chuyên đề 12 Đánh giá ảnh hưởng của xăng sinh học E10, E15 và E20 đến mức phát thải (tính theo g/km) của động cơ ô tô theo chu trình thử của tiêu chuẩn phát thải hiện hành (Euro2)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI







BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ


thuộc Đề tài: “Nghiên cứu khả năng tương thích của động cơ nổ
thế hệ cũ sử dụng xăng sinh học có tỷ lệ etanol E100 lớn hơn
5%”, mã số ĐT.06.11/NLSH
thuộc Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015,
tầm nhìn đến năm 2025


Sản phẩm 3.6: Đánh giá ảnh hưởng của xăng sinh học E10, E15
và E20 đến mức phát thải (tính theo g/km) của
động cơ ô tô theo chu trình thử của tiêu chuẩn
phát thải hiện hành (Euro2)

Chuyên đề số: 12
Chủ nhiệm đề tài Người thực hiện


PGS.TS. Lê Anh Tuấn KS. Nguyễn Duy Tiến

Cơ quan chủ trì





Hà N
ội, tháng
9

năm 2011

ĐT.06.11/NLSH
Mục Lục
1. Nghiên cứu tiêu chuẩn và chu trình thử khí thải Châu Âu 4
1.1. Tiêu chuẩn khí thải ở Châu Âu 4
1.1.1. Tiêu chuẩn cho xe con và xe tải nhẹ (LDV) 4
1.1.2. Tiêu chuẩn cho xe tải hạng nặng (HDV) 7
1.1.3. Tiêu chuẩn châu âu cho xe mô tô thử theo chu trình ECER40 7
1.1.4. Tiêu chuẩn châu âu cho xe mô tô thử theo chu trình ECER47 7
1.2. Chu trình thử khí thải Châu Âu 8
1.2.1. Chu trình thử ECE – EUDC (Chu trình NEDC) 8
1.2.2. Chu trình thử ECE-R49 9
1.2.3. Chu trình thử ESC 10
1.2.4. Chu trình thử ELR 11
1.2.5. Chu trình thử ETC 12
1.2.6. Chu trình thử ECE R40 cho xe mô tô 13
1.2.7. Chu trình thử ECER47 cho xe mô tô 14
2. Trang thiết bị thử nghiệm 15
2.1. Băng thử Chassis Dynamometer 48” 15

2.1.1. Thông tin chung 15
2.1.2. Cơ sở lý thuyết các phép đo chính 17
2.2. Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu 20
2.3. Hệ thống lấy mẫu và phân tích khí thải 21
3. Đối tượng thử nghiệm 22
3.1. Nhiên liệu thử nghiệm 22
3.2. Phương tiện thử nghiệm và cách thức tiến hành 23
ĐT.06.11/NLSH
- 2 -

4. Đánh giá phát thải của ô tô khi sử dụng xăng RON92 và E10 theo chu trình thử
Châu Âu ECE 15-05 26
4.1. Đánh giá phát thải CO và CO
2
26
4.2. Đánh giá phát thải HC và NOx 27
4.3. Đánh giá tiêu hao nhiên liệu 27
5. Đánh giá phát thải của ô tô khi sử dụng nhiên liệu E15 và E20 theo chu trình
thử Châu Âu ECE 15-05 29
5.1. Đánh giá phát thải CO và CO
2
khi xe chạy với nhiên liệu E15 và E20 29
5.2. Đánh giá phát thải HC và NOx khi xe chạy với nhiên liệu E15 và E20 30
5.3. Đánh giá tiêu hao nhiên liệu với nhiên liệu E15 và E20 30
6. Kết luận 32
Tài liệu tham khảo: 33
ĐT.06.11/NLSH
- 3 -

Lời mở đầu

Cùng với sự phát triển của xã hội nhu cầu sử dụng năng lượng nói chung và
nhiên liệu nói riêng cũng tăng theo. Tuy nhiên những nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày
càng cạn kiệt, chính vì vậy tìm nguồn năng lượng cho tương lai đang là vấn đề nóng
bỏng của cả thế giới. Với mức tiêu thụ như hiện nay nếu không có giải pháp sử dụng
nhiên liệu thay thế thì xăng dầu sẽ hết trong khoảng 50, 60 năm nữa. Bên cạnh đó ô
nhiễm môi trường đang là mối quan tâm hàn đầu của tất cả các quốc gia trên thế giới.
Trong đó giao thông vận tải là nguồn gây ô nhiễm đáng kể do khí thải của động cơ
cũng như tiếng ồn. Cùng với sự phát triển về kinh tế là sự gia tăng nhanh chóng số
lượng các phương tiện làm cho môi trường ngày càng ô nhiễm trầm trọng hơn.
Đứng trước những yêu cầu cấp bách về vấn đề nhiên liệu đòi hỏi chúng ta phải
tìm ra những nhiên liệu thích hợp để thay thế hoàn toàn hoặc một phần cho nhiên liệu
hóa thạch. Hiện nay việc sử dụng cồn để pha vào xăng làm nhiên liệu cho động cơ đốt
trong là hướng đi được nhiều quốc gia trên thế giới lựa chọn vì cồn là nhiên liệu sinh
học, tái sinh được, quá trình sử dụng ít gây ô nhiễm và có thể tạo ra được từ các sản
phẩm nông nghiệp. Cho đến nay tại Việt Nam việc nghiên cứu và sử dụng nhiên liệu
xăng pha cồn E5 cũng đã được thực hiện. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu để nâng
cao hơn nữa khả năng thay thế của etanol. Chuyên đề “Đánh giá ảnh hưởng của xăng
sinh học E10, E15 và E20 đến mức phát thải (tính theo g/km) của động cơ ô tô theo
chu trình thử của tiêu chuẩn phát thải hiện hành (Euro2)” nhằm so sánh đánh giá phát
thải của xe ô tô khi chạy với nhiên liệu xăng RON 92 và xăng pha etanol (E10, E15,
E20). Qua đó cho thấy khả năng sử dụng nhiên liệu các loại xăng sinh học có tỷ lệ
phối trộn etanol lớn hơn 5%.
ĐT.06.11/NLSH
- 4 -

Chuyên đề 12: Đánh giá ảnh hưởng của xăng sinh học E10, E15 và E20 đến
mức phát thải (tính theo g/km) của động cơ ô tô theo chu trình thử của tiêu
chuẩn phát thải hiện hành (Euro2)

1. Nghiên cứu tiêu chuẩn và chu trình thử khí thải Châu Âu
1.1. Tiêu chuẩn khí thải ở Châu Âu
Năm 1987 dự luật hoàn chỉnh quy định gía trị nồng độ giới hạn của các loại khí thải
được thông qua và người ta vẫn thường gọi đó là Euro 0. Trải qua 18 năm, thêm 4 tiêu
chuẩn nữa được ban hành bao gồm: EuroI năm 1991, EuroII năm 1996, EuroIII năm
2000 và EuroIV năm 2005. Với mỗi tiêu chuẩn mới ra đời, nồng độ giới hạn của khí
thải lại thấp hơn tiêu chuẩn trước.

Hình 1.1. Biểu đồ về mức độ khí thải cho phép của các tiêu chuẩn Euro
1.1.1. Tiêu chuẩn cho xe con và xe tải nhẹ (LDV)
Lấy chu trình thử ECE15 + EUDC để đo lượng phát thải, phù hợp với tiêu chuẩn
EuroIII (2000). Động cơ trước khi thử phải được làm ấm bằng cách chạy không tải
trong vòng 40s. Các tiêu chuẩn Euro từ EuroII  EuroIV là khác nhau cho phương tiện
chạy xăng và diesel. Chuẩn cho diesel có lượng CO thấp hơn nhưng lượng NO
X
thì lại
lớn hơn.Chuẩn cho xăng thì không có PM. Bảng 1 là tiêu chuẩn cho xe chở khách nhỏ
(xe con), bảng 2 là tiêu chuẩn cho xe tải hạng nhẹ.
ĐT.06.11/NLSH
- 5 -

Bảng 1.1. Chuẩn cho xe khách loại nhỏ (xe con)
Chuẩn EU cho xe chở khách loại nhỏ (xe loại M), g/km
Loại Năm CO HC HC+NOx NOx

PM
Diesel
EuroI 1992,07 2,72 (3,16)

- 0,97 (1,13)

- 0,14 (0,18)

EuroII, IDI

1996,01 1,0 - 0,7 - 0,08
EuroII, DI 1996,01
a

1,0 - 0,9 - 0,10
EuroIII 2000,01 0,64 - 0,56 0,50 0,05
EuroIV 2005,01 0,50 - 0,30 0,25 0,025
Xăng (Gasoline)
EuroI 1992,07 2,72 (3,16)

- 0,97 (1,13)

- -
EuroII 1996,01 2,2 - 0,5 - -
EuroIII 2000,01 2,30 0,20

- 0,15 -
EuroIV 2005,01 1,0 0,10

- 0,08 -
IDI - Indirect Injection (Động cơ diesel phun nhiên liệu gián tiếp)
DI - Direct Injection (Động cơ diesel phun nhiên liệu trực tiếp)
Bảng 1.2. Tiêu chuẩn cho xe tải nhỏ
Chuẩn EU cho xe tải loại nhỏ (Xe loại N
1

), g/km
Mức* Loại Năm CO HC HC+NOx

NOx

PM
Diesel
N1, Mức I
<1305 kg
Euro I 1994,10 2,72

- 0,97 - 0,14
Euro II, IDI

1998,01 1,0 - 0,70 - 0,08
Euro II, DI 1998,01
a

1,0 - 0,90 - 0,10
Euro III 2000,01 0,64

- 0,56 0,50 0,05
Euro IV 2005,01 0,50

- 0,30 0,25 0,025

N1, Mức II
1305-1760 kg

Euro I 1994,10 5,17

- 1,40 - 0,19
Euro II, IDI

1998,01 1,25

- 1,0 - 0,12
Euro II, DI 1998,01
a

1,25

- 1,30 - 0,14
ĐT.06.11/NLSH
- 6 -

Chuẩn EU cho xe tải loại nhỏ (Xe loại N
1
), g/km
Mức* Loại Năm CO HC HC+NOx

NOx

PM
Euro III 2002,01 0,80

- 0,72 0,65 0,07
Euro IV 2006,01 0,63

- 0,39 0,33 0,04

N1, Mức III
>1760 kg
Euro I 1994,10 6,90

- 1,70 - 0,25
Euro II, IDI

1998,01 1,5 - 1,20 - 0,17
Euro II, DI 1998,01
a

1,5 - 1,60 - 0,20
Euro III 2002,01 0,95

- 0,86 0,78 0,10
Euro IV 2006,01 0,74

- 0,46 0,39 0,06
Petrol (Gasoline)
N1, Mức I
<1305 kg
Euro I 1994,10 2,72

- 0,97 - -
Euro II 1998,01 2,2 - 0,50 - -
Euro III 2000,01 2,3 0,20

- 0,15 -
Euro IV 2005,01 1,0 0,1 - 0,08 -
N1, Mức II

1305-1760 kg

Euro I 1994,10 5,17

- 1,40 - -
Euro II 1998,01 4,0 - 0,65 - -
Euro III 2002,01 4,17

0,25

- 0,18 -
Euro IV 2006,01 1,81

0,13

- 0,10 -
N1, Mức III
>1760 kg
EuroI1 1994,10 6,90

- 1,70 - -
Euro II 1998,01 5,0 - 0,80 - -
Euro III 2002,01 5,22

0,29

- 0,21 -
Euro IV 2006,01 2,27

0,16

- 0,11 -
Khối lượng cơ bản đi cùng xe là khối lượng của các thiết bị sửa xe và người lái là
100kg.
Với EuroI và EuroII thì khối lượng của các loại xe là : Mức I < 1250 kg, Mức II 1250-
1700 kg, Mức III > 1700 kg.

ĐT.06.11/NLSH
- 7 -

1.1.2. Tiêu chuẩn cho xe tải hạng nặng (HDV)
Các tiêu chuẩn quy định lượng phát thải của động cơ diesel cho xe tải hạng nặng được
thể hiện trong các tiêu chuẩn EuroI EuroV.
Bảng 1.3. Tiêu chuẩn cho xe tải hạng nặng (HDV)
Chuẩn EU cho động cơ diesel của xe tải hạng nặng, g/kWh
Loại Năm Chu trình
thử
CO

HC NOx

PM Độ
khói
Euro I 1992, <85 Kw ECE-R49 4,5 1,1 8,0 0,612


1992, >85 Kw 4,5 1,1 8,0 0,36
Euro
II
10.1996 4,0 1,1 7,0 0,25

10.1998 4,0 1,1 7,0 0,15
Euro
III
10.1999, EEVs
only
ESC và ELR 1,5 0,25

2,0 0,02 0,15
10.2000 ESC và ELR 2,1 0,66

5,0 0,10

0,13*

0,8
Euro
IV
10.2005 1,5 0,46

3,5 0,02 0,5
Euro
V
10.2008 1,5 0,46

2,0 0,02 0,5
* Với động cơ có dung tích xylanh nhỏ hơn 0,75 m
3
và có tốc độ lớn hơn
3000 v/phút.

1.1.3. Tiêu chuẩn châu âu cho xe mô tô thử theo chu trình ECER40
Bảng 1.4. Tiêu chuẩn thử Châu Âu theo chu trình ECER40
Mức Mô tô loại
Khối lượng CO
(g/km)
Khối lượng HC
(g/km)
Khối lượng NO
x
(g/km)
1
(EURO I)
2 kỳ 8
*
4
*
0.1
*
4 kỳ 13
*
3
*
0.3
*
2
(EURO II)
< 150 cm
3
5,5 (7,0)
**

1,2 (1,5)
**
0,3 (0,4)
**
> 150 cm
3
5,5 (7,0)
**
1,0 (1,5)
**
0,3 (0,4)
**

*
Đối với mô tô 3 bánh, giá trị thời hạn này được nhân với 1,5
**
Đối với mô tô 3 bánh, giá trị thời hạn này được áp dụng
1.1.4. Tiêu chuẩn châu âu cho xe mô tô thử theo chu trình ECER47
Bảng 1.5. Tiêu chuẩn thử Châu Âu theo chu trình ECER47
Mức Khối lượng CO (g/km) Khối lượng CO (g/km)
ĐT.06.11/NLSH
- 8 -

1
(EURO I)
6
(1)
3
(1)

2
(EURO II)
1
(1)
1,2
(1)
Đối với xe máy 3 bánh, giá trị giới hạn này nhân với 2
(2)
Đối với xe máy 3 bánh, giá trị giới hanh CO = 3,5 (g/km).
1.2. Chu trình thử khí thải Châu Âu
1.2.1. Chu trình thử ECE – EUDC (Chu trình NEDC)
ECE - EUDC là chu trình thử trên băng thử Chassis dynamometer để sử dụng cho việc
kiểm tra khí thải và công nhận kiểu của các loại xe con ở Châu Âu.
Chu trình thử bao gồm 4 vòng thử ECE và được lặp lại liên tục tương tự với việc lái xe
trong thành phố, và 1 vòng thử EUDC tương tự với việc lái xe trên xa lộ.
Vòng thử ECE 15:
Là một vòng thử trong thành phố, mô tả các điều kiện thực khi lái xe trong thành phố.
Các thông số của quá trình thử Hình :

Hình 1.2. Chu trình thử ECE
Vòng thử EUDC:
Là vòng thử trên đường xa lộ được thực hiện ngay sau khi 4 vòng thử ECE kết thúc,
thể hiện ở tốc độ tốc độ cao của phương tiện. Tốc độ tối đa của vòng thử này là 120
km/h. Các thông số của quá trình thử thể hiện trong hình dưới đây:
ĐT.06.11/NLSH
- 9 -


Hình 1.3. Chu trình thử EUDC
Các tham số của hai vòng thử :

Bảng 1.6. Thông số của Chu trình thử ECE - EUDC
Tham số Đơn vị ECE 15 EUDC
Quãng đường km 4x1,013 = 4.052 6,955
Thời gian s 4x195 = 780 400
Tốc độ trung bình km/h 18,7 (with idling) 62,6
Tốc độ tối đa km/h 50 120
1.2.2. Chu trình thử ECE-R49
Chu trình thử áp dụng trên xe tải hạng nặng, áp dụng cho tiêu chuẩn EUROII.

Hình 1.4. Đồ thị tải và tốc độ
Chu trình bao gồm 13 vòng thử được thể hiện theo các tham số sau:


ĐT.06.11/NLSH
- 10 -

Bảng 1.7. Chu trình thử ECE-R49
Vòng thử Tốc độ động cơ % Tải Hệ số tải trọng % Thời gian
1 Không tải - 25/3 6 phút
2
Tốc độ mômen xoắn lớn
nhất
10 8 6 phút
3 25 8 6 phút
4 50 8 6 phút
5 75 8 6 phút
6 100 25 6 phút
7 Không tải - 25/3 6 phút
8
Toàn tải

100 10 6 phút
9 75 2 6 phút
10 50 2 6 phút
11 25 2 6 phút
12 10 2 6 phút
13 Không tải - 25/3 6 phút
1.2.3. Chu trình thử ESC
ESC là chu trình thử cho động cơ diezel lắp trên xe tải.Được ban hành vào năm 2000
để thay thế cho chu trình thử ECE-R49. ESC áp dụng cho tiêu chuẩn EUROII và
EUROIII (
Hình).








ĐT.06.11/NLSH
- 11 -


Hình 1.5. Chu trình thử ESC
Bảng 1.8. Thông số Chu trình thử ESC
Vòng % tốc độ động cơ % Tải Hệ số tải trọng % Thời gian
1 0 0 15 4 phút
2 25 100 8 2 phút
3 50 50 10 2 phút

4 50 75 10 2 phút
5 25 50 5 2 phút
6 25 75 5 2 phút
7 25 25 5 2 phút
8 50 100 9 2 phút
9 50 25 10 2 phút
10 75 100 8 2 phút
11 75 25 5 2 phút
12 75 75 5 2 phút
13 75 50 5 2 phút
1.2.4. Chu trình thử ELR
Chu trình thử ELR là chu trình được áp dụng cho tiêu chuẩn EuroIII, được sử dụng từ
năm 2000 với mục đích đo độ mờ khói từ khí thải của động cơ xe tải.
Chu trình bao gồm một chuỗi của 3 bước tốc độ động cơ khác nhau tốc độ A (vòng 1),
B (vòng 2), C (vòng 3), tiếp theo đó là vòng thử 4 với tốc độ ở giữa A và C và tải từ
10%  100% là tùy thuộc vào người thử.
 Tốc độ A là bằng tốc độ không tải + 25% khoảng tốc độ của động cơ.
 Tốc độ B là bằng tốc độ không tải + 50% khoảng tốc độ của động cơ.
 Tốc độ C là bằng tốc độ không tải + 75% khoảng tốc độ của động cơ.
ĐT.06.11/NLSH
- 12 -


Hình 1.6. Chu trình thử ELR
Kết quả độ mờ khói được tính bằng giá trị trung bình ở các giá trị tốc độ, tốc độ A (hệ
số 0,43), tốc độ B (hệ số 0,56) và tốc độ C (hệ số 0,01).
1.2.5. Chu trình thử ETC
Là chu trình thử cho động cơ diesel lắp trên xe tải cùng với chu trình thử ESC.
Chu trình thử được chia làm ba vòng thử, bao gồm cho xe chạy trên đường thành phố,
đường nông thôn và đường cao tốc. Tổng thời gian thử là 1800s và thời gian cho mỗi

vòng thử là 600s.

Hình 1.7. Chu trình thử ETC
ĐT.06.11/NLSH
- 13 -

1.2.6. Chu trình thử ECE R40 cho xe mô tô
Phạm vi ứng dụng: áp dụng cho xe mô tô hai hoặc ba bánh sử dụng động cơ đốt trong
có khối lượng không tải nhỏ hơn 400kg, tốc độ thiết kế lớn nhất lớn hơn 50km/h, thể
tích công tác của xylanh lớn hơn 50cm
3
.
Chu trình thử:
+ Thời gian của chu trình: 195 giây + Chiều dài của chu trình: 1,013 km
+ Tốc độ tối đa: 50km/h
Thông số của chu trình thử được thể hiện trong hình và bảng dưới đây:
Bảng 1.9. Các thông số của quá trình thử
TT
T/gian bắt đầu - Thời
gian kết thúc
Thời gian
vận hành (s)
Vận tốc
(km/h)
Chạy vận hành
1 0 - 11 11 - Chạy không tải
2 12 - 15 4 0 - 15 Tăng tốc
3 16 - 23 8 15 Vận tốc không đổi
4 24 - 28 5 15 - 0 Giảm vận tốc
5 29 - 49 21 0 Chạy không tải

6 50 - 61 12 0 - 32 Tăng tốc
7 62 - 85 24 32 Vận tốc không tải
8 86 - 96 11 32 - 0 Giảm vận tốc
9 97 - 117 21 0 Chạy không tải
10 118 - 143 26 0 - 50 Tăng tốc
11 144 - 155 12 50 Vận tốc không đổi
12 156 - 163 8 50 - 35 Giảm vận tốc
13 164 - 176 13 35 Vận tốc không đổi
14 177 - 188 12 35 - 0 Giảm vận tốc
15 189 - 195 7 0 Chạy không tải
ĐT.06.11/NLSH
- 14 -


Hình 1.8. Chu trình thử ECER40
1.2.7. Chu trình thử ECER47 cho xe mô tô
Phạm vi ứng dụng: áp dụng cho xe máy hai hoặc ba bánh sử dụng động cơ đốt trong
có khối lượng không tải nhỏ hơn 400kg, tốc độ thiết kế lớn nhất nhỏ hơn 50km/h, thể
tích công tác của xylanh nhỏ hơn 50cm
3
.
Chu trình thử:
+ Thời gian của chu trình: 112 giây
+ Tốc độ tối đa: bằng tốc độ tối đa của xe (thường nhỏ hơn 50km/h)
Các thông số được thể hiện trong bảng dưới đây:
Bảng 1.10. Các thông số của quá trình thử
TT
Th
ời gian bắt đầu
–

T/gian kết thúc (giây)
Th
ời gian vận
hành (giây)
V
ận tốc
(km/h)
Bước vận hành
1

0
-

8

8

-

Ch
ạy không tải

2
9 - 65 57
T
ừ 0 đến lớn
nhất
Tăng t
ốc, mở b

ư
ớm ga
hoàn toàn
3 Lớn nhất
V
ận tốc không đổi, mở
bướm ga hoàn toàn
4
L
ớn nhất đến
20
Giảm vận tốc
5

66
-

101

36

20

V
ận tốc không đổi

6

102
-

107

6

20
-

0

Gi
ảm tốc độ

7

108
-

112

5

0

Ch
ạy không tải



ĐT.06.11/NLSH

- 15 -

2. Trang thiết bị thử nghiệm
2.1. Băng thử Chassis Dynamometer 48”
2.1.1. Thông tin chung
Phòng thử ô tô bao gồm băng thử động lực học (Chassis Dynamometer 48”), hệ thống
lấy mẫu và phân tích khí thải, các thiết bị phụ trợ.
Băng thử động lực học (Chassis Dynamometer 48”) do hãng AVL Zollner chế tạo có
chức năng để thử và kiểm tra ôtô trong phòng thí nghiệm giúp cho quá trình nghiên
cứu về ôtô nói chung và động cơ nói riêng được dễ dàng hơn đồng thời có thể thực
hiện một số chức năng mà khó hoặc không thể thực hiện trên đường thực.
Thiết bị chính của băng là một động cơ điện xoay chiều đặt ở giữa hai con lăn. Thiết
kế này cho phép thu nhỏ kích thước của băng thử và cách bố trí các thiết bị liên quan

Hình 2.1 Phòng thử ô tô của PTN Động cơ đốt trong - ĐHBK Hà Nội
ĐT.06.11/NLSH
- 16 -

từ trên xuống một cách dễ dàng đồng thời nó cũng thuận lợi cho quá trình bảo dưỡng
sau này.
Để tránh hiện tượng trễ do ma sát sinh ra ở ổ trục thì ổ trục này được quay với tốc độ
chậm thông qua một động cơ điện xoay chiều. Hai ổ trục được điều khiển quay cùng
chiều nhau để loại trừ sự tổn thất do ma sát. Việc lắp các ổ trục này không gây tổn thất
cho băng thử Chassis Dynamometer 48”.
Băng thử Chassis Dynamometer 48” được có thể mô phỏng khối lượng của xe trong
phạm vi từ 454 kg tới 5448 kg. Quán tính cơ sở của các con lăn là 1678 kg.
Các thông số cơ bản của băng thử [2]:
- Tốc độ lớn nhất: 200 km/h.
- Phạm vi mô phỏng quán tính: 454 kg  5448 kg
- Dung sai tốc độ đo: 0…2 km/h <0,1 % ; 2…200 km/h <0,01%

- Dung sai của giá trị lực kéo đo: 0,1% giá trị lớn nhất của dải đo.
- Độ chính xác của phép đo khoảng cách: 1m
- Độ chính xác của phép đo thời gian: 10 ms
- Nhiệt độ môi trường trong buồng thử: 5 40
0
C
- Độ ẩm tương đối lớn nhất của không khí trong buồng thử <75 %
Băng thử Chassis Dynamometer 48” có các chức năng chính sau đây:
- Xác định tốc độ của xe
- Xác định lực tại bề mặt con lăn
- Xác định gia tốc và công suất của xe
- Kiểm tra đồng hồ tốc độ và đồng hồ đo quãng đường xe chạy
Ngoài các chức năng trên, băng thử Chassis Dynamometer 48” cùng với hệ thống lấy
mẫu và phân tích thành phần khí xả tạo thành hệ thống thử nghiệm khí xả công nhận
kiểu theo tiêu chuẩn EURO II.


ĐT.06.11/NLSH
- 17 -

2 3
3
1
4
2
2.1.2. Cơ sở lý thuyết các phép đo chính
a. Phép đo tốc độ
Tốc độ của băng thử được xác định thông qua bộ cảm biến tốc độ kiểu quang học. Bộ
cảm biến được gắn ở đầu trục của con lăn vì vậy nó có thể đo trực tiếp tốc độ của con
lăn. Từ tốc độ con lăn n đo được có thể tính được vận tốc của xe v.

Hình 2.2 Cấu tạo của cảm biến tốc độ
1: Đĩa mã hoá 2: Nguồn sáng (đèn LED) 3: Tranzitor quang
Đĩa mã hoá 1 được gắn cứng với trục con lăn 4 vì vậy khi trục con lăn quay sẽ làm cho
đĩa 1 quay cùng với tốc độ con lăn.
Khi vị trí đèn LED 2, lỗ trên đĩa 1 và tranzitor quang 3 thằng hàng khi đó tranzitor
nhận được ánh sáng do đèn 2 phát ra sẽ làm thông mạnh điện, lúc đó điện áp cung cấp
cho mạch là 5V.
Khi vị trí của đèn 2, lỗ trên đĩa 1 và tranzitor không thẳng hàng thì tranzitor 3 không
nhận được ánh sáng do 2 cung cấp do đó tranzitor quang 3 bị khoá nên điện áp cung
cấp của mạch là 0 V.
Đo đĩa 1 quay liên tục nên tín hiệu ở đầu ra có dạng xung chữ nhật :
Hình 2.3 Tín hiệu xung đầu ra của cảm biến tốc độ
0V
V
5V
t
ĐT.06.11/NLSH
- 18 -

Tín hiệu xung ở đầu ra được đưa đến máy đếm xung đồng thời liên kết với cơ cấu đếm
thời gian sẽ xác định được tốc độ của con lăn.

x

*
t
y
n 
Trong đó : n : Tốc độ của con lăn
y : Số xung đếm được ở máy đếm xung
t : Thời gian đo (s)
x : Số rãnh trên đĩa mã hoá 1
b. Phép đo lực
Đo lực trên bề mặt con lăn dựa trên nguyên lý phanh điện xoay chiều.
Hình 2.4. Nguyên lý đo lực
1. Con lăn 2. Gối trục 3. Động cơ điện 4. Bộ cân tải
Một động cơ điện xoay chiều được đặt trên hai gối trục sao cho stator luôn tự do, do
vậy stator có thể quay tương đối so với rotor.
Khi con lăn quay quanh trục kéo theo trục rotor quay theo. Nhờ tác dụng tương hỗ của
từ trường giữa rotor và stator sẽ làm stator của động cơ điện quay theo. Khi stator dịch
chuyển thông qua cụm cân tải (loadcell) sẽ xác định được giá trị lực kéo.
Lực F
W
được đo nhờ bộ cân tải dựa trên nguyên tắc đo lực nhờ hiện tượng áp điện. Từ
lực tại bộ cân tải F
W
có thể tính ra lực tại bề mặt con lăn F
Kéo
theo phương trình cân
1
2
3
4
ĐT.06.11/NLSH

- 19 -

bằng:

Hình 2.5 Cơ sở xác định lực kéo
F
W
.r = F
kéo
.R 
R
r
.FF
WKÐo

Trong đó: F
Kéo
: Lực kéo tại bề mặt con lăn
F
W
: Lực đo tại bộ cân tải
r: Chiều dài cánh tay đòn
R: Bán kính con lăn
c. Phép đo gia tốc và công suất
Công suất của xe theo công thức sau :
P = F
Kéo
.v
Tốc độ của con lăn v (m/s) được xác định từ bộ cảm biến tốc độ và bán kính con lăn.
Lực kéo tại bề mặt con lăn F

Kéo
được xác định được nhờ bộ cân tải (loadcell).
Gia tốc của xe được xác định trên cơ sở định nghĩa:
a =
t
v


(m/s
2
)
Căn cứ vào các điểm đo liên tiếp trong các lần đo ta có thể xác định được độ chênh
lệnh vận tốc v trong khoảng thời gian t.
ĐT.06.11/NLSH
- 20 -

2.2. Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu
Hình 1.6 thể hiện sơ đồ nguyên lý làm việc của cân nhiên liệu (Fuel balance 733S) sử
dụng trong hệ thống thiết bị thử nghiệm. Thiết bị này thực hiện theo nguyên lý đo kiểu
khối lượng, có vai trò quan trong quyết định đến độ chính xác lượng nhiên liệu tiêu thụ
của đông cơ.

Hình 2.6. Nguyên lý hoạt động của thiết bị cân nhiên liệu 733S
1. Nhiên liệu cấp vào thùng đo; 2. Nhiên liệu tới động cơ; 3. Nhiên liệu hồi từ động
cơ; 4. Ống thông hơi; 5. Các ống nối mềm; 6. Thùng đo; 7. Thanh cân; 8. Lò xo lá; 9.
Cân bì; 10. Cảm biến lưu lượng; 11. Thiết bị giảm chấn; 12. Van điện từ đường nạp
Cân nhiên liệu 733S dùng cảm biến đo lưu lượng nhiên liệu tiêu thụ cung cấp cho
động cơ bằng cách cân lượng nhiên liệu trong bình chứa. Cân nhiên liệu 733S dùng
cảm biến đo lưu lượng để xác định lượng tiêu thụ nhiên liệu. Yêu cầu cảm biến phản
ứng với tốc độ nhanh, độ nhạy và độ chính xác cao.

Bắt đầu quá trình đo nhiên liệu được cấp đầy vào thùng đo 6. Lúc này lực tì lên cảm
biến lưu lượng là lớn nhất. Van điện từ 12 đóng lại ngăn không cho dòng nhiên liệu
vào thùng đo trong khi đường cấp vào động cơ vẫn mở. Đồng thời với quá trình đó bộ
phận đếm thời gian hoạt động. Khi nhiên liệu trong thùng chảy hết đồng nghĩa với lực
ĐT.06.11/NLSH
- 21 -

tỳ lên cảm biến lưu lượng bằng 0 tức là quá trình đo đã kết thúc. Dựa vào các kết quả
thu thập được ECU sẽ tính ra lượng nhiên liệu tiêu thụ của động cơ.
2.3. Hệ thống lấy mẫu và phân tích khí thải
Hệ thống lấy mẫu khí với thể tích không đổi (CVS - Constant Volume Sampling) sử
dụng nguyên lý lưu lượng dòng chảy tới hạn qua ống Venturi. Khí thải từ ống xả được
thu toàn bộ và làm loãng bằng không khí của môi trường thử rồi sau đó trích ra một
phần để điền đầy các túi khí. Các túi khí này sẽ được các bộ phân tích xác định thành
phần và hiển thị kết quả đo được. Sơ đồ hệ thống thể hiện trong hình dưới đây:

Hình 2.7. Sơ đồ phòng thử công nhận kiểu cho xe con và xe tải nhỏ
Hệ thống phân tích khí thải gồm các bộ phân tích các thành phần CO, CO2, HC, NOx,
O2 có trong khí thải. Nguyên lý xác định các thành phần này cụ thể như sau:
- CO/CO2 được xác định nhờ bộ phân tích hồng ngoại không tán sắc (NDIR)
- HC được xác định nhờ bộ phân tích ion hóa ngọn lửa (FID)
- NOx được xác định nhờ bộ phân tích quang hóa (CLD)
Tất cả các bộ phân tích đều được hiệu chuẩn bằng khí hiệu chuẩn (calibration gases)
trước mỗi phép đo.
ĐT.06.11/NLSH
- 22 -

3. Đối tượng thử nghiệm
3.1. Nhiên liệu thử nghiệm
Nhiên liệu sử dụng thử nghiệm bao gồm:

- Xăng RON92 do Petrolimex cung cấp
- Etanol gốc có nồng độ 99,5%:
- Xăng E10:10% etanol (nồng độ 99,5%) và 90% xăng RON92 92.
- Xăng E15: 15% etanol (nồng độ 99,5%) và 85% xăng RON92 92.
- Xăng E20: 20% etanol (nồng độ 99,5%) và 80% xăng RON92 92.
Tất cả các mẫu nhiên liệu được thử nghiệm tại PTN trọng điểm quốc gia về công nghệ
lọc và hóa dầu - Viện Hóa học Công nghiệp để xác định các tính chất lý hóa chính. Kết
quả phân tích đối với xăng RON92 92, xăng E10 và Etanol gốc được đưa ra trong
Bảng 1 và Bảng 2:
Bảng 3.1. Kết quả phân tích xăng RON92 92 và Etanol gốc [4]:
TT Chỉ tiêu thử nghiệm
Xăng RON92
92
Etanol gốc
1 Chỉ số Octan 92,3 116
2
Nhiệt độ sôi (
0
C)
Nhiệt độ sôi đầu
Nhiệt độ sôi cuối

60
149

80
3 Tỷ trọng ở 20
0
C 0,7291 0,7917
4 Áp suất hơi bão hòa (psi) 7,963

5 Nồng độ cồn (%) 99,5



ĐT.06.11/NLSH
- 23 -

3.2. Phương tiện thử nghiệm và cách thức tiến hành
Ô tô thử nghiệm gồm hai xe:
- Xe thử Daewoo Lanos 2001, số kilomet đi được trước khí vào thử nghiệm 97263
(km), xe sử dụng hệ thống nhiên liệu phun xăng điện tử. Các thông số kỹ thuật của xe
được đưa ra trong Bảng 3.2:
Bảng 3.2. Thông số kỹ thuật xe Daewoo Lanos [5]
Thông số kỹ thuật Kích thước - trọng lượng
Loại động cơ 1.5 SOHC Dài x Rộng x Caoz(mm) 4,237 x 1,678 x 1,432
Kiểu xe
4 xy lanh thẳng
hàng
Chiều dài cơ sở(mm) 2.520
Dung tích xy
lanh (cc)
1498
Khoảng sáng gầm xe
(mm)
175
Tỷ số nén 9,5+/-0,2
Trọng lượng không tải
(kg)
1.036
Công suất

cực đại(ml)
94 / 5.600
Bán kính quay vòng tối
thiểu
4,9
Momen xoắn
cực đại (Nm)
132 / 3.400 Mức tiêu thụ nhiên liệu

5,9l/100km
Tốc độ tối đa
(km/h)
170km/h Hộp số 5 số tay

Hình ảnh thử nghiệm xe được thể hiện trong Hình 3.1:

Hình 3.1. Xe Daewoo Lanos phục vụ thí nghiệm
Xe thí nghiệm
ĐT.06.11/NLSH
- 24 -

- Xe Toyota Corolla 1990, số kilomet đi được 230134 (km), hệ thống nhiên liệu sử
dụng bộ chế hòa khí, các thông số kỹ thuật của xe được thể hiện trong Bảng 3.3:
Bảng 3.3. Thông số kỹ thuật xe Toyota Corolla 1990 [6]
Loại nhiên liệu Xăng Trọng lượng - Đo lường
Kiểu động cơ Chế hòa khí Dài x Rộng x Cao (mm) 4250x1655x1450
Xi lanh 4 xylanh Khoảng sáng gầm xe 150mm
Dung tích 1,6L (1587cc)

Trọng lượng 1185kg

Công suất kéo 1000 kg Bore & Stroke 81x77mm
Tỷ số nén 9,5+/-0,2 Tiêu thụ nhiên liệu 10(l)/100km
Momen Max 140Nm Tiêu thụ nhiên liệu 7l/100km
Max, Power: 76kW Công suất/ khối lượng 15,92:1 kW/kg

Hình ảnh thử nghiệm xe được đưa ra trong Hình 3.2:


Hình 3.2. Hình ảnh thử nghiệm xe Toyota Corolla 1990

Xe thí nghiệm