Để giảm ơ nhiễm khơng khí do khí xả từ các phương tiện giao thơng vận tải thì phải tìm các biện pháp làm giảm chất ô nhiễm trước và sau khi ra khỏi supap xả và phát tán vào môi trường. Như vậy việc thiết kế và chế tạo động cơ ngồi các chỉ tiêu về cơng suất, suất tiêu hao nhiên liệu và độ bền còn phải quan tâm đến mức độ phát sinh các chất gây ô nhiễm.
Khi sản xuất lắp ráp các loại phương tiện giao thông vận tải, riêng về lĩnh vực bảo vệ môi trường cần tuân theo các nguyên tắc chung sau:
- Lựa chọn loại động cơ mà sự phát thải thỏa mãn tiêu chuẩn hiện hành.
- Nồng độ khí thải phải ổn định trong suốt q trình sử dụng.
- Các kết cấu làm giảm chất ô nhiễm phải đơn giản nhưng có hiệu quả cao.
- Ưu tiên loại động cơ sử dụng nhiên liệu ít gây ơ nhiễm mơi trường.
Để đáp ứng các nguyên tắc nêu trên, các loại động cơ sản xuất trong thời gian gần đây đã sử dụng nhiều biện pháp khác nhau.
Đối với động cơ đánh lửa cưỡng bức (động cơ xăng), khi làm việc với hỗn hợp nghèo ( 1,25), thì nồng độ các chất gây ơ nhiễm chính như CO, HC, NOx đều giảm. Để
24
cho phép động cơ hoạt động gần giới hạn nghèo của hỗn hợp cháy nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu về cơng suất có thể dùng các kết cấu đặc biệt:
- Dùng buồng cháy phụ có supáp nạp riêng hoặc hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng cháy. Kết cấu này có thể tạo hỗn hợp cháy phân lớp nạp vào xilanh động cơ ở gần thời điểm đánh lửa nhằm nâng cao độ đậm đặc của hỗn hợp ở mức có thể bén lửa và bốc cháy.
- Tạo hình dạng buồng cháy phù hợp, bố trí hai nến đánh lửa để tăng năng lượng đánh lửa và tốc độ cháy, trang bi hai supáp nạp cho mỗi xilanh, một supáp đóng khi tải cục bộ và mở khi đầy tải.
- Thay đổi dạng hình học của buồng cháy, của đường ống nạp. của supáp, tạo ra tia khí có tốc độ cao phun vào đường ống nạp phụ có kích thước nhỏ hơn đường ống nạp chính hoặc tăng áp suất phun nhằm tăng tốc độ phun để giảm nồng độ khói do tốc độ hịa trộn khơng khí – nhiên liệu tăng. Biện pháp này làm tăng cường chuyển động rối của hỗn hợp cháy trong quá trình cháy để giảm nồng độ các chất ô nhiễm.
- Việc tăng vận tốc rối của hỗn hợp nhiên liệu – khơng khí trong q trình cháy sẽ làm giảm nồng độ các chất ơ nhiễm, đặc biệt là HC (CxHy) vì khi tăng chuyển động rối thì tốc độ lan tràn màng lửa tăng và hạn chế được những vùng chết (gần buồng cháy).
Ngồi ra phương pháp phun nhiên liệu cũng có ảnh hưởng đến sự hình thành các chất ơ nhiễm, với 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, trong khi đó phương pháp phun riêng rẽ cho phép tránh được sự không đồng đều về thành phần hỗn hợp giữa các xilanh.
Dùng nhiều supáp với trục cam có thể điều chỉnh được góc phối khí để hạn chế phát sinh ô nhiễm. Biện pháp này cho phép giảm nồng độ HC và NOx từ 20- 25% so với động cơ kiểu cũ.
- Điều chỉnh giảm góc đánh lửa sớm để kéo dài thời gian cháy, làm giảm nhiệt độ cháy và lượng NOx giảm. Mặt khác, đánh lửa muộn làm tăng nhiệt độ khí thải thuận lợi
cho việc tiếp tục đốt cháy HC trong ống xả.
Đối với động cơ diezen cần cân nhắc khi lựa chọn các giải pháp kỹ thuật để giảm nồng độ các chất thải gây ô nhiễm như HC, NOx và bụi khói. Thí dụ khi thay đổi góc phun sớm thì lượng HC và NOx thay đổi trái ngược nhau. Để hạn chế nồng độ các chất gây ô nhiễm cần dùng các biện pháp sau:
- Tăng tốc độ phun nhiên liệu để tăng tốc độ hòa trộn hỗn hợp cháy để giảm độ khói phát thải.
25
- Lựa chọn dạng buồng cháy phù hợp để tăng chất lượng hỗn hợp cháy tạo điều kiện cháy sạch hơn. Ở động cơ diezen dạng buồng cháy ảnh hưởng đến mức độ phát sinh chất ô nhiễm lớn hơn nhiều so với động cơ xăng.
Ngồi các biện pháp xử lý chất ơ nhiễm trước khi thốt ra ngồi supap xả nêu trên, người ta cịn dùng các biện pháp xử lý các chất ơ nhiễm sau khi đã thốt ra ngồi supap xả và trước khi phát tán vào mơi trường khơng khí như: Sử dụng hệ thống tuần hồn khí xả (đốt lại khí xả trong xilanh); hệ thống xử lý khí xả bằng bộ xúc tác (bộ lọc khí xả); hệ thống hút và phun khơng khí vào khí xả (tiếp tục đốt khí xả trong đường ống xả) và các hệ thống xử lý khí lọt và nhiên liệu bay hơi…