Károsanyag kibocsátás vizsgálata Minıség ellenırzés

Motorfékpadi vizsgálatok •Károsanyag kibocsátás vizsgálata •Minıség ellenırzés

Motorfékpadi vizsgálatok

BME, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

1

Légfelesleg tényezı C8H18 + 12,5 O2 = 8 CO2 + 9 H2O C8H18 + 12,5 (O2 +79/21N2) = 8 CO2 + 9 H2O + 12,5 79/21N2 114 kg C8H18 + 400 kg O2 + 1316,67 kg N2 = 352kgCO2+ 162kgH2O + 1316,67kgN2

1 kg C8H18+ 15,06 kg levegı = 3,09 kg CO2 + 1,42 kg H2O + 11,55 kg N2

λ = mvalós/melm = mvalós/B*mlo Elméleti égési levegı igény Motorfékpadi vizsgálatok


2

Korszerő motorokkal szemben támasztott igény: • Teljesítmény növelése • Hatásfok növelése • Károsanyag kibocsátás csökkentése Emisszió CO2

Hatásfok Motorfékpadi vizsgálatok

CO CxHy NOx

Teljesítmény BME, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

3

Emissziós határértékek (szgj)

www.dieselnet.com Motorfékpadi vizsgálatok


4

Európai OBD határértékek, g/km

www.dieselnet.com Motorfékpadi vizsgálatok


5

MPI (Ford)



6

OTTO ciklus 4 p 1–2

2-3

3 5

4-5

1 VKomp.

6-1


2

3-4

6

V

VLöket

5-6


7

Ottó motor fojtásos szabályozása (- fojtás nélkül, --- fojtással) Motorfékpadi vizsgálatok


8

A káros anyagok emissziója a légfelesleg függvényében Otto-motorok

gépjármő. gázmotorok.



9

Szgj. (Otto-motorok) emissziós határai



10

Direkt befecskendezés



11

DIESEL ciklus 1-2

2-3

p 3

4

3-4

5

4-5

1 5-6

2

6

6-1

V



12

Diesel-motor mennyiségi szabályozása (- teljes dózis, --csökkentett dózis) Motorfékpadi vizsgálatok


13

A káros anyagok emissziója a légfelesleg függvényében Diesel-motorok Otto-motorok

gépjármő. gázmotorok.



14

USA Motorfékpadi vizsgálatok

EURO 3 (2000)

EURO 5

Részecske szőrı

Füstgáz visszavezetés

ás kít ala Ki

Részecske kibocsátás [g/kWh]

Szgj. (Diesel-motorok) emissziós határai

EURO 4

Jelenlegi motorok

Ve zér lé

Füstgáz visszavezetés nélkül

s

Katalizátor

NOx [g/kWh] Prof. Bengt Johansson, ECM-2005 BME, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

15

Fékpadi mérırendszer 500 g

Puffer tartá ly

U∆p

mérı perem

k

2156 HM 6U



16

Víz (örvény) fékpad k



17

Örvényáramú fékpad



18

Fékgép különbözı üzemmódjai



19

Aszinkron fékgép

AVL: DynoEXACT APA Motorfékpadi vizsgálatok


20

Christian Schyr, AVL List GmbH, Graz Austria Motorfékpadi vizsgálatok


21

Diesel-motor kibocsátása különbözı fordulatszámokon és terheléseken



22

Otto-motor kibocsátása különbözı fordulatszámokon és terheléseken



23

A mérés körülményei: A környezeti nyomás és hımérséklet közelítse meg a "szabványos" légköri viszonyokat, vagyis: – légköri nyomás (száraz) legalább 96,6 kPa – a környezeti hımérséklet 23±7 °C korrekció: F =  99  ∗ 

Ta   p  298    s 

0, 7

– hőtıfolyadék-hımérséklet gyártó által elıírt v. 80±5 °C – léghőtéses motoroknál a környezeti levegı hıfoka a gyártó által meghatározott maximum 0-20 °C, – üzemanyag hımérséklet gyártó által elıírt határértéken belül állandó, v. 38±5°C – kenıolaj hımérséklet gyártó által elıírt határértéken belül állandó, – a feltöltılevegı hımérsékletét a deklarált legnagyobb teljesítménynek megfelelı fordulatszámnál és teljes terhelésnél ± 5 K-en belül meg kell közelítenie Motorfékpadi vizsgálatok


24

Motor vizsgálati ciklusok vizsgálati ciklus’ adott fordulatszámmal és nyomatékkal meghatározott vizsgálati pontok sorozatát jelenti melyeken a motor állandósult üzemállapotban mőködik(ESC vizsgálat) vagy átmeneti üzemi állapotban (ETC, ELR vizsgálat) mőködik; ‘



25

• — az ESC amely, egy üzemállapotból álló ciklus,

13

állandósult

• — az ELR átmeneti terhelési fokozatokból áll különbözı fordulatszámoknál, amelyek egyetlen vizsgálati eljárás szerves részei és amelyeket egy idıben kell elvégezni; • — az ETC amely másodpercrıl - másodpercre változó átmeneti üzemállapotok sorozatából áll.



26

Az ESC vizsgálat Az üzemmeleg motor egy elıírt üzemállapot sorozata alatt folyamatosan vizsgálni kell a kipufogógázban lévı fenti szennyezıanyagokat a kezeletlen kipufogógázból vett minta alapján. A vizsgálati ciklus egy sor fordulatszámmal és terheléssel meghatározott üzemállapotból áll, amelyek felölelik a dízelmotorok jellemzı üzemi tartományát. Minden egyes üzemállapotban meg kell határozni az egyes gáznemő szennyezıanyagok koncentrációját, a kipufogógáz-áramot, a motor teljesítményét, és a mért értékeket súlyozni kell. kell A részecske-mintát kondicionált környezeti levegıvel kell felhígítani. A teljes vizsgálati eljárás alatt egy mintát kell venni és összegyőjteni megfelelı szőrıkön. Az egyes kibocsátott szennyezıanyagok gramm/kilowattórában kifejezett mennyiségét az e fejezetben leírt módon kell kiszámítani. Ezenfelül az ellenırzési területnek a vizsgáló laboratórium által kiválasztott három vizsgálati pontján mérni kell a NOx mennyiségét, és a mért értékeket össze kell hasonlítani azokkal az értékekkel, amelyeket a vizsgálati ciklusnak a kiválasztott vizsgálati pontokat burkoló üzemállapotaiból számítottak. A NOx befolyásolás ellenırzése biztosítja a motor szennyezıanyag-kibocsátás csökkentésének hatékonyságát a tipikus motor-üzemeltetési tartományon belül. A vizsgálati pontokat jóváhagyott véletlenszerő (randomizációs) statisztikai módszerekkel kell kiválasztani.



27

A vizsgálati ciklusok specifikus meghatározása

Leadott teljesítmény (a leadott Pmax %-a)

Pmax 50 %-a

Ellenırzött terület

Pmax Pmax 70 %-a

Alapjárat


Motor fordulatszám BME, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

28

AZ ESC ÉS ELR VIZSGÁLATI CIKLUS Az A, B és C motor-fordulatszámokat a gyártónak kell megadnia a következı elıírásoknak megfelelıen: Az nhi magas fordulatszámot a II/A rész 8.2. pontja szerint meghatározott, deklarált P(n) legnagyobb effektív teljesítmény 70 %-ának számításával kell megállapítani. Az nhi az a legnagyobb motor-fordulatszám, amelynél a teljesítmény-görbén ez a teljesítményérték elıfordul. Az nlo alacsony fordulatszámot a II/A rész 8.2. pontja szerint meghatározott, deklarált P(n) legnagyobb effektív teljesítmény 50 %-ának számításával kell megállapítani. Az nlo az a legkisebb motor-fordulatszám, amelynél a teljesítmény-görbén ez a teljesítményérték elıfordul. Az A, B és C motor-fordulatszámokat a következık szerint kell kiszámítani: A fordulatszám = nlo + 0,25 (nhi - nlo) B fordulatszám = nlo + 0,5 (nhi - nlo) C fordulatszám = nlo + 0,75 (nhi - nlo) Motorfékpadi vizsgálatok


29

ESC Európai állandósult állapotú ciklus (European steady state cycle)

Üzemálla pot száma

Motorfordulatszá m

Százalékos terhelés

Súlyozó tényezı

Az üzemmód idıtartama

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

alapjárat a b b a a a b b c c c c

– 100 50 75 50 75 25 100 25 100 25 75 50

0,15 0,08 0,10 0,10 0,05 0,05 0,05 0,09 0,10 0,08 0,05 0,05 0,05

4 perc 2 perc 2 perc 2 perc 2 perc 2 perc 2 perc 2 perc 2 perc 2 perc 2 perc 2 perc 2 perc



30

Az ELR vizsgálat Az elıírt terhelésreagálási vizsgálat során fényelnyelés elvén mőködı füstölésmérıvel meg kell határozni az üzemmeleg motor füstölését. A vizsgálat a motor 10 %tól 100 %-ig terjedı terhelésébıl áll állandó fordulatszámon, három különbözı motorfordulatszámnál. Ezenfelül egy negyedik terhelési fokozattal is kell járni amelyet a vizsgáló laboratórium választ ki, és ennek értékét össze kell vetni az elızı terhelési fokozatok értékeivel. A füstölés csúcsértékét az e fejezet A részében leírt átlagoló algoritmussal kell meghatározni



31

‘ELR vizsgálat’ állandó motor-fordulatszámon alkalmazott terhelési fokozatok sorából álló ciklust jelent; Európai terhelésreagálási vizsgálat (European load response test)

Fordulatszám

1. ciklus

2. ciklus

3. ciklus

4. ciklus

Kiválasztott pont

Terhelés



32

Az ETC vizsgálat Az üzemmeleg motor elıírást átmeneti üzemállapotaiból álló ciklus során, amely jól megközelíti a tehergépkocsikba és buszokba épített nagy igénybevételő motorok úttípustól függı üzemelési viszonyait, vizsgálni kell a fenti szennyezıanyagokat a teljes kipufogógáz mennyiség kondicionált környezeti levegıvel történt felhígítása után. Felhasználva a motor-fékpad visszacsatolt nyomaték- és fordulatszám-jeleit, a teljesítményt a ciklus idejének figyelembevételével összegezni (integrálni) kell, ami a motornak a ciklus alatt végzett munkáját adja eredményként. Meg kell határozni az NOx és HC koncentrációt a ciklus során az gázelemzı készülék jeleinek integrálásával. A CO, CO2 és NMHC koncentrációja meghatározható az elemzı készülék jeleinek integrálásával, vagy zsákos mintavétel útján. A részecskék mennyiségének meghatározásához megfelelı szőrıkön arányos mintát kell összegyőjteni. A hígított kipufogógáz áramát az egész ciklusra meg kell határozni, a kibocsátott szennyezıanyagok tömegének kiszámításához. A kibocsátott szennyezıanyagok tömegének értékeket a motor munkájára kell vonatkoztatni, hogy megkapjuk az egyes szennyezıanyagok kibocsátott mennyiségét gramm/kilowattóra mértékegységben.



33

‘ETC vizsgálat’ 1800 másodpercrıl-másodpercre változó, átmeneti üzemállapotból álló ciklust jelent; Városi utak

Vidéki utak

Autópályák

Fordulatszám %

Nyomaték %

Idı [s]



34

ECE R 83 (Emission standards for on-road vehicles )



35

ECE R-49 (cycle was replaced by the ESC schedule )



36

Generátor egységek



37



38



39



40



41



42



43

Kezeletlen kipufogógáz CO, CO2, NOx és HC összetevıit elemzı rendszer folyamatábrája; csak az ESC vizsgálatnál



44

Hígított kipufogógáz CO, CO2, NOx és HC összetevıit elemzı rendszer folyamatábrája; az ETC vizsgálatnál, választhatóan az ESCnél



45

Részecske mintavevı rendszer



46

Részáramú hígító rendszer CO2 koncentráció méréssel, szénegyensúllyal és teljes mintavétellel



47

Részáramú hígító rendszer izokinetikus szondával és rész-mintavétellel (szívóventilátor vezérlés)



48

Teljes átáramlású hígító rendszer



49

Füstölés mérése - Opacimetria



50

Rész- és teljesáramú füstölésmérı

A fényforrás egy 2800 – 3250 K közötti színhımérséklető fehér fényő izzólámpa, vagy egy 550 - 570 nm közötti színkép-csúcsot mutató zöld fényt kibocsátó LED legyen Motorfékpadi vizsgálatok


51

Filter Smoke Number (FSN)



52

AVL

Vége !



53

Irodalmak: •

Masaru Nakajima (Hino Motors, Ltd.): Harmonization activities of regulation and international standardization for vehicle exhaust emissions (Heavy Duty Vehicles), JSAE Seminar on Vehicle Environment and Safety issues



54

Károsanyag kibocsátás vizsgálata Minıség ellenırzés

Recommend Documents