MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU......... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHÍ XẢ VÀ QUÁ TRÌNH PHÁT THẢI KHÍ XẢ Ở XE CƠ GIỚI............. 3
1.1 Tổng quan về khí xả.......................................................................... 3
1.1.1. Tác hại của các chất ô nhiễm trong khí xả ĐCĐT......................... 3
1.1.2. Quy trình đo các chỉ tiêu ô nhiễm của ô tô.................................... 8
1.2. Đặc tính phát thải xe cơ giới............................................................ 12
1.2.1. Khái niệm chung về quá trình cháy............................................. 12
1.2.2. Quá trình cháy trên động cơ xăng. 13
1.2.3. Quá trình cháy trên động cơ Diesel ............................................ 17
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CƠ CHẾ HÌNH THÀNH CÁC CHẤT GÂY HẠI TRONG KHÍ XẢ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG.. 22
2.1. Cơ chế hình thành và tác hại của khí xả trong động cơ xăng........ 22
2.1.1. Cơ chế hình thành khí thải trong động cơ xăng............ 22
2.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ xăng......28
2.2. Cơ chế hình thành và tác hại của khí xả trong động cơ Diesel...... 33
2.2.1. Cơ chế hình thành khí thải trong động cơ Diesel 33
2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ diesel 42
CHƯƠNG 3: CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ HẠN CHẾ VÀ XỬ LÝ KHÍ XẢ ĐỘNG CƠ 45
3.1. Các giải pháp sử dụng nhiên liệu thay thế để hạn chế HC............. 46
3.1.1. Nhiên liệu Hyđrô..................... 47
3.1.2. Nhiên liệu giàu Hyđrô.............................................................................. 47
3.1.3. Nhiên liệu sinh học (NLSH) 48
3.1.4. Các loại nhiên liệu sinh học. 48
3.1.5. Nhiên liệu lỏng. 49
3.1.6. Diesel sinh học (BioDiesel) 50
3.1.7. Khí sinh học (Biogas) 51
3.1.8. Nhiên liệu sinh học rắn. 51
3.2. Lọc hạt rắn 52
KẾT LUẬN..... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO....... 62
LỜI NÓI ĐẦU
Trong tình hình thế giới đang ngày càng phát triển với độ chóng mặt, sản lượng công nghiệp hằng năm ngày càng tăng nhanh thì nguồn năng lượng tiệu thụ trên thế giới ngày càng lớn. Động cơ đốt trong là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu trên trái đất. Chính vì vậy mà lượng sản phẩm khí thải từ động cơ đốt trong hằng năm trên thế giới ngày càng tăng, gây ô nhiễm môi trường nặng nề ảnh hưởng trực tiếp biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp, trái đất ngày càng nóng lên, ảnh hưởng rất xấu tới sức khoẻ con người, gây nạn tuyệt chủng động thực vật… trên toàn thế giới.
Để giảm lượng độc hại phát ra từ sản phảm khí thải của động cơ đốt trong mà vẫn có thể duy trì được tốc độ phát triển của nền công nghiệp trên thế giới. Một số nước có nền công nghiệp phát triển hàng đầu trên thế giới, cũng là các nước có lượng khí thải phát sinh độc hại gây ô nhiễm nhiều nhất trên thế giới như: Mỹ, Nhật Bản và một số nước Châu Âu đã đi đầu trong việc nghiên cứu và đưa ra các biện pháp giảm thiểu lượng khí thải độc hại ra môi trường thông qua việc phân tích các yếu tố xung quanh quá trình cháy và hình thành khí xả của động cơ đốt trong. Bên cạnh đó các nước này cũng đưa ra các tiêu chuẩn về nồng độ các chất độc hại trong khí thải động cơ và bắt buộc các xe được sản xuất trong nước cũng như các xe nhập khẩu đều phải tuẩn thủ các tiêu chuẩn khí thải.
Để đánh giá chất lượng động cơ về phương diện khí thải, động cơ phải được thử nghiệm trong những điều kiện cụ thể và theo một chu trình thử nghiệm quy định. Hiện nay trên thế giới có nhiều chu trình thử như: Chu trình của Mỹ, Nhật Bản, Châu Âu… ứng với mỗi chu trình thử là một tiêu chuẩn khí thải. Các hệ thống tiêu chuẩn được xây dựng cho các loại động cơ khác nhau như: Động cơ xe máy, động cơ tĩnh tải, động cơ xe con và xe tải nhẹ, động cơ xe tải nặng… Ở Châu Âu áp dụng một số chu trình thử như: ECE15, EUDC, NEDC… để thử nghiệm công nhận kiểu cho các dòng xe mới. Bắt đầu áp dụng tiêu chuẩn khí thải EURO 1 vào năm 1992, EURO 2 vào năm 1996, EURO 3 vào năm 2000, EURO 4 vào năm 2005,EURO 6 vào năm 2015. Các tiêu chuẩn ngày càng đòi hỏi khắt khe hơn về nồng độ các chất trong khí thải động cơ.
Ở Việt Nam trước tình hình nền kinh tế đất nước đang bước vào giai đoạn đầu của những nước có nền kinh tế phát triển chúng ta cũng phải tuân theo xu hướng chung của thế giới đó là: Phát triển bền vững, tức là phát triển nhưng bảo vệ môi trường. Chính vì vậy mà nhà nước ta đã áp dụng chu trình thử và tiêu chuẩn Châu Âu để thử nghiệm và công nhận kiểu cho các dòng xe. Đặc biệt nhà nước ta đã bắt đầu áp dụng tiêu chuẩn EURO 4 từ ngày 01/01/2018 cho tất cả phương tiện vận tải trên đất nước ta.
Từ những lý do trên và qua tham khảo một số tài liệu thông tin mà em đã cập nhật được từ trên internet và được sự đồng ý của thầy giáo hướng dẫn: Thiếu tá, GV, ThS…………em chọn đề tài: “Nghiên cứu quá trình phát thải và các nhân tố gây ô nhiễm môi trường trên động cơ ”.
Với thời gian thực hiện ngắn so với tính phức tạp của đề tài, bên cạnh đó khả năng có hạn của bản thân, nên đề tài em nghiêm cứu không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót vì vậy em xin được sự đóng góp ý kiến của các thầy chuyên ngành để em có thể hoàn thành đề tài tốt hơn.
TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20…
Học viên thực hiện
……………….
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ KHÍ XẢ VÀ QÚA TRÌNH PHÁT THẢI KHÍ XẢ Ở XE CƠ GIỚI
1.1 Tổng quan về khí xả
1.1.1 Tác hại của các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ đốt trong ( ĐCĐT )
1.1.1.1.Khái quát về tác hại của các chất ô nhiễm trong khí xả ĐCĐT
Ô nhiễm khí thải từ các loại xe cơ giới là nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí lớn nhất và nguy hại nhất, đặc biệt ở khu vực đô thị . Hầu hết các chất ô nhiễm môi trường (CO, HC, NOx, SOx, Pb, các loại bụi lơ lửng, bụi hạt...) đều được tạo thành do quá trình đốt cháy nhiên liệu trong động cơ xe cơ giới.
Các chất độc hại này ảnh hưởng tới môi trường rất lớn, theo công bố liên hợp quốc (UNEP) ngày 17 tháng 11 năm 1999 tầng ÔZÔN bị thủng đã chiếm trên 22 triệu km2 số người bị các bệnh càng ngày càng tăng, nhiều nơi có nồng độ các chất độc hại vượt quá nhiều lần mức độ cho phép như tại Lon Don (ANH), Los Angeles, California (MỸ)…
1.1.1.2. Tác hại đối với sức khỏe con người
- CO : Monoxyde carbon là sản phẩm khí không màu, không mùi, không vị, sinh ra do ô xy hoá không hoàn toàn cacbon nhiên liệu trong điều kiện thiếu oxy. CO ngăn cản sự dịch chuyển của hồng cầu trong máu làm cho các bộ phận của cơ thể bị thiếu oxy.
- NOx: NOx là họ các oxyde nitơ, trong đó NO chiếm đại bộ phận. NOx được hình thành do N2 tác dụng với O2 ở điều kiện nhiệt độ cao (vượt quá 1100°C). Monoxyde nitơ (x=1) không nguy hiểm mấy, nhưng nó là cơ sở để tạo ra dioxyde nitơ (x=2).
- Hydocarbure: Hydrocarbure (HC) có mặt trong khí thải do quá trình cháy không hoàn toàn khi hỗn hợp giàu, hoặc do hiện tượng cháy không bình thường.
- Chì: Chì có mặt trong khí xả do Thê-tra-êtylen chì Pb(C2H5)4 được pha vào xăng để tăng tính chống kích nổ của nhiên liệu. Sự pha trộn chất phụ gia này vào xăng hiện nay vẫn còn là đề tài bàn cãi của giới khoa học. Chì trong khí xả động cơ tồn tại dưới dạng những hạt có đường kính cực bé nên rất dễ xâm nhập vào cơ thể qua da hoặc theo đường hô hấp.
1.1.1.3. Tác hại đối với môi trường
a) Thay đổi nhiệt độ khí quyển
Sự hiện diện của các chất ô nhiễm, đặc biệt là những chất khí gây hiệu ứng nhà kính, trong không khí trước hết ảnh hưởng đến quá trình cân bằng nhiệt của bầu khí quyển.Với tốc độ gia tăng nồng độ khí carbonic trong bầu khí quyển như hiện nay, người ta dự đoán vào khoảng giữa thế kỉ 22, nồng độ khí carbonic có thể tăng lên gấp đôi. Khi đó, theo dự tính của các nhà khoa học, sẽ xảy ra sự thay đổi quan trọng đối với sự cân bằng nhiệt trên quả đất:
- Nhiệt độ bầu khí quyển sẽ tăng lên từ 2 đến 3°C
- Một phần băng ở vùng Bắc cực và Nam cực sẽ tan làm tăng chiều cao mực nước biển.
1.1.2 Quy trình đo các chỉ tiêu ô nhiễm của ô tô
Hiện nay chưa có một quy trình nào được áp dụng chung cho tất cả các nước để đo các chỉ tiêu ô nhiễm trong khí xả động cơ đốt trong. Do đó trên thế giới tồn tại nhiều quy trình khác nhau, mỗi quy trình ứng với một tiêu chuẩn ô nhiễm xác định và không có quan hệ tương đương nào được xác lập giữa các tiêu chuẩn này.
Đối với tiêu chuẩn Việt Nam
- Năm 1990, Chính phủ Việt Nam đã ban hành tiêu chuẩn (TCVN 5123-90) quy định về hàm lượng CO trong khí xả động cơ xăng ở chế độ không tải. Tiêu chuẩn này được áp dụng cho tất cả ô tô chạy xăng có khối lượng lớn hơn 400 kg.
- Năm 2005, Chính phủ Việt Nam ban hành tiêu chuẩn TCVN 6438-2005 quy định lại cụ thể hơn giới hạn cho phép của các chất ô nhiễm trong khí xả của phương tiện vận tải (bảng 1.c).
1.2. Đặc tính phát thải xe cơ giới
1.2.1. Khái niệm chung về quá trình cháy
Quá trình cháy lí tưởng của hỗn hợp hydrocacbua với không khí chỉ sinh ra CO2, H2O và N2. Tuy nhiên, do sự không đồng nhất của hỗn hợp một cách lí tưởng cũng như do tính chất phức tạp của các hiện tượng lí hóa diễn ra trong quá trình cháy nên trong khí xả động cơ đốt trong luôn có chứa một hàm lượng đáng kể những chất độc hại như oxít nitơ (NO, NO2, N2O, gọi chung là NOx), monoxyde carbon (CO), các hydrocarbure chưa cháy (HC) và các hạt rắn, đặc biệt là bồ hóng.
Nhiệt độ cực đại của quá trình cháy cũng là một nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến thành phần các chất ô nhiễm vì nó ảnh hưởng mạnh đến động học phản ứng, đặc biệt là các phản ứng tạo NOx và bồ hóng.
1.2.2 Quá trình cháy trên động cơ xăng
Trong động cơ xăng, quá trình cháy của động cơ bắt đầu từ khi lửa xuất hiện ở điện cực bu-gi trong môi trường hòa khí được hòa trộn trước, sau đó xuất hiện màng lửa lan truyền khắp mọi hướng trong không gian buồng cháy.
Điểm 1 - bắt đầu đánh lửa, cách ĐCT một góc được gọi là góc đánh lửa sớm;
Điểm 2 - là thời điểm đường áp suất tách khỏi đường nén;
Điểm 3 - là thời điểm đạt áp suất cực đại. Điểm áp suất cực đại và điểm nhiệt độ cực đại không trùng nhau.
Thời kỳ cháy trễ I (từ điểm 1 đến điểm 2)
Tính tù lúc đánh lửa đến áp suất P tăng đột ngột. Trong thời kỳ này áp suất trong xy lanh tương tự như trường hợp không đánh lửa, qua một thời gian ngắn đến lúc xuất hiện nguồn lửa được gọi là màng lửa trung tâm.
Thời kỳ cháy nhanh II (được tính từ điểm 2 đến điểm 3, điểm có áp suất cực đại)
Thời kỳ này cũng tương ứng với thời kỳ lan truyền của màng lửa tính từ lúc xuất hiện màng lửa trung tâm tới khi màng lửa lan truyền khắp buồng cháy. Màng lửa của động cơ xăng, đốt cháy cưỡng bức bằng tia lửa điện hầu hết là màng lửa chảy rối.
Thời kỳ cháy rớt III (được tính từ điểm 3 điểm áp suất cực đại trở đi)
Mặc dù cuối thời kỳ II màng lửa đã lan truyền khắp buồng cháy, nhưng do hòa khí phân bố không đều, điều kiện áp suất và nhiệt độ ở mọi khu vực trong buồng cháy không hoàn toàn giống nhau, nên có những khu vực nhiên liệu chưa cháy hết.
1.2.3 Quá trình cháy trên động cơ diesel
Trong động cơ Diesel, nhiên liệu được phun vào trong xylanh động cơ vào cuối kỳ nén, do lực cản của không khí nén trong buồng cháy, nhiên liệu được xé tơi thành những hạt nhỏ không đều về kích thước và phân bố không đều trong không gian buồng cháy.
CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH CƠ CHẾ HÌNH THÀNH CÁC CHẤT GÂY HẠI TRONG KHÍ XẢ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
2.1. Cơ chế hình thành và tác hại khí thải trong động cơ xăng
2.1.1. Cơ chế hình thành khí thải trong động cơ xăng
2.1.1.1. Cơ chế hình thành CO
CO được tạo ra ở động cơ xăng và động cơ diesel do sự đốt cháy không hoàn toàn các hidrocacbon trong điều khiện thiếu O2 và ở nhiệt độ cao. Phản ứng cháy CO xảy ra theo cơ chế như sau:
Sự phát sinh mạch: H2O + CO = H2 +CO2
H2 + O2 = 2HO
Sự tiếp nối mạch: OH + CO = CO2 + H
Sự phân nhánh mạch: H + O2 = OH +O
O + H2 = OH + H
Sự đứt nhánh trên vách xi lanh: 2H + vách = H2
Sự đứt nhánh trong lòng xi lanh: CO + O = CO
2.1.1.3. Cơ chế hình thành HC
a) Cơ chế hình thành
Khí xả động cơ xăng thường có chứa từ 1000 đến 3000ppm, tương ứng với khoảng từ 1 đến 2,5% lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ. Như đã trình bày trên hình 1.2, nồng độ HC tăng nhanh theo độ đậm đặc của hỗn hợp.
2.1.1.4. Cơ chế hình thành NOx
a) Cơ chế hình thành NOx
Trong họ NOx thì NO chiếm tỉ lệ lớn nhất. NOx chủ yếu do N2 trong không khí nạp vào động cơ tạo ra. Nhiên liệu xăng hay Diesel chứa rất ít nitơ nên ảnh hưởng của chúng đến nồng độ NOx không đáng kể.
b) Cơ chế hình thành dioxide Nitơ (NO2)
Nồng độ NO2 có thể bỏ qua so với NO nếu tính toán theo nhiệt động học cân bằng trong điều kiện nhiệt độ bình thường của ngọn lửa. Kết quả này có thể áp dụng gần đúng trong trường hợp động cơ đánh lửa cưỡng bức. Đối với động cơ Diesel, người ta thấy có đến 30% NOx dưới dạng NO2.
c) Cơ chế hình thành Protoxyde Nitơ (N2O)
Protoxyde nitơ N2O chủ yếu hình thành từ các chất trung gian NH và NCO khi chúng tác dụng với NO.
Chính vì vậy N2O chỉ chiếm tỉ lệ rất thấp trong khí xả của động cơ đốt trong (khoảng 3 ÷ 8ppmV).
2.1.1.5. Cơ chế hình thành SOx
Cơ chế hình thành SOx
SOx bao gồm 6 hợp chất khác nhau của lưu huỳnh, đó là : SO (lưu huỳnh monoxit), SO2 (lưu huỳnh dioxit), SO3 (lưu huỳnh tridoxit), SO4 (lưu huỳnh tetroxit), S2O3 (lưu huỳnh seskioxit) và S2O7 (lưu huỳnh heptoxic), trong đó SO2 và SO3 là quan trọng hơn và có thể đại diện cho SOx.
2.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ xăng
2.1.2.1. Kết cấu động cơ
Do đặc điểm của động cơ xăng hai kì nên sự hòa trộn nhiên liệu cũng như sự nạp hỗn hợp hòa khí và thải sản phẩm cháy có nhiều vấn đề cần được quan tâm.
2.1.2.2. Kết cấu buồng cháy
Khi hệ thống phun xăng đánh lửa đảm bảo thời điểm phun xăng, đánh lửa và lượng nhiên liệu phun vào thích hợp nhưng quá trình cháy xảy ra còn phụ thuộc vào kết cấu của buồng đốt.
2.1.2.3. Hệ thống điều khiển ảnh hưởng đến quá trình cháy không hoàn thiện
Hệ thống cung cấp nhiên liệu có vai trò rất quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến công suất động cơ và phát sinh ô nhiễm môi trường. Việc hòa trộn tỉ lệ không khí /nhiên liệu thích hợp do nhiều tín hiệu liên quan cung cấp để đưa ra điều khiển lượng phun nhiên liệu phù hợp theo điều khiện làm việc của động cơ.
1.2.5. Công nghệ chế tạo
Tùy theo quốc gia quy định về tiêu chuẩn nồng độ các chất ô nhiễm áp dụng cho các phương tiện tham gia giao thông và giá cả của thị trường mà các nhà sản suất ô tô sản suất ra các ô tô phù hợp với điều kiện cho từng quốc gia.
2.2. Cơ chế hình thành và tác hại của khí thải trong động cơ Diesel
2.2.1. Cơ chế hình thành khí thải trong động cơ Diesel
2.2.1.1. Cơ chế hình thành CO
CO là một loại khí không màu, không mùi, không vị.Trong phản ứng dây chuyền khi hỗn hợp bị đốt cháy, CO chỉ là một sản phẩm trung gian của quá trình ô-xy hóa nhiên liệu hydro cacbon để tạo thành sản phẩm cuối cùng CO2.
RH R RO2 RCO CO
Mức CO trong khí xả cũng phụ thuộc vào hàm lượng cácbon của nhiên liệu như bảng số liệu 2.b.
Trong thực tế ,nhìn chung thì động cơ diesel thải Co ít hơn so với động cơ xăng.Trong quá trình hoạt động ,các xe tải hạng nhẹ lắp động cơ diesel thải CO ở mức khoảng 2g/dặm, trong khi các xe con lắp động cơ xăng thải ra khoảng 90g/dặm.Từ đó ta thấy rằng nhiên liệu diesel có được ưu điểm so với động cơ xăng ở việc thải ra ít CO.
2.2.1.2. Cơ chế hình thành CO2
CO2 được hình thành từ những con đường chính như sau:
- Trong quá trình phân hủy động thực vật chết, chuyển tiếp qua khí CH4
- Phản ứng cháy của gỗ và các nhiên liệu hóa thạch khác
- Là sản phẩm phụ của quá trình lên men đường, bia, rượu và các hợp chất alcohol khác
2.2.1.3. Cơ chế hình thành HC
Do nguyên lí làm việc của động cơ Diesel, thời gian lưu lại của nhiên liệu trong buồng cháy ngắn hơn trong động cơ đánh lửa cưỡng bức nên thời gian dành cho việc hình thành sản phẩm cháy không hoàn toàn cũng rút ngắn làm giảm thành phần hydrocarbure cháy không hoàn toàn trong khí xả.
Phát sinh HC trong trường hợp hỗn hợp quá nghèo
Sự phân bố không đồng đều nhiên liệu trong xy lanh ngay lúc bắt đầu phun được giới thiệu trên hình 2.12. Trong dòng xoáy lốc, sự tự cháy diễn ra trong khu vực có độ đậm đặc hơi thấp hơn 1.
Phát sinh HC trong trường hợp hỗn hợp quá giàu
Có hai nguyên nhân dẫn đến sự phát sinh HC do hỗn hợp quá giàu. Nguyên nhân thứ nhất do nhiên liệu rời khỏi vòi phun với tốc độ thấp và thời gian phun kéo
2.2.1.5. Cơ chế hình thành SOx
Tất cả lương S chứa trong nhiên liệu diesel sau khi cháy đều chuyển thành SO2. Sau đó chuyển thành SO3 và cuối cùng thành H2SO4 (khi qua các bộ xúc tác kiểu oxy hoặc sau một thời gian trong khí quyển).
2.2.1.6. Cơ chế hình thành bồ hóng
Ngày nay, người ta đã biết rõ bồ hóng bao gồm các thành phần chính sau đây:
- Carbon: Thành phần này ít nhiều phụ thuộc vào nhiệt độ cháy và hệ số dư lượng không khí trung bình, đặc biệt là khi động cơ hoạt động ở chế độ đầy tải hoặc quá tải.
- Dầu bôi trơn không cháy: Đối với động cơ cũ thành phần này chiếm tỉ lệ lớn. Lượng dầu bôi trơn bị tiêu hao và lượng hạt bồ hóng có quan hệ với nhau.
2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ diesel
2.2.2.1. Ảnh hưởng của góc phun sớm và tối ưu hóa hệ thống phun
Tăng góc phun sớm ->pzmax và Tz-> NO.
Giảm góc phun sớm là biện pháp hữu hiệu làm giảm nồng độ NOx trong khí xả.
Tuy nhiên việc giảm góc phun sớm cần phải xem xét đến chế độ tốc độ và chế độ tải để tránh sự gia tăng suất tiêu hao nhiên liệu.
2.2.2.2. Ảnh hưởng của dạng hình học buồng cháy
Dạng buồng cháy hợp lí cho phép tránh được lớp nhiên liệu bám trên thành do đó giảm được nồng độ HC trong khí xả.
2.2.2.3. Ảnh hưởng của chế độ làm việc của động cơ và chế độ quá độ
Khi giảm tốc độ động cơ từ 750 đến 680 v/phút, nồng độ các chất ô nhiễm đều giảm khi đo theo chu trình FTP75: HC (-14%); CO(-2%); NO (-3%) và bồ hóng (-5%).
Nồng độ bồ hóng trong khí xả động cơ Diesel gia tăng rất mạnh khi gia tốc vì độ đậm đặc trung bình của hỗn hợp gia tăng.
2.2.2.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ khí
Giảm nhiệt độ khí nạp sẽ làm giảm nhiệt độ cực đại của quá trình cháy và do đó nồng độ NOx cũng giảm.
Nhưng sự làm mát khí nạp có thể kéo dài thời kì cháy trễ làm tăng mức độ phát sinh ô nhiễm (những giọt nhiên liệu bám vào thành xilanh làm tăng thành phần HC và bồ hóng trong khí xả).
CHƯƠNG 3
CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ HẠN CHẾ VÀ XỬ LÝ KHÍ XẢ ĐỘNG CƠ
Nhìn chung, các giải pháp giảm ô nhiễm khí thải có thể chia thành 4 nhóm chính.
Nhóm thứ nhất:
Tổ chức tốt quá trình cháy nhằm giảm ô nhiễm do các chất như NOx, CO, HC ngay tại nguồn (trong xy-lanh).
Thiết kế đỉnh pít-tông và nắp máy tạo hiệu ứng lốc xoáy, tăng khả năng hòa trộn nhiên liệu và không khí tốt hơn, quá trình cháy diễn ra nhanh hơn – thường áp dụng cho động cơ diesel và phun xăng trực tiếp; sử dụng hệ thống tăng áp, tăng đường kính xu-páp, giảm tổn thất trên đường nạp để tăng hiệu suất nạp.
Nhóm thứ hai:
Xử lý khí thải. Đây là các biện pháp nhằm đảm bảo hàm lượng các chất độc hại có trong khí thải trước khi thải vào môi trường phải nhỏ hơn giới hạn cho phép đã được quy định trong các điều luật.
Nhóm thứ tư:
Các giải pháp có liên quan đến nhiên liệu. Nhiên liệu có ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính ô nhiễm khí thải của động cơ đốt trong. Có nhiều giải pháp giảm ô nhiễm khí thải có liên quan đến nhiên liệu như: Đảm bảo sự phù hợp giữa động cơ và nhiên liệu (động cơ có tỷ số nén càng cao thì sử dụng xăng có chỉ số octan càng lớn);..
3.1. Các giải pháp sử dụng nhiên liệu thay thế để hạn chế HC
Việc gia tăng một cách nhanh chóng số lượng phương tiện giao thông sử dụng nhiên liệu xăng và dầu diezel theo cách truyền thống đã tác động ngày càng xấu tới môi trường; cấm hoặc hạn chế số lượng các phương tiện là biện pháp không khả thi. Nhiều phương pháp giảm hàm lượng khí xả độc hại đã được nghiên cứu và áp dụng như đã giới thiệu ở trên.
3.1.1. Nhiên liệu Hyđrô
Hyđrô từ lâu đã được xem như một loại nhiên liệu mong muốn cho động cơ đốt trong. Khác với các loại nhiên liệu truyền thống, đây là nguồn nhiên liệu có thể tái tạo và có thể được sản xuất từ nguồn nước vô tận và có khả năng sử dụng cho cả động cơ xăng và động cơ diesel.
3.1.2. Nhiên liệu giàu Hyđrô
Chính vì một số nhược điểm của nhiên liệu hyđrô trong việc thay thế hoàn toàn nhiên liệu xăng và diesel như đã nói trên nên nhiều nhà nghiên cứu quan tâm đến việc sử dụng hydro như một thành phần phụ gia cho nhiên liệu truyền thống.
3.1.3. Nhiên liệu sinh học (NLSH)
Trong số các nguồn năng lượng thay thế dầu mỏ đang sử dụng hiện nay (năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng hạt nhân,…), năng lượng sinh học đang là xu thế phát triển tất yếu, nhất là ở các nước nông nghiệp và nhập khẩu nhiên liệu, do các lợi ích của nó như: công nghệ sản xuất không quá phức tạp, tận dụng nguồn nguyên liệu tại chỗ,...
3.1.5. Nhiên liệu lỏng
Bao gồm Bio-metanol, Bio-ethanol, Bio-butanol… Trong số các dạng NLSH này, Bio-ethanol là loại nhiên liệu thông dụng nhất hiện nay trên thế giới vì có khả năng sản xuất ở quy mô công nghiệp từ nguyên liệu chứa đường như mía, củ cải đường và nguyên liệu chứa tinh bột như ngũ cốc, khoai tây, sắn…
3.1.8. Nhiên liệu sinh học rắn
Một số loại nhiên liệu sinh học rắn mà các nước đang phát triển sử dụng hàng ngày trong công việc nấu nướng hay sưởi ấm là gỗ, và các loại phân thú khô.
Nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh học
Nguyên liệu để sản xuất Nhiên liệu sinh học rất đa dạng, phong phú, bao gồm:
Nông sản: sắn, ngô, mía, củ cải đường…
Cây có dầu: lạc, đậu tương, cây hướng dương, dừa, cọ dầu, jatropha…
Chất thải dư thừa: sinh khối phế thải, rơm rạ, thân cây bắp, gỗ, bã mía, vỏ trấu…
3.2. Lọc hạt rắn
Nhờ những thành tựu trong nghiên cứu hoàn thiện việc tổ chức quá trình cháy trong động cơ Diesel mà trong hai mươi năm qua, mức độ phát sinh hạt rắn của động cơ Diesel đã giảm đi rất nhiều. Mức độ phát sinh bồ hóng của động cơ Diesel lắp trên ô tô du lịch ở Châu Âu đã giảm từ 0,50 g/km xuống 0,08g/km, thỏa mãn tiêu chuẩn ô nhiễm năm 1996 của EU.
KẾT LUẬN
Qua thời gian học tập và nghiên cứu về chuyên ngành “Công nghệ kỹ thuật ô tô”, em được khoa tin tưởng giao cho đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu quá trình phát thải và các nhân tố gây ô nhiễm môi trường trên động cơ”. Đây là một đề tài rất thiết thực nhưng còn nhiều khó khăn.
Tóm lại, qua nội dung tiểu luận đã nêu lên một số yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến nồng độ các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ , qua đó ta có thể nắm bắt được đặc điểm phát thải của động cơ cũng như xu hướng phát triển trong lĩnh vực chế tạo động cơ đốt trong trong tương lai, theo đó các loại động cơ hiện đại trong tương lai sẽ phát triển theo hướng giảm thiểu ô nhiễm môi trường đáp ứng nhu cầu ngày càng khắc khe của các đạo luật về bảo vệ môi trường. Vì vậy, trong tương lai công nghệ chế tạo động cơ trên thế giới sẽ ứng dụng nhiều công nghệ mới về kết cấu, nhiên liệu sử dụng...
Trong bối cảnh đó, nước ta trong quá trình hội nhập với thế giới, nền công nghiệp ô tô Việt Nam cũng sẽ phải từng bước thực hiện lộ trình siết chặt sự phát thải ô nhiễm từ đội xe trong nước bao gồm: ô tô sản xuất, lắp ráp mới; ô tô đang lưu hành và ô tô nhập khẩu đã qua sử dụng phù hợp với tình hình trong nước nhằm đáp ứng yêu cầu cắt giảm lượng khí thải từ các phương tiện cơ giới trên phạm vi toàn cầu.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy trong khoa, đặc biệt là thầy: ThS …………… đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn em để đề tài của em được hoàn thành.
Em xin trân trọng cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trần Quốc Toản. “Giáo trình lý thuyết động cơ đốt trong”.
Trường sỹ quan kỹ thuật quân sự, năm 2008.
2. Nguyễn Văn Trạng “Động cơ đốt trong 1”.
Trường Đại học Sư phạm Kĩ thuật, năm 2005.
3. Bùi Văn Ga. “Ô tô và ô nhiễm môi trường”.
Nhà xuất bản giáo dục, năm 1999.
4. Đỗ Quốc Ấm. “Chuyên đề ô nhiễm môi trường ( do ô tô gây ra )”.
Trường Đại học Sư phạm Kĩ thuật, năm 2005.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"