LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Tên đề tài:

Nghiên cứu quy trình thử ô nhiễm công nhận kiểu phương tiện cơ giới đường bộ hạng nhẹ theo tiêu chuẩn Châu Âu và đánh giá khả năng áp dụng trong điều kiện Việt nam.

Chuyên ngành : Kỹ thuật xe máy quân sự, công binh

Mã số : 60 52 36

Ngày giao đề tài luận văn : 02/02/2007

Ngày hoàn thành luận văn : 17/05/2007

Người thực hiện:

Họ và tên : Lê Hồng Hải Cấp bậc:

Lớp : Kỹ thuật động cơ nhiệt Khoá: 17

Hệ đào tạo : Tập trung

Cán bộ hướng dẫn:

Họ và tên: Nguyễn Hoàng Vũ Cấp bậc: Trung tá

Học hàm, học vị: GVC,TS Đơn vị công tác: Khoa Động lực - HVKTQS

Hà Nội -Năm 2007

MỤC LỤC

[TABLE="width: 588"]

Trang

LỜI NểI ĐẦU

1

Chương 1 - ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG VÀ VẤN ĐỀ ễ NHIỄM MễI TRƯỜNG.

4

1.1. Các vấn đề chung

4

1.2. Quỏ trỡnh hỡnh thành cỏc chất ụ nhiễm trong khớ thải động cơ đốt trong

9

1.2.1 Cơ chế hỡnh thành CO

10

1.2.2 Cơ chế hỡnh thành HC

12

1.2.3 Cơ chế hỡnh thành NOx

14

1.3. Một số điểm mốc quan trọng trong quá trỡnh kiểm soỏt ụ nhiễm từ phương tiện cơ giới đường bộ

16

1.3.1. Đối với Liên bang Mỹ

16

1.3.2. Đối với Liên minh Châu Âu

19

Chương 2 - CÁC DẠNG THỬ NGHIỆM ễ NHIỄM CễNG NHẬN KIỂU ĐỐI VỚI ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG VÀ PHƯƠNG TIỆN CƠ GIỚI ĐƯỜNG BỘ  THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU

21

2.1. Các vấn đề chung

21

2.1.1. Chu trỡnh thử xe và động cơ

21

2.1.2. Phương pháp lấy mẫu khí

22

2.1.3. Đặc điểm của cỏc dạng thử

24

2.2. Các dạng thử nghiệm ô nhiễm công nhận kiểu đối với động cơ và phương tiện cơ giới theo tiêu chuẩn Châu Âu

26

2.2.1. Với phương tiện cơ giới đường bộ hạng nhẹ

26

2.2.2. Với phương tiện cơ giới đường bộ hạng nặng

32

2.2.3. Với động cơ phi đường bộ

37

2.2.4. Với xe mỏy

39

2.3. Kết luận chương 2

42

Chương 3 - QUY TRèNH THỬ NGHIỆM ễ NHIỄM CễNG NHẬN KIỂU ĐỐI VỚI PHƯƠNG TIỆN CƠ GIỚI ĐƯỜNG BỘ HẠNG NHẸ THEO TIấU CHUẨN CHÂU ÂU

44

3.1. Các vấn đề chung

44

3.1.1. Phõn loại phương tiện

44

3.1.2. Định nghĩa, phạm vi áp dụng, yêu cầu về thử nghiệm

44

3.1.3. Phương pháp kiểm tra sự tuân thủ điều luật

49

3.1.4. Quyết định cụng nhận kiểu

50

3.2. Xác định mức ô nhiễm trung bỡnh sau khi khởi động lạnh (TYPE I)

52

3.2.1. Hệ số gia tăng mức ụ nhiễm và số lượng phộp thử

52

3.2.2. Chu trỡnh thử.

54

3.2.3. Bệ thử khung gầm.

61

3.2.4. Xỏc định sự thay đổi sức cản của phương tiện

62

3.2.5. Hệ thống lấy mẫu khớ thải.

64

3.2.6. Hiệu chuẩn thiết bị

72

3.2.7. Xác định hàm lượng các chất ụ nhiễm trong khớ thải.

73

3.2.8. Giới hạn cho phộp về hàm lượng cỏc chất ụ nhiễm đối với PTCGĐB hạng nhẹ

76

3.3. Xác định hàm lượng CO tại tốc độ không tải (TYPE II).

78

3.3.1 Điều kiờn của phộp đo

78

3.3.2. Xỏc định hàm lượng CO

80

3.4. Xác định mức ô nhiễm khớ cỏc-te (TYPE III).

80

3.4.1 Điều kiện thử

80

3.4.2 Phương phỏp thử

81

3.5. Xác định mức ô nhiễm bay hơi của nhiên liệu (TYPE IV).

82

3.5.1 Quỏ trỡnh chuẩn bị 

84

3.5.2 Tiến hành thử

87

3.5.3 Xỏc định lượng nhiờn liệu bay hơi

90

3.6. Kiểm tra độ bền của thiết bị chống ụ nhiễm (TYPE V).

91

3.6.1 Chu trỡnh thử

92

3.6.2 Xỏc định sự phỏt thải cỏc chất ụ nhiễm

94

3.7. Thử mức ô nhiễm tại nhiệt độ thấp (TYPE VI).

94

3.7.1 Thiết bị phục vụ quỏ trỡnh thử

95

3.7.2 Quy trỡnh thử

95

3.7.3 Quy trỡnh chuẩn bị về phương tiện và nhiờn liệu

96

3.7.4 Lấy mẫu và phõn tớch khớ mẫu

97

3.8. Thử kkiểm tra chức năng OBD (ON BOARD DIAGNOSTIC) (TYPE VII).

98

3.8.1 Mụ tả quỏ trỡnh thử

98

3.8.2 Quy trỡnh thử OBD

98

3.9. Nhiờn liệu dựng cho thử nghiệm cụng nhận kiểu phương tiện cơ giới đường bộ hạng nhẹ

100

3.9.1. Nhiờn liệu tham chiếu dựng cho động cơ xăng

101

3.9.2. Nhiờn liệu tham chiếu dựng cho động cơ diesel

102

3.9.3. Nhiờn liệu tham chiếu dựng cho động cơ xăng khi thử ở nhiệt độ thấp

103

3.9.4. Nhiờn liệu tham chiếu thể khớ

104

3.10. Kết luận chương 3

104

CHƯƠNG 4 - ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG QUY TRèNH TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM

107

4.1. Kết luận chung

107

4.2. Một số kiến nghị khi ỏp dụng tại Việt nam

109

TÀI LIỆU THAM KHẢO

112

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC Kí HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

[TABLE="width: 588"]

Ký hiệu

Diễn giải

Đơn vị

A/F

Tỷ lệ khụng khớ/ nhiờn liệu

CI

Động cơ diesel

CLA

Mỏy phõn tớch kiểu quang hoỏ

CNG

Khớ nộn tự nhiờn

CO

Cacbon monoxit

CO2

Cacbon đioxit

CVS

Phương pháp lấy mẫu thể tích không đổi

DF

Hệ số pha loóng.(Dilution factor)

EGR

Tuần hoàn khớ thải

EPA

Cục Bảo vệ Môi trường Mỹ

FID

Mỏy phõn tớch kiểu iụn húa trong ngọn lửa (Flame Ionization Detector)

HC

Hyđrocacbon

HFID

Máy phân tích kiểu iôn hóa trong ngọn lửa có đầu phát hiện, các van, mạng lưới ống, v.v ., được sấy nóng tới 463 K (190oC) ± 10 K

LPG

Khớ dầu hoả hoỏ lỏng

NDIR

Mỏy phõn tớch kiểu hấp thụ hồng ngoại khụng khuếch tỏn

NDUVR

Máy phân tích kiểu hấp thụ cộng hưởng tử ngoại không khuếch tán

NOx

Nitơ oxit

O2

Oxy

PAH

Poly Aromatic Hyđrocacbon

Pb

Chỡ

PI

Động cơ xăng

PM

Chất thải dạng hạt

ppm

Đơn vị đo hàm lượng (part per million)

Phần triệu

Psi

Đơn vị đo ỏp suất

kPa

PTCGĐB

Phương tiện cơ giới đường bộ

RW

Khối lượng (Revised Weight)

RVP

Áp suất hơi Reid

SHED

Phũng kớn để xỏc định bay hơi (Sealed Housing for Evaporative Determination)

TCVN

Tiờu chuẩn Việt nam

WHO

Tổ chức Y tế thế giới

DANH MỤC CÁC BẢNG

[TABLE="width: 594"]

Ký hiệu

Tờn bảng

Trang

1.1

Mức độ ụ nhiễm ở một số nỳt giao thụng của Hà nội

5

1.2

Tỷ lệ ụ nhiễm khụng khớ do cỏc loại phương tiện khỏc nhau gõy ra tại địa bàn Hà Nội

6

1.3

Tỷ lệ các chất ô nhiễm trong khí thải của các loại phương tiện khác nhau

6

1.4

Lượng nhiờn liệu tiờu thụ trong lĩnh vực giao thụng vận tải tại Việt Nam

7

1.5

Dự bỏo khối lượng chất ụ nhiễm do phương tiện cơ giới đường bộ thải vào mụi trường Việt Nam năm 2005

7

1.6

Tỏc động đến sức khoẻ và mụi trường của cỏc chất ụ nhiễm trong khớ xả động cơ đốt trong

8

1.7

Hằng số phản ứng tạo thành NO theo mụ hỡnh Zeidovitch

15

1.8

Hàm lượng một số chất điển hỡnh trong khớ xả động cơ

16

2.1

Cỏc kiểu thử dựng trong quỏ trỡnh thử ụ nhiễm cụng nhận kiểu PTCGĐB hạng nhẹ theo tiờu chuẩn Chõu Âu

28

2.2

Đặc điểm phương phỏp lấy mẫu và cỏc chất ụ nhiễm được quan tõm đối với PTCGĐB hạng nặng

36

2.3

Giới hạn hàm lượng cỏc chất ụ nhiễm (g/kW.h) trong khớ xả

PTCGĐB hạng nặng theo tiờu chuẩn Chõu Âu

37

2.4

Mức ụ nhiễm cho phộp của Chõu Âu đối với động cơ phi đường bộ dựng cho đầu kộo, tầu hoả, tàu thuỷ nội địa

38

2.5

Mức ụ nhiễm cho phộp của Chõu Âu đối với động cơ phi đường bộ dựng làm mỏy đẩy tàu thuỷ nội địa

38

2.6

Mức ụ nhiễm cho phộp của Chõu Âu đối với quỏ trỡnh thử nghiệm ụ nhiễm cụng nhận kiểu xe mỏy (ECE 40 và 47)

40

2.7

Đặc điểm các dạng thử ô nhiễm công nhận kiểu đối với động cơ đốt trong và PTCGĐB theo tiêu chuẩn Châu Âu

41

3.1

Phõn loại PTCGĐB theo tiờu chuẩn Chõu Âu

44

3.2

Cỏc lộ trỡnh khỏc nhau để cụng nhận kiểu và mở rộng cụng nhận kiểu

49

3.3

Hệ số gia tăng mức độ ụ nhiễm sử dụng cho kiểu thử I

52

3.4

Cỏc thụng số vận hành chớnh của chu trỡnh đụ thị cơ bản

56

3.5

Cỏc thụng số của chu trỡnh đụ thị cơ bản khi vận hành trờn bệ thử khung gầm

56

3.6

Cỏc thụng số vận hành chớnh của chu trỡnh đụ thị mở rộng

59

3.7

Cỏc thụng số của chu trỡnh đụ thị mở rộng dựng cho kiểu thử I

60

3.8

Mức ụ nhiễm cho phộp đối với xe con chở khỏch

76

3.9

Mức ụ nhiễm cho phộp đối với phương tiện vận tải  hạng nhẹ

77

3.10

Điều kiện vận hành động cơ khi thử xỏc định mức ụ nhiễm khớ cỏc-te

80

3.11

Tốc độ lớn nhất của chu trỡnh khi thử độ bền thiết bị chống ụ nhiễm

93

3.12

Giới hạn hàm lượng cỏc chất ụ nhiễm khi thử kiểm tra chức năng OBD (kiểu thử VII)

100

3.13

Nhiờn liệu tham chiếu dựng cho động cơ xăng (Xăng khụng chỡ)

101

3.14

Nhiờn liệu tham chiếu dựng cho động cơ diesel

102

3.15

Nhiờn liệu tham chiếu dựng cho động cơ xăng khi thử ở nhiệt độ thấp (xăng khụng chỡ chất lượng cao)

103

3.16

Nhiờn liệu tham chiếu thể khớ

104

DANH MỤC CÁC HèNH VỄ VÀ ĐỒ THỊ

[TABLE="width: 594"]

Ký hiệu

Tờn hỡnh vẽ, đồ thị

Trang

1.1

Các nguồn thải HC chưa cháy của động cơ xăng

13

2.1

Sơ đồ tổng quỏt cỏc dạng thử nghiệm cụng nhận kiểu đối với động cơ đốt trong và PTCGĐB theo tiờu chuẩn Chõu Âu

25

2.2

Sơ đồ bố trớ phương tiện và thiết bị khi thử nghiệm ụ nhiễm cụng nhận kiểu PTCGĐB hạng nhẹ

26

2.3

Sơ đồ bố trí phương tiện và thiết bị phục vụ quá trỡnh thử nghiệm PTCGĐB hạng nhẹ cú lắp bộ xử lý khớ xả

29

2.4

Sơ đồ bố trí phương tiện và thiết bị phục vụ quá trỡnh thử nghiệm PTCGĐB hạng nhẹ ở nhiệt độ mụi trường thấp (-70C)

30

2.5

Sơ đồ bố trí phương tiện và thiết bị phục vụ quá trỡnh thử nghiệm PTCGĐB hạng nhẹ cú mức ụ nhiễm cực thấp (S-ULEV)

31

2.6

Cỏc dạng thử dựng cho quỏ trỡnh cụng nhận kiểu PTCGĐB hạng nặng của Mỹ, Nhật Bản và Liờn Minh Chõu Âu

32

2.7

Chu trỡnh ESC dựng cho PTCGĐB hạng nặng

33

2.8

Sơ đồ bố trớ động cơ và thiết bị phục vụ quỏ trỡnh thử nghiệm PTCGĐB hạng nặng theo kiểu thử tĩnh tại ESC

34

2.9

Chu trỡnh ETC dựng cho PTCGĐB hạng nặng

35

2.10

Sơ đồ bố trớ động cơ và thiết bị phục vụ quỏ trỡnh thử nghiệm PTCGĐB hạng nặng theo kiểu thử chuyển tiếp ETC

35

2.11

Sơ đồ bố trớ xe mỏy và thiết bị phục vụ quỏ trỡnh thử nghiệm cụng nhận kiểu theo tiờu chuẩn Chõu Âu

39

3.1

Chi tiết cỏch trỡnh bày của dấu hiệu thụng qua

50

3.2

Sơ đồ thuật toỏn xỏc định số lượng phộp thử trong kiểu thử I

53

3.3

Chu trỡnh thử của Chõu Âu dựng cho kiểu thử I

55

3.4

Đặc tớnh của chu trỡnh đụ thị cơ bản dựng cho kiểu thử I

58

3.5

Đặc tớnh của chu trỡnh đụ thị mở rộng dựng cho kiểu thử

61

3.6

Sơ đồ khối hệ thống lấy mẫu thay đổi độ loóng kiểu thể tớch khụng đổi

65

3.7

Kết cấu đầu lấy mẫu khớ để đo hàm lượng PM

69

3.8

Hệ thống lấy mẫu thể tích không đổi dùng ống venturi

70

3.9

Bố trớ tỳi lấy mẫu (phộp thử bổ sung) của kiểu thử III

81

3.10

Quy trỡnh thử xỏc định tổn thất nhiờn liệu do bay hơi

83

3.11

Chu trỡnh vận hành phương tiện dựng để thử độ bền thiết bị chống ụ nhiờm

92

3.12

Quy trỡnh tiến hành thử ụ nhiờm tại nhiệt độ thấp

96