Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Nghiên cứu cải thiện tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ ô tô bằng phương phá...

Tài liệu Nghiên cứu cải thiện tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ ô tô bằng phương pháp sử dụng phụ gia nhiên liệu.

.PDF
98
142
145

Mô tả:

PHẠM VĂN TRỌNG /m BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ------------------------------- LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. TÁC GIẢ LUẬN PhạmVĂN Văn Trọng CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC HV. Nguyễn Văn Nhu NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN TÍNH NĂNG KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ Ô TÔ BẰNG PHƢƠNG PHÁP SỬ DỤNG PHỤ GIA NHIÊN LIỆU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC KHÓA – 2013B 1 Hà Nội - 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------- Phạm Văn Trọng NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN TÍNH NĂNG KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ Ô TÔ BẰNG PHƢƠNG PHÁP SỬ DỤNG PHỤ GIA NHIÊN LIỆU Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. HOÀNG ĐÌNH LONG 2 Hà Nội – Năm 2015 MỤC LỤC Lời cam đoan ............................................................................................................... 3 Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt....................................................................... 6 Danh mục các bảng ..................................................................................................... 8 Danh mục các hình vẽ, đồ thị ...................................................................................... 9 MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 11 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN..................................................................................... 13 1.1 Động cơ đốt trong và vấn đề sử dụng nhiên liệu hóa thạch .......................13 1.1.1 Sự gia tăng nhanh về số lƣợng phƣơng tiện ............................................13 1.1.2 Sự cạn kiệt của nhiên liệu hóa thạch .......................................................15 1.1.3 Phát thải và vấn đề ô nhiễm môi trƣờng..................................................16 1.2 Các biện pháp giảm tiêu hao nhiên liệu và giảm phát thải .........................19 1.2.1 Tối ƣu hóa kết cấu ...................................................................................19 1.2.2 Giảm thành phần độc hại bằng xử lý khí thải..........................................20 1.2.3 Sử dụng nhiên liệu thay thế ....................................................................21 1.2.4 Sử dụng phụ gia nhiên liệu ......................................................................24 1.3 Kết luận chƣơng 1 ......................................................................................24 CHƢƠNG 2: PHỤ GIA NHIÊN LIỆU..................................................................... 26 2.1 Mục đích của việc sử dụng phụ gia nhiên liệu ...........................................26 2.2 Các loại phụ gia nhiên liệu .........................................................................26 2.2.1 Phụ gia bảo quản .....................................................................................26 2.2.2 Phụ gia chống kích nổ .............................................................................27 2.2.3 Phụ gia cải thiện hiệu suất và phát thải của động cơ ...............................30 2.4 Phụ gia Maz- Nitro .....................................................................................33 2.4.1 Giới thiệu về phụ gia Maz- Nitro ............................................................33 2.4.2 Kết quả nghiên cứu ở một số nƣớc về hiệu quả của phụ gia Maz-Nitro .35 2.5 Kết luận chƣơng 2 ......................................................................................43 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHỤ GIA MAZ- NITRO ........................................................................................................... 44 3 3.1 Mục đích và đối tƣợng nghiên cứu .............................................................44 3.1.1 Mục đích nghiên cứu ...............................................................................44 3.1.2 Đối tƣợng nghiên cứu ..............................................................................44 3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu và nội dung thực nghiệm ...................................44 3.2.1. Trang thiết bị thử nghiệm và nhiên liệu thử nghiệm ..............................44 3.2.2 Nghiên cứu tƣơng thích của phụ gia với hệ thống nhiên liệu .................50 3.2.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng của phụ gia đến tiêu hao nhiên liệu ...................50 3.2.4 Nghiên cứu ảnh hƣởng của phụ gia đến phát thải ...................................57 3.2.5 Nghiên cứu ảnh hƣởng của phụ gia đến mài mòn ...................................59 3.3 Kết quả nghiên cứu .....................................................................................66 3.3.1 Tính tƣơng thích của phụ gia Maz- Nitro với hệ thống nhiên liệu..........66 3.3.2 Ảnh hƣởng của phụ gia Maz- Nitro đến phát thải ...................................66 3.3.3 Ảnh hƣởng của phụ gia Maz- Nitro đến tiêu hao nhiên liệu ...................68 3.3.4 Ảnh hƣởng của phụ gia Maz-Nitro đến độ mòn các chi tiết ...................72 3.4 Kết luận chƣơng 3 ......................................................................................75 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ........................................................................... 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 79 LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... 80 PHỤ LỤC .................................................................................................................. 81 4 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. TÁC GIẢ LUẬN VĂN Phạm Văn Trọng 5 Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Tên đầy đủ (nghĩa tiếng việt) Stt Tên viết tắt/Ký hiệu 1 OICA Hiệp hội các nhà sản xuất ô tô thế giới 2 GDP Gross Domestic Product 3 EIA Cơ quan thông tin về năng lƣợng 4 Cox Các hợp chất cacbon xit 5 H2 O Nƣớc 6 HC Hydrocarbon 7 Nox Các hợp chất nito oxit 8 NO2 Nitơ đioxít 9 NO Nitơ oxit 10 N2 O Đinitơ oxít 11 Sox Các hợp chất lƣu huỳnh oxit 12 SO2 Lƣu huỳnh đioxit 13 Pb Chì 14 EFI Electronic fuel injection 15 VVT-i 16 VVT Variable valve timing 17 CNG Compressed natural gas 18 LPG Liquified petroleum gas 19 EFI Electronic fuel injection 20 ECM Engine Control Module 21 ECU Engine control unit 22 TBA Tertiary-butyl alcohol 23 MTBE 24 A/F Air/ Fuel 25 BP Họ hợp chất cacboxylat 26 OP Họ hợp chất sucxinimide Variable Valve Timing with intelligence Methyl tertiary-Buthyl ether 6 Tên đầy đủ (nghĩa tiếng việt) Stt Tên viết tắt/Ký hiệu 27 Mpa 28 RON98 Reseach Octane Number 98 29 RON92 Reseach Octane Number 92 30 TP 31 Rpm Revolutions per minute (Vòng trên phút) 32 Nm Newton metre 33 CVS Constant Volume Sampling 34 NDIR Bộ phân tích hồng ngoại không tán sắc 35 FID Bộ phân tích ion hóa ngọn lửa 36 CLD Bộ phân tích quang hóa 37 AVL Hãng AVL (Áo) 38 ECE1505 39 ECE15 Chu trình thử xe con và xe tải trong thành phố 40 EUDC Chu trình thử xe con và xe tải trên xa lộ 41 TK Tiết kiệm nhiên liệu 42 Ppm Parts per million 43 NL Nhiên liệu 44 PTN Phòng thí nghiệm 45 EURO 46 S Mega Pascal Throttle position (Vị trí bƣớm ga) Chu trình thử xe con và xe tải Khu vực các nƣớc dùng đồng tiền chung Euro Second (giây) - 7 Danh mục các bảng Stt Tên bảng Trang 1 Bảng 2.1. Tính chất vật lý của các phụ gia oxygen 28 2 Bảng 3.1. Thông số của Chu trình ECE- EUDC 57 3 Bảng 3.2. So sánh mức phát thải khi chạy phụ gia và không phụ 67 gia của ô tô Toyota Land Cruiser 4500 theo chu trình thử châu Âu 4 Bảng 3.3. So sánh mức phát thải khi chạy phụ gia và không phụ 67 gia của ô tô Ford Transit theo chu trình thử Châu Âu 5 Bảng 3.4. So sánh mức tiêu thụ nhiên liệu của ô tô xăng Land 68 Cruiser giữa chạy phụ gia và chạy không phụ gia 6 Bảng 3.5. So sánh mức tiêu thụ nhiên liệu của ô tô diesel Ford 70 Transit giữa chạy phụ gia và chạy không phụ gia 7 Bảng 3.6. So sánh mức tiêu thụ nhiên liệu khi chạy phụ gia và không phụ gia của các phƣơng tiện theo chu trình thử Châu Âu 8 71 Danh mục các hình vẽ, đồ thị Tên hình vẽ, đồ thị Stt Trang 1 Hình 1.1. Động cơ diesel 13 2 Hình 1.2. Động cơ xăng 13 3 Hình 1.3. Xe ô tô lƣu thông trên đƣờng phố 13 4 Hình 1.4. Minh họa về số lƣợng ô tô trên thế giới 14 5 Hình 1.5. Hình ảnh về giao thông tại đƣờng phố Hà Nội 14 6 Hình 1.6. Mức năng lƣợng tieu thụ của thế giới 1970 đến 2025 15 7 Hình 1.7. Tiêu thụ năng lƣợng phân theo khu vực 1970 đến 2025 15 8 Hình 1.8. Biểu đồ sản lƣợng khai thác dầu mỏ của Mỹ và thế giới 16 9 Hình 1.9. Biểu đồ sản xuất và tiêu thụ dầu mỏ tại Việt Nam qua các 18 năm 10 Hình 1.10. Ô nhiễm không khí do ô tô gây ra tại Việt Nam ngày càng 18 trầm trọng 11 Hình 1.11. Bộ xúc tác trên xe con 21 12 Hình 1.12. Cánh đồng trồng sắn để sản xuất nhiên liệu sinh học ở 22 Quảng Ngãi 13 Hình 2.1. Công thức hóa học của Methanol 29 14 Hình 2.2. Công thức hóa học của Ethanol 29 15 Hình 2.3. Công thức hóa học của TBA 29 16 Hình 2.4. Công thức hóa học của MTBE 30 17 Hình 2.5. So sánh suất tiêu hao nhiên liệu 32 18 Hình 2.6. So sánh thành phần CO 32 19 Hình 2.7. So sánh thành phần NOx 32 20 Hình 2.8. So sánh thành phần độ khói 32 21 Hình 2.9. Quy trình sản xuất phụ gia Maz- Nitro 34 22 Hình 3.1. Ô tô Toyota Land Cruiser chạy xăng phục vụ thử nghiệm 46 23 Hình 3.2. Ô tô diesel Ford Transit phục vụ thử nghiệm 47 9 Stt Tên hình vẽ, đồ thị Trang 24 Hình 3.3. Bơm nhiên liệu Fill Rite 48 25 Hình 3.4. Dụng cụ đo độ mòn kích thƣớc 49 26 Hình 3.5. Băng thử dụng cho ô tô 54 27 Hình 3.6. Chu trình thử ECE15 56 28 Hình 3.7. Chu trình thử EUDC 56 29 Hình 3.8. So sánh mức tiêu thụ nhiên liệu ở các giai đoạn thử nghiệm 69 có Maz và không có Maz của ô tô Land Cruiser 4500 30 Hình 3.9. So sánh mức tiêu thụ nhiên liệu ở các giai đoạn thử nghiệm 70 có Maz và không có Maz của ô tô diesel Ford Transit 31 Hình 3.10. So sánh độ mòn giữa ô tô chạy xăng pha Maz và ô tô 72 chạy xăng không pha Maz 32 Hình 3.9. Chênh lệch độ mòn giữa ô tô chạy xăng pha Maz và ô tô 73 chạy xăng không pha Maz 33 Hình 3.10. So sánh độ mòn giữa ô tô chạy diesel pha Maz và ô tô 74 chạy diessel không pha Maz 34 Hình 3.11. Chênh lệch độ mòn giữa ô tô chạy diesel không pha Maz và ô tô chạy diessel pha Maz 10 74 MỞ ĐẦU Ngày nay, dân số thế giới đang tăng nhanh do vậy nhu cầu đi lại, vận chuyển càng ngày càng tăng cao. Các loại phƣơng tiện giao thông ngày càng đa dạng về chủng loại cũng nhƣ số lƣợng và chất lƣợng. Ô tô là phƣơng tiện giao thông chủ đạo trong tình hình hiện nay. Do đó ngành công nghiệp ô tô đang phát triển không ngừng trên thế giới và trong nƣớc. Hàng loạt các mẫu xe mới, dòng xe hiện đại đƣợc đƣa ra thị trƣờng và góp phần thay đổi, nâng cao chất lƣợng của cuộc sống của chúng ta. Đi kèm với sự phát triển ấy thì nhu cầu về nhiên liệu, áp lực về ô nhiễm môi trƣờng cũng đang là vấn đề nhức nhối ngày nay. Khi nguồn hóa thạch đang cạn kiệt, môi trƣờng đang bị ô nhiễm một các nghiêm trọng thì nhu cầu bức thiết là tiết kiệm nhiên liệu, nâng cao hiệu suất và giảm mức độ phát thải do ô tô gây ra cũng là vấn đề đang đƣợc quan tâm hàng đầu. Nƣớc ta còn là nƣớc đang phát triển, nguồn tài nguyên hóa thạch đang cạn dần thì nhu cầu đó lại càng trở lên cấp bách hơn. Chính vì vậy tìm ra biện pháp để cải thiện tính năng kinh tế kỹ thuật của ô tô nhằm nâng cao hiệu suất, giảm tiêu hao nhiên liệu và giảm phát thải vào môi trƣờng là hƣớng nghiên cứu đúng đắn của các nhà khoa học trong hiện tại cũng nhƣ tƣơng lai. Thực tế có rất nhiều cách để cải thiện tính năng kinh tế kỹ thuật của ô tô. Mỗi phƣơng pháp đều có những ƣu nhƣợc điểm khác nhau và đƣợc áp dụng tùy vào điều kiện của mỗi quốc gia. Một trong những phƣơng pháp đó là sử dụng phụ gia nhiên liệu để cải thiện tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ ô tô. Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu cải thiện tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ ô tô bằng phƣơng pháp sử dụng phụ gia nhiên liệu Maz-Nitro - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu đánh giá ảnh hƣởng của việc pha 2 phụ gia nhiên liệu Maz 100 và Maz 200 vào nhiên liệu để cho ô tô vận hành. - Phƣơng pháp nghiên cứu: Nghiên cứu thực nghiệm, đánh giá, phân tích, tổng hợp số liệu để so sánh mức tiêu hao nhiên liệu, lƣợng phát thải, mức độ mài mòn các chi tiết chính của 2 ô tô sử dụng nhiên liệu thông thƣờng và 2 ô tô cùng loại sử dụng nhiên liệu có pha phụ gia Maz-Nitro. 11 - Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: Luận văn là cơ sở để đánh giá loại phụ gia nhiên liệu Maz-Nitro khi pha vào trong nhiên liệu sử dụng cho ô tô. - Nội dung nghiên cứu: + Nghiên cứu tổng quan về các phƣơng pháp giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm phát thải của động cơ xăng và diesel. + Tìm hiểu về các loại phụ gia thƣờng dùng và đặc điểm phụ gia MazNitro + Nghiên cứu thực nghiệm sử dụng phụ gia nhiên liệu Maz-Nitro 100 cho ô tô chạy xăng, Maz-Nitro 200 cho xe chạy diesel trong phòng thí nghiệm và tại hiện trƣờng. + Phân tích số liệu thực nghiệm, kết luận về hiệu quả của phụ gia MazNitro về ảnh hƣởng của phụ gia tới hệ thống cung cấp nhiên liệu, mức giảm tiêu hao nhiên liệu và giảm phát thải, mức độ mài mòn các chi tiết chính của động cơ ô tô. 12 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Động cơ đốt trong và vấn đề sử dụng nhiên liệu hóa thạch 1.1.1 Sự gia tăng nhanh về số lƣợng phƣơng tiện Động cơ đốt trong là loại động cơ nhiệt biến đổi nhiệt năng thành cơ năng. Khi động cơ đốt trong làm việc thì quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu đƣợc diễn ra bên trong xi lanh động cơ. Động cơ đốt trong đƣợc phân loại thành nhiều loại theo các tiêu chí khác nhau. Ví dụ: Động cơ xăng, động cơ diesel, động cơ 1 xi lanh, động cơ nhiều xi lanh… Hình 1.1. Động cơ diesel Hình 1.2. Động cơ xăng Động cơ đốt trong đƣợc sử dụng rộng rãi trong thực tế và trang bị trên nhiều loại máy móc, phƣơng tiện vận tải. Ô tô chiếm đại đa số trong các phƣơng tiện vận tải. Mỗi ô tô đƣợc trang bị một loại động cơ sao cho phù hợp với mục đích và nhu cầu sử dụng. Sự gia tăng nhanh dân số và phát triển kinh tế của các quốc gia dẫn đến sự gia tăng chóng mặt của ô tô trên thế giới.Từ đó các chủng loại ô tô phát triển mạnh mẽ và đồng thời số lƣợng các phƣơng tiện cũng tăng lên không ngừng. Theo Hiệp hội Các nhà sản xuất ô tô thế giới (OICA), năm 2012, toàn thế giới có khoảng 1,143 tỷ xe ô tô các loại đang lƣu hành, trong đó riêng Mỹ gần 251 triệu xe, toàn châu Âu hiện có 368 Hình 1.3. Xe ô tô lưu thông trên đường phố 13 triệu xe, riêng 27 quốc gia thuộc Liên minh châu Âu và các nƣớc thuộc Hiệp hội mậu dịch tự do châu Âu chiếm 291 triệu xe. Với 1,143 tỷ xe đang lƣu thông, cũng tính trung bình mỗi xe chỉ dài 5m, khi toàn bộ xe trên thế giới xếp thành một hàng thì ƣớc tính chiều dài của đoàn xe này là khoảng 5,7 triệu km, tức hơn 140 lần chu vi trái đất. Hình 1.4. Minh họa về số lượng ô tô trên thế giới Hòa chung với sự phát triển mạnh mẽ của ô tô thế giới thì số lƣợng của ô tô tại nƣớc ta cũng đang tăng lên một cách nhanh chóng. Cụ thể với tốc độ tăng trƣởng GDP năm 2014 lần lƣợt là 5,98%, mức tăng trƣởng năm 2014 cao hơn mức tăng trƣởng 5,25% của năm 2012 và 5,42% của năm 2013 thì số lƣợng ô tô đang lƣu hành khoảng 1,5 triệu xe. Theo đề án 356/QĐ-TTg của Thủ tƣớng chính phủ thì đến năm 2020, thì định hƣớng phát triển phƣơng tiện vận tải gồm ô tô các loại có khoảng 3,2 - 3,5 triệu xe, trong đó xe con 57%, xe khách 14% và xe tải 29%. Do lƣợng ô tô trong nƣớc cũng nhƣ số lƣợng ô tô trên thế giới đang tăng nhanh dẫn đến yêu cầu sử dụng về nhiên liệu cho lƣợng ô tô đó rất lớn. Điều đó sẽ gây ra tình trạng cạn kiệt thiếu hụt xăng dầu trong tƣơng lai. Hình 1.5. Hình ảnh về giao thông tại đường phố Hà Nội 14 1.1.2 Sự cạn kiệt của nhiên liệu hóa thạch Thế kỷ thứ 21, thế giới đang đứng trƣớc nhiều vấn đề cần phải đối mặt. Trong đó, vấn đề đƣợc xem là nóng bỏng nhất và thu hút sự quan tâm của tất cả các nhà khoa học cũng nhƣ Chính Phủ các quốc gia hiện là hiện tƣợng ấm lên toàn cầu do tác động của hiệu ứng nhà kính và sự khủng hoảng về năng lƣợng. Theo dự báo của Cơ quan thông tin về năng lƣợng (EIA) vào năm 2004, trong vòng 24 năm kể từ năm 2001 đến năm 2025, mức tiêu thụ năng lƣợng trên toàn thế giới có thể tăng thêm 54% (ƣớc tính khoảng 404 nghìn tỷ thùng năm 2001 tới 623 nghìn tỷ thùng vào năm 2025) mà nhu cầu chủ yếu sẽ rơi vào các quốc gia có nền kinh tế đang phát triển mạnh mẽ, nhƣ Trung Quốc hay Ấn Độ ở châu Á. Hình 1.6. Mức năng lượng tiêu thụ của thế Hình 1.7. Mức tiêu thụ năng lượng giới từ 1970 đến 2025 đơn vị nghìn phân theo khu vực, 1970- 2025 đơn vị tỷ thùng nghìn tỷ thùng Các quốc gia trên thế giới đều có nhu cầu năng lƣợng tăng lên do vậy sản lƣợng khai thác dầu mỏ của thế giới và đặc biệt là Mỹ đang tăng lên nhanh chóng. Hình 1.8. Biểu đồ sản lượng khai thác dầu mỏ của Mỹ và thế giới 15 Tại nƣớc ta những năm gần đây thì sản lƣợng khai thác và tiêu thụ dầu mỏ cũng tăng lên đáng kể Hình 1.9. Biểu đồ sản xuất và tiêu thụ dầu mỏ tại Việt Nam qua các năm Đứng trƣớc nhu cầu lớn về năng lƣợng nhƣ vậy thì nhà nƣớc ta đã có những chính sách khuyến khích khai thác và chế biến dầu mỏ tại chỗ. Các dự án lọc dầu đƣợc đầu tƣ và xây dựng. Thực trạng khai thác và tiêu thụ lớn của thế giới cũng nhƣ trong nƣớc sẽ làm cạn kiệt dần trữ lƣợng dầu mỏ trên thế giới. Đi kèm với sự cạn kiệt của dầu mỏ thì môi trƣờng trên thế giới cũng đang bị ảnh hƣởng nặng nề bởi ô nhiễm mà một trong những nguyên chính gây ra sự ô nhiễm đó là sự phát thải của ô tô. 1.1.3 Phát thải và vấn đề ô nhiễm môi trƣờng Quá trình làm việc của động cơ đốt trong bao gồm các quá trình nạp nhiên liệu, hòa trộn nhiên liệu và không khí, đốt cháy nhiên liệu và thải khí thải ra ngoài. Các sản phẩm cháy cơ bản của quá trình cháy bao gồm COx, H2O ( hơi nƣớc), HC, NOx, SOx, Pb...Các sản phẩm cháy này khi thải vào môi trƣờng sẽ gây ra những ảnh hƣởng tới môi trƣờng và tới sức khỏe con ngƣời. - CO: ô-xýt-các-bon hay còn gọi là mô-nô-xít-các-bon là sản phẩm cháy của các bon trong nhiên liệu trong điều kiện thiếu ô xy. Mô-nô-xít-các-bon ở dạng khí không màu, không mùi. Khi kết hợp với sắt có trong sắc tố của máu sẽ tạo thành một hợp chất ngăn cản quá trình hấp thụ ô xy của hê-mô-glô-bin trong máu, làm 16 giảm khả năng cung cấp ô xy cho các tế bào trong cơ thể. Mô-nô-xít-các-bon rất độc, chỉ với một hàm lƣợng nhỏ trong không khí có thể gây cho con ngƣời tử vong. Hàm lƣợng cực đại cho phép [CO] = 33 mg/m3. - CmHn: (còn đƣợc ký hiệu là HC - Hydrocarbon) là các loại các-bua-hy-đrô có trong nhiên liệu hoặc dầu bôi trơn không cháy hết chứa trong khí thải (đôi khi .Các-bua-hy-đrô có rất nhiều loại. Mỗi loại có ảnh hƣởng (mức độ độc hại) khác nhau nên không thể đánh giá chung một cách trực tiếp. Ví dụ, pa-ra-phin và naphta-nin có thể coi là vô hại. Trái lại, các loại các-bua-hy-đrô thơm thƣờng rất độc, ví dụ nhƣ các-bua-hy-đrô có nhân ben-zen (3 hoặc 4 nhân) có thể gây ung thƣ. Để đơn giản khi đƣa ra các tiêu chuẩn về môi trƣờng, ngƣời ta chỉ đƣa ra thành phần cácbua-hy-đrô tổng cộng trong khí thải (Total Hydrocarbon viết tắt là TH). Các-buahy-đrô tồn tại trong khí quyển còn gây ra sƣơng mù, gây tác hại cho mắt và niêm mặc đƣờng hô hấp. - NOx: ô-xýt-ni-tơ là sản phẩm ô xy hoá ni-tơ có trong không khí đƣợc đƣa vào buồng cháy động cơ trong điều kiện nhiệt độ cao. Do ni-tơ có nhiều hoá trị nên ô-xýt-ni-tơ tồn tại ở nhiều dạng khác nhau, đƣợc gọi chung là NOx. Trong khí thải của động cơ đốt trong NOx tồn tại ở hai dạng chủ yếu là NO2 và NO. + NO2: pe-ô-xýt-ni-tơ là một khí có mùi gắt và mầu nâu đỏ. Với một hàm lƣợng nhỏ cũng có thể gây tác hại cho phổi, niêm mạc. Khi tác dụng với hơi nƣớc sẽ tạo thành a-xit gây ăn mòn các chi tiết máy và đồ vật. [NO2] = 9mg/m3. + NO: NO là thành phần chủ yếu của NOx trong khí thải. NO là một khí không mùi, gây tác hại cho hoạt động của phổi, gây tổn thƣơng niêm mạc. Trong khí quyển, NO không ổn định nên bị ô-xy hoá tiếp thành NO2 và kết hợp với hơi nƣớc tạo thành a-xit ni-tơ-ríc. [NO] = 9 mg/m3. - An-đê-hýt: có nhiều dạng khác nhau nhƣng có chung một công thức tổng quát là C-H-O. Khi ở dạng khí an-đê-hýt có mùi gắt và có tác dụng gây tê. Một số loại có thể gây ung thƣ. Đối với fooc-môl-đê-hýt hàm lƣợng cực đại cho phép là 0,6mg/m3. 17 - Chì: Đối với tế bào sống, chì rất độc, làm giảm khả năng hấp thụ ô-xy trong máu. [Pb] = 0,1 mg/m3 - SO2: là một khí không màu, có mùi gắt và gây tác hại đối với niêm mạc. Khi kết hợp với nƣớc tạo thành a-xít yếu H2SO3 . [SO2] = 2ml/m3. - CO2: là sản phẩm cháy hoàn toàn của các-bon với ô-xy. Tuy CO2 không độc đối với sức khoẻ con ngƣòi nhƣng với nồng độ quá lớn sẽ gây ngạt, [CO2] = 9000 mg/m3. Ngoài ra, CO2 là thủ phạm chính gây ra hiệu ứng nhà kính. Tìm hiểu cách hình thành cũng nhƣ thành phần hóa lý, tính chất hóa học của khí thải giúp ta lựa chọn, thiết kế đƣợc các phƣơng pháp xử lý hạn chế khí thải, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng. Khi nồng độ các chất thải ngày càng tăng lên thì ảnh hƣởng của chúng tới môi trƣờng ngày càng nhiều. Và con ngƣời đang dần cảm nhận và thấy đƣợc hậu quả của việc biến đổi khí hậu ngày càng rõ nét. Cụ thể là: Hình 1.10. Ô nhiễm không khí do ô tô gây ra tại Việt Nam ngày càng trầm trọng Môi trƣờng đang xấu đi trầm trọng, các hiện tƣợng tiêu cực của thời tiết đang xuất hiện ngày một nhiều. Hiện tƣợng trái đất nóng lên, băng tan làm xuất hiện các siêu bão trên các đại dƣơng, hạn hán ở nhiều khu vực. Hiện tƣợng Enino làm cho khu vực các quốc gia Ấn Độ, nam Á, trong đó có Việt Nam trải qua đợt nắng nóng kỷ lục trong hơn 10 năm vừa qua đã gây ra nhiều xáo trộn trong cuộc sống. Ô nhiễm môi trƣờng, biến đổi khí hậu đang là mối đe dọa rất lớn đến điều kiện sống hiện nay. Chính vì vậy cải thiện môi trƣờng sống, giảm thiều ô nhiễm môi trƣờng chính là xu hƣớng tất yếu của thế kỷ 21. Là một trong những nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm môi trƣờng không khí thì vấn đề giảm phát thải của ô tô cũng đang đƣợc quan tâm nhiều hơn. Nhà nƣớc ta cũng đang có những biện pháp để làm giảm ô nhiễm môi trƣờng do ô tô gây ra nhƣ đƣa vào sử dụng nhiên liệu sinh học, cải tiến 18 các kết cấu, sử dụng các tiêu chuẩn để kiểm soát khí thải giúp cải thiện hàm lƣợng khí xả. Chính vì vậy tìm ra các biện pháp để làm giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng chính là là nhiệm vụ của các kỹ sƣ, nhà khoa học để giúp bảo vệ hành tinh xanh của chúng ta. 1.2 Các biện pháp giảm tiêu hao nhiên liệu và giảm phát thải 1.2.1 Tối ƣu hóa kết cấu Để giảm tiêu hao nhiên liệu và giảm phát thải thì các kết cấu hệ thống của động cơ đốt trong đƣợc cải tiến nhiều so với khi động cơ mới đƣợc trang bị trên ô tô. Hệ thống thông tin, các cơ cấu cơ điện tử, tự động hóa đƣợc sử dụng trên động cơ trên ô tô ngày một nhiều hơn. Các cơ cấu đó giúp cải thiện các đặc tính làm việc và nâng cao chất lƣợng của ô tô. Điển hình trong số đó là sử dụng các hệ thống, kết cấu sau: - Hệ thống phun xăng điện tử trên động cơ xăng: Khi động cơ xăng mới đƣợc sử dụng thì chế hòa khí chính là bộ phận đƣợc sử dụng để cung cấp nhiên liệu cho động cơ xăng. Ngày nay các hệ thống cung cấp nhiên liệu hiện đại và có tính năng ƣu việt hơn đƣợc sử dụng: Hệ thống phun xăng điện tử EFI, hệ thống nạp xả thông minh VVT-I (Toyota), hệ thống VVT (Mazda). Hệ thống phun xăng điện tử đƣợc trang bị trên động cơ nhằm cung cấp nhiên liệu và không khí phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ. Qua đó giúp cho quá trình hòa trộn xăng với không khí tốt hơn, dẫn đến quá trình cháy của động cơ đƣợc cải thiện. Động cơ thƣờng làm việc ở chế độ nghèo nhiên liệu giúp cho quá trình đốt nhiên liệu kiệt hơn, giảm hàm lƣợng HC và CO hình thành sau quá trình cháy. Ngày nay hệ thống phun xăng điện tử đƣợc trang bị trên nhiều loại động cơ ô tô của các hãng xe ô tô khác nhau. Ô tô có hệ thống phun xăng điện tử đƣợc sử dụng phổ biến do có những tính năng ƣu việt của nó so với ô tô có động cơ dùng chế hòa khí. - Hệ thống phun dầu điện tử trên động cơ diesel: Hệ thống phun dầu điện tử đƣợc trang bị trên các động cơ diesel nhằm cải thiện quá trình cháy của động cơ diesel nhằm tăng hiệu suất, giảm hàm lƣợng phát thải. Giúp cung cấp nhiên liệu tốt hơn so với hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel kiểu cũ. 19 - Hệ thống thay đổi pha phân phối khí: nhằm cung cấp lƣợng khí nạp phù hợp hơn với các chế độ làm việc của động cơ ở tốc độ cao. - Hệ thống tăng áp trên động cơ diesel: Hệ thống tăng áp đƣợc trang bị chủ yếu trên động cơ diesel hiện đại. Mục đích làm tăng lƣợng khí nạp mới, giúp cho quá trình hình thành xoáy lốc trong buồng đốt động cơ diesel tăng lên. Giúp cho quá trình đốt nhiên liệu diesel tốt hơn qua đó làm tăng hiệu suất, công suất của động cơ, góp phần tiết kiệm nhiên liệu. - Hệ thống luân hồi khí xả: Luân hồi khí xả trên động cơ là biện pháp đƣa, trích một phần khí xả đƣa vào đƣờng nạp và từ đó hòa trộn với khí nạp mới, góp phần sấy nóng khí nạp mới để tăng hiệu quả làm việc, giảm phát thải khí độc hại ra môi trƣờng, góp phần tiết kiệm nhiên liệu. Ngày nay các xe ô tô đều có hệ thống luân hồi khí xả vì những lợi ích của hệ thống này. Ngày nay khi khoa học kỹ thuật ứng dụng trên ô tô nói chung và động cơ nói riêng đã đạt tới mức gần nhƣ hoàn thiện về công nghệ thì việc tối ƣu hóa kết cấu không còn khả thi nữa, áp dụng phƣơng pháp giảm thành phần độc hại bằng xử lý khí thải đã đƣợc sử dụng trên nhiều phƣơng tiện và đã góp phần làm giảm đáng kể các thành phần độc hại của khí xả. 1.2.2 Giảm thành phần độc hại bằng xử lý khí thải Giảm thành phần độc hại khí thải thì xử lý khí thải trên hệ thống thải là biện pháp hiệu quả để giảm thành phần độc hại của quá trình cháy. Phƣơng pháp xử lý đƣợc thực hiện bằng cách sử dụng các bộ xúc tác trên đƣờng thải, phổ biến nhất là dùng bộ xúc tác 3 tác dụng trong động cơ xăng. Bộ xử lý chứa một hàm lƣợng nhỏ các chất xúc tác (Pt, Ni, Rd) có tác dụng tăng cƣờng các quá trình ô xy hóa và khử các thành phần độc hại. Các bộ xử lý xúc tác thƣờng chỉ hoạt động hiệu quả khi nhiệt độ bộ xúc tác đạt trên 350oC nên ở thời kỳ khởi động lạnh và chạy ấm máy, các phƣơng tiện vận tải trang bị động cơ đốt trong thƣờng phát thải lớn. Do vậy, việc tìm biện pháp giảm thành phần độc hại trong sản vật cháy từ ngay trong quá trình cháy vẫn rất cần phòng khi bộ xúc tác chƣa tác dụng hoặc mất tác dụng, nếu không thì phải sấy nóng bộ xúc tác trong các trƣờng hợp khí thải chƣa đủ nhiệt. 20
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan