Các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ xăng

Ô nhiễm khí thải từ các loại xe cơ giới là nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí lớn nhất và nguy hại nhất, đặt biệt ở khu vực đô thị.

Tiểu luận mơn học: Ơ tơ nhiễm mơi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bông Tiểu luận môn học: Ô TÔ VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG Đề tài: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐỘNG CƠ XĂNG I MỞ ĐẦU Ô nhiễm khí thải từ loại xe giới nguồn gây nhiễm mơi trường khơng khí lớn nguy hại nhất, đặt biệt khu vực đô thị Hầu hết chất ô nhiễm môi trường (CO, HC, NO x, SOx, Pb, loại bụi lơ lửng, bụi hạt ) tạo thành trình đốt cháy nhiên liệu động xe giới Chính vậy, việc tìm hiểu ngun nhân gây chất nhiễm khí xả động đốt việc làm quan trọng nhằm đưa giải pháp thiết kế tối ưu để hạn chế nồng độ chất ô nhiễm Trong nội dung tiểu luận này, nhóm chúng em nghiên cứu nhân tố ảnh hưởng đến nồng độ chất nhiễm khí xả động xăng, tiêu chuẩn nhiễm khí xả động xăng áp dụng Việt nam số nước giới Cụ thể phân công nghiên cứu sau: - Mai Hoàng Long: Nghiên cứu phần 2.6 Các tiêu chuẩn cho phép chất ô nhiễm khí xả động xăng, phần 3.5 Ảnh hưởng nhiên liệu xăng đến mức độ phát ô nhiễm động xăng phần 3.8 Ảnh hưởng việc giới hạn tốc độ đến hình thành chất ô nhiễm - Võ Ngọc Khoa: Nghiên cứu phần cịn lại tiểu luận Q trình nghiên cứu giúp chúng em hiểu rõ vấn đề ô nhiễm môi trường nói chung, nguyên nhân gây ô nhiễm tiêu đánh giá ô tô ô nhiễm Chúng em cám ơn hướng dẫn nhiệt tình Cơ GVC ThS Văn Thị Bơng giúp chúng em hồn thành tiểu luận Chân thành cảm ơn quý bạn lớp đóng góp nhiều ý kiến q báu, kịp thời HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang Tiểu luận mơn học: Ơ tơ nhiễm mơi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bông II GIỚI THIỆU CÁC CHẤT Ơ NHIỄM: Mơi trường có vai trị quan trọng người, tác động trực tiếp đến môi trường sống sinh họat người Chính mà cần phải có ý thức mơi trường Có nhiều ngun nhân gây nhiễm mơi trường nhiễm xe giói nguyên nhân tác động trực tiếp đến mơi trường Trong q trình hơ hấp người ta hít thở khơng lành để tồn phát triển Khí xem thành phần chủ yếu: N 2=78,08%, O2=20.95%, Argon (Ar)=0.9325%, CO2=0.03%, Neon (Ne)=18,2.10-4%, He=5.2.10-4%, … Tuy nhiên chất vượt giới hạn cho phép khơng khí bị nhiễm gây nguy hiểm đến sức khỏe người Các chất độc hại khí thải tơ Các chất chủ yếu gây ô nhiễm môi trường phát từ động cơ: 2.1 CO: CO tạo động xăng động diesel đốt cháy khơng hồn toàn hidrocacbon điều khiện thiếu O2 nhiệt độ cao Phản ứng cháy CO xảy theo chế sau: * Sự phát sinh mạch: H2O + CO = H2 +CO2 H2 + O2 = 2HO * Sự tiếp nối mạch: OH + CO = CO2 + H * Sự phân nhánh mạch: H + O2 = OH +O O + H2 = OH + H * Sự đứt nhánh vách xi lanh: 2H + vách = H2 * Sự đứt nhánh lòng xi lanh: CO + O = CO2 Qua trình phản ứng ta thấy xy hóa phụ thuộc vào nồng độ H OH Vì điều kiện sử dụng bình thường nồng độ CO sinh động xăng lớn CO dễ tác dụng với hồng cầu máu trở thành hợp chất bền vững Do máu khơng có khả trao đổi oxy người bị chết toàn huyết quản phổi bị tê liệt chết ngạt Ở điều kiện nồng độ CO HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang Tiểu luận mơn học: Ơ tơ nhiễm mơi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bơng thấp gây nguy hiểm lâu dài đến sức khỏe người Vì CO nặng khơng khí có xu hướng lắng xuống thấp Theo số liệu thống FEPA (năm 1992) tốc độ tăng nồng độ CO 3%/năm Tại Việt Nam nồng độ CO TP.HCM cao so với nồng độ CO trung bình nước 2.2 CO2: CO2 sản phẩm cháy hoàn toàn cacbon Một phần CO hòa tan nước đại dương thực vật giữ lại q trình quang hợp Hơn ½ lượng CO2 tồn khí nồng độ CO gia tăng năm khoảng 0.4% Chính tác nhân gây nhiệt độ cuả trái đất nóng lên theo hiệu ứng nhà kính làm thay đổi khí hậu thiên tai thảm họa 2.3 HC: Trong khí thải động có khoảng 200 loại HC khác Nguyên nhân tạo nên HC thải là: * HC sinh phản ứng cháy khơng hồn tồn, hỗn hợp khơng đạt, hịa trộn hỗn hợp hịa khí khơng phù hợp với điều khiện vận hành động cơ, xe cũ hệ thống nhiên liệu làm việc khơng xác * Ở gần thành buồng cháy nguồn lữa bị dập tắt làm cho trình cháy diễn khơng hồn tồn vùng làm phát sinh HC trình cháy * Những vùng mà hỗn hợp có giàu nhiên liệu lượng O cung cấp thiếu dẫn đến tượng cháy khơng hồn tồn Chất độc hít vào gây tổn thương đường hô hấp, gây ung thư, rối loạn thần kinh 2.4 NOx:(NO, N2O, NO2) Hình thành nhiệt độ q trình cháy cao, nhiệt độ khí thải lớn 800oC Đặc biệt ô tô có lắp sử lí khí thải (Catalyst) để khử C nHm nhiệt độ khí xả tăng lên 800 oC tạo điều kiện thuận lợi phát sinh NOx NO chất không màu, không mùi, không vị tạo nitơ khơng khí tác dụng với oxy nhiệt độ cao hỗn hợp nghèo NO khơng nguy hiểm nhiên kết hợp với ôxi môi trường tạo thành NO 2, chất HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang Tiểu luận mơn học: Ơ tơ ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bông khí màu nâu nhạt, mùi nồng, háo nước Khi kết hợp với nước tạo acid phá hội hoa màu gây nên bệnh da, mắt, viêm đường hô hấp… 2.5 SOx(SO2, SO3): Là chất háo nước dễ kết hợp với nước để tạo thành H 2SO4 Đây loại acid gây tác hại mũi, vào đường hô hấp gây tổn thương phổi, ho sặc, siễng, khó thể… 2s.6 Tiêu chuẩn cho phép chất nhiễm khí xả động xăng * Áp dụng Việt nam: - Tiêu chuẩn TCVN 6438-2001 Thành phần gây nhiễm khí thải CO (%V) HC (ppm V) Phương tiện lắp động xăng Các loại ôtô Mô tô, xe máy Mức Mức Mức Mức Mức Mức Mức 1Mức 2Mức 6,5 6,0 4,5 3,5 600 4,5 4,5 Đcơ kỳ - 1.500 1.200 Đcơ kỳ - 3.300 3.300 3.300 - - - 85 72 50 7.800 7.800 7.800 10.000 7.800 Đcơ đ.biệt Độ khói - 1.500 1.200 - - (%HSU) - Tiêu chuẩn ban hành năm 2005 Cục Đăng kiểm Việt nam đề xuất với Bộ giao thông vận tải trình Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết định số 249/QĐ-TTg, ngày 10 tháng 10 năm 2005 lộ trình áp dụng khí thải phương tiện giao thông giới đường Trong đó, mức tiêu chuẩn áp dụng ôtô lưu hành qui định bảng * Lộ trình áp dụng: Từ ngày 1/7/2006: Áp dụng mức cho phương tiện mang biển soát có địa nơi thường trú chủ phương tiện đăng ký xe ôtô thuộc 05 thành phố: Hà nội, Tp.HCM, Hải Phòng, Đà Nẵng Cần HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang Tiểu luận mơn học: Ơ tơ nhiễm mơi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bơng Thơ Từ ngày 1/7/2008 : Áp dụng mức cho tất phương tiện vào kiểm định phạm vi toàn quốc TT Mức Mức 4,5 3,5 3,0 1200 800 600 • Động kỳ Mức • Động kỳ Thành phần khí thải 7800 7800 7800 3300 72 2,96 3300 60 2,13 3300 50 1,61 CO (%) HC(ppm) • Động đặc biệt Độ khói (%HSU) Hệ số hấp thụ ánh sáng (m-1) HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang Tiểu luận mơn học: Ơ tơ nhiễm mơi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bơng Theo lộ trình, giai đoạn 2005-2008, nước ta xây dựng tiêu chuẩn chất lượng khí thải xe phù hợp với Euro I hệ thống tiêu chuẩn châu Âu Đây hệ thống tiêu chuẩn tiên tiến nhất, áp dụng rộng rãi giới, gồm Trung Quốc nước Đông Nam Á Loại xe Xe Tiêu chuẩn Euro I Euro II Euro III Euro IV Xe Loại Euro Loại thương I Loại mại Euro Loại Loại II Loại Loại Euro Loại III Loại Euro Loại Loại IV Loại Giới hạn CO HC NOx xăng diesel xăng diesel xăng diesel 3.16 1.13 2.20 1.00 0.50 0.90 2.60 0.64 0.20 0.15 0.5 1.00 1.50 0.10 0.08 0.25 2.72 0.97 0.14 5.17 1.40 0.19 6.90 1.70 0.25 2.20 1.00 0.50 0.90 4.00 1.25 0.60 1.30 5.00 1.50 0.70 1.60 2.30 0.64 0.20 0.56 1.50 0.50 4.17 0.80 0.25 0.72 0.18 0.65 5.22 0.94 0.29 0.86 0.21 0.78 1.00 0.50 0.10 0.30 0.08 0.25 1.81 0.63 0.13 0.69 0.10 0.33 2.27 0.40 0.15 0.46 0.11 0.39 (nguồn European union) Loại 1: Xe có trọng lượng 1305Kg Loại 2: Xe có trọng lượng từ 1305Kg đến 1760kg Loại 3: Xe có trọng lượng lớn 1760Kg HVTH: Mai Hồng Long – Võ Ngọc Khoa Trang Tiểu luận môn học: Ơ tơ nhiễm mơi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bông * Các tiêu chuẩn châu Âu (Theo nguồn tài liệu European Union) - Đối với xe khách chỗ Chất ô nhiễm Đơn vị Euro Xăng = diesel HC+NOx g/km 0.97 CO g/km 2.72 PM g/km 0.14 - Đối với xe khách chỗ xe tải 3.5t Euro Xăng diesel 0.5 0.7 2.2 1.0 0.08 Loại 1: xe có trọng lượng 1250Kg Loại 2: xe có trọng lượng từ 1250kg đến 1700Kg Loại 3: xe có trọng lượng 1700kg Tiêu Chất ô chuẩn nhiễm HC+NOx Euro CO PM Euro HC+NOx CO PM Đơn vị g/km g/km g/km g/km g/km g/km Loại Loại Loại 0.97 1.4 1.7 2.72 5.17 6.9 0.14 0.19 0.25 Xăng Diesel Xăng diesel Xăng diesel 0.5 0.7 0.6 1.0 0.7 1.2 2.2 1.0 4.0 1.25 5.0 1.5 0.08 0.14 0.2 - Đối với xe khách 2.5t Chất Đơn vị HC NOx HC+NOx CO PM g/km g/km g/km g/km g/km Euro Xăng, diesel LPG, NG 0.20 0.15 0.50 0.56 2.3 0.64 0.05 Euro Xăng, diesel LPG, NG 0.10 0.08 0.25 0.30 1.0 0.50 0.025 - Đối với xe khách có trọng lượng 2.5t xe tải 3.5t Mức Euro Xăng diesel HC 0.2 - HVTH: Mai Hồng Long – Võ Ngọc Khoa Chất nhiễm (g/km) NOx HC+NOx CO 0.15 2.3 0.50 0.56 0.64 PM 0.05 Trang Tiểu luận mơn học: Ơ tơ ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bông Euro Xăng 0.10 0.08 1.0 diesel 0.25 0.30 0.50 0.025 0.25 0.18 4.17 Mức Euro Xăng diesel 0.65 0.72 0.80 0.07 0.13 0.10 1.81 Euro Xăng diesel 0.33 0.39 0.63 0.04 0.29 0.21 5.22 Mức Euro Xăng diesel 0.78 0.86 0.95 0.10 0.16 0.11 2.27 Euro Xăng diesel 0.39 0.46 0.74 0.06 III CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐỘNG CƠ XĂNG: 3.1 KẾT CẤU ĐỘNG CƠ Do đặc điểm động xăng hai kì nên hịa trộn nhiên liệu nạp hỗn hợp hịa khí thải sản phẩm cháy có nhiều vấn đề cần quan tâm Động hai hai hành trình nên piston động từ điểm chết lên điểm chết hành trình nén Khi piston vừa đóng kín cửa nạp tải chưa đóng lại hồn tịa làm phần hỗn hơp nhiên liệu thất ngồi chạy đường ống xả Ống xả có nhiệt độ cao hỗn hợp nhiên liệu bị bốc cháy cháy khơng hồn tồn tạo sản phẩm cháy có chứa CH, CO gây ô nhiễm môi trường HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang Tiểu luận mơn học: Ơ tơ ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bông Hình Nguyên lý kết cấu động xăng hai Đặc điểm bơi trơn số chi tiết động xăng hai kì dùng lượng dầu bơi trơn pha chung với nhiên liệu Do mà q trình cháy xảy phần dâu bơi trơn nhiên liệu cháy khơng hồn tồn sản phẩm q trình cháy có nồng độ HC tăng Một giải pháp làm giảm tổn thất nhiên liệu trình nạp nhiên liệu làm thay đổi phân bố đậm đặc hỗn hợp nhiên liệu khơng khí xi lanh cho hỗn hợp nghèo ngồi đường thải Như phun nhiên liệu vào buồng cháy vào cuối trình nén cửa thải vừa đóng lại Tuy nhiên với giải pháp người ta phải dùng bơm động dẫn động làm công suất động bị bù vào lượng công để làm quay bơm Mặt khác, thời gian nén động hai kì ngắn động bốn kì Vì cần phải cung cấp lượng phun nhiên liệu áp suất cao thơi gian ngắn làm phát sinh lượng nhiên liệu bám vách xi lanh thành buồng cháy khơng bốc tốt nên q trình cháy khơng hồn tồn làm tăng nộng HVTH: Mai Hồng Long – Võ Ngọc Khoa Trang Tiểu luận môn học: Ô tô ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bơng độ HC khí xả Một giải pháp tiết kiệm phun nhiên liệu khơng khí với áp suất cao trích giai đoạn nén 3.2 KẾT CẤU BUỒNG CHÁY Khi hệ thống phun xăng đánh lửa đảm bảo thời điểm phun xăng, đánh lửa lượng nhiên liệu phun vào thích hợp q trình cháy xảy phụ thuộc vào kết cấu buồng đốt Buồng cháy có khả tạo xốy lốc để hỗn hợp chuyển động buồng cháy dạng chảy rối tăng đồng hỗn hợp giúp cho q trình cháy xảy hồn thiện Tuy nhiên trình chảy rối đến giới hạn định, trình rối vượt giới hạn làm nhiệt lan truyền buồng cháy làm trình cháy diễn nhanh động bị gõ trình cháy Khi thiết kể đảm bảo cho khoảng cách chuyển động màng lửa ngắn Đảm bảo trình cháy diễn nhanh giảm thời gian cháy xảy buồng đốt giảm nhiệt độ trình cháy giúp hạn chế phát sinh NOx 3.3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHSIỂN ẢNH HƯỞNG ĐẾN Q TRÌNH CHÁY KHƠNG HỒN THIỆN: 3.3.1 HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU Hệ thống cung cấp nhiên liệu có vai trị quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến công suất động phát sinh nhiễm mơi trường Việc hịa trộn tỉ lệ khơng khí /nhiên liệu thích hợp nhiều tín hiệu liên quan cung cấp để đưa điều khiển lượng phun nhiên liệu phù hợp theo điều khiện làm việc động Ngày hệ thống nhiên liệu ln phát triển ngày hồn thiện Từ hệ thống điều khiển nhiên liệu chế hịa khí điều khiển khí sang điều khiển phun nhiên liệu điện tử đảm bảo lượng phun nhiên liệu thời điểm phun xác theo điều kiện vận hành tơ góp phần đán kể vào việc tăng công suất động giảm thiêu ô nhiễm môi trường * Mặc dù có nhiễm sinh số nguyên nhân tác động làm ảnh hưởng đến xác điều khiển như: Sự hư hỏng cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến HVTH: Mai Hồng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 10 Tiểu luận môn học: Ơ tơ nhiễm mơi trường ĐIỀU KHIỂN ĐÁNH LỬA KHI KHỞI ĐỘNG GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bông BAN GÓC THỜI ĐIỂM ĐÁNH LỬA ĐẦU ĐIÊU KHIỂN THỜI ĐIỂM ĐÁNH LỬA GÓC THỜI ĐIỂM ĐÁNH LỬA ĐẦU BAN GÓC ĐÁNH LỬA SỚM CƠ BẢN ĐIỀU CHỈNH KHI HÂM NÓNG ĐIỀU KHIỂN ĐÁNH LỬA SAU KHI KHỞI ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH KHI QUÁ NÓNG GÓC ĐÁNH LỬA SỚM HIỆU CHỈNH ĐIỀU CHỈNH ỔN ĐỊNH KHÔNG TẢI HIỆU CHỈNH PHẢN HỒI TỈ LỆ KHÍ NHIÊN LIỆU HIỆU CHỈNH TIẾN GÕ a) Điều khiển hâm nóng HIỆU CHỈNH ĐIỀU KHIỂN MƠMEN Khi nhiệt độ nước làm mát thấp (nhiệt độ động thấp) động khó khởi động nhiên liệu hịa trộn khó bốc khởi động tốc độ vịng quay động thấp Khi bên cạnh việc tăng lượng phun nhiên liệu(kim phun khởi động lạnh) hệ thống đánh lửa nhận tín hiệu nhiệt độ động cơ, tốc độ động cơ, vị trí piston, áp suất đường ống nạp, vị trí bươm ga để điều khiển tăng góc đánh lửa sớm Khi nhiệt độ nước làm mát thấp góc đánh lửa sớm điều khiển trỡ dẫn đến tượng hốn hợp hịa khí buồng cháy cháy khơng hồn tồn lượng HC khí thải tăng gây nhiễm mơi trường HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 14 Tiểu luận mơn học: Ơ tơ nhiễm mơi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bơng Góc đánh lửa sớm Nhiệt độ nước làm 60oC Hình Điều chỉnh góc đánh lửa hâm nóng b) Khi nhiệt độ động nóng Khi nhiệt độ động cao động làm việc tải lớn, góc đánh lửa q sớm q trình cháy trì buồng cháy lâu làm nhiệt độ động tăng nhanh khí dễ xảy tượng nồng độ NOx tăng Khi để hạn chế tượng điều chỉnh góc đánh lửa sớm điều khiển giảm góc đánh lửa sớm c) Khi chế độ không tải Ở chế độ không tải động làm việc với góc đánh lửa sớm bản(khoảng 10o trước điểm chết trên) chế độ hàm lượng chất nhiễm phát thấp d) Khi động hoạt động không ổn định: thay đổi lượng phun nhiên liệu tăng giảm liên tục (Điều chỉnh phản hồi tỉ lệ khí-nhiên liệu) Động đặc biệt nhạy cảm với việc thay đổi lượng nhiên liệu phun vào buồng cháy để thay đổi tốc độ động chế độ không tải Nếu hệ thống đánh lửa khơng hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm phù hợp động bị cơng suất q trình cháy xảy khơng hồn thiện tượng phát sinh chất ô nhiểm gia tăng Để hạn chế tượng điều khiển điện tử (ECU) điều khiển góc đánh lửa sớm vào khoảng o trước điểm chết điều chỉnh lượng phun nhiên liệu phù hợp Tín hiệu để nhận biết điều khiên làm việc động lúc cảm biến oxy, cảm biến vị trí HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 15 Tiểu luận mơn học: Ơ tơ nhiễm mơi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bông cánh bướm ga cảm biến tốc độ Các tín hiệu gửi ECU ECU điều khiển góc đánh lửa sớm lượng phun nhiên liệu phù hợp với điều kiện làm việc động Cảm biến oxy nhận biết thành phân hịa khí tức thời động hoạt động Cảm biếm oxy làm chất ZrO có tính chất hấp thụ ion oxy âm tính Cảm biến oxy thực chất pin điện có sức điện động phụ thuộc vào nồng độ oxy khí thải với ZrO chất điện phân Mặt ZrO2 tiếp xúc với khơng khí, mặt ngồi tiếp xúc với oxy khí thải Ở mặt ZrO2 phủ lớp plantin mỏng để dẫn điện Lớp plantin mỏng xốp để oxy dễ khuyếch tán vào bên Khi khí thải chứa lượng oxy hỗn hợp giàu nhiên liệu số ion oxy tập trung điện cực tiếp xúc với khí thải ion oxy tập trung điện cực tiếp xúc khơng khí Sự chênh lệch số ion tạo tín hiệu điện áp khoảng 600-900mV Khi chệch lệch số ion hai điện cực nhỏ trường hợp nghèo xăng điện áp phát khoảng 100-400 mV Và chệnh lệch gửi ECU để điều khiển phun xăng đánh lửa Vì chế độ làm việc động thay đổi mà góc đánh lửa sớm khơng thay đổi phù hợp làm tăng nồng độ chất HC, CO, NOx khí thải e) Khi bị kích nổ: Kích nổ tượng hai màng lửa phát từ hai nguồn lan tràng với tốc độ lớn buồng cháy(1000-1500)m/sec va chạm sinh tiếng gõ động Hai nguồn lửa tia lửa điện bugi phát kiểm sốt nguồn lửa tự phát nhiệt độ động cao làm cho buội than buồng cháy bị bốc cháy khơng khiểm sốt Để tránh tượng kích nổ bên cạnh việc sử dụng nhiên liệu có tỉ số ốctan cao cịn khống chế cách giảm góc đánh lửa sớm (Để tránh tượng công suất động hệ thống điều khiển điều khiển góc đánh lửa sớm giảm nhanh góc đánh lửa sớm tăng lên từ từ loại diều khiển giảm dần giai đoạn) HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 16 Tiểu luận mơn học: Ơ tơ nhiễm mơi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bơng Hiện tượng kích nổ xảy nhiệt độ động cao nhiên liệu có tỉ số octane thấp Khi khí thải nồng độ NOx tăng TIẾNG GÕ XẢY RA ĐÁNH LỬA SỚM LÀM MUỘN THỜI ĐIỂM ĐÁNH LỬA TIẾNG GÕ ĐỘNG CƠ NGƯNG Góc đánh lửa sớm Yếu Tiếng gõ động Mạch Hình Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm bị kích nổ f) Khi chuyển số (Hiệu chỉnh điều khiển mômen) Trong trường hợp xe có trang bị hộp số điều khiển điện tử(ECT) li hợp phanh truyền bánh hành tinh hộp số tạo qua đập lan truyền chuyển số Trong số loại xe va đập giảm thiểu cách điều khiển làm trễ góc đánh lửa sớm( tối đa 20º so với điểm chết trên) để làm giảm mômen truyền từ động qua hộp số chuyển số Khi thay đổi góc đánh lửa để làm giảm tốc độ động xảy tượng lượng HC khí thải tăng lượng nhiên liệu khơng đốt cháy hoàn toàn HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 17 Tiểu luận mơn học: Ơ tơ ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bông 3.4 TĂNG THỜI KỲ TRÙNG ĐIỆP CỦA XU PAP Thời kỳ trùng điệp xu pap thời kỳ cuối xả đầu kỳ hút xu pap thải vừa đóng lại xu páp nạp vừa mở để nạp hỗn hợp nhiên liệu/khơng khí vào Thơng thường, ứng với động định, thời kỳ trùng điệp tính tốn hợp lý Nếu q trình sử dụng, điều chỉnh dẫn đến thời kỳ trùng điệp kéo dài có lượng khí nạp vào ngồi cửa thai xu pap thải chưa đóng lại Khi lượng hỗn hợp thất thoát đường ống xả gây nồng độ HC gia tăng gây ô nhiễm môi trường Đối với động cũ, thời kỳ trùng tính tốn khơng thay đổi q trình làm việc động chế độ công tác Điều làm giảm công suất động số chế độ công tác Đối với động hệ mới, cấu phân phối khí thiết kế cho thời kỳ trùng điệp thay đổi theo chế độ cơng tác động Cụ thể động làm việc số vòng quay lớn, cần tăng thời kỳ trùng điệp để xuppap nạp mở sớm xuppap xả đóng muộn so với chế độ làm việc số vịng quay thấp Việc điều chỉnh góc độ phối khí biện pháp làm hài hồ tính động mức độ phát ô nhiễm HC NO x Gia tăng góc trùng điệp làm tăng lượng khí xả hồi lưu, làm giảm NO x Sự thay đổi quy luật phối khí gây ảnh hưởng đến phát sinh HC Những động ngày có khuynh hướng dùng nhiểu xupáp với trục cam điểu chỉnh góc phối khí Giải pháp cho phép giảm nồng độ HC NOx từ 20 – 25% so với động kiểu cũ có tính kinh tế - kỹ thuật HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 18 Tiểu luận mơn học: Ơ tơ nhiễm mơi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bơng Hình Động Honda dùng hệ thống phân phối khí điều khiển điện tử 3.5 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIÊN LIỆU XĂNG ĐẾN MỨC ĐỘ PHÁT Ô NHIỄM CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG Sự thay đổi tính chất hố- lý nhiên liệu xăng (ảnh hưởng đến q trình bay hơi, tạo hồ khí bốc cháy nhiên liệu động cơ) ảnh hưởng nhiều đến trình cháy động mà khó bù lại thay đổi điều chỉnh thông số hoạt động động 3.5.1 Ảnh hưởng khối lượng riêng Khối lượng riêng nhiên liệu có quan hệ chặt chẽ với thành phần hydrocacbon tạo thành hỗn hợp nhiên liệu thường hay super; khối lượng riêng tỉ lệ với tỉ số nguyên tử tổng quát carbon/hydro (C/H) Sự gia tăng khối lượng riêng nhiên liệu có khuynh hướng làm nghèo hỗn hợp động dùng chế hồ khí ngược lại, làm giàu hỗn hợp động phun xăng Tuy nhiên, phạm vi thay đổi khối lượng riêng nhiên liệu bé (từ 2,5 đến 4% ), ảnh hưởng đến mức độ phát ô nhiễm động điều chỉnh sẵn với nhiên liệu cho trước không đáng kể 3.5.2 Ảnh hưởng tỉ lệ hydrocacbon thơm HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 19 Tiểu luận môn học: Ô tô ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bông Hydrocacbon thơm loại hydrocacbon không no, nguyên tử C nối với theo mạch vòng liên kết đơi, đơn xen kẽ nhau, điển hình chất benzen metylbenzen: M Benzen (C6H6) etylBenzen cao, ) Kết cấu giúp Hydrocacbon thơm có tính ổn định (C6H8khó tự cháy thành phần lý tưởng xăng dùng động đốt cháy cưỡng Hàm lượng H nên khối lượng riêng lớn nhiệt trị nhỏ Các hydrocacbon thơm (Aren) có số octane nghiên cứu RON >100 số octane động MON thường lớn 90 Do thêm thành phần hydrocacbon thơm vào nhiên liệu biện pháp làm tăng tính chống kích nổ nhiên liệu Hình Đồ thị biểu diễn Ảnh hưởng tỉ lệ hydrocacbon thơm đến hình thành NOx Các hydrocacbon thơm có tỉ số C/H cao nên khối lượng riêng lớn Do nhiệt lượng toả đơn vị thể tích lớn nên nhiệt độ cháy hỗn hợp tăng nên tăng nồng độ NOx Mức độ phát sinh CO bị ảnh hưởng hàm lượng hydrocacbon thơm Do có cấu tạo ổn định parafine nên có động học phản ứng cháy chậm Do điều kiện cháy, phát sinh hydrocacbon chưa cháy nhiên liệu chứa nhiều hydrocacbon thơm cao Khi chuyển từ nhiên liệu super thơm sang alkylat, mức độ phát sinh HC giảm 16% HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 20 Tiểu luận mơn học: Ơ tơ nhiễm mơi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bơng Hình Đồ thị biểu diễn Ảnh hưởng tỉ lệ hydrocacbon thơm đến hình thành HC Mặt khác, thành phần hydrocacbon thơm nhiên liệu giữ vai trò phát sinh hydrocacbon thơm đa nhân HAP, phènol aldehyde thơm mà chất tăng theo chất thơm cịn formaldehyde giảm HAP có mặt nhiên liệu ảnh hưởng đến mức độ phát sinh HAP khí xả Hình đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thành phần cacbua hydro thơm đến hình thành chất nhiễm HVTH: Mai Hồng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 21 Tiểu luận mơn học: Ơ tơ ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bông 3.5.3 Ảnh hưởng tính bay hơi: Nhiên liệu có tính bay (bay nhiệt độ lớn 200 - 220 0C) có ảnh hưởng đến phát sinh hydrocacbon chưa cháy (HC), cháy diễn không hồn tồn với hình thành aldehydes gia tăng HC Nhiêu liệu có tính bay cao (điểm hố sương mù hịa khí thấp) cần thiết cho việc khởi động làm việc trạng thái nguội Tuy nhiên, ảnh hưởng đến phát ô nhiễm khí xả (hồ khí q khơ, giảm hệ số nạp, giảm cơng suất tăng khuynh hướng kích nổ) ảnh hưởng đến tổn thất bay Tính chất bay tiêu chuẩn nhiên liệu phụ thuộc vào vùng, điều kiện khí hậu mùa Tính bay nhiên liệu không gây ảnh hưởng nhiều đến phát sinh NOx khí xả Chỉ có CO HC gia tăng theo PVR, nồng độ CO HC tăng khoảng 20% theo chu trình FTP PVR tăng từ 65 đến 80kPa HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 22 Tiểu luận mơn học: Ơ tô ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bông 3.5.4 Ảnh hưởng số octane: Chỉ số octane có ảnh hưởng đến mức độ phát sinh nhiễm, đặc biệt động bị kích nổ Việc sử dụng nhiên liệu có số octane phù hợp để hạn chế tượng cháy kích nổ quan trọng chọn nhiên liệu có số octane lớn hay nhỏ tùy thuộc tỉ số nén động khơng phải dùng nhiên liệu có số octane cao tối ưu Thơng thường động có tỉ số nén cao cần nhiên liệu có tỉ số nén lớn Nếu chọn nhiên liệu có số octane thấp dẫn đến gia tăng tính kích nổ, làm tăng nồng độ NOx , hỗn hợp nghèo Ngày để tăng tỉ số octane cho nhiên liệu nhà sản xuất thường pha thêm cồn ethanol vào xăng theo tỉ lệ tính tốn để tránh trường hợp khí xả phát sinh chất ô nhiễm khác 3.5.5 Ảnh hưởng chất phụ gia Người ta sử dụng chất phụ gia để gia tăng chất lượng xăng Các chất phụ gia điển hình như: • Những chất phụ gia làm tăng số octane: Ethanol có trị số octane cao xăng Trị số octane ethanol từ 98 đến 111 ethanol có khả chống kích nổ cao xăng dùng cho động có tỉ số nén cao Ethanol pha vào xăng làm tăng trị số octane Theo kết nghiên cứu Mỹ thêm 10% vào xăng trị số octane tăng lên xấp xỉ đến đơn vị Ở mức 7.7% thể tích trị số octane tăng xấp xỉ 1.5 đến 2.5 đơn vị mức 5.7% thể tích trị số octane tăng xấp xỉ 1.0 đến 1.5 đơn vị Theo kết thử nghiệm Trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng 3, pha 10% ethanol vào xăng A92 trị số octane tăng lên 2.8 đơn vị, cịn pha 20% vào xăng A92 trị số octane tăng đơn vị Trong ethanol có chứa oxy, lượng oxy tham gia vào trình cháy buồng đốt động nên trình cháy triệt để Vì vậy, giảm bớt lượng khí thải CO hydrocarbure HC Ethanol sản xuất từ thực vật có chứa tinh bột, đường phụ phẩm nơng nghiệp, nguồn ngun liệu có phổ biến Việt nam HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 23 Tiểu luận mơn học: Ơ tơ ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bông Lượng khơng khí cần thiết để đốt cháy kg ethanol xăng (9kg/kg nhiên liệu) xăng 15kg/kg nhiên liệu nên dùng miền núi cao, mật độ khơng khí lỗng Những chất phụ gia khác dùng như: Alkyle chì, méthylcyclopentadiényl mangan tricarbonyle (MMT), fenocène, methyl tertiary butyl ether (MTBE), … • Những chất phụ gia chống oxy hóa, ngăn chặng hình thành olêfine: phénoylène diamin, aminophénol phénol alkylé • Chất làm hệ thống nạp: Các chất có vai trị làm hệ thống nạp (vịi phun, van nạp) (do dầu bôi trơn chất khơng bị lọc gió giữ lại đường nạp) nhằm ổn định tỉ số A/F, hoạt động động giảm thiểu nồng độ chất ô nhiễm khí thải • Chất bảo quản: Các chất thêm vào xăng ổn định thành phần hoá học xăng lưu trữ, bảo quản Ngăn cản phản ứng oxy hố tiếp xúc với khơng khí làm chậm phản ứng với ion kim loại Các chất điển hình: phénylène diamin, aminophénol phénol alkylé • Phụ gia chống mài mòn Người ta thêm phụ gia vào nhiên liệu nhằm hạn chế mức độ mài mịn hố học hệ thống nhiên liệu độ ẩm nhiên liệu gây nên • Màu chất phụ gia chống nhầm lẫn Những chất phụ gia chì, thành phần chlore brome đảm bảo biến chì thành dạng halogen nhẹ, khơng đủ để loại trừ hồn tồn lớp bám buồng cháy Sự diện lớp bám dường không gây ảnh hưởng đến nồng độ CO NO x, làm tăng HC Chì khơng gây ảnh hưởng đến hình thành aldehyde Những chất phụ gia mangan (MMT) gây ảnh hưởng xấu đến phát sinh HC andehyde HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 24 Tiểu luận mơn học: Ơ tơ nhiễm mơi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bông Nếu phát sinh CO NOx, không bị ảnh hưởng, nồng độ HC tăng tuyến tính theo nồng độ MMT Sự chuyển đổi xúc tác khơng hạn chế hồn tồn gia tăng xúc tác bị bao phủ lớp bám Mn 3O4 Các chất phụ gia hữu hay hữu kim loại thêm vào nhiên liệu để tác động đến phản ứng cháy dường không gây ảnh hưởng đến mức độ phát ô nhiễm, chất phụ gia chống lớp bám nhiên, việc trì độ đường nạp cho phép giữ điều chỉnh ban đầu ổn định mức độ phát sinh CO chế độ không tải 3.5.6 Ảnh hưởng việc sử dụng không nhiên liệu Việc sử dụng không nhiên liệu cho động ảnh hưởng lớn đến phát ô nhiễm Trong thực tế thường diễn nhầm lẫn cung cấp nhiên liệu pha chì cho động có ống xả xúc tác Sự đầu độc xúc tác chì làm giảm dần hiệu xúc tác dẫn đến gia tăng HC aldehyde phía sau ống xả Sự gia tăng nhanh chóng HC aldehyde cung cấp nhiên liệu pha chì Mặc dù cung cấp lại xăng khơng chì, tính xúc tác phục hồi trở lại không đạt hiệu ban đầu Ngoài ra, việc sử dụng nhầm nhiên liệu làm hỏng cảm biến Lamda làm tác dụng xử lý khí xả 3.6 CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO Tùy theo quốc gia quy định tiêu chuẩn nồng độ chất ô nhiễm áp dụng cho phương tiện tham gia giao thông giá thị trường mà nhà sản suất ô tô sản suất ô tô phù hợp với điều kiện cho quốc gia Ví dụ: Cùng loại xe Nhật Bản sản xuất nhập qua thị trường Châu Âu tiêu chuẩn nồng độ chất thải lại thấp Việt Nam Châu Âu áp dụng tiêu chuấn EURO thời gian tới họ áp dụng tiêu chuẩn EURO 5, Việt Nam áp dụng tiêu chuẩn EURO 3.7 KHI PHANH MÀ KHƠNG NGẮT LI HỢP Để đảm bảo tơ dừng vị trí mà người điều khiển mong muốn tơ có bố trí hệ thống phanh Hệ thống phanh phải sinh môment phanh đủ lớn để thắng lực qn tính tơ phanh Trong trường hợp phanh HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 25 Tiểu luận mơn học: Ơ tơ ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bông mà khơng ngắt li hợp khí có môment truyền từ: động - - -> li hợp - - -> hợp số - - -> đăng - - -> vi sai - - -> bán trục- - -> bánh xe cầu chủ động Khi phanh mà không ngắt li hợp để ô tô không bị tắt máy yêu cầu động phải điều khiển cung cấp thêm lượng nhiện liệu phù hợp để động hoạt động Chính giai đoạn hỗn hợp nhiên liệu giàu trình cháy xảy khơng hồn tồn, sản phẩm cháy nồng độ CH, CO tăng 3.8 ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC GIỚI HẠN TỐC ĐỘ Ô TÔ ĐẾN MỨC ĐỘ PHÁT SINH Ô NHIỄM Nồng độ CO đạt cực tiểu ô tô hoạt động ổn định tốc độ 80 - 90 km/h, nồng độ HC giảm dần đến tốc độ đạt khoảng 100km/h; sau tăng chậm, nồng độ NOx tăng dần đến tốc độ đạt khoảng 70-80km/h; sau tăng mạnh; đặt biệt nồng độ NO x có giá trị cao động có dung tích xylanh lớn Các kết đo đạc chu trình thử gần với điền kiện vận hành thực tế cho thấy giới hạn tốc độ gây ảnh hưởng đến mức độ phát sinh ô nhiễm Khi giảm mạnh giới hạn tốc độ, nồng độ NO x giảm vài phần trăm lại tăng nồng độ CO, HC Khi tăng tốc độ ô tô, nhờ có tượng dịng khơng khí chuyển động rối phía sau xe nên chất nhiễm thải khỏi ống xả khuếch tán nhanh chóng khơng gian, làm giảm nồng độ cục chất chất ô nhiễm mơi trường khơng khí Trên xa lộ nước Châu Âu, tốc độ giới hạn 130 km/h Khi đại phận ô tô giảm tốc độ từ 119 đến 107 km/h người ta nhận thấy nồng độ cac chất nhiễm bầu khơng khí quanh hệ thống xa lộ giảm đáng kể: -12% [CO], -1,7% [HC] -10,5% NO x Một thí nghiệm khác thực cách giảm tốc độ giới hạn từ 100km/h xuống 60 km/h phận xa lộ người ta nhận thấy lượng NOx giảm 50% tháng 3.9 ĐỘNG CƠ QUÁ CŨ Một nguyên nhân gây gia tăng nồng độ chất ô nhiễm ô tô tạo sử dụng ô tô củ chi tiết qua thơi gian sử dụng độ xác giảm Đặc biệt chi tiết động điều kiện làm việc khắc HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 26 Tiểu luận mơn học: Ơ tô ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bơng nghiệt Khi độ mài mịn nhiều khe hở chi tiết làm kín lớn xăc măng, piston xu pap… làm cho công suất động giảm gia tăng nồng độ chất ô nhiễm IV KẾT LUẬN Tóm lại, qua nội dung tiểu luận nêu lên số yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ chất nhiễm khí xả động xăng, qua ta nắm bắt đặc điểm phát thải động xăng xu hướng phát triển lĩnh vực chế tạo động đốt trong tương lai, theo loại động đại tương lai phát triển theo hướng giảm thiểu ô nhiễm môi trường đáp ứng nhu cầu ngày khắc khe đạo luật bảo vệ mơi trường Vì vậy, tương lai công nghệ chế tạo động giới ứng dụng nhiều công nghệ kết cấu, nhiên liệu sử dụng Trong bối cảnh đó, nước ta trình hội nhập với giới, công nghiệp ô tô Việt Nam phải bước thực lộ trình siết chặt phát thải ô nhiễm từ đội xe nước bao gồm: ô tô sản xuất, lắp ráp mới; ô tô lưu hành ô tô nhập qua sử dụng phù hợp với tình hình nước nhằm đáp ứng yêu cầu cắt giảm lượng khí thải từ phương tiện giới phạm vi toàn cầu HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 27 Tiểu luận mơn học: Ơ tơ nhiễm mơi trường GVHD: GVC.ThS Văn Thị Bông TÀI LIỆU THAM KHẢO Ô tô ô nhiễm môi trường Bùi Văn Ga, Văn Thị Bông, Phạm Xuân Mai, Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tùng Nhà xuất Giáo dục – 1999 Nguyên lý động đốt Nguyễn Tất Tiến Nhà xuất Giáo dục – 2000 Quá trình cháy động đốt Bùi Văn Ga, Nhà xuất khoa học kỹ thuật - 2002 Trang bị điện điện tử ô tô đại PGS.TS Đỗ Văn Dũng Nhà xuất khoa học kỹ thuật 2003 Hệ thống điều khiển máy tính(TTCS) Tài liệu đào tạo TOYOTA Các tài liệu từ Internet HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 28 ... Euro Xăng diesel 0.78 0.86 0.95 0.10 0.16 0.11 2.27 Euro Xăng diesel 0.39 0.46 0.74 0.06 III CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐỘNG CƠ XĂNG: 3.1 KẾT CẤU ĐỘNG CƠ Do... GIỚI HẠN TỐC ĐỘ Ô TÔ ĐẾN MỨC ĐỘ PHÁT SINH Ô NHIỄM Nồng độ CO đạt cực tiểu ô tô hoạt động ổn định tốc độ 80 - 90 km/h, nồng độ HC giảm dần đến tốc độ đạt khoảng 100km/h; sau tăng chậm, nồng độ NOx... xu pap… làm cho công suất động giảm gia tăng nồng độ chất ô nhiễm IV KẾT LUẬN Tóm lại, qua nội dung tiểu luận nêu lên số yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ chất ô nhiễm khí xả động xăng, qua ta nắm