Đối với động cơ đánh lửa cưỡng bức, ba chất ô nhiễm chắnh cần quan tâm là NOx, HC và CO. Ảnh hưởng tổng quát của các yếu tố kết cấu và vận hành động cơ đến sự hình thành các chất ơ nhiễm này.
Ở động cơ thế hệ mới làm việc với hỗn hợp nghèo, người ta khống chế thêm vận động rối của hỗn hợp nhiên liệu-khơng khắ trong q trình cháy để làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm, đặc biệt là HC. Sự tăng cường chuyển động rối sẽ làm tăng tốc độ lan tràn màng lửa và hạn chế việc xuất hiện những vùng 'chết' (gần thành buồng cháy). Gia tăng vận động rối có thể thực hiện bằng cách:
- Gia tăng vận động xoáy lốc của hỗn hợp trên đường ống nạp.
- Sử dụng hai soupape nạp khi động cơ làm việc ở chế độ toàn tải và một soupape khi làm việc ở tải cục bộ.
- Tạo ra một tia khắ tốc độ cao phun vào đường nạp phụ có kắch thước nhỏ hơn đường ống nạp chắnh.
Việc lựa chọn phương pháp phun nhiên liệu riêng rẽ cho từng cylindre hay phun tập trung ở cổ góp đường nạp phụ thuộc nhiều yếu tố (khả năng điều
chỉnh, tắnh năng kinh tế - kỹ thuật, giá thành...). Phương pháp phun nhiên liệu cũng có ảnh hưởng đến sự hình thành các chất ơ nhiễm. Thật vậy, phương pháp phun tập trung có ưu điểm là thời gian dành cho việc bốc hơi nhiên liệu tương đối dài do đó hạn chế được hiện tượng ngưng tụ nhiên liệu trên đường ống nạp, còn phương án phun riêng rẽ cho phép tránh được sự không đồng đều về thành phần hỗn hợp giữa các cylindre.
Việc điều chỉnh góc độ phối khắ cũng là một biện pháp làm hài hòa giữa tắnh năng của động cơ và mức độ phát ô nhiễm HC và NOx. Gia tăng góc độ trùng điệp sẽ làm tăng lượng khắ xả hồi lưu do đó làm giảm NOx. Sự thay đổi quy luật phối khắ cũng gây ảnh hưởng đến sự phát sinh HC. Những động cơ mới ngày nay có khuynh hướng dùng nhiều soupape với trục cam có thể điều chỉnh được góc độ phối khắ. Giải pháp này cho phép giảm nồng độ HC và NOx từ 20 đến 25% so với động cơ kiểu cũ có cùng các tắnh năng kinh tế - kĩ thuật.
Cuối cùng, đối với động cơ làm việc với hỗn hợp nghèo, việc làm giảm nồng độ NOx trong khắ xả có thể được thực hiện riêng rẽ hay đồng thời hai giải pháp sau đây:
- Tổ chức quá trình trình cháy với độ đậm đặc rất thấp (f = 0,60 - 0,70). - Hồi lưu một bộ phận khắ xả (EGR: Exhaust Gas Recirculation)
Ngày nay, hệ thống hồi lưu khắ xả được dùng phổ biến trên tất cả loại động cơ đánh lửa cưỡng bức cổ điển hay động cơ thế hệ mới làm việc với hỗn hợp nghèo. Nó cho phép làm bẩn hỗn hợp ở một số chế độ công tác của động cơ nhằm làm giảm nhiệt độ cháy và do đó làm giảm được nồng độ NOx.
Về mặt kết cấu nói chung, hệ thống hồi lưu khắ xả gồm một van hồi lưu, một hệ thống điều khiển điện trợ lực khắ nén và một bộ vi xử lắ chuyên dụng. Bộ vi xử lắ này nhận tắn hiệu từ các cảm biến về nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ khắ nạp, tốc độ động cơ, lượng nhiên liệu cung cấp... Sau khi xử lắ thông tin nhờ các quan hệ lưu trữ sẵn trong bộ nhớ, bộ vi xử lắ phát tắn hiệu để điều khiển hệ thống
điện trợ lực khắ nén đóng mở van hồi lưu để cho quay ngược một lượng khắ xả thắch hợp vào đường nạp.
Hệ thống hồi lưu khắ xả phải được điều chỉnh theo tốc độ và tải của động cơ để tránh xảy ra hiện tượng cháy khơng bình thường làm gia tăng HC trong khắ xả. Trong quá trình làm việc, van điều khiển khắ xả hồi lưu có thể bị kẹt do sự ngưng tụ của sản phẩm cháy nên cần phải pha chất phụ gia tẩy rửa vào xăng.
3. 4. 3. Xử lắ khắ xả bằng bộ xúc tác
Việc xử lắ khắ xả động cơ đốt trong bằng bộ xúc tác đã được nghiên cứu và phát triển ở Mĩ cũng như ở Châu Âu từ những năm 1960. Đầu tiên, người ta sử dụng các bộ xúc tác oxy hóa trên những động cơ hoạt động với hỗn hợp giàu. Sau đó, hệ thống xúc tác lưỡng tắnh đã được phát triển để xử lắ khắ xả. Hệ thống này bao gồm bộ xúc tác khử, bộ cung cấp không khắ và bộ xúc tác oxy hóa. Bộ xúc tác 'ba chức năng' đầu tiên được đưa vào sử dụng từ năm 1975 trên động cơ đánh lửa cưỡng bức làm việc với hệ số dư lượng không khắ a xấp xỉ 1 và trở thành bộ xúc tác được ứng dụng rộng rãi nhất hiện nay. Từ năm 1990, các bộ xúc tác mới được áp dụng trên động cơ đánh lửa cưỡng bức làm việc với hỗn hợp nghèo, động cơ Diesel và động cơ 2 kì.
Trong khi chờ đợi những giải pháp kĩ thuật lắ tưởng nhằm hạn chế triệt để các chất ô nhiễm từ trong quá trình cháy thì việc xử lắ khắ xả bằng xúc tác là biện pháp hữu hiệu nhất để giảm mức độ phát sinh ô nhiễm của ô tô. Người ta ước tắnh đến năm 2010-2005 sẽ có hơn 80% ơ tơ lưu hành được trang bị bộ xúc tác.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận
Tóm lại vấn đề phát thải khắ nhà kắnh N2O trong các phương tiện giao thông Ờ xe máy là một vấn đề mới mẻ và rộng lớn với nhiều đối tượng sử dụng và phát thải nhưng lại chưa được quan tâm đúng mức, tuy khối lượng khắ nhà kắnh N2O ắt nhưng khả năng gây hiệu ứng nhà kắnh gấp hàng trăm lần so với các khắ thiên nhiên, Vì vậy cần có sự tham gia, hỗ trợ của các ban ngành tại Việt Nam và các chuyên gia hoạt động trong lĩnh vực bảo vệ môi trường, xây dựng kê hoạch tắnh tốn phát thải tồn bộ lĩnh vực giao thông vận tải bao gồm cả xe ô tô và xe máy trên địa bàn toàn quốc nhằm đưa ra toàn diện hơn về khả năng phát thải khắ nhà kắnh từ khắ thải của các phương tiện
Đề tài ỘĐánh giá phát thải khắ nhà kắnh N2O từ phương tiện giao thông
Ờ xe máyỢ đã đưa ra cái nhìn tổng quan về khả năng phát thải khắ nhà kắnh N2O
từ phương tiện xe máy, trên các đối tượng nghiên cứu khác nhau là xe số và xe ga:
- Nồng độ khắ N2O trung bình của xe máy, loại xe số dao động trong khoảng từ 0,300 - 0,393 ppm và đối với xe ga là 0,298 - 0,354 ppm.
- Lượng phát thải khắ N2O trong khắ thải xe máy số là 2,781 - 3,649 mg/km và của xe máy ga là từ 2,900 - 3,440 mg/km. Xe số và xe ga đăng ký trước năm 2010, ta có lượng phát thải trung bình là:
o Xe số: Từ 2,781 Ờ 3,208 mg/km
o Xe ga: Từ 3,105 Ờ 3,440 mg/km
o Trung bình của xe máy là 3,118 mg/km
Và lượng phát thải trung bình của xe máy đăng ký sau năm 2010 là:
o Xe số: Từ 2,835 Ờ 3,649 mg/km
o Xe ga: Từ 2,900 Ờ 3,043 mg/km
o Trung bình của xe máy là 3,107 mg/km
- Trung bình lượng thải của xe máy là 3,113 mg N2O/km và tương đương
với 910,357 tấn N2O/năm (tắnh đến tháng 01/2013), quy đổi ra lượng CO2 tương đương là 271.286,4 tấn CO2eq
- Đề xuất các biện pháp giảm thải khắ nhà kắnh cho các phương tiện giao thông đặc biệt là xe máy
2. Kiến nghị
Đối tượng nghiên cứu của đề tài ỘĐánh giá phát thải khắ nhà kắnh N2O từ phương tiện giao thông Ờ xe máyỢ chưa mang tắnh chất đặc trưng hết của các
loại xe máy trên tồn quốc, vì vậy số liệu này chỉ mang tắnh chất hỗ trợ và tham khảo để đánh giá được lượng thải của toàn bộ xe máy trên toàn quốc. Tuy nhiên với kết quả này hy vọng nó sẽ là tiền đề cho nhiều nghiên cứu về khắ nhà kắnh N2O trong phát thải của xe máy cũng như các phương tiện giao thông khác như ơ tơ, để từ đó đưa ra được bức tranh tồn diện về phát thải khắ N2O, cũng như khắ nhà kắnh của các phương tiện giao thông của Việt Nam.
Với kết quả này, hy vong sẽ góp phần vào các quy định xả thải của khắ thải các phương tiện giao thơng trên tồn Việt Nam.
Tài liệu tham khảo
1. Bùi Văn Ga, Văn Thị Bông, Phạm Xuân Mai, Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tùng, (1997), Ơ tơ và ơ nhiễm mơi trường, nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội, 2. Cao Huy Giáp, Đỗ Công Đạt, Phạm Hữu Tuyến, Nghiên cứu tắnh toán hàm
lượng phát thải của xe máy trong điều kiện vận hành thực tế, Đại học Bách
khoa Hà Nội, 2010
3. Lê Anh Tuấn, Xây dựng chu trình thử nghiệm khắ thải và tiêu hao nhiên liệu đặc trưng cho xe máy ở Hà Nội (HMDC driving cycle) và bộ dữ liệu hệ số phát thải cho xe máy, Đề tài cấp thành phố, Viện Cơ khắ động lực, Đại học
Bách Khoa Hà Nội, 2009
4. Nguyễn Tất Tiến (2010), Nguyên lý động cơ đốt trong, nhà xuất bản Giáo dục,
Hà Nội,
5. PGS,TS, Phạm Minh Tuấn, Khắ thải động cơ và ô nhiễm môi trường, NXB
Khoa học và kỹ thuật
6. Trần Văn Tế, Phạm Minh Tuấn, Trần Thanh Hải Tùng, Đỗ Xuân Kắnh, Vũ Thị Lạt, Lê Thượng Hiền, Lê Anh Tuấn (2010), Nghiên cứu giảm ô nhiễm môi trường do khắ thải của các phương tiện giao thông gây ra, Đề tài cấp bộ B98-
28-38TD, Đại học Bách khoa Hà Nội
7. Trần Văn Nam (1997), Nghiên cứu sự hình thành CO trong động cơ đánh lửa cưỡng bức. Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, Đại Học Đà Nẵng
8. Trần Thanh Hải Tùng (1998), Góp phần nghiên cứu Sự hình thành NO, trong quá trình cháy của động cơ diesel, Luận văn tiến sĩ kỹ thuật, Đại học bách
khoa Hà Nội
9. Trần Thanh Hải Tùng, Lê Anh, Phạm Minh Tuấn (2010), Nghiên cứu sử dụng nhiên liệu thay thế trên động cơ diesel, Tạp chắ Khoa học và Công nghệ Hàng
hải
10. Viện khoa học khắ tượng thủy văn và môi trường, Biến đổi khắ hậu và tác động
11. USEPA, Update of Methane and Nitrous Oxide Emission Factors for On- Highway Vehicles, 2010
12. Ăke Sjỏdin, D, A, C, K, A, (1995), "Estimations of Real-World N2O Emissions
from Road Vehicles by Means of Measurements in a Traffic Tunnel," Journal of
the Air & Waste Management Association: 186 - 190
13. Assunẫão, V, B, J, V, d, (2012), "Nitrous oxide emissions from gasohol, ethanol
and CNG light duty vehicles," Climatic Change 111: 519Ờ531
14. Bramston-Cook, R, Method for the Determination of Nitrous Oxide in Ambient
Air and Vehicle Exhaust Using Gas Chromatography and Electron Capture Detection, 2008
15. Becker, K. H., Lorzer, J. C., Kurtenbach, R. Wiesen, P., Jensen, T. E., and Wallington, T. J.; ỘNitrous Oxide (N2O) Emissions from Vehicles,Ợ Environ.
Sci. Technol., 33, 4134-4139 (1999).
16. Dasch, J, M, "Nitrous Oxide Emissions from Vehicles," Journal of the Air & Waste Management Association, 2012
17. DELUCCHI, T, E, L, a, M, A, "Emissions of nitrous oxide and methane from
conventional and alternative fuel motor vehicles," Climatic Change 53: 477Ờ
516, 2002,
18. Graham, L. A., Rideout, G., Rosenblatt, D., Hendren, J.; ỘGreenhouse Gas Emissions from Heavy-Duty Vehicles,Ợ Atmos. Environ., 42, 4665-4681 (2008)
19. J, Kurokawa, T, O,, T, Morikawa, S, Hanayama, J,-M, Greet, T, Fukui, and a, H, A, K, Kawashima, "Emissions of air pollutants and greenhouse gases over
Asian regions during 2010Ờ2008: Regional Emission inventory in ASia (REAS) version 2," Atmospheric Chemistry and Physics Discussions 13: 10049Ờ10123,
2013
20. J, L, Jimenez, J, B, M,, J,H, Shorter, D,D, Nelson, M,S, Zahniser, and G, J, M, a, C, E, K, M, Koplow (2010), "Cross road and mobile tunable infrared laser
measurements of nitrous oxide emissions from motor vehicles," Chemosphere,
21. Jiun-Horng Tsai, Y,-C, Y, Hsiu-Hsuan Li (2010), "Greenhouse Gases Emissions from On-road Vehicles - A Case Study in Taiwan,"
22. Tao Huai, T, D, D,, J, Wayne Miller, Joseph M, Norbeck, "Estimates of the emission rates of nitrous oxide from light-duty vehicles usingdifferent chassis dynamometer test cycles," Atmospheric Environment 38: 6621Ờ6629, 2004
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Ni tơ Oxit (N2O) là một khắ nhà kắnh, theo USEPA, trong năm 2012, khắ N2O chiếm khoảng 6% lượng phát thải khắ nhà kắnh từ các hoạt động của con người và tồn lại trong bầu khơng khắ trung bình khoảng 120 năm. Tác động của lượng khắ N2O vào sự ấm lên của khắ quyển cao hơn khoảng 300 lần so khắ CO2. Việt Nam là quốc gia có số lượng phương tiện giao thông cơ giới đường bộ tăng rất cao, đặc biệt là xe máy và khắ thải của xe máy chứa một hàm lượng không nhỏ khắ N2O.
Đề tài ỘĐánh giá phát thải khắ nhà kắnh N2O từ phương tiện giao thông
Ờ xe máyỢ đã đưa ra cái nhìn tổng quan về khả năng phát thải khắ nhà kắnh N2O
từ phương tiện xe máy, trên các đối tượng nghiên cứu khác nhau là xe số và xe ga:
- Nồng độ khắ N2O trung bình của xe máy, loại xe số dao động trong khoảng từ 0,300 - 0,393 ppm và đối với xe ga là 0,298 - 0,354 ppm.
- Lượng phát thải khắ N2O trong khắ thải xe máy số là 2,781 - 3,649 mg/km và của xe máy ga là từ 2,900 - 3,440 mg/km. Xe số và xe ga đăng ký trước năm 2010, ta có lượng phát thải trung bình là:
o Xe số: Từ 2,781 Ờ 3,208 mg/km
o Xe ga: Từ 3,105 Ờ 3,440 mg/km
o Trung bình của xe máy là 3,118 mg/km
Và lượng phát thải trung bình của xe máy đăng ký sau năm 2010 là:
o Xe số: Từ 2,835 Ờ 3,649 mg/km
o Xe ga: Từ 2,900 Ờ 3,043 mg/km
o Trung bình của xe máy là 3,107 mg/km
Trung bình lượng thải của xe máy là 3,113 mg N2O/km và tương đương
với 910,357 tấn N2O/năm (tắnh đến tháng 01/2013), quy đổi ra lượng CO2 tương đương là 271.286,4 tấn CO2eq
Kết quả của nghiên cứu này có thể là cơ sở để đánh giá phát thải khắ nhà kắnh N2O từ phương tiện giao thông Ờ xe máy, là rất cần thiết trong bối cảnh phát triển của Việt Nam, góp phần không nhỏ vào trong việc đánh giá phát thải của các khắ nhà kắnh từ các nguồn giao thơng.
THƠNG TIN TÁC GIẢ
Họ và tên: Lê Minh Tuấn Điện thoại: 0903417214
Địa chỉ email: tuangb@gmail.com
Đơn vị công tác hiện tại (nếu đồng ý cung cấp): Viện Công nghệ mơi trường
Từ khố: N2O, xe máy, khắ nhà kắnh, biến đổi khắ hậu Keywords: N2O, motorbikes, Greenhouse gases, Climate Change