Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN6852-11:2009

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 6852-11: 2009

ISO 8178-11: 2006

ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG KIỂU PIT TÔNG - ĐO CHẤT THẢI - PHẦN 11: ĐO TRÊN BĂNG THỬ CÁC CHẤT THẢI KHÍ VÀ HẠT TỪ ĐỘNG CƠ LẮP TRÊN MÁY DI ĐỘNG KHÔNG CHẠY TRÊN ĐƯỜNG BỘ Ở CHẾ ĐỘ THỬ CHUYỂN TIẾP

Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement - Part 11: Test-bed measurement of gaseous and particulate exhaust emission from engines used in nonroad mobile machinery under transient test conditions

Lời nói đầu

TCVN 6852-11: 2009 hoàn toàn tương đương với ISO 8178-11: 2006.

TCVN 6852-11: 2009 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 70 Động cơ đốt trong biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ tiêu chuẩn TCVN 6852 (ISO 8178), Động cơ đốt trong kiểu pít tông - Đo chất thải, gồm các phần sau:

- TCVN 6852-1: 2008 (ISO 8178-1: 2006), Phần 1: Đo trên băng thử các chất thải khí và hạt.

- TCVN 6852-2: 2001 (ISO 8178-2: 1996), Phần 2: Đo khí và bụi thải tại hiện trường.

- TCVN 6852-3: 2002 (ISO 8178-3: 1994), Phần 3: Định nghĩa và phương pháp đo khói khí thải ở chế độ ổn định.

- TCVN 6852-4: 2001 (ISO 8178-4: 1996), Phần 4: Chu trình thử cho các ứng dụng khác nhau của động cơ.

- TCVN 6852-5: 2001 (ISO 8178-5: 1997), Phần 5: Nhiên liệu thử.

- TCVN 6852-6: 2008 (ISO 8178-6: 2000), Phần 6: Đo trên băng thử các chất thải khí và hạt

- TCVN 6852-7: 2008 (ISO 8178-7: 1996), Phần 7: Xác định họ động cơ.

- TCVN 6852-8: 2008 (ISO 8178-8: 2006), Phần 8: Xác định nhóm động cơ.

- TCVN 6852-9: 2008 (ISO 8178-9: 2000/Amendment 1: 2004), Phần 9: Chu trình thử và quy trình thử để đo trên băng thử khói khí thải từ động cơ cháy do nén hoạt động ở chế độ chuyển tiếp.

- TCVN 6852-10: 2009 (ISO 8178-10: 2002), Phần 10: Chu trình thử và quy trình thử để đo ở hiện trường khói, khí thải từ động cơ cháy do nén hoạt động ở chế độ chuyển tiếp.

- TCVN 6852-11: 2009 (ISO 8178-11: 2006), Phần 11: Đo trên băng thử các chất thải khí và hạt từ động cơ lắp trên máy di động không chạy trên đường bộ ở chế độ thử chuyển tiếp.

ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG KIỂU PIT TÔNG - ĐO CHẤT THẢI - PHẦN 11: ĐO TRÊN BĂNG THỬ CÁC CHẤT THẢI KHÍ VÀ HẠT TỪ ĐỘNG CƠ LẮP TRÊN MÁY DI ĐỘNG KHÔNG CHẠY TRÊN ĐƯỜNG BỘ Ở CHẾ ĐỘ THỬ CHUYỂN TIẾP

Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement - Part 11: Test-bed measurement of gaseous and particulate exhaust emission from engines used in nonroad mobile machinery under transient test conditions

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các phương pháp đo và đánh giá các chất thải khí và hạt phát ra từ động cơ đốt trong kiểu pit tông (RIC) trên băng thử trong điều kiện thử chuyển tiếp để xác định trị số của chúng đối với mỗi khí thải gây ô nhiễm.

Chu trình thử chuyển tiếp được giới thiệu trong tiêu chuẩn này của bộ TCVN 6852 áp dụng cho các động cơ đốt trong cháy do nén lắp trên các máy di động có công suất ra từ 37 kW đến 560 kW, trừ các động cơ lắp trên ô tô được thiết kế chủ yếu để chạy trên đường bộ. Tiêu chuẩn này cũng có thể áp dụng cho các động cơ được dùng trên các xe không chạy trên đường bộ và các thiết bị công nghiệp dẫn động bằng động cơ điêzen không chạy trên đường bộ như đã mô tả trong 8.3.1.3 của TCVN 6852-4. Các thiết bị này bao gồm, ví dụ các động cơ dùng cho thiết bị xây dựng bao gồm xe xúc lật bánh lốp, xe xúc lật bánh xích, xe ủi đất, máy kéo bánh xích, máy xúc lật kiểu xe tải, xe tải không chạy trên đường cao tốc, máy xúc thủy lực, thiết bị nông nghiệp, xe nông nghiệp tự hành (bao gồm cả máy kéo), thiết bị lâm nghiệp, xe có chạc nâng, thiết bị bảo dưỡng đường bộ và cần trục di động.

Nhiều quy trình được mô tả dưới đây là các báo cáo chi tiết của các phương pháp trong phòng thí nghiệm, vì việc xác định một trị số nào đó của các chất phát thải đòi hỏi phải thực hiện một tập hợp phức tạp của các phép đo riêng thay vì thu được một trị số đo đơn lẻ. Như vậy, các kết quả thu được phụ thuộc nhiều vào quá trình thực hiện các phép đo cũng như phụ thuộc vào động cơ và phương pháp thử.

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 6852-1 (ISO 8178-1), Động cơ đốt trong kiểu pit tông - Đo chất thải - Phần 1: Đo trên băng thử các chất thải khí và hạt.

TCVN 6852-5 (ISO 8178-5), Động cơ đốt trong kiểu pit tông - Đo chất thải - Phần 5: Nhiên liệu thử.

TCVN 8113-1 (ISO 5167-1), Đo lưu lượng dòng chất lỏng bằng thiết bị đo chênh áp được lắp vào ống dẫn có mặt cắt tròn với dòng chảy đầy ống - Phần 1: Nguyên lý và yêu cầu chung.

TCVN 8115-2 (ISO 5725-2), Độ chính xác của các phương pháp đo và kết quả - Phần 2: Phương pháp cơ bản để xác định tính lặp lại và tính tái tạo lại của phương pháp đo tiêu chuẩn.

TCVN 8272 (ISO 15550), Động cơ đốt trong - Xác định và phương pháp đo công suất động cơ - Yêu cầu chung.

TCVN 8289 (ISO 14396), Động cơ đốt trong kiểu pit tông - Xác định và phương pháp đo công suất của động cơ - Yêu cầu bổ sung cho các phép thử chất thải theo TCVN 6852 (ISO 8178).

ISO 16183: 2002, Heavy duty engines - Measurement of gaseous emissions from raw exhaust gas and of particulate emissions using partial flow dilution systems under transient test conditions (Động cơ hạng nặng - Đo chất thải khí từ khí thải chưa xử lý và đo chất thải hạt bằng hệ thống pha loãng một phần dòng ở chế độ thử chuyển tiếp.

SAEJ 1937: 1995, Engine testing with low-temperature charge air-cooler systems in a dynamometer test cell (Thử động cơ có hệ thống làm mát không khí nạp nhiệt độ thấp trong phòng thử có băng thử).

3. Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

3.1. Chất thải dạng hạt (particulate matter)

Vật chất đọng lại trên lõi lọc quy định sau khi pha loãng khí thải với không khí được lọc sạch ở nhiệt độ lớn hơn 42 °C (315 K) và nhỏ hơn hoặc bằng 52 °C (325 K) được đo tại một điểm ở ngay đầu dòng của bộ lọc.

CHÚ THÍCH: Chất thải hạt bao gồm phần lớn là cacbon, hyđro cacbon ngưng tụ và sunfat kết hợp với nước.

3.2. Khí ô nhiễm (gaseous pollutants)

Cacbon monoxit, hyđro cacbon và/hoặc hyđro cacbon không metan, các oxit nitơ (được biểu thị bằng đương lượng nitơ đioxit), fomanđehit và metanol.

3.3. Phương pháp pha loãng một phần dòng (partial flow dilution method)

Quá trình tách một phần dòng khí thải chưa xử lý (thô) ra khỏi toàn bộ dòng khí thải, sau đó trộn một lượng không khí pha loãng thích hợp với phần dòng khí thải này trước khi được đưa tới bộ lọc lấy mẫu hạt.

3.4. Phương pháp pha loãng toàn dòng (full flow dilution method)

Quá trình hòa trộn không khí pha loãng với toàn bộ dòng khí thải trước khi tách một phần dòng khí thải đã pha loãng để phân tích.

CHÚ THÍCH: Thông thường trong nhiều hệ thống pha loãng toàn dòng, phần dòng khí thải đã được pha loãng sơ bộ này sẽ được pha loãng lần thứ hai để đạt được nhiệt độ thích hợp của mẫu thử tại bộ lọc hạt.

3.5. Suất phát thải (specific emissions)

Khối lượng các chất phát thải được biểu thị bằng đơn vị gam trên kilooat giờ (g/kWh).

3.6. Chu trình thử ở trạng thái ổn định (steady-state test cycle)

Chu trình thử gồm một dãy các chế độ thử động cơ trong đó động cơ có đủ thời gian để đạt được tốc độ, momen xác định và chuẩn đánh giá ổn định tại mỗi chế độ.

3.7. Chu trình thử chuyển tiếp (transient test cycle)

Chu trình thử gồm một dãy các giá trị tốc độ và momen tiêu chuẩn thay đổi tương đối nhanh theo thời gian.

3.8. Tốc độ định mức (rated speed)

Tốc độ của động cơ tại đó, theo công bố của nhà sản xuất, động cơ sẽ phát ra công suất định mức hoặc công suất chủ yếu.

CHÚ THÍCH: Xem nội dung chi tiết trong TCVN 8289.

3.9. Tốc độ thấp (low speed)

Tốc độ thấp nhất của động cơ tại đó động cơ phát ra 50 % công suất định mức hoặc công suất chủ yếu.

3.10. Tốc độ cao (high speed)

Tốc độ cao nhất của động cơ tại đó động cơ phát ra 70 % công suất định mức hoặc công suất chủ yếu.

3.11. Tốc độ chuẩn (reference speed)

Giá trị tốc độ một trăm phần trăm được dùng để chuẩn hóa các giá trị tốc độ tương đối của phép thử theo chu trình chuyển tiếp dùng cho thiết bị không chạy trên đường bộ (NRTC) như đã nêu trong 6.4.2.

3.12. Thời gian phản ứng (độ nhạy) (response time)

Hiệu số thời gian giữa một thay đổi nhanh của thành phần được đo tại điểm chuẩn và một thay đổi thích hợp về sự phản ứng của hệ thống đo nhờ đó mà sự thay đổi của thành phần được đo ít nhất phải bằng 60 % giá trị toàn thang đo (FS) và xảy ra trong thời gian nhỏ hơn 0,1 s.

CHÚ THÍCH 1: Thời gian phản ứng của hệ thống đo (t₉₀) gồm thời gian trễ đối với hệ thống và thời gian tăng của hệ thống.

CHÚ THÍCH 2: Thời gian phản ứng có thể thay đổi tùy thuộc vào việc xác định điểm chuẩn cho thay đổi của thành phần được đo, hoặc là tại đầu dò lấy mẫu hoặc trực tiếp tại cổng vào của máy phân tích. Trong tiêu chuẩn này, đầu dò lấy mẫu được xác định là điểm chuẩn.

3.13. Thời gian trễ (delay time)

Khoảng thời gian giữa sự thay đổi của thành phần được đo tại điểm chuẩn và sự phản ứng của hệ thống đo bằng 10 % số chỉ thị cuối cùng (t₉₀).

CHÚ THÍCH 1: Đối với các thành phần khí, thời gian trễ chủ yếu là thời gian vận chuyển thành phần được đo từ đầu dò lấy mẫu tới máy phân tích.

CHÚ THÍCH 2: Đối với thời gian trễ, đầu dò lấy mẫu được xác định là điểm chuẩn.

3.14. Thời gian tăng (rise time)

Khoảng thời gian giữa sự phản ứng 10 % và 90 % của số chỉ thị cuối cùng (t₉₀ - t₁₀)

CHÚ THÍCH 1: Thời gian tăng là thời gian phản ứng của dụng cụ đo sau khi thành phần được đo đã đi tới dụng cụ đo.

CHÚ THÍCH 2: Đối với thời gian tăng, đầu dò lấy mẫu được xác định là điểm chuẩn.

3.15. Thời gian biến đổi (transformation time)

Khoảng thời gian giữa sự thay đổi của thành phần được đo tại điểm chuẩn và sự phản ứng của hệ thống đo bằng 50 % số chỉ thị cuối cùng (t₅₀).

CHÚ THÍCH 1: Đối với thời gian biến đổi, đầu dò lấy mẫu được xác định là điểm chuẩn.

CHÚ THÍCH 2: Thời gian biến đổi được dùng để chỉnh tín hiệu của các dụng cụ đo khác nhau.

CHÚ THÍCH 3: Không áp dụng các điều từ 3.12 đến 3.15 cho các hệ thống pha loãng toàn dòng được nêu trong Điều 10.

CHÚ DẪN:

Y Sự phản ứng

1 Thời gian phản ứng (độ nhạy)

2 Thời gian biến đổi

3 Bước nhập vào

4 Thời gian trễ

5 Thời gian tăng

Hình 1 - Xác định sự đáp ứng của hệ thống đo

4. Ký hiệu và thuật ngữ viết tắt

4.1. Ký hiệu chung

Bảng 1 - Các ký hiệu chung

4.2. Ký hiệu và chữ viết tắt của các thành phần nhiên liệu

w_ALF hàm lượng hyđro của nhiên liệu, % khối lượng

w_BET hàm lượng cacbon của nhiên liệu, % khối lượng

w_GAM hàm lượng lưu huỳnh của nhiên liệu, % khối lượng

w_DEL hàm lượng nitơ của nhiên liệu, % khối lượng

w_EPS hàm lượng oxy của nhiên liệu, % khối lượng

a tỷ số mol của hyđro (H/C)

b tỷ số mol của cacbon (C/C)

g tỷ số mol của lưu huỳnh (S/C)

d tỷ số mol của nitơ (N/C)

e tỷ số mol của oxy (O/C)

Tham chiếu nhiên liệu C_bH_aO_eN_dS_g

4.3. Ký hiệu và chữ viết tắt cho các thành phần hóa học

4.4. Chữ viết tắt

5. Điều kiện thử

5.1. Điều kiện thử động cơ

5.1.1. Thông số của điều kiện thử

Nhiệt độ tuyệt đối (T_a) của không khí nạp vào động cơ được biểu thị bằng Kelvin và áp suất khí quyển khô (p_s) được biểu thị bằng kPa phải được đo và thông số f_a phải được xác định theo các yêu cầu sau. Trong các động cơ nhiều xylanh có các nhóm ống nạp, như động cơ có xylanh bố trí theo kiểu chữ “V” thì phải lấy nhiệt độ trung bình của nhóm ống nạp.

Đối với động cơ không tăng áp và động cơ tăng áp cơ khí:

f_a =                                      (1)

Đối với động cơ tăng áp tuabin, có làm mát hoặc không làm mát không khí nạp:

f_a =                                  (2)

CHÚ THÍCH: Các công thức (1) và (2) đều giống quy định trong các quy định về khí thải của ECE, EEC và EPA, nhưng khác so với các công thức hiệu chỉnh công suất của ISO.

5.1.2. Tính hiệu lực của phép thử

Để phép thử được công nhận là có hiệu lực thì thông số f_a phải đáp ứng yêu cầu: 0,93 ≤ f_a ≤ 1,07.

CHÚ THÍCH: Nên tiến hành phép thử với thông số f_a ở trong khoảng 0,96 đến 1,06.

5.2. Động cơ có làm mát không khí nạp

Nhiệt độ của không khí nạp phải được ghi lại và phải ở trong giới hạn ± 5 K của nhiệt độ lớn nhất của không khí nạp do nhà sản xuất quy định khi động cơ vận hành ở tốc độ ứng với công suất định mức và đầy tải. Nhiệt độ của môi chất làm mát ít nhất phải là 20 °C (293 K).

Nếu sử dụng thiết bị của phòng thử hoặc quạt làm mát bên ngoài thì nhiệt độ của không khí nạp phải được chỉnh đặt trong giới hạn ± 5 K của nhiệt độ lớn nhất của không khí nạp do nhà sản xuất quy định khi động cơ vận hành ở tốc độ ứng với công suất lớn nhất do nhà sản xuất công bố và đầy tải. Nhiệt độ môi chất làm mát và lưu lượng môi chất làm mát của bộ làm mát không khí nạp tại điểm đã chỉnh đặt nêu trên không được thay đổi trong suốt chu trình thử. Thể tích của bộ làm mát không khí nạp phải dựa trên cơ sở thực tế kỹ thuật và ứng dụng điển hình của xe/máy.

Có thể thực hiện việc chỉnh đặt bộ làm mát không khí nạp theo SAEJ 1937:1995.

5.3. Công suất

Cơ sở của phép đo phát thải riêng là công suất phanh không hiệu chỉnh như đã định nghĩa trong TCVN 8289. Động cơ phải được đưa vào thử có các thiết bị phụ trợ cần thiết cho hoạt động của động cơ.

Nếu không thể hoặc không thích hợp để lắp đặt các thiết bị phụ trợ lên băng thử thì công suất do các thiết bị phụ trợ hấp thụ phải được xác định và trừ đi khỏi công suất đo được của động cơ trên toàn bộ vùng làm việc của chu trình thử.

Một số thiết bị phụ trợ chỉ cần thiết khi vận hành máy và có thể được lắp trên động cơ cần được tháo ra trước khi thử. Danh sách không đầy đủ sau đây là một ví dụ:

- Máy nén khí cho phanh,

- Máy nén của cơ cấu lái có trợ lực,

- Máy nén điều hòa không khí, và

- Bơm cho các cơ cấu dẫn động thủy lực.

Để chi tiết, xem thêm TCVN 8289 và TCVN 8272, Bảng 1.

Khi các thiết bị phụ trợ không được tháo ra thì công suất hấp thụ bởi các thiết bị này phải được xác định và cộng vào công suất đo được của động cơ trên toàn bộ vùng làm việc của chu trình thử, trừ trường hợp các thiết bị phụ trợ này tạo thành một bộ phận gắn liền với động cơ (ví dụ quạt làm mát cho động cơ có làm mát không khí nạp).

Công thức hiệu chỉnh để chuyển đổi công suất đo được hoặc công suất đo được của chu trình thử như đã xác định theo 6.6.2 thành công suất phanh không hiệu chỉnh hoặc công không hiệu chỉnh của chu trình phải do nhà sản xuất động cơ đệ trình cho toàn bộ vùng làm việc của chu trình và có sự thỏa thuận của các bên có liên quan.

5.4. Hệ thống nạp không khí của động cơ

Phải sử dụng hệ thống nạp không khí hoặc thiết bị nạp không khí của phòng thử nghiệm cho động cơ có áp suất không khí nạp được hạn chế trong giới hạn ± 300 Pa của giá trị lớn nhất do nhà sản xuất quy định cho bộ lọc không khí ở tốc độ ứng với công suất định mức và đầy tải.

Nếu động cơ có trang bị một hệ thống nạp không khí thì phải dùng hệ thống nạp này trong thử nghiệm.

5.5. Hệ thống xả của động cơ

Phải sử dụng hệ thống xả của động cơ hoặc thiết bị xả của phòng thử nghiệm cho động cơ có áp suất ngược của khí thải ở trong giới hạn ± 650 Pa của giá trị lớn nhất do nhà sản xuất quy định ở tốc độ ứng với công suất định mức và đầy tải. Hệ thống xả phải phù hợp với các yêu cầu cho lấy mẫu khí thải như đã nêu trong 9.4.2 và 16.2 của TCVN 6852-1.

Nếu động cơ được trang bị một thiết bị xử lý tiếp đối với khí thải thì ống xả phải có đường kính tương tự như đường kính đang sử dụng cho ít nhất là bốn đường kính ống phía trước đầu vào của đoạn bắt đầu mở rộng có chứa thiết bị xử lý tiếp khí thải. Khoảng cách từ mặt bích ống xả hoặc cửa ra của tuabin tăng áp đến thiết bị xử lý tiếp khí thải phải giống như khoảng cách trên cấu hình của xe hoặc khoảng cách do nhà sản xuất quy định. Áp suất ngược của khí thải hoặc sự thu hẹp của dòng khí thải phải tuân theo cùng một chuẩn như đã nêu trên và có thể được chỉnh đặt bằng một van. Có thể tháo hộp chứa thiết bị xử lý tiếp khí thải ra trong quá trình thử mô hình và trong quá trình vẽ đường đặc tính của động cơ, và được thay thế bằng một hộp tương đương có bộ xúc tác không hoạt động.

5.6. Hệ thống làm mát

Phải sử dụng một hệ thống làm mát động cơ có đủ khả năng duy trì nhiệt độ làm việc bình thường của động cơ do nhà sản xuất quy định.

5.7. Dầu bôi trơn

Dầu bôi trơn phải do nhà sản xuất quy định. Các thông số kỹ thuật của dầu bôi trơn dùng cho thử nghiệm phải được ghi lại và trình bày cùng với các kết quả thử.

5.8. Nhiên liệu

Các đặc tính của nhiên liệu ảnh hưởng tới sự phát thải khí của động cơ. Do đó, các đặc tính của nhiên liệu dùng cho thử nghiệm nên được xác định, ghi lại và trình bày cùng với các kết quả thử. Khi sử dụng các nhiên liệu chỉ định trong TCVN 6852-5 làm nhiên liệu chuẩn thì phải cung cấp quy tắc và sự phân tích chuẩn của nhiên liệu. Đối với các nhiên liệu khác, các đặc tính kỹ thuật được ghi lại là các đặc tính kỹ thuật được liệt kê trong các tờ dữ liệu thông dụng thích hợp trong TCVN 6852-5.

Nhiệt độ của nhiên liệu phải phù hợp với kiến nghị của nhà sản xuất. Phải đo nhiệt độ nhiên liệu tại cửa vào của bơm phun nhiên liệu hoặc do nhà sản xuất quy định và ghi lại vị trí đo.

Việc lựa chọn nhiên liệu cho thử nghiệm phụ thuộc vào mục đích của phép thử. Nếu không có sự thỏa thuận nào khác của các bên có liên quan, phải chọn nhiên liệu theo Bảng 2. Khi không có nhiên liệu chuẩn thích hợp thì có thể sử dụng nhiên liệu có các tính chất rất gần với nhiên liệu chuẩn. Các đặc tính kỹ thuật của nhiên liệu phải được công bố.

Bảng 2 - Chọn nhiên liệu

6. Chu trình thử

6.1. Yêu cầu chung

Chu trình chuyển tiếp cho thiết bị không chạy trên đường bộ (NRTC) được liệt kê trong Phụ lục A như một dãy các giá trị của tốc độ và momen được chuẩn hóa theo thứ tự thời gian tính từng giây, áp dụng được cho tất cả các động cơ được bao hàm trong tiêu chuẩn này. Để thực hiện phép thử trong một phòng thử động cơ thì các giá trị thông dụng phải được chuyển đổi thành các giá trị chuẩn cho từng động cơ được thử dựa trên đường đặc tính của động cơ. Sự chuyển đổi được xem là chuẩn hóa và chu trình thử được triển khai như chu trình chuẩn của động cơ được thử. Với các giá trị tốc độ và momen chuẩn như trên, chu trình thử phải được vận hành trong phòng thử và phải ghi lại các giá trị tốc độ, momen và công suất thực. Để sự chạy thử có hiệu lực, phải tiến hành phép phân tích hồi quy giữa các giá trị chuẩn và các giá trị thực của tốc độ, momen và công suất khi hoàn thành phép thử. Để tính toán phát thải riêng của phanh, phải tính toán công của chu trình thực bằng cách lấy tích phân công suất thực của động cơ trên toàn chu trình. Để chu trình có hiệu lực thì công của chu trình thực phải ở trong giới hạn quy định của công của chu trình chuẩn.

6.2. Trình tự thử chung

Sơ đồ sau vạch ra hướng dẫn chung cần được tuân theo trong quá trình thử. Nội dung chi tiết của mỗi bước được mô tả trong các điều có liên quan. Cho phép có các sai khác so với hướng dẫn khi thấy cần thiết nhưng bắt buộc phải tuân theo các yêu cầu riêng của các điều có liên quan.

Có thể chạy một hoặc nhiều chu trình thực hành khi cần thiết để kiểm tra động cơ, phòng thử và các hệ thống phát thải trước chu trình đo.

6.3. Quy trình vẽ đường đặc tính của động cơ

6.3.1. Yêu cầu chung

Để tạo ra chu trình chuyển tiếp cho thiết bị không chạy trên đường bộ (NRTC) trong phòng thử, động cơ phải được vẽ đường đặc tính trước khi chạy chu trình thử để xác định đường cong tốc độ - momen.

6.3.2. Xác định phạm vi tốc độ cho vẽ đường đặc tính

Các tốc độ nhỏ nhất và lớn nhất cho vẽ đường đặc tính được xác định như sau:

Tốc độ nhỏ nhất cho vẽ đường đặc tính = tốc độ không tải.

Tốc độ lớn nhất cho vẽ đường đặc tính = h_hl x 1,02 hoặc tốc độ tại đó momen toàn tải giảm xuống tới không (zero), lấy giá trị nào nhỏ hơn.

6.3.3. Đường đặc tính của động cơ

Động cơ phải được chạy nóng lên để ổn định các thông số của động cơ theo kiến nghị của nhà sản xuất và quy phạm kỹ thuật. Khi động cơ đã ổn định phải tiến hành vẽ đường đặc tính của động cơ theo một trong các quy trình sau.

6.3.3.1. Vẽ đường đặc tính trong quá trình chuyển tiếp

a) Động cơ không được chất tải và được vận hành ở tốc độ chạy không.

b) Động cơ phải được vận hành ở chỉnh đặt toàn tải của bơm phun nhiên liệu tại tốc độ nhỏ nhất cho vẽ đường đặc tính.

c) Tốc độ động cơ phải được tăng lên với mức tăng trung bình 8 ± 1/ min/s từ tốc độ nhỏ nhất đến tốc độ lớn nhất cho vẽ đường đặc tính. Phải ghi lại các điểm ứng với tốc độ và momen của động cơ tại tốc độ lấy mẫu ít nhất là một điểm trên một giây.

6.3.3.2. Vẽ đường đặc tính theo từng bậc

a) Động cơ không được chất tải và được vận hành ở tốc độ chạy không.

b) Động cơ phải được vận hành ở chỉnh đặt toàn tải của bơm phun nhiên liệu tại tốc độ nhỏ nhất cho vẽ đường đặc tính.

c) Trong khi duy trì toàn tải, tốc độ nhỏ nhất cho vẽ đường đặc tính phải được giữ trong thời gian ít nhất là 15 s và ghi lại momen trung bình trong 5 s cuối cùng. Đường cong momen lớn nhất từ tốc độ nhỏ nhất đến tốc độ lớn nhất cho vẽ đường đặc tính phải được xác định theo các số gia tốc độ không lớn hơn 100 ± 20 r/min. Phải giữ mỗi điểm thử trong thời gian ít nhất là 15 s và phải ghi lại momen trung bình trong 5 s cuối cùng.

6.3.4. Vẽ đường đặc tính

Tất cả các điểm dữ liệu trong 6.3.3 phải được nối lại bằng nội suy tuyến tính giữa các điểm. Đường cong momen được tạo ra là đường đặc tính và phải được sử dụng để chuyển đổi các giá trị momen bình thường của đồ thị động lực học kế của động cơ trong Phụ lục A thành các giá trị momen chuẩn cho chu trình thử như đã mô tả trong 6.4.3.

6.3.5. Vẽ đường đặc tính theo cách khác

Nếu nhà sản xuất tin chắc rằng kỹ thuật vẽ đường đặc tính như đã nêu trên là không an toàn hoặc không đại diện cho bất cứ động cơ đã cho nào thì có thể sử dụng các kỹ thuật vẽ đường đặc tính khác. Các kỹ thuật được lựa chọn này phải thỏa mãn yêu cầu của các quy trình vẽ đường đặc tính đã quy định để xác định momen lớn nhất có thể có được ở tất cả các tốc độ động cơ đạt được trong các chu trình thử. Sự sai khác so với các kỹ thuật vẽ đường đặc tính được quy định ở trên đối với các lý do về an toàn hoặc tính không đại diện phải được các bên có liên quan chấp thuận cùng với sự giải thích cho sử dụng của họ.

Tuy nhiên, không có trường hợp nào đường cong momen được vận hành với các tốc độ giảm xuống của động cơ đối với các động cơ được điều chỉnh hoặc có tăng áp tuabin.

6.3.6. Thử sao chép lại

Không cần phải vẽ lại đường đặc tính cho một động cơ trước mỗi một và từng chu trình thử. Một động cơ phải được vẽ lại đường đặc tính trước một chu trình thử nếu:

- Đã diễn ra một khoảng thời gian không hợp lý kể từ lần vẽ đường đặc tính cuối cùng theo đánh giá về mặt kỹ thuật, hoặc

- Đã có những thay đổi về vật lý hoặc sự hiệu chuẩn lại có thể ảnh hưởng đáng kể đến sự làm việc của động cơ.

6.4. Xác lập chu trình thử chuẩn

6.4.1. Tốc độ chuẩn

Tốc độ chuẩn (n_ref) tương ứng với các giá trị 100 % tốc độ bình thường được quy định trong đồ thị động lực học kế của động cơ được cho trong Phụ lục A. Chu trình thử thực của động cơ do sự chuẩn hóa đến tốc độ chuẩn phụ thuộc vào việc lựa chọn tốc độ chuẩn.

Tốc độ chuẩn phải được xác định như sau:

n_ref = tốc độ thấp + 0,95 x (tốc độ cao - tốc độ thấp)

trong đó

- Tốc độ cao là tốc độ cao nhất của động cơ tại đó phát ra 70 % công suất định mức, và

- Tốc độ thấp là tốc độ thấp nhất của động cơ tại đó phát ra 50 % công suất định mức.

Nếu tốc độ chuẩn đo được ở trong giới hạn ± 3 % tốc độ chuẩn do nhà sản xuất công bố thì có thể sử dụng tốc độ chuẩn được công bố cho phép thử phát thải. Nếu dung sai vượt quá giới hạn trên thì phải sử dụng tốc độ chuẩn đo được cho phép thử phát thải.

6.4.2. Chuẩn hóa tốc độ của động cơ

Tốc độ của động cơ phải được chuẩn hóa bằng cách sử dụng công thức sau:

6.4.3. Chuẩn hóa momen của động cơ

Các giá trị momen trong đồ thị động lực học kế của động cơ cho trong Phụ lục A được chuẩn hóa đến momen lớn nhất ở tốc độ tương ứng. Các giá trị momen của chu trình thử chuẩn phải được chuẩn hóa bằng cách sử dụng đường đặc tính được xác định theo 6.3.3 như sau:

đối với tốc độ chuẩn tương ứng như đã xác định trong 6.4.2.

6.4.4. Ví dụ về quy trình phi chuẩn hóa

Ví dụ, phải chuẩn hóa điểm thử sau:

tốc độ tính bằng % = 43 %

momen tính bằng % = 82 %

Các giá trị được cho:

tốc độ chuẩn = 2 200/min

tốc độ chạy không = 600/min

dẫn đến

Tốc độ thực = + 600 =  1 288/min

Với momen lớn nhất 700 Nm quan sát được từ đường đặc tính tại 1 288/min:

Momen thực = =  574 Nm

6.5. Động lực học kế (băng thử)

6.5.1. Yêu cầu chung

Khi sử dụng một cảm biến tải trọng thì tín hiệu của momen phải được truyền cho trục động cơ và phải quan tâm đến quán tính của băng thử. Momen thực của động cơ là momen đọc được trên cảm biến tải trọng cộng với momen quán tính của phanh được nhân với gia tốc góc. Hệ thống điều khiển phải thực hiện tính toán này theo thời gian thực.

6.5.2. Động lực học kế (băng thử) kiểu dòng xoáy

Nếu động cơ được thử với một động lực học kế dòng xoáy thì quán tính của động lực học kế phải thích ứng với cỡ kích thước động cơ. Do đó, số điểm mà ở đó hiệu số T_sp - 2..n_sp.q_D nhỏ hơn 5 % momen âm lớn nhất của động cơ, không nên vượt quá 30.

trong đó

T_sp là momen yêu cầu;

n_sp là đạo hàm của tốc độ động cơ;

q_D là quán tính quay của động lực học kế kiểu dòng xoáy.

6.6. Kiểm tra xác nhận chạy thử

6.6.1. Sự dịch chuyển số hiệu

Để giảm thiểu ảnh hưởng dịch chuyển của độ trễ thời gian giữa các giá trị của chu trình thực và chu trình chuẩn, toàn bộ trình tự tốc độ động cơ và tín hiệu phản hồi của momen có thể tăng lên hoặc giảm đi đúng lúc với trình tự tốc độ và momen chuẩn. Nếu các tín hiệu thực dịch chuyển thì cả tốc độ và momen đều phải dịch chuyển với cùng một lượng dịch chuyển theo cùng một chiều.

6.6.2. Tính toán công của chu trình

Phải tính toán công của chu trình thực W_act (kWh) bằng cách sử dụng mỗi cặp giá trị ghi được của tốc độ và momen phản hồi của động cơ. Việc tính toán này nếu được lựa chọn phải được thực hiện sau khi đã có sự dịch chuyển của số liệu thực. Công của chu trình thực W_act được sử dụng để so sánh với công của chu trình chuẩn W_ref và để tính toán sự phát thải riêng của phanh (xem 9.3.7, 9.4.7, 10.3.7, 10.4.5). Phải sử dụng cùng một phương pháp để lấy tích phân cả hai công suất chuẩn và công suất thực của động cơ. Nếu các giá trị được xác định nằm giữa các giá trị chuẩn liền kề hoặc các giá trị đo được liền kề thì phải sử dụng phương pháp nội suy tuyến tính.

Trong quá trình tích phân công của chu trình thực, bất cứ giá trị momen âm nào cũng phải được bao gồm và được chỉnh đặt bằng không (zero). Nếu thực hiện việc tính toán tích phân ở tần số nhỏ hơn 5 Hz và nếu trong khoảng thời gian đã cho, giá trị momen thay đổi từ dương sang âm hoặc từ âm sang dương thì phải tính toán phần âm và đặt bằng không (zero).

Phần dương phải được bao gồm trong giá trị được lấy tích phân.

W_act phải ở trong khoảng từ -15 % đến + 5 % W_ref.

6.6.3. Phép thống kê có hiệu lực của chu trình thử

Phép hồi quy tuyến tính của các giá trị thực phải được thực hiện theo các giá trị chuẩn cho tốc độ, momen và công suất. Phép tính toán này, nếu được lựa chọn, phải được thực hiện sau khi có bất cứ sự dịch chuyển nào của số liệu phản hồi. Phải sử dụng phương pháp bình phương tối thiểu theo các công thức cho trong Phụ lục G:

y = a₁ *x + a₀                           (5)

trong đó

y là giá trị thực của tốc độ (min ^-1), momen (Nm) hoặc công suất (kW);

a₁ là độ dốc (hệ số góc) của đường hồi quy;

x là giá trị chuẩn của tốc độ (min ^-1), momen (Nm) hoặc công suất (kWh);

a₀ là phần bị chặn y của đường hồi quy.

Phải tính toán sai số đánh giá tiêu chuẩn (S_y.x) của y theo x và hệ số xác định (r²) cho mỗi đường hồi quy.

Việc phân tích này nên được thực hiện ở 1 Hertz. Một phép thử được xem là có hiệu lực thì phải đáp ứng các chuẩn cho trong Bảng 3.

Bảng 3 - Dung sai của đường hồi quy

Trước khi thực hiện việc tính toán hồi quy, cho phép loại bỏ các điểm được nêu trong Bảng 4. Tuy nhiên không được loại bỏ các điểm này đối với tính toán công của chu trình và tính toán sự phát thải. Một điểm chạy không được định nghĩa là một điểm có momen chuẩn được chuẩn hóa 0 % và tốc độ chuẩn bình thường 0,1 %. Có thể áp dụng sự loại bỏ điểm cho toàn bộ hoặc bất cứ phần nào của chu trình.

Bảng 4 - Các điểm được phép loại bỏ từ phép phân tích hồi quy

7. Vận hành thử phát thải

7.1. Yêu cầu chung

Các chất phát thải được đo từ khí thải của động cơ bao gồm các thành phần khí (cacbon monoxit, hyđro cacbon tổng hoặc hyđrocacbon không metan và các oxit của nitơ) và các chất thải hạt. Ngoài ra thường sử dụng cacbon đioxit như một loại khí đánh dấu để xác định tỷ số pha loãng của các hệ thống pha loãng một phần dòng và toàn dòng. Quy trình kỹ thuật thích hợp giới thiệu phép đo chung đối với cacbon đioxit như là một công cụ hoàn hảo để phát hiện ra những vấn đề về đo trong quá trình chạy thử.

Các chất gây ô nhiễm nêu trên phải được xem xét kiểm tra trong chu trình chuyển tiếp đã mô tả (NRTC) ở các điều kiện vận hành làm nóng động cơ. Khi sử dụng các tín hiệu phản hồi của tốc độ và momen động cơ của động lực học kế để thử động cơ, công suất phải được lấy tích phân theo thời gian của chu trình để xác định công do động cơ tạo ra trong chu trình. Phải xác định nồng độ của các khí thành phần trong khí thải thô trên toàn chu trình bằng cách lấy tích phân tín hiệu của máy phân tích theo 9.3.4 hoặc trong khí thải pha loãng của hệ thống pha loãng toàn dòng cho lấy mẫu thể tích không đổi (CVS) bằng cách lấy tích phân hoặc bằng cách lấy mẫu túi theo 10.3.4. Đối với các chất thải hạt, phải thu gom một mẫu thử theo tỷ lệ từ khí thải pha loãng trên một bộ lọc được quy định bằng sự pha loãng một phần dòng (xem 9.4.2) hoặc pha loãng toàn dòng (xem 10.4.3). Tùy theo phương pháp được sử dụng, phải xác định lưu lượng khí thải pha loãng hoặc không pha loãng trên toàn chu trình để tính toán khối lượng phát thải của các chất gây ô nhiễm. Khối lượng phát thải phải có liên quan với công của động cơ và được tính bằng gam của mỗi chất gây ô nhiễm trên kilooat giờ.

Có thể chạy một hoặc nhiều chu trình thực hành khi cần thiết để kiểm tra động cơ, phòng thử và các hệ thống phát thải trước chu trình đo.

7.2. Chuẩn bị bộ lọc lấy mẫu

Ít nhất là một giờ trước khi thử, mỗi bộ lọc phải được đặt trong một đĩa Petri có bảo vệ chống bụi bẩn và cho phép trao đổi không khí, và được đặt trong một buồng cân để đạt được sự ổn định. Sau khi hết thời gian để ổn định, mỗi bộ lọc phải được cân và ghi lại trọng lượng bì. Sau đó bộ lọc phải được bảo quản trong một đĩa Petri kín hoặc giá bộ lọc được bít kín cho tới khi cần thử. Phải sử dụng bộ lọc trong khoảng 8 h sau khi lấy ra khỏi buồng cân.

7.3. Lắp đặt thiết bị đo

Dụng cụ đo và các đầu dò lấy mẫu phải được lắp đặt theo quy định. Ống xả phải được nối với hệ thống pha loãng toàn dòng, nếu được sử dụng.

7.4. Khởi động và thuần hóa trước hệ thống pha loãng và động cơ

Hệ thống pha loãng và động cơ phải được khởi động và làm nóng lên. Phải thuần hóa trước hệ thống lấy mẫu bằng cách vận hành động cơ ở chế độ tốc độ định mức, momen 100 % trong thời gian tối thiểu là 20 min trong khi vận hành đồng thời hệ thống pha loãng một phần dòng hoặc hệ thống pha loãng toàn dòng có hệ thống pha loãng phụ. Có thể gom các mẫu chất thải hạt mô hình. Các bộ lọc mẫu thử này không cần phải được ổn định hoặc cân và có thể được loại bỏ. Môi trường lọc có thể thay đổi trong quá trình thuần hóa với điều kiện là tổng thời gian lấy mẫu qua bộ lọc và hệ thống lấy mẫu vượt quá 20 min. Lưu lượng phải được chỉnh đặt ở lưu lượng thích hợp được lựa chọn cho thử nghiệm chuyển tiếp. Momen phải được giảm đi so với momen 100 % trong khi duy trì chế độ tốc độ định mức khi cần thiết để ngăn ngừa sự vượt quá yêu cầu nhiệt độ lớn nhất của vùng lấy mẫu là 191 °C, (464 K), nếu sử dụng hệ thống pha loãng toàn dòng.

7.5. Khởi động hệ thống lấy mẫu hạt

Hệ thống lấy mẫu hạt phải được khởi động và chạy trên mạch phân dòng (by-pass). Có thể xác định mức hạt nền của không khí pha loãng bằng cách lấy mẫu không khí pha loãng trước đường vào của khí thải đi vào ống (tunen) pha loãng. Nếu sử dụng không khí pha loãng thì có thể thực hiện một phép đo trước hoặc sau khi thử. Nếu không khí pha loãng không được lọc thì có thể thực hiện phép đo tại lúc bắt đầu và tại lúc kết thúc của chu trình và lấy giá trị trung bình. Nếu sử dụng một hệ thống lấy mẫu khác để đo mức nền thì phải thực hiện phép đo trên toàn bộ thời gian chạy thử.

7.6. Điều chỉnh hệ thống pha loãng

Tổng lưu lượng khí thải được pha loãng của hệ thống pha loãng toàn dòng hoặc lưu lượng khí thải được pha loãng qua hệ thống pha loãng một phần dòng phải được chỉnh đặt để loại bỏ sự ngưng tụ nước trong hệ thống và để thu được nhiệt độ trên mặt bộ lọc ở trong khoảng từ 42 °C (315 K) đến 52 °C (325 K).

7.7. Kiểm tra các máy phân tích

Các máy phân tích chất phát thải phải được chỉnh đặt ở điểm không (zero) và được span. Nếu sử dụng các túi lấy mẫu thì chúng phải được tạo chân không.

7.8. Quy trình khởi động động cơ

Động cơ đã ổn định phải được khởi động trong khoảng 5 min sau khi hoàn thành việc làm nóng theo quy trình khởi động do nhà sản xuất giới thiệu trong sổ tay cho người chủ sở hữu động cơ, khi sử dụng động cơ khởi động hoặc động lực kế. Có thể khởi động trực tiếp phép thử từ giai đoạn thuần hóa trước đối với động cơ mà không phải ngắt động cơ, trong khoảng thời gian 5 min sau khi động cơ đã được đưa về trạng thái chạy không tải.

7.9. Sự vận hành của chu trình

7.9.1. Trình tự thử

Trình tự thử phải được bắt đầu tại lúc khởi động động cơ hoặc trong khoảng 5 phút sau khi động cơ đã đạt tới tốc độ chạy không khí khởi động trực tiếp từ giai đoạn thuần hóa trước. Phải thực hiện phép thử theo chu trình chuẩn như đã nêu trong 6.4. Các điểm chỉnh đặt cho điều khiển tốc độ và mômen của động cơ phải được phát ra ở tần suất 5 Hz (được kiến nghị là 10 Hz) hoặc lớn hơn. Các điểm đặt phải được tính toán bằng nội suy tuyến tính giữa các điểm đặt 1 Hz của chu trình chuẩn. Phải ghi lại tốc độ và momen phản hồi của động cơ ít nhất mỗi giây một lần trong chu trình thử và các tín hiệu có thể được lọc bằng điện tử.

7.9.2. Độ nhạy của máy phân tích

Tại lúc khởi động động cơ hoặc trình tự thử, nếu chu trình được khởi động trực tiếp từ giai đoạn thuần hóa trước thì phải khởi động thiết bị đo và đồng thời:

- Bắt đầu thu gom hoặc phân tích không khí pha loãng nếu sử dụng không khí pha loãng toàn dòng;

- Bắt đầu thu gom khí thải khô hoặc khí thải pha loãng tùy thuộc vào phương pháp được sử dụng;

- Bắt đầu đo lượng khí thải pha loãng và các nhiệt độ, áp suất được yêu cầu;

- Bắt đầu ghi lưu lượng khối lượng của khí thải nếu sử dụng phương pháp phân tích khí thải thô;

- Bắt đầu ghi các số liệu phản hồi của tốc độ và momen của động lực học kế.

Nếu sử dụng phép đo khí thải thô thì nồng độ các chất phát thải (HC, CO và No_x) và lưu lượng khối lượng của khí thải phải được đo liên tục và lưu giữ với tần số ít nhất là 2 Hz trên một hệ thống máy tính. Có thể ghi lại tất cả các số liệu khác với tốc độ lấy mẫu ít nhất là 1 Hz. Đối với các máy phân tích tương tự, độ nhạy phải được ghi lại và có thể áp dụng các số liệu hiệu chuẩn trực tuyến hoặc ngoại tuyến trong quá trình đánh giá số liệu.

Nếu sử dụng hệ thống pha loãng toàn dòng thì phải đo liên tục HC và NO_x trong ống (tunen) pha loãng với tần số ít nhất là 2 Hz. Phải xác định các nồng độ trung bình bằng cách lấy tích phân các tín hiệu của máy phân tích trên toàn bộ chu trình thử. Độ nhạy (thời gian phản ứng) của hệ thống không được lớn hơn 20 s và phải được phối hợp với độ dao động lưu lượng của lấy mẫu thể tích không đổi (CVS) và thời gian lấy mẫu / độ dịch chuyển của chu trình thử, nếu cần thiết. Phải xác định CO, CO₂ và NMHC bằng cách lấy tích phân hoặc bằng cách phân tích các nồng độ trong túi chứa mẫu thử được thu gom trên toàn bộ chu trình. Phải xác định nồng độ của các khí gây ô nhiễm trong không khí pha loãng bằng cách lấy tích phân hoặc bằng cách thu gom trong túi nền. Tất cả các thông số khác cần được đo phải được ghi lại ít nhất là một phép đo trên giây (1 Hz).

7.9.3. Lấy mẫu chất thải hạt (bụi)

Lúc khởi động động cơ hoặc trình tự thử, nếu chu trình được khởi động trực tiếp từ giai đoạn thuần hóa trước thì hệ thống lấy mẫu chất thải hạt (bụi) phải được đóng mạch từ mạch phân dòng (by-pass) để thu gom chất thải hạt.

Nếu sử dụng hệ thống pha loãng một phần dòng thì bơm lấy mẫu phải được điều chỉnh sao cho lưu lượng đi qua đầu dò lấy mẫu hạt hoặc ống vận chuyển được duy trì có tỷ lệ với lưu lượng khối lượng của khí thải.

Nếu sử dụng hệ thống pha loãng toàn dòng thì bơm lấy mẫu phải được điều chỉnh sao cho lưu lượng đi qua đầu dò lấy mẫu hạt hoặc ống vận chuyển được duy trì ở giá trị trong khoảng lưu lượng đã chỉnh đặt ± 5 %. Nếu sử dụng phương pháp bù lưu lượng (nghĩa là điều chỉnh theo tỷ lệ lưu lượng lấy mẫu) thì phải chứng minh rằng tỷ số giữa lưu lượng đường ống chính và lưu lượng lấy mẫu hạt không thay đổi lớn hơn ± 5 % giá trị chỉnh đặt của nó (trừ 10 s lấy mẫu đầu tiên). Phải ghi lại nhiệt độ và áp suất trung bình tại đầu vào dụng cụ đo khí hoặc dụng cụ đo lưu lượng. Nếu không thể duy trì được lưu lượng đã chỉnh đặt trên toàn chu trình (trong khoảng ± 5 %) do sự chất tải hạt cao trên bộ lọc thì phép thử sẽ mất hiệu lực. Phép thử phải được vận hành lại khi sử dụng lưu lượng giới hạn dưới và/hoặc bộ lọc có đường kính lớn hơn.

7.9.4. Sự chết máy của động cơ

Nếu động cơ bị chết máy tại bất cứ điểm nào trong chu trình thử thì động cơ phải được thuần hóa trước và khởi động lại, rồi lặp lại phép thử. Nếu có sự trục trặc trong bất cứ thiết bị thử nào được sử dụng trong chu trình thử thì phép thử sẽ không có giá trị.

7.9.5. Hoạt động sau phép thử

Khi hoàn thành phép thử, việc đo lưu lượng khối lượng của khí thải, thể tích của khí phải pha loãng, lưu lượng khí đi vào các túi thu gom mẫu và bơm lấy mẫu chất thải hạt phải được dừng lại. Đối với hệ thống máy phân tích tích phân, việc lấy mẫu phải tiếp tục tới khi thời gian phản ứng của hệ thống đã trôi qua.

Nồng độ của các túi thu gom mẫu, nếu được sử dụng, phải được phân tích càng sớm càng tốt và trong bất cứ trường hợp nào cũng không chậm hơn 20 min sau khi kết thúc chu trình thử.

Sau phép thử phát thải phải sử dụng khí không (zero) và cùng loại khí span để kiểm tra lại các máy phân tích. Phép thử sẽ được chấp nhận nếu độ chênh lệch giữa các kết quả của phép thử trước và phép thử sau nhỏ hơn 2 % giá trị của khí span.

Các bộ lọc chất thải hạt phải được đưa trở về buồng cân không muộn hơn 1 h sau khi hoàn thành phép thử. Các bộ lọc phải được thuần hóa trên đĩa Petri được bảo vệ tránh bụi bẩn và cho phép có sự trao đổi không khí trong thời gian ít nhất là 1 h và sau đó tiến hành cân các bộ lọc. Phải ghi lại trọng lượng cả bì của các bộ lọc.

8. Nguyên tắc đo các chất phát thải

8.1. Yêu cầu chung

Tiêu chuẩn này mô tả hai nguyên tắc đo có chức năng tương đương nhau nhưng có thể dẫn đến sự khác nhau đôi chút của các kết quả đo:

- Các khí thành phần được đo trong khí thải thô trên cơ sở thời gian thực và các chất thải hạt được xác định bằng cách sử dụng một hệ thống pha loãng một phần dòng; và

- Các khí thành phần và các chất thải hạt được xác định bằng cách sử dụng một hệ thống pha loãng toàn dòng (VCS).

Cho phép có sự phối hợp bất kỳ của hai nguyên tắc này (ví dụ đo khí thải thô và đo chất phát thải hạt trên hệ thống pha loãng toàn dòng).

8.2. Sự tương đương

Phải đo lượng phát thải của các khí thành phần và hạt từ động cơ được thử bằng các phương pháp mô tả trong Điều 11 và Điều 12. Các điều này mô tả các hệ thống phân tích nên dùng cho các chất thải khí (Điều 11) và các hệ thống lấy mẫu và pha loãng nên dùng cho các chất thải hạt (Điều 12).

Có thể chấp nhận các hệ thống hoặc máy phân tích khác nếu chúng đưa ra các kết quả tương đương. Việc xác định tính tương đương của hệ thống phải dựa trên cơ sở nghiên cứu sự tương quan của bảy cặp mẫu thử (hoặc lớn hơn) giữa hệ thống được xem xét và một trong các hệ thống mà tiêu chuẩn này chấp nhận. Các kết quả có liên quan đến giá trị của các chất phát thải riêng đã được cân của chu trình thử. Phép thử về sự tương quan được thực hiện tại cùng một phòng thử nghiệm, cùng một buồng thử và trên cùng một động cơ và nên được ưu tiên vận hành đồng thời. Chu trình thử được sử dụng phải là chu trình thích hợp cho sự vận hành của động cơ. Sự tương đương của các giá trị trung bình của các cặp mẫu thử phải được xác định bằng phép thống kê thử nghiệm t như đã mô tả trong Phụ lục B thu được trong các điều kiện phòng thí nghiệm, khu vực thử và động cơ này. Độ chính xác của phương pháp đo phải được xác định theo ISO 5725-2 và được loại trừ khỏi cơ sở dữ liệu. Các hệ thống sử dụng cho thử nghiệm về sự tương quan phải được công bố trước khi thử và phải được thỏa thuận giữa các bên có liên quan.

Để đưa vào một hệ thống mới trong tiêu chuẩn, việc xác định sự tương đương phải dựa trên cơ sở tính toán tính lặp lại và tái tạo lại như đã mô tả trong ISO 5725-2.

8.3. Độ chính xác

Phải sử dụng thiết bị mô tả trong tiêu chuẩn này cho các phép thử phát thải của động cơ. Tiêu chuẩn này không đề cập đến các nội dung chi tiết của các thiết bị đo lưu lượng, áp suất và nhiệt độ. Thay vào đó chỉ có các yêu cầu về độ chính xác của các thiết bị trên cần thiết cho việc tiến hành phép thử phát thải được cho trong điều này. Các dụng cụ đo phải được hiệu chuẩn theo yêu cầu của thủ tục kiểm tra đánh giá nội bộ hoặc thủ tục kiểm tra của nhà sản xuất dụng cụ đo.

Việc hiệu chuẩn tất cả các dụng cụ đo phải tuân theo các tiêu chuẩn quốc gia (hoặc quốc tế) và các yêu cầu được cho trong Bảng 5.

Bảng 5 - Độ chính xác hiệu chuẩn của các dụng cụ đo

9. Xác định các khí thành phần trong khí thải thô và các chất thải hạt với hệ thống pha loãng một phần dòng

9.1. Yêu cầu chung

Các tín hiệu về nồng độ tức thời của các khí thành phần được dùng cho tính toán khối lượng của các chất phát thải bằng cách nhân với lưu lượng khối lượng tức thời của khí thải. Có thể đo trực tiếp lưu lượng khối lượng của khí thải hoặc tính toán bằng cách sử dụng các phương pháp được mô tả trong 9.2.4 (đo lưu lượng không khí nạp và lưu lượng nhiên liệu), 9.2.5 (phương pháp khí đánh dấu) hoặc 9.2.6 (đo tỷ lệ không khí nạp và không khí/nhiên liệu). Phải đặc biệt chú ý tới độ nhạy (thời gian phản ứng) của các dụng cụ đo khác nhau. Những sự khác nhau này phải được giải thích bằng thời gian chỉnh đặt các tín hiệu như đã mô tả trong 9.3.3.

Đối với các chất thải hạt, các tín hiệu của lưu lượng khối lượng khí thải được sử dụng để điều khiển hệ thống pha loãng một phần dòng để lấy mẫu thử tỷ lệ với lưu lượng khối lượng của khí thải. Kiểm tra tính tỷ lệ trong lấy mẫu này bằng cách áp dụng phép phân tích hồi quy giữa mẫu thử và lưu lượng khí thải như đã mô tả trong 9.4.3.

Toàn bộ phép thử được dựng thành sơ đồ cho trên Hình 2.

CHÚ DẪN:

 Mẫu thử khí thải

 Đo lưu lượng

 Tín hiệu cho điều chỉnh hệ thống và tính toán

1 Lưu lượng khí thải

2 Các giá trị lưu lượng

3 Không khí pha loãng

4 Điều chỉnh lưu lượng

5 Hệ thống pha loãng một phần dòng

6 Máy phân tích khí thải

7 Tính toán

8 Thiết bị điều chỉnh

9 Lưu lượng nhiên liệu

10 Động cơ

11 Lưu lượng khí nạp

Hình 2 - Sơ đồ của hệ thống đo lưu lượng khí thải thô/một phần dòng

9.2. Xác định lưu lượng khối lượng của khí thải

9.2.1. Yêu cầu chung

Để tính toán các chất phát thải trong khí thải thô và để điều chỉnh hệ thống pha loãng một phần dòng, cần phải biết lưu lượng khối lượng của khí thải. Để xác định lưu lượng khối lượng của khí thải, có thể sử dụng các phương pháp được mô tả trong 9.2.3 đến 9.2.6.

9.2.2. Thời gian phản ứng (độ nhạy)

Để tính toán các chất phát thải, thời gian phản ứng của một phương pháp nào đó dưới đây phải bằng hoặc nhỏ hơn yêu cầu đối với thời gian phản ứng của máy phân tích, như đã xác định trong 11.3.2.

Để điều chỉnh hệ thống pha loãng một phần dòng cần có sự phản ứng nhanh hơn. Đối với các hệ thống pha loãng một phần dòng có điều khiển trực tuyến cần có thời gian phản ứng ≤ 3 s. Đối với các hệ thống pha loãng một phần dòng có điều khiển nghiên cứu trước dựa trên sự vận hành phép thử đã được ghi lại từ trước thì cần có thời gian phản ứng của hệ thống đo lưu lượng khí thải ≤ 5 s với thời gian tăng trưởng ≤ 1 s. Thời gian phản ứng của hệ thống phải do nhà sản xuất dụng cụ đo quy định. Các yêu cầu về thời gian phản ứng phối hợp đối với lưu lượng khí thải và hệ thống pha loãng một phần dòng được chỉ dẫn trong 9.4.3.

9.2.3. Phương pháp đo trực tiếp

Có thể thực hiện phép đo trực tiếp lưu lượng khí thải tức thời bởi các thiết bị sau:

- Các dụng cụ đo độ chênh áp như ống phun đo lưu lượng (xem các nội dung chi tiết trong ISO 5167),

- Lưu lượng kế siêu âm, và

- Lưu lượng kế dòng xoáy.

Phải đề phòng các sai số đo, các sai số này sẽ tác động mạnh đến các sai số của giá trị phát thải. Sự phòng tránh này bao gồm việc lắp đặt cẩn thận các dụng cụ đo trong hệ thống xả của động cơ theo hướng dẫn của nhà sản xuất dụng cụ đo và quy trình kỹ thuật thích hợp. Đặc biệt là tính năng của động cơ và các chất phát thải không được chịu ảnh hưởng của việc lắp đặt dụng cụ đo.

Các lưu lượng kế phải đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác trong 8.3.

9.2.4. Phương pháp đo không khí và nhiên liệu

Điều này liên quan đến phép đo lưu lượng không khí và lưu lượng nhiên liệu với các lưu lượng kế thích hợp. Lưu lượng tức thời của khí thải được tính toán như sau:

q _mew,i = q _maw,i + q _mf,i (đối với khối lượng khí thải ướt)                (6)

Các lưu lượng kế phải đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác trong 8.3 nhưng cũng phải có đủ độ chính xác để đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác đối với lưu lượng khí thải.

9.2.5. Phương pháp đo dùng khí đánh dấu

Điều này liên quan đến phép đo nồng độ của khí đánh dấu trong khí thải. Phải phun một lượng khí trơ đã cho (ví dụ, heli tinh khiết) dùng làm chất đánh dấu vào dòng khí thải. Khí đánh dấu này được hòa trộn và được pha loãng với khí thải, nhưng không được gây ra phản ứng trong ống xả. Sau đó phải đo nồng độ của khí đánh dấu trong mẫu thử khí thải:

Để đảm bảo sự hòa trộn hoàn toàn của khí đánh dấu, đầu dò lấy mẫu khí thải phải được đặt phía sau điểm phun khí đánh dấu và cách điểm này một khoảng cách ít nhất là 1m hoặc 30 lần đường kính ống xả, lấy giá trị nào lớn hơn. Có thể đặt đầu dò lấy mẫu gần điểm phun khí đánh dấu hơn nếu sự hòa trộn hoàn toàn của khí đánh dấu và khí thải được kiểm tra bằng cách so sánh nồng độ khí đánh dấu với nồng độ chuẩn khi khí đánh dấu được phun ở phía trước (đầu dòng) của động cơ.

Lưu lượng của khí đánh dấu phải được chỉnh đặt sao cho nồng độ của khí đánh dấu ở tốc độ chạy không của động cơ sau khi hòa trộn sẽ thấp hơn kích thước thực của máy phân tích khí đánh dấu.

Lưu lượng khí thải được tính toán như sau:

q _mew,i =                         (7)

trong đó

q_mew,i là lưu lượng khối lượng tức thời của khí thải, kg/s;

q_vt là lưu lượng của khí đánh dấu, cm³/min;

c_mix,i là nồng độ tức thời của khí đánh dấu sau khi hòa trộn, ppm;

r_e là mật độ của khí thải, kg/m³ (cf. Bảng 1); và

c_a là nồng độ nền của khí đánh dấu trong không khí nạp, ppm.

Có thể xác định nồng độ nền của khí đánh dấu (c_a) bằng cách lấy trung bình nồng độ nền đo được ngay trước và sau khi vận hành phép thử.

Khi nồng độ nền nhỏ hơn 1 % nồng độ của khí đánh dấu sau khi hòa trộn (c_mix,i) ở lưu lượng lớn nhất của khí thải thì có thể bỏ qua nồng độ nền.

Toàn bộ hệ thống phải đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác đối với lưu lượng khí thải và phải được hiệu chuẩn theo 11.3.4.

9.2.6. Phương pháp đo lưu lượng không khí và tỷ lệ không khí/nhiên liệu

Điều này liên quan đến tính toán khối lượng khí thải từ lưu lượng không khí và tỷ lệ không khí/nhiên liệu. Lưu lượng khối lượng tức thời của khí thải được tính toán như sau:

q_mew,i =  q_maw,i x                                  (8)

với

trong đó

A/F_st là tỷ lệ lý thuyết không khí/nhiên liệu để cháy hoàn toàn, kg/kg;

l là hệ số dư lượng không khí;

c_CO2 là nồng độ CO₂ khô, %;

c_CO là nồng độ CO khô, ppm; và

c_HC là nồng độ CH, ppm.

CHÚ THÍCH: b có thể bằng 1 đối với các nhiên liệu có chứa cacbon và bằng 0 đối với nhiên liệu hyđro.

Lưu lượng kế không khí phải đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác trong 8.3, máy phân tích CO₂ được sử dụng phải đáp ứng các yêu cầu trong 11.1 và toàn bộ hệ thống phải đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác đối với lưu lượng khí thải.

Có thể tùy ý sử dụng thiết bị đo tỷ lệ không khí/nhiên liệu như cảm biến loại ziriconi để đo hệ số dư thừa không khí đáp ứng các yêu cầu trong 11.2.9.

9.3. Xác định các khí thành phần

9.3.1. Yêu cầu chung

Phải đo các thành phần của khí thải phát ra từ động cơ được thử bằng các phương pháp được mô tả trong Điều 11. Các thành phần của khí thải này phải được xác định trong khí thải thô. Các quy trình đánh giá dữ liệu và tính toán được mô tả trong 9.3.3 và 9.3.4.

9.3.2. Lấy mẫu các chất thải khí

Các đầu dò lấy mẫu chất khí thải phải được lắp đặt phía trước và cách cửa ra của hệ thống khí thải ít nhất là 0,5 m hoặc ba lần đường kính ống xả, lấy giá trị nào lớn hơn, nhưng phải đủ gần động cơ để bảo đảm cho nhiệt độ khí thải ít nhất phải là 70 °C (343 K) tại đầu dò lấy mẫu.

Trong trường hợp động cơ có nhiều xylanh với một ống xả phân nhánh thì cửa vào của đầu dò lấy mẫu phải được bố trí đủ xa về phía cuối dòng để bảo đảm cho mẫu thử đại diện cho khí thải trung bình phát ra từ tất cả các xylanh. Trong các động cơ có nhiều xylanh với các nhóm ống góp như trong động cơ có cấu hình các xylanh hình chữ "V", nên phối hợp các ống góp ở phía trước đầu dò lấy mẫu. Nếu điều này không thực tế thì cho phép thu gom mẫu thử từ nhóm ống góp có chất phát thải CO₂ cao nhất. Có thể dùng các phương pháp khác đã được chỉ ra để có sự tương quan với các phương pháp nêu trên. Để tính toán chất phát thải, phải sử dụng tổng lưu lượng khối lượng của khí thải.

Nếu động cơ được trang bị một hệ thống xử lý sau đối với khí thải thì mẫu thử của khí thải phải được lấy phía sau hệ thống xử lý sau đối với khí thải.

9.3.3. Đánh giá số liệu

Để đánh giá các chất thải khí, các nồng độ của chất thải thô (HC, CO và NO_x) và lưu lượng khối lượng của khí thải phải được ghi lại và lưu giữ với tần suất ít nhất là 2 Hz trên một hệ thống máy tính. Có thể ghi lại tất cả các số liệu khác với tốc độ lấy mẫu ít nhất là 1 Hz. Đối với các máy phân tích tương tự, phải ghi lại thời gian phản ứng (độ nhạy) và có thể áp dụng các số liệu hiệu chuẩn trực tuyến hoặc ngoại tuyến trong quá trình đánh giá dữ liệu.

Để tính toán khối lượng phát thải của các khí thành phần, các dấu vết của các nồng độ ghi được và dấu vết của lưu lượng khối lượng của khí thải phải được liên kết về thời gian bằng thời gian biến đổi như đã định nghĩa trong Điều 3. Do đó, thời gian phản ứng của mỗi máy phân tích các chất thải khí và hệ thống lưu lượng khối lượng của khí thải phải được xác định theo 11.3.2 và 9.2.2 và được ghi lại.

9.3.4. Tính toán khối lượng phát thải

9.3.4.1. Yêu cầu chung

Phải ưu tiên xác định khối lượng của các chất gây ô nhiễm (g/phép thử) bằng tính toán các khối lượng phát thải tức thời từ các nồng độ thô của các chất gây ô nhiễm, các giá trị u trong Bảng 6 và lưu lượng khối lượng của khí thải được liên kết đối với thời gian biến đổi như đã xác định theo 9.3.3 và lấy tích phân các giá trị tức thời trên toàn bộ chu trình thử theo 9.3.4.2. Nên ưu tiên đo các nồng độ trên nền ướt. Nếu được đo trên nền khô thì phải áp dụng sự hiệu chỉnh khô/ướt theo 9.3.5 cho các giá trị nồng độ tức thời trước khi thực hiện bất cứ tính toán nào khác.

Có thể tùy ý lựa chọn việc tính toán các khối lượng phát thải bằng cách sử dụng các công thức chính xác trong 9.3.4.3 với sự thỏa thuận trước của các bên có liên quan. Phải sử dụng các công thức chính xác nếu nhiên liệu sử dụng cho phép thử không được quy định trong Bảng 6 trong trường hợp vận hành với nhiều nhiên liệu hoặc có sự tranh cãi.

Một ví dụ về các quy trình tính toán được nêu trong Phụ lục E.

9.3.4.2. Phương pháp tính toán dựa trên các giá trị cho trong bảng

Phải áp dụng các công thức sau:

trong đó

u_gas là tỷ số giữa mật độ của khí thành phần và mật độ của khí thải;

c_gas,j là nồng độ tức thời của khí thành phần tương ứng trong khí thải thô, ppm (m/m);

q_mew,i là lưu lượng khối lượng tức thời của khí thải, kg/s;

f là tốc độ lấy mẫu số liệu, Hz; và

n là số lượng các phép đo.

Để tính toán NO_x, phải sử dụng hệ số hiệu chỉnh độ ẩm k_h,D như đã xác định theo 9.3.6.

Nồng độ tức thời đo được phải được chuyển đổi sang nền ướt theo 9.3.5 nếu không đo được trên nền ướt.

Các giá trị đối với u được cho trong Bảng 6 cho các khí thành phần được lựa chọn dựa trên tính chất của khí lý tưởng và phạm vi của các nhiên liệu.

Bảng 6 - Các giá trị u trong khí thải thô và mật độ đối với các khí thành phần khác nhau của khí thải

9.3.4.3. Phương pháp tính toán dựa trên các công thức chính xác

Phải tính toán khối lượng phát thải bằng công thức (11). Thay cho việc sử dụng các giá trị cho trong bảng, các công thức sau phải được áp dụng cho tính toán u_gas. Giả thử rằng trong các công thức sau nồng độ c_gas trong công thức (11) được đo theo ppm (m/m) hoặc được chuyển đổi thành ppm.

u_gas,i = GAS/(M_r,e,i x 1 000)                     (12)

hoặc

u_gas,i = r_gas/(r_e,i x 1 000)                           (13)

trong đó r_gas = GAS/22,41 được chọn tùy ý từ Bảng 6.                     (14)

Các mật độ r_gas được cho đối với một số khí thành phần của khí thải trong Bảng 6. Khối lượng phân tử của khí thải phải được tính toán từ các thành phần của nhiên liệu chung C_bH_aO_eN_dS_g với giả thiết quá trình cháy hoàn toàn.

Mật độ của khí thải re phải được tính toán như sau:

trong đó

k_f = 0,055 584 x w_ALF - 0,000 1083 x w_BET - 0,000 156 2 x w_GAM + 0,007 993 6 x w_DEL + 0,006 997 8 x w_EPS                  (17)

9.3.4.4. Tính toán NMHC và CH₄ với dao cắt không metan

Phải tính toán nồng độ của NMHC và CH₄ như sau:

trong đó

c_HC(w/cutter) là nồng độ của HC với khí mẫu thử chảy qua NMC;

c_{HC(w/o cutter)} là nồng độ của HC với khí mẫu thử chảy vòng qua NMC;

E_M là hiệu suất metan như đã xác định bởi TCVN 6852-1, trong 8.8.4.2;

E_E là hiệu suất etan như đã xác định bởi TCVN 6852-1, trong 8.8.4.3.

CHÚ THÍCH: Nếu sử dụng dao cắt không metan, thời gian phản ứng của hệ thống có thể vượt quá 10 s.

9.3.5. Hiệu chỉnh khô/ướt

Nếu nồng độ tức thời được đo trên nền khô thì phải được chuyển đổi sang nền ướt theo các công thức sau:

c_wet = k_ws x c_dry                        (20)

hoặc

k_w = - k_w2                                         (23)

với

k_w2 =                                               (24)

trong đó

p_r là áp suất hơi nước sau thùng làm mát, kPa;

p_b là áp suất toàn phần của khí quyển, kPa;

a là tỷ số mol của hyđro trong nhiên liệu;

c_CO2 là nồng độ CO₂ khô, %;

c_CO là nồng độ CO khô, %;

H_a là độ ẩm không khí nạp, g nước trên kg không khí khô;

k_f là 0,055584 x w_ALF - 0,0001083 x w_BET - 0,0001562 x w_GAM + 0,0079936 x w_DEL + 0,0069978 x w_EPS

CHÚ THÍCH: Các công thức (21) và (22) về cơ bản đồng nhất với hệ số 1,008 trong công thức (21) là phép tính gần đúng cho mẫu số chính xác hơn trong công thức (22).

9.3.6. Hiệu chỉnh NO_x cho độ ẩm và nhiệt độ

Vì sự phát thải NO_x phụ thuộc vào điều kiện không khí của môi trường cho nên phải hiệu chỉnh nồng độ NO_x đối với độ ẩm và nhiệt độ không khí của môi trường với các hệ số được cho trong một trong các công thức sau.

a) Đối với động cơ cháy do nén:

k_h,D =                    (25)

trong đó

T_a là nhiệt độ của không khí nạp, K;

H_a là độ ẩm của không khí nạp, g nước trên kg không khí khô.

Có thể xác định H_a từ phép đo độ ẩm tương đối, phép đo điểm sương, phép đo áp suất hơi hoặc phép đo bầu khô/ướt bằng các công thức tổng quát đã được chấp nhận.

b) Đối với các động cơ cháy do nén có bộ làm mát không khí trung gian thì có thể sử dụng công thức sau:

k_h,D =              (26)

trong đó

T_SC là nhiệt độ của không khí được làm mát trung gian;

T_SCRef là nhiệt độ chuẩn của không khí được làm mát trung gian do nhà sản xuất quy định.

CHÚ THÍCH: Các thông số khác được giải thích trong 9.3.6.a).

Có thể xác định H_a từ phép đo độ ẩm tương đối, phép đo điểm sương, phép đo áp suất hơi hoặc phép đo bầu khô/ướt bằng các công thức tổng quát đã được chấp nhận.

9.3.7. Tính toán suất phát thải

Phải tính toán khối lượng các chất phát thải (g/kWh) cho mỗi khí thành phần theo cách sau:

M_gas = m_gas / W_act                                (27)

trong đó W_act là công của chu trình thực như đã xác định theo 6.6.2, kWh.

9.4. Xác định chất thải hạt

9.4.1. Yêu cầu chung

Việc xác định các chất thải hạt cần có một hệ thống pha loãng. Trong điều này, sự pha loãng phải được thực hiện bằng hệ thống pha loãng một phần dòng. Dung lượng dòng chảy của hệ thống pha loãng phải đủ lớn để loại bỏ hoàn toàn sự ngưng tụ nước trong các hệ thống pha loãng và lấy mẫu, và duy trì nhiệt độ của khí thải được pha loãng trong khoảng từ 42 °C (315 K) đến 52 °C (325 K) ở ngay phía trước các giá đỡ bộ lọc. Cho phép khí ẩm không khí pha loãng trước khi đi vào hệ thống pha loãng, đặc biệt là đối với không khí pha loãng có độ ẩm cao. Nhiệt độ của không khí pha loãng ở gần kề đường vào trong ống pha loãng phải cao hơn 15 °C (288 K).

Hệ thống pha loãng một phần dòng phải được thiết kế để chiết tách ra một mẫu thử có tỷ lệ của khí thải thô từ dòng khí thải của động cơ để thích ứng với sự dịch chuyển của lưu lượng dòng khí thải và tạo ra không pha loãng cho mẫu thử này đạt tới nhiệt độ từ 42 °C (315 K) đến 52 °C (325 K) tại bộ lọc thử nghiệm. Đối với việc thiết kế hệ thống pha loãng này, điều thiết yếu là phải xác định tỷ số pha loãng r_dil hoặc tỷ lệ lấy mẫu r_s sao cho đáp ứng được các giới hạn về độ chính xác được nêu trong 9.4.2. Có thể áp dụng các phương pháp chiết tách mẫu thử khác nhau và phương pháp được sử dụng nói lên mức độ quan trọng của thiết bị và quy trình lấy mẫu.

Để xác định khối lượng của các chất thải hạt cần có một hệ thống lấy mẫu hạt, các bộ lọc lấy mẫu hạt, cân microgam và một buồng cân kiểm soát được nhiệt độ và độ ẩm. Nội dung chi tiết của hệ thống được mô tả trong Điều 12.

9.4.2. Lấy mẫu chất thải hạt

Thông thường, phải lắp đặt đầu dò lấy mẫu chất thải hạt gần kề với đầu dò lấy mẫu chất thải khí nhưng phải có khoảng cách thích hợp để không gây ra nhiễu. Vì thế cũng áp dụng các yêu cầu về lắp đặt trong 9.3.2 cho lấy mẫu chất thải hạt. Đường lấy mẫu phải phù hợp với các yêu cầu trong 16.2 của TCVN 6852-1.

Trong trường hợp động cơ nhiều xylanh có ống xả phân nhánh, cửa vào của đầu dò lấy mẫu phải được bố trí ở khoảng cách đủ xa ở phía cuối dòng để bảo đảm rằng mẫu thử đại diện cho lượng phát thải trung bình từ tất cả các xylanh. Trong các động cơ nhiều xylanh có các nhóm ống góp khác biệt, như là trong động cơ có cấu hình các xylanh chữ “V", nên phối hợp các ống góp ở đầu dòng của đầu dò lấy mẫu. Nếu sự phối hợp này không có tính khả thi thì cho phép thu gom mẫu thử từ nhóm ống góp có lượng phát thải hạt cao nhất. Có thể sử dụng các phương pháp khác có sự tương quan với các phương pháp nêu trên. Để tính toán lượng phát thải, phải sử dụng toàn bộ lưu lượng khối lượng của khí thải.

9.4.3. Thời gian phản ứng (độ nhạy) của hệ thống

Để điều chỉnh hệ thống pha loãng một phần dòng cần có sự phản ứng nhanh của hệ thống. Phải xác định thời gian biến đổi đối với hệ thống bằng quy trình trong 12.3.3. Nếu thời gian biến đổi phối hợp của phép đo lưu lượng khí thải (xem 9.2.2) và hệ thống pha loãng một phần dòng nhỏ hơn 0,3 s thì có thể sử dụng điều khiển trực tuyến. Nếu thời gian biến đổi vượt quá 0,3 s thì phải sử dụng sự điều khiển nghiên cứu trước dựa trên sự vận hành phép thử đã được ghi lại từ trước. Trong trường hợp này, thời gian tăng trưởng phải ≤ 1 s và thời gian trễ của sự phối hợp ≤ 10 s.

Sự phản ứng của toàn hệ thống phải được thiết kế để đảm bảo sao cho có được một mẫu thử đại diện của các chất thải hạt, q_mp,i tỷ lệ với lưu lượng khối lượng của khí thải. Để xác định tính tỷ lệ, phải tiến hành phép phân tích hồi quy q_mp,i đối với q_mew,i với tốc độ thu nhập số liệu tối thiểu là 5 Hz và phải đáp ứng các chuẩn cứ sau:

- Hệ số tương quan r² của phép hồi quy tuyến tính giữa q_mp,i và q_mew,i không được nhỏ hơn 0,95.

- Sai số tiêu chuẩn cho đánh giá q_mp,i theo q_mew,i không được vượt quá 5 % của q_mp max.

- Phần bị chắn của q_mp của đường hồi quy không được vượt quá ± 2 % của q_mp max.

Có thể tùy ý vận hành một phép thử sơ bộ, và tín hiệu lưu lượng khối lượng của khí thải được sử dụng để điều khiển lưu lượng mẫu thử đi vào hệ thống xác định chất thải hạt (“điều khiển nghiên cứu trước"). Một quy trình như đã nêu trên là cần thiết nếu thời gian biến đổi của hệ thống xác định chất thải hạt t_50,P hoặc/và thời gian biến đổi của tín hiệu lưu lượng khối lượng của khí thải t_50,F > 0,3 s. Sự điều khiển chính xác hệ thống pha loãng một phần dòng đạt được nếu vạch thời gian của q_mew,pre của phép thử sơ bộ, dùng để điều khiển q_mp, được dịch chuyển đi một thời gian “nghiên cứu trước” là t_50,P + t_50,F.

Để xác lập mối tương quan giữa q_mp,i và q_mew,i phải sử dụng các số liệu được lấy trong quá trình thử thực tế với thời gian q_mew,i được chỉnh thẳng hàng bởi t_50,F so với q_mp,i (t_50,F không đóng góp vào sự chỉnh thẳng hàng về thời gian). Sự dịch chuyển về thời gian giữa q_mew và q_mp là sự chênh lệch giữa các thời gian biến đổi của chúng đã được xác định trong 12.3.3.

9.4.4. Đánh giá số liệu

Trọng lượng bì của bộ lọc, như đã xác định theo 7.2, phải được trừ đi khỏi trọng lượng cả bì của bộ lọc, như đã xác định theo 7.9.5, để thu được khối lượng của mẫu thử hạt m_f. Để đánh giá nồng độ của chất thải hạt, phải ghi lại tổng khối lượng của mẫu thử m_sep đi qua các bộ lọc trong toàn bộ chu trình thử.

Với sự chấp nhận trước của các bên có liên quan, khối lượng của chất thải hạt có thể được hiệu chỉnh đối với mức hạt của không khí pha loãng, như đã xác định trong 7.5, cùng với việc sử dụng quy trình kỹ thuật thích hợp và đặc điểm riêng về kết cấu của hệ thống đo chất thải hạt.

9.4.5. Tính toán khối lượng chất phát thải

Phải tính toán khối lượng chất thải hạt bằng một trong các phương pháp sau. Ví dụ về quy trình tính toán được nêu trong Phụ lục E.

a)                                     m_PM =                                          (28)

trong đó

m_f là khối lượng chất thải hạt được lấy mẫu trên toàn chu trình, mg;

m_sep là khối lượng khí thải pha loãng đi qua các bộ lọc thu gom hạt, kg;

m_edf là khối lượng khí thải pha loãng tương đương trên toàn chu trình, kg.

Tổng khối lượng của khối lượng khí thải pha loãng tương đương trên toàn chu trình phải được xác định như sau:

trong đó

q_medf,i là lưu lượng khối lượng tức thời tương đương của khí thải pha loãng, kg/s;

q_mew,i là lưu lượng khối lượng tức thời của khí thải, kg/s;

r_dil,i là tỷ số pha loãng tức thời;

q_mdew,i là lưu lượng khối lượng tức thời của khí thải pha loãng đi qua ống pha loãng, kg/s;

q_mdw,i là lưu lượng khối lượng tức thời của không khí pha loãng, kg/s;

f là tốc độ lấy mẫu số liệu, Hz; và

n là số lượng các phép đo.

b) m_PM = m_f / (r_s x 1 000)                                        (32)

trong đó

m_f là khối lượng chất thải được lấy mẫu trên toàn chu trình, mg;

r_s là tỷ lệ trung bình của mẫu thử trên toàn chu trình.

với

r_s =                                                 (33)

trong đó

m_se là khối lượng mẫu thử trên toàn chu trình, kg;

m_ew là tổng lưu lượng khối lượng của khí thải trên toàn chu trình, kg;

m_sep là khối lượng của khí thải pha loãng đi qua các bộ lọc thu gom chất thải hạt, kg;

m_sed là khối lượng của khí thải pha loãng đi qua ống pha loãng, kg.

CHÚ THÍCH: Trong trường hợp hệ thống lấy mẫu tổng, m_sep và m_sed là như nhau.

9.4.6. Hệ số hiệu chỉnh đối với độ ẩm của chất thải hạt

Vì sự phát thải hạt của các động cơ điezen phụ thuộc vào điều kiện không khí của môi trường cho nên nồng độ hạt phải được hiệu chỉnh theo độ ẩm không khí của môi trường với hệ số k_p được cho trong các công thức sau.

Có thể sử dụng các giá trị chuẩn cho độ ẩm khác với 10,71 g/kg và phải ghi lại các giá trị chuẩn cùng với các kết quả theo sự thỏa thuận của các bên có liên quan.

Có thể sử dụng các công thức hiệu chuẩn khác nếu chúng có hiệu lực

k_p =                            (34)

trong đó H_a là độ ẩm của không khí nạp tính bằng g trên kg không khí khô.

9.4.7. Tính toán suất phát thải

Phải tính toán lượng phát thải hạt (g/kWh) theo cách sau:

M_PM =  m_PM* k_p / W_act                                  (35)

trong đó W_act là công của chu trình thực như đã xác định theo 6.6.2, kWh.

10. Xác định các khí thành phần và các chất thải hạt với hệ thống pha loãng toàn dòng

10.1. Yêu cầu chung

Các tín hiệu về nồng độ bằng cách lấy tích phân trên toàn chu trình hoặc bằng cách lấy mẫu bằng túi của các khí thành phần được sử dụng cho tính toán các khối lượng phát thải bằng cách nhân với lưu lượng khối lượng của khí thải pha loãng. Phải đo lưu lượng khối lượng của khí thải với hệ thống lấy mẫu thể tích không đổi (CVS), hệ thống này có thể sử dụng một bơm pittông (PDP), một venturi lưu lượng tới hạn (CFV) hoặc một venturi hạ âm (SSV).

Đối với các chất thải hạt, cần lấy một mẫu thử có tỷ lệ từ khí thải được pha loãng của hệ thống lấy mẫu thể tích không đổi (CVS).

Toàn bộ phép thử được dựng thành sơ đồ cho trên Hình 3.

CHÚ DẪN:

Hình 3 - Sơ đồ hệ thống pha loãng toàn dòng cho lấy mẫu thể tích không đổi (CVS)

10.2. Xác định lưu lượng khí thải pha loãng

10.2.1. Yêu cầu chung

Để tính toán các chất phát thải trong khí thải được pha loãng cần biết lưu lượng khối lượng của khí thải pha loãng. Phải tính toán tổng lưu lượng khí thải pha loãng trên toàn chu trình (kg/phép thử) từ các giá trị của phép đo trên toàn chu trình và các số liệu hiệu chuẩn tương ứng của dụng cụ đo lưu lượng (V_o đối với bơm pit tông, K_v đối với venturi lưu lượng tới hạn, C_d, Y đối với venturi hạ âm) bằng việc sử dụng một trong các phương pháp được mô tả trong 10.2.2 đến 10.2.4. Nếu tổng khối lượng mẫu thử của chất thải hạt và khí gây ô nhiễm (m_sep) vượt quá 0,5 % tổng lưu lượng lấy mẫu thể tích không đổi (CVS) (m_ed) thì lưu lượng lấy mẫu thể tích không đổi (CVS) phải được hiệu chỉnh đối với m_sep hoặc lưu lượng mẫu thử hạt phải được đưa trở về lấy mẫu thể tích không đổi (CVS) trước khi tới dụng cụ đo lưu lượng.

10.2.2. Hệ thống bơm pittông (PDP) - lấy mẫu thể tích không đổi (CVS)

Việc tính toán lưu lượng khối lượng trên toàn chu trình như sau, nếu nhiệt độ của khí thải pha loãng được giữ trong khoảng ± 6 K trên toàn chu trình bằng cách sử dụng một bộ trao đổi nhiệt.

m_ed = 1,293 * V_o* N_p* (p_B - p₁) * 273 / (101,3 * T)                        (36)

trong đó

V_o là thể tích được bơm của khí trên vòng quay trong các điều kiện thử, m³/vg;

N_p là tổng số vòng quay của bơm trên phép thử;

p_B là áp suất khí quyển trong khu vực (phòng) thử, kPa;

p₁ là độ giảm áp dưới áp suất khí quyển tại đầu vào của bơm, kPa;

T là nhiệt độ trung bình của khí thải pha loãng tại đầu vào của bơm trên toàn chu trình, K.

Nếu hệ thống có sử dụng sự bù lưu lượng (nghĩa là không có bộ trao đổi nhiệt) thì khối lượng tức thời của các chất phát thải được tính toán và lấy tích phân trên toàn chu trình. Trong trường hợp này, khối lượng tức thời của khí thải pha loãng phải được tính toán như sau:

m_ed,i = 1,293 * V_o* N_p,i* (p_B - p₁) * 273 / (101,3 * T)                    (37)

trong đó N_p,i là tổng số vòng quay của bơm trên khoảng thời gian.

10.2.3. Hệ thống Venturi lưu lượng tới hạn (CFV) - lấy mẫu thể tích không đổi (CVS)

Việc tính toán lưu lượng khối lượng trên toàn chu trình như sau, nếu nhiệt độ của khí thải pha loãng được giữ trong khoảng ± 11 K trên toàn chu trình bằng cách sử dụng một bộ trao đổi nhiệt.

m_ed = 1,293 * t * K_v * p_A / T^0,5                                      (38)

trong đó

t là thời gian của chu trình, s;

K_v là hệ số hiệu chuẩn của venturi lưu lượng tới hạn đối với các điều kiện tiêu chuẩn;

p_A là áp suất tuyệt đối tại đầu vào venturi, kPa;

T là nhiệt độ tuyệt đối tại đầu vào venturi, K.

Nếu hệ thống có sử dụng sự bù lưu lượng (nghĩa là không có bộ trao đổi nhiệt) thì khối lượng tức thời của các chất phát thải phải được tính toán và lấy tích phân trên toàn chu trình. Trong trường hợp này, khối lượng tức thời của khí thải pha loãng phải được tính toán như sau:

m_ed,i = 1,293 * Dt_i * K_v * p_A / T^0,5                         (39)

trong đó Dt_i là khoảng thời gian, s.

10.2.4. Hệ thống Venturi hạ âm (SSV) - lấy mẫu thể tích không đổi (CVS)

Việc tính toán lưu lượng khối lượng trên toàn chu trình như sau, nếu nhiệt độ của khí thải pha loãng được giữ trong khoảng ± 11 K trên toàn chu trình bằng cách sử dụng một bộ trao đổi nhiệt.

m_ed = 1,293 * Q_SSV                       (40)

trong đó

trong đó

A là tập hợp của các chuyển đổi hằng số và đơn vị

 = 0,006111 tính bằng đơn vị SI của

d là đường kính của họng SSV, m;

C_d là hệ số xả của SSV;

P_A là áp suất tuyệt đối tại đầu vào venturi, kPa;

T là nhiệt độ tại đầu vào venturi, K.

r_x = tỷ số giữa họng SSV và áp suất tĩnh tuyệt đối ở đầu vào = 1 -

r_y = tỷ số giữa đường kính họng SSV, d và đường kính trong của ống đầu vào = .

Nếu hệ thống có sử dụng sự bù lưu lượng (nghĩa là không có bộ trao đổi nhiệt) thì khối lượng tức thời của các chất phát thải phải được tính toán và lấy tích phân trên toàn chu trình. Trong trường hợp này, khối lượng tức thời của khí thải pha loãng phải được tính toán như sau:

m_ed = 1,293 * Q_SSV * Dt_i                             (42)

trong đó

Dt_i là khoảng thời gian, s.

Việc tính toán thời gian thực phải được bắt đầu với một giá trị hợp lý đối với C_d như là 0,98 hoặc một giá trị hợp lý của Q_SSV. Nếu việc tính toán được thiết lập ban đầu với Q_SSV thì phải sử dụng giá trị ban đầu của Q_SSV để đánh giá R_e.

Trong tất cả các phép thử phát thải, số Reynolds tại họng SSV phải ở trong phạm vi các số Reynolds được sử dụng để xác định đường cong hiệu chuẩn được triển khai trong điều này.

10.3. Xác định các khí thành phần

10.3.1. Yêu cầu chung

Phải đo các khí thành phần phát ra từ động cơ được thử bằng các phương pháp được mô tả trong 10.3.2. Các khí thành phần này phải được xác định trong khí thải pha loãng. Quy trình đánh giá và tính toán các số liệu được mô tả trong 10.3.3 và 10.3.4.

10.3.2. Lấy mẫu các chất phát thải khí

Ống xả giữa động cơ và hệ thống pha loãng toàn dòng phải phù hợp với các yêu cầu của TCVN 6852-1. Đầu dò lấy mẫu các chất phát thải khí phải được lắp đặt trong ống pha loãng tại điểm mà không khí pha loãng và khí thải được hòa trộn đều với nhau và gần với đầu dò lấy mẫu chất thải hạt.

Thông thường có thể tiến hành lấy mẫu theo hai cách:

- Các chất gây ô nhiễm được lấy mẫu vào một túi lấy mẫu trên toàn chu trình và được đo sau khi hoàn thành phép thử; đối với HC túi mẫu thử phải được nung nóng lên 191°C ± 11 °C (464 K ± 11 K), đối với NO_x nhiệt độ túi mẫu thử phải trên nhiệt độ điểm sương;

- Các chất gây ô nhiễm phải được lấy mẫu liên tục và được hợp nhất lại trên toàn chu trình; phải sử dụng phương pháp này cho HC và NO_x, trừ khi đáp ứng được các điều kiện nêu trên.

Các nồng độ nền phải được lấy mẫu ở đầu dòng ống pha loãng vào trong túi lấy mẫu và phải được trừ đi khỏi nồng độ các chất phát thải theo 10.3.4.2.

10.3.3. Đánh giá số liệu

Để đánh giá các chất phát thải khí, các nồng độ phát thải (HC, CO và NO_x) và lưu lượng khối lượng của khí thải pha loãng phải được ghi lại và lưu giữ với tốc độ ít nhất là 1 Hz trên một hệ máy tính. Cũng có thể ghi lại tất cả các số liệu khác với tốc độ lấy mẫu ít nhất là 1 Hz. Đối với các máy phân tích tương tự, sự phản ứng phải được ghi lại và các số liệu hiệu chuẩn có thể được áp dụng trực tuyến hoặc ngoại tuyến trong quá trình đánh giá số liệu.

10.3.4. Tính toán khối lượng phát thải

10.3.4.1. Các hệ thống có lưu lượng khối lượng không đổi

Đối với các hệ thống có bộ trao đổi nhiệt, khối lượng của các chất gây ô nhiễm phải được xác định theo công thức sau:

m_gas = u_gas x c_gas x m_ed                             (44)

trong đó

u_gas là tỷ số giữa mật độ của khí thành phần của khí thải và mật độ của không khí;

c_gas là nồng độ nền trung bình được hiệu chỉnh của khí thành phần tương ứng, ppm;

m_ed là tổng khối lượng của khí thải pha loãng trên toàn chu trình, kg.

Để tính toán NO_x, phải sử dụng hệ số hiệu chỉnh độ ẩm k_h,D hoặc k_h,G như đã xác định theo 10.3.6.

Nồng độ nền đo được phải được chuyển đổi ra nền ướt theo 10.3.5 nếu không đo được trên nền ướt.

Các giá trị của u được cho trong Bảng 7 dưới đây đối với các khí thành phần được lựa chọn.

Bảng 7 - Các giá trị của u trong khí thải pha loãng

CHÚ THÍCH: Để tính toán các giá trị của u_gas, mật độ của khí thải pha loãng đã được giả thiết là bằng mật độ không khí. Do đó, các giá trị u_gas tương tự như các khí thành phần riêng lẻ, nhưng khác nhau đối với HC. Không nên áp dụng tính toán chính xác, vì đối với phép đo khí thải thô, tỷ lệ pha loãng và mật độ của khí thải pha loãng thay đổi trong chu trình.

10.3.4.2. Xác định các nồng độ nền được hiệu chỉnh

Nồng độ nền trung bình của các khí ô nhiễm trong không khí pha loãng phải được trừ đi khỏi nồng độ đo được để thu được các nồng độ tính của các chất gây ô nhiễm. Có thể xác định giá trị trung bình của các nồng độ nền bằng phương pháp túi mẫu thử hoặc bằng phép đo liên tục có sự tích phân. Phải sử dụng công thức sau:

c = c_e - c_d [1 - (1/DF)]                                       (45)

trong đó

c_e là nồng độ của chất gây ô nhiễm tương ứng được đo trong khí thải pha loãng, ppm;

c_d là nồng độ của chất gây ô nhiễm tương ứng được đo trong không khí pha loãng, ppm; và

DF là hệ số pha loãng.

Phải tính toán hệ số pha loãng như sau:

a) Đối với các động cơ điezen và động cơ khí nhiên liệu hóa lỏng LPG

b) Đối với các động cơ khí nhiên liệu NG

trong đó

CO_2conce là nồng độ của CO₂ trong khí thải pha loãng, % thể tích;

HC_conce là nồng độ của HC trong khí thải pha loãng, ppm C1;

NMHC_conce là nồng độ của NMHC trong khí thải pha loãng, ppm C1;

CO_conce là nồng độ của CO trong khí thải pha loãng, ppm C1; và

F_s là hệ số hóa học tương tự.

Các nồng độ đo được trên nền khô phải được chuyển đổi sang nền ướt theo 10.3.5.

Hệ số hóa học lượng tử phải được tính toán như sau:

trong đó x, y là thành phần nhiên liệu C_xH_y.

Theo cách khác, nếu không biết thành phần nhiên liệu thì có thể sử dụng các hệ số hóa học lượng tử sau:

- F_s (điezen) = 13,4

- F_s (LPG) = 11,6

- F_s (NG) = 9,5

10.3.4.3. Các hệ thống có bù lưu lượng

Đối với các hệ thống không có bộ trao đổi nhiệt, phải xác định khối lượng của các chất gây ô nhiễm (g/phép thử) bằng tính toán các khối lượng phát thải tức thời và lấy tích phân các giá trị tức thời trên toàn chu trình. Sự hiệu chỉnh nền cũng phải được áp dụng trực tiếp cho giá trị nồng độ tức thời. Phải áp dụng các công thức sau:

trong đó

c_e là nồng độ của chất gây ô nhiễm tương ứng được đo trong khí thải pha loãng, ppm;

c_d là nồng độ của chất gây ô nhiễm tương ứng được đo trong không khí pha loãng, ppm;

m_ed,i là khối lượng tức thời của khí thải pha loãng, kg;

m_ed là tổng khối lượng của khí thải pha loãng trên toàn chu trình, kg;

u_gas là giá trị cho trong Bảng 7;

DF là hệ số pha loãng.

10.3.4.4. Tính toán NMHC và CH₄ với dao cắt không metan

Phải tính toán nồng độ của NMHC và CH₄ như sau:

Trong đó:

c_HC(w/Cutter) là nồng độ của HC với khí mẫu thử chảy qua NMC;

c_{HC(w/oCutter)} là nồng độ của HC với khí mẫu thử chảy vòng qua (by-pass) NMC;

E_M là hiệu suất metan như đã xác định trong 8.8.4.2, TCVN 6852-1;

E_E là hiệu suất etan như đã xác định trong 8.8.4.3, TCVN 6852-1.

10.3.5. Hiệu chỉnh khô/ướt

Nếu nồng độ được đo trên nền khô thì phải được chuyển đổi sang nền ướt theo công thức sau.

c_wet = k_w x c_dry                                      (21)

trong đó

k_w,1 =                                                              (53)

10.3.6. Hiệu chỉnh NO_x cho độ ẩm và nhiệt độ

Vì sự phát thải NO_x phụ thuộc vào các điều kiện không khí môi trường cho nên phải hiệu chỉnh nồng độ NO_x cho độ ẩm và nhiệt độ không khí môi trường với các hệ số được cho trong các công thức sau.

a) Đối với các động cơ cháy do nén

trong đó

T_a là nhiệt độ của không khí nạp, K;

H_a là độ ẩm của không khí nạp, g nước trên kg không khí khô.

Có thể xác định H_a từ phép đo độ ẩm tương đối, phép đo điểm sương, phép đo áp suất hơi hoặc phép đo bầu khô/ướt bằng cách sử dụng các công thức thông thường đã được chấp nhận.

b) Đối với các động cơ cháy do nén có bộ làm mát không khí trung gian thì có thể sử dụng công thức sau:

trong đó

T_sc là nhiệt độ của không khí được làm mát trung gian;

T_scref là nhiệt độ chuẩn của không khí được làm mát trung gian do nhà sản xuất quy định.

CHÚ THÍCH: Các thông số khác được giải thích trong 10.3.5 a).

H_a là độ ẩm của không khí nạp, g nước trên kg không khí khô, trong đó có thể xác định H_a từ phép đo độ ẩm tương đối, phép đo điểm sương, phép đo áp suất hơi hoặc phép đo bầu khô/ướt bằng cách sử dụng các công thức thông thường đã được chấp nhận.

10.3.7. Tính toán suất phát thải

Phải tính toán lượng phát thải (g/kWh) cho tất cả các khí thành phần, trừ NO_x, theo cách sau:

M_gas = m_gas / W_act                                      (56)

đối với NO_x

M_gas = m_gas * k_h/ W_act                                      (57)

trong đó W_act là công của chu trình thực như đã xác định theo 6.6.2, kWh.

10.4. Xác định các chất thải hạt

10.4.1. Yêu cầu chung

Cần xác định các chất thải hạt với một hệ thống pha loãng. Trong điều này, phải thực hiện sự pha loãng bằng hệ thống pha loãng toàn dòng. Dung lượng dòng chảy của hệ thống pha loãng phải đủ lớn để loại bỏ hoàn toàn sự ngưng tụ nước trong hệ thống pha loãng và lấy mẫu, và duy trì nhiệt độ của khí thải pha loãng trong khoảng từ 42 °C (315 K) đến 52 °C (325 K) ở ngay phía trước các giá đỡ bộ lọc. Cho phép khử ẩm không khí pha loãng trước khi đi vào hệ thống pha loãng, đặc biệt là đối với không khí pha loãng có độ ẩm cao. Nhiệt độ của không khí pha loãng ở gần kề đường vào trong ống pha loãng phải cao hơn 15 °C (288 K).

Để xác định khối lượng các chất thải hạt cần có một hệ thống lấy mẫu hạt, các bộ lọc lấy mẫu hạt, cân microgam và một buồng cân kiểm soát được nhiệt độ và độ ẩm. Nội dung chi tiết của hệ thống được mô tả trong Điều 12.

10.4.2. Lấy mẫu chất thải hạt

Phải lắp đặt đầu dò lấy mẫu chất thải hạt gần kề với đầu dò lấy mẫu chất thải khí nhưng phải có khoảng cách thích hợp để không gây ra nhiễu trong ống pha loãng. Vì thế cũng áp dụng các yêu cầu về lắp đặt trong 9.3.2 cho lấy mẫu chất thải hạt. Đường lấy mẫu phải phù hợp với các yêu cầu của TCVN 6852-1.

10.4.3. Tính toán khối lượng phát thải

Phải tính toán khối lượng phát thải (g/phép thử) như sau:

m_PM=                                            (58)

trong đó

m_f là khối lượng chất thải hạt được lấy mẫu trên toàn chu trình, mg;

m_sep là khối lượng của khí thải pha loãng đi qua bộ lọc thu gom hạt, kg;

m_ed là khối lượng của khí thải pha loãng trên toàn chu trình, kg.

Nếu sử dụng một hệ thống pha loãng kép thì khối lượng của không khí pha loãng thứ cấp phải được trừ đi khỏi tổng khối lượng của khí thải pha loãng kép được lấy mẫu qua các bộ lọc hạt.

m_sep = m_set - m_ssd                                     (59)

trong đó

m_set là khối lượng của khí thải pha loãng kép đi qua bộ lọc hạt, kg;

m_ssd là khối lượng của không khí pha loãng thứ cấp, kg.

Nếu mức nền của hạt trong không khí pha loãng được xác định theo 7.5 thì khối lượng hạt có thể được hiệu chỉnh nền. Trong trường hợp này phải tính toán khối lượng hạt (g/phép thử) như sau:

trong đó

m_f, m_sep, m_ed (xem ở trên);

m_sd là khối lượng của không khí pha loãng sơ cấp được lấy mẫu bằng dụng cụ lấy mẫu hạt nền, kg;

m_b là khối lượng của các hạt nền được thu gom của không khí pha loãng sơ cấp, mg;

DF là hệ số pha loãng như đã xác định trong 10.3.4.2.

10.4.4. Hệ số hiệu chỉnh hạt đối với độ ẩm

Vì sự phát thải hạt của các động cơ điezen phụ thuộc vào các điều kiện không khí của môi trường cho nên phải hiệu chỉnh nồng độ hạt đối với độ ẩm không khí của môi trường với hệ số K_p được cho trong công thức sau.

Các giá trị chuẩn đối với độ ẩm khác với 10,71 g/kg có thể được sử dụng và phải được báo cáo với các kết quả được sự đồng ý của các bên có liên quan.

Có thể sử dụng các công thức hiệu chỉnh nếu các công thức này có hiệu lực.

K_p =                             (61)

trong đó H_a là độ ẩm của không khí nạp tính bằng g nước trên kg không khí khô.

10.4.5. Tính toán phát thải riêng

Phải tính toán lượng phát thải hạt (g/kWh) theo cách sau:

M_PM = m_PM * k_p/ W_act                                         (62)

trong đó W_act là công của chu trình thực như đã xác định theo 6.6.2, kWh.

11. Thiết bị đo đối với các khí thành phần

11.1. Đặc tính kỹ thuật chung của máy phân tích

11.1.1. Yêu cầu chung

Các máy phân tích phải có phạm vi đo và thời gian phản ứng (độ nhạy) thích hợp đối với độ chính xác yêu cầu để đo nồng độ các khí thành phần của khí thải trong các điều kiện chuyển tiếp. Phải lựa chọn phạm vi của máy phân tích sao cho nồng độ trung bình được đo trên toàn chu trình thử nằm trong khoảng từ 15 % đến 100 % giá trị thang đo, các kích thước đo dưới 15 % giá trị thang đo cũng có thể được chấp nhận. Trong trường hợp này, cần hiệu chuẩn bổ sung ít nhất là bốn điểm khác không cách đều nhau để bảo đảm độ chính xác của các đường cong hiệu chuẩn theo 8.5.5 của TCVN 6852-1.

Tính tương thích điện từ (EMC) của thiết bị phải ở mức giảm thiểu được các sai số phát sinh.

11.1.2. Độ chính xác của máy phân tích

Máy phân tích không được có sai lệch so với điểm hiệu chuẩn danh nghĩa lớn hơn ± 2 % giá trị đọc hoặc ± 0,3 % giá trị thang đo, lấy giá trị nào lớn hơn. Phải xác định độ chính xác theo các yêu cầu hiệu chuẩn trong TCVN 6852-1, theo 8.5.

CHÚ THÍCH: Đối với tiêu chuẩn này, độ chính xác được định nghĩa là sai lệch của giá trị đọc của máy phân tích so với các giá trị hiệu chuẩn danh nghĩa khi sử dụng khí hiệu chuẩn (giá trị thực).

11.1.3. Độ chính xác đo

Độ chính xác đo được định nghĩa là 2,5 lần sai lệch tiêu chuẩn của 10 giá trị đo lặp lại đối với sự hiệu chuẩn hoặc khí span đã cho không được lớn hơn 1 % nồng độ của toàn thang đo cho mỗi dải đo được sử dụng trên 155 ppm (hoặc ppm C) hoặc 2 % của mỗi dải đo được sử dụng dưới 155 ppm (hoặc ppm C).

11.1.4. Nhiễu

Độ nhạy (sự phản ứng) đỉnh - tới - đỉnh của máy phân tích cho điểm không (zero) và các khí hiệu chuẩn hoặc khí span trong bất cứ khoảng thời gian 10 s nào cũng không được vượt quá 2 % giá trị toàn thang đo trên tất cả các dải (phạm vi) đo được sử dụng.

11.1.5. Sự trôi điểm không

Độ nhạy (sự phản ứng) điểm không (zero) được định nghĩa là độ nhạy trung bình, bao gồm cả tiếng ồn, cho khí zero trong khoảng thời gian 30 s. Sự trôi của độ nhạy điểm không trong khoảng thời gian 1 h phải nhỏ hơn 2 % giá trị toàn thang đo đối với dải đo nhỏ nhất được sử dụng.

11.1.6. Sự trôi điểm span

Độ nhạy điểm span được định nghĩa là độ nhạy trung bình, bao gồm cả tiếng ồn, cho khí zero trong khoảng thời gian 1 h phải nhỏ hơn 2 % giá trị toàn thang đo trên dải nhỏ nhất được sử dụng.

11.1.7. Thời gian tăng trưởng

Thời gian tăng trưởng của máy phân tích lắp đặt trong hệ thống đo không được vượt quá 2,5 s.

CHÚ THÍCH: Chỉ riêng việc đánh giá độ nhạy (thời gian phản ứng) của máy phân tích sẽ không xác định được rõ ràng tính thích hợp của toàn bộ hệ thống đối với thử nghiệm chuyển tiếp. Các thể tích và đặc biệt là các thể tích chết trong toàn hệ thống sẽ không chỉ ảnh hưởng đến thời gian vận chuyển từ đầu dò đến máy phân tích mà còn ảnh hưởng đến thời gian tăng trưởng. Thời gian vận chuyển bên trong máy phân tích cũng có thể được xác định là độ nhạy của máy phân tích, giống như bộ chuyển đổi hoặc các bộ ngưng bên trong máy phân tích NO_x. Việc xác định độ nhạy của toàn hệ thống được mô tả trong 11.3.2.

11.1.8. Sấy khô khí

Có thể đo các khí thải ướt hoặc khô. Nêu sử dụng bộ sấy khô khí thì bộ sấy này phải có ảnh hưởng tối thiểu đến thành phần của các khí được đo. Không cho phép sử dụng các bộ sấy hóa học để tách nước khỏi mẫu thử.

11.2. Máy phân tích

11.2.1. Yêu cầu chung

Các điều 11.2.2 đến 11.2.9 mô tả các nguyên lý đo được sử dụng. Sự mô tả chi tiết các hệ thống đo được cho trong TCVN 6852-1, Điều 15. Các khí cần đo phải được phân tích với các dụng cụ sau. Đối với các máy phân tích phi tuyến, cho phép sử dụng các mạch tuyến tính.

11.2.2. Phân tích cacbon monoxit (CO)

Máy phân tích cacbon monoxit phải là loại hấp thụ hồng ngoại không tán xạ (NDIR).

11.2.3. Phân tích cacbon đioxit (CO₂)

Máy phân tích cacbon đioxit phải là loại hấp thụ hồng ngoại không tán xạ (NDIR).

11.2.4. Phân tích hyđro cacbon (HC)

Máy phân tích hyđro cacbon phải là loại máy ion hóa ngọn lửa nung nóng (HFID) có đầu dò, van, đường ống v.v... được nung nóng để duy trì nhiệt độ của khí 190 °C ± 10 °C (463 K ± 10 K).

11.2.5. Phân tích hyđro cacbon không metan (NMHC)

Phải thực hiện việc xác định phần nhỏ hyđro cacbon không metan với một dao cắt không metan nung nóng được vận hành cùng với máy dò kiểu ion hóa ngọn lửa (FID) như đã nêu trong 14.4.2 của TCVN 6852-1 bằng cách trừ đi metan khỏi hyđro cacbon.

11.2.6. Phân tích nitơ oxit

Nếu đo trên nền khô, máy phân tích nitơ oxit phải là máy đo quang hóa (CLD) hoặc máy đo kiểu quang hóa nung nóng (HCLD) với một bộ chuyển đổi NO₂/NO. Nếu đo trên nền ướt, phải sử dụng máy đo HCLD với bộ chuyển đổi được duy trì trên 55 °C (328 K), miễn là đáp ứng được việc kiểm tra sự dập tắt bằng nước. Đối với cả máy đo CLD và HCLD, đường lấy mẫu đến bộ chuyển đổi cho phép đo khô và đến máy phân tích cho phép đo ướt phải được duy trì ở nhiệt độ từ 55 °C đến 200 °C (328 K đến 473 K).

11.2.7. Phân tích fomanđehit (HCHO)

Để đo liên tục trong khí thải thô, phải sử dụng một máy phân tích hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) hoặc một máy phân tích phổ kế khối ion hóa mềm (SIMS) theo hướng dẫn của nhà cung cấp dụng cụ đo.

Máy phân tích FTIR phải được trang bị thuật toán để tạo ra các giá trị nồng độ không bị nhiễu từ phổ hồng ngoại. Máy phân tích FTIR cũng phải được trang bị cơ sở dữ liệu phổ chuyên dùng cho mỗi dụng cụ đo để tránh gây ra nhiễu do sự khác nhau của phổ giữa các dụng cụ đo.

Máy phân tích SIMS phải được trang bị một thư viện điều khiển để tạo ra các giá trị tách rời khỏi nhiễu của nồng độ fomanđehit. Nội năng của sự ion hóa phải trên 11,6 eV (ví dụ, Xe⁺ có nội năng 12,2 eV). Nếu được đo trên khối lượng 30 thì nhiễu từ NO₂ phải được bù trừ bằng tỷ số hiệu suất ion hóa đã biết của NO₂ đối với các khối lượng 46 và 30. Phải thực hiện sự tách nhiễm với thời gian của chu trình tối đa là 300 ms. Phép đo fomanđehit trên khối lượng 29 được chấp nhận nếu tín hiệu bổ sung thêm do các anđehit cao hơn được yêu cầu, được chấp nhận hoặc được bù vào (phép đo khối lượng 29 đưa ra giới hạn trên đối với nồng độ fomanđehit).

Nếu được đo trong khí thải pha loãng của hệ thống pha loãng một phần dòng thì fomanđehit phải được xác định bằng cách đưa mẫu thử khí thải pha loãng có lưu lượng không đổi qua một bộ lọc va chạm có chứa dung dịch axetonitril (ACN) của thuốc thử đinitrophenyl hiđrazin (DNHP) hoặc qua một hộp được phủ silic oxit với 2,4 - DNHP. Mẫu thử thu gom phải được phân tích bằng sắc ký chất lỏng áp suất cao (HPLC) khi sử dụng phương pháp dò bằng tia cực tím (UV) tại 365 nm (xem nội dung chi tiết trong 16.6 của TCVN 6852-1). Các yêu cầu về độ chính xác của phép đo lưu lượng nêu trong 12.1.4 phải được đáp ứng bởi quy trình được cho trong 12.1.4.3, nếu khí pha loãng được lấy mẫu từ hệ thống pha loãng một phần dòng cho lấy mẫu tổng.

11.2.8. Phân tích metanol (CH₃OH)

Để đo liên tục trong khí thải thô, phải sử dụng một máy phân tích hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) hoặc một máy phân tích phổ kế khối ion hóa mềm (SIMS) theo hướng dẫn của nhà cung cấp dụng cụ đo.

Máy phân tích FTIR phải được trang bị thuật toán để tạo ra các giá trị nồng độ không bị nhiễu từ phổ hồng ngoại. Máy phân tích FTIR cũng phải được trang bị cơ sở dữ liệu phổ chuyên dùng cho mỗi dụng cụ đo để tránh gây ra nhiễu do sự khác nhau của phổ giữa các dụng cụ đo.

Máy phân tích SIMS phải được trang bị một thư viện điều khiển để tạo ra các giá trị tách rời khỏi nhiễu của nồng độ metanol. Nội năng của sự ion hóa phải trên 11,2 eV (ví dụ, Xe⁺ có nội năng 12,2 eV). Máy phân tích này có thể đo metanol trên khối lượng 31. Các chất gây nhiễu cho khối lượng này chỉ có thể là các mảnh etanol và propanol, các chất này thường không có trong khí thải. Đối với một phép đo metanol chính xác, phải thực hiện sự tách nhiễu với sự hỗ trợ của các tỷ số hiệu suất ion hóa đã biết của các chất này đối với các khối lượng không bị vỡ thành mảnh của chúng và khối lượng 31.

Có thể tùy ý xác định metanol bằng máy dò kiểu ion hóa ngọn lửa nung nóng (HFID). Trong trường hợp này, máy HFID được hiệu chuẩn trên propan phải được vận hành ở 112°C ± 10°C (385 K ± 10 K). Phải xác định hệ số độ nhạy (phản ứng) của metanol ở nhiều nồng độ trong dải các nồng độ của mẫu thử theo 8.8.5 của TCVN 6852-1.

Nếu được đo trong khí thải pha loãng của hệ thống pha loãng một phần dòng thì metanol phải được xác định bằng cách đưa mẫu thử khí thải pha loãng có lưu lượng không đổi qua một bộ lọc va chạm có chứa nước không bị ion hóa. Mẫu thử phải được phân tích bằng sắc ký khí (GC) với máy dò kiểu ion hóa ngọn lửa (FID) (xem nội dung chi tiết trong 16.5 của TCVN 6852-1). Các yêu cầu về độ chính xác của phép đo lưu lượng nêu trong 12.1.4 phải được đáp ứng bởi quy trình được cho trong 12.1.4.3, nếu khí pha loãng được lấy mẫu từ hệ thống pha loãng một phần dòng cho lấy mẫu tổng.

11.2.9. Đo tỷ số không khí - nhiên liệu

Thiết bị đo tỷ số không khí - nhiên liệu được dùng để xác định lưu lượng khí thải như đã quy định trong 9.2.6 phải là một cảm biến tỷ số không khí - nhiên liệu kiểu dải rộng hoặc là cảm biến lambda loại ziriconi.

Cảm biến phải được lắp đặt trực tiếp trên ống xả ở vị trí có nhiệt độ khí thải đủ cao để loại trừ sự ngưng tụ nước.

Độ chính xác của cảm biến có hệ thống điện tử gắn liền phải ở trong khoảng:

- ± 3 % giá trị đọc khi l < 2;="">

- ± 5 % giá trị đọc khi 2 ≤ l < 5;="">

- ± 10 % giá trị đọc khi 5 ≤ l.

Để đạt được độ chính xác quy định trên, cảm biến phải được hiệu chuẩn theo quy định của nhà sản xuất.

11.3. Hiệu chuẩn

11.3.1. Yêu cầu chung

Mỗi máy phân tích phải được hiệu chuẩn thường xuyên khi cần thiết để đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác của tiêu chuẩn này. Phương pháp hiệu chuẩn sử dụng được mô tả chi tiết trong TCVN 6852-1, Điều 8. Chỉ có quy trình hiệu chuẩn giành riêng cho thử nghiệm chuyển tiếp được mô tả trong tiêu chuẩn này.

11.3.2. Kiểm tra độ nhạy của hệ thống phân tích

Các chỉnh đặt đối với hệ thống phân tích để đánh giá độ nhạy phải hoàn toàn giống như các chỉnh đặt trong trong quá trình đo khi vận hành phép thử (nghĩa là các chỉnh đặt áp suất, lưu lượng, chỉnh đặt bộ lọc trên các máy phân tích và tất cả các ảnh hưởng khác đến độ nhạy). Việc xác định độ nhạy phải được thực hiện với sự chuyển mạch dòng khí trực tiếp tại đầu vào của đầu dò lấy mẫu. Sự chuyển mạch dòng khí phải được thực hiện trong thời gian ít hơn 0,1 s. Các khí dùng cho thử nghiệm phải tạo ra sự thay đổi nồng độ ít nhất là 60 % FS.

Phải ghi lại vạch nồng độ của mỗi khí thành phần riêng biệt. Độ nhạy được xác định là độ chênh lệch về thời gian giữa sự chuyển mạch dòng khí và sự thay đổi thích hợp của nồng độ ghi được. Độ nhạy của hệ thống (t₉₀) gồm có thời gian trễ cho bộ dò và thời gian tăng trưởng của bộ dò trong khi đo. Thời gian trễ được xác định là thời gian từ lúc bắt đầu có sự thay đổi (t₀) tới khi độ nhạy đạt 10 % giá trị đọc cuối cùng (t₁₀). Thời gian tăng trưởng được xác định là thời gian từ khi độ nhạy đạt 10 % đến độ nhạy 90 % giá trị đọc cuối cùng (t₉₀ - t₁₀)

Để chỉnh tín hiệu về thời gian của máy phân tích và các tín hiệu về lưu lượng khí thải trong trường hợp phép đo thô, thời gian biến đổi được xác định là thời gian từ lúc bắt đầu có sự thay đổi (t₀) tới khi độ nhạy đạt 50 % giá trị đọc cuối cùng (t₅₀).

Độ nhạy của cả hệ thống phải ≤ 10 s với thời gian tăng trưởng ≤ 2,5 s theo 11.1.7 đối với tất cả các khí thành phần đã được giới hạn (CO, NO_x, HC hoặc NMHC) và tất cả các phạm vi được sử dụng.

11.3.3. Kiểm tra đường cong hiệu chuẩn

Phải kiểm tra mỗi phạm vi (dải) làm việc thường được sử dụng trước mỗi phép thử động cơ theo quy trình sau.

Phải kiểm tra sự hiệu chuẩn bằng cách sử dụng khí zero và khí span có giá trị danh nghĩa lớn hơn 80 % giá trị toàn thang đo của dải đo.

Nếu đối với hai điểm được xem xét, giá trị tìm thấy không sai khác so với giá trị chuẩn được công bố lớn hơn ± 4 % giá trị của toàn thang đo thì các thông số điều chỉnh có thể được thay đổi. Nếu không xảy ra trường hợp này thì phải kiểm tra khí span hoặc phải xác lập đường cong hiệu chuẩn mới theo 8.5 của TCVN 6852-1.

11.3.4. Hiệu chuẩn máy phân tích khí đánh dấu để đo lưu lượng khí thải

Máy phân tích để đo nồng độ khí đánh dấu, nếu được sử dụng, phải được hiệu chuẩn bằng cách sử dụng khí tiêu chuẩn.

Phải xác lập đường cong hiệu chuẩn tại ít nhất là 10 điểm hiệu chuẩn (trừ điểm zero) cách đều nhau sao cho một nửa số điểm hiệu chuẩn được đặt giữa 4 % đến 20 % giá trị toàn thang đo của máy phân tích và các điểm còn lại được đặt giữa 20 % đến 100 % giá trị toàn thang đo. Đường cong hiệu chuẩn được tính toán bằng phương pháp bình phương tối thiểu.

Đường cong hiệu chuẩn không được sai khác lớn hơn ± 1 % giá trị toàn thang đo so với giá trị danh nghĩa của mỗi điểm hiệu chuẩn trong dải đo từ 20 % đến 100 % giá trị toàn thang đo. Đường cong hiệu chuẩn cũng không được sai khác lớn hơn ± 2 % giá trị đọc so với giá trị danh nghĩa trong dải đo từ 4 % đến 20 % giá trị toàn thang đo.

Máy phân tích phải được chỉnh đặt tại zero và span trước khi chạy thử khi sử dụng khí zero và khí span có giá trị danh nghĩa lớn hơn 80 % giá trị toàn thang đo của máy phân tích.

11.3.5. Khoảng thời gian hiệu chuẩn

Các máy phân tích phải được hiệu chuẩn theo 8.5 của TCVN 6852-1 ít nhất là ba tháng một lần hoặc mỗi khi có sự sửa chữa hoặc thay đổi thiết bị có thể ảnh hưởng tới sự hiệu chuẩn.

11.4. Hệ thống phân tích

Hệ thống phân tích được mô tả chi tiết trong TCVN 6852-1, Điều 16.

12. Thiết bị đo cho các chất thải hạt

12.1. Đặc tính kỹ thuật chung

12.1.1. Yêu cầu chung

Để xác định khối lượng của các chất thải hạt cần có một hệ thống lấy mẫu hạt, các bộ lọc lấy mẫu hạt, một cân microgam (tiểu ly) và một buồng đo có sự kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm. Hệ thống lấy mẫu hạt phải được thiết kế để bảo đảm một mẫu thử đại diện của các chất thải hạt tỷ lệ với lưu lượng khí thải thô hoặc được pha loãng trong điều kiện động cơ làm việc ở chế độ chuyển tiếp theo 9.4.2.

12.1.2. Bộ lọc lấy mẫu hạt

Khí thải pha loãng phải được lấy mẫu bằng bộ lọc đáp ứng các yêu cầu của 12.1.2.1 và 12.1.2.2 trong trình tự thử:

12.1.2.1. Đặc tính kỹ thuật của bộ lọc

Cần có các bộ lọc sợi thủy tinh được phủ fluoro cacbon hoặc các bộ lọc có màng fluoro cacbon. Tất cả các loại bộ lọc phải có hiệu suất thu gom 0,3 mm DOP (đi octylphtalat) ít nhất là 99 % ở tốc độ bề mặt của khí từ 35 cm/s đến 100 cm/s.

12.1.2.2. Cớ kích thước bộ lọc

Nên sử dụng các bộ lọc hạt có đường kính 47 mm. Cho phép sử dụng các bộ lọc có đường kính lớn hơn (xem 12.1.2.4) nhưng không được phép sử dụng các bộ lọc có đường kính nhỏ hơn.

12.1.2.3. Tốc độ bề mặt của bộ lọc

Tốc độ bề mặt của khí đi qua bộ lọc phải đạt tới 35 cm/s đến 100 cm/s; Độ giảm áp giữa lúc bắt đầu và kết thúc phép thử không được lớn hơn 25 kPa.

12.1.2.4. Lượng chất tải lên bộ lọc

Lượng chất tải tối thiểu theo yêu cầu của bộ lọc đối với hầu hết các cỡ kích thước thông thường của bộ lọc được giới thiệu trong Bảng 8. Đối với các cỡ kích thước lớn hơn của bộ lọc, lượng chất tải tối thiểu của bộ lọc phải là 0,065 mg/1000 mm² diện tích của bộ lọc.

Nếu dựa trên thử nghiệm trước, lượng chất tải tối thiểu theo yêu cầu của bộ lọc không thể đạt được trên một chu trình thử sau khi đã tối ưu hóa lưu lượng và tỷ số pha loãng thì có thể chấp nhận lượng chất tải thấp hơn với thỏa thuận của các bên có liên quan, nếu bộ lọc có thể đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác trong 12.1.3.2, ví dụ, với độ cân bằng 0,1 mg.

Bảng 8 - Lượng chất tải tối thiểu của bộ lọc

12.1.3. Buồng cân và đặc tính kỹ thuật của cân phân tích

12.1.3.1. Điều kiện của buồng cân

Nhiệt độ của buồng cân ở đó các bộ lọc hạt được thuần hóa và được cân phải được duy trì trong giới hạn 22 °C ± 3 °C (295 K ± 3 K) trong toàn bộ quá trình thuần hóa và cân bộ lọc. Phải duy trì độ ẩm ở điểm sương 9,5 °C ± 3 °C (282,5 K ± 3 K) và độ ẩm tương đối 45 % ± 8 %.

12.1.3.2. Cân bộ lọc chuẩn

Môi trường của buồng cân không được có các chất gây ô nhiễm (như bụi bẩn) có thể đọng lại trên các bộ lọc hạt trong quá trình ổn định các bộ lọc. Cho phép có sự gây nhiễu đối với các đặc tính kỹ thuật của buồng cân như đã nêu trong 12.1.3.1 nếu khoảng thời gian xảy ra nhiễu không vượt quá 30 min. Buồng cân nên đáp ứng các đặc tính kỹ thuật yêu cầu trước khi nhân viên thử nghiệm đi vào buồng cân. Ít nhất là phải cân hai bộ lọc chuẩn chưa sử dụng trong khoảng thời gian 4 h, nhưng nên cân đồng thời với việc cân các bộ lọc lấy mẫu. Các bộ lọc chuẩn phải có cùng kích thước và vật liệu như các bộ lọc lấy mẫu.

Nếu trọng lượng trung bình của các bộ lọc chuẩn thay đổi giữa các lần cân bộ lọc lấy mẫu vượt quá 10 mg thì tất cả các bộ lọc lấy mẫu phải được loại bỏ và lặp lại phép thử phát thải.

Nếu không đáp ứng được chuẩn ổn định của buồng cân như đã nêu trong 12.1.3.1 nhưng việc cân các bộ lọc chuẩn đáp ứng chuẩn ổn định nêu trên thì nhà sản xuất động cơ có thể chấp nhận các trọng lượng của bộ lọc lấy mẫu hoặc không chấp nhận các thử nghiệm, cố định hệ thống điều khiển buồng cân và vận hành lại phép thử.

12.1.3.3. Cân phân tích

Cân phân tích dùng để xác định trọng lượng của bộ lọc phải có độ chính xác ít nhất 2 mg và độ phân giải ít nhất là 1 mg (1 chữ số = 1 mg) do nhà sản xuất cân quy định.

12.1.3.4. Loại bỏ ảnh hưởng của tĩnh điện

Nếu quan sát thấy việc cân bộ lọc không ổn định hoặc không tái tạo lại được do ảnh hưởng của tĩnh điện thì các bộ lọc phải được trung hòa trước khi cân, ví dụ bằng bộ trung hòa poloni hoặc một bộ trung hòa có tác dụng tương tự.

12.1.4. Đặc tính kỹ thuật đối với phép đo lưu lượng

12.1.4.1. Yêu cầu chung

Độ chính xác tuyệt đối của lưu lượng kế hoặc dụng cụ đo lưu lượng phải theo quy định trong 8.3.

12.1.4.2. Yêu cầu riêng đối với hệ thống pha loãng một phần dòng

Đối với hệ thống pha loãng một phần dòng, độ chính xác của lưu lượng mẫu q_mp cần được đặc biệt quan tâm, nếu độ chính xác này không được đo trực tiếp mà được xác định bằng phép đo lưu lượng chênh lệch:

q_mp = q_mdew - q_mdw                             (63)

Trong trường hợp này, độ chính xác ± 2 % đối với q_mdew và q_mdw không đủ để bảo đảm cho chấp nhận được độ chính xác của q_mp. Nếu lưu lượng khí được xác định bằng phép đo lưu lượng chênh lệch thì sai số lớn nhất của hiệu số giữa các lưu lượng này phải bảo đảm sao cho độ chính xác của q_mp ở trong giới hạn ± 5 % khi tỷ số pha loãng nhỏ hơn 15. Có thể tính toán độ chính xác này bằng cách lấy bình phương trung bình các sai số của mỗi dụng cụ đo.

Có thể thu được các độ chính xác cho phép của qmp bằng bất cứ phương pháp nào trong các phương pháp sau:

a) Các độ chính xác tuyệt đối của q_mdew và q_mdw là ± 0,2 %, các độ chính xác này bảo đảm độ chính xác của q_mp ≤ 5 % ở tỷ số pha loãng 15. Tuy nhiên, các sai số lớn hơn sẽ xảy ra ở các tỷ số pha loãng lớn hơn.

b) Thực hiện sự hiệu chuẩn q_mdw so với q_mdew sao cho thu được các độ chính xác như nhau đối với q_mp như đã nêu trong a). Nội dung chi tiết của sự hiệu chuẩn này được nêu trong 12.3.2.

c) Độ chính xác của q_mp được xác định gián tiếp từ độ chính xác của tỷ số pha loãng như đã được xác định bằng khí đánh dấu, ví dụ như CO₂. Hơn nữa, cần có các độ chính xác tương đương với phương pháp a) đối với q_mp

d) Độ chính xác tuyệt đối của q_mdew và q_mdw ở trong giới hạn ± 2 % giá trị toàn thang đo, sai số lớn nhất của hiệu số giữa q_mdew và q_mdw ở trong giới hạn 0,2 %, và sai số tuyến tính ở trong giới hạn ± 0,2 % q_mdw cao nhất quan sát được trong quá trình thử.

12.1.4.3. Hiệu chỉnh đối với lưu lượng mẫu (chỉ dùng cho hệ thống pha loãng một phần dòng)

Nếu thực hiện phép đo metanol hoặc fomanđehit với một hệ thống pha loãng một phần dòng cho lấy mẫu tổng thì cần phải trích ra một lưu lượng mẫu thử q_mex từ đường ống, nghĩa là trước dụng cụ đo lưu lượng đối với q_mdew. Phải xác định q_mex với dụng cụ đo lưu lượng và lưu lượng mẫu thử này thường nhỏ hơn nhiều so với q_mdew, nhưng cũng đáng kể (q_mex > 0,01 x q_mdew).

Để bảo đảm độ chính xác của q_mp như đã yêu cầu trong 12.1.4.2 và 12.3.2.1, có thể sử dụng bất cứ phương pháp nào trong các phương pháp được nêu trong các điều này, nhưng với q_mdew được thay thế bằng q_mdew + q_mex. Đối với việc tính toán khối lượng phát thải PM (xem 9.4.5), phải tính đến khối lượng của được tính ra từ đường ống bằng cách hiệu chỉnh khối lượng hạt m_f như sau:

m_f,corrected = m_f x                                        (64)

12.1.5. Đặc tính kỹ thuật bổ sung

Tất cả các chi tiết của hệ thống pha loãng và hệ thống lấy mẫu từ ống xả đến giá đỡ bộ lọc có tiếp xúc với khí thải thô và khí thải pha loãng phải được thiết kế để giảm thiểu sự lắng đọng hoặc thay đổi của các chất thải hạt. Tất cả các chi tiết phải được làm bằng vật liệu dẫn điện, không có phản ứng với các thành phần của khí thải, và phải được tiếp đất để tránh ảnh hưởng của tĩnh điện.

12.2. Hệ thống pha loãng và lấy mẫu

Hệ thống pha loãng và lấy mẫu được mô tả chi tiết trong TCVN 6852-1, Điều 17.

12.3. Hiệu chuẩn

12.3.1. Yêu cầu chung

Việc hiệu chuẩn các phép đo chất thải hạt được hạn chế cho các lưu lượng kế dùng để xác định lưu lượng mẫu thử và tỷ số pha loãng. Mỗi lưu lượng kế phải được hiệu chuẩn thường xuyên để đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác của phần này của TCVN 6852. Phải sử dụng phương pháp hiệu chuẩn được mô tả trong 12.3.2.

12.3.2. Đo lưu lượng

12.3.2.1. Hiệu chuẩn định kỳ

Để đạt được độ chính xác tuyệt đối của các phép đo lưu lượng như đã quy định trong 8.3, lưu lượng kế hoặc dụng cụ đo lưu lượng phải được hiệu chuẩn với một lưu lượng kế chính xác thuộc hệ thống quản lý đo lường của nhà nước.

Nếu lưu lượng khí mẫu thử được xác định bằng phép đo lưu lượng chênh lệch thì lưu lượng kế hoặc dụng cụ đo lưu lượng phải được hiệu chuẩn theo một trong các quy trình sau, sao cho lưu lượng thăm dò q_mp trong đường ống phải đáp ứng được các yêu cầu về độ chính xác trong 12.1.4:

a) Lưu lượng kế để đo q_mdw được mắc nối tiếp với lưu lượng kế để đo q_mdew, sự chênh lệch giữa hai lưu lượng kế được hiệu chuẩn ít nhất là tại năm điểm chỉnh đặt với các giá trị lưu lượng phân bố cách đều nhau từ giá trị q_mdw thấp nhất dùng trong quá trình thử đến giá trị q_mdew dùng trong quá trình thử. Ống pha loãng có thể được lắp theo mạch vòng (by-pass)

b) Dụng cụ đo lưu lượng khối lượng đã hiệu chuẩn được mắc nối tiếp với lưu lượng kế để đo q_mdew và độ chính xác được kiểm tra đối với giá trị sử dụng cho phép thử. Sau đó, dụng cụ đo lưu lượng khối lượng đã hiệu chuẩn được mắc nối tiếp với lưu lượng kế để đo q_mdw, và độ chính xác được kiểm tra ít nhất là tại năm điểm chỉnh đặt tương ứng với tỷ số pha loãng từ 3 đến 50, có liên quan đến q_mdew được sử dụng trong quá trình thử.

c) Ống vận chuyển TT được ngắt khỏi ống xả, và dụng cụ đo lưu lượng đã hiệu chuẩn có dải đo thích hợp để đo q_mp được nối với ống vận chuyển. Sau đó q_mdew được chỉnh đặt tới giá trị được sử dụng trong quá trình thử, và q_mdw được chỉnh đặt lần lượt tại ít nhất là năm giá trị tương ứng với tỷ số pha loãng q từ 3 đến 50. Cũng có thể cung cấp một đường lưu lượng hiệu chuẩn đặc biệt, trong đó ống pha loãng được lắp theo mạch vòng (by-pass), nhưng không khí tổng và không khí pha loãng chảy qua các lưu lượng kế tương ứng như trong phép thử thực.

d) Khí đánh dấu được cấp vào ống vận chuyển TT. Khí đánh dấu này có thể là một khí thành phần của khí thải như CO₂ hoặc NO_x. Sau khi pha loãng trong ống pha loãng, cần đo khí thành phần đánh dấu. Phép đo phải được thực hiện với năm tỷ số pha loãng từ 3 đến 50. Độ chính xác của lưu lượng mẫu thử được xác định từ tỷ số pha loãng r_dil:

q_mp =  q_mdew / r_dil                                           (65)

Phải tính đến độ chính xác của các máy phân tích khí để bảo đảm độ chính xác của q_mp.

12.3.2.2. Kiểm tra lưu lượng cacbon

Việc kiểm tra lưu lượng cacbon bằng cách sử dụng khí thải thực được dùng chủ yếu để phát hiện phép đo và các vấn đề về điều chỉnh cũng như để kiểm tra hoạt động đúng của hệ thống pha loãng một phần dòng. Nên kiểm tra lưu lượng cacbon ít nhất là mỗi lần khi lắp đặt động cơ mới hoặc có sự thay đổi quan trọng nào đó trong cấu hình của phòng thử.

Động cơ phải được vận hành ở momen tải và tốc độ lớn nhất hoặc ở bất cứ chế độ ổn định nào khác để tạo ra 5 % CO₂ hoặc lớn hơn. Hệ thống lấy mẫu một phần dòng phải được vận hành với tỷ số pha loãng khoảng 15/1.

Nếu tiến hành kiểm tra lưu lượng cacbon thì phải áp dụng quy trình được cho trong Phụ lục D. Lưu lượng cacbon phải được tính toán theo các công thức D - 1, D - 2 và D - 3. Tất cả các lưu lượng cacbon nên được chấp nhận trong giới hạn 6 %.

12.3.2.3. Kiểm tra trước khi thử

Phải thực hiện việc kiểm tra trước khi thử trong khoảng thời gian 2 h trước khi tiến hành thử theo cách sau:

Kiểm tra độ chính xác của các lưu lượng kế bằng cùng một phương pháp như đã được sử dụng để hiệu chuẩn (xem 12.3.2.1) đối với ít nhất là hai điểm, bao gồm cả các giá trị lưu lượng q_mdw tương ứng với tỷ số pha loãng từ 5 đến 15 đối với giá trị q_mdew được dùng trong quá trình thử.

Nếu có thể chứng minh được bằng hồ sơ của quy trình hiệu chuẩn trong 12.3.2.1 rằng việc hiệu chuẩn lưu lượng kế là ổn định trong thời gian dài hơn thì có thể bỏ qua việc kiểm tra trước khi thử.

12.3.3. Xác định thời gian biến đổi (chỉ dùng cho hệ thống pha loãng một phần dòng)

Việc chỉnh đặt hệ thống để đánh giá thời gian biến đổi phải được thực hiện chính xác như khi đo trong thử nghiệm. Thời gian biến đổi phải được xác định bằng phương pháp sau:

Một lưu lượng kế độc lập có dải đo thích hợp với lưu lượng đầu dò phải được lắp nối tiếp gần với đầu dò. Lưu lượng kế này phải có thời gian biến đổi nhỏ hơn 100 ms đối với bậc lưu lượng được dùng trong phép đo độ nhạy (thời gian phản ứng), với sự hạn chế lưu lượng đủ thấp để không ảnh hưởng đến đặc tính động lực học của hệ thống pha loãng một phần dòng và phù hợp với quy trình kỹ thuật thích hợp.

Phải tạo ra sự thay đổi theo từng bậc cho lưu lượng khí thải (hoặc lưu lượng không khí nếu tính toán lưu lượng khí thải) ở đường vào của hệ thống pha loãng một phần dòng, từ lưu lượng thấp đến ít nhất là 90 % giá trị toàn thang đo. Cơ cấu khởi động cho sự thay đổi theo từng bậc nên tương tự như cơ cấu khởi động dùng để khởi động sự điều khiển nghiên cứu trước trong thử nghiệm thực tế. Yếu tố kích thích bậc lưu lượng khí thải và sự phản ứng của lưu lượng kế phải được ghi lại ở tốc độ lấy mẫu tối thiểu là 10 Hz.

Từ các số liệu này, phải xác định thời gian biến đổi đối với hệ thống pha loãng một phần dòng, đó là thời gian từ lúc bắt đầu có sự kích thích bậc lưu lượng tới điểm 50 % phản ứng của lưu lượng kế. Theo cách tương tự, phải xác định các thời gian biến đổi của tín hiệu q_mp của hệ thống pha loãng một phần dòng và của tín hiệu q_mew,i của lưu lượng kế đo khí thải. Các tín hiệu này được sử dụng trong các phép kiểm hồi quy được thực hiện sau mỗi phép thử (xem 9.4.3).

Phải lặp lại tính toán cho ít nhất là năm lần kích thích tăng và giảm, và lấy giá trị trung bình của các kết quả. Thời gian biến đổi bên trong (< 100="" ms)="" của="" lưu="" lượng="" kế="" chuẩn="" phải="" được="" trừ="" đi="" khỏi="" giá="" trị="" này.="" đó="" là="" giá="" trị="" “nghiên="" cứu="" trước”="" của="" hệ="" thống="" pha="" loãng="" một="" phần="" dòng="" phải="" được="" áp="" dụng="" theo="" 9.4.3,="" nếu="" thời="" gian="" biến="" đổi="" lớn="" hơn="" 0,3="">

12.3.4. Hiệu chuẩn hệ thống lấy mẫu thể tích không đổi (CVS) (chỉ dùng cho hệ thống lấy mẫu toàn dòng)

12.3.4.1. Yêu cầu chung

Phải hiệu chuẩn hệ thống lấy mẫu thể tích không đổi (CVS) bằng cách sử dụng một lưu lượng kế chính xác và cơ cấu hạn chế. Lưu lượng chảy qua hệ thống phải được đo tại các giá trị chỉnh đặt hạn chế khác nhau, và các thông số điều khiển của hệ thống phải được đo và có liên quan với lưu lượng.

Có thể sử dụng các loại lưu lượng kế khác nhau, ví dụ, venturi được hiệu chuẩn, lưu lượng kế phân tầng được hiệu chuẩn, lưu lượng kế kiểu tuabin được hiệu chuẩn.

Sự hiệu chuẩn lấy mẫu thể tích không đổi (CVS) được mô tả chi tiết trong TCVN 6852-1, Điều 9.

12.3.4.2. Kiểm tra toàn bộ hệ thống

12.3.4.2.1. Yêu cầu chung

Độ chính xác tổng của hệ thống lấy mẫu thể tích không đổi (CVS) và hệ thống phân tích phải được xác định bằng cách tạo ra một khối lượng đã biết của khí ô nhiễm trong hệ thống trong khi hệ thống đang vận hành bình thường. Chất gây ô nhiễm được phân tích và khối lượng được tính toán theo 10.3.4.1, trừ trường hợp propan, trong đó sử dụng hệ số 0,000472 thay cho 0,000479 đối với HC. Phải sử dụng một trong hai kỹ thuật sau.

12.3.4.2.2. Đo với lỗ đo lưu lượng tới hạn

Cung cấp một lượng khí tinh khiết đã biết (cacbon monoxit hoặc propan) vào hệ thống lấy mẫu thể tích không đổi (CVS) qua một lỗ đo lưu lượng tới hạn được hiệu chuẩn. Nếu áp suất đầu vào tương đối cao thì lưu lượng được điều chỉnh bằng lỗ đo lưu lượng tới hạn sẽ độc lập với áp suất đầu ra của lỗ (lưu lượng tới hạn). Hệ thống CVS phải được vận hành như trong phép thử phát thải bình thường trong khoảng 5 min đến 10 min. Mẫu thử khí thải phải được phân tích với thiết bị thường dùng (túi lấy mẫu hoặc phương pháp tích phân), và tính toán khối lượng của khí. Khối lượng được xác định phải ở trong giới hạn ± 3 % khối lượng đã biết của khí được cấp vào.

12.3.4.2.3. Đo bằng kỹ thuật trọng lực

Phải xác định trọng lượng của một xylanh nhỏ có chứa đầy cacbon monoxit hoặc propan với độ chính xác ± 0,001 G. Trong khoảng thời gian từ 5 min đến 10 min, hệ thống CVS phải được vận hành như trong phép thử phát thải bình thường, trong khi cacbon monoxit hoặc propan được phu vào hệ thống. Phải xác định lượng khí tinh khiết được xả ra bằng cách cân vi phân. Mẫu thử khí phải được phân tích với thiết bị thường dùng (túi lấy mẫu hoặc phương pháp tích phân) và tính toán khối lượng của khí. Khối lượng được xác định phải ở trong giới hạn ± 3 % khối lượng đã biết của khí được phun.

12.3.5. Khoảng thời gian hiệu chuẩn

Các dụng cụ đo phải được hiệu chuẩn theo yêu cầu của thủ tục kiểm tra hoặc nhà sản xuất dụng cụ đo.

Phụ lục A

(Quy định)

Đồ thị động lực học kế (băng thử) của động cơ NRTC