Khí CO sinh ra do sự cháy không hoàn toàn của nhiên liệu do thiếu oxy trong buồng cháy (hỗn hợp quá đậm).
Theo lý thuyết, CO sẽ không sinh ra trong trường hợp oxy nhiều hơn lượng lý thuyết (hỗn hợp nhạt), nhưng trên thực tế CO vẫn sinh ra trong cả trường hợp này. Có các yếu tố ảnh hưởng chính sau:
Ảnh hưởng của tốc độ phản ứng oxy hoá
Khi quá trình cháy diễn ra, trong xylanh động cơ xảy ra phản ứng oxy hoá giữa cacbonmonoxit (CO) và oxy. Sản phẩm của quá trình này là CO2 theo phương trình phản ứng sau:
2CO + O2 = 2CO2
Tuy nhiên phản ứng này xảy ra rất chậm và không thể biến tất cả lượng CO còn lại thành CO2 được. Chính lý do này làm cho CO được sinh ra ngay cả khi hỗn hợp nhạt.
Ảnh hưởng bởi tính không đồng đều của hỗn hợp
Nhiên liệu vốn đã phân phối không đồng đều trong lòng xylanh, ngoài ra do sự cháy không đều của hỗn hợp không khí – nhiên liệu trong buồng cháy. Tổng hợp cả hai yếu tố này làm cho lượng CO càng phát sinh ra trong quá trình hình thành hỗn hợp và cả quá trình cháy.
α
Hình 8.59. Biến thiên nồng độ các chất theo hệ số dư lượng không khíα.
12 14 16 18 20 22 10 0 4 8 12 200 400 600 1000 2000 3000 NOX (PPM) HC (PPM) CO (%)
Tỷ lệ không khí : nhiên liệu lý thuyết (14,7:1)
NOX HC
Ảnh hưởng của nhiệt độ quanh thành xylanh
Khi nhiệt độ quanh thành xylanh quá thấp sẽ gây ra sự dập tắt của ngọn lửa, có nghĩa là nhiệt độ không đủ lớn cho ngọn lửa với tới những khu vực này của xylanh.
Màng lửa sau khi được hình thành và lan truyền khắp buồng cháy, đến khi gặp phải thành xylanh, nắp xylanh, nấm supap và đỉnh piston, nhiệt độ của ngọn lửa đột ngột giảm xuống ở những vùng này. Hiện tượng trên làm cho ngọn lửa bị tắt do có sự tản nhiệt trước khi nó chạm vào các vùng có nhiệt độ thấp này, tạo nên các vùng dập tắt. Nhiên liệu không được cháy trong vùng dập tắt sẽ được thải ra khỏi xylanh trong quá trình thải.
Ảnh hưởng của tỷ lệ không khí : nhiên liệu
Nhìn chung, nồng độ CO (theo thể tích) có trong khí xả quyết định bởi tỷ lệ không khí : nhiên liệu. Điều này được thể hiện trên đồ thị (hình 8.60), chỉ ra quan hệ giữa nồng độ CO trong khí xả của một động cơ xăng thực tế giảm khi tăng tỷ lệ không khí : nhiên liệu (hỗn hợp càng nhạt).
Đồ thị này chỉ rõ cách tốt nhất để giảm nồng độ CO trong khí xả động cơ là tạo ra tỷ lệ không khí : nhiên liệu cao đến mức có thể (tạo hỗn hợp càng nhạt).