Károsanyag kibocsátás vizsgálata Minőség ellenőrzés 1
Szgj. (Diesel-motorok) emissziós határai Részecske kibocsátás [g/kwh] Füstgáz visszavezetés EURO 3 (2000) EURO 5 Részecske szűrő EURO 4 Kialakítás Jelenlegi motorok Vezérlés Katalizátor Füstgáz visszavezetés nélkül USA NOx [g/kwh] Prof. Bengt Johansson, ECM-2005 2
Szgj. (Otto-motorok) emissziós határai 3
Emissziós határértékek (szgj) www.dieselnet.com 4
Európai OBD határértékek, g/km www.dieselnet.com 5
Motor vizsgálati ciklusok vizsgálati ciklus a fordulatszámmal és nyomatékkal meghatározott elvégzett vizsgálati pontok sorozatát jelenti melyeken a motor működik állandósult üzemállapotban (ESC vizsgálat) vagy átmeneti üzemi állapotban (ETC, ELR vizsgálat); 6
A mérés körülményei: A környezeti nyomás és hőmérséklet közelítse meg a "szabványos" légköri viszonyokat, vagyis: légköri nyomás (száraz) legalább 96,6 kpa a környezeti hőmérséklet 23±7 C korrekció: F = 99 Ta ps 298 0,7 hűtőfolyadék-hőmérséklet gyártó által előírt v. 80±5 C léghűtéses motoroknál a környezeti levegő hőfoka a gyártó által meghatározott maximum ±0-20 C, üzemanyag hőmérséklet gyártó által előírt határértéken belül állandó, v. 38±5 C kenőolaj hőmérséklet gyártó által előírt határértéken belül állandó, a feltöltőlevegő hőmérsékletét a deklarált legnagyobb teljesítménynek megfelelő fordulatszámnál és teljes terhelésnél ± 5 K-en belül meg kell közelítenie 7
az ESC amely, egy 13 állandósult üzemállapotból álló ciklus, az ELR átmeneti terhelési fokozatokból áll különböző fordulatszámoknál, amelyek egyetlen vizsgálati eljárás szerves részei és amelyeket egy időben kell elvégezni; az ETC amely másodpercről - másodpercre változó átmeneti üzemállapotok sorozatából áll. 8
Az ESC vizsgálat Az üzemmeleg motor egy előírt üzemállapot sorozata alatt folyamatosan vizsgálni kell a kipufogógázban lévő fenti szennyezőanyagokat a kezeletlen kipufogógázból vett minta alapján. A vizsgálati ciklus egy sor fordulatszámmal és terheléssel meghatározott üzemállapotból áll, amelyek felölelik a dízelmotorok jellemző üzemi tartományát. Minden egyes üzemállapotban meg kell határozni az egyes gáznemg znemű szennyezőanyagok koncentráci cióját, a kipufogógáz-áramot, a motor teljesítm tményét, és a mért m értékeket súlyozni s kell. A részecske-mintát kondicionált környezeti levegővel kell felhígítani. A teljes vizsgálati eljárás alatt egy mintát kell venni és összegyűjteni megfelelő szűrőkön. Az egyes kibocsátott szennyezőanyagok gramm/kilowattórában kifejezett mennyiségét az e fejezetben leírt módon kell kiszámítani. Ezenfelül az ellenőrzési 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 ellenőrzése biztosítja a motor szennyezőanyag-kibocsátás csökkentésének hatékonyságát a tipikus motor-üzemeltetési tartományon belül. A vizsgálati pontokat jóváhagyott véletlenszerű (randomizációs) statisztikai módszerekkel kell kiválasztani. 9
A vizsgálati ciklusok specifikus meghatározása Leadott teljesítmény (a leadott P max %-a) P max 50 %-a Ellenőrzött terület P max P max 70 %-a Alapjárat Motor fordulatszám 10
AZ ESC ÉS ELR VIZSGÁLATI CIKLUS Az A, B és C motor-fordulatszámokat a gyártónak kell megadnia a következő előírásoknak megfelelően: Az n hi magas fordulatszámot a II/A rész 8.2. pontja szerint meghatározott, deklarált P(n) legnagyobb effektív teljesítmény 70 %-ának számításával kell megállapítani. Az n hi az a legnagyobb motor-fordulatszám, amelynél a teljesítmény-görbén ez a teljesítményérték előfordul. Az n lo alacsony fordulatszámot a II/A rész 8.2. pontja szerint meghatározott, deklarált P(n) legnagyobb effektív teljesítmény 50 %-ának számításával kell megállapítani. Az n lo az a legkisebb motor-fordulatszám, amelynél a teljesítmény-görbén ez a teljesítményérték előfordul. Az A, B és C motor-fordulatszámokat a következők szerint kell kiszámítani: A fordulatszám = n lo + 0,25 (n hi - n lo ) B fordulatszám = n lo + 0,5 (n hi - n lo ) C fordulatszám = n lo + 0,75 (n hi - n lo ) 11
ESC Európai állandósult állapotú ciklus (European steady state cycle) Üzemálla pot száma Motorfordulatszá m Százalékos terhelés Súlyozó tényező Az üzemmód időtartama 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 12
Napraforgó- és repceolaj összehasonlítása gázolajjal (g/kwh-ban fajlagosítva, ESC szerint súlyozva, százalékosan) 13
Változás gázolajhoz képest (ford=2500 1/perc, M=186 Nm, katalizátor elött) 14
Változás gázolajhoz képest (alapjárat, katalizátor elött) 15
Az ELR vizsgálat Az előírt terhelésreagálási vizsgálat során fényelnyelés elvén működő füstölésmérővel meg kell határozni az üzemmeleg motor füstölését. A vizsgálat a motor 10 %- tól 100 %-ig terjedő terheléséből áll állandó fordulatszámon, három különböző motorfordulatszámnál. Ezenfelül egy negyedik terhelési fokozattal is kell járni amelyet a vizsgáló laboratórium választ ki, és ennek értékét össze kell vetni az előző terhelési fokozatok értékeivel. A füstf stölés s csúcs csértékét t az e fejezet A részében leírt átlagoló algoritmussal kell meghatározni 16
ELR vizsgálat állandó motor-fordulatszámon alkalmazott terhelési fokozatok sorából álló ciklust jelent; Fordulatszám Európai terhelésreagálási vizsgálat (European load response test) 1. ciklus 2. ciklus 3. ciklus 4. ciklus Kiválasztott pont Terhelés 17
Az ETC vizsgálat Az üzemmeleg motor előírást átmeneti üzemállapotaiból álló ciklus során, amely jól megközelíti a tehergépkocsikba és buszokba épített nagy igénybevételű motorok úttípustól függő üzemelési viszonyait, vizsgálni kell a fenti szennyezőanyagokat a teljes kipufogógáz z mennyiség g kondicionált környezeti levegővel vel törtt rtént 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 s HC koncentráci ciót t a ciklus során n az gázelemzg zelemző készülék k jeleinek integrálásával. A CO, CO2 és s NMHC koncentráci ciója meghatározhat rozható az elemző készülék k jeleinek integrálásával, vagy zsákos mintavétel tel útján. A részecskék mennyiségének meghatározásához megfelelő szűrőkön arányos mintát kell összegyűjteni. A hígított kipufogógáz áramát az egész ciklusra meg kell határozni, a kibocsátott szennyezőanyagok tömegének kiszámításához. A kibocsátott szennyezőanyagok tömegének értékeket a motor munkájára kell vonatkoztatni, hogy megkapjuk az egyes szennyezőanyagok kibocsátott mennyiségét gramm/kilowattóra mértékegységben. 18
ETC vizsgálat 1800 másodpercről-másodpercre változó, átmeneti üzemállapotból álló ciklust jelent; Városi utak Vidéki utak Autópályák Fordulatszám % Nyomaték % Idő [s] 19
További vizsgálati ciklusok www.dieselnet.com 20
Részáramú hígító rendszer CO2 koncentráció méréssel, szénegyensúllyal és teljes mintavétellel 21
Részáramú hígító rendszer izokinetikus szondával és rész-mintavétellel (szívóventilátor vezérlés) 22
Teljes átáramlású hígító rendszer 23
Kezeletlen kipufogógáz CO, CO2, NOx és HC összetevőit elemző rendszer folyamatábrája; csak az ESC vizsgálatnál 24
Hígított kipufogógáz CO, CO2, NOx és HC összetevőit elemző rendszer folyamatábrája; az ETC vizsgálatnál, választahtóan az ESCnél 25
Részecske mintavevő rendszer 26
Rész- és teljesáramú füstölésmérő A fényforrás egy 2800 3250 K közötti színhőmérsékletű fehér fényű izzólámpa, vagy egy 550-570 nm közötti színkép-csúcsot mutató zöld fényt kibocsátó LED legyen 27
NOVA Microtrol 2 http://ec.europa.eu/enterprise/automotive/pagesbackground/emission_control/vol_2-particulates.pdf 28
HORIBA MEXA 8120F 29