tỉ lệ chuẩn Đồng thời, cảm biến này cũng hỗ trợ điều chỉnh góc phun đánh lửa phù hợp, đảm bảo hiệu suất hoạt động của động cơ.
Khi cảm biến lưu lượng khí nạp gặp sự cố, động cơ sẽ hoạt động không êm ái và không đều, dẫn đến tình trạng không khởi động được, công suất giảm sút, tiêu tốn nhiên liệu nhiều hơn và có thể gây hiện tượng chết máy.
Thiết bị tín hiệu đầu ra của cảm biến đo khối lượng khí nạp (MAF) dao động từ 1-5V, tùy thuộc vào khối lượng khí nạp vào Khi động cơ ngừng hoạt động, điện áp đầu ra của cảm biến sẽ ở mức 0,98-1,02V.
4.2.2.5 Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu
Hình 4.8: Thiết bị đo mức tiêu hao nhiệu
- Thông số kỹ thuật đặc trưng của thiết bị đo mức tiêu hao nhiên liệu FC 9521
Đặt thời gian ngày bắt đầu đo
Đặt thời gian ngày kết thúc đo
Lượng nhiên liệu tiêu hao (L): Đo tổng lượng tiêu hao nhiên liệu từ thời gian bắt đầu đến thời gian kết thúc của chu trình Test.
Đo khoảng thời gian theo kiểu: (H.M.S) Khoảng thời gian đo hiển thị của bài kiểm tra(Giờ.Phút.Giây)
Hiển thị kiểu đo trên màn hình số: KM/L và L/H (Km/lít và Lít/giờ)
Kiểu đo tức thời: L/H (lít/giờ) theo phương pháp lấy mẫu đo 1 giây và được chuyển đổi sang giờ.
Tốc độ trung bình:(KM/H) theo phương pháp tính từ thời điểm bắt đầu và kết thúc của quá trình đo.
Giới hạn đo được: 0,1~999,9 km/h
Nguồn của thiết bị đo:
1 Ắc quy của ô tô (12-24 V) trong bài test đối với ô tô
2 Pin sạc có thể dùng liên tục trong 8 giờ
Bàn phím của thiết bị thao tác bằng tay dễ dàng
Nhiệt độ hoạt động 0-50 độ C
Nhiệt độ bảo quản máy từ -10 đến 80 độ C
Thiết bị kiểm tra tiêu hao nhiên liệu đi kèm với 1 máy in model:DPU-H245
Kích thước của máy:138x190x40 mm( WxDxH)
Kích thước máy in: 135x100x38 mm(WxDxH)
4.2.2.6 Thiết bị đo ô nhiễm khí thải
ACTIGOXP là máy phân tích khí xả 4 khí, có tùy chọn lắp thêm cảm biến NOx và thiết bị đo khói Thiết bị này đạt độ chính xác class 0, tương đương với tiêu chuẩn OIML R9S, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật tiên tiến nhất trong kiểm soát ô nhiễm hiện nay.
Bao gồm các thành phần:
- Cảm biến nhiệt độ dầu
- Cảm biến rung tốc độ động cơ RPM kiểu AVL
- Tủ đựng có bánh xe
- Màn hình máy tính Hình 4.9: Thiết bị đo ô nhiễm
+ Bộ phân tích khí xả động cơ xăng AT505
- Đo được các khí: HC, CO, CO2, O2 và tính toán hệ số lambda cho các động cơ sử dụng nhiên liệu Xăng, CNG, LPG
- Dải đo (CO): 0 đến 10 % vol (độ phân dải 0.001)
- Dải đo (CO2): 0 đến 20 % vol (độ phân dải 0.01)
- Dải đo (HC): -12 đến 2000 ppm vol (độ phân dải 1)
2001 đến 9000 ppm vol (độ phân dải 10).
- Dải đo (O2): 0 to 4 % vol (độ phân dải 0.01)
4 to 21 % vol (độ phân dải 0.1)
- Dải đo (CO cor): 0 đến 10 % vol (độ phân dải 0.1)
- Hệ số lambda: 0.500 đến 2.000 (độ phân dải 0.001)
- Nhiệt độ động cơ: 5 đến 150°C (độ phân dải 1°C)
- Thời gian sấy: Tối đa 2 phút
- Hiệu chỉnh (Calibration): Tự động
- Nguồn cấp: Bộ chuyển đổi 230AC/12VDC
Cảm biến được lắp đặt trên hộp số hoặc hộp số phụ, hoạt động nhờ vào bánh răng trục thứ cấp Thiết bị bao gồm một mạch tích hợp (HIC) với phần tử từ trở (MRE) và vành từ Để lựa chọn, hãy sử dụng cảm biến cảm ứng M12 x 1, với phạm vi cảm biến là 4 mm và điện áp hoạt động từ 10-30 V DC.
Hình 4.10: Cảm biến tốc độ
• Chức năng đầu ra: KHÔNG PNP
• Xếp hạng bảo vệ: IP67
• Tần số chuyển mạch: 2.000 Hz
Lựa chọn và mua thiết bị phù hợp cho mô hình thí nghiệm
- Bảng kê các thiết bị, cũng như các thông số kĩ thuật rõ ràng của nhà sản xuất
- Tiến hành mua thiết bị đúng với mô hình
Thống kê giá thiết bị trong mô hình:
Thiết bị đo ô nhiễm khí thải 75.000.000
Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu 520.000.000
Phụ trách chính tiến hành phân công cho các bạn hỗ trợ để mua thiết bị
Cả nhóm tích cực nỗ lực tìm kiếm thiết bị trên thị trường và tiến hành đặt mua, có các thông số và nhà cung cấp rõ ràng.
Lắp ráp băng thử phòng thí nghiệm
Bảng 4.6: Thống kê giá cả
Tiến hành lắp ráp mô hình theo sơ đồ thiết kế ban đầu, và nếu có bất kỳ điểm nào chưa hợp lý, nhóm có thể thảo luận và chỉnh sửa để hoàn thiện mô hình tốt hơn.
Tiến hành thí nghiệm thử
- Thí nghiệm thử để điều chỉnh các thiết bị sao cho kết quả tối ưu nhất
- Tiến hành các quy trình vận hành của các thiết bị có trong mô hình.
Đánh giá, tổng quát lại phòng thí nghiệm
- Đánh giá so sánh các đặc tính kinh tế kĩ thuật với động cơ sử dụng xăng thông thường
- Đưa ra kết luận chi tiết nhất
- Đưa ra hướng phát triển mô hình
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Chu trình thử xe máy
Các chu trình thử nghiệm hiện có chủ yếu mang tính đại diện, được thiết lập để mô phỏng hoạt động của các loại phương tiện khác nhau theo quy định quốc gia Hiện nay, trên toàn thế giới có tổng cộng 256 chu trình thử nghiệm khác nhau, được áp dụng tùy thuộc vào loại xe như xe du lịch, xe tải hoặc xe buýt.
Việc lựa chọn chu trình thử nghiệm phù hợp là rất quan trọng, vì nó liên quan đến hệ thống thiết bị và mục tiêu sử dụng ô tô cho thị trường nội địa hoặc xuất khẩu Khi xuất khẩu xe, cần tuân thủ các quy định về chu trình thử nghiệm của quốc gia nhập khẩu Hiện tại, Việt Nam đang áp dụng chu trình thử nghiệm khí thải theo tiêu chuẩn châu Âu cho các phương tiện giao thông.
Chu trình thử nghiệm xe máy ECE R47 bao gồm nhiều đoạn chế độ lập đi lập lại, được thể hiện rõ trong bảng 5.1 Các đoạn thử này áp dụng cho xe gắn máy và mô tô, nhằm đảm bảo tính nhất quán và độ tin cậy trong quá trình đánh giá hiệu suất của phương tiện.
Trong thử nghiệm động cơ đốt trong, chu trình thử ECE R49 được áp dụng phổ biến với 13 chế độ tốc độ và tải khác nhau cho động cơ diesel, nhằm kiểm tra mẫu động cơ theo tiêu chuẩn khí thải EURO II Mỗi chế độ thử nghiệm có tỷ lệ % thời gian khác nhau trong tổng thời gian thử.
Cơ sở lý thuyết đo công suất động cơ thông qua việc đo số vòng quay và mô-men xoắn là phương pháp gián tiếp hiệu quả Công suất của động cơ được xác định bằng cách đo tốc độ đầu ra của trục xoắn, kết hợp với giá trị mô-men xoắn Việc áp dụng công thức Ne = Me.⍵ giúp tính toán chính xác công suất mà động cơ sản sinh ra.
Các loại đặc tính
Tốc độ của động cơ là yếu tố quan trọng, thể hiện mối quan hệ giữa mô men có ích (me), công suất có ích (ne) và suất tiêu hao nhiên liệu có ích (ge) Các chỉ tiêu này được đánh giá dựa trên tốc độ (ne) của động cơ khi giữ tay điều khiển ở vị trí quy định, giúp xác định hiệu suất hoạt động của động cơ.
- Đặc tính tải: chất lượng hoạt động của động cơ được đánh giá theo đặc tính này khi không thay đổi tốc độ động cơ.
5.2.1 Cơ sở lý thuyết hình thành khí thải động cơ
- CO được hình thành từ quá trình oxy hóa không hoàn toàn nhiên liệu trong điều kiện thiếu O2
- NOX (NO, NO2) được tạo ra do N2 tác dụng với O2 ở điều kiện nhiệt độ cao (từ
- HC hình thành do quá trình cháy không hoàn toàn khi tỉ lệ nhiên liệu và không khí cao hoặc nhiệt độ đốt cháy nhiên liệu thấp.
- Thực tế do quá trình cháy không hoàn toàn của nhiên liệu nên khí thải ra ngoài môi trường còn có: CO, CO2, H2O, N2.
5.2.2 Tác hại của khí thải động cơ
Bảng 5.3: Tác hại của khí thải động cơ
- Đối với môi trường: hiệu ứng nhà kính (mưa axit,ô nhiễm môi trường )
- Đối với sinh thái: đột biến sinh học (các vi trùng gây bệnh)
- Đối với sức khỏe con người: gây các bệnh về hô hấp, da,
Tại 5 thành phố lớn nhất Việt Nam, ước tính thiệt hại kinh tế do khí thải xe máy từ 0,5 tới 0,6% GDP Điều đáng nói là người dân hiện chưa ý thức được tác hại của khí thải ôtô, xe máy và tác dụng của việc bảo dưỡng, sửa chữa các phương tiện này để giảm khí thải độc hại.
Ô nhiễm không khí đang trở thành mối quan tâm lớn của nhiều quốc gia, trong đó có Việt Nam ARIA Technologies, công ty chuyên cung cấp giải pháp phần mềm về ô nhiễm môi trường, đã cảnh báo rằng Hà Nội hiện là một trong những thành phố có không khí ô nhiễm nhất châu Á, với nồng độ bụi vượt mức cho phép nhiều lần.
Theo Sở TN-MT&NĐ, xe máy chiếm hơn 87% tổng lưu lượng phương tiện hoạt động tại nội thành Hà Nội, góp phần chính vào tình trạng ô nhiễm không khí của thành phố Các loại khí độc hại thường có trong khí thải xe máy bao gồm
Khí CO có khả năng kết hợp với sắt trong máu, làm cản trở quá trình hấp thụ oxy của tế bào máu, và trong trường hợp nặng, có thể dẫn đến tử vong Bên cạnh đó, khí thải xe máy còn chứa hydrocarbon (HC), là sản phẩm của quá trình cháy không hoàn toàn từ động cơ, trong đó có hydrocarbon thơm - một chất gây ung thư.
Nghiên cứu khoa học cho thấy ô nhiễm từ khí thải xe cơ giới xâm nhập vào phổi và máu, gây ra vấn đề về mắt và hệ hô hấp Tổ chức Y tế Thế giới cảnh báo rằng khí thải này có thể dẫn đến các bệnh nguy hiểm như vô sinh, bệnh tim, bệnh thận và ung thư phổi.
Ô nhiễm không khí tại các thành phố lớn đang gia tăng do sự phát triển nhanh chóng của phương tiện giao thông, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người Để bảo vệ sức khỏe bản thân và gia đình, hãy thực hiện các biện pháp giảm thiểu khí độc hít vào, tạo ra môi trường sống trong lành và thoải mái ngay tại nơi cư trú của chúng ta.
Cơ sở lý thuyết bộ phân tích CO, CO2, Nox, HC
Sử dụng tia hồng ngoại để chiếu vào buồng đo chứa khí COx, NOx và HC, mỗi loại khí sẽ hấp thụ một bước sóng hồng ngoại đặc trưng, và quá trình này được ghi nhận bởi cảm biến.
Hình 5.4: Sơ đồ nguyên lý phân tích NDIR
5.3.1 Đo nồng độ CO, CO2
Phương pháp hấp thụ ánh sáng được sử dụng để xác định nồng độ CO và CO2 trong không khí Thiết bị này hoạt động dựa trên nguyên tắc rằng các hợp chất hóa học sẽ hấp thụ sóng ánh sáng cực đỏ có bước sóng từ 0,8 μm trở lên.
300 μm) trong một phạm vi nhất định. Hình 5.5: Đo nồng độ CO, CO2
Tia hồng ngoại không phân tán (NDIR) được sử dụng trong phương pháp phân tích khí, trong đó mỗi loại khí như CO, CO2 và NOx hấp thụ một bước sóng hồng ngoại đặc trưng Mức độ hấp thụ của các bước sóng này tỷ lệ thuận với nồng độ của các khí, với CO hấp thụ ở 4,7 μm, CO2 ở 4,3 μm và HC ở 3,3 μm.
Trong buồng so sánh 4, có một chất khí trong suốt với tia hồng ngoại, trong khi không khí được hút liên tục qua buồng đo 11 Khi CO và CO2 trong không khí thử nghiệm hấp thụ tia hồng ngoại từ buồng sáng 2, năng lượng bức xạ hồng ngoại tới cảm biến 7 ở ngăn bên phải giảm, làm cho nhiệt độ không khí ở ngăn trái tăng cao hơn Bộ phận cảm biến 7 chứa không khí thử nghiệm với áp suất thấp và có một màng mỏng kim loại 9 ở giữa Sự hấp thụ bức xạ hồng ngoại của CO và CO2 trong ngăn phải khiến màng kim loại 9 bị đẩy sang bên phải Độ dịch chuyển của màng này tỷ lệ thuận với nồng độ CO và CO2, và được chuyển đổi thành tín hiệu điện để hiển thị nồng độ của các khí này trong mẫu thử nghiệm.
Hình 5.6: Nguyên lý phân tích NDIR
Bộ tạo dao động ngắt mở tia chiếu (3) tạo ra xung áp lực trên màng mỏng kim loại đồng pha với tốc độ quay, giúp cải thiện độ chính xác của tín hiệu điện đầu ra Điều này mang lại hiệu quả cao hơn so với việc màng mỏng 9 nằm ở vị trí cố định mà không có bộ tạo dao động.
5.3.2 Đo nồng độ oxit nitơ (NO X )
Để đo nồng độ NOx, các phương pháp phổ biến bao gồm hấp thụ ánh sáng và quang hóa (Chemoluminescence) Nguyên lý của phương pháp quang hóa dựa trên phản ứng giữa NO và O3, trong đó một ánh sáng với bước sóng đặc biệt được phát ra Cường độ ánh sáng phát ra tỷ lệ thuận với nồng độ NO, cho phép xác định chính xác nồng độ NOx trong môi trường.
Ở nhiệt độ cao, NOx chuyển hóa thành NO, dẫn đến một phản ứng hóa học tương tự, và cường độ ánh sáng phát sinh trong quá trình này được đo lại.
Phương pháp quang hóa được mô tả trong Hình 8.13, trong đó NO và O3 được đưa vào ống phản ứng 4 Khi NO tác dụng với ozon (O3), một số phân tử NO*2 bị kích thích sẽ được tạo ra, phát ra năng lượng bức xạ trong khoảng bước sóng 600 đến 3000 nm, với cực đại ở 1200 nm, trước khi trở về trạng thái bình thường.
Hình 5.7: Nguyên lí thiết bị đo NOx theo phương pháp quang hóa
1.Khí ozon (O3); 2 Khí cần đo; 3 Khí thải ra sau phản ứng; 4 Ống phản ứng;
5 Chất phát sáng; 6 Cảm biến; 7 Máy khuếch đại quang học PM.(Nguồn điện cao áp); 8 Khuếch đại; 9 Thiết bị chỉ thị kết quả; 10 Lọc
Năng lượng này được chuyển hóa thành độ lớn điện trong máy khuếch đại
8 9 nồng độ của NO Bộ khuếch đại (8) đưa tín hiệu điện nhận được đến bộ hiển thị kết quả (9)
5.3.3 Đo nồng độ cacbuahydro (HC)
Phương pháp ion hóa ngọn lửa (FID) là một trong những kỹ thuật phổ biến nhất để đo lường hydrocarbon trong khí xả, bao gồm cả các hợp chất không cháy và cháy không hoàn toàn Trong số các phương pháp đo khí xả, FID nổi bật với độ chính xác cao nhất Gần đây, công nghệ đo hydrocarbon đã được cải tiến với sự phát triển của thiết bị mới dựa trên nguyên lý hấp thụ ánh sáng cực đỏ.
Nguyên lý của phép đo cho thấy rằng khi khí H2 tinh khiết cháy trong không khí, nó hầu như không tạo ra ion do ngọn lửa H2 có điện trở rất lớn (10^12 ÷ 10^14 Ω) Tuy nhiên, nếu có một lượng nhỏ cacbuahydro (HC) trong ngọn lửa, nhiệt độ cao sẽ dẫn đến hiện tượng ion hóa phân tử của HC, và lượng ion sinh ra sẽ tỷ lệ thuận với nồng độ của các HC này.
Sơ đồ nguyên lý đo hydrocarbon (HC) với detector ion hóa ngọn lửa (FID) bao gồm các thành phần chính như khí xả, ngọn lửa, vòi phun, buồng cháy, khí mẫu H2, khí cần phân tích (HC), không khí, nguồn điện, điện trở cao, đầu ra, cảm biến, dòng điện ion và cực góp Các thành phần này phối hợp chặt chẽ để đảm bảo quá trình phân tích chính xác và hiệu quả.
Nguyên lý hoạt động của phương pháp đo hydrocarbon (HC) bằng ion hóa ngọn lửa bắt đầu bằng việc trộn mẫu khí H2 và khí thải chứa HC tại vòi phun Hỗn hợp này sau đó được hòa trộn với không khí trong buồng cháy Một điện áp âm cao áp được áp dụng tại vòi phun, trong khi điện áp dương cao áp được đặt vào cực góp Cảm biến sẽ phát hiện cường độ dòng điện (dòng ion) giữa hai cực bằng cách đếm sự thay đổi số lượng ion được sinh ra trong ngọn lửa hydro Nồng độ HC được tính toán dựa trên dữ liệu này và kết quả sẽ được gửi về bộ phận ghi.
5.4 Cơ sở lý thuyết đo nhiên liệu
- Cơ sở đo tiêu hao nhiên liệu
Hình 5.9: Cơ sở đo tiêu hao nhiên liệu
Cảm biến mức nhiên liệu và cảm biến áp suất hút vào đóng vai trò quan trọng trong việc theo dõi tình trạng nhiên liệu Van nạp đầy và van tràn giúp kiểm soát lượng nhiên liệu vào thùng chứa, trong khi bơm nhiên liệu đảm bảo nhiên liệu được cung cấp tới động cơ Van dừng gió và bộ điều chỉnh áp suất quản lý áp suất trong hệ thống, còn cảm biến lưu lượng theo dõi lưu lượng nhiên liệu Van thông khí và van xả hỗ trợ trong việc điều tiết áp suất và thông hơi Cuối cùng, áp kế đo áp suất cửa vào cùng các thành phần như nhiên liệu vào, nhiên liệu tới động cơ, đường hồi nhiên liệu, thùng chứa xả, van khóa, và bộ lấy chuẩn đều góp phần vào hiệu suất hoạt động của hệ thống nhiên liệu.
Chương 6: QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM
Lắp đặt động cơ cho thí nghiệm trên băng thử là bước quan trọng, bao gồm việc gắn các thiết bị phụ trợ như cảm biến, hệ thống làm mát, cung cấp nhiên liệu và hệ thống đo Ngoài ra, cần kết nối các thiết bị và thực hiện khai báo lập trình để đảm bảo hoạt động hiệu quả.
Quy trình vận hành thiết bị phụ trợ
Quy trình vận hành thiết bị đo khí thải
Quy trình đo công suất động cơ
Quy trình đo suất tiêu hao nhiên liệu
6.1 Qui trình đo công suất động cơ
Cho động cơ khởi động và đạt đến nhiệt độ làm việc của động cơ (khoảng 85-90 độ C).
Điều chỉnh tốc độ động cơ và % tải.
Tiến hành đo momen động cơ ở các tốc độ và mức độ % tải theo qui định.
Thiết bị đo công suất sẽ tự động ghi lại các giá trị công suất theo các tốc độ khác nhau và xuất ra màn hình.
6.2 Đo khí thải động cơ
- Kết nối các đầu đo với máy đo.
- Nối các jack cắm các thiết bị với nhau.
- Kiểm tra nguồn và thông mạch trước khi cấp nguồn cho các thiết bị.
- Cấp nguồn cho các thiết bị và máy đo phân tích khí thải.
- Khởi động động cơ, cho động cơ đạt đến nhiệt độ làm việc.
- Điều chỉnh động cơ chạy với tốc độ ổn định.
- Tiến hành đo khí thải động cơ.
- Ấn nút đo để máy đo phân tích lấy các số liệu.
- Sau khi đo xong, ấn nút để xuất kết quả ra màn hình
Chương 7: ĐÁNH GIÁ, KẾT LUẬN
Thí nghiệm được thực hiện trong điều kiện tiêu chuẩn và quy trình chặt chẽ, đảm bảo rằng kết quả phản ánh khách quan đặc điểm của động cơ Qua đó, có thể rút ra kết luận về tính kinh tế và kỹ thuật của động cơ.
