Benzinmotor károsanyag-kibocsátásának vizsgálata



Hasonló dokumentumok
Keverék összetételének hatása a benzinmotor üzemére

Optimális előgyújtás meghatározása

Diagnosztika labor. Előadók: Kocsis Szürke Szabolcs Somogyi Huba Szuromi Csaba

4.5. Villamos gyújtóberendezések (Ötödik rész)

Szelepvezérlés hatása a benzinmotor jellemzőire

Tájékoztató. Használható segédeszköz: számológép, rajzeszközök

Dízelmotor kagylógörbéinek felvétele

EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

Fizikai kémia és radiokémia labor II, Laboratóriumi gyakorlat: Spektroszkópia mérés

Levegőellátás. - a levegő tulajdonságai, - a sűrített levegő előállítása, - a sűrített levegő felhasználása

2.6 Tüzelőanyagfogyasztás-mérés A tüzelőanyagfogyasztás-mérésről általában. Műszeres motorvizsgálat 2.6-1

A talliummal szennyezett NaI egykristály, mint gammasugárzás-detektor

A forgórész az állórész eredő mezejének irányába áll be. Ezt a mágneses erők egyensúlya alapján is követhetjük.

Anyagszerkezettan és anyagvizsgálat (BMEGEMTAGK1)

motorokban Dr. Bereczky Ákos Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék BME

Gépjárművek Üzemanyag ellátó Berendezései. Dr. Szabó József Zoltán Egyetemi docens Óbudai Egyetem Mechatronikai és Autótechnikai Intézet

8.13. Elektronikusan irányított dízelbefecskendező rendszerek (Tizenharmadik rész Adagolóporlasztós dízelbefecskendező rendszerek III.

119. Melléklet: 120. számú Elõírás

GÉPJÁRMŰ VIZSGÁLATOK ÜZEMI GYAKORLATA

A tételhez segédeszköz nem használható!

MAGYAR RÉZPIACI KÖZPONT Budapest, Pf. 62 Telefon , Fax

DÍZEL VONTATÓJÁRMŰVEK I. VASÚTI DÍZELMOTOROK

4. Szervetlen anyagok atomemissziós színképének meghatározása


FEHU-A kompakt álló légkezelők

SZENT ISTVÁN EGYETEM BELSŐÉGÉSŰ MOTOROK MŰKÖDÉSI MIKROFOLYAMATAINAK ANALÍZISE A GÉPÜZEMELTETÉS CÉLJÁBÓL. Doktori értekezés. Bártfai Zoltán.

Átlátszó műanyagtermékek előállítása fröccsöntéssel és fóliahúzással

enerátor és otor a jövőbe mutat A Volt és Amper(a) mechatronikája

Tájékoztató. Használható segédeszköz: számológép, rajzeszközök

GÁZIONIZÁCIÓS DETEKTOROK VIZSGÁLATA. Mérési útmutató. Gyurkócza Csaba

Az Európai Unió Tanácsa Brüsszel, február 1. (OR. en)

KONDENZÁCIÓS KAZÁNOK <35 KW. 2010/04-es verzió. CLAS B PREMIUM b

MUNKAANYAG. Macher Zoltán. Járművek villamossági berendezéseinek, diagnosztikája és javítása I. A követelménymodul megnevezése: Gépjárműjavítás I.

G É P K Ö N Y V. Hegesztett házas sarokszűrők Típus: KF-25L KF-40L KF-50L KF-80L KF-100L KF-150L

(2. felülvizsgált változat, amely tartalmazza az október 16-án hatályba lépett módosításokat) 48. Melléklet: 49.

1. Mûszaki adatok (gyári adatok)

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR ENERGETIKAI GÉPEK ÉS RENDSZEREK TANSZÉK KALORIKUS GÉPEK

XC-K. - 05/12 rev. 0 HASZNÁLATI ÚTMUTATÓ A TELEPÍTÕ ÉS KARBANTARTÓ RÉSZÉRE

Tárgyszavak: autógyártás; műszaki követelmények; permeáció; üzemanyag-emisszió; mérési módszer; áteresztés csökkentése.

MOTECK SW-280 (D1) Szárnyas kapu nyitó Használati és üzembe helyezési utasítás

(2. felülvizsgált változat, amely tartalmazza az október 16-án hatályba lépett módosításokat) 48. Melléklet: 49.

SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGALATI TALÁLMÁNY

= szinkronozó nyomatékkal egyenlő.

Instacioner kazán füstgázemisszió mérése

MELLÉKLET. a következőhöz: A Bizottság felhatalmazáson alapuló rendelete

Euro VI Haszongépjármű-emissziótechnika

Hogyan válasszunk ventilátort légtechnikai rendszerekhez?

3. MECHANIKUS HAJTÁSOK

5 Egyéb alkalmazások. 5.1 Akkumulátorok töltése és kivizsgálása Akkumulátor típusok

MŰSZAKI ISMERETEK. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

OSZTÁLYOZÓVIZSGA SZAKMAI ISMERETEK 11. OSZTÁLY

Összefoglaló jelentés a NABI Sirius szóló autóbuszról

JÁRMŰ HIDRAULIKA ÉS PNEUMATIKA

A tételekhez segédeszköz nem használható.

HITELESÍTÉSI ELŐÍRÁS KIPUFOGÓGÁZ ELEMZŐK HE

Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék. Emisszió mérés berendezései

LÁNGATOMABSZORPCIÓS MÉRÉSEK

BIO-VONAL KÖRNYEZETVÉDELMI ÉS SZOLGÁLTATÓ BETÉTI TÁRSASÁG



UV-LÁTHATÓ ABSZORPCIÓS SPEKTROFOTOMETRIA




EVO600 EVO600SC EVO800 EVO1200 ACE800E ACE500ET

X. Fénypolarizáció. X.1. A polarizáció jelenségének magyarázata

1. Bosch Motronic MED integrált motorirányító rendszer felépítése és általános jellemzői

HITELESÍTÉSI ELŐÍRÁS HE

Környezetvédelmi mérések fotoakusztikus FTIR műszerrel

MUNKAANYAG. Bukovinszky Márta. Otto motorok felépítése és működési elve I. A követelménymodul megnevezése: Gépjárműjavítás I.

ml-es, átlátszó műanyag vákuumedény, kpa-os mérőórával, légtelenítő nyílással, szabályozószeleppel, gumicsővel, szívópalackkal.

Az adalék nem tartalmaz fém vagy szervesfém vegyületet. A termék kén-, foszfor- és halogénmentes.

Tartalomjegyzék. 1. Előzmények Vizsgálat Vizsgálat menete Méréseredmények Méréseredmények értékelése 6

Szerelési és karbantartási utasítás

Nagytisztaságú laboratóriumi gázok és gázkeverékek. Budapest, Messer Hungarogáz Kft. Simonics Renáta

A tételhez használható segédeszközöket a vizsgaszervező biztosítja.

Hibriddiagnosztika/1

Alternatív motorhajtóanyagok alkalmazása belsőégésű motorban Doktori (Ph.D.) disszertáció

Kenőanyagcsere és gépkarbantartás szervezés olajanalízis alapján


Mikrohullámok vizsgálata. x o

Kézikönyv. Terepibusz-interfészek, terepi elosztók MOVI-SWITCH vezérlésére. Kiadás: / HU

19. Az elektron fajlagos töltése

Elektromechanika. 5. mérés. Egyenáramú motor mérése

komfort légkezelõ berendezés

a VW-konszern korábbi platformstratégiája módosult, kiegészült a moduláris építésmóddal, ehhez a főegységeket hozzá kellett illeszteni,

CENTRIFUGÁLKOMPRESSZOR FALI MEGCSAPOLÁSÁN ALAPULÓ AKTÍV POMPÁZS-SZABÁLYZÁSÁNAK MATEMATIKAI MODELLJE TARTALMI KIVONAT

Mérôváltó bemenetek és általános beállítások

Korszerű ipari kenőanyagokkal az élhető környezetért

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

L Ph 1. Az Egyenlítő fölötti közelítőleg homogén földi mágneses térben a proton (a mágneses indukció

Hidraulika. 5. előadás

GRUNDFOS KEZELÉSI UTASÍTÁSOK MAGNA1. Telepítési és üzemeltetési utasítás

800 kw-os TIRISZTOROS VILLAMOS TOLATÓMOZDONY

Szerelési és karbantartási utasítás

Emisszió Mértékegység ESC ETC* CO mg/kwh THC mg/kwh NO x. mg/kwh 400** 460** NH 3

Drágán üzemelnek a régi motorok

BME Grundfos Rosenberg Szakmai Nap nergetikai szabályozások hatása az épületekre és az iparra. Tisztelettel köszöntjük vendégeinket! május 3.

FOGASSZÍJHAJTÁS KISFELADAT

Gépjárművek Üzemanyag ellátó Berendezései

Átírás:

Benzinmotor károsanyag-kibocsátásának vizsgálata Összeállította: Bárdos Ádám Dr. Németh Huba Budapest, 2013

Tartalom 1. A mérés célja... 3 2. A méréshez ajánlott irodalom... 3 3. Az 1. számú fékterem bemutatása... 3 3.1 A fékgép és a hozzá kapcsolódó mérőrendszer ismertetése... 3 3.2 A vizsgálandó motor adatai... 6 3.3 A MoTec motorvezérlő elektronika... 7 4. Az emissziómérő ismertetése... 9 4.1 A mintavevő rendszer felépítése... 9 4.2 Nitrogén-oxidok mennyiségének mérése kemilumineszcenciás elven működő analizátorral... 10 4.3 A kipufogógázban lévő elégetlen szénhidrogének mennyiségének mérése lángionizációs detektor (FID Flame ionisation detector) segítségével... 12 4.4 CO és CO 2 mennyiségének mérése infravörös-abszorpciós elven (NDIR) működő műszerrel... 13 5. A mérés végrehajtása... 14 5.1 A műszerek működéséhez szükséges gázok, kalibráció... 14 5.2 Mérendő mennyiségek... 15 6. A mérés kiértékelése... 17 7. Értékelés, a jegyzőkönyv tartalma... 18 MŰEG Y E T E M G É P J Á R MŰVEK T A N S Z É K 2

1. A mérés célja Benzinmotor emissziójának (CO 2, CO, NO, NO x és HC) vizsgálata a fordulatszám, terhelés és a légviszony függvényében. Gépjárműmotorok károsanyag-kibocsátásának vizsgálatára használt műszerek és használatuk megismerése. 2. A méréshez ajánlott irodalom 1. Dezsényi-Emőd-Finichiu: Belsőégésű motorok tervezése és vizsgálata, Budapest, Tankönyvkiadó, 1992.: 16.4 fejezet. 2. Kalmár I., Stukovszki Zs.: Belsőégésű motorok folyamatai, Budapest, Műegyetemi kiadó, 1998. Áttanulmányozandók a 3.1 és 3.2 fejezetek. 3. Dr. Németh Huba: Gépjárműmotorok II., Égésfolyamatok előadásvázlatok, BME 3. Az 1. számú fékterem bemutatása 3.1 A fékgép és a hozzá kapcsolódó mérőrendszer ismertetése A berendezés elvi vázlata az 1. ábrán látható. A turbótöltésű, levegő-visszahűtésű benzinmotor Borghi-Saveri FE150S típusú örvényáramú fékpadhoz van kapcsolva. A mérést az Energotest- MF számítógépes merőrendszer segítségével végezzük el. A villamos örvényáramú fékpad jellemzője, hogy a fékezőnyomaték-fordulatszám görbe gyakorlatilag tetszőlegesen szabályozható, ezen kívül ezek a fékpadok egyszerűen automatizálhatók. A villamos örvényáramú fékpad állórésze és forgórésze között mágneses hatás hozza létre a fékezőnyomatékot. Az állórészben gerjesztő tekercsek vannak, amelyekben egyenáram folyik. A fogazott tárcsa alakú forgórész forgatáskor a forgórészben örvényáramok indukálódnak. Ezek az örvényáramok a tárcsán fékező mágneses erőtereket hoznak létre, és a motor mechanikai munkáját hőenergiává alakítják át. Ezért az állórészt vízzel hűteni kell. A gerjesztőáram a fékgép szabályozóegysége által állítható, amely által különböző terhelési karakterisztikákat tud megvalósítani. Ehhez a visszacsatolt jelek a motorfordulatszám és a nyomaték. A Borghi-Saveri FE 150S fékpad legfontosabb üzemmódjai a következők: - Fordulatszámtartó üzemmód (α-n) - Nyomatéktartó üzemmód (α-m) - Munkaponttartó üzemmód (M-n) MŰEG Y E T E M G É P J Á R MŰVEK T A N S Z É K 3

- Fordulatszámmal négyzetes nyomaték karakterisztika (járműellenállás) - Külső gerjesztő-jel feldolgozása A fenti üzemmódok közül a fordulatszámtartó üzemmódra van szükség a mérések során, mivel előre definiált fordulatszámokon kell a mérést kivitelezni. 1. ábra A mérőberendezés felépítése A Borghi-Saveri fékpad szabályozóegysége egy mérésadatgyűjtő egységen keresztül kapcsolódik a mérő/vezérlő számítógéphez. Ez az egység további vezérlő és mért jeleket dolgoz fel. MŰEG Y E T E M G É P J Á R MŰVEK T A N S Z É K 4

2. ábra A Borghi-Saveri FE150S fékgép határgörbéje A motor terhelési szintjének beállításához az állandó fordulatú üzemben a gázpedál pozíciója szolgál. A gázpedál működtetését egy léptetőmotor végzi, valamint a beállított pozíció visszamérésre kerül. Így az %-os lépésekben állítható be. Ezen túl a tüzelőanyagfogyasztásmérő berendezés vezérlése és mérése is a mérőszámítógép által irányított. MŰEG Y E T E M G É P J Á R MŰVEK T A N S Z É K 5

A tüzelőanyagfogyasztás-mérés alapja az, hogy meghatározott tömegű tüzelőanyag-mennyiség elfogyasztásának az idejét mérjük. A mennyiségekből és az időből számítható a fogyasztás, ez az úgynevezett gravimetrikus mérési eljárás. A rendszerben a motor folyamatosan a fogyasztásmérő tartályából kapja a tüzelőanyagot, melyet a mérőegység kiürülés előtt mindig újratölt. A fogyasztásmérés kezdetekor a vezérlőjel hatására egy stopperóra indul, amely egészen addig fut, amíg az előre meghatározott tüzelőanyag tömeg ki nem fogy a tartályból. A gravimetrikus fogyasztásmérő előnye a térfogatméréssel szemben, hogy a fajlagos jellemzők meghatározásához nincs szükség sűrűség mérésre areométerrel. 3.2 A vizsgálandó motor adatai A vizsgálat tárgyát egy GM gyártmányú, Európában leginkább Opel gépkocsikba szerelt 1,4l lökettérfogatú turbótöltött benzinmotor képezi (Family0). 3. ábra GM A14NET benzinmotor A motor négyhengeres, hengerenként négyszelepes görgős lengőkarú szelepemelőkkel. A két felülfekvő vezérműtengelyt lánc hajtja. Mind a szívó, mind a kipufogó vezérműtengelyek MŰEG Y E T E M G É P J Á R MŰVEK T A N S Z É K 6

nyitási pontja fokozatmentesen állítható, a nyitási mélység és szögkeresztmetszet azonban nem. A pillangószelep és a gázpedál között nincs mechanikus kapcsolat, drive-by-wire rendszer nyitja a fojtószelepet a gázpedál elfordulás függvényében. A turbófeltöltőn nyomásszabályzása wastegate segítségével történik és a kompresszor leválásának elkerülésére megkerülő, un. load dump szelepet alkalmaztak. A motor vezérlőegysége egy programozható MoTec M600 motorvezérlő, melynek segítségével minden vezérelhető és szabályozható beavatkozó állítható. A vizsgált motor adatai az 1. táblázatban láthatók. Motor típus: GM (Opel) A14NET Hengerek száma: 4 Szelepek száma/típusa: 16/DOHC Égéstér: Háztető alakú, keresztáramú Ütemszám: 4 Lökettérfogat: 1364 cm 3 Furat/Löket: 72,5/82.6 mm Kompresszióviszony: 9,5 : 1 Névleges teljesítmény: 103 (140) /4900-6000 kw(le) /1/min Névleges nyomaték: 200 /1850-4200 Nm / 1/min Motorvezérlő gyártó: Gyári: Delphi / Méréskor: MoTec Alapjárati fordulatszám: 750±50 rpm Maximális fordulatszám: 6000±100 rpm Gyújtási sorrend: 1-3-4-2 3.3 A MoTec motorvezérlő elektronika 1. táblázat A vizsgálandó motor adatai A MoTec motorvezérlő és adatgyűjtő-adatfeldolgozó egységeket elterjedten használják a motorsport minden ágában, gépkocsikon kívül motorkerékpárok, jetskyk és hószánok teljesítményfokozásánál. MŰEG Y E T E M G É P J Á R MŰVEK T A N S Z É K 7

4. ábra A MoTec M600 ECU Jelen esetben nem a teljesítményfokozás volt a cél, hanem, hogy a motor minden paraméterét szabadon állítani lehessen a laborgyakorlatok során. Emiatt esett a választás az M600 típusú motorvezérlőre, amely amellett, hogy hat hengerig tud gyújtószikrát adni és befecskendezőket vezérelni, többek között képes a drive-by-wire fojtószelep kezelésére, két (V-motoroknál négy) vezérműtengely fokozatmentes állítására, λ-jelkövetésre és zárt hurkú turbónyomás szabályozásra. A gyakorlat során az ECU segítségével fogjuk a különböző légviszony értékeket beállítani. 5. ábra A MoTec diagnosztikai szoftverének kezelőfelülete a légviszony térképpel MŰEG Y E T E M G É P J Á R MŰVEK T A N S Z É K 8

4. Az emissziómérő berendezés ismertetése 4.1 A mintavevő rendszer felépítése A mintavevő rendszer egy úgynevezett PDP-CVS (Positive displacement Pump Constant volume sampler) rendszer, melynek elve, hogy egy teljesáramú hígító-alagútban a motorból érkező kipufogógáz levegővel keveredik. Ez a hígítás megakadályozza a gáz telítődését és a benne lévő vízgőz kondenzálódását, valamint a mérést meghamisító reakciók lezajlását. A berendezés vázlata az alábbi ábrán látható: 6. ábra A CVS mintavevő rendszer vázlata A csatornában áramló gáz ezután egy hőcserélőn halad át, melynek feladata, hogy hőmérsékletét, így sűrűségét állandó értéken tartsa. A kondicionált kipufogógázból ezután már minta vehető. A csatornából egy Roots-fúvó szállítja a gázt a szabadba. A fúvó fordulatának azonos értéken tartásával, a mérés alatt megtett fordulatainak vagy fordulatszámának mérésével az átszivattyúzott térfogatáram egyszerűen számítható. Gépjárműmotorok minősítésekor a ciklusban kibocsátott károsanyag tömegére vagyunk kíváncsiak. Ezzel a módszerrel a fúvó fordulatszámának teljes ciklus alatt azonos értéken MŰEG Y E T E M G É P J Á R MŰVEK T A N S Z É K 9

tartása mellett elegendő csupán a ciklus alatti koncentrációk átlagolása, így a teljes kibocsátott tömeg egyszerűen számolható. Az alagútból a mintát HC mérőműszerig 170 C felé fűtött vonalon juttatjuk el, hogy elkerüljük a hosszabb szénláncú szénhidrogének csőfalakra való kicsapódását. Az általunk használt Richard Oliver PDP-CVS rendszer kezelőfelülete az alábbi ábrán látható: 7. ábra A hígítórendszer kezelőfelülete 4.2 Nitrogén-oxidok mennyiségének mérése kemilumineszcenciás elven működő analizátorral A berendezés működésének elve a nitrogén-monoxid (NO) ózonnal (O 3 ) való kemilumineszcenciás reakcióján alapul. A lezajló folyamatok: + + Nitrogén-dioxid keletkezése + + Gerjesztett állapotú nitrogén-dioxid keletkezése + Kemilumineszcencia + Más anyaggal való ütközés révén való deaktiváció ahol: a kisugárzott fény energiája (h: a Planck állandó, v: a kisugárzott fény frekvenciája) MŰEG Y E T E M G É P J Á R MŰVEK T A N S Z É K 10

Azaz a nitrogén-monoxid kis nyomáson (0,3-0,8 kpa) az ózonnal nitrogén dioxiddá oxidálódik. Ilyenkor a keletkezett nitrogén-dioxid molekulák egy része (10%) gerjesztett energiaállapotú lesz. Ezek a molekulák fénykibocsátás kíséretében azonnal visszaalakulnak gerjesztetlen nitrogén-dioxid molekulákká. Ezt a fénykibocsátást méri a műszer fotocella segítségével. A fotocella árama arányos a nitrogén-monoxid koncentrációval. A berendezés vázlata az alábbi ábrán látható: 8. ábra Kemilumineszcenciás analizátor vázlata Az ózon a berendezés részét képező ózonizátorban kerül előállításra ultraibolya sugárzás segítségével oxigénből vagy levegőből. A mérés során nagy tisztaságú műszerlevegőt használunk fel erre a célra. Mivel az ózon mérgező gáz, ezért a reakció végbemente után megmaradt ózont katalitikusan vissza kell alakítani oxigénné és csak ezután lehet a szabadba engedni. A kipufogó gázok nitrogén-monoxid mellett nitrogén-dioxidot is tartalmaznak. Hogy az összes nitrogén-oxid (NO x ) mérhetővé váljon, a műszer egy katalitikus gázbontóban kb. 900 C -on nitrogén-monoxiddá bontja a gáz nitrogén-dioxid tartalmát. A felhasznált műszer: Analysis Automation Limited 445-ös modell Az ózon előállításához használt gáz műszerlevegő. A berendezés kezelőfelülete az alábbi ábrán látható: MŰEG Y E T E M G É P J Á R MŰVEK T A N S Z É K 11

9. ábra AAL 445-ös NO x analizátor kezelőfelülete 4.3 A kipufogógázban lévő elégetlen szénhidrogének mennyiségének mérése lángionizációs detektor (FID Flame ionisation detector) segítségével Belsőégésű motorok kipufogógázaiban lévő összes szénhidrogén (THC Total Hydrocarbons) mennyiségének mérésére legszélesebb körben elterjedt műszer a lángionizációs detektor. A működésének alapja, hogy a szénhidrogének nagy hőmérsékleten (2000 K felett) hidrogén lángba vezetve ionizálódnak. A láng körül két elekróda került elhelyezésre, amelyek között, a rájuk kapcsolt feszültség hatására, az ionizálódott részecskék koncentrációjával arányos ionáram indul meg. Ezt az áramot méri a műszer és az ezzel arányos koncentráció kerül kijelzésre. A berendezés vázlata az alábbi ábrán látható: 10. ábra FID műszer vázlata MŰEG Y E T E M G É P J Á R MŰVEK T A N S Z É K 12

A felhasznált műszer: Analysis Automation Limited 523-as modell A láng meggyújtására használt gáz: 40 V/V % H 2 és 60 V/V% He keverék és szénhidrogénektől mentes műszerlevegő. A berendezés kezelőfelülete az alábbi ábrán látható: 11. ábra Az AAL 523 FID analizátor kezelőfelülete 4.4 CO és CO 2 mennyiségének mérése infravörös-abszorpciós elven (NDIR) működő műszerrel A műszer működésének alapja az a jelenség, hogy minden heteroatomos gáz egy jellemző hullámhossz tartományban nyeli el az infravörös sugárzást. A CO a 4,6 µm hullámhosszúságú sugarakat nyeli el a koncentrációjával arányos mértékben. A berendezés vázlata az alábbi ábrán látható: 12. ábra NDIR analizátor vázlata MŰEG Y E T E M G É P J Á R MŰVEK T A N S Z É K 13

Az infravörös fény az (1) fényforrás által kerül kibocsátásra. A minta gáz a (2) mérőküvettában áramlik. A (4) összehasonlító küvetta nitrogénnel került feltöltésre. Az (5) detektor a mérendő gáz és argon keverékével töltött. A detektorban egy fémmembrán és egy központi elektróda került elhelyezésre, amelyek kondenzátort alkotnak, melynek kapacitása a detektorban lévő gázok felmelegedésével arányosan változik a detektor tágulásának (a fegyverzetek távolságának változásának) következtében. A felhasznált műszer: Analysis Automation Limited 401-es modell A berendezés két detektorral rendelkezik, így mind a CO, mind a CO 2 koncentrációjának meghatározására alkalmas. A berendezés kezelőfelülete az alábbi ábrán látható: 5. A mérés végrehajtása 13. ábra AAL 401-es NDIR analizátor kezelőfelülete 5.1 A műszerek működéséhez szükséges gázok, kalibráció Az előzőekben tárgyaltak alapján a FID analizátornak és a kemilumineszcenciás NO x detektornak a működéséhez H 2 /He tüzelőanyagra és műszerlevegőre van szüksége a méréshez. A mérés megkezdése előtt a gázpalackokat meg kell nyitni, a rajtuk és a műszereken elhelyezett reduktorok segítségével a megfelelő tápnyomást be kell állítani, mivel a műszerek csak ekkor működnek megfelelően. A mérés megkezdése előtt a műszereket be kell indítani, bemelegedésüket meg kell várni és a FID műszer lángját be kell gyújtani. MŰEG Y E T E M G É P J Á R MŰVEK T A N S Z É K 14

A bemelegedés után minden műszeren zéró pont kalibrációt kell végezni nagy tisztaságú nitrogén gáz segítségével. Miután ez megtörtént, a felsőpont kalibráló gázok palackját is meg kell nyitni és a tápnyomások beállítását az előzőekhez hasonlóan el kell végezni. Csak ez után következhet a műszerek felsőpont kalibrációja. A kalibráló gázok adatai a következők: - 89 ppm NO N 2 -ben elnyeletve a kemilumineszcenciás detektor kalibrációjához - 89 ppm propán N 2 -ben elnyeletve a FID műszer kalibrációjához - 397 ppm CO N 2 -ben elnyeletve az NDIR műszer CO kalibrációjához - 4% CO 2 N 2 -ben elnyeletve az NDIR műszer CO 2 kalibrációjához A gáztartályok az alábbi képen láthatóak: 14. ábra A működéshez és kalibrációhoz szükséges gázok 5.2 Mérendő mennyiségek A mérés során a következő mennyiségeket minden munkapontban mérni kell: A fékpadvezérlő-szoftver által naplózott jelek (a mérés végeztével fájlba íródnak): n: a motor fordulatszáma [1/min] M: a motor nyomatéka [Nm] m t : lemért tüzelőanyag tömege [g] t tüz : a tüzelőanyag elfogyasztásának ideje [s] MŰEG Y E T E M G É P J Á R MŰVEK T A N S Z É K 15

p körny : a környezeti levegő nyomása [Pa] t körny : a környezeti levegő hőmérséklete [ C] φ: a környezeti levegő relatív páratartalma [%] AP pos : a gázpedál pozíciója [%] λ a légfelesleg [-] A emissziómérő műszer kijelzőjéről leolvasandó jelek: n Roots : a CVS mintavevő rendszer Roots-fúvójának fordulatszáma [1/min] p Roots, be : a Roots-fúvó bemenetének relatív nyomása [Pa] t Roots, be : gázhőmérséklet a Roots-fúvó bemenetén [ C] : a hígított kipufogógáz elégetlen szénhidrogének koncentrációja [ppm] : a hígított kipufogógáz nitrogén-monoxid koncentrációja [ppm] : a hígított kipufogógáz összes nitrogén-oxid koncentrációja [ppm] : a hígított kipufogógáz szénmonoxid koncentrációja [ppm] : a hígított kipufogógáz széndioxid koncentrációja [%] A motort indítás után 10-20% gázpedálállás mellett kb. 1500 1/min fordulaton bemelegítjük, amíg a hűtővíz és a kenőolaj el nem éri az üzemi hőmérsékletet. A mérés előtt a mérőprogramban beállítjuk a fogyasztásmérés alatt lemérendő tüzelőanyag tömegét. Célszerű olyan tömeget megadni, amelynek elfogyasztása a motor számára legalább fél percet igénybe vesz. Ezután beállítjuk a legnagyobb fordulatszámú és terhelésű munkapontot. A mérések alatt a mérőszámítógép rögzíti a fordulatszámot, a nyomatékot és a tüzelőanyag elfogyasztásának idejét. A mérést egy alacsony (1500-2500 ford./perces) és egy közepesen magas fordulatszámon (3500-4500 ford./perces) hajtjuk végre. Így nyomon tudjuk követni a fordulatszám hatását a motor emissziójára. Minden fordulatszámon egy alacsony (AP pos =10-40 %) és egy magas (AP pos =50-80 %) terhelésű munkapontra bontjuk szét vizsgálatainkat, így a terhelés hatását is kiértékelhetjük. Az adódott négy munkapontban külön-külön vizsgálunk egy sztöchiometrikus keverékű esetet, egy dús és egy szegény keverékű munkapontot. A leírt módon összesen 12 pontban végezzük el a méréseket. MŰEG Y E T E M G É P J Á R MŰVEK T A N S Z É K 16

6. A mérés kiértékelése A Roots-fúvó fordulatszámának, az egy fordulat alatt szállított közeg térfogatának és hőmérsékletének és nyomásának ismeretében meghatározható a hígítóalagútban átáramló levegő és kipufogógáz keverék tömegárama. A Roots-fúvó által egy fordulat alatt szállított közeg térfogata: V Roots = 0.0073621 m 3 /ford. A hígítóalagútban átszivattyúzott gáz tömegárama: 273 =1.293!" #!" $% &ö()* %!",-. / 101.3 2!",-. Az egyes káros kipufogógáz komponensek tömegáramának meghatározása: =3 ahol: : a vizsgált komponens tömegárama [kg/h] 3 : viszony a vizsgált összetevő sűrűsége és a levegő sűrűsége között [-] Értékei az egyes vizsgált komponensekre: - 3 456 =0.000554-3 69 =0.000967-3 69 =0.001519-3 ;9< =3 ;9 =0.001588 Járműmotorok összehasonlításához az autóiparban és az egyes motorfékpadi mérési ciklusokban fajlagos emissziók (g/kwh) használatosak. Ezekhez meg kell határozni a motor normált teljesítményét. A motor mérési körülmények melletti teljesítménye a következő összefüggéssel számítható a mért nyomaték és fordulatszám segítségével: P e n 2π M = 60 [kw] 1000 Ez a teljesítmény függ a környezeti jellemzőktől, ezért át kell számítani a szabványos normálteljesítményre a következő összefüggéssel: P e0 = P e p 0 ϕ p 0 p ϕ p g0 g t + 273 [kw] t + 273 0 MŰEG Y E T E M G É P J Á R MŰVEK T A N S Z É K 17

ahol az indexben a 0 a normálállapotra utal, amelyek p 0 =100 kpa, t 0 =15 C és ϕ 0 =50%, valamint a p g az adott hőmérsékleten érvényes telítési gőznyomást jelöli, ami a 2. táblázatban megadott értékek alapján számolható. t [ o C] p_g [Pa] 0 611 1 656 2 705 3 757 4 813 5 872 6 935 7 1001 t [ o C] p_g [Pa] 8 1072 9 1147 10 1227 11 1312 12 1401 13 1497 14 1597 15 1704 t [ o C] p_g [Pa] 16 1817 17 1936 18 2012 19 2196 20 2237 21 2485 22 2642 23 2808 t [ o C] p_g [Pa] 24 2982 25 3167 26 3360 27 3564 28 3779 29 4004 30 4241 31 4498 2. táblázat A vízgőz tenzióértékei Az előzőek felhasználásával a fajlagos emissziók a következő összefüggéssel kaphatók: G < =? @ A BC [g/kwh] 7. Értékelés, a jegyzőkönyv tartalma A beadott jegyzőkönyvnek tartalmaznia kell: 1. A mérés célját, helyét, idejét. 2. A vizsgált motor, fékpad és mérőrendszer megnevezését és rövid ismertetését. 3. Minden egyes mért munkapontban a mért értékeket táblázatos formában: - n: a motor fordulatszáma [1/min] - M: a motor nyomatéka [Nm] - B: lemért tüzelőanyag tömege [g] - t tüz : a tüzelőanyag elfogyasztásának ideje [s] - p körny : a környezeti levegő nyomása [Pa] - t körny : a környezeti levegő hőmérséklete [ C] - φ: a környezeti levegő relatív páratartalma [%] - AP pos : a gázpedál pozíciója [%] - λ a légfelesleg [-] - n Roots : a CVS mintavevő rendszer Roots-fúvójának fordulatszáma [1/min] - p Roots, be : a Roots-fúvó bemenetének relatív nyomása [Pa] - t Roots, be : gázhőmérséklet a Roots-fúvó bemenetén [ C] - : a hígított kipufogógáz elégetlen szénhidrogének koncentrációja [ppm] MŰEG Y E T E M G É P J Á R MŰVEK T A N S Z É K 18

- : a hígított kipufogógáz nitrogén-monoxid koncentrációja [ppm] - : a hígított kipufogógáz összes nitrogén-oxid koncentrációja [ppm] - : a hígított kipufogógáz szénmonoxid koncentrációja [ppm] - : a hígított kipufogógáz széndioxid koncentrációja [%] 4. Minden egyes mért munkapontban az alábbi számított értékeket a számításhoz használt képleteket: - m 6EF: hígítóalagútban átszivattyúzott gáz tömegárama - m <: az egyes káros kipufogógáz komponensek tömegárama - G. : a motor effektív teljesítménye - G.H : a motor effektív normált teljesítménye - I : fajlagos emissziók 5. Minden egyes mért fordulatszám és gázpedálállás mellett ábrázolandó a mért koncentrációkat és számított fajlagos emissziók a légviszony függvényében grafikonos formában. 6. Rövid szöveges értékelést, az elméletileg várt és a mért értékek összevetését, az esetleges eltérések okainak magyarázatát. A jegyzőkönyv beadásának határideje a következő laborgyakorlat kezdete. MŰEG Y E T E M G É P J Á R MŰVEK T A N S Z É K 19