Tài liệu Hệ thống xử lý khí thải

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ TIỂU LUẬN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ OTO NÂNG CAO HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI Nhóm: 5 Lớp: DH16OT GVHD: NGUYỄN VĂN TUẤN ANH Tiểu luận: ĐCOTNC DANH SÁCH VÀ ĐÁNH GIÁ THÀNH VIÊN Tên thành viên MSSV Lớp Đánh Giá Trần Quốc An 16154004 DH16OT Tích Cực Phan Chí Nguyên 16154068 DH16OT Tích Cực Yến Quốc Hào 16154030 DH16OT Tích Cực Lê Thành An 16154002 DH16OT Tích Cực Nguyễn Tuấn Anh 16154007 DH16OT Tích Cực Nhóm thực hiện: Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN TUẤN ANH Tiểu luận: ĐCOTNC MỤC LỤC LỊCH SỬ HÌNH THÀNH................................................................................................ 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT. ................................................................................................... 2 I. CÁC LOẠI KHÍ ĐỌC HẠI SAU QUÁ TRÌNH CHÁY ............................................... 4 II. BỘ XỬ LÝ KHÍ THẢI BA THÀNH PHẦN................................................................ 6 1. Cấu tạo .............................................................................................................. 6 2. Nguyên lý hoạt động .......................................................................................... 8 III. BỘ XÚC TÁC OXI HÓA DOC. ..........................................................................11 1. IV. V. Những nhiệm vụ chủ yếu. .................................................................................12 BỘ XỬ LÝ HẠT DPF. .......................................................................................12 1. Cấu tạo .............................................................................................................13 2. Nguyên lý làm việc............................................................................................13 CÔNG NGHỆ SCR...............................................................................................16 TỔNG KẾT VÀ ĐỀ XUẤT. ...........................................................................................18 TÀI LIỆU THAM KHẢO. ..............................................................................................19 Nhóm thực hiện: Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN TUẤN ANH Tiểu luận: ĐCOTNC DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình I.1 Tiêu chuẩn khí thải châu Âu động cơ xăng ......................................... 5 Hình I.2 Tiêu chuẩn khí thải châu Âu động cơ xăng ......................................... 5 Hình II.1 Bộ xúc tác khí thải lõi dạng viên gốm. .............................................. 6 Hình II.2 Bộ xúc tác khí thải dạng lõi gốm nguyên khối .................................. 7 Hình II.3 Bộ xúc tác khí thải dạng lõi gốm nguyên khối .................................. 8 Hình II.4 Bộ xúc tác khi thải bị cháy khi quá nhiệt ........................................... 9 Hình II.5 Biểu đồ chất độc hại phụ thuộc vào hệ số dư lượng không khí ....... 10 Hình III.1 Các phản ứng hóa học của bộ DOC................................................ 11 Hình III.1 Vị trí bộ xử lý hat DPF ................................................................... 12 Hình IV.2 Bộ lọc hạt vỏ kim loại – lọc tổ ong. ............................................... 13 Hình IV.3 Bồ hóng bị đốt cháy. ....................................................................... 14 Hình IV.4 đèn báo hiệu DPF. .......................................................................... 15 Hình IV.5 Sử dụng háo chất vệ sinh. ............................................................... 15 Hình V.1 Vị trí bộ sử lý khi thải SCR. ............................................................ 16 Nhóm thực hiện: Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN TUẤN ANH Tiểu luận: ĐCOTNC LỊCH SỬ HÌNH THÀNH Các nguyên mẫu đời đầu của bộ chuyển đổi xúc tác được thiết kế lần đầu tiên ở Pháp vào cuối thế kỷ 19, khi chỉ có vài ngàn “xe dầu” đang trên đường, nó được cấu thành từ một vật liệu trơ được phủ bằng bạch kim, iridium và palladi, được bịt kín thành 1 hình trụ kim loại kép. Vài thập kỷ sau, một bộ chuyển đổi xúc tác đã được cấp bằng sáng chế bởi Eugene Houdry, một kỹ sư cơ khí người Pháp và chuyên gia về tinh chế dầu xúc tác, đã chuyển đến hoa kỳ vào 1930. Khi kết quả nghiên cứu ban đầu về khói bụi ở Los Angeles được công bố, Houdry trở nên lo ngại về vai trò của khói bụi và khí thải oto trong ô nhiễm không khí và thành lập một công ty có tên Oxy-Catalyst. Houdry lần đầu tiên phát triển bộ chuyển đổi xúc tác cho các ống khói gọi và sau đó là bộ chuyển đổi xúc tác cho xe nâng hàng sử dụng xăng không chì loại thấp. Vào giữa những năm 1950, ông bắt đầu nghiên cưu phát triển bộ chuyển đổi xúc tác cho động cơ xăng sử dụng trên ô tô. Ông đã được trao bằng sáng chế Hoa Kỳ cho công việc của mình. Bộ chuyển đổi xúc tác được sử dụng rộng rải kề tự các quy định kiểm soát khí thải nghiêm ngặc hơn buộc phải loại bỏ chì tetraethyl của tác nhân antiknock khỏi hầu hết các loại xăng. Chì là một chất độc xúc tác và và sẽ vô hiệu hóa một bộ chuyển đổi xúc tác một cách nhanh chống bằng cách tạo ra một lớp phủ trên bề mặt chất xúc tác. Bộ chuyển đổi xúc tác được phát triên thêm bởi một loạt các kỹ sư bao gồ Carl D.Keith, John J. Mooney, Antonio Eleazar vsf Phillip Messina tịa Engelhard Corporation, tạo ra bộ chuyển đổi xúc tác sản xuất đầu tiên vào năm 1973. William C. Pfafferle đã phát triển một buồng đốt xúc tác cho các tuabin khí vào đầu những năm 1970, cho phép đốt cháy mà không cần hình thanh đáng kể các oxit nito và carbon monixide. 1 Nhóm thực hiện: Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN TUẤN ANH Tiểu luận: ĐCOTNC CƠ SỞ LÝ THUYẾT. Như tên của nó, bộ chuyển đổi xúc tác có chứa chất xúc tác. Chất xúc tác là thứ tham giam vào phản ứng, làm tăng tốc độ phản ứng. Chất xúc tác không được tiêu thụ trong phản ứng. Trong khí thải xe hơi, quá trình cháy không hoàn toàn tạo ra carbon monoxide, CO và hydrocarbon hữu cơ, NO cũng được tạo ra từ phản ứng của nito và khí oxy ở nhiệt độ cao. Chất xúc tác thúc đẩy quá trình oxy hóa CO và hydrocarbon và khư oxit nito. 1) 2CO + O2  CO2 2) CxHy + O2  CO2 + H2O 3) 2NO  N2 + O2 Mỗi phản ứng trong phương trình 1 và 3 là phản ứng oxi hóa – khử. Trong phương trình 1, carbon đang bị oxy hóa và oxy phân tử đang bị giảm. Mặt dù các phản ứng trong phương trình 1 và 3 là tự phát, nhưng chúng khá chậm khi không có chất xúc tác. Nhớ lại, rằng nhiệt động lực học cho chúng ta biết 2 Nhóm thực hiện: Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN TUẤN ANH Tiểu luận: ĐCOTNC một phản ứng là tự phát trọng 1 điều kiện xác định, nhiệt động lực học không cho chúng ta biết tốc độ của một phản ứng hóa học sẻ diễn ra nhanh như thế nào. Tỷ lệ phản ứng là lĩnh vực của động hóa học và được xác đinh từ thực nghiệm. Từ lý thuyết Arrhenius, tốc độ phản ứng phụ thược vào năng lượng kích hoạt (Ea), đo là năng lượng cần thiết cho một phản ứng xảy ra xem hình 1 đường dẫn A. Do đó, mặc dù một phản ứng thuận lợi về mặt nhiệt động lực học, nó vẫn không thể xảy ra trù khi có đủ năng lượng ( một năng lượng lớn hơn hoặc bằng năng lượng kích hoạt) để bắt đầu phản ứng. Một chất xúc tác cho phép phản ứng tiến hành theo cơ chế thay thế co hàng rào kích hoạt thấp hơn ( hình 1, đường dẫn B ). Khi một chất xúc tác thay đổi đường phản ứng để giảm năng lượng kích hoạt, tôc sđộ phản ứng được tăng lên, nhưng nhiệt động lực học của phản ứng không thay đổi. Đó là, một chất xúc tác không thẻ tạo thành sản phẩm bởi nhiệt động lực học (ΔG) tuy nhiên nó làm tăng tốc độ hình thành các sản phẩm bằng nhiệt động lực học. Các kim loại quý như bạch kim, paladi và rhodium có chức năng làm chất xúc tac và tăng tốc độ của các phản ứng trong phản ứng 1 và 3. Chất xúc tác thường là hỗn hợp của it nhất 2 kim loại vì một chất làm chất xúc tác cho phản ứng oxy hóa và phục vụ như một chất xúc tác cho phản ứng khử. Lợi dụng đặc điểm này mà người ta đã tạo ra bộ xúc tác khí thải cho phương tiện giao thông. 3 Nhóm thực hiện: Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN TUẤN ANH I. Tiểu luận: ĐCOTNC CÁC LOẠI KHÍ ĐỌC HẠI SAU QUÁ TRÌNH CHÁY Cùng với sự phát triểu của kinh tế xã hội hiện nay trên nước ta có khoảng 1.5 triệu chiếc oto và 40 triệu phương tiện xe máy đang lưu thông. Ví dụ như nếu 1 chiếc xe chạy 10km/h và thải ra trung bình 250g CO2/km. như vậy mỗi này sẽ có khoảng 3 triểu CO2 thải ra từ xe hơi một con số vô cùng báo khủng khiếp. Đây là nguyên nhân gây ra hiệu ứng nhà kính. Theo các chuyên gia thì nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe của con người là chất thải của các phương tiện giao thông và bộ chuyển đổi khí thải xúc tác là 1 trong những anh hùng thầm lặng. Ngoài ra trong khí thải còn có nhiều thành phần đọc hại như Nox, khí CxHy và khí CO… Đặc biệt khí CO ra môi trường xảy ra phản ứng hóa học tạo ra khí NiTrat, các HC tạo ra khí độc hại môi trường, gây ngộ độc cho con người thẩm chí bị ngạt thở. Đối với động cơ diesel gây ra bụi hóa học khí hit thở vào trong người gây ngộ độc cho phổi và các bênh về tim. Các chất gây ô nhiễm từ khí thải động cơ: CO (Monoxyde carbon) hình thành do quá trình oxi hóa không hoàn toàn nhiên liệu. CO có tác hạc ngăn cản dịch chuyển hồng cầu trong máu làm các bộ phận khác thiếu oxi. Dẫn đến ngạt thở. Con người hit phải quá nhiều khí này sẽ bị giảm khả năng hấp thụ oxy. NOx (họ các oxit nito) hình thành do oxi tác dụng với N2 ở nhiệt độ cao (trên 1100oC). NOx có tác hại đi theo đường hô hấp đến phổi gây viêm phổi và hủy hoại các tế bào cơ quan hô hấp. HC (Hydrocacbon) hình thành do quá trình cháy không hoàn toàn hoặc các quá trình cháy không bình thường. Gây tác hại đến sức khỏe con người chủ yếu là cac hydrocacbon thơm gây ung thư, rối loạn hệ tiêu hóa, hệ thần kinh, ảnh hưởng đến gan. Oxi lưu huỳnh hình thành từ lưu huỳnh có sẵn trong nhiên liệu. Chất này làm giảm khả năng đề kháng của cơ thể và làm tăng cường độ đọc hại của các chất ô nhiễm khác. 4 Nhóm thực hiện: Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN TUẤN ANH Tiểu luận: ĐCOTNC Bồ hóng là chất khí thải đặc biệt quan trọng trong khí thải diesel. Nó tồn tại dưới dạng những hạt rắn có kick thước trung bình 0.3mm dễ xâm nhập vào phổi gây trở ngại cho cơ quan hô hấp, là nguyên nhân gây ra bệnh ung thư. Chì có mặt trong khí xả do Pb(C2H5)4 được pha trong xăng để chóng tính kích nở của nhiên liệu. Tồn tại dưới dạng hạt có đường kính cực kì bé nên rất dễ xâm nhập vào cơ thể qua da hoặc theo đường hô hấp gây xáo trộn trao đổi ion ở não, gây trở ngại cho sự tổng hợp enzyme để tổng hợp hồng cầu. Vậy nhằm hạn chế các khí độc hại thải ra gây ô nhiễm môi trường không khí, đặc biệt là những đô thị lớp góp phần xây dựng môi trường cũng như bảo vệ sức khỏe của con người. Bộ GTVT quyết đinh ban hành về việc quy định tiêu chuẩn khí thải EURO 4 (từ ngày 01 tháng 01 năm 2017) đối với xe ô tô, xe mô tô 2 bánh sản xuất, lắp rap và nhập khẩu. Hình I.1 Tiêu chuẩn khí thải châu Âu động cơ xăng Hình I.2 Tiêu chuẩn khí thải châu Âu động cơ xăng 5 Nhóm thực hiện: Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN TUẤN ANH II. Tiểu luận: ĐCOTNC BỘ XỬ LÝ KHÍ THẢI BA THÀNH PHẦN. 1. Cấu tạo Bộ xử lý khí thải 3 thành phần được bố trí nằm giữa đường ống thải của động cơ và bộ giảm âm, nhưng gần đường ống thải hơn để tận dụng nhiệt lượng cho các phản ứng hóa học (nhiệt độ lý tưởng 200-3000oC), vật liệu các đường ống trung gian trong hệ thống thải. Cấu tạo bên trong bộ xử lý khí thải 3 thành phần gồm có phần vỏ và phần lõi. Phần võ Được làm bằng thép không gỉ chịu nhiệt tốt. Là bộ phận quan trọng của BXTKT 3 thành phần. Phần lõi là phần quan trọng nhất được chia làm 3 loại: Lõi viên gốm các viên dạng hình cầu chịu nhiệt cao, có hệ số hấp thụ nhiệt thấp và nhiệt độ nóng chảy cao (khoảng 14000oC). Các viên gốm có đường kính khoảng 2-3mm được phủ bề mặt ngoài bằng oxit nhôm, chúng có khả năng chống mòn và chịu ma sát tôt sao khi được nhiệt luyện ở nhiệt độ khoảng 1000oC và được gọi là lớp nền. Sau đó được phủ bề mặt ngoài các kim loại quý Platin (Pt), Paladi (Pd) và Rodi (Rh) sẽ được thấm trực tiếp trên bề mặt của các viên gốm. Ưu điểm: dẫn nhiệt tốt, nhiệt độ nóng chảy cao dể chế tạo. Nhược điểm: các viên gốm xếp khích nhau nên giảm bề mặt tiếp xúc, kích thước lớn. Hình II.1 Bộ xúc tác khí thải lõi dạng viên gốm. Dạng lõi gốm nguyên khối thường có cấu trúc tổ ong, gồm rất nhiều rãnh nhỏ li ti kích cỡ milimet được xếp song song với dòng chảy của khí thải. Lõi gốm cũng 6 Nhóm thực hiện: Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN TUẤN ANH Tiểu luận: ĐCOTNC được làm từ vật liệu chịu nhiệt cordierit, các rãnh nhỏ song song có tiết diện ngang hình tam giác hoặc hình vuông. Các rãnh dẫn khí thải này được phủ một lớp oxit nhôm (Al2O3) xốp, mấp mô dày khoảng 0.02 mm. Sau đó lõi gốm được thấm các kim loại quý bạch kim Platin (Pt), Paladi (Pd) và Rodi (Rh). Hình II.2 Bộ xúc tác khí thải dạng lõi gốm nguyên khối Ưu điểm: diện tích tiếp xúc lớn nhiệt độ nóng chảy cao, xúc tác nhanh nâng hiệu xuất làm việc, gọn nhẹ. Nhược điểm: khó chế tạo. Dạng lõi kim loại gồm các lá thép phẳng và các lá thép dập lượng sóng có độ dài từ 0.04-0.05mm được xếp thành lớp. Sau đó chúng được cuộn tròn hình dạng chữ S hoặc hình tròn. Phổ biến là lõi kim loại chia thành 2 phần riêng biệt, giữa 2 phần có 1 khoảng trống nhỏ. Lõi được phủ bằng Al2O3 có độ xốp cao và sau đó được kim loại quý Pt,Pd và Rh. So với hại loại lõi trên thì loãi kim loại có nhiều ưu điểm vượt trội hơn như diện tích sử dụng có ích của các rãnh dẫn khí thải lớn hơn khoảng 10-15%, độ bề coa hơn, trở lực (mức độ cản trở chuyển động của dòng khí) đối với khí thải thấp. Những công nghệ chế tạo lõi kim loại phức tạp hơn, khối lượng lớn hơn và giá thành đắt hơn 15%. Ưu điểm: gọn nhẹ, chịu nhiệt tốt dẫn nhiệt tốt có tấm chắn để lọc bụi nhiệt độ mau đạt đến mức làm việc nên tăng hiệu xuất làm việc. 7 Nhóm thực hiện: Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN TUẤN ANH Tiểu luận: ĐCOTNC Nhược điểm: giá thành cao, khó chế tạo. Hình II.3 Bộ xúc tác khí thải dạng lõi gốm nguyên khối Hạng chế của BXTKT 3 thành phần. Nếu động cơ bị mất lửa hoặc nổ trong đường thải cố thể làm cho nhiệt độ nhất thời của khí thải tăng lên vượt quá nhiệt độ cho phép. Khi đó, phần lõi và các lớp dẫn sẽ bị nóng chảy làm phá hủy hoàn toàn các lớp chất hoạt tính trong đường óng dẫn khí thải. Mất tác dụng do sự bay hơi của vật liệu. Trong quá trình hoạt động nếu sử dụng nhiên liệu không đúng tiêu chuẩn chất phụ gia và tạp chất trong nhiên liệu (phụ gia chống kich nổ, lưu huỳnh, chì,..) sẽ bám trên bề mặt lớp hoạt tính và ngăn chăn sự tiếp xúc của khí thải với các bề mặt này. Sau 1 thời gian sẽ làm hư hỏng tại các bề mặt hoạt tính dẫn đến mất tác dụng của bộ xử lý khí thải. 2. Nguyên lý hoạt động Bộ xúc tác một giá ba chức năng có lớp chủ động bằng olatin (PT), rhodium (Rd) và paladi (Pd). Tên gọi “ bộ xúc tác một giá ba chức nằng “ có nghĩa là ba biến đổi hóa học đồng thời xảy ra trong cùng 1 vỏ bọc. Tùy thuộc và nhiệt độ vân hành, bộ xúc tác biến đổi đến 98% NOx, CO và HC thành CO2, H2O và N2 trọng phạm vi λ= 0.995÷1.005 ( cửa sổ lamda ).  NOx được khử thành Nito ( phóng thích Oxy O2 ).  CO được oxy hóa thành CO2 ( tiêu thụ Oxy O2 ).  Hợp chất HC bị oxy hóa thành CO2 và H2O ( tiêu thụ Oxy O2 ). 8 Nhóm thực hiện: Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN TUẤN ANH Tiểu luận: ĐCOTNC Chỉ hệ số dư lượng không khi λ gần bằng 1 thì mới có các thành phần khí thải mà trong đó lượng Oxy được phóng thích từ sự khử Nito Oxide đủ đề oxy hóa hầu như hoàng toàn lượng HC và CO trong khí thải. Hòa khí nhạt (λ>1.005) dẫn tới sự tằng Nito Oxida. Vì thế những phạm vi vận hành nhật định với λ>>1, thí dụ động cơ phun trực tiếp, cần bộ xúc tác có thể lưu trữ NOx tạm thời . Phạm vi hoạt động cũng như nhiệt độ tối ưu của bộ xúc tác nằm trong khoảng 400oC đến 800oC. Bộ xúc tác đạt được tỷ lệ biến đổi trên 50% chỉ khí nhiệt độ cao hơn 300oC ( điểm tối (“light off-point”/ nhiệt độ khởi động). khoảng thời gian từ khí khởi động lạnh cho đến khí đạt được nhiệt độ này có thể được rút ngắn 1 cách đáng kể bằng cách lắp đặt bộ xúc tác gần động cơ, làm nóng bộ xúc tác, dùng ống dẫn khí thải có lớp cách nhiệt bằng khi không khí, dời thời điểm đánh lửa lùi mạnh lại (đến 15oC) và phun không khí thứ cấp. Trến 800oC thì lớp phủ chất chủ động xúc tác bị lão hóa vì nhiệt. Điều này có thể xảy ra chẳng hạn do hiện tượng mất lửa ( bỏ lửa). Trong trường hợp này, Hydrocarbon chưa cháy sẻ đi vào bộ xúc tác và bị đôt cháy do oxy dư còn lưu giữ ở trong đó. Để lớp chủ động xúc tác không mất tác dụng (bị ức chế xúc tác ) do nhứng lớp kết tủa bám trên, xe chỉ được phép đổ xăng không chì và it lưu huỳnh. Chất cặn do Hình II.4 Bộ xúc tác khi thải bị cháy khi quá nhiệt 9 Nhóm thực hiện: Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN TUẤN ANH Tiểu luận: ĐCOTNC dầu động cơ cháy, thí dụ khi vòng xec măng piston bị hư hay xi lạnh bị mòn, cũng đọng lại trên lớp chủ động xúc tác và làm giảm tác dụng của bộ xúc tác. Điều chỉnh thành phần hòa khí ( bộ xúc tác có điều chỉnh ): Trong trường hợp này, một cảm biến Oxy giám sát thành phần hòa khí trong khoản dung sai hẹp λ=1±0.005 ( cửa số λ) thông qua lượng oxy dư trong khí thải. Trong tỉ lệ biến đổi đạt được từ 94% đế 98% trong bộ xúc tác có hệ thống tọa hào khí được điều chỉnh, thì ở những xe đời cũ chỉ có thể đạt được tỉ lệ biến đổi trung bình 60% với hệ thống tao hào khí được điều chỉnh. Với phương pháp điều chỉnh hệ số dư lượng không khí làm đa (λ). Cảm biến oxy hoặc cảm biến λ (bộ phận – phát tín hiệu) được găn trước bộ xúc tác. Tùy theo hàm lượng oxy sẽ cung cấp tín hiệu điện áp tương ứng cho bộ điều khiển. Bộ điều khiển sẽ điều chỉnh rút ngắn thời gian phun nhiên liệu nếu hàm lượng oxy trong khí thải thấp (hòa khí đâm). Nếu hàm lượng oxy dư trong khí thải cao (hòa khí nhạt) thì thời gian phung nhiên liêu sẽ được quy định để không ảnh hưởng đến độ chạy êm của động cơ. Hình II.5 Biểu đồ chất độc hại phụ thuộc vào hệ số dư lượng không khí 10 Nhóm thực hiện: Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN TUẤN ANH Tiểu luận: ĐCOTNC Điều kiện để điều chỉnh λ:  Nhiệt độ của cảm biến cao hơn 300oC.  Động cơ chạy không tải hoặc trong phạm vi tải 1 phần.  Nhiệt độ động cơ cao hơn 40oC. Cảm biên oxy thứ 2 (cảm biến giám sát) được đặt sau bộ xúc tác để kiểm tra chức năng hoạt động của bộ xúc tác. Điều chỉnh thích ứng hệ số dư lượng không khí λ. Thí dụ khi lượng oxy dư trong khí thải thường xuyên thấp trong một phạm vi tải trọng nhất định, có nghĩa là hòa khí quá đậm, thì lượng phun cơ bản cho phạm vi tải trọng này được giảm bớt và được lưu trữ trong bộ điều khiển như trị số điều khiển đặt trước. Qua đó các đại lượng gây nhiễu có thể được hiệu chỉnh lại trong một phạm vi điều chỉnh nhất định, chăng hạn như khi áp suất trong hệ thống nhiên liệu sai, trị số nhiệt độ không đúng, động cơ bị lão hóa, rò không khí. Đồng thời, thời gian đáp ứng của hệ điều chỉnh λ được rút ngắn và chất lượng của khí thải được cải thiện. III. BỘ XÚC TÁC OXI HÓA DOC. Bộ này có cấu tạo hoạt động tương tự bộ xúc tác giá 3 chức năng. Trong đó những hydrocarbon (HC) chưa chấy và carbon monoxida (CO) được oxy hóa. Vì thành phần oxy dư trong khí thải của động cơ diesel cao, Nito oxida ( NOx) không thể khử được vì thế động cơ diesel chỉ cần dùng bộ xúc tác oxy hóa (bộ xúc tác hai chức nằng). Hình III.1 Các phản ứng hóa học của bộ DOC. 11 Nhóm thực hiện: Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN TUẤN ANH Tiểu luận: ĐCOTNC 1. Những nhiệm vụ chủ yếu. Oxy hóa những phát thải HC và CO. Ở đó carbon monixide (CO) và hydrocarbon (HC) được oxy hóa để trở thành carbon dioxide (CO2) và hơi nước (H2O). Sự cháy oxy hóa bắt đầu xảy ra từ một nhiệt độ giới hạn nhất định (nhiệt độ khởi động) tùy thuộc vào thành phần khí thải, lưu lượng và mức pha tạp chất xúc tác, nhiệt độ giới hạn vào khoảng 170cC đến 200oC. Bắt đầu ở nhiệt độ này tỷ lệ oxy hóa tăng đến trên 90%. Giảm khối lượng hạt được phát thải từ động cơ diesel bao gồm 1 phần là những hydrocarbon tự tách ra khỏi tâm hạt khi nhiệt độ tăng cao. Quá trình oxy hóa những hydrocarbon này có thể làm giảm khối lượng hạt khoảng 15% đến 30%. Bên cạnh đó kèm theo bộ phận gia nhiệt nâng cao nhiệt độ khí thải tái sinh bộ lọc. Với mục đích tăng nhiệt độ khí thải, nhiên liệu được bổ sung trực tiếp trong buồng đốt hoặc qua một vòi phun đặt ở cụm ống xã giúp nâng cao phát tán CO và HC dùng để nâng cao nhiệt độ khí thải. IV. BỘ XỬ LÝ HẠT DPF. Hình III.1 Vị trí bộ xử lý hat DPF Được đặt sau bộ lọc DOC để tận dụng nhiệt từ DOC để đốt chay bồ hóng. 12 Nhóm thực hiện: Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN TUẤN ANH Tiểu luận: ĐCOTNC 1. Cấu tạo Chủ yếu bao gồm vỏ kim loại chịu nhiệt giống DOC và bên trong bộ lọc là bộ lọc tổ ông. Bộ lọc tổ ong được là tử cordierite, Silicon carbide, được phủ một lớp chất xúc tác. Bộ lọc phổ biến nhất được làm bằng cordierit. Bộ lọc cordierite cung cấp hiệu quả lọc tuyệt vời, tương đối rẻ tiền (so với bộ lọc dòng chảy tường Sic). Hạn chế lớn là cordierite có điểm nóng chảy tương đối thấp. Bộ lọc hạt silicon carbide (bộ lọc dòng chảy tường Sic) có điểm nóng chảy cao hơn (có thể lên tới 95%) so với cordierte, chúng thường đắt hơn bọ lọc chảy tường cordierite. Hình IV.2 Bộ lọc hạt vỏ kim loại – lọc tổ ong. 2. Nguyên lý làm việc. Khí thải từ ống xả sẽ đi vào bộ lọc, mắc vào thành bộ lọc. Dòng chảy tường DPF thường loại bỏ bồ hóng 85% hoặc hơn, và trong một số điều kiện nhất định phù hợp có thể đạt được hiệu quả gần 100%. Một số bộ lọc được sử dụng một lần, dành cho xử lý và thay thế một khi tích lũy đầy tro. 13 Nhóm thực hiện: Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN TUẤN ANH Tiểu luận: ĐCOTNC Các loại khác được thể kế để đốt cháy các hạt tích lũy hoặc thụ động thông qua việc sử dụng chất xúc tác hoặc bằng các phương tiện hoạt động như dầu đốt nhiên liệu làm nóng bộ lọc đến nhiệt độ đốt cháy, động cơ lập trình để chạy khi bộ lọc đầy. Diều này được gọi là tái tại bộ lọc. Sự tái tạo là quá trình đốt cháy bồ hóng (lưu ý rằng tất cả các hệ thống đều có DPF dòng để cho phép sinh nhiệ ra từ DOC và khí thải động cơ đốt cháy muội than). Có ba loại tai sinh khác nhau: Tự phát. Nhiệt sinh ra từ nhiệt thải được sử dụng để đốt cháy muội than. Bồ hóng sẽ bị đốt cháy khi nhiệt độ DPF lên đến 600oC hoặc 1112oF. kiểu tái sinh này diễn ra tự động nhưng chỉ khi phương tiện được sử dụng thường xuyên cho những chuyến đi trung bình dài. Điều này cũng có ich nếu chiếc xe được điều khiển mạnh trong đó DPF được hưởng lợi từ nhiều luồng khí thải nong. Lái xe nhanh giúp tạo ra nhiệt độ khí thải cao hơn với lợi ích là buộc một số chất thải tro ra khỏi hệ thống xả. Hình IV.3 Bồ hóng bị đốt cháy. 14 Nhóm thực hiện: Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN TUẤN ANH Tiểu luận: ĐCOTNC Chủ động. Khi đèn DPF sáng, lúc này xe cần được chạy trên những đoạn đường dài hoặc trung bình để đốt cháy buội thạn. Trong quá trình tái sinh, diesel được đưa và buồng đốt trong kỳ xả, qua các cửa xả và vào DPF, nơi nó đốt chát bằng cách sử dụng lượng oxy dư thừa không sử dụng. trong quá trình tái sinh này, nhiệt đồng trong lõi của DPF có thể vượt quá 600oC hoặc 1112oF. Quá trình tái tạo có thể bị ngắt quảng do xe đi những quãng đường ngắn, nhiệt độ không lên được 600oC, không thể tái tại tự phát. Lúc đó đèn DPF sẽ sáng nhấp nháy, đến lúc đó, cần đến dịch vụ để sửa chữa. Dịch vụ. Sử dụng công cụ quét để chạy tái tạo thủ công. Trường hợp tái sinh DPF đã thất bại hoặc không thể thực hiện được do ô nhiễm bồ hóng quá mực, có một lựa chọn khác về việc làm sạch háo chất sẽ được thực hiện. Quá trình này bao gồm sử dụng một số hóa chất đắt tiền và quy trình phải được thực hiện chính xác theo hướng dẫn của nhà sẳn xuất và mất khoảng 3 đến 4 giờ. Sau quá trình làm sạch này, việc tái sinh hoàn toàn vẫn phải được thực hiện để loại bỏ hoàn toàn và đốt cháy mọi hóa chất từ bên trong DPF. Nhược điểm của điều này là nó không phải lúc nào cũng thành công và là một quá trình rất tốn kém. Nếu như đèn cảnh Hình IV.4 đèn báo hiệu DPF. Hình IV.5 Sử dụng háo chất vệ sinh. báo DPF bị bỏ qua, tức là lượng bồ hóng vẫn tiếp tục bám thành lọc, cho đến khí 15 Nhóm thực hiện: Nhóm 5 GVHD: NGUYỄN VĂN TUẤN ANH Tiểu luận: ĐCOTNC đạt đến một ngưỡng mà chỉ còn cách thay thế bộ lọc DPF là biện pháp khắc phục hiệu quả nhất. Ưu điểm: DPF giảm 85%lượng hạt PM, giảm 60% đến 80% lượng hydrocarbon và carbon monxide còn xót lại của DOC. Nhược điểm: Bộ lọc yêu cầu bảo trì nhiều, do sản phẩm phụ tích tụ làm tăng áp lực sau bộ lọc, không tai sinh thành cô dẫn đến việc tải quá nhiều bồ hóng. Tại thời điểm này, tái tạo không phải là một lựa chon và thay thế DPF là cần thiết. Tro tích tụ trong DPF ảnh hưởng trực tiếp đến mức tiêu thụ nhiên liệu, các bộ lọc có thể rất nóng gấy ra nguy cơ về an toàn cháy nổ. V. CÔNG NGHỆ SCR. Giảm xúc tác chọn lọc (SCR) là công nghệ kiểm soát khí thải hoạt động tiên tiến, bơm chất lỏng thông qua chất xúc tác đặc biệt vào dòng khí thải của động cơ diesel. Nguồn chất khử thường là ure, còn được gọi là Diesel Waste Fluid (DEF). DEF tạo ra một phản ứng hóa học chuyển đổi oxit nite thành nito, nước và một lượng nhỏ carbon dioxide (CO2), thành phần tự nhiên của không khí chúng ta hit thở, sau đó được thải ra qua ống xả. Cộng nghệ SCR được thiết kế để cho phép các phản ứng khử nito oxit (NOx) diễn ra trong môi trường oxy hóa. Nó được gị là (chọn lọc) vì nó làm giảm nồng Hình V.1 Vị trí bộ sử lý khi thải SCR. 16 Nhóm thực hiện: Nhóm 5