TIỂU LUẬN kỹ thuật an toàn và bảo vệ môi trường cho động cơ sử dụng nhiên liệu là xăng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG ĐỀ TIỂU LUẬN Kỹ Thuật An Tồn Và Bảo Vệ Mơi Trường Cho Động Cơ Sử Dụng Nhiên Liệu Là Xăng Họ tên: DƯƠNG VĂN DŨNG Chuyên ngành: Cơ Khí Động Lực Lớp: 18C4A Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN QUANG TRUNG Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 20 LỜI NÓI ĐẦU Từ thực tế ta thấy ngày có nhiều tượng thiên nhiên xấu ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống sinh vật Trái Đất có người Và ngun nhân biết hoạt động sống người, nguyên nhân mà người tác động trực tiếp lẫn gián tiếp lên môi trường làm biến đổi khí hậu Trái Đất Theo báo cáo cho thấy ngun nhân hoạt động người hoạt động lại,trao đổi hàng hóa ,…Tóm lại hoạt động phương tiện giao thông vận tải– theo báo cáo trạng mơi trường quốc gia 70-90% nhiễm đô thị phương tiện giao thơng.Trước tình hình cần phải cắt giảm phát thải từ động chạy nhiên liệu hóa thạch xăng, dầu diesel , mà chủ yếu động sử dụng xăng Vì trình đốt cháy xảy tạo chất khí CO2, CO, NOx, PM hợp chất có hại khác ảnh hưởng đến mơi trường sức khỏe người Vậy nên cần xây dựng, cải thiện phát triển hệ thống giảm phát thải động xăng gây Hiện động xăng người ta trang bị nhiều hệ thống xử lý khí thải hay gọi giải pháp công nghệ để phù hợp với tiêu chuẩn EURO-Tiêu chuẩn khí thải châu Âu (Euro) qui định xác định giới hạn chấp nhận khí thải phương tiện bán quốc gia thành viên Liên minh châu Âu,là hệ thống tiêu chuẩn tiên tiến ,được áp dụng rộng rãi giới,trong có Việt Nam Để giảm ô nhiễm giải pháp tác động vào ba vị trí xử lý nhiên liệu đầu vào, xử lý trình cháy xử lý khí phát thải đường thải NỘI DUNG I,Đầu vào:Đầu tiên giải xử lý giảm khí thải đầu vào, gồm có cơng nghệ phun xăng phun xăng đường nạp phun xăng trực tiếp vào buồng đốt làm cho nhiên liệu hòa trộn tốt với khơng khí , giúp q trình cháy đạt hiệu cao từ tăng hiệu suất ,tiết kiệm nhiên liệu giảm ô nhiễm môi trường đáng kể 1,Công nghệ phun xăng điện tử EFI ( Viết tắt Electronic Fuel Injection Fuel Injection) Năm 1990, Justy Subaru đặt dấu chấm hết cho tồn sau nhiều năm chế hịa khí Mỹ, thay vào hệ thống phun xăng Thực tế, hệ thống phun xăng bắt đầu manh nha từ năm 50, năm 1980 hệ thống phun xăng điện tử sử dụng rộng rãi xe có xuất xứ từ Châu Âu.Quy trình hoạt động hoạt động hệ thống EFI sử dụng khối hệ thống tinh chỉnh điều khiển điện tử để can thiệp vào bước phun nhiên liệu vào buồng đốt thiết bị động nhằm tối ưu hóa việc dùng nhiên liệu Sự can thiệp giúp cho trình đốt cháy nhiên liệu diễn tốt nhiều lần so với chế hịa khí giúp cho xăng phun vào thời điểm, hịa trộn với khơng khí giúp đốt cháy hồn tồn nhiên liệu, tăng cơng suất máy, giảm lượng hydrocarbon dư, mà đồng thời giảm lượng khí Carbon Mono-oxide (CO) thải khí 2, Động sử dụng hệ thống phun xăng trực tiếp GDI,còn gọi phun xăng trực tiếp PDI ( tên tiếng anh Gasoline Direct Injection) vào xi lanh Đối với người nghề khí động lực hệ thống GDI khơng cịn xa lạ Hệ thống lần xuất từ năm 1925 động Hesselman dành cho máy bay Điểm nhấn hệ thống phun xăng trực tiếp thay phun cửa nạp, GDI lại phun nhiên liệu trực tiếp vào bên xilanh với áp suất cao Trong kỳ nạp, có khơng khí vào bên trong xi lanh thơng qua xupap nạp Điều đảm bảo cho việc điều khiển q trình phun đốt tốt , cung cấp nhiên liệu muộn kỳ nén mà xupap đóng lại Với GDI, xăng phun trực tiếp vào xi lanh nên cho khả xóa bỏ hồn tồn tình trạng có lớp màng bám đường ống nạp phía trước xu páp (lớp màng chế độ phun xăng khác gây tượng thừa nhiên liệu, lượng khí thải thải mơi trường lớn) Do cho khả tiết kiệm nhiên liệu giảm khí thải nhiễm lớn Ở hệ thống phun xăng trực tiếp GDI có hai chế độ nạp bản: - Nạp phân tầng (stratified charge): Chế độ nạp phân tầng phun trễ sử dụng chế độ tải vừa nhỏ Nhiên liệu lúc phun vào kỳ nén Tại đây, động hoạt động với tỷ lệ hịa khí lỗng nhiên liệu phun vào gần với thời điểm đánh lửa, lúc có lượng nhiên liệu nhỏ tập trung trước bugi Tuy nhiên lượng khí thải NOx (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O4, N2O5) môi trường lớn - Nạp đồng (homogeneous charge): Khi chế độ tải nặng, chế độ đồng phun sớm sử dụng Nhiên liệu phun vào kỳ nạp tạo thời gian giúp cho hịa khí có đạt đồng Tại đây, động hoạt động với tỷ lệ hịa khí cân giàu nên khí NOx Do chế độ nạp phân tầng khí thải tơ có hợp chất Oxit Nitơ NOx (NO, NO2, N2O5, N2O…) loại chất độc hại môi trường sức khỏe người cần phải hạn chế Trong động đốt trong, NOx hình thành chủ yếu điều kiện áp suất nhiệt độ cao( từ 1370độ C) Khí thải NOx mơi trường nhiều nên người ta kết hợp thêm hệ thống tuần hoàn khí thải EGR (Exhaust Gas Recirculation System ).Việc sử dụng hệ thống EGR cho phép giảm lượng NOx có khí thải động Ngồi tác dụng làm giảm lượng NOx, hệ thống EGR cịn có tác dụng giảm tiêu hao nhiên liệu động xăng Từ chất khí gây nhiễm mơi trường giảm nhiều 3, Ngoài người ta kết hợp phun xăng trực tiếp vào buồng đốt phun xăng đường nạp Đối với hệ thống ưu việt với hai hệ thống riêng lẻ khơng có khác biệt cho Chúng thay đổi tên gọi , hệ thống phung xăng điện tử hay phun xăng đường nạp người ta gọi GDI , với hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt người ta thay tên gọi EDI Cịn với tác động đến mơi trường chúng làm giảm nhiên liệu,giảm nhiệt độ buồng đốt từ tạo có hại cho người So sánh với động có chứa hịa khí : Động sử dụng chế hịa khí thường xe đời cũ, có nhà sản xuất sử dụng chế hào khí Hỗn hợp nhiên liệu khơng khí chế hịa khí hịa trộn phía ngồi xi lanh nên cho lượng hao hụt nhiên liệu lớn Động sử dụng phun xăng điện tử (FI) hỗn hợp khí nhiên liệu hình thành ngồi xi lanh có hao phí Cịn động sử dụng phun xăng trực tiếp GDI hỗn hợp nhiên liệu khí phun hồn tồn bên xi lanh cho khả tiết kiệm nhiên liệu lớn 4,Thay nhiên liệu đầu vào : xăng,xăng sinh học, khí đốt hóa lỏng LPG(Liquefied Petrolium Gas), khí thiên nhiên hóa lỏng LNG(Liquefied Natural Gas), khí nén thiên nhiên CNG ( Compressed Natural Gas) : - Xăng (Gasoline) chất lỏng dễ cháy có nguồn gốc từ dầu mỏ, sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu hầu hết động đốt có tia lửa Nó bao gồm chủ yếu hợp chất hữu thu từ trình chưng cất phân đoạn dầu mỏ, tăng cường với nhiều loại phụ gia Là nhiên liệu phổ biến chứa nhiều chất benzen, chì ,lưu huỳnh , gây ảnh hưởng đến người nhiên liệu so với dầu , dầu diesel,… giảm ô nhiểm môi trường nhiều - Xăng sinh học xăng thêm phụ gia ethanol vào xăng làm cho khí thải sau trình cháy giảm bớt khí độc hại Ethanol chế tạo từ thực vật mà sinh trưởng chúng hấp thụ khí CO2 từ giảm tượng hiệu ứng nhà kính - Khí đốt hóa lỏng LPG khí khơng màu, khơng mùi (được thêm mùi để dễ phát bị rò rỉ), nhiệt độ lửa từ 1890ºC đến 1935ºC, nhẹ nước nặng khơng khí Thành phần hóa học chủ yếu gồm propan, butan lượng nhỏ propylen, butylen khí khác nên cháy tạo CO2 nước từ khơng gây ảnh hưởng trực tiếp đến người mơi trường Hình ảnh xe chuyên chở nhiên liệu LPG: - Khí thiên nhiên hóa lỏng LNG khí khơng màu, khơng mùi, khơng độc hại khơng có tính chất ăn mịn, có nhiệt độ lửa vào khoảng 2340ºC nhẹ khơng khí Thành phần chủ yếu metan (khoảng 95%) lượng nhỏ khí khác nên nhiên liệu Nó có thuận lợi so với xăng dầu mật độ lượng cao hơn, giảm số lần tiếp nhiên liệu giảm nhiễm mơi trường - Khí nén thiên nhiên CNG khí khơng màu, khơng mùi, có nhiệt độ lửa khoảng 1950ºC nhẹ khơng khí Thành phần chủ yếu CNG gồm hydrocarbon, metan chiếm đến 95%, etan chiếm 5% đến 10% lượng nhỏ propan, butan khí khác Cũng hai nhiên liệu khí góp phần vào bảo vệ mơi trường Mặc dù xăng hay dầu có thành phần hóa học hydrocarbon hàm lượng khí thải CO,CO2,PM, xăng so với dầu Riêng phần dầu diesel sử dụng cho động tạo lượng lớn PM gây ảnh hưởng trực tiếp đến người phổi Ngoài thủ phạm mưa axit NOx có khí thải động sử dụng dầu diesel II,Xử lý trình cháy : 1,Hệ thống đánh lửa cưỡng Là hệ thống giúp tạo tia lửa kích hoạt trình cháy xi lanh động xăng Khi động hoạt động tia lửa đánh lửa vào cuối kỳ nén, hỗn hợp khơng khí nhiên liệu bốc cháy đẩy piston xuống làm quay trục khủy - Khi người ta điều khiển trình đánh lửa hệ thống đánh lửa làm cho khí cháy cháy hết, cháy nhanh từ khí thải giảm loại khí độc gây nhiễm mơi trường 2,Động HCCI: Động HCCI – Homogeneous charge compression ignition loại động xăng đốt đặc biệt, hỗn hợp nhiên liệu khơng khí nén đến điểm “tự bốc cháy” mà không cần đến trợ giúp bugi Giống phản ứng cháy khác, phản ứng giải phóng lượng chuyển đổi thành công nhiệt động Sự pha trộn đồng nhiên liệu không khí dẫn đến đốt cháy lượng khí thải thấp Bởi nhiệt độ cao thấp đáng kể so với động xăng điển hình Mức độ NOx gần khơng đáng kể Ngồi ra, khơng tạo bồ hóng III,Xử lý khí thải đường thải:bộ xúc tác ba thành phần động xăng Bộ xử lý ba thành phần dùng kết hợp động có sử dụng hệ thống phun xăng điện tử để phát huy hết chức Vì khí thải hệ thống phun xăng điện tử EFI chủ yếu thành phần để xử lý ba chức hoạt động Và ta thấy động hoạt động nhiệt độ cao khí thải động xăng sinh độc CO,NOx,H-C.Để xử lý triệt để thật khí thải người ta sử dụng chất xúc tác Rudi(Rh),bạch kim(Pt),paladi(Pd) Khi nhiệt độ lên đến 400 độ C chất xúc tác phản ứng hóa học hồn tồn, đưa ba chất độc thành chất khơng độc Ở lớp khử NOx bị tách thành Nitơ Oxi Sau khí Oxi vừa tách Oxi dư có khí thải Oxi cung cấp thêm, tác dụng chất xúc tác khí CO H-C bị oxi hóa thành chất khơng độc CO2 Ngồi tác dụng chuyển khí thải độc thành khí thải khơng độc cịn có tác dụng làm giảm tiếng ồn động KẾT LUẬN Với xu hướng bảo vệ môi trường để tiến đến tương lai xa ,chúng ta cần phải đặt mục tiêu đến công nghệ thân thiên mơi trường,giảm thiểu tác động lên môi trường Trong kinh tế nước phát triển nhanh đóng góp khơng nhỏ phương tiện giao thơng đóng góp chúng kéo theo tác hại nặng nề đến môi trường Nhưng quy tiêu chuẩn đặt để giảm tác hại việc sử dụng nhiên liệu Dựa quy chuẩn nhà sản xuất động xăng lẫn diesel nghiên cứu công nghệ giải pháp nhằm giảm nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm môi trường Với giải pháp công nghệ EFI, GDI, xử lý ba thành phần ,… giúp tiết kiệm nhiên liệu thân thiện với môi trường 10 ... Động sử dụng phun xăng điện tử (FI) hỗn hợp khí nhiên liệu hình thành ngồi xi lanh có hao phí Cịn động sử dụng phun xăng trực tiếp GDI hỗn hợp nhiên liệu khí phun hoàn toàn bên xi lanh cho khả... : Động sử dụng chế hịa khí thường xe đời cũ, có nhà sản xuất sử dụng chế hào khí Hỗn hợp nhiên liệu khơng khí chế hịa khí hịa trộn phía ngồi xi lanh nên cho lượng hao hụt nhiên liệu lớn Động sử. .. ).Việc sử dụng hệ thống EGR cho phép giảm lượng NOx có khí thải động Ngồi tác dụng làm giảm lượng NOx, hệ thống EGR có tác dụng giảm tiêu hao nhiên liệu động xăng Từ chất khí gây ô nhiễm môi trường