ÚSTAV PRO VÝZKUM MOTOROVÝCH VOZIDEL s.r.o. TÜV Süddeutschland Holding AG

ÚSTAV PRO VÝZKUM MOTOROVÝCH VOZIDEL s.r.o. TÜV Süddeutschland Holding AG Lihovarská 12, 180 68 Praha 9 www.uvmv.cz

TECHNICKÁ ZPRÁVA

Návrh základní koncepce minitunelu pro měření obsahu částic během transient testů

Číslo zprávy: TECH - Z 16 / 2002 Zprávu vypracoval: Radek TICHÁNEK

Marcel DIVIŠ Vedoucí skupiny:

Vedoucí divize:

Druh zprávy:

Ing. Ladislav KRÖBL,CSc.

dílčí

Schválil jednatel ústavu:

Ing. Vladimír VOLÁK

Počet stran: Počet obrázků: Počet tabulek: Počet grafů: Počet příloh:

22 8 1

Datum vydání zprávy: červenec 2002 Telefon Fax e-mail

02 663 10 679 02 663 10 343 [email protected]

Podnikatelská skupina TÜV Süddeutschland Jednatel ing. Vladimír Volák, IČO 63993040. Zapsáno KOS v Praze 11.8.1995, odd. C, vložka 39153.

HVB Bank Czech Republic a.s. Italská 24, 121 49 Praha 2 č. ú. 1168829001/2700

ÚSTAV PRO VÝZKUM MOTOROVÝCH VOZIDEL s.r.o. TECH - Z 16 / 2002

OBSAH 1. 2. 3.

TÜV Süddeutschland Holding AG

2

strana

Úvod................................................................................................................................. 3 Shrnutí konstrukčních variant ....................................................................................... 3 Rozbor variant uspořádání některých konstrukčních celků ....................................... 6 3.1. Konstrukční celky pro řízení tlaku v tunelu (pro rovnováhu na ISP) ...................................6 3.1.1. 3.1.2. 3.1.3.

Klapka na vstupu do tunelu ovládaná krokovým motorem................................................................6 Ventil regulující dodávku tlakového vzduchu ze zásobníku ..............................................................7 Odstředivé dmychadlo regulované klapkou.......................................................................................7

3.2. Konstrukční celky pro řízení konstantního průtoku tunelem ...............................................8 3.2.1. 3.2.2. 3.2.3. 3.2.4.

4.

Rootsovo dmychadlo s výměníkem tepla ..........................................................................................8 Rootsovo dmychadlo s průtokoměrem ..............................................................................................8 Odstředivé dmychadlo regulované klapkou a průtokoměr ................................................................9 Provedení s odběrem celkového vzorku (mikrotunel) .......................................................................9

Vyhodnocení ................................................................................................................. 10 4.1. Popis konstrukčního uspořádání ..........................................................................................10 4.1.1. 4.1.2. 4.1.3. 4.1.4.

Použití odstředivého dmychadla......................................................................................................10 Použití klapky na vstupu do tunelu ..................................................................................................11 Odběr výfukových plynů ..................................................................................................................11 Řízení ředícího tunelu......................................................................................................................11

4.2. Navržené uspořádání ve vztahu k legislativním požadavkům ............................................12

5. 6. 7. 8.

Odhad nákladů.............................................................................................................. 13 Poděkování.................................................................................................................... 13 Literatura ....................................................................................................................... 13 Příloha – řehled nabídek na dodávky jednotlivých komponent................................ 14 8.1. Rootsova dmychadla ..............................................................................................................14 8.2. Odstředivá dmychadla............................................................................................................14 8.3. Krokové motory.......................................................................................................................17 8.4. Snímače tlakové diference .....................................................................................................20 8.5. Měřící karty ..............................................................................................................................22 8.6. Řídící software.........................................................................................................................22



3

1. ÚVOD V návaznosti na předchozí publikace [1], [2] zpráva shrnuje několik vybraných variant základního uspořádání ředícího tunelu s částečným průtokem výfukových plynů (minitunelu) zamýšleného pro měření obsahu částic během tzv. transient testů. Je zde proveden základní rozbor hodnotící konstrukční a finanční náročnost jednotlivých uvažovaných variant ve vztahu k jejich očekávaným provozním výhodám resp. nevýhodám s cílem nalezení vhodného kompromisu. Současně jsou brány na zřetel případné možnosti převzetí maximálního množství komponent s předchozích konstrukcí tunelů vyráběných v ÚVMV. Pro odhad finanční náročnosti jednotlivých variant byl proveden průzkum nabídek různých dodavatelů jednotlivých komponent. Tento materiál poskytuje bližší informace pro zvážení realizovatelnosti některých konstrukcí ředícího tunelu, vybraných v návaznosti na předchozí rozbory [1], [2]. Na jeho základě by mělo být provedeno konečné rozhodnutí o volbě základní koncepce budoucího prototypu tunelu. Zvolená varianta by pak měla být detailně konstrukčně rozpracována.

2. SHRNUTÍ KONSTRUKČNÍCH VARIANT Ze základního rozboru používaných konstrukcí minitunelů publikovaného v lit. [2] byla jako optimální varianta vyhodnocena konstrukce minitunelu využívající pro odběr vzorku spalin z výfukového traktu motoru izokonetickou odběrovou sondu. Tento závěr byl potvrzen experimentálním ověřením ( lit. [1] ), ze kterého vyplynula praktická použitelnost navrženého způsobu odběru výfukových plynů. Na základě těchto výsledků bylo následující shrnutí možných konstrukčních variant minitunelu omezeno pouze na konstrukce používající izokonetickou odběrovou sondu. V rámci této zprávy je konstrukce celého ředícího tunelu rozdělena do několika konstrukčních celků. Porovnání různých variant uspořádání některých z těchto celků je pak předmětem následující diskuse. Z tohoto rozboru byly přitom vyloučeny ty konstrukční celky, jejichž konstrukce a tudíž i pořizovací náklady jsou (téměř) shodné pro všechny uváděné konstrukční varianty tunelu. Z finančního rozboru byly dále vypuštěny součásti, u kterých se předpokládá výroba v rámci ÚVMV bez úprav (s minimálními úpravami) vůči předchozím konstrukcím ředících tunelů ÚVMV (pro testy ve stacionárních režimech). Jednotlivými konstrukčními celky jsou (viz obr.1): •

Systém odběru vzorku plynů z výfukového traktu motoru

•

Systém regulace tlaku v ředícím tunelu (průtok ředícího vzduchu)

•

Vlastní tělo ředícího tunelu

•

Systém odběru vzorku zředěných výfukových plynů z tunelu a jejich prosávání

•

Systém zajišťující konstantní průtok zředěných výfukových plynů tunelem

•

Řídící systém tunelu

V rozboru možných variant uspořádání tunelu, uvedeném v následující kapitole, byla pozornost zaměřena (ve shodě s výše uvedenými pravidly) na tučně zvýrazněné konstrukční celky. Schéma uvedené na obr. 1 podává shrnutí všech uvažovaných konstrukčních uspořádání těchto diskutovaných konstrukčních celků. Pro systém regulující tlak v ředícím tunelu (pro zajištění tlakové rovnováhy na izokinetické odběrové sondě) jsou zde znázorněny tři možnosti provedení: •

Řízení pomocí klapky ovládané krokovým motorem

•

Řízení pomocí ventilu regulujícího přívod tlakového vzduchu ze zásobníku

•

Řízení pomocí odstředivého dmychadla regulovaného klapkou



4

Pro systém zajišťující konstantní průtok zředěných výfukových plynů tunelem jsou pak uvedeny čtyři možnosti jeho provedení: •

Rootsovo dmychadlo v kombinaci s výměníkem tepla

•

Rootsovo dmychadlo v kombinaci s průtokoměrem

•

Odstředivé dmychadlo regulované klapkou v kombinaci s průtokoměrem

•

Prosávání celkového množství zředěných výfukových plynů (mikrotunel)

Diskuse jednotlivých variant uspořádání obou těchto celků je pak náplní následující kapitoly. Pokud jde o ostatní součásti ředícího tunelu, u systému odběru vzorku plynů z výfukového traktu motoru (odběrová sonda s měřením tlakové diference, přívodní potrubí vzorku plynů k minitunelu) se předpokládá odvození většiny dílů od konstrukcí používaných v minulých typech ředících tunelů. Změny se dotknout především způsobu umístění odběrové sondy od výfukového traktu motoru (viz [1] ). Z hlediska finančních nákladů představuje největší zátěž zabezpečení měření tlakového rozdílu na odběrové sondě s požadovanou rychlostí a přesností (malé tlakové rozdíly) viz Příloha odst. 8.4 Snímače tlakové diference. Rozdíly v konstrukci vlastního těla ředícího tunelu se omezují na změny v situování přípojných uzlů v závislosti na variacích v uspořádání ostatních součástí ředícího tunelu, tedy v podstatě bez citelného vlivu na náklady spojené s výrobou tohoto dílu (ÚVMV). Systém odběru vzorku zředěných plynů a jejich následného prosávání je vzhledem k principu své funkce do značné míry nezávislý jak na průběhu vlastního měření (ustálené režimy/transient test), tak na změnách v konstrukci ostatních částí ředícího tunelu a proto se předpokládá jeho výroba v prakticky shodném uspořádání vůči konstrukcím minitunelů používaným pro stacionární testy; změny se patrně dotknout pouze způsobu jeho ovládání a sběru dat (napojení na řídící počítač). Pro řízení všech funkcí ředícího tunelu se předpokládá použití stolního počítače vybaveného měřící kartou a příslušným softwarem (viz Příloha odst. 8.5. Měřící karty a 8.6. Řídící software). Ten by měl zajišťovat všechny standardní funkce nutné pro řízení tunelu během měření stejně jako sběr některých dat, ne nezbytně nutných pro vlastní měření emisí, nicméně zajímavých z hlediska ověřování funkčnosti prototypu měřícího tunelu a jeho dalšího vývoje.

ÚSTAV PRO VÝZKUM MOTOROVÝCH VOZIDEL s.r.o. TÜV Süddeutschland Holding AG

TECH - Z 16 / 2002

EP

5

HE

ISP

RoB

TT ∆p

Systém k odběru vzorku výfukových plynů z výfukového traktu motoru

FqC

FC1 Tělo ředícího tunelu

DT

Rootsovo dmychadlo s výměníkem tepla

RoB

FM1 TM

Řízení pomocí klapky ovládané krokovým motorkem

FC1

FC3

PTT

FqC Rootsovo dmychadlo s průtokoměrem (průběžná reg.)

PT

VxB Řízení pomocí ventilu regulujícího průtok tlakového vzduchu ze zásobníku

FC1

FH

P TM

FC2 FC3

FM2 Řízení pomocí odstředivého dmychadla regulovaného klapkou

FM1

Systém k odběru vzorku částic a jejich prosávání

Odstředivé dmychadlo s průtokoměrem, průběžná regulace klapkou

FH

P

FC2 FM2 Obr.1: Schéma shrnující možné konstrukční varianty minitunelu

Provedení s odběrem celkového vzorku (mikrotunel)



6

3. ROZBOR VARIANT USPOŘÁDÁNÍ NĚKTERÝCH KONSTRUKČNÍCH CELKŮ Předmětem této kapitoly je zhodnocení předností a nedostatků jednotlivých variant uspořádání konstrukčních celků pro řízení tlaku v tunelu resp. pro zajištění konstantního průtoku tunelem (viz přehled v kap. 2). Pro všechny hlavní komponenty, které je nutno vnějších dodavatelů bylo zajištěno několik nabídek a předběžně vybrána optimální varianta dodávky (bližší informace o jednotlivých nabídkách a technických parametrech nabízených produktů podává Příloha kap. 7). Ceny odpovídající této „nejvýhodnější“ dodávce je uváděny v odhadech nákladů v rámci této kapitoly. Pro součásti, u nichž se předpokládá výroba v rámci ÚVMV (převážně odvozením od již dříve používaných konstrukcí), nebyly odhadovány náklady na jejich výrobu. Stejně tak schází vyčíslení nákladů pro varianty, u nichž se nepředpokládá jejich realizace a do přehledu byly zařazeny více či méně pro úplnost.

3.1. Konstrukční celky pro řízení tlaku v tunelu (pro rovnováhu na ISP) Bližší technické a ekonomické informace o součástech použitých v jednotlivých variantách tohoto konstrukčního celku jsou uvedeny v Příloze odst. 7.2. Odstředivá dmychadla a 7.3. Krokové motory.

3.1.1. Klapka na vstupu do tunelu ovládaná krokovým motorem

FC1

+ Jednoduchá, v ÚVMV prověřená konstrukce - Omezený regulační rozsah tlaku v tunelu (pouze podtlak), což je nutno sladit s umístěním odběrové sondy ve výfukovém traktu

Pro zajištění dostatečné rychlosti pohybu klapky se předpokládá její přímý pohon z hřídele krokového motoru (bez převodu) tomu odpovídá i točivý moment navrhovaného krokového motoru (2 N.m) K ovládání krokového motoru je obvykle dodáván výrobci motorů výkonový modul, který je pak možno ovládat přímo z řídícího počítače. Odhadované náklady Krokový motor Výkonový modul pro ovládání krokového motoru Regulační klapka (výroba v rámci UVMV) Celkem

3 000,7 000,? 10 000,-



7

3.1.2. Ventil regulující dodávku tlakového vzduchu ze zásobníku

FC1 PT

+ Velmi rychlý způsob regulace Širší regulační rozsah tlaku v tunelu (možnost dosažení přetlaku v tunelu) a z toho pramenící větší volnost při zabudovávání odběrové sondy do výfukového potrubí

- Obtížně realizovatelné pro minitunely (příliš velké průtoky ředícího vzduchu)

Toto provedení je používáno většinou výrobců pro mikrotunely, kde průtoky ředícího vzduchu jsou poměrně malé a tudíž nevznikají problémy se zajištěním dodávky potřebného průtoku vzduchu. Vzhledem k tomu, že se stavba ředícího tunelu v provedení s odběrem celkového vzorku (mikrotunel) nepředpokládá, nebyly pro tuto variantu vyčíslovány finanční náklady. Odhadované náklady nehodnoceny

-

Celkem

3.1.3. Odstředivé dmychadlo regulované klapkou

FC1

+ Širší regulační rozsah tlaku v tunelu (možnost dosažení přetlaku v tunelu) a z toho pramenící větší volnost při zabudovávání odběrové sondy do výfukového potrubí

- Finančně i prostorově náročné provedení

Odhadované náklady Krokový motor Výkonový modul pro ovládání krokového motoru Regulační klapka (výroba v rámci UVMV) Odstředivé dmychadlo, elektromotor Celkem

3 000,7 000,? 40 000,50 000,-


TECH - Z 16 / 2002

8

3.2. Konstrukční celky pro řízení konstantního průtoku tunelem Bližší technické a ekonomické informace o součástech použitých v jednotlivých variantách tohoto konstrukčního celku jsou uvedeny v Příloze odst. 7.1. Rootsova dmychadla a 7.2. Odstředivá dmychadla.

3.2.1. Rootsovo dmychadlo s výměníkem tepla

HE

+ Bez nutnosti průběžného řízení během testovacího cyklu

RoB

(za předpokladu zhruba konstantního tlaku v tunelu zajišťuje objemové dmychadlo v kombinaci s výměníkem tepla konstantní hmotnostní tok tunelem)

- Legislativa předpokládá použití dmychadla kalibrovaného

FqC

pro odměřování průtoku (podle dosavadních informací není v nabídce žádné z kontaktovaných firem) Komplikovaná konstrukce výměníku tepla, obtížně slučitelná s požadavkem na mobilitu celého zařízení

Frekvenční měnič použit pouze pro nastavení základní hodnoty průtoku vzduchu tunelem před počátkem vlastního zkušebního cyklu. Odhadované náklady Rootsovo dmychadlo, elektromotor, frekvenční měnič Výměník tepla (výroba v rámci UVMV) Celkem

115 000,? 115 000,-

3.2.2. Rootsovo dmychadlo s průtokoměrem

RoB

+ Přesné dodržení konstantního průtoku plynů tunelem bez

FM1

ohledu na průtočné charakteristiky použitého dmychadla

TM FC3 FqC

- Nutnost průběžného řízení otáček Rootsova dmychadla v závislosti na průtokoměru (kompenzace proměnné hustoty protékajícího plynu a průtočné charakteristiky dmychadla)

Frekvenční měnič slouží k průběžnému řízení otáček Rootsova dmychadla v závislosti na údaji průtokoměru (kompenzace proměnné hustoty protékajícího plynu) Odhadované náklady Rootsovo dmychadlo, elektromotor, frekvenční měnič Průtokoměr FM1 – dýza (výroba v rámci UVMV) Regulátor průtoku FC3 (součást centrálního řídícího systému) Celkem

115 000,? 115 000,-


TECH - Z 16 / 2002

9

3.2.3. Odstředivé dmychadlo regulované klapkou a průtokoměr

VxB

FM1

TM

+ Použití levnějšího dmychadla v porovnání s objemovými stroji Použití stejného systému pro komunikaci akčního členu (krokového motoru) s řídícím software jako u řízení tlaku v tunelu (při použití klapky na vstupu do tunelu) a s tím spojené zjednodušení konstrukce celého zařízení

- Nutnost průběžného řízení otáček odstředivého dmychadla v závislosti na průtokoměru (kompenzace proměnné hustoty protékajícího plynu)

FC3

Odhadované náklady Odstředivé dmychadlo, elektromotor Průtokoměr FM1 – dýza (výroba v rámci UVMV) Krokový motor, elektronika pro jeho ovládání Regulátor průtoku FC3 (součást centrálního řídícího systému) Celkem

40 000,? 10 000,50 000,-

3.2.4. Provedení s odběrem celkového vzorku (mikrotunel) + Menší rozměry celého zařízení

FH

P

FC2

- Nutnost výroby některých částí, které jsou pro minitunel v současnosti k dispozici (odběrová sonda, přívodní potrubí) Velký vliv přestupu tepla do stěn (nutnost vyhřívání některých částí např. přívodního potrubí do tunelu)

FM2 Při použití izokinetické odběrové sondy definuje předpis EHK 49.03 minimální vnitřní průměr 12 mm, což je pro použití v mikrotunelu příliš velká hodnota. Pokud nebude odběr vzorků řízen na principu izokinetičnosti (u komerčně distribuovaných mikrotunelů výhradně pomocí diferenčního měření průtoků tunelem), je minimální předepsaný průměr sondy 4mm. Odhadované náklady Obdobné jako pro systém odběru vzorku Celkem

-


TECH - Z 16 / 2002

10

4. VYHODNOCENÍ Na základě výše uvedeného rozboru různých možností konstrukčního uspořádání ředícího tunelu se jako nejvýhodnější konstrukční uspořádání jeví varianta vyobrazená na obr.2.

EP

Obr.2: Výsledné schéma ředícího tunelu

ISP TT ∆p

Odstředivé dmychadlo s průtokoměrem, průběžná regulace klapkou

VxB

DT

FM1

PTT TM Řízení pomocí klapky ovládané krokovým motorkem

FH

P FM2

Systém k odběru vzorku částic a jeho prosávání

FC1

Řídící systém tunelu

FC2

FC3

4.1. Popis konstrukčního uspořádání 4.1.1. Použití odstředivého dmychadla Zajištění konstantního hmotnostního průtoku zředěných výfukových plynů tunelem bez nutnosti průběžného řízení během testu je možno jedině při použití objemového dmychadla v kombinaci s tepelným výměníkem. Ani tato varianta však neodstraňuje vliv chyb vzniklých kolísáním tlaku v ředícím tunelu, které může být u systémů s částečným průtokem spalin (na rozdíl od plnoprůtokových tunelů) nezanedbatelné. Tato varianta je navíc prostorově i finančně velmi náročná a obtížně slučitelná s požadavky na mobilitu celého zařízení (např. při použití výměníku vzduch-voda). Navíc žádný z kontaktovaných dodavatelů není schopen zajistit Rootsovo dmychadlo kalibrované pro měření průtoku (jak požaduje legislativa). Nabízené typy dmychadel se většinou uplatňují v aplikacích, kde není kladen zvláštní důraz na přesné dodržení průtočného množství, a proto nejsou často dodavatelům známy žádné údaje ohledně průtočných charakteristik nabízených



11

dmychadel apod. Při hypotetické dodávce kalibrovaného Rootsova dmychadla lze předpokládat extrémní finanční nároky tohoto řešení. Ostatní varianty uvažující použití objemového dmychadla v kombinaci s průtokoměrem, popř. pouze s teplotním čidlem již vyžadují plynulé řízení otáček dmychadla během testu. Tím se ovšem ztrácí veškeré výhody použití objemového stroje, naopak přetrvává výrazná finanční náročnost tohoto řešení (dvojnásobná cena vůči odstředivým dmychadlům). Pro udržování konstantního hmotnostního průtoku tunelem je proto použito odstředivé dmychadlo řízené pomocí klapky umístěné na jeho výtlačné straně v závislosti na údaji hmotnostního průtoku měřeného pomocí dýzy v kombinaci s teplotním čidlem.

4.1.2. Použití klapky na vstupu do tunelu K řízení tlaku v ředícím tunelu pro udržování tlakové rovnováhy na izokinetické odběrové sondě je použita klapka umístěná na vstupu do tunelu. Toto konstrukčně a finančně nenáročné uspořádání bylo vybráno přesto, že s sebou přináší jistá omezení spočívající ve zúžení regulačního rozsahu tunelu (shora omezen hodnotou atmosférického tlaku) vůči konstrukcím používajícím dvojici dmychadel (tlačné dmychadlo na vstupu). Na toto omezení je nutno pamatovat a kompenzovat je např. vhodným umístěním odběrové sondy ve výfukovém potrubí (viz následující odst.). V souvislosti s tímto se uvažuje o vypuštění filtru ředícího vzduchu na vstupu do tunelu. Průtočný odpor této součásti vyvolává na vstupu tunelu podtlak, který je u tunelů používajících dvojici dmychadel korigován tlačným dmychadlem, avšak v navrženém uspořádání by vstupní filtr způsobil další zúžení regulačního rozsahu tunelu. Vypuštění této součásti je nahrazeno měřením obsahu částic na pozadí.

4.1.3. Odběr výfukových plynů Oproti dřívějším používaným konstrukcím spočívá hlavní modifikace systému odběru výfukových plynů (vyplývající z požadavků definovaných v předchozím odstavci) v umístění odběrové sondy do výstupního průřezu výfukového potrubí (jak je naznačeno na obr.2). Výhodou tohoto uspořádání je stálost statického tlaku výfukových plynů v místě odběru (rovnajícího se atmosférickému tlaku). Při obvyklém uspořádání odběru plynů sondou umístěnou ve výfukovém potrubí může při vysokých průtocích výfukových plynů z motoru docházet k výraznému nárůstu klidového tlaku v potrubí. V takovém případě může být pro dodržení tlakové rovnováhy na izokinetické sondě zapotřebí nastavit tlak v ředícím tunelu na hodnotu vyšší než-li je tlak atmosférický. To by však při regulaci tlaku v tunelu klapkou nebylo proveditelné. Výsledky praktického ověření použitelnosti tohoto uspořádání odběru výfukových plynů jsou uvedeny v lit. [1]. Měření tlakové diference na odběrové sondě (rozdíl tlaku ve vstupní části sondy vůči tlaku v okolním průřezu výfukového potrubí) je komplikováno především požadavkem na měření malého tlakového rozdílu (řádově Pascaly), navíc kolísajícího vlivem pulsací ve výfukovém traktu motoru, a krátkým časem, který je pro měření k dispozici (řádově desetiny sekundy). Vedle výrobků zavedených světových výrobců (Honeywell, Rosemount) v odpovídajících cenových hladinách se jeví jako zajímavá nabídka tlakového snímače firmy Cressto, který by měl (na základě konzultací s jeho výrobcem) odpovídat daným požadavkům při cenách řádově nižších.

4.1.4. Řízení ředícího tunelu Výhodu navržené konstrukce lze spatřovat i ve shodném způsobu ovládání řídících členů tunelu (dvě klapky) s možností použití shodného systému pro přenos řídících signálů z počítače. Dodávané výkonové moduly pro ovládání krokových motorů jsou obvykle schopny řídit více krokových motorů, z čehož pramení další možné úspory investic. Naproti tomu, podle informací dodavatelů soustrojí s Rootsovými dmychadly, propojení dodávaných frekvenčních měničů se standardními PC rozhraními není pro tyto dodavatele zcela banální a běžně realizovanou úlohou a většinou na jejím řešení odmítají jakkoli spolupracovat.



12

Předpokládá se integrace všech řídících činností potřebných pro ovládání tunelu (regulátory průtoku FC1, FC2, FC3) do PC počítače vybaveného měřící kartou (zde se jako nejvýhodnější jevila nabídka firmy Tedia) a příslušným softwarem (LabView – přes výraznou finanční náročnost se jedná o „standard“ v dané oblasti, navíc ÚVMV již vlastní jeho licenci, čímž se náklady na software soustřeďují na nákup doplňkových modulů a knihoven). Použití stolního počítače přináší v porovnání s ostatními možnostmi (průmyslový počítač, jednoúčelová řídící jednotka) především výhodu maximální universálnosti a adaptability.

4.2. Navržené uspořádání ve vztahu k legislativním požadavkům Navržená koncepce ředícího tunelu byla též zkoumána s ohledem na vyhovění platné legislativě. Vzhledem k tomu, že současná platná legislativa použití minitunelů pro transient testy neumožňuje, byl použit předpis EHK 49.03 (definující požadavky na minitunely určené pro stacionární testy). Zároveň byl uvažován předpis ISO 16183, který je považován za „předzvěst“ příštího vývoje legislativy EHK. Na rozdíl od plnoprůtokových tunelů, kde předpis EHK 49.03 specifikuje pro udržování konstantního průtoku tunelem použití objemového dmychadla nebo kriticky protékané Venturiho dýzy, u systémů s částečným průtokem spalin není nijak konkrétněji specifikován typ použitého dmychadla: Sací ventilátor Pouze pro systémy s odběrem dílčího vzorku. SB se může použít k měření průtoku zředěného výfukového plynu jestliže je kalibrován. V předpisu uvedených vzorových konstrukcích ředících tunelů se dmychadlo na konci tunelu objevuje jak v kombinaci s výměníkem tepla tak v kombinaci s průtokoměrem (v případech zobrazujících použití izokinetické odběrové sondy však uveden není). Vzhledem k tomu, že předpis nepožaduje přesné dodržení některé z vyobrazených konstrukcí: Protože různá uspořádání mohou dávat rovnocenné výsledky nepožaduje se přesné dodržení těchto vyobrazení. K získání doplňkových informací a ke koordinování funkcí dílčích systémů je možné použít další části, jako jsou přístroje, ventily, solenoidy, čerpadla a spínače. Jiné části, které nejsou potřebné k udržování přesnosti některých systémů, mohou být vyloučeny z použití, jestliže jejich vyloučení je podloženo osvědčeným technickým úsudkem. nejeví se toto uspořádání v konfliktu s platnou legislativou. Řízení tlaku v tunelu klapkou na vstupu (resp. vynechání tlačného dmychadla PB) je podle předpisu přípustné: PB se nepožaduje, když se použije škrticí klapka. Zhruba tytéž požadavky definuje i předpis ISO 16183 (Měření plynných emisí motorů užitkových vozidel ze surových výfukových plynů a měření emisí částic pomocí ředících tunelů s částečným průtokem výfukových plynů během transient testů). Z textu návrhu tohoto předpisu je však možno vysledovat jistý odklon od systému používajících izokinetickou odběrovou sondu směrem k mikrotunelům pracujícím na základě diferenčního měření průtoku – zřejmě v souvislostí s posledními trendy vývoje čelních světových výrobců. Nelze proto do značné míry odhadnout reakce příslušných orgánů při pokusu o certifikaci navrženého provedení tunelu.



13

5. ODHAD NÁKLADŮ Pro výše popsané uspořádání ředícího tunelu jsou zde vyčísleny náklady na nákup všech hlavních součástí. Odhad nezahrnuje náklady na díly, jejichž výroba se předpokládá v rámci ÚVMV na základě úprav předchozích konstrukcí ředících tunelů. Diferenční tlakový snímač

Cressto řada N

Odstředivé dmychadlo

Energoekonom HRD 1/5 T

Krokový motor + řídící modul

Microcon SL34-2530 + CD30M

Měřící karta

Tedia PCA 7208 AL

Řídící software

1

LabView

Náklady celkem (zaokrouhleno)

3 370,37 764,2 x 9 980,6 500,45 325,70 000,-

1

vzhledem k tomu, že ÚVMV vlastní licenci tohoto programového balíku, jeho cena nebyla do součtu nákladů započítána

6. PODĚKOVÁNÍ Práce prezentované v této zprávě byly uskutečněny za podpory Výzkumného centra automobilů a spalovacích motorů Josefa Božka LN00B073.

7. LITERATURA [1]

Diviš,M. - Tichánek,R. - Vacek,R.: Experimentální ověření metody izokinetického odběru výfukových plynů. Technická zpráva TECH-Z 23/2001, ÚVMV Praha 2001.

[2]

Diviš,M. – Tichánek, R.: Měření emisí částic vznětových motorů pomocí minitunelu. Sborník referátů z XII. mezinárodního symposia MOTOR SYMPO`01, Brno 2001. Praha ČVUT,ÚVMV 2001.

[3]

Porš,F.: Zhodnocení současného stavu měření škodlivých částic vznětových motorů a návrh dalších postupů. Výzkumná zpráva TECH – Z 22/2001, ÚVMV Praha 2001

[4]

Takáts,M.: Měření emisí spalovacích motorů. Vydavatelství ČVUT, Praha 1997

[5]

Plee,S.F. – MacDonald,J.S.: Some Mechanisms Affecting the Mass of Diesel Exhaust Particulate Collected Following a Dilution Process. SAE Paper 800186

[6]

MacDonald,J.S. – Plee,S.F.: Experimental Measurements of the Independent Effects of Dilution Ratio and Filter Temperature on Diesel Exhaust Particulate Samples. SAE Paper 800185

[7]

Hirakouchi,N. – Fukano,I,. – Shoji,T.: Measurements of Diesel Exhaust Emissions with Mini-Tunnel. SAE Paper 890181

[8]

Propagační materiály a internetové prezentace firem: Lubenecké továrny Svoboda, Energoekonom, Microcon, Rosemount a dalších



14

8. PŘÍLOHA – ŘEHLED NABÍDEK NA DODÁVKY JEDNOTLIVÝCH KOMPONENT 8.1. Rootsova dmychadla Firma - kontakt

Obsah dodávky

Lubenecké

Dmychadlový agregát

továrny Svoboda

Elektromotor - výkon 4 kW

www.lutos.cz

Frekvenční měnič

[email protected]

Cena celkem

112 974,-

Kubíček

Soustrojí dmýchadla

107 000,-

www.kubicekspk.cz

Elektromotor - výkon 3 kW

[email protected]

Frekvenční měnič Sleva při platbě předem Cena celkem

Cena bez DPH (Kč) 71 000,5 582,35 802,-

4 300,23 000,5 600,128 700,-

Ivan Paulas


www.mse.cz/dmychadla

včetně elektromotoru - výkon 3 kW

95 700,-

[email protected]

Frekvenční měnič

30 000,-

Cena celkem

125 700,-

LK Pumpservice


www.lkpumpservice.cz


130 000,-

[email protected]

Cena celkem

130 000,-

8.2. Odstředivá dmychadla Energoekonom

Vysokotlaký radiální ventilátor HRD 1/5 T

www.2e.cz

včetně motoru

[email protected]

Náklady na dopravu SRN

32 764,-

5 000,-

Cena celkem

37 764,-

B&SPOL

Radiální dmychadlo SCL 65 SH

75 400,-

www.baspol.cz


[email protected]

Cena celkem

75 400,-

Bratex Brno

Radiální dmychadlo SD 800

73 400,-

www.almara.cz/bratex

Cena celkem

73 400,-



15

Obr.3: Dmychadlový agregát Lubeneckých továren Svoboda



16 Obr.4: Radiální ventilátor od Energoekonom


TECH - Z 16 / 2002

17

8.3. Krokové motory Berger Lahr

motor 2 Nm VRDM 397 LHB na 24Vdc

6 035,-

www.regulacni-pohony.cz

výkonová jednotka bez zdroje D920.51

9 106,-

Microcon

motor SL34-2530

2 980,-

www.microcon.cz

řídící a výkonový modul CD30M

7 000,-

[email protected]

výkonový modul SD30M

neznámá

motor SL34-2530

3 280,-

[email protected],

JMF www.jmf.cz [email protected] ´

Obr.5: Momentová charakteristika krokového motoru Microcon SL34-2530



Obr.6: Výkonové a řídící moduly krokových motorů od Microcon

18



19

Obr.7: Krokový motor SL34-2530 od Microcon



20

8.4. Snímače tlakové diference Pemit

snímač Rosemount - 3051S

www.pemit.cz

referenční přesnost 0,04 % rozsahu

[email protected]

proudový výstup 4-20mA, HART® komunikace

Cressto

snímač řady N

www.cressto.cz

přesnost 0,1 % rozsahu

[email protected],

proudový výstup 4-20mA, napěťový 0-10V

Maring

snímač EJA110A-ELS5A-24NN

www.yokogawa.cz


[email protected]

proudový výstup 4-20mA s dig. přenosem HART, BRAIN

Airflow

snímač PTLN-K 0-500 Pa

www.airflow.cz

přesnost 1 % rozsahu

[email protected]

proudový i napěťový výstup

Hill tech

snímač DP-10 + zdroj

www.hilltech.cz

přesnost ≤ 1% rozsahu

[email protected]

proudový výstup 4-20mA

Newport Electronic

PX2670-2.5D10V

www.newport.cz


[email protected]

napěťový výstup 0-10V

Dewetron-Praha

GBD DT HS 840 AEN

www.dewetron.cz

tlaková diference 0-4kPa

[email protected]

proudový výstup 4-20mA

Honeywell

STD110-E1H-00000-S2, MB, CC, 3A

www.honeywell.com


antonin.pospisil@honeywell. proudový výstup 4-20mA nebo digitální DE protokol com

60 000,-

3 370,-

33 484,-

10 590,-

18 000,-

11 910,-

27 920,-

60 583,-



Obr.8: Diferenční tlakový snímač Rosemount – 3051S (dodavatel Pemit)

21



22

8.5. Měřící karty Newport Electronic

CIO-DAS08-PGH

www.newport.cz

8 analogových vstupů, až 31 digitálních I/O linek

[email protected]

přesnost 0,01 %

Tedia

PCA 7208 AL multifunkční PCI karta

www.tedia.cz

8 analogových vstupů, 2 výstupy, 12 bitový A/D

[email protected]

převodník, 8 digitálních vstupů a výstupů

National Instruments

PCI-6023E

www.ni.com

16 analogových vstupů, dva výstupy

[email protected]

8 digitálních vstupů a výstupů

12 990,-

6 500,-

20 000,-

8.6. Řídící software National Instruments

LabView - software pro sběr a zpracování dat určený k

www.ni.com

řízení měřícího stanoviště

[email protected]

(ÚVMV vlastní licenci)

Promotic

Softwarový nástroj pro tvorbu vizualizačních a řídících

www.microsys.cz

systémů skriptovacím jazykem VBscript

[email protected]

cena licence – následný upgrade je zdarma

45 325,-

26 800,-

ÚSTAV PRO VÝZKUM MOTOROVÝCH VOZIDEL s.r.o. TÜV Süddeutschland Holding AG

Recommend Documents