Khảo sát tình hình phát thải ủa xe máy ở thành phố hà nội

Từ các số liệu có đợc các nhà quản lý sẽ xây dựng thành cơ sở dữ liệu, qua đó đánh giá đợc tình trạng máy móc và hiệu quả của việc bảo dỡng định kỳ đối với nồng độ các chất độc hại có

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu kết quả nêu trong luận văn là trung thực và cha từng đợc ai công bố trong bất kỳ đề tài nào khác

Tác giả

Trần Đăng Quốc

Mục lục

Trang Trang 1

Lời cam đoan

Mục lục

Mở đầu 7

chơng I tổng quan– 1.1 Vấn đề ô nhiễm môi trờng trên địa bàn Hà Nội 10

1.2 Sự cần thiết phải kiểm soát khí thải của xe máy ở Hà Nội 12

1.3 Mục đích, đối tợng và nội dung nghiên cứu 15

1.4 Các thành phần độc hại trong khí xả động cơ 16

chơng II ảnh hởng của các chất khí thải độc hại đến -sức khỏe con ngời và môi trờng 2.1 Các thành phần độc hại trong khí xả động cơ đốt trong ảnh hởng đến sức khoẻ của con ngời 19

2.1.1 Mônôxít cácbon (CO) 20

2.1.2 Tổng lợng Hyđrôcácbon (THC) 20

2.1.3 Ôxítnitơ (NOR X R) 21

2.1.4 Anđêhít (C H O) - - 22

2.1.5 Chất thải dạng hạt (P M) - 22

2.1.6 Hợp chất chứa lu huỳnh (SOR x R) 22

2.1.7 Cácbonđiôxít (COR 2 R) 23

2.2 ảnh hởng của các chất khí thải độc hại đến khí hậu và môi trờng 23

2.2.1 Các chất ô nhiễm làm thay đổi nhiệt độ khí quyển 23

2.2.2 Các chất ô nhiễm làm ảnh hởng đến hệ sinh thái môi trờng 24

chơng iii - ảnh hởng của thông số vận hành và kết cấu

đến thành phần các chất trong khí xả động cơ xe máy

3.1 Các nhân tố ảnh hởng đến sự hình thành NOR x R 25

3.1.1 ảnh hởng của hệ số d lợng không khí λ 25

3.1.2 ảnh hởng của hệ số khí sót (γR r R) 26

3.1.3 ảnh hởng của góc đánh lửa sớm (ϕR s R) 26

3.2 Các nhân tố ảnh hởng đến sự hình thành CO 27

3.2.1 ảnh hởng của góc đánh lửa sớm ϕR s R 27

3.2.2 ảnh hởng của nhiên liệu và chế độ vận hành 27

3.2.3 ảnh hởng của thành phần hỗn hợp 28

3.3 Các nhân tố ảnh hởng đến sự hình thành Hyđrôcácbon (H-C) 28

3.3.1 ảnh hởng của các không gian chết 28

3.3.2 ảnh hởng của dầu bôi trơn 28

3.3.3 ảnh hởng của chất lợng quá trình cháy 29

3.3.4 ảnh hởng của quá trình ôxi hoá trong kỳ giãn nở và thải 29

3.3.5 ảnh hởng của ngời điều khiển 29

chơng iv Các biện pháp cắt giảm độc hại trong khí xả- 4.1 Biện pháp liên quan kết cấu 30

4.1.1 Điều khiển chính xác hệ số d lợng không khí λ 30

4.1.2 Điều chỉnh góc đánh lửa sớm phù hợp với chế độ vận hành 30

4.1.3 Sử dụng các biện pháp liên quan đến đánh lửa 30

4.1.4 Biện pháp luân hồi khí xả để giảm NOR x R 31

4.2 Biện pháp xử lý khí thải 32

4.2.1 Đa không khí vào đờng thải 32

4.2.2 Lắp bộ xử lý khí thải 33

4.3 Sử dụng nhiên liệu thay thế 38

-4.3.1 Nhiên liệu khí tự nhiên(Nature Gas Vehicle NGV) 38

4.3.2 Nhiên liệu khí hoá lỏng (Liquefied petroleum gas – LPG) 39

4.3.3 Nhiên liệu thay thế Mêtanol 39

4.3.4 Nhiên liệu thay thế Êtanol 39

Chơng V - Các tiêu chuẩn về kiểm soát khí thải xe hai bánh ở các nớc trên thế giới và việt nam 5.1 Kiểm soát khí thải ở các nớc trên thế giới 40

5.1.1 Các tiêu chuẩn kiểm soát khí thải xe hai bánh ở châu Âu 40

5.1.2 Các tiêu chuẩn kiểm soát khí thải xe hai bánh ở Mỹ 42

5.1.3 Các tiêu chuẩn kiểm soát khí thải xe máy ở một số quốc gia châu á 43

5.2 Kiểm soát khí thải của các phơng tiện cơ giới đờng bộ ở Việt Nam 49

49 5.2.1 Kiểm soát khí thải phơng tiện cơ giới đờng bộ trong cả nớc

5.2.2 Các văn bản liên quan đến công tác kiểm soát khí thải phơng tiện cơ giới đờng bộ ở nớc ta 52

5.3 Giới thiệu hai chu trình thử xe máy của châu Âu ECE R40 và ECE R47 54 5.3.1 Chu trình thử xe máy ECE R40 54

5.3.2 Chu trình thử ECE R47 62

chơng VI - trang thiết bị phục vụ thử nghiệm 6.1 Thiết bị đo khối lợng phát thải theo chu trình ECE R40- 70

6.1.1 Băng thử Chassis Dynometer 20” 70

6.1.2 Màn hình hỗ trợ ngời lái (Driver’s Aid) 71

6.1.3 Quạt gió 72

6.1.4 Hệ thống lấy mẫu với thể tích không đổi CVS 72

6.1.5 Hệ thống phân tích khí CEB II 90

6.1.6 Hệ thống máy tính điều khiển 110

6.2 Thiết bị đo lợng phát thải tĩnh 111

6.2.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc 111

6.2.2 Sơ đồ nguyên lý xác định thành phần CO, COR 2 R, HC bằng bộ phân tích hồng ngoại 112

6.2.3 Sơ đồ nguyên lý xác định thành phần OR 2 R và NOR x Rtrong khí xả bằng cảm biến dòng điện 114

chơng VII tiến hành xác định lợng phát thải độc hại -trong khí xả xe máy 7.1 Xác định nồng độ phát thải tĩnh của một số xe máy trên địa bàn Hà Nội 117 7.1.1 Các bớc tiến hành 117

7.1.2 Kết quả khảo sát chất lợng khí thải của 209 xe máy hai bánh trên địa bàn Hà Nội 118

7.2 Xác định khối lợng phát thải của một vài xe máy trên địa bàn Hà Nội 124

7.2.1 Các bớc chuẩn bị thử nghiệm 124

126 7.2.2 Tiến hành thử nghiệm

7.2.3 Kết thúc quá trình thử và kết quả 126

Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo

phụ lục

mở đầu

Trong những năm gần đây cùng với sự tăng trởng mạnh về kinh tế, các khu công nghiệp và đô thị mới phát triển ngày càng nhiều, do vậy nhu cầu đi lại của ngời dân ngày càng tăng nên số lợng các phơng tiện tham gia giao thông ngày càng lớn, tập trung chủ yếu là ở các thành phố lớn nh Hà Nội và thành phố

Hồ Chí Minh … Tuy số lợng phơng tiện tham gia giao thông tăng lên nhanh chóng trong vài năm trở lại đây nhng chất lợng đờng xá không phát triển kịp tơng xứng, bên cạnh đó còn phải kể đến một số lợng xe cũ còn tham gia giao thông trên đờng Theo thống kê của Ngân hàng Phát triển Châu á (ADB), châu

á là nơi có số lợng xe hai bánh tập trung nhiều nhất trên thế giới chiếm khoảng

50 đến 90% tổng số phơng tiện giao thông đờng bộ Theo thống kê cha đầy

đủ ở nớc ta số lợng xe máy hai bánh chiếm 90% tổng số các loại phơng tiện giao thông của cả nớc, lợng khí thải do chính những động cơ xe máy này thải

ra môi trờng là một khối lợng rất lớn và đây chính là nguồn gây ra ô nhiễm môi trờng nghiêm trọng nhất, đặc biệt là tại các nút giao thông quan trọng vào những giờ cao điểm Tại Thủ Đô Hà Nội, hiện có 580 nút giao thông, trong khi

đó tốc độ gia tăng các phơng tiện giao thông trong những năm qua là rất lớn Trung bình lợng ô tô hàng năm tăng 10%, xe máy tăng xấp xỉ 15% Mật độ phơng tiện giao thông lớn nên tốc độ lu thông trên các đờng phố thấp ở Hà Nội có khoảng 40 điểm thờng xuyên bị ùn tắc giao thông, khi tắc nghẽn giao thông mức độ ô nhiễm hơi xăng dầu có thể tăng lên từ 4 đến 5 lần so với bình thờng Ước tính ô nhiễm không khí gây thiệt hại cho thủ đô khoảng 23 triệu USD mỗi năm tơng đơng với 1 tỷ VNĐ mỗi ngày, đặc biệt là ô nhiễm bụi Con

số trên đợc Trung tâm Kỹ thuật môi trờng đô thị và khu công nghiệp (CEETIA) đa ra trong hội thảo Quản lý chất lợng không khí ở Hà Nội diễn ra

hôm 26/7/2005 Tại cuộc hội thảo này CEETIA cho biết môi trờng không khí ở

Hà Nội đang bị ô nhiễm cục bộ rất nặng nề, chủ yếu ở các nút giao thông trọng

điểm hoặc những trục đờng giao thông chính và các khu công nghiệp Kết quả quan trắc của CEETIA trong vòng 6 năm qua trên địa bàn cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm không khí ngày càng gia tăng Cụ thể, nồng độ các khí SOR 2 R, OR 3 R

trung bình năm tăng từ 10 đến 17%, nồng độ bụi PM tăng từ 4 đến 20%, riêng nồng độ khí NOR 2 R bình quân tăng từ 40 đến 60% mỗi năm Đặc biệt, không khí bị

ô nhiễm bụi nặng nề, nồng độ bụi PM trên địa bàn Hà Nội đo đợc đã vợt so với tiêu chuẩn cho phép của Mỹ từ 2,72 đến 4,8 lần

Trớc những vấn đề cấp bách trên Thủ Tớng Chính phủ đã ra quyết định số 249/2005/QĐ TTg Theo Quyết định này kể từ ngày 01/07/2006 nớc ta sẽ chính -thức áp dụng tiêu chuẩn hạn chế độc hại khí thải đối với các phơng tiện tham gia giao thông Tiêu chuẩn này tơng ứng với tiêu chuẩn EURO II của Châu Âu Xuất phát từ những lý do trên, việc “Khảo sát tình hình phát thải của xe máy ở thành phố Hà Nội” là rất cần thiết và khoa học nhằm tìm hiểu thực trạng khí thải của xe máy ở Hà Nội và đa ra những đề suất, kiến nghị, biện pháp để kiểm soát

và giảm thiểu khí thải xe máy trên địa bàn Hà Nội

Trên cơ sở đánh giá thực trạng phát thải khí thải từ các xe máy hai bánh trên

địa bàn Hà Nội nhằm mục đích cho ngời dân trên địa bàn Hà Nội đợc hít thở không khí trong lành hơn, đồng thời tạo thói quen cho ngời dân sử dụng các phơng tiện giao thông công cộng và chấp hành tốt các quy định quy phạm về môi trờng Ngoài những ý nghĩa thực tiễn nh đem lại lợi ích cho ngời dân đề tài còn phần nào giúp ích cho các nhà hoạch định chính sách đa ra các chính sách phù hợp và lâu dài, thông qua đó các nhà sản xuất phải đẩy mạnh áp dụng các ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến vào sản xuất xe hai bánh sạch hơn, các nhà khoa học phải luôn tìm ra những công nghệ hiện đại trong việc sản xuất và

chế tạo cũng nh tìm và khai thác các nguồn nguyên liệu thay thế cho nhiên liệu dầu mỏ đang sử dụng cho động cơ đốt trong nh hiện nay đồng thời đa nhiên liệu mới vào sử dụng cho xe hai bánh ở nớc ta trong tơng lai

Em xin chân thành cảm ơn Thầy PGS.TS Phạm Minh Tuấn, ngời luôn nhiệt tình hớng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để bản luận văn của em đợc sớm hoàn thành Em cũng xin cảm ơn TS Lê Anh Tuấn cùng toàn thể các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp trong Bộ môn Động cơ đốt trong Viện Cơ khí -

Động lực Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu - giúp em hoàn thành bản Luận văn này

Học viên thực hiện:

KS Trần Đăng Quốc

tổng quan

1.1 Vấn đề ô nhiễm môi trờng trên địa bàn Hà Nội.

Hà Nội có diện tích tự nhiên là 918,1kmP

2 P

và có 1.427km đờng giao thông, khoảng cách từ phía Bắc xuống phía Nam là 50km, chiều dài từ phía Đông sang phía Tây là 30km, dân số hơn 3 triệu ngời Tốc độ phát triển của hệ thống giao thông vận tải ở Hà Nội hiện rất cao, số lợng phơng tiện cũng nh chủng loại phơng tiện ngày càng đa dạng và phong phú bảng 1.1

Bảng 1.1 Số lợng xe cơ giới trên địa bàn Hà Nội Nguồn: Chơng trình không khí sạch Thuỵ Sỹ – Việt Nam giai đoạn I

đã tăng lên rất nhanh (bảng 1.2)

Nguồn: Phòng Cảnh sát giao thông Công An Hà Nội

ôtô và 4.520 xe môtô tham gia giao thông, đồng thời 1km đờng ngoại thành sẽ

nh vậy môi trờng không khí tại Hà Nội đang bị ô nhiễm một cách trầm trọng

đặc biệt là tại các ngã ba, ngã t chính (bảng 1.3)

Bảng 1.3 Mức độ ô nhiễm tại một số nút giao thông chính

Nguồn: Trung tâm Kỹ thuật Môi trờng Đô thị và các Khu công nghiệp(CEETIA)

1.2 Sự cần thiết phải kiểm soát khí thải của xe máy ở Hà Nội

1.2.1 Khảo sát khí thải xe máy trên địa bàn Hà Nội là một thực tế khách quan

Theo số liệu thống kê từ năm 1999 đến 2004 của Trung tâm Kỹ thuật môi trờng Đô thị và các Khu công nghiệp (CEETIA), nồng độ các chất gây ô nhiễm không khí nh NOR 2 R, SOR 2 R, OR 3 Rvà P M có xu hớng tăng (hình 1.1)-

Nằm trong khuôn khổ Dự án Phát triển Giao thông đô thị Hà Nội do Ngân hàng Thế giới tài trợ Ngày 24 tháng 03 năm 2006, Uỷ ban Nhân dân thành phố

Hà Nội đã có công văn số 1132/UB XDĐT về việc chơng trình khám xe máy

-nguyên môi trờng và nhà đất, Ban quản lý dự án Giao thông đô thị và giao cho

Sở Tài nguyên môi trờng và nhà đất triển khai thực hiện chơng trình “Khám xe máy trên địa bàn Hà Nội”

Thông qua Chơng trình này nhằm nâng cao nhận thức của ngời dân trong việc bảo dỡng xe máy để giảm nồng độ ô nhiễm, tập hợp thông tin thu đợc từ các phơng tiện xe máy hiện tại và phân tích các số liệu thu đợc Từ các số liệu

có đợc các nhà quản lý sẽ xây dựng thành cơ sở dữ liệu, qua đó đánh giá đợc tình trạng máy móc và hiệu quả của việc bảo dỡng định kỳ đối với nồng độ các chất độc hại có trong khí thải xe máy đồng thời qua đây có thể tiến hành các chơng trình cắt giảm ô nhiễm không khí đối với các xe máy để Hà Nội có môi trờng không khí sạch

Chơng trình đợc thực hiện trong năm ngày bắt đầu từ ngày 25 đến ngày 30 tháng 11 năm 2006 Nội dung Chơng trình là đo mức độ phát thải của xe bằng hai phơng pháp:

O3 SO2 PM10

CO – trục

y bên phải

Hình 1.1 Ô nhiễm không khí tại trạm quan trắc CEETIA

(Tính theo mg/m3)

Giấy, Hà Nội Cửa hàng Honda uỷ nhiệm - Đờng Xuân Thuỷ, Quận Cầu Giấy và Công ty Việt Nhật Motor – 89 Lê Duẩn Hà Nội.

+ Xác định khối lợng phát thải theo chu trình thử ECE R40 cho hai xe máy trớc và sau khi bảo dỡng, dự kiến sẽ thực hiện vào tháng 12 năm 2006

-Để thực hiện đợc chơng trình này cần có đợc sự phối hợp chặt chẽ của các ban ngành trên địa bàn và các Hãng sản xuất xe máy ở Việt Nam cũng nh các cơ quan thông tấn báo chí, đặc biệt là các nhà tài trợ

1.2.2 Sự cần thiết phải Khảo sát tình hình phát thải của xe máy ở Hà Nội

Cùng với sự gia tăng về số lợng xe máy trong cả nớc, số lợng xe máy trên

địa bàn Hà Nội cũng tăng lên rất nhanh trong những năm qua (năm 1996 là 570.544 chiếc, tính đến tháng 03 năm 2006 số xe máy đăng ký trên địa bàn Hà Nội là 1.560.627 chiếc), thêm vào đó phải kể đến một lợng không nhỏ các xe máy có đăng ký ở các tỉnh khác đang tham gia giao thông trên địa bàn Thành phố, chúng cũng góp một phần thải một lợng không nhỏ các chất khí độc hại vào môi trờng không khí Hà Nội Đặc biệt ở Hà Nội thờng xuyên xảy ra hiện tợng ùn tắc giao thông vào các giờ cao điểm, khi đó hầu hết động cơ của các xe

đều đang ở trạng thái làm việc không tải hoặc tải nhỏ, đây là một nguồn phát thải các khí độc hại rất lớn làm ảnh hởng tới môi trờng và sức khoẻ con ngời Các khí này thờng có nồng độ cao hơn nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép và do đó chúng tác động rất lớn tới sức khoẻ của không chỉ những ngời có mặt tại điểm

ách tắc mà còn tới cả những cộng đồng dân c ở các khu vực xung quanh Cụ thể, nồng độ các khí SOR 2 R, O3 R R trung bình năm tăng từ 10 đến 17%, nồng độ bụi P-M tăng 4 20%, riêng nồng độ khí NO- R 2 R bình quân tăng 40 đến 60% mỗi năm Đặc biệt, không khí bị ô nhiễm bụi nặng nề Nếu so sánh nồng độ bụi P M của nớc -

2,72 đến 4,8 lần so với Mỹ

Với cơ sở và điều kiện về hạ tầng giao thông của Thủ đô Hà Nội, cùng với sự phát triển rất năng động về kinh tế và đặc biệt là thu hút đầu t nớc ngoài vào các khu công nghiệp, cùng với sự phát triển hơn nữa của ngành công nghiệp du lịch Hà Nội thì việc khảo sát và kiểm soát khí thải đối với xe máy là hết sức cần thiết để phát triển Thủ đô bền vững và văn minh là chiến lợc lâu dài cần thực hiện ngay đối với một đất nớc đang phát triển nh nớc ta hiện nay

1.3 Mục đích, đối tợng và nội dung nghiên cứu

1.3.1 Mục đích

Trên cơ sở đã nêu trên, mục đích của luận văn nhằm làm rõ hơn việc khảo sát tình hình phát thải của xe máy ở thành phố Hà Nội là thực sự cần thiết và hoàn toàn đúng đắn Bởi vì, kể từ ngày 01 tháng 07 năm 2008 cả nớc ta sẽ áp dụng tiêu chuẩn khí thải EURO II đối với mọi phơng tiện giao thông cơ giới đờng

bộ Đồng thời luận văn còn khẳng định việc thực hiện đo đạc lấy số liệu làm cơ

sở để đánh giá tình hình phát thải của xe máy là hoàn toàn thực hiện đợc thông qua các thiết bị hiện đại của Phòng thí nghiệm Động cơ đốt trong AVL – Viện Cơ khí Động lực – Thờng Đại học Bách khoa Hà Nội

1.3.2 Đối tợng

Đối tợng nghiên cứu của luận văn là các xe máy đang hoạt động trên địa bàn

Hà Nội Các xe máy làm đối tợng khảo sát là các xe của hãng nổi tiếng và đã có mặt lâu dài ở Việt Nam nh: Honda; Suzuki; Yamaha; SYM và các xe máy có nguồn gốc từ Trung Quốc v.v Tất cả các đối tợng thử này đều đợc thử nghiệm để đo bằng hai cách đó là:

+ Kiểm tra nồng độ phát thải tĩnh của các xe máy trớc khi bảo dỡng, bằng thiết bị chuyên dùng AVL Digas4000 do Hãng AVL GmbH của Cộng hoà

Nam cung cấp

+ Xác định khối lợng phát thải của các xe máy Thiết bị dùng để đo trong trờng hợp này là Hệ thống băng thử khí thải xe máy Chassis Dyno 20” thuộc Phòng thí nghiệm Động cơ đốt trong AVL – Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội do Hãng AVL GmbH của Cộng hoà áo sản xuất Việc thu gom, phân tích và xác định khối lợng phát thải của các xe máy hoàn toàn

tự động và thực hiện theo Chu trình, Tiêu chuẩn khí thải EURO II của châu Âu

1.2.3 Nội dung

Nghiên cứu lựa chọn đối tợng thử nghiệm, chu trình và tiêu chuẩn thử nghiệm dành cho xe máy của một số nớc trên thế giới và EUROII, nghiên cứu cách vận hành và sử dụng thiết bị để thực hiện lấy số liệu Thực hiện đo nồng độ phát thải tĩnh đối với các loại xe máy khác nhau trên địa bàn Hà Nội Trên cơ sở

đó kết hợp với điều kiện kinh tế của Hà Nội và tốc độ phát triển về số lợng xe máy trên địa bàn mà từ đó làm cơ sở để đề xuất biện pháp nhằm cắt giảm lợng khí thải độc hại của xe máy trên địa bàn Hà Nội

thành phần dạng hạt PM, hợp chất chứa lu huỳnh.-

1.4.1 Mônôxít cácbon (CO)

Mônôxítcacbon (CO) là sản phẩm cháy của nhiên liệu sinh ra do ôxi hoá không hoàn toàn cácbon (C) trong điều kiện thiếu ôxi (OR 2 R) CO ở dạng khí không mầu, không mùi, không vị

1.4.2 Total Hydrocacbon(THC)

Total Hyđrôcácbon (THC) là tổng các loại Hyđrôcácbon (H C) có trong nhiên liệu hoặc dầu bôi trơn không cháy hết nên lẫn trong khí xả của động cơ thải ra môi trờng Hyđrôcácbon (H C) có nhiều loại và mỗi loại có mức độ độc hại -khác nhau Các Hyđrôcácbon (H C) có nguồn gốc paraphin hoặc naphtalin có thể -coi là vô hại trong khi đó các Hyđrôcácbon (H C) thơm (có nhân benzen) thờng -rất độc chúng có thể gây ra căn bệnh ung th

-1.4.3 Ôxítnitơ (NORX R)

Ôxítnitơ là sản phẩm ôxi hoá NR 2 R có trong không khí (trong khí nạp mới) ở

điều kiện nhiệt độ cao trên 1100 P

0 P

C NOR X R tồn tại ở hai dạng chủ yếu là NO và

NOR 2 R trong đó NO chiếm đại bộ phận NO là khí không mùi và không nguy hiểm nhng nó không bền và dễ chuyển thành NOR 2 R trong điều kiện tự nhiên NOR 2 R là khí có mầu nâu đỏ, có mùi gắt

1.4.4 Anđêhít (C-H- O).

Anđêhít có công thức chung là C O, là một chất khí gây tê và co mùi gắt, một số loại có thể gây ung th nh fócmanđêhít

-H-1.4.5 Chất thải dạng hạt (P- M).

P M (Particulate Meter) hay còn gọi là bồ hóng, là chất ô nhiễm đặc biệt quan trọng trong khí xả của động cơ diesel, nó tồn tại dới dạng hạt rắn có đờng kính trung bình khoảng 0,3 àm,

-Sản phẩm chính là khí SO2 R R, chất khí không màu có mùi gắt, khi tác dụng với nớc tạo thành axít yếu (HR 2 RSOR 3 R )

1.4.7 Cácbonđiôxít (COR2R)

Cácbonđiôxít (CO) là sản phẩm cháy hoàn toàn của C trong OR 2 R và là sản phẩm chính, chủ yếu của quá trình đốt cháy nhiên liệu có nguồn gốc từ

Hyđrôcácbon

Học viên: Trần Đăng Quốc – Cao học 2005

chơng II

ảnh hởng của các chất khí thải độc hại đến

Môi trờng không khí đang ngày càng bị huỷ hoại nghiêm trọng, nguồn gây ô nhiễm chủ yếu là khí thải của động cơ đốt trong Quá trình cháy trong động cơ

đốt trong là quá trình ô xy hoá nhiên liệu và giải phóng nhiệt năng, toàn bộ quá trình diễn ra trong buồng cháy động cơ theo những cơ chế phức tạp và bị ảnh hởng bởi rất nhiều thông số

Quá trình cháy lý tởng của hỗn hợp hyđrôcácbon với không khí chỉ sinh ra

COR 2 R, HR 2 RO và NR 2 R Thực tế ở quá trình nạp, hỗn hợp đợc đa vào bên trong xy lanh động cơ là hỗn hợp không đồng nhất, các thông số của quá trình nén biến

đổi rất phức tạp Sự biến đổi của các hiện tợng vật lý và hoá học xảy ra rất nhanh trong quá trình cháy nên ở thành phần khí xả động cơ đốt trong luôn có chứa một hàm lợng đáng kể những chất độc hại nh các ôxit nitơ NOR x R, mônôxít cácbon (CO), các hyđrôcácbon cha cháy hết (H C), chất thải dạng hạt P M và - -các hợp chất của lu huỳnh

Theo định nghĩa của Cộng đồng châu Âu về ô nhiễm không khí thì “Không khí đợc coi là ô nhiễm khi thành phần của nó bị thay đổi hay khi có sự xuất hiện của những chất lạ gây ra những tác hại mà khoa học chứng minh đợc hoặc gây

ra sự khó chịu cho con ngời”

2.1 Các thành phần độc hại trong khí xả động cơ đốt trong ảnh hởng đến sức khoẻ của con ngời

Động cơ đốt trong hoạt động do nhiên liệu cháy cỡng bức trong xi lanh động cơ và dãn nở sinh công Nhiên liệu sử dụng cho động cơ ngày nay phổ biến nhất

là hai loại nhiên liệu xăng và điesel, là nhiên liệu có nguồn gốc tự nhiên nên chúng có đầy đủ các thành phần C, H, O, S,…

Quá trình cháy cỡng bức diễn ra trong xi lanh là một quá trình phức tạp với giai đoạn khác nhau, trong các giai đoạn này nhiên liệu đợc ôxi hoá và giải phóng năng lợng Quá trình ôxi hoá nhiên liệu sẽ tạo ra các hợp chất khác nhau trong khí xả của động cơ Các thành phần khí chính trong khí xả động cơ là CO,

COR 2 R, NOR X R, THC, andêhít, thành phần dạng hạt PM, hợp chất chứa lu huỳnh.-

2.1.1 Mônôxít cácbon (CO)

Mônôxítcacbon (CO) là sản phẩm cháy của nhiên liệu sinh ra do ôxi hoá không hoàn toàn cácbon (C) trong điều kiện thiếu ôxi (OR 2 R) CO ở dạng khí không mầu, không mùi, không vị Mônôxítcacbon (CO) là chất thải đe doạ nghiêm trọng đến sức khoẻ con ngời đặc biệt là thai nhi và những ngời mắc bệnh tim Nếu làm việc trong điều kiện mức CO cao sẽ dẫn đến suy giảm thị lực, năng lực làm việc, sự khoé léo, khả năng học tập và hiệu suất công việc Nếu CO kết hợp với sắt có trong sắc tố của máu sẽ tạo thành một hợp chất ngăn cản quá trình hấp thụ ôxi của emoglobin trong máu và làm cho các bộ phận của cơ thể bị thiếu h

ôxi Theo các nghiên cứu nếu:

+ 20% lợng hemoglobin bị khống chế sẽ gây nhức đầu, chóng mặt, buồn nôn

+ 50 % lợng hemoglobin bị khống chế thì não bắt đầu bị ảnh hởng

+ 70 % lợng hemoglobin bị khống chế có thể dẫn đến tử vong

Hàm lợng CO cho phép trong không khí là [CO] = 33 mg/mP

3 P

2.1.2 Tổng lợng Hyđrôcácbon (THC)

Tổng lợng Hyđrôcácbon (THC) là các loại Hyđrôcácbon (HC) có trong nhiên liệu hoặc dầu bôi trơn không cháy hết có trong khí xả của động cơ

Học viên: Trần Đăng Quốc – Cao học 2005

Hyđrôcácbon có nhiều loại và mỗi loại có mức độ độc hại khác nhau Các Hyđrôcácbon có nguồn gốc paraphin hoặc naphtalin có thể coi là vô hại trong khi

đó các Hyđrôcácbon thơm (có nhân benzen) thờng rất độc chúng có thể gây ra căn bệnh ung th Hyđrôcácbon tồn tại trong khí quyển còn gây ra sơng mù gây tác hại cho mắt, niêm mạc và đờng hô hấp Thông thờng để đánh giá chuẩn môi trờng thì thờng xét tổng lợng Hyđrôcácbon mà động cơ phát ra

2.1.2.1 Benzen. Khi hệ hô hấp tiếp xúc với trong một thời gian dài với nồng độ Benzen cao sẽ gây ra ung th các mô tạo ra bạch cầu trong máu Nếu tiếp xúc với Benzen hoặc các chất chuyển hoá từ Benzen cũng làm biến đổi gen ở cả ngời và

động vật, đồng thời cũng là một trong những nguyên nhân gây ra bệnh bạch cầu

2.1.2.2 Formalđêhýt Là nguyên nhân gây ra các hoạt động làm biến đổi gen

trong quá trình nuôi dỡng tế bào

2.1.2.3 Axêtanđêhyt: có tính chất hoá học gần giống với Formanđêhyt là đợc

sinh ra và mất đi trong quá trình biến đổi hoá học ở ngoài không khí Đây là chất

có thể gây ung th cho con ngời

2.1.2.4 Butađien 1,3: là chất đã đợc Cục Bảo vệ Môi trờng Mỹ phân loại là

chất có thể gây ung th cho con ngời ở nhóm B2 vào năm 1985

2.1.3 Ôxítnitơ (NORX R)

- Ôxítnitơ là sản phẩm ôxi hoá NR 2 R có trong không khí (trong khí nạp mới) ở

điều kiện nhiệt độ cao trên 1100 P

0 P

C NOR X R tồn tại ở hai dạng chủ yếu là NO và

NOR 2 R trong đó NO chiếm đại bộ phận NO là khí không mùi và không nguy hiểm nhng nó không bền và dễ chuyển thành NOR 2 R trong điều kiện tự nhiên NOR 2 R là khí có mầu nâu đỏ, có mùi gắt, gây nguy hiểm cho phổi, niêm mạc Khi tác dụng với nớc tạo ra axít, gây ra ma axít làm ăn mòn cho chi tiết máy và đồ vật

Điôxitnitơ làm gia tăng lây nhiễm đờng hô hấp, làm nghẽn thở đối với những

ngời mắc bệnh hen và làm giảm chức năng của phổi NOR 2 R đặc biệt nguy hiểm

đối với trẻ em là bị ho và chảy nớc mũi, đau họng

- Ngoài ra NOR x R còn làm ảnh hởng đến môi trờng nh làm lắng đọng axit phá huỷ các cây cối ở các vùng cao hoặc các sinh vật sống trong các hồ và sông suối

- Làm tăng lợng bụi hạt bằng cách chuyển thành AxitNitric trong không khí

và tạo thành hạt Nitrat

Hàm lợng cho phép [NO] = 9 mg/mP

3 P

, [NO2 R R] = 9 mg/mP

3 P

2.1.4 Anđêhít (C- - H O)

Anđêhit có công thức chung là C H O, là một chất khí gây tê và co mùi gắt, một số loại có thể gây ung th nh foocmondehit

-Hàm lợng cho phép [CHO] = 0,6 mg/mP

3 P

có thể gây ung th do các hydrocacbon thơm bám dính lên nó P M sinh ra do quá trình phân huỷ nhiên liệu và dầu bôi trơn, chúng chính là C cha cháy hết bị bón thành các hạt nhỏ Trong không khí P M là tác nhân gây sơng mù, bụi bẩn -làm ảnh hởng đến giao thông và sinh hoạt của con ngời P-M còn làm trầm trọng thêm các bệnh về hô hấp và tim mạch, làm biến đổi mô và cấu tạo phổi, làm thay đổi cơ chế kháng thể của phổi

-2.1.6 Hợp chất chứa lu huỳnh (SORxR)

Sản phẩm chính là khí SOR 2 R, chất khí không màu có mùi gắt, khi tác dụng với nớc tạo thành axít yếu (HR 2 RSO3 R R) gây h hại cho mắt và đờng hô hấp, SOR 2 Rlàm giảm khả năng đề kháng của cơ thể và tăng cờng tác hại của các chất ô nhiễm

Học viên: Trần Đăng Quốc – Cao học 2005

khác đối với cơ thể nh giảm khả năng thở tạm thời đối với trẻ em bị hen và với những ngời lớn làm những công việc nặng ngoài trời Nếu tiếp xúc với SOR 2 R ở mức độ cao trong thời gian lâu dài cộng với mức P M cao sẽ làm thay đổi khả -năng bảo vệ phổi và làm trầm trọng các bệnh về tim mạch hiện có Nếu tiếp xúc với SOR 2 R ở mức độ thấp sẽ gây ra các triệu chứng nh thở khò khè, tức ngực, thở ngắn Hàm lợng cho phép [SOR 2 R] = 2 ml/mP

3 P

Ngày nay, các loại nhiên liệu đang đợc khống chế hàm lợng S có trong nó

2.1.7 Cácbonđiôxít (COR2R)

Cacbondioxit là sản phẩm cháy hoàn toàn của C trong OR 2 R và là sản phẩm chính và chủ yếu của quá trình cháy COR 2 R tuy không độc với sức khoẻ của con ngời nhng với nồng độ quá lớn có thể gây ngạt Hàm lợng cho phép [COR 2 R] =

2.2 ảnh hởng của các chất khí thải độc hại đến khí hậu và môi trờng

2.2.1 Các chất ô nhiễm làm thay đổi nhiệt độ khí quyển

Các chất khí khác nhau có dải hấp thụ bức xạ khác nhau Từ phản ứng đốt cháy cácbuahyđrô ta sẽ thấy khí thải của động cơ đốt trong khi thải ra ngoài môi trờng chủ yếu là khí Cácbônic – COR 2 R Theo khoa học chứng minh thì đây chính là thủ phạm gây ra hiệu ứng nhà kính và là nguyên nhân chính làm cho trái

đất bị nóng dần lên Do COR 2 Rlà chất khí có giải hấp thụ bức xạ cực đại ứng với bớc sóng 15 m , đây là chất hấp thụ bức xạ chủ yếu các tia bức xạ hồng nà goại

từ trái đất và bức xạ ngợc trở lại trái đất một phần nhiệt lợng làm cho bầu khí quyển của chúng ta bị nóng dần lên

Với tốc độ gia tăng các phơng tiện ôtô và xe máy nh hiện nay, dự đoán khoảng giữa thế kỷ 22 nồng độ khí COR 2 Rlà gấp 2 lần nh hiện nay Khi đó bầu khí

quyển sẽ tăng lên từ 2 đến 3P

o P

C, băng ở Bắc Cực và Nam Cực sẽ bị tan dần làm cho mực nớc biển sẽ dâng cao lên, khí hậu sẽ bị thay đổi nh chế độ ma gió và

sa mạc hóa bề mặt trái đất

2.2.2 Các chất ô nhiễm làm ảnh hởng đến hệ sinh thái môi trờng

- ÔxitNitơ tạo nên lắng đọng Nitơ xuống hệ sinh thái và các cửa biển dễ bị bão hoà Nitơ, làm cho tảo và các loài thực vật khác không có lợi phát triển một các nhanh chóng gây tác hại đến sinh thái và ảnh hởng đến kinh tế Đặc biệt là hiện tợng tảo và các sinh vật phù du ra hoa nhiều, thực vật dới nớc bị thối rữa làm cản trở ánh sáng không chiếu xuống đợc Tất cả điều này làm cho lợng ôxi hoà tan bị giảm đáng kể, đó là điều không có lợi cho các động vật sống dới nớc nh tôm, cá, cua và trai sò, ốc, hến

- Các chất thải dạng hạt có kích thớc rất nhỏ cỡ 0,1 đến 1 àm sẽ làm cho ta

λ =1,1 hỗn hợp hơi nghèo Nếu λ tiếp tục tăng, nghĩa là hỗn hợp nhiên liệu nạp vào động cơ sẽ loãng dần và nhiệt độ trong buồng cháy sẽ giảm làm cho lợng

NO có trong khí xả cũng giảm Đây là nguyên nhân chính làm cho lợng NOR x R trong khí thải giảm xuống khi tăng (hình 3.1)λ

Hình 3.1 Biến thiên NO theo λ

3.1.2 ảnh hởng của hệ số khí sót (γγγγγRrR)

Hỗn hợp trong xilanh động cơ ở cuối kỳ nén gồm có: Không khí, hơi nhiên liệu và một lợng khí xả còn sót lại không quét đợc ra ngoài trong quá trình quét thải Lợng khí sót này nằm lẩn khuất ở những khu vực đặc biệt nh thành vách xilanh nắp máy

Lợng khí sót phụ thuộc vào các yếu tố:

A/F=15 A/F=16

Xang thuong Mau xang 1 Mau xang 2

Kết quả thí nghiệm trên băng thử Chassis Dyno 20” tại “Phòng thử nghiệm khí thải cho xe máy” thuộc Phòng thí nghiệm động cơ đốt trong AVL Trờng đại học Bách khoa Hà Nội, cùng với 3 loại nhiên liệu xăng có thành phần hoá học khác nhau ở cùng một chế độ tải, ta thấy lợng CO phát thải phụ thuộc vào các yếu tố nh: thành phần nhiên liệu, tải và tốc độ xe (Hình 3.3 và 3.4)

Ba mẫu xăng thử là:

+ Xăng thờng là xăng thơng phẩm bán trên thị trờng hiện nay

+ Mẫu xăng 1 là xăng thơng phẩm pha thêm cồn

+ Mẫu xăng 2 là xăng thơng phẩm pha thêm một lợng cồn lớn hơn mẫu 1

Từ thực nghiệm cho thấy khi sử dụng loại nhiên liệu có thành phần Các bon (C) lớn sẽ có nồng độ CO càng lớn

Hình 3.3 Phát thải CO ở 70% tải

Km/

ppm

0 20 40 60 80 100 120

Xang thuong Mau xang 1 Mau xang 2

3.2.3 ảnh hởng của thành phần hỗn hợp.

Đối với động cơ xe máy sử dụng bộ chế hoà khí và hoạt động trong thành phố nên động cơ thờng xuyên phải làm việc ở vùng tải thấp, hỗn hợp nhiên liệu trong động cơ luôn luôn là hỗn hợp đậm và CO sinh ra rất nhiều

3.3 Các nhân tố ảnh hởng đến sự hình thành Hyđrôcácbon (H-C)

3.3.1 ảnh hởng của các không gian chết.

Các không gian chết bao gồm: không gian ở chân ren của bugi, không gian ở

đệm nắp quy lát, không gian giữa đế và nấm xúppáp, không gian giữa xécmăng

và rãnh xécmăng quá trình nén hỗn hợp đợc đa vào những khu vực chết rất ở nhanh, khi quá trình cháy diễn ra áp suất trong buồng cháy tăng lên rất nhanh do vậy đẩy một lợng hỗn hợp mới vào các khu vực chết Khi màng lửa lan đến không gian chết, hỗn hợp tại các không gian này vẫn không cháy do vậy lợng

HC sẽ còn lẩn khuất tại những không gian chết

3.3.2 ảnh hởng của dầu bôi trơn

Trong quá trình làm việc của động cơ, khí cháy sẽ bị lọt xuống cácte qua khe

hở giữa các xécmăng khí và xéc măng dầu, lợng khí này sẽ đợc thoát ra ngoài

Hình 3.4 Phát thải CO ở 100% tải

Km/

ppm

theo đờng thông khí cácte ra ngoài môi trờng đồng thời sẽ mang theo hơi dầu bôi trơn thải ra ngoài môi trờng

3.3.3 ảnh hởng của chất lợng quá trình cháy.

Do hiệu ứng sát vách nên khi màng lửa lan tràn đến sát thành xilanh, màng lửa sẽ bị dập tắt, lợng hiđrôcácbon bám trên thành xilanh sẽ không cháy đợc

Đây là nguyên nhân gây ra hiện tợng làm tăng Hyđrôcácbon (H C) trong khí thải, hiện tợng này thờng xảy ra ở chế độ không tải hoặc tải nhỏ và tốc độ thấp, chế độ tăng tốc hoặc giảm tốc độ đột ngột, hay các xe sử dụng hệ bộ chế hoà khí thông thờng hoặc năng lợng đánh lửa của bugi thấp, góc đánh lửa sớm không phù hợp

-3.3.4 ảnh hởng của quá trình ôxi hoá trong kỳ giãn nở và thải.

Lợng Hyđrôcácbon (H C) thoát ra khỏi những không gian chết sẽ khuyếch tán vào cùng sản vật cháy và sẽ bị ôxi hoá một phần, quá trình ôxi hoá vẫn tiếp tục diễn ra trên đờng thải do vậy lợng HC trong khí xả sẽ giảm đi Lợng HC phụ thuộc vào góc đánh lửa sớm

-3.3.5 ảnh hởng của ngời điều khiển.

Hình 3.5 Lợng HC thay đổi theo tải và tốc độ

Km/hppm

Thực nghiệm trên băng thử Chassis Dyno 20” tại “Phòng thử nghiệm khí thải cho xe máy” thuộc Phòng thí nghiệm động cơ đốt trong AVL Trờng đại học Bách khoa Hà Nội cho thấy tải trọng và tốc độ hoạt động của xe cũng ảnh hởng

đến lợng HC thải ra ngoài môi trờng

chơng iv Các biện pháp cắt giảm độc hại trong khí xả

4.1 Biện pháp liên quan kết cấu

4.1.1 Điều khiển chính xác hệ số d lợng không khí λλλλλ

+ Điều khiển hệ số d lợng không khí trong một giới hạn hẹp, để thực hiện

đợc điều này bắt buộc ta phải sử dụng bộ chế hoà khí điện tử hoặc cao hơn nữa là hệ thống phun xăng điện tử

+ Trang bị thêm cơ cấu ngắt nhiên liệu trong trờng hợp bị kéo khi xuống dốc

4.1.2 Điều chỉnh góc đánh lửa sớm phù hợp với chế độ vận hành

Điều chỉnh góc đánh lửa sớm cũng làm cho nồng độ của các chất độc hại giảm đáng kể, ví dụ giảm góc đánh lửa sớm tức là thời điểm bắt đầu cháy sẽ sớm hơn khi thể tích công tác còn lớn do vậy hỗn hợp trong buồng cháy sẽ có nhiệt độ cháy nhỏ sẽ làm giảm lợng NOR x R đồng thời sẽ kéo dài thời gian ôxi hoá nhiên liệu do vậy lợng HC cũng giảm

4.1.3 Sử dụng các biện pháp liên quan đến đánh lửa

+ Khi tăng năng lợng đánh lửa cho bugi sẽ nới rộng đợc giới hạn của hệ số d lợng không khí về phía hỗn hợp nghèo, giảm suất tiêu hao nhiên liệu và hỗn hợp cháy sẽ kiệt hơn qua đó sẽ giảm đợc những thành phần độc hại nh Mônôxítcácbon (CO) và Hyđrôcácbon (H-C) Để giải quyết đợc vấn đề này

ta phải tăng cờng độ dòng điện sơ cấp i = 5 ữ 12A và năng lợng đánh lửa không đợc vợt quá 30 50 MJ.ữ

+ Sử dụng bugi kiểu mới và lắp đặt bugi cho đúng vị trí thích hợp nhất

+ Biện pháp thiết kế buồng cháy phải nhỏ gọn và giảm tối đa các vùng chết, sử dụng buồng cháy xoáy lốc và gia tăng vận động rối trên đờng ống nạp sẽ làm giảm các lớp sát vách và giảm lợng Hyđrôcácbon (H-C) trong khí xả

4.1.4 Biện pháp luân hồi khí xả để giảm NO xR R

2: Bình tiêu âm 6: Van tiết lu khí thải

4: Đờng luân hồi khí thải

Hình 4.1 trình bày sơ đồ của một động cơ sử dụng luân hồi khí xả bên ngoài Khí thải đợc trích một phần trực tiếp từ đờng thải (3) quay trở lại đờng nạp (7), để hoà trộn với khí nạp mới trên đờng nạp và đợc đa vào động cơ (1) Việc điều chỉnh lợng khí thải luân hồi cho phù hợp là nhờ van tiết lu (6), van tiết lu này đợc điều khiển bởi bộ điều chỉnh (5) Thực tế khi đa một lợng khí thải vào hoà trộn với hỗn hợp khí mới sẽ làm cho hỗn hợp bẩn hơn, khi đó lơng khí sót γR r R sẽ tăng do vậy làm giảm tính kinh tế của động cơ và động cơ cũng không thể phát ra công suất cực đại ở chế độ toàn tải Phơng pháp luân hồi khí xả chỉ dùng ở chế độ tải nhỏ mà không sử dụng đợc ở chế độ không tải Vì ở chế độ không tải, hỗn hợp là rất đậm nếu cộng thêm vào đó là một lợng khí thải luân hồi thì hỗn hợp sẽ không thể cháy đợc do vậy động cơ dễ bị chết máy

Hình 4.1 Sơ đồ động cơ sử dụng luân hồi khí xả

Hình 4.2 thể hiện kết quả so sánh hiệu quả của việc giảm NOR x R bằng phơng pháp luân hồi khí xả Đối tợng thử nghiệm là xe máy Super Dream của Honda Việt Nam, đợc thực hiện tại phòng thử khí thải xe máy thuộc phòng thí nghiệm

Động cơ đốt trong Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội

4.2 Biện pháp xử lý khí thải

4.2.1 Đa không khí vào đờng thải

Biện pháp này nhằm mục đích để tăng cờng phản ứng ôxi hoá Hyđrôcácbon (H C) - và Mônôxítcácbon (CO) trong khí thải, kết quả cuối cùng là đa những chất không có hại ra môi trờng

Hình 4.3 Sơ đồ đa không khí vào đờng

Hình 4.2 Giảm NO x bằng luân hồi khí xả

4.2.2 Lắp bộ xử lý khí thải

4.2.2.1 Bộ xử lý nhiệt

Nguyên lý của bộ xử lý nhiệt gần giống biện pháp đa không khí vào đờng thải Tuy nhiên nguyên tắc của phơng pháp này là lu giữ khí thải khá lâu ở trạng thái nhiệt độ cao để kéo dài thời gian phản ứng ôxy hoá các thành phần là Hyđrôcácbon (H C) và Mônôxítcácbon (CO) (hình 4.4) Yêu cầu đối với phơng -pháp này là buồng phản ứng phải đủ lớn và phải đợc cách nhiệt, bố trí ngay sau xúpáp thải để đảm bảo nhiệt độ buồng phản ứng T 1000K cho quá trình ôxi hoá ≥ diễn ra Không khí đợc bổ sung vào phía sau của xúppáp thải khi chế độ làm việc của động cơ ứng với giá trị nhỏ λ

4.2.2.2 Bộ xử lý hai cấp

CO và HC

Bộ xử lý NOxdùng chất xúc tác

Không khí

Hình 4.5 Sơ đồ bộ xử lý hai cấp Hình 4.4 Bộ xử lý ôxi hoá bằng nhiệt

Nguyên lý hoạt động của bộ xử lý hai cấp: Khí xả từ động cơ đi đến bộ xúc tác để khử NOR x R thành NH3 R R, sau đó khí xả tiếp tục đi đến bộ ôxi hoá và hoà trộn tiếp với không khí đợc lấy từ bên ngoài vào

Yêu cầu khi sử dụng bộ xử lý khí xả hai cấp là hỗn hợp sử dụng trong động cơ phải là hỗn hợp đậm để phản ứng khử NOR x R xảy ra, không khí cần đợc đa vào cả hai bộ xúc tác Bộ xử lý khí thải hai cấp không đợc sử dụng rộng rãi ở châu

Âu, nếu xét trên quan điểm về suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ thì biện pháp

sử dụng hỗn hợp đậm là không có lợi, đồng thời khi bộ xúc tác khử NOR x R để tạo ra

NHR 3 R ngợc lại ở Mỹ đợc sử dụng rộng rãi nhng thờng kết hợp với cảm biến Lambđa

4.2.2.3 Bộ xử lý xúc tác ba đờng

Hình 4.6 cấu tạo bộ chuyển đổi khí thải 3 thành phần gồm: Vỏ bộ xử lý 1 thờng làm bằng thép, giữa vỏ 1 và lõi 2 có một lớp đệm bằng sợi vô cơ hoặc phoi thép để bù trừ giãn nở nhiệt Lõi 2 thờng làm bằng gốm rỗng với chiều dày vách là 0,2 mm và mật độ là 80 lỗ/cmP

2 P

hoặc bằng thép lá cuộn lại để tạo ra các rãnh cho khí thải lu động qua Phía trên bề mặt của rãnh đợc phủ một lớp kim loại trung gian 4 có công thức hoá học là γ-AlR 2 ROR 3 R, lớp kim loại này có chức năng

là làm tăng độ lồi lõm bề mặt do đó làm cho diện tích tiếp xúc tăng lên đến -1525mP

Rôđium (Rd) tăng cờng quá trình khử

NOR x R (chủ yếu là NO) theo các phản ứng

sau:

CO + 1/2 O2 = CO2 CmHn + (m + n/4)O2 = m CO2 +

n/2 H2O

NO + CO = 1/2 N2 + CO2

Tuy nhiên cờng độ các phản ứng nói

trên phụ thuộc rất nhiều vào mức độ đậm

nhạt của hỗn hợp nhiên liệu không khí -

Hình 4.6 Cấu tạo bộ chuyển đổi xúc tác ba đờng dùng lõi gốm xốp

3 2 1

2 5

2 4

Tại một vùng rất hẹp xung quanh giá trị hệ số d lợng không khí λ = 1, bộ chuyển đổi xúc tác ba đờng có thể giảm thiểu đồng thời CR m RHR n R, CO và NOR x R tới 90% hoặc hơn nữa Ngoài vùng này, hiệu quả xử lý đối với mỗi loại khí độc hại

sẽ khác nhau, vì vậy, động cơ xăng ô tô hay sử dụng bộ chuyển đổi xúc tác ba

đờng thờng trang bị cảm biến lamđa để giữ λ = 1 Ngoài ra, chì làm giảm nhanh chóng hiệu quả xúc tác nên động cơ phải dùng xăng không chì

Vừa qua tại phòng thử phân tích khí thải xe máy thuộc Phòng thí nghiệm

động cơ đốt trong, Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội đã tiến hành thử nghiệm xác định khối lợng phát thải của các chất độc hại đối với hai mẫu thử nghiệm là

xe Super Dream mới và xe Super Dream cũ, cùng chạy theo chu trình ECE R40 ở hai trờng hợp đó là:

+ Xác định khối lợng các chất phát thải độc hại ở hai xe Super Dream mới

và cũ sử dụng các ống xả thông thờng không có bộ xử lý khí thải

+ Xác định khối lợng các chất phát thải độc hại ở hai xe Super Dream mới

và cũ sử dụng các ống xả có bộ xử lý khí thải 3 thành phần

* Kết quả thu đợc từ hai mẫu thử

+ Xe Honda Super Dream mới

Bảng 4.1 Kết quả đo theo tiêu chuẩn EURO2 khi không lắp bộ xử lý khí thải

Thành phần Đơn vị Giá trị đo Giá trị giới hạn Đánh giá

Bảng 4.2 Kết quả đo theo tiêu chuẩn EURO2 khi có lắp bộ xử lý khí thải

Thành phần Đơn vị Giá trị đo Giá trị giới

Tiêu hao nhiên liệu l/100km 1.904

Vậy với kết quả từ hai bảng trên cho thấy u điểm của ống xả lắp bộ xử lý khí thải ba thành phần do hãng EMITEC chế tạo với môi trờng là: CO giảm 38%,

NOR x R giảm 57%, HC giảm 44% và COR 2 R tăng 4,6% và tiêu hao nhiên liệu giảm 3,6

% Lợng độc hại trung bình giảm 46%

+ Xe Honda Super Dream cũ

Bảng 4.3 Kết quả đo theo tiêu chuẩn EURO2 khi không lắp bộ xử lý khí thải

Thành phần Đơn vị Giá trị đo Giá trị giới hạn Đánh giá

Bảng 4.4 Kết quả đo theo tiêu chuẩn EURO2 khi có lắp bộ xử lý khí khí thải

Thành phần Đơn vị Giá trị đo Giá trị giới hạn Đánh giá

Từ kết quả trên ta thấy u điểm về sử lý khí thải đối với xe máy khi ống xả lắp

bộ chuyển đổi xúc tác của EMITEC là: CO giảm 14%, NOR x R giảm 68%, HC giảm 47%, COR 2 R tăng 19% và tiêu hao nhiên liệu tăng 4,3% Tổng lợng độc hại trung bình giảm 43%

4.3 Sử dụng nhiên liệu thay thế

4.3.1 Nhiên liệu khí tự nhiên(Nature Gas Vehicle-NGV)

Khí tự nhiên (Nature Gas Vehicle NGV) có thành phần chủ yếu là khí mêtan, rất sẵn có ở nhiều nơi và giá thành rẻ Xe sử dụng nhiên liệu NGV không có khí thải bay hơi do hệ thống nhiên liệu rất kín, sự thất thoát khí nhiên liệu trong quá trình bơm nhiên liệu vào thùng là không đáng kể Lợng CO và HC ở chế độ khởi động nguội rất thấp, NOR x R thờng thấp hơn so với xe chạy xăng tơng đơng Nếu các xe sử dụng nhiên liệu khí hoá lỏng (NGV) mà có trang bị hệ thống kiểm soát nhiên liệu điện tử hiện đại và bộ chuyển đổi xúc tác ba thành phần thì lợng khí thải NOR x R sẽ thấp hơn 75% so với tiêu chuẩn khí thải bang Califonia Mỹ Lợng khí thải COR 2 R khi đốt cháy nhiên liệu Khí tự nhiên sẽ thấp hơn khoảng 15-20% so với nhiên liệu xăng và chỉ bằng lợng COR 2 Rcủa nhiên liệu diesel

-Tuy nhiên cho đến nay, Khí tự nhiên vẫn cha đợc sử dụng rộng rãi là vì hạ tầng kho chứa, không gian chứa hàng cha đáp ứng đợc yêu cầu và quãng

đờng xe chạy ngắn do thờng xuyên phải nạp nhiên liệu

4.3.2 Nhiên liệu khí hoá lỏng (Liquefied petroleum gas – LPG)

Nhiên liệu khí hoá lỏng (LPG) có nhiều đặc tính khí thải giống khí tự nhiên, thành phần hiđrôcácbon chủ yếu là prôpan hoặc hỗn hợp prôpan/butan ở các nớc tiên tiến nh Mỹ, Canada, Hà Lan, Nhật Bản, khí hoá lỏng đang đợc sử dụng rộng rãi

4.3.3 Nhiên liệu thay thế Mêtanol

Mêtanol có khả năng cháy cao, nhiệt độ ngọn lửa thấp do vậy hàm lợng NOR x R

trong khí thải thờng rất thấp Nhiên liệu Mêtanol thông dụng nhất hiện nay là hỗn hợp gồm 85% mêtanol và 15% xăng không chì Khi sử dụng nhiên liệu mêtanol sẽ giảm đợc một nửa lợng nhiên liệu bay hơi so với xăng thông thờng và ít phản ứng với tầng Ôzôn nhng lợng CO, NOR x R trong khí thải vẫn tơng đơng với xăng, lợng COR 2 R thấp hơn một chút so với xăng Nếu mêtanol

có gốc từ xenlulô thì lợng COR 2 Rthải ra môi trờng sẽ thấp hơn 60% so với xăng.Tuy nhiên nhiên liệu Mêtanol có giá thành cao và không ổn định, tính cạnh tranh kém hơn so với nhiên liệu thông thờng

4.3.4 Nhiên liệu thay thế Êtanol

Khí thải độc hại phụ thuộc vào nguồn gốc điều chế ra êtanol:

+ Nếu Êtanol đợc điều chế từ ngô thì lợng khí thải COR 2 R thải ra môi trờng sẽ thấp hơn 15% so với xăng thông thờng

+ Nếu Êtanol đợc điều chế từ củi rừng (E 100 hoặc 100% êtanol) thì lợng khí thải COR 2 Rthải ra môi trờng sẽ thấp hơn từ 60 75% so với xăng thông thờng.-Với nhiên liệu xăng pha cồn sẽ làm giảm lợng CO và sự bay hơi của nhiên liệu (VOC) nhng NOx tăng chút ít