Tiêu chuẩn khí xả và quy trình thử nghiệm khí xả ở Mỹ

A TIÊU CHUẨN KHÍ XẢ VÀ QUY TRÌNH THỬ NGHIỆM Ở MỸ I Tình trạng nhiễm mơi trường giới: Khơng khí thành phần mơi trường, có vai trị quan trọng sống trái đất Nếu khơng có khơng khí sống khơng thể trì Nhưng khơng khí bị nhiễm ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe người sinh vật khác Theo chuyên gia, tình trạng nhiễm khơng khí khơng phải bùng phát mà vấn đề tồn từ lâu, cộng hưởng từ tình trạng thời tiết hanh khơ gây cháy rừng Ngồi việc cơng trình lớn xây dựng hàng loạt, lượng khí thải từ xe cộ, khí thải cơng nghiệp tăng đáng kể, hay đốt rơm rạ… làm trầm trọng tình hình nhiễm khơng khí Ơ nhiễm khơng khí có nhiều loại, như: nhiễm khí độc, nhiễm khí có hại cho sức khỏe, nhiễm bụi Trong đó, bụi tác nhân gây nhiễm khơng khí, đặc biệt khu vực thị Bụi có nhiều loại Phân chia theo chất liệu, có bụi kim loại, bụi vải, bụi gỗ, bụi nhựa, bụi cát, bụi xi măng ; phân chia theo kích thước có bụi to, bụi cỡ vừa, cỡ nhỡ, bụi mịn Những hạt bụi mịn cực nhỏ có đường kính từ 2,5 micromet trở xuống (PM2.5) liên tục tạo khí thải từ động xe, nhà máy, cơng trường, thói quen đốt rác, rơm rạ nông dân, bắn pháo hoa lễ hội tôn giáo nhà máy nhiệt điện, lơ lửng khơng khí xâm nhập vào thể người Trong đó, theo báo cáo thường niên Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) công bố năm 2019, khí thải nhà kính tồn cầu tăng năm thứ hai liên tiếp, làm gián đoạn trình giảm phát thải khiến giới gia tăng ô nhiễm Báo cáo rằng, mức phát thải phải giảm giúp giới trở lại đường hướng đến tham vọng Thỏa thuận Paris chống biến đổi khí hậu, mục tiêu giới hạn mức tăng nhiệt độ trung bình Trái đất mức độ C so với thời kỳ tiền công nghiệp Tuy nhiên, IEA cho rằng, việc kinh tế tăng trưởng mạnh mẽ tăng nhu cầu điện góp phần làm tăng 1,9% lượng khí thải CO2 kể từ năm 2018 Đây dấu hiệu cho thấy nỗ lực nhằm hạn chế sử dụng nhiên liệu gây ô nhiễm giới tiến triển chậm để tạo tác động lớn giúp bảo vệ môi trường Theo chuyên gia, khát lượng giới ngày tăng khiến mức tiêu thụ than nhiên liệu hóa thạch khác, gây nhiễm khơng khí ngày nhiều Thực tế nhu cầu than toàn cầu tăng 3/4 số nhu cầu khu vực châu Á-Thái Bình Dương Cho đến 2020 với xuất COVID – 19 tác động đến môi trường giới với nhiều tác động: - Tác động COVID-19: Vào năm 2020, 84% tất quốc gia giám sát quan sát thấy cải thiện chất lượng khơng khí, phần lớn biện pháp toàn cầu để làm chậm lây lan COVID-19 - Cải thiện chất lượng khơng khí thành phố lớn năm 2020 so với năm 2019 bao gồm Bắc Kinh (-11%), Chicago (-13%), Delhi (-15%), London (-16%), Paris (-17%) Seoul (- 16%) - Trung Quốc: Năm 2020, 86% thành phố Trung Quốc có khơng khí năm trước Mặc dù vậy, người dân Trung Quốc tiếp xúc với mức PM2.5 cao lần so với hướng dẫn hàng năm WHO Hotan tây bắc Trung Quốc xếp hạng thành phố ô nhiễm giới , phần lớn bão cát làm trầm trọng thêm biến đổi khí hậu - Hoa Kỳ: Mức độ nhiễm hạt trung bình tăng 6,7% vào năm 2020, bất chấp biện pháp ngăn chặn lây lan COVID-19 Cháy rừng kỷ lục California, Oregon Washington khiến thành phố Hoa Kỳ lọt vào danh sách 77 số 100 thành phố ô nhiễm giới vào tháng năm 2020 (theo PM2.5 trung bình hàng tháng) Vào năm 2020, 38% thành phố Mỹ không đáp ứng hướng dẫn WHO mức PM2.5 hàng năm Đây mức tăng đáng kể so với 21% thành phố Hoa Kỳ không đáp ứng hướng dẫn WHO vào năm 2019 - Châu Âu: Vào năm 2020, khoảng nửa số thành phố Châu Âu vượt mục tiêu WHO ô nhiễm PM2.5 hàng năm Mức độ ô nhiễm PM2.5 cao tìm thấy Đơng Nam Âu, Bosnia Herzegovina, Bắc Macedonia Bulgaria dẫn đầu - Nhiều quốc gia Đông Nam Á, Trung Đông, Châu Phi, Nam Á Nam Mỹ tiếp tục thiếu thiết bị chuyên môn để giám sát báo cáo nhiễm khơng khí II Các thành phần độc hại khí thải động cơ: Các thành phần độc hại khí thải động cơ: Quá trình cháy động đốt trình ôxy hóa nhiên liệu, giải phóng nhiệt năng, diễn buồng cháy động theo chế phức tạp chịu ảnh hưởng nhiều thông số Trong trình cháy sinh hợp chất trung gian phức tạp Sản phẩm cuối trình cháy gọi sản phẩm cháy Một số thành phần khí thải động cơ: CO, CO 2, NOX, THC, Anđêhít, thành phần dạng hạt (PM), hợp chất chứa lưu huỳnh a Ơxít cacbon (Monoxide carbon - CO) Monoxide carbon (CO) sản phẩm cháy nhiên liệu sinh ơxy hóa khơng hồn tồn hyđrơ cácbon điều kiện thiếu ơxy, CO dạng khí không màu, không mùi, không vị CO kết hợp với sắt có sắc tố máu tạo thàmh hợp chất ngăn cản trình hấp thụ ôxy Hemoglobin máu làm cho phận thể bị thiếu ôxy b Cácbua hydro (Total Hydrocacbon – THC) Total hydrocacbon (THC) loại HC có nhiên liệu dầu bơi trơn khơng cháy hết có khí thải động HC có nhiều loại loại có mức độ độc hại khác Các HC có nguồn gốc paraphin naphtanin coi vơ hại, HC thơm (có nhân benzen) thường độc, chúng gây bệnh ung thư HC tồn khí cịn gây sương mù gây tác hại cho mắt, niêm mạc đường hô hấp Thông thường để đánh giá tiêu chuẩn mơi trường thường xét tổng lượng HC mà động phát (THC) c Ơxítnitơ (NOx) Ơxítnitơ sản phẩm ơxy hóa N2 có khơng khí (khí nạp mới) điều kiện nhiệt độ cao 11000C NOx tồn chủ yếu NO NO2 NO chiếm đại phận NO khí khơng mùi khơng nguy hiểm khơng bền dễ biến thành NO2 điều kiện tự nhiên NO2 khí có màu nâu đỏ, có mùi gắt, gây nguy hiểm cho phổi, niêm mạc Khi tác dụng với nước tạo axít, gây mưa axít làm ăn mịn chi tiết máy đồ vật d Anđêhít (C-H-O) Anđêhít có cơng thức chung C-H-O, chất khí gây tê có mùi gắt,một số loại gây ung thư Foocmondehit e.Chất thải dạng hạt (P-M) P-M chất ô nhiễm đặc biệt quan trọng khí thải động diezel, tồn dạng hạt rắn có đường kính trung bình khoảng 0,3 μm, nên dễ xâm nhập vào phổi gây tổn thương tới quan hô hấp cịn gây ung thư hydrocacbon thơm bám dính lên P-M sinh q trình phân hủy nhiên liệu dầu bơi trơn, chúng C chưa cháy hết bị bón thành hạt nhỏ Trong khơng khí P-M tác nhân gây sương mù, bụi bẩn làm ảnh hưởng đến giao thông sinh hoạt người f.Cácbonđiơxít (Carbondioxide - CO2) Cácbonđiơxít sản phẩm cháy hoàn toàn C O2, sản phẩm cháy chủ yếu trình cháy CO2 không độc với sức khỏe người với nồng độ lớn gây ngạt CO2 nguyên nhân gây hiệu ứng nhà kính dẫn đến nóng lên nhiệt độ trái đất Cơ chế hình thành tỷ lệ chất độc hại động Diesel: Đặc điểm động diesel hỗn hợp bên nên hệ số dư lượng khơng khí λ, so với động xăng, nằm giới hạn rộng, cụ thể từ 1,2 đến 10 từ tồn tải đến khơng tải Chính giới hạn λ rộng nên điều chỉnh tải phương pháp điều chỉnh λ gọi điều chỉnh chất Do khác với điều chỉnh lượng động xăng, đường nạp khơng có tiết lưu Đặc tính thành phần độc hại động diesel theo λ a.CO Trong khí thải động diesel, λ > lớn (thừa ô-xy) có thành phần CO nhỏ có vùng với λ < (thiếu ô-xy) Khi λ tăng, ban đầu CO giảm nồng độ ô-xy tăng đạt cực tiểu λ ≈ Tiếp tục tăng λ, CO tăng tỷ lệ tái hợp CO với ô-xy trình giãn nở giảm nên lượng CO cịn lại khí thải tăng lên CmHn Do λ lớn nên CmHn động diesel so với động xăng nhỏ Khi λ tăng, nhiệt độ cháy giảm nên phần nhiên liệu không cháy CmHn tăng lên Đối với phương pháp hỗn hợp màng, hiệu ứng sát vách ảnh hưởng mạnh nên CmHn lớn so với trường hợp hỗn hợp thể tích Nếu tổ chức xốy lốc hồ trộn tốt q trình hình thành hỗn hợp, thành phần C mHn giảm Nox Khi λ tăng, nhiệt độ cháy giảm nên thành phần NO x giảm (xem hình 2-4) So với động xăng thành phần NO NOx cao hơn, cụ thể chiếm đến 15% Phương pháp hình thành khí hỗn hợp có ảnh hưởng lớn đến hình thành NO x Đối với buồng cháy ngăn cách, trình cháy diễn buồng cháy phụ (hạn chế khơng khí) thiếu ơ-xy nên nhiệt độ lớn NO x nhỏ Khi cháy buồng cháy chính, λ lớn, ơ-xy nhiều nhiệt độ q trình cháy khơng lớn nên NOx nhỏ Tổng hợp lại, NOx động buồng cháy ngăn cách khoảng 1/2 so với động buồng cháy thống Chất thải dạng hạt (P-M) Theo định nghĩa Tổ chức bảo vệ mơi trường bang Ca-li-phoocnia P-M thực thể (trừ nước) khí thải sau hồ trộn với khơng khí (làm lỗng) đạt nhiệt độ nhỏ 51,70C tách lọc qui định Với định nghĩa vậy, P-M gồm hạt rắn chất lỏng bám theo Các hạt rắn gồm: cac-bon tự tro gọi bồ hóng (soot), chất phụ gia dầu bơi trơn, hạt vảy tróc mài mịn Chất lỏng bám theo gồm có thành phần nhiên liệu dầu bơi trơn Các hạt (P-M) có kích thước từ 0,01 đến μm Phần lớn hạt có kích thước 0,3 μm nên dễ bị hít vào gây tổn thương cho đường hô hấp phổi Thành phần P-M phụ thuộc nhiều vào chế độ làm việc động phương pháp hình thành khí hỗn hợp Thơng thường, P-M chứa, [1]: - 40% dầu bơi trơ - 31% bồ hóng - 14% muối sun-phát ngậm nước - 7% nhiên liệu diesel - 8% loại khác lại Hợp chất chứa lưu huỳnh Trong khí thải có hợp chất chứa lưu huỳnh nhiên liệu lượng tạp chất lưu huỳnh lại chưng cất dầu mỏ Trước năm 1996, Châu Âu qui định giới hạn hàm lượng lưu huỳnh nhiên liệu tính theo khối lượng [S] < 0,2% Sau năm 1996, giới hạn ngặt nghèo hơn, [S] < 0,05% Do nhiên liệu chứa lưu huỳnh nên khí thải có SO 2, kết hợp với nước tạo thành a-xít Các hợp chất chứa lưu huỳnh khí thải nguyên nhân gây mưa a-xít tạo PM thơng qua muối có gốc sun-phát III Các chu trình thử nghiệm tiêu chuẩn khí thải: Chu trình thử Mỹ: Hiện với mức độ phát triển ngày nhanh phương tiện giao thông hầu hết quốc gia giới, vấn đề nhiễm mơi trường khí thải động trực tiếp gây cấp bách, liên quan đến sức khỏe người Chính vậy, xây dựng tiêu chuẩn khí thải từ động vấn đề cấp thiết quốc gia Các tiêu chuẩn thử quy phạm quốc gia, có liên quan trực tiếp tới điều kiện giao thông như: chất lượng, số lượng tiêu chuẩn đường sá, số lượng loại phương tiện chủng loại phương tiện giao thông lưu hành, mức độ phát triển phương tiện mức thu nhập người dân (điều kiện kinh tế nước) Dựa sở mà quốc gia đưa tiêu chuẩn cho phù hợp tiêu chuẩn phải nâng cấp, cập nhật phát triển theo thời gian để hướng tới mục tiêu môi trường tốt Khi ban hành tiêu chuẩn thử nghiệm chu trình thử nghiệm tương ứng phải đưa Các chu trình thử nghiệm thói quen lại người dân sử dụng phương tiện giao thông, liên quan đến việc tổ chức sở hạ tầng giao thông Hệ thống tiêu chuẩn khí thải phải xây dựng cho loại động khác như: động xăng, động diesel, động nhiên liệu hóa lỏng Trên loại phương tiện khác như: xe con, xe tải, xe máy Và điều kiện vận hành khác xa lộ thành phố Hiện giới có nhiều chu trình thử sử dụng cho hai loại xe (xe xe tải) chu trình thử Mỹ, Châu Âu Nhật Mỗi chu trình thử gắn với tiêu chuẩn khí thải Trong chu trình Mỹ thể sau: Chu trình thử cho đường thành phố FTP – 72: Chu trình thử FTP 72 (Federal-Test-Procedure) áp dụng cho xe chạy đường phố Chu trình thử gồm hai giai đoạn: giai đoạn với thời gian 505 s (tương ứng với quãng đường 5,78 km, vận tốc trung bình 41,2 km/h); giai đoạn với thời gian 864s Giai đoạn thứ trạng thái khởi động lạnh, giai đoạn thứ hai bắt đầu sau động dừng hoàn toàn thời gian 10 phút Các thơng số chu trình thử sau: Quãng đường thử tổng cộng : 12,07 km Thời gian thử nghiệm : 1369 s Vận tốc trung bình : 31,5 km/h Vận tốc tối đa : 91,2 km/h Chu trình thử FTP – 72 trình bày cụ thể hình 3.1 sau: Hình 3.1 Chu trình thử FTP – 12 Khí thải giai đoạn gom riêng vào túi chứa, phân tích nhân với hệ số qui đổi (hệ số quy đổi cho giai đoạn một: 0,47; giai đoạn hai: 0,53), tổng hợp lại kết tổng cộng Đơn vị tính g/mile, (g/km) Chu trình thử nghiệm cho đường phố FTP – 75: Chu trình thử Mỹ FTP 75 (Federal-Test-Procedure) áp dụng cho xe chạy đường phố Chu trình thử FTP 75 bao gồm ba giai đoạn: giai đoạn khởi động lạnh, giai đoạn ổn định, giai đoạn khởi động nóng Nhưng giai đoạn ba bắt đầu sau động ngừng hoạt động 10 phút Các thơng số chu trình thử sau: Quãng đường tổng cộng: 11,04 mile (17,77 km) Thời gian thử nghiệm : 1874 s Vận tốc trung bình : 21,2 mph (34,1 km/h) Chu trình FPT 75 trình bày hình 3.2 thơng số nêu bảng sau: Hình 3.2 Chu trình thử FTP – 75 Bảng 3.1 Các thơng số chu trình thử xe cho đường thành phố Mỹ Chế độ làm việc Khởi động lạnh Ổn định Khởi động nóng Giai đoạn Thời gian (s) 505 864 505 Hệ số quy đổi 0,43 1,00 0,57 Khí thải giai đoạn gom riêng vào túi chứa, phân tích nhân với hệ số qui đổi, tổng hợp lại kết tổng cộng Đơn vị tính g/mile Chu trình thử cho xa lộ (US – Highway – Cycle) Chu trình thử trình bày hình 3.3 áp dụng cho xe chạy xa lộ với thông số sau: Quãng đường thử tổng cộng : 10,22 mile (16,44 km) Vận tốc trung bình : 48,1 mph (mile per hour) (77,4 km/h) Vận tốc cực đại : 59,9 mph (96,4 km/h) Hình 3.4 Chu trình thử UDDS Các tiêu chuẩn khí thải Mỹ: Tiểu chuẩn liên bang Mỹ cho xe xe tải nhẹ: Bao gồm hai tiêu chuẩn: chuẩn loại loại hai Chuẩn loại công bố vào năm 1991 bắt đầu thực toàn nước Mỹ vào năm 1997, chuẩn loại đề xướng vào năm 1999 bắt đầu áp dụng vào năm 2004 a/ Chuẩn loại 1: Chuẩn loại áp dụng cho phương tiện vận tải hạng nhẹ (LDV – Light driving vehicle), xe con, xe chở khách, xe minivans xe pick-up Trong phương tiện vận tải hạng nhẹ tất xe có khối lượng nhỏ 8500 lb (1 lb = 0,454 kg) Chuẩn loại thực giai đoạn 1994÷1997 với tất loại xe sử dụng tới 100000 mile, điều chỉnh xuống cho loại xe 50000 mile giai đoạn 1997÷2003 Giới hạn NOx điều chỉnh giũa xe sử dụng động xăng động diesel (xe diesel có giới hạn NOx lớn hơn) Lượng phát thải độc hại xe ôtô xe tải nhẹ thực theo chu trình thử FTP-75, đơn vị tính [g/mile] Bảng 3.2 Bảng tiêu chuẩn khí thải EPA loại b Chuẩn loại Chuẩn loại áp dụng vào năm 2004÷2009, cho xe chở khách xe tải hạng nhẹ Năm 2008 chuẩn ứng dụng cho xe tải nặng phương tiện vận tải hạng trung (LDTs – Light duty trucks MDPVs – medium passenger vehicles) Trong năm 2004÷2007 tất xe khách xe tải nhẹ không cấp chứng môi trường loại phát thải NOx trung bình lớn 0,30 g/mile Trong năm 2004÷2008 xe tải nặng phương tiện vận tải hạng trung (LDTs MDPVs) không cấp chứng môi trường lượng phát thải NOx vượt 0,60 g/mile (cho HLDT – heavy light duty truck) 0,90 g/mile (cho MDPV) Chuẩn loại hai cấu tạo mức chứng nhận khác với độ xác khác Mỗi giá trị trung bình phát thải NOx nhóm xe có chứng nhận lượng chất thải dạng hạt cho mức khác Trong thời gian này, lượng phát thải NOx loại xe nhà máy sản xuất phải có giá trị trung bình nhỏ 0,07 g/mile Bảng 3.3 Bảng tiêu chuẩn khí thải EPA loại Tiêu chuẩn liên bang Mỹ cho xe tải nặng: a Tiêu chuẩn năm 1987 ÷ 2003 Bảng 3.4 Tiêu chuẩn liên bang Mỹ cho xe tải nặng b Tiêu chuẩn 2004 sau này: Từ năm 1997 EPA đưa tiêu chuẩn cho động diesel xe tải chạy xa lộ va xe bus thành phố áp dụng cho năm 2004 sau Với mục đích giảm lượng NOx cho động xe tải xa lộ xuống mức xấp xỉ g/bph.hr (g/mã lực.h) Bảng 3.5 Tiêu chuẩn EPA cho động diesel chạy xa lộ B CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM KHÍ XẢ TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL Để đáp ứng nhu cầu giảm phát thải cho động diesel, nhiều biện pháp áp dụng động đốt nói chung động diesel nói riêng.Các biện pháp kỹ thuật làm giảm phát thải độc hại động diesel chia thành hai nhóm Nhóm thứ bao gồm biện pháp liên quan đến kết cấu động cơ, loại nhiên liệu, phương pháp hình thành hỗn hợp, điều chỉnh vận hành động hiệu giảm phát thải khơng cao Nhóm thứ hai bao gồm biện pháp xử lý khí thải sau cửa thải I Biện pháp liên quan đến động nhiên liệu thay thế: Hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel Động diesel có khả tiết kiệm kinh tế so với động xăng, nhiên nhiều mặt hạn chế sử dụng như: tăng tốc xả nhiều khói đen, tiếng ồn lớn tiêu hao nhiều nhiên liệu… Chúng nguyên nhân dẫn tới ô nhiễm môi trường sống đại thời Để khắc phục vấn đề nêu trên, nhà sản xuất ô tô nghiên cứu cho đời hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel a.Tổng quan hệ thống Common Rail Diesel Với động Diesel nay, áp suất phun thực cho vòi phun cách riêng biệt, nhiên liệu áp suất cao giữ hộp chứa (Rail), hay gọi “Ắc quy thủy lực” phân chia đến vòi phun theo yêu cầu Vòi phun Common Rail có tác dụng làm giảm tiếng ồn nhờ kết hợp việc điều khiển điện tử – kiểm soát lượng nhiên liệu phun – thời điểm phun mà nhiên liệu phin mức áp suất cao Thế nên, khả vận hành động khả tiết kiệm nhiên liệu tối ưu So với động cũ dẫn động cam hệ thống Common Rail tỏ linh hoạt khả thích nghi để điều khiển kim phin nhiên liệu động diesel như: - Áp suất phun lên tới 1500 bar - Phạm vi áp dụng rộng rãi (cho xe khách, du lịch, tải nặng, tải nhẹ, xe lửa - chí tàu thủy) - Có thể tùy ý thay đổi thời điểm phun - Có giai đoạn phun: Phun sơ khởi – phun – phun kết thúc b.Cách thức hoạt động: Cũng giống hệ thống nguyên liệu diesel thông thường khác, số thứ tự (1) hình, nhiên liệu được bơm lên từ thùng nhiên liệu đường ống thấp áp (11) nén đẩy qua ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao (7) hay gọi ắc quy thủy lực – sau đưa tới vịi phun Common Rail (9) sẵn sàng để phun nhiên liệu vào xy lanh động Việc phun nhiên liệu tạo áp suất hoàn toàn riêng biệt với hệ thống Common Rail Áp suất suất phun hình thành độc lập với tốc độ mức nhiên liệu phun Nhiên liệu lưu trữ với áp suất cap điều áp nhiên liệu (7) Bàn đạp ga nơi định mức nhiên liệu phun ra, dựa biểu đồ liệu lưu, ECU tính tốn thời điểm phun áp suất phun Sau đó, nhờ cảm biến (10) – EDU ECU điều khiển kim phun vòi phun xylanh động để phun nhiên liệu với áp suất phun lên tới 1500 bar Tiếp đến, lượng nhiên liệu thừa vòi phun qua ắc quy thủy lực (7) trở bơm cao áp (2), van điều khiển áp suất bơm lúc mở để nhiên liệu thừa trở lại bình nhiên liệu (1) Phía ắc quy thủy lực gắn cảm biến áp suất bố trí van an tồn phía cuối (8), nhận thấy áp suất lưu trữ ắc quy thủy lực (7) lớn, van an toàn tự động mở để nhiện liệu chảy thúng chứa (1)Thùng nhiên liệu; (2) Bơm cao áp Common rail; (3) Lọc nhiên liệu; (4) Đường cấp nhiên liệu cao áp; ( 5) Đường nối cảm biến áp suất đến ECU ; (6) Cảm biến áp suất; (7) Common Rail tích trữ &điều áp nhiên liệu (hay cịn gọi ắcquy thuỷ lực) ; (8) Van an toàn (giới hạn áp suất); (9) Vòi phun; (10) Các cảm biến nối đến ECU Bộ điều khiển thiết bị (EDU); (11) Đường nhiên liệu (thấp áp) ; EDU: (Electronic Driver Unit) ECU : (Electronic Control Unit) Nhờ cách thức này, nhờ vào lực áp suất phun 1500bar, hoạt động lúc động vận hành vận tốc thấp c Hệ thống Common Rail Diesel chia thành giai đoạn: Bơm áp suất cao van đo lường van điều chỉnh áp suất thấp Các cảm biến (trục cam, tộc độ quay trục khuỷu, lưu lượng khơng khí, bàn đạp nước làm mát, cam biến áp suất Rail…) Các cấu thực (Các đồng hồ đo áp suất, tăng áp, hồi lưu khí xả, vòi phun điều khiển van solenoid…) Bộ điều khiển trung tâm (EDU, ECU) kiểm sốt xác lượng phun, điều chỉnh áp suất giám sát điều kiện hoạt động động d.Các công hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel Trước tiên, bạn phải nhận biết nhóm cơng khác Common Rail: - Mạch áp suất thấp - Mạch áp suất cao - ECU cảm biến * Chức chính: chỉnh phun nhiên liệu lượng, thời điểm áp suất phù hợp với chế độ vận hành động * Chức phụ: Điều chỉnh vịng hở vịng kín hệ điều khiển hệ thống hồi lưu khí thải, ga tự động, tăng áp,… làm giảm lượng khí thải độc hại mức độ tiêu hao nhiên liệu e Những ưu điểm hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel Hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel có ưu điểm gồm: - Tiết kiệm nhiên liệu - Động hoạt động êm dịu, giảm tiếng ồn - Cản thiện tính động - Khí thải mơi trường - Thích hợp với nhiều động Diesel Với động Diesel đời đầu, tiếng ồn phát trình vận hành lớn Khi muốn tăng tốc lượng khí thải nhiều dẫn tới ô nhiễm môi trường tiêu hao nhiều nhiên liệu Hệ thống tuần hồn khí thải EGR Động Diesel có xu hướng phát thải khí Nitrogen Oxide (NOx) cao môi trường, gây nguy hại cho sức khỏe người Nguyên nhân dẫn đến việc nhiệt độ cao xilanh động diesel có tỷ số nén cao Để kiểm soát làm giảm lượng NOx, nhà sản xuất sử dụng hệ thống tuần hồn khí thải EGR – Exhaust Gas Recirculation Tái tuần hồn khí thải kỹ thuật sử dụng động xăng diesel a Nguyên lý làm việc hệ thống tuần hồn khí thải EGR Ngun lý làm việc hệ thống EGR dùng van ống dẫn để đưa lượng khí thải phù hợp quay trở lại trộn lẫn với khí tươi đường ống nạp trước nạp vào xy lanh Sự có mặt phần khí thải có hỗn hợp nhiên liệu- khơng khí buồng cháy có tác dụng cụ thể sau đây: - Làm giảm hàm lượng khí Oxy có lượng hỗn hợp; - Làm giảm nhiệt độ buồng cháy nhiệt dung khí xảlớn nhiệt dung khơng khí; - Cản trở làm giảm tốc độ lan tràn màng lửa buồng cháy (giảm tốc độ cháy) Tất điều dẫn tới việc làm giảm áp suất, nhiệt độ cháy từ làm giảm lượng NOx hình thành b Lợi ích hệ thống tuần hồn khí thải EGR Hệ thống tuần hồn khí thải EGR đưa phần khí thải trở lại vào buồng đốt Logic đằng sau hệ thống EGR đơn giản Khí thải có nhiệt độ nóng so với khí “trong lành” nạp vào động Nhiệt lượng khiến khơng khí nở làm giảm đáng kể lượng oxy khơng khí, dẫn đến thể tích hịa khí bị đốt cháy xilanh giảm Hệ thống tuần hồn khí thải EGR làm cho nhiệt lượng sinh thấp nhiệt độ xilanh thấp Khi khơng có đủ nhiệt độ, khả hình thành Nito oxide giảm, nhiệt độ khí thải xilanh bị hạn chế Nhờ cải thiện tuổi thọ động Bộ chuyển đổi xúc tác giai đoạn (Bầu lọc catalytic) tiếp tục giảm lượng NOx khí thải xuống mức chấp nhận theo tiêu chuẩn khí thải II Biện pháp liên quan đến xử lý khí thải: 1.Bộ lọc hạt Diesel (DPF) Tất xe ô tô chạy diesel đại trang bị DPF – lọc hạt Diesel Chức DPF lọc loại bỏ phần tử độc hại khỏi khí thải Các chun gia tơ nói lọc hạt DPF tốt lọc có khả lọc 80% hạt Rất nhiều lỗi xảy có vấn đề với DPF Một số vấn đề phổ biến bao gồm lọc bị tắc muội than, khiến chúng khơng thể hoạt động bình thường Vai trị DPF lọc muội than, gây hại cho môi trường vấn đề hô hấp Đây lý điều quan trọng phải đảm bảo lọc mơi trường an tồn Nguyên tắc làm việc lọc hạt Diesel Bộ lọc Diesel Particulate (DPF) thiết bị cài đặt hệ thống xả xe diesel cách lọc để giảm hạt vật chất (PM) khí thải DPF thông qua bề mặt thiết bị lọc nội để bắt hạt, lượng mưa khuếch tán, lượng mưa qn tính chặn tuyến tính, làm hiệu hạt thải 70% ~ 90%, tinh lọc hạt vật chất diesel hiệu phương pháp trực tiếp, đạt thương mại hóa quốc tế Trong trạng thái làm việc trống lọc dạng hạt, khơng có cổ phần DPF, sức cản dịng khí thải thấp, khơng ảnh hưởng đến cơng việc bình thường động (chẳng hạn tiêu hao nhiên liệu, công suất) vv Với hệ liên tục hạt khói cacbon, DPF bẫy nội hạt bồ hóng hạt tăng lên, kết sức đề kháng xả tăng, tiêu thụ nhiên liệu động sức mạnh gia tăng áp lực khí thải trở lại Bộ điều khiển động giám sát áp suất bên DPF thơng qua cảm biến áp suất khí thải, điều khiển động giám sát áp suất bên DPF đến giá trị định, khí thải khó xả, điều làm hạn chế đáng kể lượng tiết kiệm nhiên liệu động , thời điểm này, điều khiển động điều khiển việc làm giảm hạt bồ hóng Các hạt khói cacbon thu thập DPF bị đốt cháy nhiệt độ cao để nhận tái sinh DPF 2.Hệ thống xử lý khí thải chọn lọc (SCR) SCR hệ thống xử lý khí thải cơng nghệ kiểm sốt khí thải tích cực tiên tiến, đưa chất làm giảm chất lỏng thông qua chất xúc tác đặc biệt vào dòng xả động diesel Nguồn khử mỡ thường urê tơ, cịn gọi Diesel Exhaust Fluid (DEF) DEF thiết lập phản ứng hóa học chuyển oxi nitơ thành nitơ, nước lượng nhỏ carbon dioxide (CO2), thành phần tự nhiên khơng khí thở, sau bị thải qua ống xả xe Công nghệ SCR thiết kế phép phản ứng giảm nitơ oxit (NOx) diễn bầu khí oxy hóa Nó gọi “chọn lọc” làm giảm mức NOx cách sử dụng Amoniac chất khử hệ thống chất xúc tác Phản ứng hóa học gọi “giảm”, DEF chất khử có phản ứng với NOx để chuyển chất ô nhiễm thành nitơ, nước lượng nhỏ CO2 DEF bị phá vỡ nhanh để tạo ammonia oxy hóa dịng thải Cơng nghệ SCR đạt mức giảm NOx lên tới 90% Các hệ thống xử lý đường xả động Diesel đại SCR (Selective Catalytic Reduction) Ý nghĩa hệ thống xử lý thải chọn lọc (SCR) Công nghệ SCR cơng nghệ tiết kiệm chi phí tiết kiệm nhiên liệu giúp giảm phát thải động diesel SCR làm giảm lượng phát thải NOx lên đến 90% đồng thời giảm lượng phát thải HC CO 50-90% phát thải PM từ 30-50% Các hệ thống SCR kết hợp với lọc hạt diesel để giảm lượng phát thải cho PM Trong ngành công nghiệp xe tải thương mại, số nhà khai thác xe tải SCR trang bị báo cáo mức tăng trưởng kinh tế nhiên liệu 3-5% Ngoài ra, thiết bị ngoại vi, bao gồm thiết bị xây dựng nông nghiệp, phải đáp ứng tiêu chuẩn khí thải Tier EPA yêu cầu giảm tương ứng NOx, PM chất ô nhiễm khác III Ý nghĩa hệ thống giảm khí thải xe oto: Ơ tơ dần trở thành phương tiện lại phổ biến giới nói chung Việt Nam nói riêng, góp phần rút ngắn thời gian lại, vận chuyển hàng hóa, thúc đẩy kinh tế đời sống phát triển Tuy nhiên, bên cạnh lợi ích kinh tế khí thải tô vấn đề đau đầu, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng thành phố lớn Việc đặt tiêu chuẩn khí xả giúp nhà sản xuất xe cân nhắc việc cân cơng suất xe giảm khí xả mơi trường, điều thúc đẩy phát triển khoa học hợp lí cho mơi trường Từ cơng nghệ ngày cải thiện vấn đề khí tải giúp cải thiện nhiều vấn đề mơi trường, tính kinh tế, vấn đề sinh thái, vấn đề sức khỏe cho người, … ... trình thử UDDS Các tiêu chuẩn khí thải Mỹ: Tiểu chuẩn liên bang Mỹ cho xe xe tải nhẹ: Bao gồm hai tiêu chuẩn: chuẩn loại loại hai Chuẩn loại công bố vào năm 1991 bắt đầu thực toàn nước Mỹ vào năm... sở mà quốc gia đưa tiêu chuẩn cho phù hợp tiêu chuẩn phải nâng cấp, cập nhật phát triển theo thời gian để hướng tới mục tiêu môi trường tốt Khi ban hành tiêu chuẩn thử nghiệm chu trình thử nghiệm. .. g/mile Bảng 3.3 Bảng tiêu chuẩn khí thải EPA loại Tiêu chuẩn liên bang Mỹ cho xe tải nặng: a Tiêu chuẩn năm 1987 ÷ 2003 Bảng 3.4 Tiêu chuẩn liên bang Mỹ cho xe tải nặng b Tiêu chuẩn 2004 sau này: