Cơ quan chủ trì Hà N
ội, tháng
9

năm 2011

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

Lời mở đầu

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

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


- 0,14 (0,18)

EuroII, IDI

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

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

- 0,97 (1,13)

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

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

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


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

1998,01 1,25

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

1,25

- 1,30 - 0,14
ĐT.06.11/NLSH
- 6 -

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

NOx

PM
Euro III 2002,01 0,80

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

- 0,39 0,33 0,04

1305-1760 kg

Euro I 1994,10 5,17

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

0,25

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

0,13

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

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

0,29

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

0,16

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

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

5,0 0,10

0,13*

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

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

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


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

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

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


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

Hình 1.4. Đồ thị tải và tốc độ
Chu trình bao gồm 13 vòng thử được thể hiện theo các tham số sau: ĐT.06.11/NLSH
- 10 -

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

4 50 75 10 2 phút
5 25 50 5 2 phút
6 25 75 5 2 phút
7 25 25 5 2 phút
8 50 100 9 2 phút
9 50 25 10 2 phút
10 75 100 8 2 phút
11 75 25 5 2 phút
12 75 75 5 2 phút
13 75 50 5 2 phút
1.2.4. Chu trình thử ELR
Chu trình thử ELR là chu trình được áp dụng cho tiêu chuẩn EuroIII, được sử dụng từ
năm 2000 với mục đích đo độ mờ khói từ khí thải của động cơ xe tải.
Chu trình bao gồm một chuỗi của 3 bước tốc độ động cơ khác nhau tốc độ A (vòng 1),
B (vòng 2), C (vòng 3), tiếp theo đó là vòng thử 4 với tốc độ ở giữa A và C và tải từ
10%  100% là tùy thuộc vào người thử.
 Tốc độ A là bằng tốc độ không tải + 25% khoảng tốc độ của động cơ.
 Tốc độ B là bằng tốc độ không tải + 50% khoảng tốc độ của động cơ.
 Tốc độ C là bằng tốc độ không tải + 75% khoảng tốc độ của động cơ.
ĐT.06.11/NLSH
- 12 - Hình 1.6. Chu trình thử ELR
Kết quả độ mờ khói được tính bằng giá trị trung bình ở các giá trị tốc độ, tốc độ A (hệ
số 0,43), tốc độ B (hệ số 0,56) và tốc độ C (hệ số 0,01).
1.2.5. Chu trình thử ETC
Là chu trình thử cho động cơ diesel lắp trên xe tải cùng với chu trình thử ESC.
Chu trình thử được chia làm ba vòng thử, bao gồm cho xe chạy trên đường thành phố,
đường nông thôn và đường cao tốc. Tổng thời gian thử là 1800s và thời gian cho mỗi

6 50 - 61 12 0 - 32 Tăng tốc
7 62 - 85 24 32 Vận tốc không tải
8 86 - 96 11 32 - 0 Giảm vận tốc
9 97 - 117 21 0 Chạy không tải
10 118 - 143 26 0 - 50 Tăng tốc
11 144 - 155 12 50 Vận tốc không đổi
12 156 - 163 8 50 - 35 Giảm vận tốc
13 164 - 176 13 35 Vận tốc không đổi
14 177 - 188 12 35 - 0 Giảm vận tốc
15 189 - 195 7 0 Chạy không tải
ĐT.06.11/NLSH
- 14 - Hình 1.8. Chu trình thử ECER40
1.2.7. Chu trình thử ECER47 cho xe mô tô
Phạm vi ứng dụng: áp dụng cho xe máy hai hoặc ba bánh sử dụng động cơ đốt trong
có khối lượng không tải nhỏ hơn 400kg, tốc độ thiết kế lớn nhất nhỏ hơn 50km/h, thể
tích công tác của xylanh nhỏ hơn 50cm
3
.
Chu trình thử:
+ Thời gian của chu trình: 112 giây
+ Tốc độ tối đa: bằng tốc độ tối đa của xe (thường nhỏ hơn 50km/h)
Các thông số được thể hiện trong bảng dưới đây:
Bảng 1.10. Các thông số của quá trình thử
TT
Th
ời gian bắt đầu
–

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

66
-

101

36

20

V
ận tốc không đổi

6

102
-

- 15 -

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

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

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


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

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

x

- 19 -

bằng:

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

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

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

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

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

5 Nồng độ cồn (%) 99,5
ĐT.06.11/NLSH
- 23 -

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

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

Hình ảnh thử nghiệm xe được đưa ra trong Hình 3.2: Hình 3.2. Hình ảnh thử nghiệm xe Toyota Corolla 1990

Xe thí nghiệm