Controlul şi reducerea poluăriiLUCRAREA - 03

1

MĂSURAREA CONCENTRAŢIEI DE HIDROCARBURI NEARSE (HC)ŞI A OXIZILOR DE AZOT (NOX) LA MAS ŞI MAC.

1. Scopul lucrării:

- cunoaşterea principiilor şi metodicii uzuale utilizate la măsurarea emisiilor poluante la MAS şi

MAC cu analizorul de gaze AGS 688;

- efectuarea corectă a măsurătorilor emisiei de HC şi NOx cu analizorul de gaze AGS 688;

- salvarea datelor achiziţionate în format "pdf";

- trasarea graficelor evoluţiei emisiei de HC şi NOx;

- interpretarea rezultatelor în conformitate cu normativele în vigoare (RNTR-1).

2. Metoda utilizată pentru evaluarea emisiilor de HC şi NOx produse de motoarele cu ardere

internă

metoda de evaluare a emisiilor de HC şi NOx este o metodă directă, care implică măsurarea

emisiilor poluante în diferite condiţii de funcţionare (mers în gol încet cu ambreiajul apăsat,

respectiv mers în gol accelerat (min. 2000 rot/min, max. 3000 rot/min) cu ambreiajul apăsat).

3. Metodica măsurătorilor experimentale

Se identifică acei parametrii măsurabili care permit o evaluare concludentă din punctul devedere al poluării mediului:

măsurarea poluanţilor din gazele de evacuare; alegerea unor parametrii funcţionali, care vor fi măsuraţi, ai motorului pe care se vor efectua

măsurătorile; analiza evoluţiei poluanţilor în funcţie de turaţie; analiza evoluţiei poluanţilor în funcţie de temperatura uleiului din motor.

Astfel, în concordanţă cu obiectivele menţionate se consideră diagrama datelor (mărimilor) deintrare/ieşire în şi din sistem (figura 1):

se măsoară direct emisiile poluante a gazelor de ardere; se măsoară indirect prin intermediul aparatelor de măsură (se calculează), senzorilor şi a

sistemului de achiziţie a datelor următorii parametrii:

turaţia arborelui motor; temperatura uleiului din motor;

Din punct de vedere al derulării încercărilor experimentale acestea se vor desfăşura în condiţiireale.

Controlul şi reducerea poluăriiLUCRAREA - 03

2

Fig. 1. Diagrama mărimilor de intrare, respectiv ieşire în şidin sistem considerate în tipul testelor.

4. Echipamente şi aparatură utilizate

Pentru determinarea concentraţiilor volumice ale emisiilor de HC şi NOx din gazele de

evacuare se utilizează analizorul de gaze BrainBee model AGS 688, împreună cu programul

acestuia omniBus 800-Pit1Win. Pe partea frontală a analizorului sunt amplasate afişajul, tastatura

de comandă şi o imprimantă termică matriceală pentru tipărirea rezultatelor măsurătorilor (figura

2).

Fig. 2. Analizorul AGS 688 vedere frontală.1 - imprimantă termică; 2 - tastatură comandă; 3 - afişaj.

În spatele aparatului sunt amplasate mufele de alimentare, porturile de comunicare a datelor

către şi de la calculator, portul de alimentare şi comunicare cu unitatea proprie omniBUS,

Controlul şi reducerea poluăriiLUCRAREA - 03

3

conectorii pentru senzorii auxiliari şi partea de filtrare a grupului pneumatic cu senzorii de O2 şi

NOx (figurile 3 şi 4).

Fig. 3. Analizorul AGS 688 vedere spate.1 - conector senzor temperatură; 2 - conector senzor turaţie; 3 - port de comunicaţie bidirecţională RS232 cu

calculatorul; 4 - port de comunicaţie bidirecţională USB2.0 cu calculatorul; 5 - port de comunicaţieunidirecţională RS485 omniBUS-analizor şi sursă de alimentare 12 Vcc/150 watt; 6 - mufă pentru

alimentare externă 12 Vcc/50 watt; 7 - grup pneumatic.

Fig. 4. Circuitul extern al grupului pneumatic al analizorului.1 - filtru circuit apă din condens; 2 - intrare gaze de analizat (conectare sondă de prelevare probe);

3 - carcasă baterie filtrare gaze de analizat; 4 - baterie filtre (plasă şi coalescent); 5 - senzor de O2; 6 - filtrucu carbon activ pentru aer de autozero (autocalibrare); 7 - senzor pentru NOx; 8 - evacuare gaze analizate;

9 - filtru circuit evacuare gaze analizate.

Pentru detectarea concentraţiei HC din gazele de ardere analizorul este echipat cu:

o celulă de detecţie NDIR pentru HC, este o celulă prin care trece fluxul de gaze de ardere.

Aceasta este echipată cu o sursă de emisie în infraroşu, un detector în infraroşu şi cinci filtre

colorate. Fasciculul infraroşu străbate în lungime celula de gaze, trece prin filtrele specifice

Controlul şi reducerea poluăriiLUCRAREA - 03

4

poluantului măsurat şi prin filtrele şi celula de referinţă a aparatului (conţine un amestec de

hidrocarburi bine determinat, care se împrospătează anual prin calibrarea analizorului), iar în final

ajunge pe detector. Poluantul analizat va da un semnal electric sub forma de tensiune a cărei

mărime va fi afişată direct în unităţi de măsură a concentraţiei [ppmVol]. Hidrocarbura determinată

în cazul analizorului AGS 688 este hexanul.

Pentru detectarea concentraţiei NOx din gazele de ardere analizorul este echipat cu:

un senzor pentru oxizi de azot, este de tip electro-chimic format dintr-o incintă de plastic

prevăzută cu un orificiu capilar la capătul expus fluxului de gaze de ardere şi doi electrozi, separaţi

de un strat foarte subţire de electrolit. Când gazele ajung în interiorul celulei electro-chimice are

loc o reacţie de oxidare la un electrod, iar la celălalt o reacţie de reducere, rezultând a diferenţă de

potenţial electric care este transmis pinilor conectaţi la electrozi. Tensiunea electrică se descarcă pe

un circuit rezistor simplu care produce o cădere de tensiune a curentului proporţională cu

concentraţia oxizilor de azot din gazele de evacuare şi este afişată direct ca şi concentraţie.

În funcţie de modul de utilizare al echipamentului, cu sau fără calculator/laptop, la finalul

măsurătorilor este posibilă fie imprimarea directă a rezultatelor testului, fie transmiterea acestora

către un computer conectat la echipament şi salvarea datelor în format pdf. În tabelul 1. se prezintă

parametrii măsuraţi şi domeniile de măsură ale acestora specifici echipamentului AGS 688.

Tabelul 1. Parametrii măsuraţi de analizor.Parametrul Domeniul UM RezoluţieCO 0 - 9.99 % vol. 0,01CO2 0 - 19.9 % vol. 0,1HC hexan 0 - 9999 ppm vol. 1O2 0 - 25 % vol. 0,01NOx 0 - 5000 ppm vol. 10Lambda 0.5 - 5.0 0,001Rotaţii motor 300 - 9990 min-1 10Temperatură ulei 20 - 150 °C 1

Atât softul analizorului (figura 5), cât şi cel pentru unitatea de calcul (figura 6), permit

selectarea parametrilor funcţie de următoarele date de intrare:

numărul de timpi ai motorului, doi sau patru timpi;

numărul de cilindrii de la 1 la 8;

combustibilul folosit;

tipul testului efectuat (continuu, eficienţa încălziri motorului, carburaţie, etc.);

Pentru determinarea turaţiei şi temperaturii uleiului din motor, în cadrul măsurătorilor se

utilizează echipamentul MGT 300 cu transmisie radio a datelor colectate către analizorul de gaze

(figura 7).

Controlul şi reducerea poluăriiLUCRAREA - 03

5

Fig. 5. Selectare parametrii de măsură cu panoul de comandă. a - selectare combustibil; b - selectare numărul de timpi;c - selectare număr cilindrii; d - selectare test de efectuat.

Fig. 6. Interfaţa programului omniBus 800-Pit1Win la efectuareatestului continuu de măsurare a poluanţilor şi funcţiile Fi ale acestuia.

F1 - listare rezultate; F2 - autozero analizor; F3 - inserare date identificare auto/motor; F4 - selectarecombustibil; F5 - selectare număr de cilindri; F6 - selectare număr de timpi motor; F7 - afişare alternativă

CO/COcorr; F8 - afişare rezultate (numeric, grafic, histogramă).

Fig. 7. Echipamentul MGT 300.1 - aparatul MGT 300;2 - afişaj;3 - taste selectare număr cilindrii, timpi

motor, modul de detecţie al turaţiei,indicare turaţie sau temperatură;

4 - cleme alimentare;5 - sondă inductivă pentru turaţie cu

fixare magnetică;6 - sondă temperatură PT100.

Controlul şi reducerea poluăriiLUCRAREA - 03

6

5. Mersul lucrării

Etapele necesare măsurării în timp real a emisiilor de HC şi NOx din gazele de evacuare:

1) conectarea echipamentului MGT 300 la sursa de curent şi a senzorilor de turaţie şi

temperatură la motorul autovehiculului;

2) pregătirea autovehiculului (încălzire motor);

3) conectarea anexelor la analizorul de gaze de evacuare;

4) pornirea pentru încălzire, auto-testare şi calibrare a analizorului de gaze AGS 688;

5) pornirea calculatorului şi programului de măsurare a concentraţiei poluanţilor din gazele de

ardere;

6) introducerea datelor de identificare a autovehiculului;

7) menţinerea turaţiei de referinţă stabilite;

8) măsurarea concentraţiei poluanţilor de evacuare şi salvarea datelor.

9) aranjarea tabelară a datelor obţinute şi trasarea graficelor pentru fiecare poluant conform

tabelului şi graficului alăturat (figura 8).

Concentraţie emisii poluanteşi coeficientul de exces de aer

Nr.crt.

Turaţiemotor

[rot*min-1]

Temp.ulei[oC]

HC [ppmVol] NO [ppmVol]

1.2.3.

n.

Fig. 8. Variaţia poluantului în funcţie de turaţia motorului.

10) interpretarea rezultatelor conform RNTR 1.

Controlul şi reducerea poluăriiLUCRAREA - 03

7

6. Verificarea cunoştinţelor