1. Trang Chủ
  2. Công nghệ - Môi trường
  3. Tiểu luận môn học Ô TÔ VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐỘNG CƠ XĂNG

Tiểu luận môn học Ô TÔ VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐỘNG CƠ XĂNG

Ô nhiễm khí thải từ các loại xe cơ giới là nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí lớn nhất và nguy hại nhất, đặt biệt ở khu vực đô thị. Hầu hết các chất ô nhiễm môi trường (CO, HC, NOx, SOx, Pb, các loại bụi lơ lửng, bụi hạt...) đều được tạo thành do quá trình đốt cháy nhiên liệu trong động cơ xe cơ giới. Chính vì vậy, việc tìm hiểu các nguyên nhân gây ra các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ đốt trong là việc làm quan trọng nhằm đưa ra các... Tiểu luận môn học: Ô tô và ô nhiễm môi trường GVHD:

Thể loại Tài liệu miễn phí Công nghệ - Môi trường

Số trang 31

Ngày tạo 8/29/2018 5:47:19 PM +00:00

Loại tệp DOC

Kích thước

Tên tệp

Tải Tiểu luận môn học Ô TÔ VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG: CÁC ... (.docx) Tải Tiểu luận môn học Ô TÔ VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG: CÁC ... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Tiểu luận môn học: Ô tô và ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS. Văn Thị Bông  ĐỀ TÀI Ô TÔ VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐỘNG CƠ XĂNG Giáo viên hướng dẫn : Sinh viên thực hiện :  HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 1
  2. Tiểu luận môn học: Ô tô và ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS. Văn Thị Bông ĐỀ TÀI........................................................................................................................1 I. MỞ ĐẦU..................................................................................................................3 II. GIỚI THIỆU CÁC CHẤT Ô NHIỄM:.....................................................................4 2.1. CO: .......................................................................................................................4 2.2. CO2: ......................................................................................................................5 2.3. HC: .......................................................................................................................5 2.4. NOx:(NO, N2O, NO2) ............................................................................................6 2.5. SOx(SO2, SO3):......................................................................................................6 III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐỘNG CƠ XĂNG:......................................................................................10 3.1. KẾT CẤU ĐỘNG CƠ.........................................................................................10 3.2. KẾT CẤU BUỒNG CHÁY.................................................................................12 3.3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHSIỂN ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHÁY KHÔNG HOÀN THIỆN:..........................................................................................................12 3.4. TĂNG THỜI KỲ TRÙNG ĐIỆP CỦA XU PAP .................................................20 3.5. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIÊN LIỆU XĂNG ĐẾN MỨC ĐỘ PHÁT Ô NHIỄM CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG. ...........................................................................................21 3.6. CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO....................................................................................27 3.7. KHI PHANH MÀ KHÔNG NGẮT LI HỢP........................................................28 3.8. ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC GIỚI HẠN TỐC ĐỘ Ô TÔ ĐẾN MỨC ĐỘ PHÁT SINH Ô NHIỄM. .......................................................................................................28 3.9. ĐỘNG CƠ QUÁ CŨ...........................................................................................29 IV. KẾT LUẬN .........................................................................................................29 HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 2
  3. Tiểu luận môn học: Ô tô và ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS. Văn Thị Bông I. MỞ ĐẦU Ô nhiễm khí thải từ các loại xe cơ giới là nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí lớn nhất và nguy hại nhất, đặt biệt ở khu vực đô thị. Hầu hết các chất ô nhiễm môi trường (CO, HC, NOx, SOx, Pb, các loại bụi lơ lửng, bụi hạt...) đều được tạo thành do quá trình đốt cháy nhiên liệu trong động cơ xe cơ giới. Chính vì vậy, việc tìm hiểu các nguyên nhân gây ra các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ đốt trong là việc làm quan trọng nhằm đưa ra các giải pháp thiết kế tối ưu để hạn chế nồng độ các chất ô nhiễm. Trong nội dung bài tiểu luận này, nhóm chúng em nghiên cứu các nhân tố cơ bản ảnh hưởng đến nồng độ các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ xăng, các tiêu chuẩn về ô nhiễm đối với khí xả động cơ xăng đang áp dụng tại Việt nam và một số nước trên thế giới. Cụ thể phân công nghiên cứu như sau: - Mai Hoàng Long: Nghiên cứu phần 2.6. Các tiêu chuẩn cho phép của các chất ô nhiễm khí xả động cơ xăng, phần 3.5. Ảnh hưởng của nhiên liệu xăng đến mức độ phát ô nhiễm của động cơ xăng và phần 3.8. Ảnh hưởng của việc giới hạn tốc độ đến sự hình thành các chất ô nhiễm. - Võ Ngọc Khoa: Nghiên cứu các phần còn lại của tiểu luận. Quá trình nghiên cứu đã giúp chúng em hiểu rõ hơn về vấn đề ô nhiễm môi trường nói chung, các nguyên nhân gây ra ô nhiễm cũng như các chỉ tiêu đánh giá đối với ô tô về ô nhiễm. Chúng em rất cám ơn sự hướng dẫn nhiệt tình của Cô GVC. ThS. Văn Thị Bông giúp chúng em hoàn thành tiểu luận này. Chân thành cảm ơn quý bạn cùng lớp đã đóng góp nhiều ý kiến quí báu, kịp thời. HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 3
  4. Tiểu luận môn học: Ô tô và ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS. Văn Thị Bông II. GIỚI THIỆU CÁC CHẤT Ô NHIỄM: Môi trường có vai trò rất quan trọng đối với con người, nó tác động trực tiếp đến môi trường sống và sinh họat của con người. Chính vì vậy mà chúng ta cần phải có ý thức đối với môi trường. Có rất nhiều nguyên nhân gây ra ô nhiễm môi trường trong đó ô nhiễm do xe cơ giói là một trong nhưng nguyên nhân chính tác động trực tiếp đến môi trường. Trong quá trình hô hấp con người ta hít thở không khi trong lành để tồn tại và phát triển. Khí được xem là sạch khi các thành phần chủ yếu: N2=78,08%, O2=20.95%, Argon (Ar)=0.9325%, CO2=0.03%, Neon (Ne)=18,2.10-4%, He=5.2.10-4%, … Tuy nhiên khi các chất đó vượt quá giới hạn cho phép thì không khí bị ô nhiễm gây nguy hiểm đến sức khỏe của con người. Các chất độc hại trong khí thải ô tô. Các chất chủ yếu gây ra ô nhiễm môi trường phát ra từ động cơ: 2.1. CO: CO được tạo ra ở động cơ xăng và động cơ diesel do sự đốt cháy không hoàn toàn các hidrocacbon trong điều khiện thiếu O2 và ở nhiệt độ cao. Phản ứng cháy CO xảy ra theo cơ chế như sau: * Sự phát sinh mạch: H2O + CO = H2 +CO2 H2 + O2 = 2HO * Sự tiếp nối mạch: OH + CO = CO2 + H * Sự phân nhánh mạch: H + O2 = OH +O O + H2 = OH + H * Sự đứt nhánh trên vách xi lanh: 2H + vách = H2 * Sự đứt nhánh trong lòng xi lanh: CO + O = CO2 HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 4
  5. Tiểu luận môn học: Ô tô và ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS. Văn Thị Bông Qua quá trình phản ứng ta thấy sự ô xy hóa phụ thuộc vào nồng độ của H2 và OH. Vì vậy trong điều kiện sử dụng bình thường nồng độ CO sinh ra ở động cơ xăng rất lớn. CO rất dễ tác dụng với hồng cầu trong máu và trở thành hợp chất bền vững. Do đó máu không có khả năng trao đổi oxy và con người sẽ bị chết do toàn bộ huyết quản trong phổi bị tê liệt và chết ngạt. Ở điều kiện nồng độ CO thấp cũng có thể gây nguy hiểm lâu dài đến sức khỏe của con người. Vì CO nặng hơn không khí có xu hướng lắng xuống thấp. Theo số liệu thống cơ của FEPA (năm 1992) tốc độ tăng nồng độ của CO là 3%/năm. Tại Việt Nam nồng độ CO ở TP.HCM là cao nhất so với nồng độ CO trung bình của cả nước. 2.2. CO2: CO2 là sản phẩm cháy hoàn toàn của cacbon. Một phần CO2 được hòa tan trong nước đại dương và được các thực vật giữ lại trong quá trình quang hợp. Hơn ½ lượng CO2 tồn tại trong khí quyển và nồng độ CO2 gia tăng mỗi năm khoảng 0.4%. Chính nó là tác nhân gây ra nhiệt độ cuả trái đất nóng lên theo hiệu ứng nhà kính làm thay đổi khí hậu và những thiên tai thảm họa. 2.3. HC: Trong khí thải của động cơ có khoảng 200 loại HC khác nhau. Nguyên nhân tạo nên HC trong khi thải là: * HC sinh ra do phản ứng cháy không hoàn toàn, do hỗn hợp không đạt, sự hòa trộn hỗn hợp hòa khí không phù hợp với điều khiện vận hành của động cơ, xe cũ hệ thống nhiên liệu làm việc không chính xác. * Ở gần thành buồng cháy nguồn lữa bị dập tắt làm cho quá trình cháy diễn ra không hoàn toàn trong vùng này đã làm phát sinh HC trong quá trình cháy. * Những vùng mà hỗn hợp có quá giàu nhiên liệu nhưng lượng O2 cung cấp thiếu dẫn đến hiện tượng cháy không hoàn toàn. HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 5
  6. Tiểu luận môn học: Ô tô và ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS. Văn Thị Bông Chất độc này khi hít vào gây tổn thương đường hô hấp, gây ung thư, rối loạn thần kinh. 2.4. NOx:(NO, N2O, NO2) Hình thành khi nhiệt độ của quá trình cháy cao, nhiệt độ khí thải lớn hơn 800oC. Đặc biệt đối với các ô tô có lắp bộ sử lí khí thải (Catalyst) để khử CnHm thì nhiệt độ của khí xả tăng lên hơn 800oC sẽ tạo điều kiện thuận lợi phát sinh NOx. NO là chất không màu, không mùi, không vị được tạo ra do nitơ không khí tác dụng với oxy ở nhiệt độ cao và hỗn hợp quá nghèo. NO không nguy hiểm lắm tuy nhiên khi nó kết hợp với ôxi môi trường sẽ tạo thành NO2, đây là chất khí màu nâu nhạt, mùi nồng, rất háo nước. Khi kết hợp với nước sẽ tạo ra acid phá hội hoa màu và gây nên các bệnh về da, mắt, viêm đường hô hấp… 2.5. SOx(SO2, SO3): Là một chất háo nước dễ kết hợp với nước để tạo thành H2SO4. Đây là loại acid gây ra tác hại mũi, và đi vào đường hô hấp gây tổn thương phổi, ho sặc, siễng, khó thể… 2s.6. Tiêu chuẩn cho phép của các chất ô nhiễm khí xả động cơ xăng * AÙp duïng taïi Vieät nam: - Tieâu chuaån TCVN 6438-2001 Thành phần Phương tiện lắp động cơ xăng Phương tiện gây Các loại ôtô Mô tô, xe máy lắp động cơ Diesel ô nhiễm trong khí thải Mức 1 Mức 2 Mức 3 Mức 4 Mức 1 Mức 2 Mức 1 Mức 2 Mức 3 CO (%V) 6,5 6,0 4,5 3,5 4,5 4,5 - - - HC (ppm V) - - - Đcơ 2 kỳ - 1.500 1.200 600 1.500 1.200 Đcơ 4 kỳ - 7.800 7.800 7.800 10.000 7.800 Đcơ đ.biệt - 3.300 3.300 3.300 Độ khói - - - - - - 85 72 50 (%HSU) HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 6
  7. Tiểu luận môn học: Ô tô và ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS. Văn Thị Bông - Tiêu chuẩn ban hành năm 2005 Cục Đăng kiểm Việt nam đã đề xuất với Bộ giao thông vận tải trình Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết định số 249/QĐ-TTg, ngày 10 tháng 10 năm 2005 về lộ trình áp dụng khí thải đối với phương tiện giao thông cơ giới đường bộ. Trong đó, các mức tiêu chuẩn áp dụng đối với ôtô đang lưu hành được qui định như bảng dưới. * Lộ trình áp dụng: Từ ngày 1/7/2006: Áp dụng mức 1 cho các phương tiện mang biển soát hoặc có địa chỉ nơi thường trú của chủ phương tiện trong đăng ký xe ôtô thuộc 05 thành phố: Hà nội, Tp.HCM, Hải Phòng, Đà Nẵng và Cần Thơ. Từ ngày 1/7/2008 : Áp dụng mức 1 cho tất cả các phương tiện vào kiểm định trên phạm vi toàn quốc. TT Thành phần khí thải Mức 1 Mức 2 Mức 3 1 CO (%) 4,5 3,5 3,0 2 HC(ppm)  Động cơ 4 kỳ 1200 800 600  Động cơ 2 kỳ 7800 7800 7800  Động cơ đặc biệt 3300 3300 3300 3 Độ khói (%HSU) 72 60 50 4 Hệ số hấp thụ ánh sáng (m-1) 2,96 2,13 1,61 HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 7
  8. Tiểu luận môn học: Ô tô và ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS. Văn Thị Bông Theo lộ trình, giai đoạn 2005-2008, nước ta sẽ xây dựng tiêu chuẩn chất lượng khí thải xe hơi phù hợp với Euro I trong hệ thống tiêu chuẩn châu Âu. Đây là một trong những hệ thống tiêu chuẩn tiên tiến nhất, được áp dụng rộng rãi trên thế giới, gồm cả Trung Quốc và các nước Đông Nam Á. Giới hạn Loại xe Tiêu chuẩn CO HC NOx xăng diesel xăng diesel xăng diesel Xe Euro I 3.16 1.13 du Euro II 2.20 1.00 0.50 0.90 lịch Euro III 2.60 0.64 0.20 0.15 0.5 (g/km) Euro IV 1.00 1.50 0.10 0.08 0.25 Loại 1 2.72 0.97 0.14 Euro Loại 2 5.17 1.40 0.19 I Loại 3 6.90 1.70 0.25 Loại 1 2.20 1.00 0.50 0.90 Euro Xe Loại 2 4.00 1.25 0.60 1.30 II thương Loại 3 5.00 1.50 0.70 1.60 mại Loại 1 2.30 0.64 0.20 0.56 1.50 0.50 Euro (g/km) Loại 2 4.17 0.80 0.25 0.72 0.18 0.65 III Loại 3 5.22 0.94 0.29 0.86 0.21 0.78 Loại 1 1.00 0.50 0.10 0.30 0.08 0.25 Euro Loại 2 1.81 0.63 0.13 0.69 0.10 0.33 IV Loại 3 2.27 0.40 0.15 0.46 0.11 0.39 (nguồn European union) Loại 1: Xe có trọng lượng dưới 1305Kg Loại 2: Xe có trọng lượng từ 1305Kg đến 1760kg Loại 3: Xe có trọng lượng lớn hơn 1760Kg HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 8
  9. Tiểu luận môn học: Ô tô và ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS. Văn Thị Bông * Các tiêu chuẩn châu Âu (Theo nguồn tài liệu European Union) - Đối với xe khách dưới 6 chỗ Euro 1 Euro 2 Chất ô nhiễm Đơn vị Xăng = diesel Xăng diesel HC+NO x g/km 0.97 0.5 0.7 CO g/km 2.72 2.2 1.0 PM g/km 0.14 - 0.08 - Đối với xe khách trên 6 chỗ và xe tải dưới 3.5t Loại 1: xe có trọng lượng dưới 1250Kg Loại 2: xe có trọng lượng từ 1250kg đến 1700Kg Loại 3: xe có trọng lượng trên 1700kg Tiêu Chất ô Đơn vị Loại 1 Loại 2 Loại 3 chuẩn nhiễm HC+NO x g/km 0.97 1.4 1.7 Euro 1 CO g/km 2.72 5.17 6.9 PM g/km 0.14 0.19 0.25 Xăng Diesel Xăng diesel Xăng diesel HC+NOx g/km 0.5 0.7 0.6 1.0 0.7 1.2 Euro 2 CO g/km 2.2 1.0 4.0 1.25 5.0 1.5 PM g/km - 0.08 - 0.14 - 0.2 - Đối với xe khách dưới 2.5t Euro 3 Euro 4 Chất Đơn vị Xăng, Xăng, ô nhiễm diesel diesel LPG, NG LPG, NG HC g/km 0.20 - 0.10 - NOx g/km 0.15 0.50 0.08 0.25 HC+NO x g/km - 0.56 - 0.30 CO g/km 2.3 0.64 1.0 0.50 PM g/km - 0.05 - 0.025 HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 9
  10. Tiểu luận môn học: Ô tô và ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS. Văn Thị Bông - Đối với xe khách có trọng lượng trên 2.5t và xe tải dưới 3.5t Chất ô nhiễm (g/km) HC NO x HC+NOx CO PM Xăng 0.2 0.15 - 2.3 - Euro 3 diesel - 0.50 0.56 0.64 0.05 Mức 1 Xăng 0.10 0.08 - 1.0 - Euro 4 diesel - 0.25 0.30 0.50 0.025 Xăng 0.25 0.18 - 4.17 - Euro 3 diesel - 0.65 0.72 0.80 0.07 Mức 2 Xăng 0.13 0.10 - 1.81 - Euro 4 diesel - 0.33 0.39 0.63 0.04 Xăng 0.29 0.21 - 5.22 - Euro 3 diesel - 0.78 0.86 0.95 0.10 Mức 3 Xăng 0.16 0.11 - 2.27 - Euro 4 diesel - 0.39 0.46 0.74 0.06 III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐỘNG CƠ XĂNG: 3.1. KẾT CẤU ĐỘNG CƠ Do đặc điểm của động cơ xăng hai kì nên sự hòa trộn nhiên liệu cũng như sự nạp hỗn hợp hòa khí và thải sản phẩm cháy có nhiều vấn đề cần được quan tâm. Động cơ hai kì chỉ thực hiện hai hành trình nên khi piston của động cơ đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên trong hành trình nén. Khi piston vừa đóng kín cửa nạp nhưng của tải chưa đóng lại hoàn tòa đã làm một phần hỗn hơp nhiên liệu thất thoát ra ngoài và chạy ra đường ống xả. Ống xả có nhiệt độ cao và hỗn hợp nhiên liệu này bị bốc cháy và cháy không hoàn toàn tạo ra sản phẩm cháy có chứa CH, CO gây ô nhiễm môi trường. HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 10
  11. Tiểu luận môn học: Ô tô và ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS. Văn Thị Bông Hình 1. Nguyên lý kết cấu động cơ xăng hai thì Đặc điểm bôi trơn một số chi tiết của động cơ xăng hai kì dùng một lượng dầu bôi trơn pha chung với nhiên liệu. Do vậy mà trong quá trình cháy xảy ra một phần dâu bôi trơn trong nhiên liệu cháy không hoàn toàn và sản phẩm của quá trình cháy có nồng độ HC tăng. Một trong các giải pháp làm giảm tổn thất nhiên liệu trong quá trình nạp nhiên liệu là làm thay đổi sự phân bố đậm đặc của hỗn hợp nhiên liệu không khí trong xi lanh sao cho hỗn hợp nghèo mới thoát ra ngoài đường thải. Như phun nhiên liệu vào trong buồng cháy vào cuối quá trình nén khi cửa thải vừa đóng lại. Tuy nhiên với giải pháp này người ta phải dùng một bơm do động cơ dẫn động đã làm công suất động cơ bị mất đi bù vào lượng công để làm quay bơm này. Mặt khác, thời gian nén của động cơ hai kì ngắn hơn động cơ bốn kì. Vì HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 11
  12. Tiểu luận môn học: Ô tô và ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS. Văn Thị Bông vậy cần phải cung cấp một lượng phun nhiên liệu áp suất cao và thơi gian ngắn đã làm phát sinh một lượng nhiên liệu bám trên vách xi lanh và thành buồng cháy không được bốc hơi tốt nên quá trình cháy không hoàn toàn làm tăng nộng độ HC trong khí xả. Một giải pháp tiết kiệm hơn phun nhiên liệu bằng không khí với áp suất cao trích ra trong giai đoạn nén. 3.2. KẾT CẤU BUỒNG CHÁY Khi hệ thống phun xăng đánh lửa đảm bảo thời điểm phun xăng, đánh lửa và lượng nhiên liệu phun vào thích hợp nhưng quá trình cháy xảy ra còn phụ thuộc vào kết cấu của buồng đốt. Buồng cháy có khả năng tạo xoáy lốc để hỗn hợp chuyển động trong buồng cháy dạng chảy rối thì sẽ tăng sự đồng nhất của hỗn hợp giúp cho quá trình cháy xảy ra hoàn thiện hơn. Tuy nhiên quá trình chảy rối đến một giới hạn nhất định, nếu quá trình rối vượt quá giới hạn thì làm quá nhiệt lan truyền trong buồng cháy và làm quá trình cháy diễn ra quá nhanh động cơ sẽ bị gõ trong quá trình cháy. Khi thiết kể đảm bảo sao cho khoảng cách chuyển động của màng lửa là ngắn nhất. Đảm bảo quá trình cháy diễn ra nhanh giảm thời gian cháy xảy ra trong buồng đốt và sẽ giảm nhiệt độ của quá trình cháy giúp hạn chế sự phát sinh NOx. 3.3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHSIỂN ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHÁY KHÔNG HOÀN THIỆN: 3.3.1. HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU Hệ thống cung cấp nhiên liệu có vai trò rất quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến công suất động cơ và phát sinh ô nhiễm môi trường. Việc hòa trộn tỉ lệ không khí /nhiên liệu thích hợp do nhiều tín hiệu liên quan cung cấp để đưa ra điều khiển lượng phun nhiên liệu phù hợp theo điều khiện làm việc của động cơ. Ngày nay hệ thống nhiên liệu luôn được phát triển và ngày càng hoàn thiện. Từ hệ thống điều khiển nhiên liệu bằng chế hòa khí điều khiển bằng cơ khí sang điều khiển phun nhiên liệu bằng điện tử đã đảm bảo được lượng phun nhiên liệu HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 12
  13. Tiểu luận môn học: Ô tô và ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS. Văn Thị Bông và thời điểm phun chính xác theo điều kiện vận hành của ô tô đã góp phần đán kể vào việc tăng công suất của động cơ và giảm thiêu ô nhiễm của môi trường. * Mặc dù vậy nhưng vẫn có sự ô nhiễm được sinh ra do một số nguyên nhân tác động làm ảnh hưởng đến sự chính xác trong điều khiển như: Sự hư hỏng của cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến tốc độ động cơ, cảm biến nhiệt độ khí nạp… Các tín hiệu cảm biến này bị hư sẽ ảnh hưởng đến tỉ lệ không khí /nhiên liệu. Ví dụ như khi cảm biến nhiệt độ nước làm mát bị hư khi đó tín hiệu báo về bộ điều khiển (ECU) không chính xác và ECU sẽ điều khiển tăng lượng nhiên liệu cung cấp vào động cơ để làm giàu hỗn hợp nhiên liệu giúp động cơ dễ khỏi động khi nhiệt độ động cơ thấp. Khi đó hỗn hợp nhiên liệu sẽ rất giàu và quá trình cháy xảy ra không hoàn toàn làm phát sinh HC trong khí xả và gây ô nhiễm môi trường. Khoảng thời gian phun (milli giây) Thấp 20oC Cao Nhiệt độ nước làm mát Hình 2. Van ISC điều khiên tăng lượng phun nhiên liệu khi nhiệt độ động cơ thấp Một trường hợp cũng rất thường xảy ra trong động cơ xăng làm phát sinh nồng độ HC rất cao đó là kim phun bị nhỏ giọt (đang ở trạng thái đóng nhưng kin phun bị nhỏ giọt mà không có sự điều khiển nào). HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 13
  14. Tiểu luận môn học: Ô tô và ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS. Văn Thị Bông Bảng thống kê về sự phát sinh các chất ô nhiễm liên quan đế quá trình phát triển công nghệ của hệ thống nhiên liệu: Công nghệ HC CO NO x Chế hòa khí 3.8 3.7 0.03 Phun vào thành cylinder 2.9 3.4 0.06 Phun trực tiếp điện tử 0.8 0.8 0.1 3.3.2. HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA Để đảm bảo quá trinh cháy xảy ra hoàn thiện bên cạnh hỗn hợp nhiên liệu được hòa trộn đều cần phải có tia lửa đủ mạnh để kích thích quá trinh cháy xảy ra. Đồng thời đánh lửa phải đúng thời điểm theo điều khiện làm việc của động cơ. Hệ thống đánh lửa điều khiển thời điểm đánh lửa phù hợp với điều khiện vận hành của ô tô sẽ giảm thiểu ô nhiễm môi trường và phát huy công suất tối đa của động cơ. Hình 3: Đặt tính ảnh hưởng thời điểm đánh lửa đến hiệu suất của động cơ HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 14
  15. Tiểu luận môn học: Ô tô và ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS. Văn Thị Bông Việc điều khiển đánh lửa được chia làm hai giai đoạn cơ bản: * Khiều khiển đánh lửa khi khởi động: khi động cơ khởi động việc đánh lửa xảy ra tại một góc quay trục khuỷu cố định nào đó mà chưa tính đến chế độ hoạt động của động cơ (góc thời điểm đánh lửa ban đầu) * Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động: sau khi khỏi động tùy theo điều khiện vận hành của ôtô mà góc đánh lửa của nó có thể thay đổi phù hộp. Khi đó góc đánh lửa thực tế sẽ bao gồm: góc thời điểm đánh lửa ban đầu + góc đánh lửa sớm cơ bản + góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh. GÓC THỜI ĐIỂM ĐÁNH LỬA BAN ĐẦU GÓC ĐÁNH LỬA SỚM CƠ BẢN GÓC ĐÁNH LỬA SỚM HIỆU CHỈNH THỜI ĐIỂM ĐÁNH LỬA THỰC TẾ Hình 4. Điều khiển góc đánh lửa sau khi khởi động HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 15
  16. Tiểu luận môn học: Ô tô và ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS. Văn Thị Bông ĐIỀU KHIỂN ĐÁNH LỬA GÓC THỜI ĐIỂM ĐÁNH LỬA KHI KHỞI ĐỘNG BAN ĐẦU GÓC THỜI ĐIỂM ĐÁNH LỬA BAN ĐẦU ĐIÊU KHIỂN THỜI ĐIỂM ĐÁNH LỬA GÓC ĐÁNH LỬA SỚM CƠ BẢN ĐIỀU CHỈNH KHI HÂM NÓNG ĐIỀU KHIỂN ĐÁNH LỬA SAU KHI KHỞI ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH KHI QUÁ NÓNG GÓC ĐÁNH LỬA ĐIỀU CHỈNH ỔN ĐỊNH KHÔNG TẢI SỚM HIỆU CHỈNH HIỆU CHỈNH PHẢN HỒI TỈ LỆ KHÍ - NHIÊN LIỆU HIỆU CHỈNH TIẾN GÕ HIỆU CHỈNH ĐIỀU KHIỂN MÔMEN a) Điều khiển khi hâm nóng Khi nhiệt độ nước làm mát thấp (nhiệt độ động cơ thấp) động cơ rất khó khởi động vì nhiên liệu hòa trộn khó bốc hơi và khi khởi động tốc độ vòng quay của động cơ thấp. Khi đó bên cạnh việc tăng lượng phun nhiên liệu(kim phun khởi động lạnh) thì hệ thống đánh lửa cũng nhận được các tín hiệu nhiệt độ động cơ, tốc độ động cơ, vị trí piston, áp suất đường ống nạp, vị trí bươm ga để điều khiển tăng góc đánh lửa sớm. Khi nhiệt độ nước làm mát còn thấp và góc đánh lửa sớm điều khiển quá trỡ sẽ dẫn đến hiện tượng hốn hợp hòa khí trong buồng cháy cháy không hoàn toàn và khi đó lượng HC trong khí thải sẽ tăng gây ô nhiễm môi trường. HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 16
  17. Tiểu luận môn học: Ô tô và ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS. Văn Thị Bông Góc đánh lửa sớm 0 Nhiệt độ nước làm 60oC Hình 5. Điều chỉnh góc đánh lửa khi hâm nóng b) Khi nhiệt độ động cơ quá nóng Khi nhiệt độ động cơ quá cao do động cơ làm việc ở tải lớn, góc đánh lửa quá sớm khi đó quá trình cháy duy trì trong buồng cháy quá lâu làm nhiệt độ động cơ tăng nhanh khí đó rất dễ xảy ra hiện tượng nồng độ NOx tăng. Khi đó để hạn chế hiện tượng này thì bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm sẽ điều khiển giảm góc đánh lửa sớm. c) Khi ở chế độ không tải Ở chế độ không tải động cơ làm việc với góc đánh lửa sớm cơ o bản(khoảng 10 trước điểm chết trên) và ở chế độ này thì hàm lượng các chất ô nhiễm phát ra là thấp nhất. d) Khi động cơ hoạt động không ổn định: do sự thay đổi lượng phun nhiên liệu tăng giảm liên tục (Điều chỉnh phản hồi tỉ lệ khí-nhiên liệu) Động cơ đặc biệt rất nhạy cảm với việc thay đổi lượng nhiên liệu phun vào buồng cháy để thay đổi tốc độ của động cơ ở chế độ không tải. Nếu như hệ thống đánh lửa không hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm phù hợp thì động cơ sẽ bị mất công suất do quá trình cháy xảy ra không hoàn thiện và hiện tượng phát sinh các chất ô nhiểm gia tăng. Để hạn chế hiện tượng này thì bộ điều khiển điện tử (ECU) sẽ điều khiển góc đánh lửa sớm vào khoảng 5o trước điểm chết trên và HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 17
  18. Tiểu luận môn học: Ô tô và ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS. Văn Thị Bông điều chỉnh lượng phun nhiên liệu phù hợp. Tín hiệu chính để nhận biết được điều khiên làm việc của động cơ trong lúc này là cảm biến oxy, cảm biến vị trí cánh bướm ga và cảm biến tốc độ. Các tín hiệu này sẽ được gửi về bộ ECU và ECU sẽ điều khiển góc đánh lửa sớm và lượng phun nhiên liệu phù hợp với điều kiện làm việc của động cơ. Cảm biến oxy sẽ nhận biết được thành phân của hòa khí tức thời của động cơ đang hoạt động. Cảm biếm oxy được làm bằng chất ZrO2 có tính chất hấp thụ những ion oxy âm tính. Cảm biến oxy này thực chất là một pin điện có sức điện động phụ thuộc vào nồng độ của oxy trong khí thải với ZrO2 là chất điện phân. Mặt trong của ZrO2 tiếp xúc với không khí, mặt ngoài tiếp xúc với oxy trong khí thải . Ở mỗi mặt của ZrO2 được phủ một lớp plantin rất mỏng để dẫn điện. Lớp plantin này rất mỏng và xốp để oxy dễ khuyếch tán vào bên trong. Khi khí thải chứa lượng oxy ít do hỗn hợp giàu nhiên liệu thì số ion oxy tập trung ở điện cực tiếp xúc với khí thải ít hơn ion oxy tập trung ở điện cực tiếp xúc không khí. Sự chênh lệch số ion này sẽ tạo một tín hiệu điện áp khoảng 600- 900mV. Khi sự chệch lệch số ion giữa hai điện cực nhỏ trong trường hợp nghèo xăng thì điện áp phát ra khoảng 100-400 mV. Và sự chệnh lệch này sẽ gửi về ECU để điều khiển phun xăng và đánh lửa. Vì vậy khi chế độ làm việc của động cơ thay đổi mà góc đánh lửa sớm không thay đổi phù hợp thì sẽ làm tăng nồng độ các chất HC, CO, NOx trong khí thải. e) Khi bị kích nổ: Kích nổ là hiện tượng hai màng lửa phát ra từ hai nguồn lan tràng với tốc độ rất lớn trong buồng cháy(1000-1500)m/sec và va chạm nhau sinh ra tiếng gõ của động cơ. Hai nguồn lửa này là do tia lửa điện của bugi phát ra chúng ta có thể kiểm soát được và nguồn lửa tự phát do nhiệt độ động cơ quá cao làm cho buội than trong buồng cháy bị bốc cháy chúng ta không khiểm soát được. Để tránh hiện tượng kích nổ bên cạnh việc sử dụng nhiên liệu có tỉ số ốctan cao chúng ta còn có thể khống chế được bằng cách giảm góc đánh lửa sớm (Để tránh HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 18
  19. Tiểu luận môn học: Ô tô và ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS. Văn Thị Bông hiện tượng mất công suất của động cơ hệ thống điều khiển sẽ điều khiển góc đánh lửa sớm giảm nhanh góc đánh lửa sớm rồi tăng lên từ từ hoặc loại diều khiển giảm dần từng giai đoạn). Hiện tượng kích nổ xảy ra do nhiệt độ động cơ quá cao hoặc do nhiên liệu có tỉ số octane thấp. Khi đó trong khí thải nồng độ NOx tăng. LÀM MUỘN THỜI TIẾNG GÕ XẢY RA ĐIỂM ĐÁNH LỬA ĐÁNH LỬA SỚM TIẾNG GÕ ĐỘNG CƠ NGƯNG 0 Góc đánh lửa sớm Yếu Tiếng gõ động cơ Mạch Hình 6. Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm khi bị kích nổ f) Khi chuyển số (Hiệu chỉnh điều khiển mômen) Trong trường hợp xe có trang bị hộp số điều khiển bằng điện tử(ECT) mỗi li hợp và phanh trong bộ truyền bánh răng hành tinh của hộp số tạo ra qua đập lan truyền khi chuyển số. Trong một số loại xe va đập này có thể được giảm thiểu bằng cách điều khiển làm trễ góc đánh lửa sớm( tối đa 20º so với điểm chết trên) để làm giảm mômen truyền từ động cơ qua hộp số khi chuyển số. Khi đó thay đổi góc đánh lửa để làm giảm tốc độ động cơ sẽ xảy ra hiện tượng lượng HC trong khí thải tăng do lượng nhiên liệu không đốt cháy hoàn toàn. HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 19
  20. Tiểu luận môn học: Ô tô và ô nhiễm môi trường GVHD: GVC.ThS. Văn Thị Bông 3.4. TĂNG THỜI KỲ TRÙNG ĐIỆP CỦA XU PAP Thời kỳ trùng điệp của xu pap là thời kỳ cuối thì xả đầu kỳ hút khi đó xu pap thải vừa đóng lại thì xu páp nạp vừa mở ra để nạp hỗn hợp nhiên liệu/không khí mới vào. Thông thường, ứng với mỗi động cơ nhất định, thời kỳ trùng điệp đã được tính toán hợp lý. Nếu trong quá trình sử dụng, do điều chỉnh dẫn đến thời kỳ trùng điệp kéo dài sẽ có một lượng khí mới nạp vào sẽ thoát ra ngoài cửa thai do xu pap thải chưa đóng lại. Khi đó một lượng hỗn hợp thất thoát trên đường ống xả và gây ra nồng độ HC gia tăng và gây ô nhiễm môi trường. Đối với các động cơ cũ, thời kỳ trùng đã được tính toán và không thay đổi trong quá trình làm việc của động cơ ở các chế độ công tác. Điều này cũng làm giảm công suất động cơ ở một số chế độ công tác. Đối với các động cơ thế hệ mới, cơ cấu phân phối khí được thiết kế sao cho thời kỳ trùng điệp có thể thay đổi theo các chế độ công tác của động cơ. Cụ thể khi động cơ làm việc ở số vòng quay lớn, cần tăng thời kỳ trùng điệp để các xuppap nạp mở sớm và xuppap xả đóng muộn hơn so với chế độ làm việc số vòng quay thấp. Việc điều chỉnh góc độ phối khí cũng là biện pháp làm hài hoà giữa tính năng động cơ và mức độ phát ô nhiễm HC và NOx. Gia tăng góc trùng điệp sẽ làm tăng lượng khí xả hồi lưu, do đó làm giảm NOx. Sự thay đổi quy luật phối khí cũng gây ảnh hưởng đến sự phát sinh HC. Những động cơ mới ngày nay có khuynh hướng dùng nhiểu xupáp với trục cam có thể điểu chỉnh được góc phối khí. Giải pháp này cho phép giảm nồng độ HC và NOx từ 20 – 25% so với động cơ kiểu cũ có cùng tính năng kinh tế - kỹ thuật. HVTH: Mai Hoàng Long – Võ Ngọc Khoa Trang 20
nguon tai.lieu . vn
Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học Công nghệ thông tin Kinh tế - Thương mại Tài chính - Ngân hàng Kiến trúc - Xây dựng Điện-Điện tử-Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Công nghệ - Môi trường Báo cáo khoa học Quản trị kinh doanh Khoa học xã hội Khoa học tự nhiên Nông - Lâm - Ngư Y khoa - Dược