(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu thiết kế mạch điều khiển cho hệ thống xử lý khí thải trên ô tô bằng công nghệ plasma phi nhiệt

TỔNG QUAN

Lý do chọn đề tài

Ngành công nghiệp ô tô là một yếu tố quan trọng trong sự phát triển xã hội, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người về tính tiện nghi Các nhà sản xuất ô tô không ngừng cải tiến công nghệ để phục vụ nhu cầu này, dẫn đến sự mở rộng hoạt động giao thông vận tải Kết quả là, số lượng ô tô trên toàn cầu ngày càng gia tăng.

Hình 1.1 Hoạt động giao thông tải đường bộ [1]

Theo Hiệp hội Các nhà sản xuất ô tô thế giới (OICA), vào năm 2012, toàn cầu có khoảng 1,143 tỷ xe ô tô đang lưu hành, trong đó Mỹ chiếm gần 251 triệu xe Châu Âu hiện có tổng cộng 368 triệu xe, với 291 triệu xe thuộc 27 quốc gia trong Liên minh châu Âu và các nước thuộc Hiệp hội mậu dịch tự do châu Âu.

Hình 1.2 Hình minh họa về số lƣợng ô tô ƣớc tính trên toàn cầu [1]

Với 1,143 tỷ xe đang lưu thông và trung bình mỗi xe dài 5m, nếu xếp tất cả xe trên thế giới thành một hàng, chiều dài sẽ lên tới 5,7 triệu km, tương đương hơn 140 lần chu vi trái đất Dự báo của Tổ chức Năng lượng Quốc tế (IEA) cho thấy số lượng ô tô toàn cầu có thể đạt 1,7 tỷ chiếc vào năm 2035 Sự gia tăng này đi kèm với vấn đề ô nhiễm môi trường do khí thải từ ô tô, khiến việc thiết lập các quy định về tiêu chuẩn giới hạn nồng độ khí xả trở nên cần thiết Hơn nữa, yêu cầu về việc giảm nồng độ chất thải độc hại từ ô tô cần ngày càng cao hơn để giảm thiểu ô nhiễm không khí toàn cầu.

Hình 1.3 Bảng tiêu chuẩn giới hạn nồng độ khí thải từ ô tô của châu Âu [3]

Tại châu Âu, vào năm 1987, dự luật quy định giá trị nồng độ giới hạn của khí thải mới được thông qua, được gọi là Euro 0 Sau đó, có thêm 4 tiêu chuẩn được ban hành: Euro I (1992), Euro II (1996), Euro III (2000) và Euro IV (2005) Hệ thống Euro áp dụng cho tất cả các loại xe trên 4 bánh với động cơ đốt trong, bao gồm xe chạy bằng xăng, dầu và LPG Mỗi tiêu chuẩn mới đưa ra nồng độ giới hạn khí thải thấp hơn tiêu chuẩn trước, hiện nay đã có tiêu chuẩn Euro mới nhất.

Từ năm 1965 đến 2015, lượng khí thải CO2 toàn cầu đã gia tăng đáng kể, với hoạt động giao thông vận tải đóng vai trò quan trọng trong việc gây ô nhiễm không khí Ô nhiễm không khí xuất phát từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm sản xuất, xây dựng, sinh hoạt của dân cư và giao thông, trong đó giao thông vận tải là một trong những nguyên nhân chính.

4 xả trên thế giới ngày càng lớn, đặt biệt là các nước đang có nền kinh tế phát triển triển mạnh nhƣ Trung Quốc và Hoa Kỳ

Mặc dù các tiêu chuẩn về giới hạn nồng độ khí thải ngày càng nghiêm ngặt, lượng khí thải từ ngành giao thông vận tải vẫn gia tăng do số lượng xe trên toàn cầu không ngừng tăng Nhiều quốc gia chưa áp dụng đồng bộ các tiêu chuẩn này, và xe cũ thải ra lượng khí độc lớn vẫn hoạt động, góp phần vào ô nhiễm toàn cầu Tại Việt Nam, giao thông vận tải là nguồn gây ô nhiễm không khí lớn nhất, đặc biệt với các khí CO, VOCs, và NOx, chiếm khoảng 70% ô nhiễm không khí đô thị theo Bộ Giao thông Vận tải năm 2010 Do đó, việc tìm kiếm giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường trở nên cấp thiết, với các hãng ô tô đang phát triển công nghệ nhằm giảm nồng độ chất độc hại từ khói thải.

Vào năm 1976, Bosch đã phát minh ra cảm biến Lambda cho động cơ xăng, sau đó phát triển cảm biến Lambda cho động cơ diesel và hệ thống điều khiển điện tử động cơ diesel EDS Những cải tiến này giúp động cơ diesel đạt tiêu chuẩn bảo vệ môi trường Euro IV.

Scuderi Group đã giới thiệu động cơ mới mang tên Split-cycle, trong đó các xylanh được bố trí theo từng cặp Một xylanh đảm nhận chức năng nạp và nén, trong khi xylanh còn lại chỉ tham gia vào quá trình đốt cháy.

Động cơ của Scuderi Group bao gồm 5 xi lanh, với vai trò chính là tạo ra công suất và xả khí thải ra ngoài thông qua một ống dẫn ngang (crossover passage) giữa hai xi lanh Công nghệ này hứa hẹn tăng cường hiệu suất nhiên liệu từ 15 đến 30% và giảm thiểu khí thải.

50 đến 80% hàm lƣợng NOx trong khí thải [6]

Ôtô Hybrid sở hữu nhiều tính năng vượt trội, bao gồm khả năng tái sinh năng lượng để sạc accu, giúp động cơ điện hoạt động hiệu quả trong các chế độ gia tốc và tải lớn Điều này cho phép động cơ đốt trong chỉ cần cung cấp công suất tối thiểu, dẫn đến thiết kế động cơ nhỏ gọn Nhờ vào việc lựa chọn dãy tốc độ phù hợp, công suất và moment của động cơ đốt trong được tối ưu hóa, tạo ra sự phối hợp lý tưởng giữa hai động cơ Nhờ đó, đặc tính kéo của bánh xe chủ động được cải thiện đáng kể, khẳng định ôtô hybrid là xu hướng phát triển công nghệ ôtô trong tương lai.

 Hệ thống CRT của hãng Volvo Trucks cho phép giảm 80 đến 90% tỷ lệ CO,

HC và NOx, cùng với các hạt rắn trong khí thải, là những yếu tố quan trọng cần kiểm soát Bộ phin này được thiết kế đặc biệt cho động cơ xe tải và đã trở thành một phần thiết yếu cho hầu hết các xe buýt hoạt động trong thành phố.

Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống CRT của Volvo Trucks [6]

Việc phát triển các giải pháp công nghệ mới nhằm giảm ô nhiễm khí thải đang thu hút sự chú ý lớn từ cộng đồng, đặc biệt là những công nghệ hiệu quả cao hoặc có khả năng kết hợp với các công nghệ đã được áp dụng trước đó.

Công nghệ ion hóa khí thải độc hại bằng tia Plasma đang thu hút sự chú ý của giới nghiên cứu, đặc biệt trong lĩnh vực xử lý khí thải trên tàu thủy và một số ứng dụng khác Nếu được áp dụng cho ô tô, công nghệ này có thể mang lại hiệu quả tích cực, nhưng cần phải điều chỉnh thiết kế và nguồn năng lượng để hệ thống Plasma hoạt động hiệu quả Do đó, nghiên cứu về việc xử lý khí thải bằng công nghệ Plasma và tìm ra giải pháp tương thích với điều kiện làm việc của ô tô hiện nay là rất cần thiết.

Các công trình nghiên cứu ngoài nước, trong nước, vấn đề còn tồn tại

1.2.1 Các công trình nước ngoài

Xử lý khí xả để giảm ô nhiễm môi trường là một vấn đề toàn cầu quan trọng Các nhà khoa học đang tích cực nghiên cứu và phát triển giải pháp cho vấn đề này Công nghệ xử lý khí xả bằng Plasma phi nhiệt đang thu hút sự chú ý của nhiều nhà nghiên cứu với mục tiêu ứng dụng thực tiễn hiệu quả.

R McAdams và Accentus plc đã nhấn mạnh tầm quan trọng của các quy định bảo vệ môi trường mà các nhà sản xuất động cơ cần tuân thủ để đáp ứng yêu cầu về khí xả trong tương lai Nhóm tác giả đã giới thiệu hệ thống lọc bụi từ khí xả động cơ diesel (DPF) và bộ lọc xúc tác để giảm thiểu NOx Họ cũng trình bày mô hình thử nghiệm hệ thống xử lý khí xả bằng công nghệ Plasma phi nhiệt với tỷ lệ 1/10 cho động cơ diesel có công suất 1.4.

MW của tàu thủy là mô hình xử lý 1/10 lưu lượng khí xả của động cơ, nhằm đánh giá hiệu quả xử lý thông qua các phép đo thực nghiệm.

Hình 1.6 (a) Mô hình xử lý khí xả bằng công nghệ plasma lạnh với tỷ lệ 1/10, (b) Đường ống dẫn khí xả từ động cơ diesel

Ravi Srivastava đã giới thiệu công nghệ plasma, đặc biệt là plasma lạnh, trong một báo cáo trước cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ Báo cáo này nêu rõ quá trình nghiên cứu và tiềm năng ứng dụng của công nghệ plasma lạnh trong tương lai Trung tâm công nghệ không khí sạch (CATC) đang đầu tư nghiên cứu để ứng dụng công nghệ plasma lạnh trong việc xử lý không khí ô nhiễm.

Lei Jiang, Yixi Cai, and Yong Luo proposed a solution for reducing NOx emissions using an ammonia (NH3) selective catalytic reduction (SCR) catalyst This approach is based on a specific chemical reaction that effectively lowers nitrogen oxide levels.

Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống xử lý khí xả động cơ Diesel bằng NH 3 - Selective Catalytic

Bộ chuyển đổi xúc tác được mô tả trong phương trình 1.1 và 1.2 cùng hình 1.7, hoạt động hiệu quả nhờ phản ứng hóa học giữa NH3 và NOx, góp phần đáng kể vào việc giảm ô nhiễm môi trường do phương tiện giao thông đường thủy gây ra.

Công nghệ Plasma phi nhiệt có khả năng nâng cao hiệu suất xử lý khí thải động cơ Diesel khi hỗ trợ cho hệ thống NH3 – SCR Nhóm tác giả tin rằng công nghệ này sẽ phát triển mạnh mẽ và trở thành một trong những lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong tương lai.

Mar

 P Talebizadeh, M Babaie, R Brown, H Rahimzadeh, Z Ristovski, M Arai

Plasma lạnh đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý NO x, một chất ô nhiễm có ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người và môi trường từ khí thải động cơ Diesel Nhiều nghiên cứu quốc tế đã chỉ ra hiệu quả của công nghệ này trong việc giảm thiểu NO x Tuy nhiên, do công nghệ plasma còn mới mẻ, cần tiếp tục nghiên cứu để ứng dụng rộng rãi hơn trong thực tiễn.

1.2.2 Các công trình trong nước

Việt Nam đã tiến hành nhiều nghiên cứu và ứng dụng thành công công nghệ Plasma phi nhiệt trong các lĩnh vực khác nhau, nhờ vào sự nỗ lực của các nhóm nghiên cứu tại nhiều trường đại học và viện nghiên cứu trên toàn quốc.

TS Trần Ngọc Đảm từ Phòng Nghiên cứu Năng lượng và Môi trường, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, đã thành công trong việc chế tạo và thử nghiệm các thiết bị plasma xử lý bề mặt, plasma Jet và xử lý không khí ở quy mô phòng thí nghiệm Ông ứng dụng công nghệ plasma phi nhiệt hiệu quả trong xử lý nước thải y tế tự động, bề mặt sản phẩm cơ khí sau gia công, dụng cụ y tế, cũng như xử lý khí thải và nước.

TS Bùi Nguyên Quốc Trình từ Đại học Công Nghệ (Đại học Quốc gia Hà Nội) đã nghiên cứu ứng dụng công nghệ plasma lạnh để khử trùng và bảo quản hoa quả Nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc chế tạo nguồn phát plasma, kiểm soát nhiệt độ đầu phát và phát triển quy trình đóng gói sản phẩm thế hệ mới.

1, tên là DUHATA-G1) Môi trường plasma sử dụng khí Nitơ, thay vì các khí trơ truyền thống nhƣ Argon hay Heli

Thiết bị bảo quản thực phẩm hoạt động dựa trên cơ chế vật lý, giúp ức chế hoặc tiêu diệt vi khuẩn có hại, là sự thay thế hiệu quả cho phương pháp bảo quản lạnh truyền thống Khác với các phương pháp bảo quản hóa học, thiết bị này không để lại dư lượng hóa chất không mong muốn trong thực phẩm sau khi xử lý.

 Nguyễn Văn Dũng “Nghiên Cứu Ứng Dụng Công Nghệ Plasma Lạnh Trong Xử Lý Nước: Tổng Hợp Tài Liệu” , Tạp chí khoa học trường ĐH Cần

Trong bài báo của Thơ (2015), tác giả đã giới thiệu các công nghệ xử lý nước phù hợp với điều kiện tại Việt Nam, đặc biệt là công nghệ Plasma lạnh Nghiên cứu chứng minh rằng công nghệ này có khả năng xử lý hiệu quả vi khuẩn E.coli, phân hủy 98% dư lượng thuốc kháng sinh sulfadiazine trong chăn nuôi gia súc, cũng như giảm đáng kể hàm lượng các kim loại nặng như chì (Pb) và các phân tử dầu mỏ.

Hình 1.8 Mô hình xử lý nước bằng công nghệ Plasma

 TS Nguyễn Trọng Hiếu “ plasma nhiệt độ thấp và một số ứng dụng”, Tạp chí Khoa Học và Công Nghệ, trang 12 - 14, năm 2004 [15] Bài báo xác định và phân

Bài báo đề cập đến 11 loại plasma và các tính chất của chúng, đồng thời giới thiệu ứng dụng plasma trong thiết kế hệ thống đánh lửa plasma cho xe của hãng Ford.

Mục tiêu và đối tƣợng nghiên cứu

Nghiên cứu phương pháp xử lý khí thải bằng buồng plasma được điều khiển dựa trên tín hiệu của cảm biến oxy

1.3.2 Đối tƣợng nghiên cứu Động cơ ô tô kết hợp với mô hình xử lý khí thải bằng công nghệ plasma

Phạm vi nghiên cứu

Xử lý khí thải từ động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu xăng và Diesel là cần thiết để đảm bảo rằng hàm lượng các chất độc hại trong khí thải được giảm xuống dưới giới hạn cho phép theo quy định của pháp luật.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết về công nghệ plasma tập trung vào việc phân tích thành phần các chất độc hại trong khí thải ô tô, đồng thời so sánh các phương pháp xử lý khí thải truyền thống với công nghệ plasma Công nghệ plasma được xem là một giải pháp hiệu quả trong việc xử lý khí thải, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và cải thiện chất lượng không khí.

Nghiên cứu thực nghiệm: kiểm nghiệm khả năng xử lý khí thải bằng công nghệ plasma và qua đó, đánh giá hiệu quả của phương pháp này.

Kết luận

Chương 1 đã trình bày một số ứng dụng của công nghệ plasma trong việc xử lý khí thải từ tàu thuỷ và ô tô, cũng như trong xử lý nước thải Điều này cho thấy sự quan tâm ngày càng tăng của giới nghiên cứu đối với việc sử dụng công nghệ này nhằm giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng.

Mục tiêu của đề tài là thiết kế buồng tạo plasma để xử lý khí thải ô tô, với hệ thống điều khiển bằng vi điều khiển nhận tín hiệu điện áp từ cảm biến oxy Để đạt được mục tiêu này, học viên sẽ nghiên cứu phương pháp tạo plasma và thiết kế mạch điều khiển cho hệ thống.

Chương 2 sẽ trình bày tổng quan về tác hại của các chất độc hại trong khí xả như HC, CO, NOx, SOx và giới thiệu công nghệ plasma.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Khí thải hình thành từ động cơ đốt trong

2.1.1 Động cơ đốt trong Động cơ đốt trong ( Internal Combustion Engine ) đƣợc xem là trái tim của ô tô vì nó là nguồn động lực chính đễ dẫn động cho các phương tiện giao thông vận tải Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt với quá trình đốt cháy nhiên liệu đƣợc trộn lẫn với không khí và chuyển biến nhiệt năng thành cơ năng đƣợc thực hiện bên trong xy-lanh động cơ

2.1.2 Thành phần các chất có trong khí thải động cơ và ảnh hưởng của chúng đối với sức khỏe con người và môi trường [17]

2.1.2.1 Thành phần các chất có trong khí thải từ động cơ

Quá trình cháy trong động cơ đốt trong là quá trình oxi-hóa nhiên liệu, giải phóng nhiệt năng trong xylanh Quá trình này diễn ra theo những cơ chế phức tạp và chịu nhiều ảnh hưởng Trong quá trình cháy, hợp chất trung gian được sinh ra, và sản phẩm cuối cùng gọi là sản phẩm cháy Theo nguyên lý, quá trình cháy lý tưởng của hỗn hợp hydrocarbon với không khí chỉ tạo ra CO2.

Trong quá trình cháy của động cơ đốt trong, khí xả luôn chứa một lượng đáng kể các chất độc hại như oxit nitơ (NO, NO2, N2O - gọi chung là NOx), monoxit carbon (CO), hydrocarbon chưa cháy (HC) và các hạt rắn, đặc biệt là bồ hóng, do tính chất phức tạp của các hiện tượng diễn ra bên trong.

Bảng 2.1 Bảng thống kê các chất có trong khí thải của động cơ

Chất thải Nguyên nhân sản sinh

CO2 Sản phẩm của quá trình cháy nhiên liệu

N2 Sản phẩm của quá trình cháy nhiên liệu

NOx(Oxyde Nito) Hình thành do sự kết hợp giữa oxy và nito ở nhiệt độ cao

Sinh ra do sự cháy thiếu oxy; Quá trình cháy không hoàn toàn

Do trong thiên nhiên tồn tại lưu huỳnh và bị oxy hóa trong quá trình cháy sinh ra hơi nước

CnHm(các hydrocarbure chƣa cháy hết)

Do quá trình cháy không hoàn toàn, hoặc hiện tƣợng cháy không bình thường, do nguồn gốc nhiên liệu chứa nhiều phân tử nặng

Những hạt chì nhỏ Do trong dầu thô có nhiễm chì

Chất thải dạng hạt (PM)

(Bồ hóng) Là các muội than ngậm các hạt bụi dầu chƣa cháy kịp

2.1.2.2 Cơ chế hình thành các chất độc hại trong khí thải [18]

Do sự khác biệt về nhiên liệu, quy trình hình thành hỗn hợp và quá trình cháy, tỷ lệ các chất độc hại trong khí thải của động cơ xăng và động cơ Diesel có sự khác biệt rõ rệt Đối với động cơ xăng, khí thải thường chứa nhiều hợp chất hữu cơ bay hơi và carbon monoxide, ảnh hưởng đến chất lượng không khí.

Hình 2.1 trình bày tỉ lệ trung bình tính theo khối lƣợng các chất độc hại trong

16 khí thải động cơ xăng theo chu trình thử đặc trƣng của châu Âu

Hình 2.1 Tỉ lệ (khối lƣợng) các chất độc hại trong khí xả động cơ xăng [17]

Hình 2.2 Đặc tính các thành phần độc hại của động cơ xăng theo hệ số dƣ lƣợng không khí λ [17]

Các chất thải chính trong khí thải động cơ xăng bao gồm NOx, CnHm và CO Nồng độ của những chất này phụ thuộc nhiều vào hệ số dư lượng không khí λ, phản ánh mức độ đậm đặc của hỗn hợp Bài viết sẽ phân tích chi tiết hơn về mối quan hệ này.

Ta có Carbon monoxyde đƣợc hình thành từ phản ứng sau:

2C + O2 = 2CO Đây là phản ứng cháy thiếu oxy Rõ ràng hệ số dƣ lƣợng không khí λ càng nhỏ thì

CO càng tăng và ngƣợc lại

Khi λ < 1, quá trình cháy diễn ra trong điều kiện thiếu oxy, dẫn đến sự hình thành một lượng lớn CO Trong giai đoạn giãn nở, một phần CO sẽ phản ứng với hơi nước có trong sản phẩm cháy, tạo ra CO2.

Khi λ > 1, lý thuyết cho thấy có thừa oxy, nhưng vẫn tồn tại một lượng nhỏ CO do sự hiện diện của các vùng cục bộ có λ < 1 trong buồng cháy, nơi xảy ra quá trình cháy thiếu oxy Đồng thời, hiệu ứng làm lạnh ở các vùng sát vách cũng góp phần vào tình trạng này.

CO không oxy - hóa tiếp thành CO2

 C n H m (các hydrocarbure chƣa cháy hết):

Trong hình 2.2, giá trị CnHm đạt mức tối thiểu trong khoảng λ = 1,1 ÷ 1,25 Các vùng ngoài khoảng này cho thấy tỉ lệ nhiên liệu – không khí quá đậm hoặc quá nhạt, có thể dẫn đến việc vượt qua giới hạn cháy, khiến nhiên liệu không thể cháy Ngoài ra, ở bất kỳ giá trị λ nào, trong buồng cháy cũng tồn tại những vùng đặc biệt mà hỗn hợp không thể cháy được.

Hiệu ứng sát vách là hiện tượng xảy ra khi các chi tiết có nhiệt độ thấp ngăn chặn sự lan tỏa của màng lửa, dẫn đến việc nhiên liệu tại khu vực này không bị đốt cháy Khi màng lửa tiếp cận những khu vực này, nó sẽ bị dập tắt, đảm bảo an toàn cho các chi tiết xung quanh.

 Vùng giữa các kẽ hẹp: Khe giữa đầu Piston và xy lanh…

Trong quá trình nén, một lớp màng dầu thường hình thành trên bề mặt gương xy lanh Khi áp suất giảm trong quá trình giãn nở, màng dầu này bay hơi, dẫn đến sự gia tăng của CmHn.

Thành phần của CnHm rất đa dạng: Thành phần chủ yếu là hydrocarbure thơm (benzene, toluen, etyl benzene…) Olephin (propan, etan…) hay Paraphin (metan…)…

NOx được hình thành từ phản ứng oxy hóa nitơ trong điều kiện nhiệt độ cao trong quá trình cháy Thành phần của NOx phụ thuộc nhiều vào hệ số dư không khí λ, tức là nồng độ không khí trong quá trình đốt.

Nhiệt độ quá trình cháy đạt giá trị cực đại khi λ ở khoảng 1,05 đến 1,1, tại đây Oxy và Nitơ phân huỷ thành nguyên tử với năng lượng hoạt hoá cao, đồng thời nồng độ Oxy đủ lớn để đảm bảo phản ứng diễn ra, dẫn đến sự gia tăng NOx Khi λ tăng trước giá trị cực đại, nồng độ Oxy cũng tăng, kéo theo sự gia tăng của NOx Tuy nhiên, sau khi đạt cực đại, khi λ tiếp tục tăng, hỗn hợp trở nên nhạt hơn và nhiệt độ quá trình cháy giảm, dẫn đến sự giảm của NOx.

Thành phần của NOx: NO chiếm tới 90 ÷ 98% tuỳ thuộc vào λ, phần còn lại là NO 2

Cơ chế hình thành NO được mô tả dưới đây, trước hết dưới nhiệt độ cao Oxy bị phân huỷ thành Oxy nguyên tử

O2 ↔ 2O Tiếp theo là các phản ứng với sự tham gia của các nguyên tử có tính năng hoạt hoá cao:

O 2 + N ↔ NO +O Hai phản ứng này đƣợc gọi là chuỗi Zeldovich Ngoài ra NO còn đƣợc hình thành từ phản ứng sau:

Phản ứng giữa OH và N tạo ra NO và H, với NO chủ yếu hình thành ở phía sau ngọn lửa trong vùng cháy Các phản ứng hình thành NO diễn ra chậm hơn nhiều so với quá trình hình thành CO.

Ngoài 3 thành phần độc hại chính trên trong khí thải động cơ đốt trong còn có các hợp chất chứa chì

Các hợp chất chứa chì thường được pha vào xăng để chống kích nổ trong động cơ xăng, với Tetraetin chì (Pb(C2H5)4) là một ví dụ Sản phẩm cháy từ động cơ sử dụng xăng pha chì chứa các hợp chất chì ở dạng hạt rắn nhỏ, giúp làm khít xupap nhưng cũng gây mài mòn các chi tiết động cơ Hơn nữa, việc sử dụng các hợp chất này có thể gây hại cho môi trường và sức khỏe con người Để giảm thiểu tác động mài mòn, người ta đã tìm kiếm các giải pháp thay thế trong công thức xăng.

Các hợp chất vô cơ của nhóm halogen như clo và brôm có khả năng làm giảm nhiệt độ sôi của oxit chì Sau khi phản ứng cháy, các hợp chất này sẽ được thải ra khỏi buồng cháy dưới dạng khí.

Tổng quan về Plasma phi nhiệt

Plasma là một hỗn hợp khí ion hóa bao gồm các hạt mang điện như electron, ion và hạt trung hòa Trong plasma, điện tích dương và âm có giá trị tuyệt đối bằng nhau, tạo thành một hệ trung hòa điện tích và là vật dẫn điện tốt Tuy nhiên, khi có sự mất cân bằng điện tích, plasma sẽ sinh ra một điện trường mạnh để khôi phục sự cân bằng và duy trì trạng thái trung hòa điện Mật độ electron gần bằng mật độ hạt mang điện tích dương trong một đơn vị thể tích.

Plasma là trạng thái thứ tư của vật chất, mặc dù không phổ biến trên Trái Đất, nhưng chiếm hơn 99% vật chất trong vũ trụ Do đó, plasma được coi là trạng thái vật chất đầu tiên xuất hiện trong vũ trụ.

Khái niệm Plasma được giới thiệu lần đầu vào năm 1845, ám chỉ đến thành phần chất lỏng không màu trong máu, sữa, hoặc các tổ chức sống.

Năm 1923, hai nhà vật lý học người Mỹ, Langmuir và Tolk, đã định nghĩa chất khí dẫn điện là plasma, từ đó từ này mang hai nghĩa khác nhau Irving Langmuir, được coi là cha đẻ của vật lý plasma, là nhà khoa học đầu tiên nghiên cứu về trạng thái plasma Năm 1920, ông đã mô tả thí nghiệm tạo ra khối cầu phát sáng giống như sét hòn Đến năm 1924, Langmuir giới thiệu khái niệm nhiệt độ điện tử và phát minh ra phương pháp chẩn đoán mật độ và nhiệt độ plasma bằng đầu dò điện Năm 1940, Hannes Alfven chứng minh sự tồn tại của "sóng từ - thủy động lực học" trong plasma, những sóng này đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tính chất của plasma.

Hình 2.6 Bốn trạng thái cơ bản của vật chất [22]

2.2.2 Phân loại Plasma Để phân loại plasma, người ta căn cứ vào nhiều yếu tố khác nhau để phân loại Ở đây, nghiên cứu chỉ phân loại với một số yếu tố cơ bản

 Phân loại theo nhiệt độ:

- Plasma nhiệt độ thấp có nhiệt độ thấp hơn 2000 o K

- Plasma nhiệt độ cao có nhiệt độ trên 2000 o K

 Phân loại theo bậc ion hóa:

- Plasma ion hóa hoàn toàn

- Plasma ion hóa một phần

 Phân loại theo nhiệt động học:

Plasma cân bằng, hay còn gọi là plasma nóng, được hình thành dưới điều kiện nhiệt độ, áp suất và năng lượng cao Trong plasma này, các hạt có nhiệt độ đồng nhất và trung hòa điện, nhờ vào quá trình ion hóa mà các hạt mang điện luôn được bù đắp Plasma tồn tại mà không cần hấp thụ năng lượng từ bên ngoài.

Plasma không cân bằng, hay còn gọi là plasma lạnh, được hình thành ở áp suất thường hoặc chân không và tiêu tốn ít năng lượng hơn Mặc dù không trung hòa về điện, plasma lạnh cần nguồn năng lượng bên ngoài để duy trì sự tồn tại; nếu không, nó sẽ tự mất đi Plasma lạnh đã được chứng minh có khả năng ức chế nhiều loại vi sinh vật, bao gồm cả bào tử và virus Khi plasma được hướng vào bề mặt cần xử lý như nấm mốc và vi khuẩn, các electron và ion năng lượng cao cùng với tia UV sẽ tấn công thành tế bào của chúng, tạo ra các gốc oxy hóa mạnh mẽ Những gốc oxy hóa này phá vỡ cấu trúc DNA, làm hỏng thành tế bào và các liên kết giữa các thành phần trong vi khuẩn, virus và nấm mốc, gây ra tổn thương không thể phục hồi và dẫn đến cái chết của các vi sinh vật này.

2.2.3 Một số đặc tính cơ bản của Plasma

2.2.3.1 Tính giả định trung tính

Plasma có đặc tính là điện tích âm của các điện tử cân bằng với điện tích dương của các ion dương Khi có tác động từ bên ngoài, plasma có xu hướng duy trì tính trung tính giả định Nếu mật độ điện tử tăng lên ở một vùng nào đó trong plasma, sẽ xuất hiện các vùng khác thiếu điện tử, dẫn đến sự hình thành điện trường mạnh cản trở việc phân ly điện tích và duy trì tính trung tính Giả sử trong lớp plasma dày Δx tạo điện tích với mật độ q, theo định luật tĩnh.

28 điện trên khoảng cách x sẽ tạo nên điện trường E = 4qx Điện trường này mạnh nên hầu như trong điều kiện bình thường sự phân tách điện tích là rất nhỏ

Khi xem xét một hạt bất kỳ, xung quanh hạt sẽ hình thành một lớp điện tích hình cầu, với độ dày phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ của hạt Lớp này cần đủ dày để chứa số lượng hạt mang điện tích khác dấu, tạo thành một màn chắn cho hạt Khối cầu này được gọi là khối cầu Debye, và bán kính của nó được gọi là bán kính Debye, được xác định theo một công thức cụ thể.

Nhiệt độ tuyệt đối được ký hiệu là T, trong khi mật độ electron được ký hiệu là n Điện trường của hạt mang điện trong plasma chỉ tồn tại trong vùng hình cầu bán kính Debye R_D Ngoài khối cầu Debye, điện trường không có mặt Do đó, các hạt trong plasma chỉ tương tác với nhau khi khoảng cách giữa chúng nhỏ hơn bán kính Debye.

Hình 2.7 Minh họa khối cầu Debye và bán kính Debye 2.2.3.3 Tần số dao động plasma (ω e )

Dao động plasma là hiện tượng dao động mật độ điện tích, phát sinh do tác động của điện trường khi làm mất tính trung tính của điện tích Điện trường này có xu hướng phục hồi trạng thái cân bằng đã bị phá vỡ Khi điện tích trở về vị trí cân bằng, do quán tính, nó sẽ vượt qua vị trí này, dẫn đến sự xuất hiện của điện trường phục hồi Quá trình này tạo ra dao động plasma, còn được gọi là dao động tĩnh điện hoặc dao động Lengomeare Tần số của dao động plasma điện tử được xác định theo một công thức cụ thể.

2.2.4 Khái quát về sự tương tác của các hạt trong plasma

2.2.4.1 Sự va chạm đàn hồi, không đàn hồi và siêu đàn hồi Để nghiên cứu về sự va chạm của các hạt trong plasma ta cần phải nắm rõ ba khái niệm sau đây:

Tiết diện hiệu dụng là một khái niệm quan trọng trong quá trình va chạm giữa các hạt trong chất khí Nó thể hiện ý nghĩa hình học của sự va chạm, xảy ra khi khoảng cách giữa hai tâm hạt nhỏ hơn hoặc bằng một khoảng cách tối thiểu, được gọi là bán kính hiệu dụng Đối với các hạt có hình dạng giống như quả cầu đàn hồi với bán kính lần lượt là r1 và r2, va chạm sẽ xảy ra khi khoảng cách giữa chúng nhỏ hơn tổng của hai bán kính này, tức là r1 + r2.

Khoảng đường tự do trung bình của hạt được xác định bằng tổng khoảng cách mà hạt di chuyển giữa hai lần va chạm, chia cho tổng số hạt Khi tiết diện hiệu dụng lớn, số lần va chạm giữa các hạt tăng lên, dẫn đến khoảng đường tự do trung bình giảm Do đó, khoảng đường tự do trung bình phụ thuộc vào tiết diện hiệu dụng và mật độ của các hạt.

Tần số va chạm là số lần va chạm xảy ra trong một khoảng thời gian nhất định Khi một hạt di chuyển với vận tốc v, tần số va chạm được tính toán dựa trên vận tốc này.

Giới thiệu về vi điều khiển Arduino

Arduino [24] ra đời tại thị trấn Ivrea, nước Ý và được đặt theo tên một vị vua vào thế kỷ thứ 9 là King Arduin

Arduino, được giới thiệu vào năm 2005 bởi giáo sư Massimo Banzi tại trường Interaction Design Institute Ivrea, đã nhanh chóng lan tỏa nhờ sự truyền miệng tích cực từ người dùng đầu tiên, mặc dù không có chiến dịch tiếp thị nào Hiện nay, Arduino đã phát triển mạnh mẽ trên toàn cầu, bao gồm cả Việt Nam, và đã trải qua nhiều thế hệ khác nhau.

2.3.2 Giới thiệu về Arduino nano

Arduino Nano là một vi điều khiển nhỏ gọn và dễ sử dụng, lý tưởng cho những người mới bắt đầu Với kích thước chỉ 1,85cm x 4,3cm, nó không chỉ tiết kiệm không gian mà còn có giá thành rẻ hơn so với Arduino Uno, trong khi vẫn tương thích với các thư viện của dòng vi điều khiển này.

Các thông số kỹ thuật

Vi điều khiển ATmega328 (họ 8bit) Điện áp hoạt động 5V – DC

Tần số hoạt động 16 MHz

Dòng tiêu thụ 30mA Điện áp vào khuyên dùng 7-12V – DC Điện áp vào giới hạn 6-20V – DC

Số chân Digital I/O 14 (6 chân PWM)

Số chân Analog 8 (độ phân giải 10bit)

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 40 mA

Dòng ra tối đa (5V) 500 mA

Dòng ra tối đa (3.3V) 50 mA

Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 2KB dùng bởi bootloader

Arduino Nano có thông số kỹ thuật tương tự như Arduino Uno R3, do đó, các thư viện sử dụng trên Arduino Uno đều tương thích và hoạt động hiệu quả trên Arduino Nano.

Arduino Nano có kích thước nhỏ gọn, là lợi thế quan trọng giúp nó trở thành lựa chọn phổ biến trong các dự án DIY So với Arduino Uno, Nano sở hữu nhiều chân Analog hơn, với hai chân A6 và A7 chỉ dùng để đọc Mỗi chân IO của Nano có dòng ra tối đa lên tới 40mA Mặc dù mạch Nano cần 2KB bộ nhớ cho bootloader, trong khi Uno chỉ cần 0.5KB, nhưng Nano lại có đến 30KB bộ nhớ flash để lập trình.

Arduino Nano sử dụng cổng Mini USB, giúp giảm kích thước chiều cao của các board mạch Điều này cho phép lập trình trực tiếp qua máy tính một cách thuận tiện.

Tìm hiểu vể cảm biến Oxy, bộ chuyển đổi xúc tác, buồng Plasma

Cảm biến oxy được lắp đặt trên đường ống thải và có hai loại chính, khác nhau về vật liệu chế tạo: Dioxide Zirconium (ZrO2) và Dioxide Titanium (TiO2).

2.4.1.1 Cảm biến oxy với thành phần Zircronium

Hình 2.21 Cấu tạo cảm biến Oxy với thành phần Zircronium

(1)Thân cảm biến, (2) Đệm, (3)Dây dẫn, (4)Màng bảo vệ, (5)Chất điện phân,

(6)Thanh tiếp xúc, (7)Vỏ bọc

Hình 2.22 Cảm biến Oxy với thành phần dioxide zirconium

(1)Chất điện phân khô, (2)Điện cực ngoài và trong, (3)Thân cảm biến

Cảm biến oxy loại này được chế tạo từ zirconium dioxide (ZrO2), có khả năng hấp thụ ion oxy âm tính Thiết bị này hoạt động như một pin điện, với suất điện động phụ thuộc vào nồng độ oxy trong khí thải, trong đó ZrO2 đóng vai trò là chất điện phân Mặt trong của ZrO2 tiếp xúc với không khí, trong khi mặt ngoài tiếp xúc với oxy trong khí thải Mỗi mặt của ZrO2 được phủ một lớp điện cực bằng platin mỏng và xốp, giúp oxy dễ dàng khuếch tán Khi khí thải có nồng độ oxy thấp do hỗn hợp giàu nhiên liệu, số ion oxy ở điện cực tiếp xúc với khí thải ít hơn so với điện cực tiếp xúc với không khí, tạo ra tín hiệu điện áp khoảng 0,2 đến 0,9V Ngược lại, trong trường hợp nghèo xăng, sự chênh lệch số ion nhỏ hơn, dẫn đến tín hiệu điện áp thấp khoảng 0,1 đến 0,4V.

Thân cảm biến đƣợc giữ trong chân có ren, bao ngoài một ống bảo vệ và đƣợc nối với các đầu dây điện

Bề mặt chất ZrO2 được phủ một lớp platin mỏng cả bên trong lẫn bên ngoài, bảo vệ lớp platin khỏi va chạm với các phần tử rắn trong khí thải nhờ lớp gốm xốp và kết dính Cảm biến được bao bọc bởi một ống kim loại bảo vệ, và tại đầu mối điện uốn kép, có lỗ để bù trừ áp suất và đỡ lò xo đĩa Để ngăn muội than bám vào lớp gốm, đầu tiếp xúc khí thải của cảm biến được thiết kế với ống đặc biệt có cấu trúc dạng rãnh.

40 khí thải và phần tử khí cháy sẽ được giữ lại, không tiếp xúc trực tiếp với thân gốm Pin oxy sử dụng ZrO2 có nhiệt độ làm việc yêu cầu trên 300 oC Để giảm thời gian chờ, cảm biến có điện trở tự nung bên trong được áp dụng Điện trở dây nung được lắp trong cảm biến và được cấp điện từ ắc quy.

2.4.1.2 Cảm biến oxy với thành phần Titannium

Hình 2.23 Cấu tạo cảm biến oxy với thành phần Titannium

(1)Ống bảo vệ, (2) Thân cảm biến, (3) Đệm, (4) Vỏ bọc, (5) Dây dẫn

Hình 2.24 Mạch điện cảm biến oxy với thành phần Titannium

Cảm biến này có cấu trúc tương tự như loại Zicronium, nhưng sử dụng Titanium dioxide (TiO2) làm thành phần nhận biết oxy trong khí thải Đặc điểm nổi bật của cảm biến này là sự thay đổi điện trở tương ứng với nồng độ oxy còn lại trong khí thải.

Khi hỗn hợp nhiên liệu giàu oxy, khí thải có lượng oxy thấp khiến phản ứng tách oxy khỏi TiO2 diễn ra dễ dàng Điều này dẫn đến việc điện trở của cảm biến TiO2 giảm, làm tăng dòng điện qua điện trở.

Khi điện áp tại cổng so của OP AMP qua cầu phân áp đạt từ 0,2 đến 0,9V, nếu khí thải có lượng oxy cao do hỗn hợp nghèo, phản ứng tách oxy khỏi TiO2 sẽ gặp khó khăn Điều này dẫn đến điện trở của TiO2 tăng cao, làm giảm dòng qua điện trở và khiến điện thế ở cổng giảm xuống còn khoảng 0,1 đến 0,4V.

2.4.2 Bộ chuyển đổi xúc tác

Hình 2.25 Bộ chuyển đổi xúc tác trên ô tô

Kể từ năm 1997, khi các tiêu chuẩn môi trường ngày càng nghiêm ngặt, các hãng xe buộc phải chú trọng đến vấn đề khí thải Để đáp ứng yêu cầu này, bộ xúc tác khí thải ba thành phần (three way catalyst) đã được phát triển nhằm loại bỏ các chất độc hại như NOx, HC và CO Bộ ba thành phần này bao gồm Platinium, Paladium và Rhodium, và chúng hoạt động thông qua các phản ứng hóa học để xử lý các chất độc hại trong khí thải.

NO X + CO -> CO 2 + N 2 (dưới xúc tác Rhodium) (2.9)

NO X + HC -> CO 2 + NH 3 (dưới xúc tác Rhodium) (2.10)

CO + O 2 -> CO 2 (dưới xúc tác Platinium) (2.11)

Trong phản ứng xúc tác với Paladium, quá trình chuyển hóa HC và O2 thành CO2 và H2O yêu cầu có đủ NOX trong khí thải để giảm thiểu hai chất độc hại HC và CO Để đạt được điều này, quá trình cháy cần duy trì ở chế độ λ = 1, tức là cần 14,7 g không khí để đốt cháy 1 g nhiên liệu, nhằm đảm bảo cung cấp đủ NOX cho bộ xúc tác hoạt động hiệu quả Do đó, hệ thống điều khiển cần kiểm soát quá trình cháy để luôn đảm bảo đủ NOX.

NO X cần thiết, tức là kiểm soát hệ số λ =1

Để kiểm soát λ = 1, cần sử dụng cảm biến để đo nồng độ oxy trong khí xả Khi hệ thống hoạt động ở chế độ điều khiển kín (Closed loop), ECU sẽ so sánh nồng độ oxy để duy trì tỷ lệ không khí/xăng phù hợp (λ = 1) Chế độ Closed loop chỉ được kích hoạt khi động cơ đạt nhiệt độ vận hành, ga ổn định và ở mức trung bình, lúc này ECU sẽ xử lý tín hiệu từ cảm biến oxy để điều chỉnh lượng phun nhiên liệu.

Các chế độ khác trong động cơ hoạt động theo phương thức điều khiển hở (open loop control), không tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến oxy Trong chế độ best power, để đạt công suất tối đa, cần tạo ra hỗn hợp nhiên liệu giàu (λ < 1), tức là dư xăng Tuy nhiên, trong chế độ này, lượng NOX sản sinh ra không đủ để bộ xúc tác hoạt động hiệu quả, dẫn đến việc hệ thống vẫn duy trì chế độ điều khiển hở Kết quả là, khí thải sẽ chứa HC và CO.

Sự phóng điện trong chất khí được gọi là plasma khí, trong đó các phân tử khí thường ở trạng thái cân bằng nhiệt động học và không xảy ra chuyển hóa hóa học Để tạo ra môi trường plasma hiệu quả, cần đảm bảo điều kiện thuận lợi cho quá trình phóng điện diễn ra nhanh chóng Quá trình này phụ thuộc vào hằng số tốc độ chuyển biến hóa học Kt, nhiệt độ môi trường T và năng lượng hoạt hóa phân tử Ea.

 K 0 : Tổng số các va chạm của các phần tử tham gia phản ứng trong một đơn vị thời gian

 : Đặc trƣng số phần tử tham gia phản ứng

Để tăng tốc độ phản ứng hóa học, cần nâng cao nhiệt độ môi trường hoặc giảm năng lượng hoạt động hóa của phân tử Tuy nhiên, việc tăng nhiệt độ thường đi kèm với các biện pháp kỹ thuật phức tạp và tốn kém.

Tốc độ phản ứng hóa học chỉ có thể tăng đến một giới hạn nhất định, phụ thuộc vào năng lượng dự trữ và sự dao động của các phần tử tự do trong điện trường cao áp không đồng nhất Phương pháp này có nhiều ưu điểm và được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị như màn hình plasma, đèn huỳnh quang, và laser khí Luận văn tập trung nghiên cứu về mạch nguồn xung cách ly flyback, một loại nguồn xung phổ biến hiện nay, được sử dụng hiệu quả trong nhiều lĩnh vực Nguồn xung flyback truyền công suất gián tiếp qua biến áp, cho phép điều chỉnh điện áp đầu ra lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp đầu vào tùy theo mục đích thiết kế.

Sơ đồ nguyên lý nhƣ sau:

Hình 2.26 Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch nguồn xung flyback [21]

Mạch bao gồm một van đóng cắt và một biến áp xung, với biến áp có chức năng truyền công suất từ đầu vào đến đầu ra Điện áp đầu ra sẽ thay đổi tùy thuộc vào tần số băm xung PWM và tỷ số truyền của lõi.

THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO BỘ XỬ LÝ KHÍ THẢI TRÊN Ô TÔ BẰNG CÔNG NGHỆ PLASMA PHI NHIỆT

Mô hình xử lý khí thải bằng công nghệ Plasma phi nhiệt

Hình 3.1 Sơ đồ khối mô hình điều khiển hệ thống xử lý khí thải bằng công nghệ

(a)Mô hình cơ bản của động cơ, (b)Hệ thống điều khiển xử lý khí thải bằng công nghệ Plasma

(1 Buồng Plasma, (2)Mạch điều khiển, (3)Cảm biến Oxy, (4)Bộ chuyển đổi xúc tác, (5)Đường ống nạp, (6) Đường ống thải, (7)Buồng đốt động cơ, (8) Khí thải ra ngoài môi trường

Sơ đồ hình 3.1 trình bày nguyên lý hoạt động của mô hình điều khiển hệ thống xử lý khí thải bằng công nghệ plasma Khí thải từ ống thải (6) đi qua cảm biến oxy (3), nơi nồng độ oxy sẽ xác định tỷ lệ hòa khí trong ống nạp (5), giúp nhận biết liệu hỗn hợp nhiên liệu là nghèo hay giàu, cũng như trạng thái hoạt động của động cơ Tín hiệu từ cảm biến oxy được chuyển đến mạch điều khiển (2) dưới dạng điện áp.

Do vi xử lý trên mạch điều khiển không thể nhận biết trực tiếp nồng độ các chất độc hại như HC, CO, NO X, chúng ta chỉ có thể dựa vào tín hiệu điện áp từ cảm biến oxy để xác định trạng thái hoạt động của động cơ.

Dựa vào chế độ hoạt động của động cơ, nồng độ các chất độc hại trong khí thải có thể được xác định thông qua quá trình đo đạc thực nghiệm Từ đó, vi xử lý trong mạch điều khiển có khả năng nhận biết nồng độ khí thải thông qua tín hiệu từ cảm biến oxy.

Mạch điều khiển (2) nhận tín hiệu đầu vào dưới dạng điện áp và phát tín hiệu đầu ra để điều chỉnh cường độ xử lý của buồng plasma, phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ.

Buồng plasma sẽ hoạt động kết hợp với bộ chuyển đổi xúc tác trên ô tô, điều chỉnh cường độ xử lý tùy thuộc vào trạng thái hoạt động của xe và cách thức làm việc của bộ chuyển đổi xúc tác Nó có thể hoạt động ở mức cao, thấp hoặc thậm chí ngừng hoạt động hoàn toàn.

3.1.2 Cấu tạo thiết bị xử lý khí thải bằng công nghệ plasma

Các bộ phận chính của thiết bị bao gồm buồng plasma, bộ nguồn cao áp một chiều, van điều khiển lưu lượng, các công tắc điều khiển, ampe kế và quạt làm mát, tất cả đều đóng vai trò quan trọng trong hoạt động hiệu quả của thiết bị.

Hình 3.2 Cấu tạo thiết bị xử lý khí thải bằng công nghệ plasma [16]

Hình 3.3 Thiết bị thực tế [16]

Hình 3.4 Sơ đồ cấp điện cho hệ thống xử lí khí thải [16]

1 – Biến áp tự ngẫu; 2 – Biến áp chuyển đổi điện áp 220/110V;

Để tạo ra môi trường plasma ổn định, nguồn cao áp được thiết kế với tần số xung từ 15 đến 16 kHz, đưa vào cuộn sơ cấp của biến thế tăng áp Đầu ra thứ cấp được chỉnh lưu bằng diode và làm mịn bằng cuộn kháng, với công suất 150W và điện áp đầu ra một chiều tối đa lên đến 30 kV, có khả năng điều chỉnh mịn Thiết bị này hiện có sẵn trên thị trường và hoạt động rất ổn định.

Hình 3.5 Vùng plasma đƣợc tạo ra từ ống thạch anh

3.1.3 Nguyên lý làm việc của thiết bị xử lý khí thải bằng công nghệ plasma

Trong môi trường plasma, các chất trên dưới tác động của các hạt electron chuyển động tự do sẽ xảy ra các phản ứng nhƣ sau [27]:

Trong môi trường plasma, các phân tử chuyển sang trạng thái nguyên tử kích thích, dẫn đến các phản ứng hóa học phức tạp giữa các nguyên tử và giữa nguyên tử với phân tử Các diễn biến chính trong lò phản ứng plasma có thể được tóm tắt như sau.

- Plasma + NO + HC + O 2 → NO 2 + HC-products

Thiết bị M * : H 2 O * hoặc OH * hoạt động đơn giản và dễ sử dụng Tùy thuộc vào loại khí cần xử lý, người dùng có thể điều chỉnh cường độ dòng điện để tạo ra vùng plasma mạnh hoặc yếu, từ đó nâng cao hiệu quả xử lý.

Mạch điều khiển cho hệ thống xử lý khí thải bằng công nghệ plasma

3.2.1 Điều khiển thiết bị xử lý khí thải

Hình 3.6 Đặc tính các thành phần độc hại của động cơ xăng theo hệ số dƣ lƣợng không khí λ [17]

Dựa vào bảng 3.1, chúng ta có thể xác định tín hiệu đầu vào cho mạch điều khiển và lập trình cho vi điều khiển Cách thức điều khiển trạng thái hoạt động của bộ xử lý khí thải trong mạch được thực hiện như sau:

Khi hỗn hợp lý tưởng (λ = 1), mạch điều khiển sẽ ngừng hoạt động buồng plasma, vì lúc này các chất NOx, HC và CO được xử lý hiệu quả bởi bộ chuyển đổi xúc tác.

Khi hỗn hợp hòa khí giàu (λ < 1), khí thải sẽ chứa nhiều hydrocarbon (HC) và carbon monoxide (CO), trong khi lượng NOx rất ít Để xử lý hiệu quả, mạch điều khiển buồng plasma hoạt động với cường độ tối đa.

Khi hỗn hợp hòa khí nghèo (λ > 1), lượng hydrocarbon (HC) tăng lên trong khi carbon monoxide (CO) và nitrogen oxides (NOx) giảm Do đó, mạch điều khiển buồng plasma sẽ hoạt động với cường độ thấp hơn để xử lý hiệu quả.

Bảng 3.1 Bảng mối liên hệ giữa trạng thái hỗn hợp hòa khí và tín hiệu điện áp từ cảm biến Oxy

Trạng thái hỗn hợp hòa khí Điện áp từ cảm biến Oxy ( trong khoảng 0.1 đến 0.9V )

Các chất độc hại hình thành từ động cơ đốt trong

Hỗn hợp lý tưởng ( λ 0.5 V Sinh ra nhiều NOx

Hỗn hợp giàu ( λ < > 0.5 V Lƣợng NOx rất ít, nhiều

Hỗn hợp nghèo ( λ > < 0.5 V Lƣợng HC tăng, CO và

3.2.2 Sơ đồ khối mạch điều khiển

Hình 3.11 Sơ đồ khối mạch điều khiển hệ thống xử lý khí thải bằng công nghệ plasma

Mạch điều khiển hệ thống xử lý khí thải bằng công nghệ plasma hoạt động dựa trên tín hiệu điện áp từ cảm biến oxy Do điện áp từ cảm biến khá nhỏ (từ 0,1 đến 0,9 V), nó cần được khuếch đại lên mức từ 0 đến 5V để vi xử lý có thể nhận diện Sau đó, tín hiệu tương tự sẽ được chuyển đổi thành dạng số thông qua bộ ADC Vi xử lý Arduino sử dụng tín hiệu điện áp đầu vào để xử lý và xuất tín hiệu đầu ra nhằm điều khiển cường độ xử lý của buồng plasma.

Mạch điều khiển cung cấp tín hiệu đầu ra với điện áp 5V, từ đó điều chỉnh điện áp cấp nguồn cho hệ thống tạo plasma Điều này cho phép mạch kiểm soát cường độ xử lý khí thải trong buồng plasma một cách hiệu quả.

Nút nhấn và xoay trên vi điều khiển cho phép điều chỉnh điện áp ra, từ đó kiểm soát cường độ xử lý của buồng plasma Khi nồng độ khí thải hiển thị cao trên màn hình, người dùng có thể trực tiếp tăng cường độ xử lý để đạt hiệu quả tốt nhất Sau khi điều chỉnh, dữ liệu sẽ được lưu trữ trên vi điều khiển Trong các lần xử lý tiếp theo, khi cảm biến Oxy nhận tín hiệu tương tự, vi điều khiển sẽ tự động điều chỉnh điện áp để bộ xử lý khí thải hoạt động ở cường độ cao mà không cần can thiệp thủ công, giúp tối ưu hóa hiệu quả xử lý khí thải ô tô.

3.2.3 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển

Hình 3.7 Sơ đồ mạch tổng quát

Hình 3.8 Mạch chỉnh dạng xung tính hiệu đầu vào

Tín hiệu từ cảm biến oxy được truyền qua điện trở R29 và sau đó được xử lý bởi OP-AMP để so sánh với điện áp cố định từ cảm biến Kết quả là tạo ra xung vuông, được đưa vào chân INT của Arduino.

Hình 3.9 Sơ đồ mạch điều khiển trung tâm và hiển thị LCD

Vi điều khiển trung tâm sử dụng Arduino để nhận tín hiệu từ cảm biến oxy, từ đó đo tỷ lệ và điều chỉnh điện áp cho bộ Plasma Arduino cũng tiếp nhận tín hiệu điều chỉnh từ nút xoay và hiển thị thông tin qua màn hình LCD thông qua giao tiếp TWI 2 dây.

Hình 3.10 Sơ đồ mạch điều khiển điệp áp thay đổi

Arduino qua opto cách ly điều khiển driver kích FET để thay đổi điện áp ngõ ra từ 0V đến 110V

Hình 3.11 Sơ đồ mạch mạch nguồn ổn áp xung

Mạch sử dụng modul ổn áp 5V có sẵn Điện áp từ 12V qua mạch tạo ra 5V kể cung cấp nguồn nuôi cho Arduino và các IC trên mạch

Hình 3.12 Lưu đồ thuật toán 3.2.5 Thiết kế phần cứng

Hình 3.13 Sơ đồ mạch in

Hình 3.14 Mạch điều khiển hệ thống xử lý khí thải bằng công nghệ plasma phi nhiệt

Hình 3.15 Màn hình hiển thị của mạch điều khiển

Trên màn hình hiển thị ta qui ƣớc X là chỉ số hiển thị tín hiệu từ cảm biến Oxy

Theo quy ước, 50% tương ứng với λ = 1 Nếu X > 50% (tức là hàm lượng oxy cao), thì hỗn hợp được coi là nghèo với chỉ số λ > 1 Ngược lại, nếu X < 50% (tức là hàm lượng oxy thấp), thì hỗn hợp được xem là giàu với chỉ số λ < 1.

Chỉ số DK là tín hiệu điện áp đầu ra của mạch điều khiển, được xác định dựa trên chỉ số X Trong đó, DK có 11 mức giá trị từ 0 đến 10, tương ứng với điện áp từ 0 đến một giá trị tối đa nhất định.

Hình 3.16 Các chỉ số X, DK, Xs, DKs trên màn hình

Khi đo đạc thực tế, nếu nồng độ khí thải cao nhưng cường độ xử lý chưa đáp ứng, ta có thể tăng cường độ xử lý bằng cách xoay nút để tăng chỉ số DKs tương ứng với chỉ số Xs nhất định Sau đó, nhấn giữ nút xoay để mạch nhớ giá trị này Khi đo lại, nếu chỉ số X (tín hiệu cảm biến Oxy) trùng với Xs, mạch sẽ tự động điều khiển tín hiệu điện đầu ra (chỉ số DK) cho buồng Plasma tương ứng với chỉ số ĐKs trước đó, giúp tăng hiệu quả xử lý khí thải.

Lắp ráp vận hành thiết bị

Hình 3.17 Sơ đồ lắp mạch điều khiển vào buồng Plasma

Sau khi hoàn thiện thiết kế mạch, tiến hành lắp vào bộ xử lý khí thải Plasma Mạch điều khiển hoạt động khi được cấp nguồn 12V - DC, do đó cần sử dụng bộ biến áp từ 110V xuống 12V Như vậy, chỉ cần một nguồn 110V duy nhất để cấp cho toàn bộ bộ xử lý, và nguồn 110V sẽ đi qua mạch đến buồng.

Plasma, và khi không xử dụng mạch nữa, ta sẽ nối trực tiếp nguồn 110 V đến buồng Plasma

Hình 3.18 Mạch khi đã lắp vào hộp chứa buồng Plasma

Khi hỗn hợp lý tưởng đạt λ = 1, mạch điều khiển sẽ ngừng hoạt động buồng plasma, giúp bộ chuyển đổi xúc tác xử lý hiệu quả NOx, HC và CO Lúc này, chỉ số X hiển thị khoảng 50% (tương ứng với λ = 1) và chỉ số DK là 0, cho thấy điện áp cung cấp cho mạch điều khiển là 0V.

Hình 3.19 Màn hình hiển thị khi λ = 1

Hình 3.20 Buồng Plasma lúc không hoạt động

Khi hỗn hợp hòa khí giàu (λ < 1), khí thải sẽ chứa nhiều hydrocarbon (HC) và carbon monoxide (CO), trong khi lượng NOx rất ít Để xử lý hiệu quả, mạch điều khiển buồng plasma hoạt động với cường độ tối đa.

Và trên màn hình hiển thị chỉ số X khoảng 80% (tương đương λ 1), lượng hydrocarbon (HC) tăng lên, trong khi đó, nồng độ carbon monoxide (CO) và nitrogen oxides (NOx) giảm Để xử lý HC, mạch điều khiển buồng plasma sẽ hoạt động với cường độ thấp hơn.

Và trên màn hình hiển thị chỉ số X khoảng 30% (tương đương λ >1) và chỉ số DK tương ứng là 3 (điện áp cung cấp cho mạch điều khiển là từ 30 đến 50V )

Hình 3.23 Màn hình hiển thị khi λ > 1

Hình 3.24 Buồng Plasma lúc không hoạt động ở cường độ thấp

3.3 Thiết bị đo khí xả động cơ xăng Airrex HG540

Thiết bị đo khí xả động cơ xăng được nghiên cứu trong bài viết này là Airrex HG540, sản phẩm của hãng Hephzibah, được sản xuất tại Hàn Quốc.

Hình 3.25 Máy đo khí xả động cơ xăng HG 540 [29]

Nguyên lý hoạt động của thiết bị dựa trên hiện tƣợng hấp thụ tia hồng ngoại của các thành phần có trong khí xả của động cơ xăng

Hình 3.26 Nguyên lý đo của máy đo khí xả động cơ xăng HG 540

Do đặc tính các phân tử tạo bởi những nguyên tử giống nhau (nhƣ H 2 , O 2 , hay

N2 không hấp thụ tia hồng ngoại, trong khi các phân tử có cấu tạo từ nhiều loại nguyên tử khác nhau như HC, CO, và NOx lại có khả năng hấp thụ tia hồng ngoại, tạo ra các màu sắc khác nhau thể hiện trên quang phổ.

Mẫu khí xả ô tô được lấy từ ống xả qua đầu lấy mẫu, sau đó hơi nước sẽ được tách ra và đưa vào buồng đo Buồng đo hình tròn dài có hai đầu lắp bộ phát và bộ thu tia hồng ngoại Tùy thuộc vào khả năng hấp thụ tia hồng ngoại của từng loại khí, các tia này sẽ thay đổi bước sóng khi đi qua buồng đo, được thể hiện qua quang phổ trên đầu thu Thiết bị phân tích sử dụng quang phổ để tính toán tỷ lệ các chất có trong khí xả và hiển thị dữ liệu trên màn hình.

THỰC NGHIỆM XỬ LÝ KHÍ THẢI TRÊN ĐỘNG CƠ Ô TÔ

Địa điểm, đối tượng thí nghiệm, dụng cụ và các bước tiến hành

Quá trình kiểm tra khí xả được thực hiện tại Trường Cao đẳng nghề Giao thông vận tải Trung ương III, tọa lạc tại địa chỉ 73 Văn Cao, Phú Thọ Hòa, Tân Phú, thành phố Hồ Chí Minh.

Trong quá trình đo đạc, chúng ta sẽ tiến hành trên hai dòng xe là Toyota Vios 2012 và Honda Civic 2006 Mỗi dòng xe sẽ cho ra hai chỉ số λ khác nhau, dẫn đến các chỉ số nồng độ khí thải không giống nhau Dựa vào nồng độ khí thải thu được, bộ xử lý khí thải sẽ hoạt động theo tín hiệu điều khiển từ mạch điều khiển.

Quá trình đo đạc khí thải diễn ra qua ba bước Bước đầu tiên là đo nồng độ khí thải bằng phương pháp thông thường, thực hiện khi động cơ đạt số vòng quay không tải nhỏ nhất theo quy định của TCVN 2604:1996 (ISO).

Bước thứ hai trong quy trình xử lý khí thải sử dụng công nghệ Plasma phi nhiệt, trong khi bước ba lấy tín hiệu từ cảm biến Oxy để điều chỉnh điện áp qua mạch điều khiển Để đánh giá mức độ ổn định của hệ thống, ba lần thử nghiệm được thực hiện ở bước thứ hai nhằm tìm ra kết quả trung bình Bộ xử lý khí thải hoạt động dựa trên tín hiệu từ cảm biến Oxy và sử dụng nguồn cấp 110V.

Hình 4.1 Đo nồng độ khí thải theo phương pháp thông thường

Hình 4.2 Đo nồng độ khí thải khi đã đƣợc xử lý bằng công nghệ plasma phi nhiệt

Hình 4.3 Đo nồng độ khí thải khi đã đƣợc xử lý bằng công nghệ plasma phi nhiệt có mạch điều khiển lấy tính hiệu từ cảm biến Oxy

Trên xe Toyota Vios 2012

Trong quá trình đo khí xả, có ba bước quan trọng cần thực hiện Bước đầu tiên, được gọi là trước xử lý, sử dụng thiết bị AiRREX HG 540 để đo khí thải và ghi lại kết quả Bước thứ hai, gọi là đã xử lý, tiến hành đo mà không sử dụng tín hiệu từ cảm biến Oxy, đồng thời cấp nguồn 110 V trực tiếp cho buồng Plasma.

Bộ Plasma sẽ hoạt động ở trạng thái tĩnh, đảm bảo cường độ xử lý khí thải luôn cao, ngay cả khi nồng độ các chất HC và CO không cao Chúng ta cũng sẽ ghi lại kết quả đo để theo dõi hiệu quả xử lý.

Hình 4.4 Tiến hành đo khí thải trên xe Toyota Vios

Hình 4.5 Lấy tín hiệu từ cảm biến Oxy trên xe Vios

Hình 4.6 Kết quả đo được trước khi xử lý trên xe Vios

Hình 4.7 Kết quả đo sau khi xử lý trên xe Vios

Trong bước thứ ba, chúng ta tiến hành đo khí thải với việc gắn thêm bộ xử lý khí thải Plasma và lấy tín hiệu từ cảm biến Oxy làm đầu vào cho mạch điều khiển Thiết bị AiRREX HG 540 hiển thị chỉ số λ, cho phép điều chỉnh điện áp ra cho buồng Plasma thông qua núm xoay, đồng thời lưu lại giá trị λ cần xử lý ở cường độ cao Khi thực hiện các lần đo tiếp theo, vi điều khiển sẽ tự nhớ giá trị λ đã học và tự động tăng điện áp ra để nâng cao hiệu quả xử lý khí thải tại giá trị λ đó.

Hình 4.8 Kết quả đo đƣợc sau khi xử lý bằng bộ xử lý khí thải Plasma có mạch điều khiển trên xe Vios

Bảng 4.1 Kết quả đo khí thải trước và sau khi xử lý trên xe Toyota Vios

Trước xử lý Đã xử lý Xử lý có lấy tín hiệu từ cảm biến Oxy

Trên xe Honda Civic 2006

Tiếp tục thực nghiệm trên dòng xe Honda Civic 2006, kết quả đo khí xả cho thấy giá trị λ nhỏ hơn 1, khác với kết quả trên xe Vios Đây là một trong hai trường hợp cần xử lý khí thải bằng hệ thống xử lý Plasma phi nhiệt, như đã đề cập trong mục 3.3.1.

Hình 4.9 Tiến hành đo khí thải trên xe Honda Civic

Hình 4.10 Lấy tín hiệu từ cảm biến Oxy trên xe Honda Civic

Sau khi tiến hành thực nghiệm ta đƣợc kết quả nhƣ sau:

Hình 4.11 Kết quả đo được trước khi xử lý trên xe Civic

Hình 4.12 Kết quả đo đƣợc sau khi xử lý trên xe Civic

Hình 4.13 Kết quả đo đƣợc sau khi xử lý bằng bộ xử lý khí thải Plasma có mạch điều khiển trên xe Civic

Bảng 4.2 Kết quả đo khí thải trước và sau khi xử lý trên xe Honda Civic

Trước xử lý Đã xử lý Xử lý có lấy tín hiệu từ cảm biến Oxy

So sánh đối chiếu kết quả

4.4.1 Đối với thí nghiệm trên xe Toyota Vios 2012

Kết quả đo nồng độ khí thải của xe Toyota Vios trước và sau khi xử lý bằng công nghệ Plasma phi nhiệt cho thấy hiệu quả rõ rệt Việc sử dụng tín hiệu cảm biến Oxy làm đầu vào cho mạch điều khiển bộ xử lý khí thải Plasma đã tối ưu hóa hiệu suất xử lý, với nồng độ CO giảm 12,8% và nồng độ HC giảm 12,5%, trong khi nồng độ NO X không thay đổi Dù nồng độ khí thải của xe Toyota Vios 2012 trước khi xử lý vẫn nằm trong mức cho phép, việc giảm đáng kể các thành phần khí thải sau xử lý sẽ góp phần quan trọng trong việc giảm ô nhiễm không khí Đây là một giải pháp hiệu quả nhằm giảm thiểu ô nhiễm từ khí thải ô tô.

Hình 4.14 Đồ thị kết quả xử lý các chất CO, CO 2 , NO X , trên xe Vios

Hình 4.15 Đồ thị kết quả xử lý chất HC trên xe Vios

4.4.2 Đối với thí nghiệm trên xe Honda Civic 2006

Trên dòng xe Honda Civic, việc sử dụng tín hiệu từ cảm biến Oxy để cung cấp đầu vào cho mạch điều khiển bộ xử lý khí thải Plasma đã cải thiện hiệu suất, với nồng độ khí CO giảm 10,6% và nồng độ HC giảm 32,6% Tuy nhiên, nồng độ NO X không có sự thay đổi.

Hình 4.16 Đồ thị kết quả xử lý các chất CO, CO 2 , NO X , trên xe Civic

Hình 4.17 Đồ thị kết quả xử lý chất HC trên xe Civic

Kết quả đo đạc cho thấy việc sử dụng tín hiệu từ cảm biến Oxy làm đầu vào cho mạch điều khiển bộ xử lý khí thải Plasma mang lại hiệu quả tối ưu hơn so với khi chưa lắp mạch điều khiển Bộ xử lý Plasma có khả năng xử lý tốt khí CO và HC, hai loại khí cần thiết phải xử lý khi chỉ số λ của động cơ không bằng 1 Tuy nhiên, bộ xử lý khí thải chỉ giảm được nồng độ NOX ở mức tương đối thấp Mỗi động cơ đốt trong trên xe ô tô hiện nay đều được trang bị bộ chuyển đổi xúc tác, có khả năng xử lý hiệu quả khí NOX khi động cơ hoạt động với chỉ số λ bằng 1 Do đó, việc kết hợp bộ chuyển đổi xúc tác và bộ xử lý khí thải Plasma dựa trên tín hiệu từ cảm biến Oxy là giải pháp tối ưu nhất để xử lý khí thải.

Xây dựng một số bài thực hành xử lý khí thải

 Bài 1: ĐO NỒNG ĐỘ KHÍ THẢI

Mục tiêu và yêu cầu:

Sau khi thực hành xong, cung cấp cho học viên:

+ Nắm thành phần khí xả động cơ, những qui định về khí thải động cơ

+ Nắm qui trình đo khí thải, các thao tác thực hiện đo khí thải

+ Phân tích đƣợc kết quả đo, đánh giá đƣợc trình trạng hoạt động của động cơ

+ Thực hiện đƣợc thao tác đo khí thải

+ Sử dụng đƣợc máy đo nồng độ khí thải, hiểu đƣợc các chỉ số nồng độ các chất

+ Phân tích trạng thái hoạt động của động cơ dựa vào chỉ số nồng độ các chất

HC, CO và NOx Đồ dùng trang thiết bị:

Máy đo nồng độ khí thải, đường ống dẫn khí thải từ ống bô vào máy đo, xe ô tô

Bước 1: Bậc công tắc nguồn sang ON, và chờ cho hệ thống bên trong nóng lên

Bước 2: Gắn ống dẫn khí xả (Drobe) vào ống pô, khởi động động cơ và để động cơ hoạt động ổn định

Nhấn nút MEASURE để bắt đầu quá trình đo, sau đó chờ đợi cho đến khi kết quả ổn định Khi đã có giá trị, bạn có thể nhấn nút PRINT để in các kết quả ra giấy.

Bước 4: Tháo ống dẫn khí xả (Drobe) khỏi ống pô nếu không đo nữa, và nhất nút PURGE để reset các giá trị về 0

Kết thúc: Đánh giá tình trạng hoạt động của động cơ dựa vào thông số đo đƣợc

 Bài 2: XỬ LÝ KHÍ THẢI BẰNG BỘ XỬ LÝ PLASMA

Mục tiêu và yêu cầu:

Sau khi thực hành xong, cung cấp cho học viên:

+ Nắm đƣợc cách thức xử lý khí thải

+ Phân tích đƣợc kết quả đo, đánh giá hiệu quả của quá trình xử lý khí thải dựa vào kết quả đo đƣợc

+ Thực hiện đƣợc thao tác xử lý và đo khí thải

Máy đo nồng độ khí thải kết hợp với bộ xử lý khí thải công nghệ Plasma giúp người dùng hiểu rõ các chỉ số nồng độ của các chất HC, CO và NOx.

Dựa vào chỉ số nồng độ các chất HC, CO và NOx sau khi xử lý, có thể tính toán độ hiệu quả bằng số cụ thể Việc này yêu cầu sử dụng các thiết bị và đồ dùng trang thiết bị phù hợp để đảm bảo kết quả chính xác.

Bộ xử lý khí thải Plasma, máy đo nồng độ khí thải, đường ống dẫn khí thải từ ống bô vào máy đo, xe ô tô

Bước 1: Bậc công tắc nguồn máy đo khí xả sang ON

Bước 2: Gắn ống dẫn khí xả (Drobe) vào ống pô, từ ống nối vào bộ xử lý Plasma, và từ bộ Plasma nối với máy đo khí xả

Bước 3: Khởi động động cơ và đảm bảo động cơ hoạt động ổn định Bật nút ON của bộ xử lý khí xả và điều chỉnh cường độ xử lý ở mức cao nhất.

Bước 4: Nhấn nút MEASURE để bắt đầu quá trình đo Hãy chờ cho đến khi kết quả ổn định trước khi đọc giá trị Nếu cần, bạn có thể nhấn nút PRINT để in các giá trị ra giấy.

Bước 5: Đánh giá kết quả đọc được so với phương pháp đo không sử dụng bộ xử lý khí thải, tính toán độ giảm theo tỷ lệ phần trăm để có đánh giá cụ thể.

Để đánh giá hiệu quả của bộ xử lý khí thải sử dụng công nghệ Plasma phi nhiệt, cần tính toán độ giảm nồng độ các chất theo tỷ lệ phần trăm Việc này giúp xác định mức độ hiệu quả trong việc xử lý và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

 Bài 3: XỬ LÝ KHÍ THẢI BẰNG BỘ XỬ LÝ PLASMA CÓ SỬ DỤNG

TÍN HIỆU CẢM BIẾN OXY

Mục tiêu và yêu cầu:

Sau khi thực hành xong, cung cấp cho học viên:

+ Nắm đƣợc cách thức xử lý khí thải

+ Nắm đƣợc nguyên lý làm việc của mạch điều kiển bộ xử lý khí thải

+ Phân tích đƣợc kết quả đo, đánh giá hiệu quả của quá trình xử lý khí thải dựa vào kết quả đo đƣợc

+ Thực hiện đƣợc thao tác xử lý và đo khí thải

+ Lấy tín hiệu từ cảm biến Oxy

Sử dụng máy đo nồng độ khí thải kết hợp với bộ xử lý khí thải công nghệ Plasma giúp người dùng hiểu rõ các chỉ số nồng độ của các chất HC, CO và NOx.

Dựa vào chỉ số nồng độ các chất HC, CO và NOx sau khi xử lý, có thể tính toán độ hiệu quả xử lý một cách cụ thể Việc sử dụng các thiết bị trang bị phù hợp là rất quan trọng để đạt được kết quả chính xác.

Bộ xử lý khí thải Plasma được trang bị mạch điều khiển và dây điện để nhận tín hiệu cảm biến oxy Nó kết nối với máy đo nồng độ khí thải và đường ống dẫn khí thải từ ống pô vào máy đo trên xe ô tô.

Bước 1: Bậc công tắc nguồn máy đo khí xả sang ON

Bước 2: Gắn ống dẫn khí xả ( Drobe ) vào ống pô, từ ống nối vào bộ xử lý Plasma, và từ bộ Plasma nối với máy đo khí xả

Bước 3: Nối hai dây ( tín hiệu và E1 ) về mạch điều khiển

Bước 4: Khởi động động cơ và để động cơ hoạt động ổn định

Bước 5: Quan sát các chỉ số trên bộ xử lý khí thải, đợi đến khi ổn định thì bậc nút

ON của bộ xử lý khí xả

Bước 6: Sau đó vặn nút xoay ở mạch điều khiển để điều chỉnh áp cho buồng Plasma cao nhất

Bước 7: Nhấn nút xoay để vi điều khiển nhớ được giá trị λ từ tín hiệu cảm biến Oxy thông qua tính toán

Bước 8: Đọc các giá trị lúc này và so sánh với lúc chưa xử lý và sử lý không có mạch điều khiển

Kết thúc: Đánh giá hiệu quả của việc sử lý khí thải từ việc gắn thêm mạch điều khiển.