Khí thải động cơ và ô nhiẽm môi trường

Khí thải động cơ và ô nhiẽm môi trường ,Khí thải động cơ và ô nhiẽm môi trường ,Khí thải động cơ và ô nhiẽm môi trường ,Khí thải động cơ và ô nhiẽm môi trường ,Khí thải động cơ và ô nhiẽm môi trường ,Khí thải động cơ và ô nhiẽm môi trường ,Theo dõi sự tiến triển bệnh ung thư phổi không tế bào nhỏ thông qua tỷ lệ nồng độ cea trong huyết thanh ,Theo dõi sự tiến triển bệnh ung thư phổi không tế bào nhỏ thông qua tỷ lệ nồng độ cea trong huyết thanh ,Theo dõi sự tiến triển bệnh ung thư phổi không tế bào nhỏ thông qua tỷ lệ nồng độ cea trong huyết thanh ,Theo dõi sự tiến triển bệnh ung thư phổi không tế bào nhỏ thông qua tỷ lệ nồng độ cea trong huyết thanh ,Theo dõi sự tiến triển bệnh ung thư phổi không tế bào nhỏ thông qua tỷ lệ nồng độ cea trong huyết thanh ,Theo dõi sự tiến triển bệnh ung thư phổi không tế bào nhỏ thông qua tỷ lệ nồng độ cea trong huyết thanh ,Theo dõi sự tiến triển bệnh ung thư phổi không tế bào nhỏ thông qua tỷ lệ nồng độ cea trong huyết thanh ,Theo dõi sự tiến triển bệnh ung thư phổi không tế bào nhỏ thông qua tỷ lệ nồng độ cea trong huyết thanh

Trang 1

PHAM MINH TUAN

h

Mil THAI BONE GO VA

Trang 3

PHAM MINH TUAN

KHI THAI DONG CO VA O NHIEM MOI TRUONG

NHĂ XUẤT BẢN KHOA HOC VA KY THUAT

Trang 5

LOT NOI DAU

Động co dot trong lă mỘI nguồn cung cấp nẵng lượng chủ yeu cho con người nhưng cũng lô một trong những thú phạm chỉnh gđy ô nhiễm mỗi trưởng do độc hại trong

khí thải Vĩ vậy, ngay từ những năm 30 của thĩ kỷ hai mươi, người ta đê quan tđm đến

vấn để ô nhiễm mỗi trường do khí thải động cơ Ngăy nay, chất lượng khí thải đê trở thănh một trong những thông số kỹ thuật cơ bản quyết định chất lượng động cự

Tăi liệu năy được xuất bản dựa trín băi giảng của tâc giả trình băy cho sinh viín

năm cuỗi ngănh Động cơ đất trong, Viện Cơ khí ' Động lực, Trường Đại học Bâch khoa

Hă Nội từ I008 tă liín tục được cặp nhật cho đến nay Đâuy lă một nội dụng thuộc môn

học Chuyín đề Động cơ đốt trang theo chương trình đảo tạo của chuyín ngănh Ngoăi những kiĩn thức cơ bản về đậc hại trong khi thải động cơ, câc nhương phản kiím sôt khí thải vă câc biện nhđn giảm độc hại trang khi thải, tăi liệu củn cung cấp những thơng tín

liín quan đến nguyín lý, kết cầu động cư hỗ sung cha câc mơn “học chujín ngănh mê

sinh viín đê học từ câc học kỳ trước Ngoăi ra, tăi liệu còn cung cấp những thông tin vĩ 6 nhiễm mỗi trường vă kiểm sôi khí thải động cơ ở Piệt Nam

Tăi liệu trước hết dùng lăm giâo trình cho sinh viín chuyín ngănh Động cơ đốt

trong, Trưởng Đại hạc Bâch khaa Hă Nội Tưy nhiín, cuốn sâch với nội dụng níu Trín

cũng có thể lăm tăi liệu tham khảo cho sinh viín câc chuyín ngănh khâc của Trường Đại

học Bâch khoa Hă Nội như Chỗ vă Xe chuyín dụng hay Cơ khi chĩ tao mắy Ngoăi ra,

sinh viín của câc ngănh Cư khí Ơ, Mây xđy dựng, Động cơ tău thủy của câc trường

đại học kỹ thuật khâc vă câc cản bộ kỹ thuật câc ngănh Động lực, Cơ khí, Giao thông vận

tải cũng nhự người sử dụng câc phương tiện lắp động cư đất trong nhw od, xe may

— có thể tìm thấy trang cuỗn sâch những kiến thức tham khảo bả ich

Lan dau tiín giao trình năy được Nhă xuất hăn Khoa học vă Kỹ thuật ẩn hănh văn

1⁄2009 vă nay được tâi bản lần thự nhất

Tâc giả xin hăy tả lời cảm ơn chđn thănh đến câc đồng nghiệp ở Bộ mẫn Động cơ

đốt trang, Viện Cơ khí Động lực, Trường Đại học Bâch khoa Hă Nội về sự động viín

cũng nhự những đóng gúp qui bâu cho nội dụng cuấn sâch

Da trình độ có hạn nín bố cục vă nội dưng cuỗn sâch không trânh khỏi những thiểu

sói, Túc giả kính mong nhận được sự gủp ý của câc đồng nghiện vă bạn đọc để hoăn

chỉnh cuún sâch trong nhitng ldn xuat ban sau, Xin cam on

Ha Noi, ngay 25 thang 8 nam 2012

Trang 7

MO DAU

Neay nay, van dĩ phat triển bĩn ving, tức lă phât triển nhưng vẫn bảo vệ được môi

trưởng, la van de bức xúc đối với mọi quốc gia vă có ý nghĩa toăn cđu Câc hội nghị

thượng đỉnh toăn cầu đầu tiín trong lịch sử vẻ biển đổi khí hậu ở Ria De lanelra (Braxin,

1992), Kyoto (Nhat, 1997) va Johannesburg (Nam Phi, 9/2002), Bali (Indonexia

12/2007), Copenhagen (Ban Mach, 12/2009) đê nói lín điều đó

Mơi trường của con người đang bị huỷ hoại nghiễm trọng tử nhiều nguồn khâc

nhau Một trong những nguồn ô nhiễm chủ yếu lă khí thải của động cơ đốt trong - thiết bị cung cấp tới 80% tổng số năng lượng tiíu thụ trín thĩ giới,

Hiện nay, trín thĩ giới có khoảng 750 triệu ôtõ, hăng năm thải ra môi trường hăng

trăm triệu tắn độc hại Riíng ở Việt Nam, cùng với sự phât triển kinh tế- xê hội, tốc độ

tăng hăng năm của câc phương tiện níu trín khâ cao, ví dụ, tốc độ tăng bình quđn xe mây của những năm 90 lă 11,94% Tại thời điểm 31.12.1999 cả nước có 460.000 ota va

5.585.000 xe may dang hoat dĩng [1], cuỗi năm 2003 tăng lín đến 500.000 ơtơ, khoảng

II triệu xe mây, cuỗi năm 2004 thì con số tương ứng lă 523,509 vă 13 triệu theo số liệu

của Đăng kiểm Việt Nam [I6] Năm 2008 theo ước tính cả nước ta có khoảng 700.000 ỗtô vă 20 triệu xe mây, Năm 2012 con số nảy đê lín tới khoảng ],6 triệu ỗ-tô vă 30 triệu

xe mây Phần lớn số ôtô, xe mây tập trang ở câc đồ thị lớn như Hă Nội (123%), thănh pho

Hỗ Chí Minh (30%) gay ra 6 nhiĩm môi trường nặng nẻ Tại đđy, nông độ câc chất độc hại tại một số nút giao thong gần khu đản cư văo giờ cao điểm đê đạt tới giới hạn cho

phĩp [2] Có thĩ nói, vấn để ô nhiễm do khí thải của động cơ đê mang tính thời sự toản

cầu vă Việt Nam chúng ta không thẻ lô mật ngoại lệ

Ngay từ những năm cuỗi của thập kỷ 50, đđu thập kỳ 60, Mỹ đê đưa ra những biện

phâp nhằm hạn chế độc hại trong khí thải của ôtô Chđu Đu tiễn hănh việc nảy muộn hơn

nhưng cũng bất đầu văo những năm 7Ú Ở Việt Nam, với Nghi định 36/CP có hiệu lực từ

ngăy 1/8/1995, chúng ta bắt đầu quan tđm đến vẫn để õ nhiễm môi trường do câc phương

tiện giao thông gđy ra Ngoăi ra, dưới sự chủ tri của Tẳng cục Đo lường Chất lượng thuộc Bộ Khoa học vă Công nghệ vă Cục Đăng kiểm Việt Nam thuộc Bộ GTVT, hảng loạt tiíu

chuẩn vẻ kiểm định câc phương tiện cơ giới đường bộ có liín quan đến hạn chế ở nhiễm

của khí thải đê được ban hănh (xem phụ lục)

Để giảm ồ nhiễm mỗi trường đo khí thải động cơ cẩn có sự phối hợp đông hộ câc

biện phâp sau đđy trang một hệ thông thông nhất Thứ nhất, câc nha chế tạo động cơ đốt

trong phải nghiín cứu chĩ tao ra những động cơ có câc thănh phần đặc hại trong khí thải nằm trong giới hạn của câc tiíu chuẩn ngảy một nghiím ngặt hơn Thứ hai, câc nhả quản lý phải nghiín cứu đưa ra những chính sâch hợp lý, những tiíu chuẩn tiín tiễn vă khả thi

tức lă nhù hợp với điều kiện kinh tế vă công nghệ hiện tại vă tương lai Thứ ba, người sử

dụng phải tuđn thủ nghiím ngặt câc tiểu chuẩn vă qui định của câc co quan quan ly nha nước về kiểm sôt khí thải động cơ Do hạn chế về nội dung nín trong chuyín dĩ nay chỉ

xĩt kiểm sôt khí thai & chuong III, V va những vẫn để kỹ thuật Hiín quan đến công nghệ

động cơ ử chương IV,

Trang 8

Kiểm sôt khí thải từ nguồn âp dụng cho động cơ mới thông qua (hử nghiệm công

nhận kiểu (Type Approval Test, xem chương II) Người ta chọn ngẫu nhiín một số động

cơ lăm đại điện cho kiểu động cơ đưa văo thử nghiệm trín những hệ thẳng thứ nghiệm

khí thải chuyín dụng theo những qui trình thử tiíu chuẩn Kết quả được so sânh với câc

tiíu chuẩn giới hạn độc hại yíu cầu, nếu đạt thì kiểu động cơ đó được cấp chứng nhận để

có thí được bản trín thị trưởng Trín thể giới hiện cú ba hệ thơng tiíu chuẩn hnăn chỉnh

của Mỹ, chđu Đu vă Nhật Bản Câc nước khâc thường sử dụng một trong ba hệ thơng tiíu chuẩn nói trín vă có thể có một số sửa đổi cho phù hợp với điều kiện cụ thể của mình Việt Nam âp dụng tiíu chuẩn EURO bắt đầu bằng EURO II từ 1/7/2007 (theo quyết định

số 249/2005/QĐ-TTg của Thủ tướng Chinh phủ, [31]) Đồng thời, một lộ trình âp dụng

câc tiíu chuẩn EURO cao hơn đê được Chỉnh phủ phí duyệt với mức khi thải nđng lín

EURO 4 văo 1/1/2017 vă EURO 5 văo 1/1/2022 [33]

Kiểm sôt khí thải đổi với động cơ đang lưu hănh gọi lă kiểm định khí thải được

thực hiện bởi cơ quan đăng kiểm (chương V) Hiện nay, Đăng kiểm Việt Nam có mạng

lưới đăng kiểm câc nhương tiện cơ giới đường bộ (ôtổ, xe mây), đường thuỷ, đường sắt

Câc phương tiện nói trín theo qui định phải đăng kiểm định kỳ để kiểm tra nhiều chỉ tiíu kỹ thuật trong đó có chỉ tiíu về khí thải Thiết bị đo khí thải khi đăng kiểm lă câc thiết bị

chan dodn (Diagnostic Equipment) thông thường để phđn tích xâc định câc khí độc hại va

độ khỏi theo cacqui trình thử đơn giản, Câc phương tiện đạt yíu cđu sẽ nhận được giấy

phĩp lưu hănh có thời hạn theo qui định của đăng kiểm Tỉnh đến 8/2008 nước ta đê thiết lập một mạng lưới đăng kiểm cơ giới đường hộ với 96 trạm phđn bỗ khắp cả nước được trang bị câc thiết bị chắn đoân để kiểm tra khí thải động cơ Một đẻ ân của Bộ GTVT về

kiểm soât khi thải xe mây đang lưu hănh cũng được Chính phủ phí duyệt [34] vă đang

xúc tiễn thực hiện

Như vậy có thẻ thấy rằng, để có thể giảm thiểu ơ nhiễm do khí thải một câch toăn

diện vả hiệu quả phải tiễn hănh động bộ hăng loạt những công việc rat phức tạp từ khđu

nghiín cứu, thiết kể, chế tạo đến vận hănh phương tiện vă nghiín cứu, xđy dựng vă thực

hiện những tiíu chuẩn cho từng đổi tượng cụ thể (ví dụ cho động cơ xuất xưởng hay đê

qua sử dụng, xe tải hay xe con, động cơ xăng hay diesel ) Như trín đê nói, chúng ta mới chi bat đầu với vẫn để năy nín cịn rất nhiều việc phải lăm Trước hết, người kỹ sư, cân

bộ kỹ thuật hay công nhđn chuyín ngănh phải được trang bị những kiến thức cơ bản vẻ ô

Trang 9

CHƯƠNG ï SỰ HÌNH THĂNH CÂC CHÂT ĐỌC HAI

TRONG KHÍ THÂI ĐỘNG CƠ

1,1 Sản phẩm chây

Quâ trình chây trong động cơ đốt trong lă qua trình oxy hô nhiín liệu, giải phóng nhiệt năng, điển ra trong buồng chây động cơ theo những cơ chế hết sức phức tạp vả chịu ảnh hưởng của nhiều thông số [3] Trang quâ trình chây sinh ra câc hợp chất trung gian

rất phức tap Van dĩ nay được nghiĩn ciru ty my trong câc cơng trình nghiễn cửu ve Ly

thuyết động học phản ứng Sản phẩm cuối cùng của quâ trình chây gọi lả sản phẩm chảy bao gĩm câc chất sau:

~ €Oy, Hr0, Hy, CO, O, (dur), -CHO (andehyt), HC (hydrocacbon), NO,, câc chất thải

dạng hạt (Particulale Matter viết tắt lă P-M), câc hợp chất chứa chi Pb (đối với động cơ

dùng xăng pha chỉ), câc hợp chất chửa lưu huỳnh (chủ yếu đổi với động cơ diesel) Trong

số nảy có một số thănh phản có tính độc hại đối với mỗi trường vă sức khoẻ của con

người nín được gọi lă thănh phần độc hại

1.2 Câc thănh phần độc hại chính vă ảnh hưởng của chúng

* CO: monoxit cacbon lă sản phẩm chảy của C trong nhiín liệu trong điều kiện

thiểu oxy Monoxit cacbon ở dạng khí không mău, không mùi Khi kết hợp với sắt có

trong sắc tổ của mâu sẽ tạo thảnh một hợp chất ngăn cản quả trình hấp thụ oxy của

hemoglobin trong mâu, lăm giảm khả năng cung cấp oxy cho câc tế bảo trong cơ thể

Monoxit cachon rất độc, chỉ với một hăm lượng nhỏ trong khơng khí có thể gđy cho con người tử vong Hăm lượng cực đại cho phĩp [CO] = 33 mg/m’,

« HC: (hydrocacbon, đơi khi cịn được ký hiĩu la C,,H,) 14 cac loai hydrocacbon có

trong nhiĩn liệu hoặc đầu bôi trơn không chảy hết chứa trong khí thải Hydracacbon có rất

nhiều loại Mỗi loại có mức độ độc hại khâc nhau nín khơng thể đânh giâ chung một câch

trực tiếp Vi du, parafin va naphtalin co thể coi lă vô hại Trâi lại, câc loại hydrocacbon

thơm thường rất độc, ví dụ như hydrocacbon có nhđn benzen có the gay ung thu Dĩ don

giản khi đưa ra câc tiíu chuan về mỗi trường, người ta chỉ đưa ra thănh phản hydrocacbon

tổng cộng trong khi thai (Total Hydrocacbon viết tắt lă TH) Hydrocacbon tôn tại trong

khí quyển cịn gđy ra sương mù, gđy tâc hại cho mat vă niím mạc đường hỗ hắp

* NO oxit nito lă sản phẩm oxy hô nitơ có trong khơng khí (một thănh phần của

khi nạp mới văo động cơ) trong điều kiện nhiệt độ cao Do nitơ có nhiều hô trị nín oxit

nitơ tan tại ở nhiều dạng khâc nhau, được gọi chung lă NO, Trong khi thải của động co

đốt trong NĨ, tín tại ở hai dang cha yĩu [a NO, va NO

« NO: peoxit nite la mĩt khi cd mui gat vă mẫu nđu đỏ Với một hảm lượng nhỏ

cũng có thể gđy tâc hại cho phỏi, niĩm mac Khi tac dung với hơi nước sẽ tạo thănh axit

gđy ăn mùn câc chỉ tiết mây vă đỗ vật [NOs] = 9mg/m’

® NO: monoxit nitơ NO lă thănh phản chủ yếu của NO, trong khi thải NO lă một

khí khơng mùi, gđy tâc hại cho hoạt động của phi, pay ton thương niễm mạc Trong khỉ

Trang 10

* Andehyt: 6 nhiĩu dang khac nhau nhung cĩ chung một công thức tông quât lă -

CHO Andehyt co tâc dụng gđy tế vă có mùi gắt Một số loại andehyt có thể gđy ung thư

Đải với formaldehyt, hăm lượng cực đại cho phĩp lă 0,6mg/mỶ,

ø Chỉ: chỉ rất độc đổi với tế bảo sống, lăm giảm khả năng hấp thu oxy trong mau,

gđy ung thư, lảm giảm chỉ số thông minh [Pb] = 0,1 mg/m’,

® S;: lă một khí khơng mẫu, có mùi gắt vă gđy tâc hại đổi với niím mạc Khi kết

hợp với nước tạa thănh axit yíu H;S5O; [SO;] = 2ml/m”,

« P-M: theo định nghĩa của Tổ chức Bảo vệ môi trường hang Carlifarnia thì P-M lă

những thực thể (trừ nước) của khí thải sau khi được hoă trộn với khâng khí (lăm loêng) đạt nhiệt độ nhỏ hơn 51 72C vă được tâch ra bằng một bộ lạc qui định, Với định nghĩa

nhu vay, P-M gom câc hạt rắn vă câc chất lỏng bâm theo Câc hạt rắn gồm: cacbon tự do

va tro con gọi lă bo hong (soot), cac chat phy gia dầu bôi trơn, câc hạt va vay roc do mai mon Chat long bam theo gĩm cĩ cdc thanh phan trong nhiín liệu vă dđu bơi trơn Câc

hạt rắn gđy độc hại với con người trước hết đối với đường hô hap Ngoăi ra một số loại

hydrocacbon thơm bâm văo muội than có thể gđy ung thư, Đối với mỗi trường, P-M còn

lă tâc nhđn gđy sương mù, ảnh hưởng đến giao thẳng vă sinh hoạt của cịn người

® CO;: lă sản phẩm chây hoăn toăn của cacbon với oxy Tuy CO; không độc đội với sức khoẻ con người nhưng với nông độ quả lớn sĩ gay ngat, [CO:] = 9000 mg/m’

Ngnăi ra, CO: lă thủ phạm chỉnh gầy ra hiệu ứng nhă kính (sẽ xĩt sau ở mục 2.3)

1.3 Tỷ lệ câc chất đặc hại trong khí thải

Do có những đặc điểm khâc nhau vẻ nhiín liệu, hình thănh hỗn hợp vă chảy nín tỷ lệ câc chất độc hại trang khí thải của động co xing va diesel cũng khắc nhau 1.3.1 Động cơ xăng N270,9%

€hvă khí hiếm 0,7% Chat rin 0,0008%

NO, 0,13%%

CnHn 0,09 %

Củ 09%

Hinh I-I trình

bảy tỷ lệ trung bình

tính theo khỏi lượng Hình 1-1 Ty lệ (khối lượng) câc chất độc hại

câc chất độc hại trong khí thải đi PHI HỆ! c trong khí thải động rong khi thải động cơ xăng

cử xăng theo -

chương trình thử đặc trưng cla chau Au (xem muc 3.1.1 a)

Như vậy, câc chất độc hại chỉnh trong khí thải động cơ xăng lă CƠ, HC vă NO,

Nẵng độ câc thănh phản độc hại nói trín phụ thuộc rất nhiều văo hệ số dư lượng khơng

khí 2 (mức độ đậm nhạt của hỗn hợp) được thẻ hiện rõ trín hình 1-2 Sau đđy sẽ phđn tích

tỷ my câc quan hệ nảy,

Trang 11

a CO

Monoxit cacbon

được hinh thanh từ

phan img sau:

2C +O; =2CO Đđy lă phản ứng

chảy thiểu daxy Rõ

rang la 4 cang nho thi

nông độ CŨ cảng lớn

vă ngược lại

© Khia <I, qua

trình chay thiĩu oxy

nín sinh ra nhieu CO

Trong quâ trình giên

nở, một phan CO sĩ

kết hợp với hơi nước

(trong sản phẩm chây)

để tạo thanh CO):

cO + HO = CO, + Hạ ] 1 | Vụ = 1588 cmỶ n= 3000 vg/ph e= 4 bar c=94 2000 (CgHs) ppm 4000 HC | NO: 500 | 3000 ppm 000 | 2000 500 | 1000 @s tot nhat © Khia =, về 0

lý thuyết thừa oxy nhưng vẫn có một

lượng nhỏ c0 Ly do

lă trong bng chảy

vẫn có những vùng

cục bộ có A <1, tai dĩ

quâ trình chảy thiểu oxy Mặt khâc, tại những vùng sât vâch có nhiệt độ thấp nín khi

tăng lửa lan tran toi day sĩ bj dap tắt, hiện tượng năy được pọi lă hiệu trng sât vâch, dũ

do CO khơng oxy hô tiếp thănh CO¿ Trong khi đỏ, phần lớn CO sinh ra trong quả trình

chây sẽ kết hợp tiến với oxy trong quả trình giên nở trong điều kiện nhiệt độ từ 1700 đến 1800 K để tạo thănh COs:

2C0 + 02 = 2C0;

Khi nhiệt độ trong quả trình gian no nho hon 1700 K, nong dĩ CO không đổi Đđy

chinh la nong dĩ CO trong khi thai Su thay doi tong hop câc thănh phản của phản ứng

chây C duoc the hiĩn trĩn hinh 1-3,

« Đổi với trường hợp đất hẳn hợp nghỉo (1,6 > A> 1,2), CO con hinh thanh trong

quâ trình giên nở do chảy rớt, cụ thể chảy tiếp phan hydrocacbon chua chay

b HC

Trín hình 1-2 thể hiện rõ, HC đạt giâ trị nhỏ nhất ở A = 1,! đến 1,25 Những vùng

ngoăi giả trị năy có tỷ lệ nhiín liệu - khơng khi quâ đậm hoặc quâ nhạt, có khi vượt ra

0,8 1,0 1,2 1,4

Hình 1-2 Đặc tính câc thănh phản đặc hại của

Trang 12

ngoăi giới hạn chây nín nhiín liệu không chây được Miặt khâc, doi với bất cứ ^ nảo,

trong buồng chây cũng có những vùng đặc biệt mả hỗn hợp không thẻ chây được như:

- Lớp sât vâch câc chỉ tiết có nhiệt độ thắp nín khi mảng lửa lan tran tới đđy sẽ bị

dập tắt theo hiệu ứng sât vâch, do đỏ nhiín liệu tại đđy không được đốt chảy

- Fung giữa câc

khe kể hẹp, vi dụ khe

giữa đầu piston vả

xylanh

- Ngoăi ra,

trung quả trình nĩn

thưởng hình thânh

mang dau trín mặt

gương xylanh Trong quả trình giên nử, âp

suất giảm, mảng đầu bay hơi lăm tăng HC

Thanh phan cua

HC rất da dạng Thanh phản chủ yíu

la hydrocacbon thom

(nhu benzen, toluen,

ethyl benzen ) olefin (propan, ethan ) hay parafin (methan )

c NO,

NO, hinh thanh tir phan img oxy hoa

nitơ trong điều kiện

nhiệt độ cau của quả trình chây Thanh

phan NÓ, phụ thuộc

rất nhiều văo hệ số dư

lượng không khi 2

(tức nông độ oxy của hỗn hợp) vă nhiệt độ của quâ trình chây, đạt giả trị cực đại tại 2 =

1,05 + 1,1 (xem hình 1-2), Tại đđy, nhiệt độ quâ trình chây đủ lớn để oxy va nitơ phần huỷ thănh nguyín tử có tính năng hoạt hoâ cao vă cũng tại đđy nông độ oxy đủ lớn bảo

đảm đủ oxy cho phản ứng, do đó NO, đạt cực đại Trước giâ trị năy, khi 2 tăng, nẵng độ oxy tăng nín NŨ, tăng Sau khi đạt cực đại, khi 2 tăng, hỗn hợp nhạt nín nhiệt độ quả

trình chây giảm dẫn tới NO, giảm

Hình 1-3 Nóng độ câc chất sau nhđn ứng chảy

cachon phụ thuộc Ô

Trong thănh phần của NO,, NO chiếm tới 90 + 98% tuỷ thuộc vao 4, phan cĩn lai la

NO},

Cơ chế hình thănh NO được mô tả đưới đđy Trước hết, oxy bị phđn huỷ thănh oxy

nguyễn tử do nhiệt độ cao:

Trang 13

O 2 20

Tiếp theo la câc phản ứng với sự tham gia của câc nguyễn tử có tính năng hoạt hô

cao:

N;+O g NO+Nvă O:.+N @ NO+O

Hai phản ứng năy được gọi lă chuỗi Zeldovich Ngoăi ra, NO cịn được hình thănh

từ phan ứng sau:

OH+N @ NO+H

Thực nghiệm chứng tỏ, NÓ hình thănh chủ yếu ở phía sau ngọn lửa trong vùng chảy vă câc nhản ứng hình thănh NO diễn ra rất chậm so với phản ứng hình thănh CO

Ngoăi ba thănh phản độc hại chính níu trín, trong khi thải động cơ xăng còn một số

thănh phần khâc cần được quan tđm như andehyt vă câc hợp chất chứa chỉ d Andehyt

Andehyt lă câc loại hydracacbon chứa axy, điển hình lă formaldehyt, gđy tẻ vă ung

thư Bang California (Mỹ) lă nơi đầu tiín đưa ra tiíu chuẩn hạn chẻ thănh phan andehyt trong khi thải

e Câc hợp chất chứa chỉ

Để tăng tỉnh chống kích nỗ của xăng, người ta thưởng pha văo xăng câc chất phụ

gia chứa chỉ như tetramethyl chi PB(CH¡); vă tetracthyl chỉ Ph(C¿H:}3¿ Trong sản phẩm

chây của xăng pha chỉ có câc hợp chất chửa chỉ & dang hat ran rất nhỏ tuy có tâc dụng ră

khit xupap với để xupan nhưng cũng gđy măi mỏn câc chỉ tiết của động cơ, đông thời gđy

tâc hại đổi với môi trường vă sức khoẻ con người, Để giảm ảnh hưởng mải măn câc chỉ

tiết của động cơ, người ta pha văo xăng câc hợp chất vỗ cơ của nhóm halogen (như cla vả brom) Câc hợp chất năy có tâc dụng lăm giảm nhiệt độ sôi của oxit chỉ Sau phản ứng

chảy, câc hợp chất của nhóm halogen với chỉ sẽ được thải ra khỏi buồng chảy ở dạng khí

Do những tắc hại của chỉ đê nẻu ở trín, phụ gia chứa chỉ ngăy cảng Ít được sử dung ma

thay thể bằng câc hợp chất hữu cơ chứa axy như methyl tertiary butyl ether (MBTE),

tertiary butyl alcohol (TBA) hay ethyl tertiary buty! ether (ETBE)

Nhiều nước đê thực hiện thănh công cắm hoăn toản xăng pha chỉ như Mỹ, Nhật,

Canada, Âo, Thuy Điện, Braxin, Columbia, Costarica, Hondurat, Thâi Lan Với sự giúp

đỡ của Ngđn hăng Thể giới vă quyết tđm của Chính phủ chúng ta đê chúng ta đê chính

thức sử dụng xăng khơng chì trín toăn quốc (trừ trong lĩnh vực khí tải quđn sự phục vụ

sẵn săng chiến đấu) từ 1/7/2001 theo chỉ thị 24/2000/CT-TTg ngay 23 thang 11 nam 2000

của Thủ tưởng Cho đến nay, nhă nước đê ban hănh 2 tiíu chuẩn về xăng khơng chì Đỏ lă

tiíu chuẩn TCVN 6776-2001, theo đó thì lượng chỉ khoảng tôi da 14 0,013 g/l, vă TCVN

6776-2005 có hiệu lực từ 1/1/2007 phù hợp với lộ trình âp dụng EURO II từ 1/7/2007

1.3.2 Động cơ diesel

Đặc điểm của động cơ diesel lă hỗn hợp bín trong nín so với ở động cơ xăng hệ số dư lượng không khí 2 năm trong một giới hạn rất rộng từ 1,2 đến 10 tương ứng tử toản tải

Trang 14

A con gọi lă điểu chỉnh chất Do đó, khâc với điều chỉnh lượng ở động cơ xăng trín

đường nạp khơng cỏ tiết lưu

Trín hình 1-4 trình băy đặc tính của câc thănh phđn độc hại chủ yíu trang động cơ diesel phun trực tiếp theo hệ số dư lượng không khi 3 Sau đđy ta sẽ khảo sât tỷ mỹ những

đặc tỉnh năy

a CO

Trong khí thải của động co diesel, tuy 4 > | va kha ĩn (thừa nhiều oxy) nhưng vẫn

có thănh nhđn CO mặc dù khâ nhỏ lă do vẫn có những vùng cục bộ thiểu oxy với A < I Khi 2 tăng, ban đầu CO giảm đo nẵng độ oxy tăng vă đạt cực tiểu tại Ă = 3 Tiếp tục tăng

A, CO tang do ty [ĩ tai hop của CỔ với oxy trong quả trình giên nữ giảm đi nín lượng CƠ

củn lại trong khi thải tăng lín

b HC Do a lon nĩn HC trong 1500 động co diesel so ppm với ữ động Cử KẴNg 1000 cũng nhỏ „ hơn Khi, —

tăng, nhiệt Gisela

độ h chay fs c6 500 giảm nín phản nhiín liệu khơng chây được sẽ tăng lín (HC tăng) ~ Bói vai phuong phân hỗn hợp mảng,

do hiệu ứng sât vâch ảnh hưởng mạnh nín HC lớn hơn so với trường hợp hỗn hợp thể

tích, Níu tổ chức xoây lỗc vă hoă trộn tốt trong quâ trình hình thănh hỗn hợp, thanh phan

HC sẽ giảm œ NO,

Khi Ă tăng, nhiệt độ chây giảm nín thănh phan NO, giảm (xem hinh 1-4) So voi

động cư xăng thị động co diesel cd NO, thap hon Tuy nhiĩn, thanh phan NO; trong NO,

lại can hơn, chiĩm toi 5 + 15% trang khi tỷ lệ nay của động cơ xăng chỉ lă 2 + 10%

Phương phâp hình thănh khi hỗn hợp có ảnh hưởng lớn đến hình thănh NO,, Đôi với buồng chây ngăn câch, quâ trình chây điễn ra ở buồng chây phụ (hạn chế khơng khí) rất thiểu oxy nín mặc dù nhiệt độ lớn nhưng NO, vẫn nhỏ Khi chây ở buồng chây chính,

Trang 15

mac du A rất lớn, oxy nhiều nhưng nhiệt độ quả trình chây khơng lớn nín NO, cũng nhỏ Tang hop lai, NO, cua động cơ buông chây ngăn câch chỉ bằng khoảng một nửa so với ở

động cơ buông chây thẳng nhất d Chat thai dang hat (P-M)

Câc hạt (P-M) có kích thước từ 0,01 đến | tam Phần lớn hạt có kích thước < 0,3 tim

nín rất để bị hít văo vă gđy tốn thương cho đường hỗ hắn vă phải

E-MI của động cơ diesel cao hơn nhiều so với của động cơ xăng, chủ yếu lă da một phần đâng kể nhiín liệu chảy ở dạng giọt lông rất nhỏ trong khi ở động cơ xăng thì ở dang hoi P-M phy thude rất nhiều văo chế độ lăm việc của động cơ vă phương phâp hình

thănh khí hẳn hợp Thơng thường, trong P-M của động cơ diesel chứa [4]:

- 40% dđu bôi trơn; - 31% bĩ hong:

- 1494 câc muỗi sunfat ngậm nước;

- 7% nhiín liệu diesel;

- Đ9%u câc loại khắc cịn lại

Trín hình 1-4 níu rõ, khi Ă nhỏ, nhiệt độ chây lớn nín nhiín liệu phđn huỷ nhiều

thănh bỗ hỏng, Với ^ tăng, nhiệt độ chảy giảm nín tỷ lệ nhiín liệu phan huy giam, P-M

giảm Từ 2 = 3 tro di, P-M hau nhu khong dai e Hợp chất chứa lưu huỳnh

Trong khí thải có câc hợp chất chữa lưu huỳnh lă do trong nhiín liệu cịn một lượng

tạp chất lưu huỳnh còn lại khi chưng cất đđu mỏ Lưu huỳnh khi chây tạo thănh SOa sẽ

kết hợp với hơi nước (sản phẩm chây hydro của nhiín liệu) tạo thănh axit yếu HạSO; gđy

ăn mòn câc chỉ tiết vă mưa axit, đẳng thời tạo ra P-M thông qua câc muỗi có gốc sunfat Trước năm 1996, ở chđu Đu qui định giới hạn hăm lượng lưu huỳnh trong nhiễn liệu tỉnh

theo khôi lượng {S] < 500 ppm (0,05%) theo tiíu chuđn EURO II [4] Sau năm 1996, giới

hạn năy cảng ngặt nghỉo hơn: từ 1/1/2000 đổi với xăng lă 150 ppm, còn diesel lă 350 ppm; từ 1/1/2005 cho cả xăng vă diesel lă 50 npm, riíng đối với một số nước tiín tiễn âp dụng giới hạn LƠ ppm; cịn từ 1/1/2009 trong toăn bộ EU la 10 ppm [17] Ở nước ta, theo

TCVNM 5689-2005 có hiệu lực từ 1/1/2007 qui định chất lượng nhiín liệu diesel với hai

loại 1a DO 0,05 (%) (DO - Diesel Oi! - 1a mot loai nhiĩn liĩu diesel} ding cho câc phương

tiện giao thông vă DO 0,25 (%) dùng cho động cơ cỡ lớn vă tđu thuỷ Theo đó, số xetan tôi thiểu lă 46 cho cả hai loại, còn hảm lượng lưu huỳnh đối với DO 0,05 14 500 ppm phi

hợp với tiíu chuẩn EURO II vă đổi với DO 0,25 lă 2500 ppm Trude 1/1/2007 ching ta

vẫn dùng nhiín liĩu diesel có hảm lượng lưu huỳnh tới 0,5 va 1 %§ tức lă 5.000 vă 10.000

ppm!

1.3.3 Ảnh hưởng của chế độ không ỗn định đến thănh phđn độc hại

Chế độ lăm việc không ôn định thường gặp nhất ở động cơ ôtô, xe mây Khi động

cơ lăm việc ở chế độ không ôn định, câc thănh phản độc hại sẽ thay đổi Sau đđy sẽ xĩt một số trường hợp không ổn định thường gặp

Trang 16

a Khởi động nguậi

Khi động cơ khởi động nguội, hỗn hợp phải đậm (2 nhỏ) nín CO lớn Đồng thời, do

nhiệt độ câc chỉ tiết trong buông chảy thấp nín nhiín liệu đọng bâm lín thănh vâch xylanh vă buông chảy Trong quâ trình giên nở, mảng nhiín liệu bay hơi lảm tăng thănh

phần HC Da nhiệt độ quả trinh chảy thấp nín NĨ, nhỏ

Trong quả trình hầm nồng sau khi khởi động nhiệt độ của động cơ tăng dẫn, CO vă HC giảm dẫn vă NO, tăng dẫn, Cđn lưu ý rằng, trong quâ trình khởi động, khi thải của

động cơ có thể có mău trăng của hơi nước ngưng tụ Riíng ở động cơ diesel, mău trắng

củn do trong khí thải có chứa hơi nhiín liệu diesel b Tăng tốc

Đối với động cơ xăng dùng hộ chế hoă khí có hệ thống tăng tốc nín 2 đậm lín đột

ngột lăm tăng CO vă HC, đông thời lăm giảm NO,

Đổi với động cơ phun xăng trước xupap nạp (Multi- Point), do hĩ thong điều khiển

bảo đđm Ô lun phù hợp với chế độ lăm việc nín khi tăng tốc hầu như khơng có sự khâc biệt về câc thănh phần độc hại so với trạng thâi lăm việc ổn định

Doi với động cơ diesel không tăng âp thi hấu như khơng có sự khâc biệt trong quâ

trình tăng tốc

_ Còn đổi với động cơ diesel có tăng âp bằng tuốcbin khí thải, khi tăng tốc thường

thiếu khơng khí nín co khdi den tire P-M tang

c Giảm tốc

be Hiện tượng giảm tốc xảy ra khi động cơ bị kĩo, ví dụ như khí phanh hoặc xe xuống

dốc,

Trong động cơ xăng dùng bộ chế hoă khí, bướm ga đóng gần kín khi giảm tốc Khi

đỏ, động cơ chạy khơng tải vă có thể ở chế độ không tải với tắc độ vòng quay cao nín

hỗn hợp rất đậm, CO vă đặc biệt lă HC rất lớn, tốn nhiín liệu vă ô nhiễm mỗi trường nặng nẻ

Đổi với động cơ phun xăng vă động cơ xăng dùng bộ chế hoă khí điện tử, khi động

cơ bị kĩo, nhiín liệu sẽ bị côt hoăn toản

Đối với động cơ diesel, khi động cơ bị kĩo, điíu tốc giữ cho động cơ lăm việc ở chế

độ không tải Khi tốc độ vòng quay vượt quâ một giâ trị năo đó, điều tốc sẽ cắt hoăn toăn

nhiễn liệu

Trang 17

CHƯƠNG II TÂC ĐỘNG TƯƠNG HỖ GIỮA KHÍ THAI

VA MOI TRUONG

2.1 Xâc định lượng độc hại thải văo môi trường

Tuỷ thuộc văo mục đích cụ thể, người ta xâc định lượng độc hại thải văo mỗi trường bằng câc đại lượng khâc nhau Sau đđy sẽ trình bảy phương phâp xâc định lượng độc hại thông qua lượng nhiín liệu tiíu thụ Gọi tổng lượng độc hại thứ ¡ cần phải xâc định lă G, (kg), nhưng xâc định G, rất khó Trong thực tế, lượng độc hại thải văo môi

trường được xâc định thông qua một số đại lượng trình băy dưới đđy

a mị: tỉnh cho một đơn vị công suất, trong một đơn vị thời gian

Theo định nghĩa, ta có thể viết:

m,= G, = G, =f G, : (2-1)

N,1 Ga Gy

g.T trong dĩ:

Ne: cĩng suất động cơ;

1: thửi gian động cơ lêm việc;

Gại: tông lượng nhiín liệu động cơ tiíu thụ trong thời gian r;

ge: suất tiíu thụ nhiín liệu

Nếu gọi tổng lượng khí thải ứng với Gại lă Gụị, ta có:

G,,=G,,(1+4L,), | (2-2)

trong do:

A: hĩ so du long khang khi;

Lạ: lượng khơng khí lý thuyết cẩn thiết tính theo kg ding dĩ dot chay hoan toan |

kg nhiín liệu (xem giâo trình Lý thuyết động cơ đốt trong)

Tir do rut ra:

: ee (2-3)

Thay (2-3) vao (2-1), ta có:

m8, 0 (1+AL,) (2-4)

Goi w= Si (2-5)

ki

lă thănh phần khối lượng trong khí thải của chất độc hại thử ¡, được xâc định khi phđn

tích mẫu khí thải, ta có:

Trang 18

m,="Fg.(1+AL,) (2-6)

m, thường được biểu thị bằng gƒkW.h hay g/mê lực.h

b, my: tinh cho 1 km đường xe chạy (đối với ôtô, xe may)

Gọi | (km) lă quêng đường tổng cộng mă phương tiện đi được, ta có:

m, = (2-7)

Với (2-5), ta có:

Hụ “a (2-8)

Thay (2-2) văo (2-B), ta được:

m, =P SH (l+ALy) (2-9)

mụ thường được biểu thị bang g/km hay g/mile (g/dam Anh)

c £ụ: Tính cho một đơn vị khối lượng nhiín liệu

e =G" (2-10)

Thay (2-3) va (2-5) vao (2-10) ta cd:

e, =¥ (1+AL,) (2-11)

£, thường được biểu thị bằng g/kg nhiín liệu

Nếu xâc định được e, thì theo (2-11) có thí tìm được G, từ tổng lượng nhiễn liệu

tiíu thụ:

Gj = E,.Gm (2- L2)

Từ lượng nhiín liệu tiíu thụ hăng năm của 750 triệu ôtô câc loại hiện đang hoạt động, người ta tỉnh được lượng độc hại thải văo môi trường lă 120 triệu tđn CO, 24 triệu tắn HC, 26 triệu tắn NO, vă 1,2 triệu tấn bụi (P-M) Còn ở Việt Nam năm 2002 câc

phương tiện giao thơng đê tiíu thụ 1,5 triệu tắn xăng vă diesel phât thải ra khoảng, 6 triệu

tan CO›, 6l nghìn tắn CO, 35 nghìn tấn NO;, 12 nghìn tắn SO, vă 22 nghin tấn HC

Lượng độc hại nói trín tăng tỷ lệ với lượng xăng dầu tiíu thụ, hăng năm tăng khoảng L5-

20%, [16]

2.2 Sy hap thy va phan giải độc hại của môi trường

Trong môi trường, đưởi tâc dụng của nhiệt độ vă ảnh sâng sẽ xảy ra câc phản ứng

hoâ học phđn giải câc chất độc hại Một số thănh phan hoa tan vao nude, thea nude mura

rơi xuống lảm ô nhiễm đất, nguồn nước vă xđm hại thảm thực vật Một số chất phđn huỷ

nhanh như CO, NO,, SỐ; nhưng cũng có một số chất bị phđn giải rất chậm như CH¡,

CO vai nĩng dĩ tich tu ngăy căng lớn, gđy ảnh hưởng to lớn đến khi hậu của trâi đất

thông qua hiệu ứng nhă kính (xem mục 2.3 đưới đđy)

Trang 19

2.3 Ảnh hưởng của câc chất độc hại đến môi trường

Nong độ câc chất độc hại trong khí quyển lă một thông số rất quan trọng đânh giâ mức độ õ nhiễm Nẵng độ độc hại phụ thuộc trước hết văo mức độ tập trung củng nghiện vả giao thông, thời gian hoạt động cao điểm vv Nẵng độ độc hại cho phĩp được ban

hănh bởi câc cơ quan chức năng đ bảo vệ sức khoẻ của nhên dđn vă bâo động khi nẵng độ độc hại vượt quâ giới hạn cho phĩp

Câc chat độc hại gđy bệnh dịch, ung thư vv ảnh hưởng đến sức khoẻ con người - một thănh tổ quan trọng của môi trường - đê được trình bảy trong mục Ì.2

Đối với miding thiíu nhiín, độc hai lăm giảm sản lượng fờa măng, ö nhiềm

mơi trường khí 1, d Cu thĩ, gđy Xói mn vd Kim fea canh tâc, phâ

huỷ rừng vă đê ân thể giới có Theo W

liín quan dĩn 4 ban đến đường

hĩ hap tang n : thơng khí xung

quanh tại Hả va 1547 người

bi mac bĩnh h (khi ngoải trời

vượt quâ TCV 6 khi thai giao

thing & cde th FY căy căng trầm

trọng, trong dq Bi nam, do dĩ

ˆ_ nẵng độ CO, từ nay 2010 có th

Ở Trung Ahi lơ nhiễm khơng khí khoi ' [ dđn tệ, chiếm 4% tng thu n ‘van nam 1997 An DO, q hai ở chđu Â

gid trj thiĩt halla m khong khi chiếm tới 9% GOP F ội bị tốn thắt

khoảng l tỷ lễ ng k m

Dai vai Leh huỷ dẫn a loi như tắm âo

che chan giảm al ví (ẤN căi ra, một có

chất độc hại g; tất Sau đđy ta

sẽ xĩt vấn dĩ ụ

Tang kh 50 km la tang

binh lưu Tron ` chất khí như

COs, CHa, Nad Beta clo, flo va

hydrocacbon d tr fn cĩ tinh chat

đặc biệt lă cho ing bĩ mat trai

dat Tai day, h lưu ở đạng

tỉa nhiệt (sóng h an xạ lại Hiện

tượng nảy được gọi lă hiệu tứ ứng "nhă Tính, cịn câc chất khí tạo ra hiệu ứng nay duge goi la

khi nhă kính Nhờ có hiện tượng năy mă trâi đất của chúng ta ấm âp với nhiệt độ trung

bình khoang 15°C thay vi -17°C [4], [6] Tuy nhiín, với hoạt động công nghiệp của con

người ngăy cảng gia tăng nín tốc độ tích tụ câc khí nhă kính trín tđng bình lưu ngăy cảng lớn hơn tốc độ phđn huỷ tự nhiín của chúng Do đó, lượng khí nhă kính trín tầng bình lưu ngăy một nhiều lín lăm cho hiệu ứng nhả kính ngăy một mạnh lín Hậu quả lă khi hậu

trâi đất biến đơi nhanh chóng, cụ thể lă nhiệt độ trung bình tăng lín 0,7”C trong vòng 100

năm qua Theo dự đoân của câc nhă khoa học, nếu với tốc độ tiíu thụ năng lượng (đồng

nghĩa với tốc độ phat thai CO, văo tầng bình lưu) như hiện nay thi nhiệt độ trung bình của

Trang 20

trâi dat sẽ tăng từ 1,5 đến 4”C trong vòng 50 năm tới Nhiệt độ trâi đất tăng sẽ lăm băng ở

hai cực của trải đất tan ra, nước biển đêng lín lăm ngập nhiều thănh phố, lăng mạc vă đẳng bằng ven biển, ảnh hưởng đến cuộc sống của hăng trăm triệu con người Theo đânh

giâ của Chương trình Phât triín Liín Hiệp Quốc (UNDP), Việt Nam nằm trong top 5

nước đứng đầu thế giới dễ bị tổn thương nhất đổi với biển đổi khí hậu Nếu mực nước biển tăng I mĩt, ở Việt Nam sẽ mắt 5% điện tích đất dai, 11% người mắt nhă cửa, giảm

7% sản lượng nông nghiệp vă 10% thu nhập quốc nội GDP Nếu mực nước biển dđng lín

lă 3-5m thì điều năy đơng nghĩa với "có thể xảy ra thảm họa" ở Việt Nam [25]

Bảng 2-1 Một số khí nhă kính điển hình

Khí nhă kính | CO, |

Nẵng độ (ppm}

Tỷ lệ trong ảnh hưởng

tăng nhiệt độ trải đất (%}

Khi nhă kính có nhiều loại, nhưng ảnh hưởng đến hiệu ứng nhă kính chung khâc nhau tuỳ thuộc văo nồng độ trong tầng bình lưu vả hiệu ứng nhả kính riíng của từng loại

Bang 2-1 níu đặc điểm của một số khí nhă kính phĩ bien, trong dĩ lay hiệu ứng nhă kính

riĩng cua CO, lam đơn vị so sânh

CFCII vă CEFC12 được sử dụng lăm môi chat trung gian trong mây lạnh cho đến

nay nhưng do hiệu ứng nhă kính riíng cực lớn, nói câch khâc “rất độc” đối với khí hậu nín thể giới đê có cơng ước cắm sử dụng Hiện nay trín thị trường đê có những mây lạnh

không sử dụng CFC được quảng cao voi log6 CFC jree

Rõ rằng lă, tuy có hiệu ứng nhă kính riíng nhỏ nhưng với nồng độ trong tầng bình

lưu rất lớn nín COs ảnh hưởng quyết định tới hiệu ứng nhă kính chung Nói câch khâc,

CŨ; lă thủ phạm chính của hiện tượng tăng nhiệt độ trâi đất

Nhận rõ điều năy, Hội nghị thượng đỉnh Kyoto 1997 về Môi trường đê cỗ gắng đưa

ra những chỉ tiíu giảm lượng phât thải CO; (chủ yếu do đốt câc nhiín liệu hô thạch như

dầu mỏ, than da ) cho câc nước, trước hết lă những cường quốc kinh tế như Mỹ, Nhật,

Cộng đồng chđu Đu (EU), Nga, Trung Quốc vv Tuy nhiín, Mỹ - nước phât thải CO; nhiều nhất thế giới - chưa phí chuẩn nghị định thư năy với lý do lăm giảm tốc độ phât

triển nền kinh tế Mỹ Về mặt thời hạn, Nghị định thư Kyoto chỉ có tâc dụng đến 2012

Chính vi vậy, câc Hội nghị thượng đỉnh từ Hội nghị ở Bali (Indonexia, 12/2007) [26] trở đi đều cố găng vă kiín trì đưa :a những để nghị hết sức cụ thể nhằm thay thế cho Nghị

định thư Kyoto Đó lă, câc nước cơng nghiệp hóa phải đi tiín phong trong việc cắt giảm

phat thải khí nhă kính vă vấn để chuyển giao công nghệ cũng như tăng cường năng lực

cho câc nước đang phât triển cần phải được đầu tư nhiễu hơn Đến năm 2020 câc nước

phât triển cần giảm phât thai tir 25-40% đưới mức năm 1990 vă tỷ lệ năy sẽ tăng lín 50%

Trang 21

nhă kính lớn như Mỹ, Trung Quốc, Ân Độ cho đến nay vẫn chưa thông qua được chỉ

tiíu nói trín

Đê giảm lượng phât thải COa có thể âp dụng câc biện phâp sau:

- Dùng nhiín liệu có nhiệt trị cao nhưng chứa it cacbon, tức tỷ số C/Qu nhỏ

- Nghiín cứu chế tạo ra câc động cơ có hiệu suất cao, tiíu thụ ít nhiín liệu

- Hạn chế dùng nhiín liệu có nguồn gốc dầu mỏ, thay thể bằng nhiín liệu gốc thực vat nhu dau thue vat, ethanol, methanol vwv

- Thực hiện chu trình năng lượng tải sinh: cầy hap thụ CŨ; vă quang hợp —> sản

xuất dầu thực vật —> đất chây trong động cơ sinh cĩng > thai ra CO) —> cđy hắp thụ CO; vả quang hợp vv

Trang 22

CHUONG III THU NGHIEM CONG NHAN KIEU

VẺ KHÍ THÂI ĐỘNG CƠ

3.1 Khải quât

Như đê nói ở phần mở đầu, thử nghiệm công nhận kiểu (Type Approval Test) về khí thải nhằm kiểm sôt khí thải từ nguồn âp dụng cho động cơ mới vă có giâ trị hiệu lực

cho mọi động co cing kiểu loại

Nghiín cứu để đưa ra câc tiíu chuẩn về thử nghiệm công nhận kiểu về khí thải lă

một việc hết ‡ được uỷ quyền

cla nha nude lă những nước

vă liín quốc ¢ ới từng thời kỳ cụ thể Tắt nkÌ liều điểm giống

nhau, Phần Ie ống tiíu chuẩn

trín sau khi IN), trong dĩ co

thể có những của mỗi nước

Việt Nam, T hg âp dụng tiểu

chuẩn EURO tLI ân dụng tiểu

chuẩn EURO từ 2005 vă sẽ

ap dung EUR: phương tiện cơ

giới đường bề 005 của Thủ

tướng Chính j

Do diĩ bảy một số tiíu

chuẩn phĩ bik la Mỹ Dao tiểu

chuẩn chđu Đ

Thử ng Type) Doi vai

tiĩu chudn ch

Kieu I: ử nghiệm khi

thải chuyín d

Kiểu H khi đơn giản

(Diagnostic E

Kiểu II

Kiểu I ơ (Ơtơ, xe mây

chẳng hạn) đ 1 nhiín liệu, dầu

lần thử đổi với

bồi trơn bay

có thiết bị năy,

EURO I—I ị ế (H me At et

theo kế hoạch đi văo hoạt động cuỗi nêm 2008

Kiểu V: thử tính bền Xe được coi lă đạt thử nghiệm kiểu V nếu thỏa mên một trong

hai trường hợp sau Thứ nhất, xe thử nghiệm sau khi chạy 80.000 km (EURO III) hay

100.000 km (EURO IV) vẫn đạt tiíu chuẩn khí thải (kiểu I) Thử hai, tuy không thử

nghiệm thực chạy như trín nhưng kết quả thử nghiệm khí thải sau khi nhđn với hệ so suy

giảm chất lượng khí thải (Deterioration Factor) hay còn gọi lă hệ số răng phâi thải k van

nằm trong giới hạn cho phĩp theo tiíu chuẩn (kiểu l) Ví dụ [17], theo tiíu chuẩn EURO

Trang 23

LII: ở động cơ xăng k = 1,2 đối với cả ba thănh phần độc hại HC, CƠ vă NO,; còn ở động

co diesel k = 1,1 đổi với HC, NO,, HC + NO,, vă k = 1,2 cho P-M

Kiểu VỊ: thử nghiệm ở nhiệt độ thấp (-7”C) Thiết bị thử cũng như ở kiểu I Ngoăi ra, để đạt nhiệt độ thấp như trín cđn thiết bị lăm lạnh công suất rất lớn Đối với động cơ

lưu hănh ở Việt Nam không cần kiểu thử nghiệm năy

Do kiểu I lă phức tạp nhất vă quan trọng nhất của thử công nhận kiểu, mặt khâc do hạn chế vẻ thời lượng của giâo trình nín dưới đđy chỉ trình băy thử kiểu Ï (sau đđy gợi tất

lă thử nghiệm khí thải), hình 3-1

Thử nghiệm kh nhảy (HT nghiệm

động cơ, nhươ [lu chuẩn giới

hạn đặc hại t \ trong những

điều kiện nhất re) qui định

Trong quâ trìn ¡ gam vă Xắc

định (định lượiƒ hại thu được

với tiíu chuẩn ( thải -

Thử nghỉ ¡m đo thiết bị

rất đất (xem v ition Gas) Vi

vậy, không phả : cơ được lựa

chọn theu xâc Ÿ Liệt Nam mới

có thiết bị đồn khi thai công

nhận kiểu cho cơ đốt trong,

Trường Đại hẹ © triĩu USD)

Thang 4/2008, ` : ¡ khí thải xe

mây với câc tra e HORIBA (Nhậu (chỉ có dy, tong kinh

phi bao gĩm c: : thier bi phy tro k’ oăi ra, Phỏ

thử nghiệm khÍ g kiĩm Việt Num (Ao) theo

hoạch đi văo lu

Lo — Số chổ ; ii K0 IWVS:: xe Mạ M Có tỗi thiểu 4 xe, dùng chở Có tỗi thiểu 4 bânh xe, dùng chử hăng ie Ma > 12,000 kg

Câc tiíu chuẩn đều được xđy dựng cho câc loại động cơ khâc nhau (động cơ xăng,

diesel ) trín cơ sở phđn loại động cơ theo công dụng như động cơ ỗtö, xe mây, đẳng cơ

tĩnh tại Đỗi với động cơ õtô lại phđn theo công dụng (chở khâch hay chử hăng) vă

trạng lượng của xe thănh xe con, xe tải hạng nhẹ vă hạng trung (cars, light and medium

21

Trang 24

duty vehicles), xe tai nang (trucks or heavy duty vehicles) Vi dụ, phan loại ôtô theo tiểu chuẩn chđu Au, bang 3-1, [17]

Do hạn chế về thời lượng nín sau đđy chỉ trình bảy thử nghiệm khí thải cho câc đối

tượng thông dụng nhất lă xe con vả xe tải nhẹ, xe may, xe tai nặng vă động cơ tĩnh tại cỡ lửn

Qo

Hình 3-1, Sơ để hệ thẳng thử nghiệm khi thải xe can vă xe tải nhẹ:

1 tủ phản tích khí; 2 quạt hút; 3 chai khí hiệu chuẩn; 4; 9; 10; I1; 12; 23 bơm (lưu

lượng xúc định); $3 tủ mẫu khí; 6 quat hut; 7 may tinh; & ống venturi; 13 4d loe RAL;

14 đường trích khí thải; 15 đường khí thải động co diesel; 16, ong pha loêng khi thải

diesel: 17 đầu lấy mẫu khí để phđn tích HC diesel; 18 đầu lẫy mẫu khi để xâc định

P-M; 19; 25 van; 20 tủ lấy mẫu P-M; 21, van phđn phối; 22 giấy lạc P-M; 24 ống

hòa trộn khí thải động cơ xăng: 26; 28 bộ lọc không khí lăm lng; 27 ơng dđn khí;

29 đường khí thải động cơ xăng; 30 băng thứ con lăn; 3Ï xe thứ nghiệm, 32 măn hình trợ giúp vận hănh; 33 quạt giỏ

3.2 Xe con vă xe tải nhẹ

3.2.1 Sơ đỗ vă nguyín lý lăm việc của hệ thẳng thử nghiệm

Hình 3-I trình băy sơ đồ hệ thống thử nghiệm khí thải điển hình cho xe con vă xe

tải nhẹ Thiết bị thử nghiệm khí thải của Đại học Bâch khoa Hă Nội thuộc loại năy,

Trang 25

Về mặt cầu tao, hĩ thang gĩm câc khỏi chính sau đđy

- _ Khải gay tải nhờ băng thử con lăn 31

- Khĩi lấy mẫu khí thải riĩng cho dong cơ xăng vă diesel (bắt đầu từ câc đường

ống 29 vă 15) chứa văo tủ chứa mẫu 5 vă 20

- Tủ phđn tích khi 1

- Khoi may tinh điều khiển 7

Nguyín tắc hoạt động của hệ thông khâi quât như sau Khi xe hoạt động nhở gay

tải theo chương trình trín bảng thir con lan, khi thai động cơ được pha loang | với khong khí, sau đó được lấy theo định lượng vă chứa trong câc tủ chứa rồi chuyển đến bộ phđn phđn tích Kết quả thử nghiệm sẽ được thông bâo vă kết luận nhờ hệ thống mây tính Sau

đđy sẽ khảo sât một câch chỉ tiết hơn

Xe cđn thử nghiệm phải ở trạng thâi không tải, được đưa đến phịng chuẩn bi (bố trí sal phong thir nghiĩm) it nhat một ngảy trước khi thử nghiệm để lăm câc công việc kiểm tra can thiết vă để cho xe ôn định trong mỗi trường quanh khu vực thử nghiệm Sau đỏ, xe

được sang phòng thử nghiệm

Xe được đưa lín băng thử con lăn 3l (Chassis Dynamometer for Exhaust Gas

Emission Test) có đường kính 48" Bânh chủ động của xe nằm trín con lăn Băng thử con

lăn lă một mây điện có thể lăm việc ở hai chế độ (động cơ vă mây phât) để tạo cản, Con

lăn có kết cầu thay đổi được mỗmen quân tính cho phù hợp với khối lượng của xe Bằng

câch đó băng thử con lăn mô phỏng sức cản vă quân tính của xe giẳng như chạy trín đường Nhờ có cảm biến tốc độ va cảm biển lực trín con lên có thí xâc định tốc độ của xe

vả momen cia con lăn, qua đó xâc định được mỗmen vă công suất do xe truyền cho mây

điện Để tạo điều kiện giỗng như xe chạy trín đường, trước xe bỗ trí quạt gid 33 (quạt giâ

nảy của Phong thí nghiệm Đại học Bâch khoa Hă Nội có lưu lượng định mức lă 26.000 m 1h) Tắc độ của quạt được thay đổi tùy thuộc văo tốc độ của xe Khi thử nghiệm, người lâi điều khiển xe bâm theo đổ thị trín mản hình của thiết bị trợ giúp vận hănh (Drivers'

Aid) 33 (xem 3.2.2)

Khi thử nghiệm khí thải, đường ống thải của xe được nỗi với hệ thông lẫy mẫu có

nguồn chđn khơng do quạt hút 6 bố trí ở cuối hệ thống nín toăn bộ khí thải sẽ đi qua hệ

thống Sau khi văo hệ thẳng, khí thải được lăm loêng bởi không khí bổ sung để tạo điều

kiện tương tự như khi thải văo ) khong khí (simulation) Hệ thẳng có câc đường nỗi riíng

rĩ cho xe xăng vă xe diesel bo tri song song nín khi sử dụng một nhânh thì phải khóa

nhânh kia bảng khóa 19; 25

Đải với xe xăng, khí thải đi theo đường 29 đến bộ lọc vă bổ sung khơng khí hòa

loêng 28 rồi theo ông dẫn 27 văo ống hịa trộn 24 Sau đó hỗn hợp được hút qua ống

venturi 8 ở chế độ tới hạn nín có lưu lượng thẻ tích khơng đổi (xem 3.2.3 a) Mẫu khí để

phần tích câc thảnh phần độc hai được bơm định lượng 9 chuyển vao cac tii nhya teflon (rất bín vững về mặt phản ứng hóa học) trong tủ đựng túi mẫu khí 5 Từ đđy, mẫu khí được bơm 4 chuyển sang ti phđn tích khi I để xâc định câc thănh phđn độc hại HC, CO

va NO, (xem 3.2.3 a) vă câc thănh phần khâc như CƠ: (để xâc định lượng tiíu thụ nhiín liệu) vă Ư; (để xâc định hệ số dư lượng khơng khí Ă) Khí sau khi phần tích được quạt hút

3 thải ra ngoăi

Trang 26

Doi voi xe diesel, khi thải đi

theo đường l5 văo ống lăm loêng

(Dilution Tunnel} 16 Khĩng khi lam |

loêông được hút qua bộ lọc 26 văo ống

L6 hòa trận với khi thải Phần lớn hỗn

hợp sau đó được hút qua ng venturi

vă được trích lấy mẫu khí văo tủ 5,

chuyển sang tủ I để phđn tích rồi thải ra ngoăi như đê trình bảy ở trín, Để

xâc định PM một phan han hon

được hút qui

trong th 20

ngoai Do P-N nín sẽ lăm tỉ hử khí thải xe -

lă Nội

Dùng nhươn

lượng phât 1

Ngoăi ra cần Ì â cao nín phải

say nĩng vad ơ phần tích, do

đó khơng thể bi dùng đầu lay

mau 17 trich HC

Trong k ng câc khí cần phđn tích như trânh sai lệch

kết quả phđn 11 để lấy mẫu

không khỉ từ ¿ đy, mẫu khơng

khí nín được

g trích khí thải

r nghiệm khâc,

Ngoai h khong pha lod

vi dy: nghiĩn

Câc bộ cần phải được

hiệu chuẩn th g câc chai khí

hiệu chuẩn 3 âc rất cao nín

thường phải „ ví dụ chỉ một

đến hai năm giâ thănh thử

nghiệm

Toản hệ chí, hiệu chuẩn

cảm biển phđt cũng như tính

tôn, lưu trữ, ‹ hệ thẳng đảm

nhiệm

Kết quả phđn tích khí vă P-M được biểu thị theo g/km (xem 2.1 a) So sânh với giới

hạn cho phĩp (xem 3.2.4), mây tính sẽ đưa ra kết luận xe có đạt tiểu chuẩn khí thải hay khơng,

Trong q trình thử nghiệm, nhiệt độ vă độ 4m trong phòng thử phải duy tri on dinh

theo tiĩu chudn Theo TCVN 6785-2006 img voi tiĩu chuan EURO Il (xem Phu luc) thi nhiệt 43 nim trong khodng 20 dĩn 30 °C va độ ẩm tuyệt đỗi trong phòng thử hoặc của

Trang 27

khơng khí nạp văo động cơ lă 5,5 s H < 12,2 g nudc/kg khong khi khd, Ngoai ra, hệ

thong may tinh va tủ phđn tích khí phải đặt trong phịng liễn tục duy trì điều hòa nhiệt độ vă độ ấm nín hệ thẳng thơng gió vê điều hịa khơng khí cho thử nghiệm khí thải rất tốn

kĩm,

Cần chủ ý lă, nhiín liệu dùng khí thử nghiệm phải đạt tiíu chuẩn tương ứng Đối

với tiíu chuẩn EURO Il, nhiín liệu xăng phải thỏa mên TCVN 6776-2005, con nhiín liệu diesel phai dat TCVN 5689-2005 (xem Phu luc)

Hinh 3-2 thể hiện một góc phịng thử khí thải xe con va xe tải nhẹ, ĐHBK Hă Nội,

với câc cụm thiết bị như quạt gió tủ đựng ông venturi tủ lấy mẫu P-M, ống pha loêng vă

tủ đựng túi mẫt 3.2.2 Ch thử nghiệm Chương nghiệm được cữ sử mô tả hănh đặc trưni điều kiện về đ

quen lêi xe, đi cụ thể của những đặc thủ hệ thống tiểu biển trín thể g Đu, Mỹ vă Nhị trình thử riĩ t(s) trình thử nghỉ

trín thế giới đ hau Aw

nam 1966

California (M¥

hậu khơng đưc

thiệu hai chưa

của chđu Đu v

kiện vận hănh

Chương :

European Driv

cho EURO I va a

trình năy với tín lă TCVN 6785 : 2006 (xem Phụ lục) NEDC gồm hai giai đoạn Giai đoạn

l: dùng cho xe chạy trong thảnh phổ (City , ————

Cycle) được tiến hănh 4 lần liín tiếp Giai Hình 3-4 Măn hình trợ giúp

đoạn II dùng cho xe chạy trín xa lộ (Extra vận hănh

Urban Driving Cyele) Tổng thởi gian thử lă

Trang 28

1220 giđy, quêng đường thử khoảng II km, vận tac trung binh 32,5 km/h va van toc cực

dai 120 km/h

Chuong trinh thir cho EURO III va IV cũng giỗng như trín nhưng khơng có giải

đoạn chạy không tải 40 s đầu tiín [17]

Trong quâ trình vận hănh xe khi thử nghiệm, người lâi điều khiển xe sao cho con

trỏ trín măn hình trợ giúp vận hănh nằm trong hănh lang dung sai, hình 3-4 Kết quả thử nghiệm phụ thuộc trình độ lănh nghề của người điều khiển xe: cảng chính xâc nếu như số

lỗi cảng ít

b Mỹ

Chương trình thử của Mỹ FTP 75 (Federal-Test-Procedure) gŠm hai chương trình thử riíng biệt cho hai loại đường lă đường thănh phố vă xa lộ

« Chương trình thử cho đường thănh phố (US-City-Cycle)

Chương trình nảy, hình 3-5, chia thănh 4 giai đoạn với câc thông số níu trong bảng

3-2, [4] Am 8&0 A xo | CD 7Ơ 200 300 60 30 0350 z50 Ì_ S50 650 6ö SAT TA 0 700 800 900 7000 60 30 1050 715 ASL 1250 1350 1371 5

Hình 3-5, Chương trình thử cho đường thănh phâ của Mỹ

Bảng 3-2 Câc thơng số của chương trình thử xe con cho đường thănh phố cua Mp

Chuyĩn tiĩp

Trang 29

Khi thải của câc giai đoạn 1,2 vă 4 được gom riểng văn câc túi chứa, được phần tích vă nhđn với câc hệ số qui đổi, tổng hợp lại được kết quả tổng cộng

Quêng đường thử tổng cộng: 17,9 km

Vận tốc trung bình: 31,7 kmh

Vận tắc cực đại: 9],2 kmih

* Chương trình thir cho xa 16 (US-Highway-Cycle)

Chương trinh thử được trình bay trín hình 3-6 với câc thông số sau:

80 ts "= 48,1mph (77,4km /h) enh }— Vin = 59,9mph (96,4 km /h) 60— 8 5 l— > 1 20 = 200 = m = 600 = 800 Thai gian

Hình 3-6 Chương trình thứ xe con với điều kiện xa lộ của Mỹ Quêng đường thử tổng cộng: 10,22 mile (16,45 km)

Vận tốc trung bình: 48,1 mph (mile per hour) (77,4 km/h)_ Vận tốc cực đại: 39,8 mph (96,4 km/h}

Thời gian thử tông cộng: T65 s

3.2.3 Phương phâp lấy mẫu vă xâc định câc thănh phần độc hại a Phương phâp lẫy miu CVS (Constant Volume Sampling)

Hiện nay, phương phâp lay mẫu với thẻ tích khơng đổi CVS được sử dụng cho cả

chương trình thử chđu Âu vă FTP-75 của Mỹ,

Hệ thẳng CVS tạo ra lưu lượng thể tích khơng đổi trong hệ thẳng đo, qua đó giúp

cho việc tính tôn lượng khí thải cũng như lượng độc hại được chính xâc Hệ thống CVS của Phịng thí nghiệm Động cơ đốt trong, Đại học Bâch khoa Hă Nội với sơ đỗ trín hình 3-7 sử dụng quạt hút khí | tạo ra dòng tới hạn với lưu lượng không đổi qua dng venturi 4,

Để tạo ra lưu lượng thẻ tích không đổi khâc nhau cho phủ hợp với động cơ thử nghiệm,

Trang 30

người ta dùng câc ông venturi khâc nhau Băng thử ưtơ của Đại học Bâch khoa Hă Nội củ

ống venturi lớn nhất 20 m”/phút, còn bang thử xe mây: 12 mÌ/phút

Hệ thơng có hai đường lấy mẫu riíng cho hai loại xe: đường 22 cho xe xêng vă đường 18 cho xe

diesel, dĩu duge lam

loêng bởi không khi

qua câc bộ lọc 21 hoặc l6 (xem 3.2.1) Tỷ lệ lăm loêng tơi thiểu lă 8 :1 gggg khí: khí thị nham trânh hơi nước thẳng Ngoăi lăm loêng phản ứng hóa câc thănh phí khí thải xảy : tự như khi ! không (simulation) hợp sau đó s lọc 6 để lọc ran (thường d xuảy - cycloI ị te gia nhiệt để tự đt

nhiệt độ 5 rồi đường đến

venturi 4 va va ôn định

] ra mỗi trưở lấy mẫu khí

khí được lấy 1C; 11 đầu

ng venturi rỉ thai diesel;

định lượng 2 lẩu lấy: mẫu

chứa khí rồi ng; 24 ống

phan tích để lầy mẫu P-

câc thănh p

trong khí th

3.2.1)

Bai vai ảnh phđn độc

hại P-M Theo qui định của Tổ chức bảo vệ mỗi trường Mj EPA (Environmental

Protection Agency) phải dùng ống lăm loêng (Dilution Tunnel) để lấy mẫu P-M (xem định nghĩa P-M ở mục 1.2) Ông lăm loêng được thiết kế sao cho số Re > 4000 (chảy rồi)

[28] Một phần khí đê được lăm loêng sẽ được hút văo đầu lẫy mẫu 8 qua giấy lọc 27 nhờ bơm 28 rồi thải ra môi trưởng Lượng P-M giữ lại trín câc giấy lọc chính lả trọng lượng

Trang 31

Trong hệ thông CVS kiểu cũ, người ta dùng bom chan khĩng 31 (bom root) cĩ vai trò như quạt hút | cùng với ông venturi 4 để tạo ra lưu lượng thẻ tích khơng đổi Nhờ

đồng hỗ đếm vịng quay 32 có thể xâc định lượng khi đi qua hệ thẳng (giỗng như đồng hỗ

nước hay bơm ở cđy xăng) Tuy nhiín, do phức tạp nín hiện nay bơm root it duge ding

trong hệ thống CVS

b Phương phâp xâc định câc thănh phần độc hại

°« CŨ ‘

Thanh phần C CÓ được xâc định bằng phương phâ ap phđn tích hồng ngoại Khi chiếu

tia hang ngoai I yn hop khí, tia sẽ bị CO trong hĩn hep hap thụ TT di Thang qua

mức độ suy gi tla do được sẽ xac dinh ham lugng CO trong hon hợp nấu khi

Mẫu thiết bị

thử aR phản tích : [Ƒ bâ khí Bee Ra khí quyền quyế

|

3-8 Phirong phap huynh quang hod xdc dink NO, |

« HC ry m

Thănh p [ẤN HỆ được xâc định bằng phương phâp

ion hod ngon |@aiguyen ly me Sau: mau khi duge phun

vao ngon lửa fo, cac phan tu HC sĩ chay va bi ion

hoâ Cường đ ion được xâc định tỷ lệ với thănh

phan HC trong Wal (he

‹« NO,

NO, (gị 0 2 |

phâp hujnh quae hea te Miu: th bay trín hình 3-8

Mẫu thử trước tâ Bộ xúc tâc nhiệt, tại đđy NÓ: bị

phđn huỷ thăn| O¿ Mẫu thừ, giờ đđy với NO, chi

gồm NO, sẽ \ văo bộ phận phđn tích huỳnh quang hoâ, Tạ: @ tac dyng voi O; tạo thănh NO:

cĩ mire ning |e on tai trong thei gian ngắn, nhảy |

vẻ mức năng Ì g th ya phat ra tỉa bức xạ Cường độ |

birc xa do duv@igeuphananh thank phan NO, trone nếu

thử ban đầu

Thông thường, câc bộ phần tích khí nói trín được bĩ tri trong một tủ chung gọi lă tủ phđn tích khí Hình 3-9

lă tủ AVL-CEBII tại Phịng thí nghiệm của Đại học Bach

khoa Hả Nội Tủ phđn tích khí được bế trí trong phỏng có

điều hịa khơng khí để duy trì nhiệt độ vă độ đm dn định L xin Le ad

Hình 3-9, ni phan

‘ tích khí AFL-CBEBH

Trang 32

« P-M

Trong thử nghiệm cơng nhận kiểu vẻ khí thải, người ta dùng phương phâp đo (rực

tiếp P-M trong khí thải của động cơ diesel để xâc định lượng phât thải g/km (đỗi với xe

con, Xe tải nhẹ) hay g/kWh (doi với động cơ xe tải nặng, xem mục 3.4) Khi thải được

lam loêng rồi được hút một phan qua phản tử lạc bang giấy qui chuẩn, tại đđy, P-M bị giữ

lại Cđn giấy lọc trước vă sau khi thử nghiệm sẽ xâc định được độ tăng khi lượng phan

tử lọc đo được, qua đó sẽ cho biết hăm lượng P-M trong khí thai Hinh 3-10 14 chiĩc can

siíu chính xâc kiểu điện tử Sartorius CP2 P-F của Phịng thí nghiệm Động cơ đốt trong,

Đại học Bâch khoa Hă Nội có dải đo

Img - 2100 mg với độ chính xâc 0,001 mg Khi đo phải đặt cần trong một tủ vi khí hậu duy trì nhiệt độ vă

độ ẩm ổn định, đồng thời trânh ảnh hưởng của giỏ vă rung động đến độ

chính xâc phĩp đo

Ngoăi ra, doi với một số thử

nghiệm công nhận kiểu (ví dụ đối với

động cơ tĩnh tại, xem mục 3-5} hoặc

thử nghiệm khí thải khi nghiín cứu -

phât triển vă kiểm tra khí thải định kỳ,

hăm lượng P-M có thể xâc định giân

tiếp thông qua xâc định độ mở Hình 3-10 Cđn siíu chính xâc

(Opacity) bằng thiết bị Opacimeter Sartorius CP2 P-F hoặc độ khói (Smoke Value) bằng

thiết bị Smoke Meter Những thiết bị năy đều có thể nỗi với mây tỉnh của hệ thống thử

nghiệm Kết quả đa độ mờ hoặc độ khói về ngun tắc có thể chuyển đổi thănh hăm

lượng P-M (mg/m’)

- Thiết bị Opacimeter dùng phương phâp so sânh cường độ thu được của cùng một

nguồn sắng đi qua không khi tỉnh khiết vă đi qua khí thải Độ suy giảm ânh sâng khi đi

qua khí thải so với khi đi qua khơng khí tỉnh khiết phản ânh hăm lượng câc hạt cản

quang, chủ yếu lă P-M Với nguyín

tắc như vậy, thang đo của Opacimeter

có giâ trị từ 0 đến 100 (%) Tuy

nhiín, kết quả nhận được đẻ đânh giâ

hảm lượng P-M không hoăn toăn

chính xắc vì kể đến cả ảnh hưởng của

hơi nước vă hơi đầu bôi trơn ở dạng

sương mù Trín hình 3-11 lă thiết bị

Opacimeter AVL 439 dùng với băng

thử động cơ một xylanh diesel (dùng

để nghiín cứu - phât triển) của

Trường Đại học Bâch khoa Hă Nội

Thiết bị sử dụng phương phâp đo liín : _ eee

tục, cho phĩp đo khí xả trong cả hai Hình 3.11 a AVL 439°

trạng thâi tĩnh vă động với sai số 0,1%,

30

Trang 33

Trong phịng thí nghiệm người ta còn sử dụng phương phâp Bosch để xâc định độ

khói bằng thiết bị Smoke Meter Cụ thể như sau: cho một lượng khí thải nhất định di qua

mảng giấy lọc chuđn, P-M sẽ bị giữ lại lăm giấy lọc bị đen đi Độ đen của giấy lọc xâc

định được sẽ phản ảnh độ khói của khí thải Hình 3-12 thể hiện thiết bị Smoke Meter AVL 415 dùng cho băng thử động cơ nhiều xylanh của Trường Đại học Bâch khoa Hă

Nội có dải đo từ 0 đến 9,99 ESN (Filter Smoke Number) hoặc từ 0 đến 31999 mg/m” với

độ chỉnh xâc 0, l %4

3.2.4 Tiíu chuẩn giới hạn độc hại

Như trín đê trình bảy, tuỷ thuộc văo tình hình

vả u cầu cụ thể mă câc nước hay khu vực nghiễn cứu vă đưa ra câc tiíu chuẩn giới hạn độc hại khâc

nhau cho từng thời kỳ Sau đđy xin giới thiệu một số tiíu chuẩn giới hạn độc hại của chđu Đu vă Mỹ

a Chđu Đu

Bảng 3-3 dưới đđy níu giới hạn đặc hại do

cộng đẳng chđu Đu âp dụng dùng cho MI (phần loại

xe theo bang 3-1} với chu trỉnh thứ NEDC đê níu ở

mục 3.2.2 a,

Ngoăi ra, để hạn chế lượng phât thải CƠ; -

thực chất lă giảm suất tiíu thụ nhiín liệu, tăng tính

kinh tế của động cơ- Cộng đồng chđu Đu (EU) dự

định [5], chậm nhất đến năm 2010 giới hạn CÓ: lă

120g/km tương đương với 5 lit’ 100 km đổi với nhiễn

liệu xăng vă 4,5 I/I00km đỗi với nhiín liệu diesel

cho xe mới của ELI theo chương trình thử chđu Đu

Như vậy giảm khoảng 1/3 so với giới hạn âp dụng từ

năm 1995 Cho đến nay, một số ôtô mới chế tạo đê

thoả mên điều kiện nỏi trín Ví dụ như xe Mercedes

Sman tiíu thụ 3,4 1/100km [14] Đặc biệt, thâng

6/2000, hing Volkswagen da gidi thiĩu dong ca

diesel tang ap ding cho xe con 3- L-Lupo với 3 xylanh, dung tích 1,2 |, g = 205 g/ml.h, tiĩu thy

nhiín liệu 2,99 1/100 km, chất lượng khi thải dat tiĩu Hinh 3-12 Smoke Meter AVL 415

chuẩn Euro IV [14]

Bảng 3-3 Giới hạn độc hại cho xe M1 trong Công đẳng chđu Đu (g/km)[!7]

ing co diesel

Trang 34

b Mỹ

Nói chung, câc giới hạn của Mỹ ngặt nghỉo hơn của chđu Đu Tại đđy có hai loại tiíu chuẩn lă tiíu chuẩn của liín bang ân dụng cho 49 bang vă tiíu chuẩn riíng của bang Califomia, trong đó tiíu chuẩn California ngặt nghỉo hơn Sử dĩ như vậy lă vi bang

California (thủ phủ lă Los Angeles) có mật độ xe ôtô cao nhất vả lă nơi tập trung công nghiệp ơtơ, điển hình lă ở thănh phổ Detroit

Tiểu chuẩn của bang California phản loại xe theo chất lượng khí thải thănh một số

loại sau đđy [6]

TLEV: những chất để LEV: L kỹ thuật trong sử dụng nhiễ ULEV: thực hiện từ rí * nhằm hạn chế ụng câc tiễn bộ lý xúc tâc }, ưng bắt buộc

iy bat bude phai

sử dụng câc k đến động cơ, xử lý khí thải thănh phần độc hại NMHC ZEV: Z xz xe cb NMOG = 0,0 gimile | 534 vă 2003 lă 10%

Bảng 3 ting mau xe tir

1994 đến 200 ' đổi với C-H-O

(Andehyt), tủ

-H-O (g/mile)

v [ UIEV | LEV | ULEV

Trong bảng 3-5 trình băy tiíu chuẩn bang California âp dụng cho câc mẫu xe từ 1996 đến 2003

Ngoăi ra, cũng như ở chđu Đu, ở Mỹ có qui định về hạn chế tiíu thụ nhiín liệu đối

với nhă chế tạo để hạn chế phât thải CO; thông qua suất tiíu thụ nhiín liệu như sau:

32

Trang 35

1

PE= 055, O45" (3-1)

CFE HFE

trong đỏ:

FE: (Fuel Economy) lă suất tiíu thụ nhiín liệu (I/100km);

CFE: (City Fuel Economy) lă suất tiíu thụ nhiín liệu theo chương trình thử trín đường thănh phố (1/100km); HFE: (Hi¿ trín xa lộ (1/100 Vi dụ, giỏ 3.3 Xe mây Ở nhiều Đăi Loan, Ấn Quốc xe m phương tiện gì nhiín, mức độ may so voi xe (mirc dĩ phat t

mây tương duro con) vă gđy tai

tắc đường nín chính sâch hạn sự phât triển kỉ hăng năm ở VÍ thập kỷ qua nă Ước tỉnh văo wg trình thừ Boxe May,

triệu xe mây đa ` búa đại đa số

người dđn còn I ; Ñ trong những

năm tới vẫn chủ : ‡ xe mây, đến

khoảng 2030 lư đ iíu chiếc

= a sa

Min 4 a

820 10 Ì 1210 (s}

Trang 36

Nền công nghiện xe mây ở Việt Nam trong những năm qua đê phât triển vượt bậc,

với hăng chục liín doanh vả c+ sở sản xuất, lap rap với tỷ lệ nội địa hóa đạt hơn 80% Sản lượng khoảng 2 triệu chiếc! năm một phần trong số đó được xuất khẩu Từ 1/7/2007 theo Quyết định 249/2005/QĐ- TTg ngay 10/10/2005 của Thủ tướng Chính phủ thi xe mây mới phải đạt tiíu chuẩn khi thải EURO II

Thử nghiệm công nhận kiíu xe mây được thực hiện cũng tương tự như đổi với xe

con, tuy nhiín có một số khâc biệt như sau Xe mảy khơng có động cơ diesel nĩn hĩ

không cần bộ phận lấy mẫu P-M tức lă khơng có ẳng lăm loêng (Dilution Tunnel) Ngoăi

ra, xe mây có thí lắp động cơ hai kỳ nín thiết bị thử nghiệm XE mây củn có thím bộ phận

lọc đầu bỏi trơn trong khí thải trước khi đưa văo hệ thông lấy mẫu CVS Khi thử nghiệm xe mây theo tiíu chuẩn EURO II thì chỉ cần duy trì nhiệt độ trong khoảng 20 đến 30C

theo TCVN 7357-2003 va 7358-2003 (xem Phụ lục) mă không căn khong chĩ dĩ am như

thử nghiệm ôtô nín hệ thẳng điều hịa khơng khí đơn giản hơn

Hình 3-13 thể hiện một góc Phịng thử nghiệm xe mây của Đại học Bach khoa Ha

N@i, trong dĩ cd quat gid, man hinh trg gidp van hanh, b6 phan bo sung không khi pha loêng, tủ đựng túi mẫu khi Tủ phđn tích khí của băng thử xe mây cũng giẳng như tủ

của băng thử ơtơ (hình 3-8) cùng được đặt ở phòng điều khiển có nhiệt độ vă độ am on định Cả một số khâc biệt so với hệ thống thir 6tG nhu sau: bang thử con lăn có đưởng

kính 20°, ống venturi lớn nhất của hệ thống lấy mẫu CVS có lưu lượng 12 mỶ/phút, quạt

gió trước xe mây có lưu lượng định mức 32.000 m””h

Bảng 3-6 Tiíu chuẩn giới hạn khi thai xe mây ở Việt Nam theo TCEN 7357: 2003

_ Mức | logixe | CO (g/km) 1 2ky g (EURO I) 2 (EURO II)

` Đối với môtô ba bảnh, giả trị năy

được nhđn với Í 5

** ĐẢI với môtô ba bânh, giâ trị năy

được dp dụng

Chương trình thử nghiệm xe

mây theo tiíu chuẩn chđu Đu có 2

loại lă ECE RỂ? cho xe < 50 cc

ứng với TCVN 7358 : 2003 (xem

Phụ luc) va ECE R40 cho xe > 50

ce ứng với TCVN 7357 : 2003

(xem Phụ lục) Hình 3-14 thể hiện

chương trình thử ECE R40 có thời

gian thử tổng cộng, 1210 giđy, chiều Hình 3-15 Đồng cơ xe tải nặng trín bằng thứ

đải quêng đường thử 4,052 km, tốc động cơ

Trang 37

độ lớn nhất š0km/h

Tiíu chuẩn giới hạn độc hại khi thử công nhận kiểu khí thải xe mây ở Việt Nam

theo TCVN 7357 : 2003 (cho xe > 5ũ cc) tương ứng với ELIROD I vă II được thể hiện trong

bảng 3-6

3.4 Xe tai nặng

3.4.1 Chương trình thử nghiệm

Đấi với xe tải nặng (Heavy Duty Vehicles hay Heavy Duty Truck), động cơ phần lớn lă diesel Nếu như xe con được đưa lín băng thử ơtơ thì đối với xe tải động cơ được

lap trín bêng thử động cơ, hình 3-15 Ciing như doi với động cơ xe con, động co xe tai

được vận hănh theo câc chương trình thử nghiệm qui định a Chương trình thử chđu Đu

Trín hinh 3-16 trinh bay chương trình thử 13 bước của chđu Đu (vă của Mỹ cho đến năm 1984) ding cho động cơ diesel xe tải nặng Chương trình dựa trín những kết quả đo

ĩn định tại câc chế độ khâc nhau: chế độ có tải với câc tải trọng khâc nhau tại một tốc độ

vỏng quay trung gian cụ thể vả tại tốc độ định mức; chế độ còn lại lă chế độ không tải

Lượng độc hại được thu gom bằng câc trang thiết bị tương tự như đê trình bảy trong mục

3.2.3 đê xĩt ở trín vă được tỉnh theo

công thức sau: L 123 4 024 + —===———— (3-2) F + ay _ Per > Peak; oT Jl 8 ũ.12 [ as trong đó: 2 008 m,: lượng đặc hại thứ I; 0ø L

m,¡: lượng độc hại trong một đơn 0

vị thời gian của bước thử thứ ];

p.: âp suất có ích trung bình của wz

dong co; x

Pej: ấp suất có ích trung bình của Ễ

động cơ trong bude thir j; a

=

kị: trọng số của bước thứ j (vi dụ

đối với bước 1, 7, 13 lă 0,25/3); p24446189180H124

+: thời gian đo; Hình 3-16 Chương trình thử 13 bước của

n: số bước thử, n = 13 chđu Đu cho động cơ xe tải hạng nặng

b Chương trình thứ của Mỹ

Từ câc đời xe 1984 trở đi, ở Mỹ không âp dụng chương trình thử 13 bước như đê

trinh bảy ở trín mê thay bằng chương trình thử động (Transient Test Procedure) Ngoăi câc thiết bị như băng thử động cơ cùng câc thiết bị thu gom vă phđn tích khí cịn phải có

Trang 38

trang bị một mây tính chuyín dụng (Transient Control Computer) để điều khiển chế độ

thử, thu thập vă xử lý đữ liệu cũng như tính tôn vă hiển thị kết quả đo Trín hình 3-7

trình bảy diễn biển của tốc độ vòng quay n/ny„ vă mỗmen M/Maạm (so với chế độ định

mức) trong chương trình thử của Mỹ cho động cơ diesel xe tải hạng nặng

3.4.2 Tiíu chuẩn giới hạn độc hại `

a Chđu Đu

Trong bảng 3-6 trình băy tiíu chuẩn giới hạn độc hại của động cơ xe tải có tổng

trọng lượng xe > 3500 kg wf WMA 0†———T lj——] Pa i WF _ 600 700 800 900 1000 1100 + 1200

Hình 3-17 Chương trình thử khí thai ciia My cho ding co diesel xe tai nang

Trang 39

b Mỹ

Bang 3-7 trinh bay giới hạn độc hại của Mỹ đối với dong co diesel xe tai nang, ap

dụng cho toăn quốc, kể cả bang California

Bảng 3-6 Giới hạn độc hại của chđu Đu đổi với động cơ diesel xe tải [12]

——=——ễí~

Cấp tiíu chuẩn EURO I EURO II ~~ EURO III

Hiệu lực từ 17.1992 1.10.1997 ~~ 1.10.2000 CO(g/kWh) | 4.5 — 40 2ˆ = 2,0 —- nce ca NO, (g/k 5,0 P-M (g/k 0,1 *] Công suất động iH] Đời hi chủ | _ xe |ÍE/ 1990 ¡ ngặt đổi với ¡ NO, _ | , 1991 › ngặt đôi với | ¿ Mă P-M 1993 : ngặt đôi với | P-M 1994 l ngặt đêi với Ỉ P-M ngặt đôi với RO, 1998 Bang 3-8 cỡ lớm [4] Độc hại ng bức (g/m?) Hai ky co NO, — 065 —| 0,8 PM 1 nee = 4

Điều kiện đo như sau:

Tải trọng tương ứng với hệ số dư lượng khơng khí A = 1,3 (tương đương với thănh phan oxy trong khí

thai O, = 5%), khi thải ở trạng thải khñ tức lă đê được luại bỏ hơi nước

- Cho động cơ với GuQu z 3MW

”) Độ khỏi đo theo phương phâp Bosch bằng 2,7 FSN (Filter Smoke Number}

Trang 40

3.5 Dong cơ tĩnh tại

Dai vai động cơ tĩnh tại cỡ lớn, thưởng lă động co diesel hoặc động cơ khi-diesel (nhiín liệu diesel phun văo buông chay với một lượng rat nhỏ, có khi chỉ khoảng 1% lăm

măi đốt hỗn hợp khí đốt vă khơng khí, viết tắt lă động cơ DG tức lă Diesel-Gas) dùng để chạy mây phât điện hay lăm mây chính động cơ tảu thuỷ Chế độ của động cơ thường ôn định với công suất lớn Do đó, động cơ thường được thử nghiệm ngay khi lăm việc ở chế

độ ỗn định Khi đó, cơng suất được xâc định bằng những thiết bị đo lắp ngay trín động

cơ, ví dụ thông qua công suất của mây phât điện hoặc qua mơmen vă tốc độ vịng quay

của trục khuỷu Để phản tích khí thải chỉ cẩn sử dụng câc thiết bị đo thông thường

(Diagnostic Equipment), ma khong can sir dung hệ thông thiết bị phđn tích khí phức tạp

va rat dat tiĩn như đối với động cơ ưtư đê níu ở trín (xem 3.2.1)

Bảng 3-8 cho giới hạn câc thănh phđn độc hại theo tiíu chuẩn TA Luf' 86 của

CHLB Đức [3] cho câc động cơ trang bị động lực cỡ lớn