NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TUẦN HOÀN KHÍ THẢI EGR TRÊN XE HONDA CIVIC 2015

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
---------------------------------------

HÀ MẠNH CƯỜNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TUẦN HỒN KHÍ THẢI EGR
TRÊN XE HONDA CIVIC 2015

CBHD: Ths. Nguyễn Huy Chiến

CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Sinh viên: Hà Mạnh Cường
Mã số sinh viên: 2018605868

Hà Nội – Năm 2022


i

Mục Lục
DANH MỤC HÌNH ẢNH ......................................................................... iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................ v
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................ 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHÍ XẢ TRÊN Ơ TƠ ....... 2
1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống khí xả trên ô tô ....................... 2
1.1.1 Lịch sử hình thành hệ thống khí xả trên xe hơi ............................. 2
1.1.2 Nhiệm vụ ....................................................................................... 4

1.1.3 Yêu cầu .......................................................................................... 4
1.1.4 Phân loại ........................................................................................ 4
1.2 Tổng quan về hệ thống khí xả .............................................................. 8
1.2.1 Các thành phần độc hại có trong khí thải động cơ ........................ 8
1.2.2 Các bộ phận chính trong hệ thống khí thải .................................. 10
1.2.3 Turbo charger (tubo tăng áp) ....................................................... 13
1.2.4 Bộ xử lý khí thải ( catalytic conventer) ....................................... 16
1.2.5 Bộ giảm âm .................................................................................. 19
Kết luận chương 1 ..................................................................................... 20
CHƯƠNG 2 CẤU TẠO & NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ
THỐNG TUẦN HỒN KHÍ XẢ EGR TRÊN XE HONDA CIVIC 2015 .... 21
2.1 Giới thiệu chung về xe HONDA CIVIC 2015 ................................... 21
2.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của xe HONDA CIVIC ........... 21
2.1.2 Thông số kỹ thuật động cơ i-VTEC 2.0L DOHC lắp trên
HONDA CIVIC 2015 ................................................................................. 33
2.2 Các bộ phận chính của hệ thống tuần hồn khí xả EGR trên động cơ IVTEC 2.0L DOHC .......................................................................................... 34
2.2.1 Các cảm biến và tín hiệu đầu vào (INPUT) ................................ 35
2.2.2 Khối xử lí tín hiệu (ECU-Electronic Control Unit) ..................... 48
2.2.3 Khối chấp hành ............................................................................ 49
2.3 Nguyên lý làm việc của hệ thống tuần hồn khí thải EGR trên động cơ
I-VTEC DOHOC 2.0 HONDA CIVIC 2015. ................................................. 53
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ......................................................................... 57
Chương 3 Hư hỏng, sửa chữa, bảo dưỡng của hệ thống EGR trên động cơ
I-VTEC của xe HONDA CIVIC 2015 ............................................................ 58
3.1 Những hư hỏng thường gặp ................................................................ 58


ii
3.1.1 Van EGR bị hỏng ........................................................................ 58
3.1.2 Cảm biến xác định vị trí van EGR bị hỏng : ............................... 59

3.1.3 Bộ làm mát khí thải bị hỏng ........................................................ 59
3.2 Chẩn đốn ,kiểm tra và sửa chữa hệ thống tuần hồn khí thải EGR .. 60
3.3 Quy trình kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống tuần hồn khí thải
EGR trên xe HONDA CIVIC ......................................................................... 63
Kết luận ..................................................................................................... 66
Tài liệu tham khảo .................................................................................... 67


iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1 Ống xả đơn...................................................................................... 5
Hình 1. 2 Ống xả kép ...................................................................................... 5
Hình 1. 3 Ống xả kép đối diện ........................................................................ 6
Hình 1. 4 Ống xả kép 1 bên ............................................................................ 7
Hình 1. 5 Ống xả hiệu suất cao ....................................................................... 7
Hình 1. 6 Tiêu chuẩn khí thải Euro 4 và Euro 5 áp dụng tại Việt Nam ......... 9
Hình 1. 7 Tổng quan về hệ thống khí xả trên ơ tơ ........................................ 10
Hình 1. 8 Đầu xy lanh ................................................................................... 11
Hình 1. 9 Cổ góp thơng thường .................................................................... 12
Hình 1. 10 Cổ góp cao cấp............................................................................ 13
Hình 1. 11 Cấu tạo tubo tăng áp ................................................................... 13
Hình 1. 12 Cấu tạo bầu lọc khí thải .............................................................. 16
Hình 1. 13 Cấu tạo bộ giảm âm .................................................................... 19
Hình 2. 1 Chiếc Honda Civic thế hệ đầu tiên 1972-1979............................. 22
Hình 2. 2 Động cơ được Honda bổ sung năm 1974 ..................................... 22
Hình 2. 3 Honda Civic thế hệ thứ 2 1979-1983............................................ 23
Hình 2. 4 Nội thất Honda Civic thế hệ thứ 2 ................................................ 24
Hình 2. 5 Honda Civic thế hệ thứ 3 1983-1987............................................ 24
Hình 2. 6 Honda Civic thế hệ thứ tư 1988-1991 .......................................... 25

Hình 2. 7 Honda Civic thế hệ thứ 5 1991-1995............................................ 26
Hình 2. 8 Honda Civic xuất hiện trong phim The Fast and The Furious ..... 26
Hình 2. 9 Honda Civic thế hệ thứ 6 1995-2000............................................ 27
Hình 2. 10 Honda Civic thế hệ thứ 7 2000-2005 ......................................... 28
Hình 2. 11 Honda Civic hybrid .................................................................... 28
Hình 2. 12 Honda Civic thế hệ thứ 8 2005-2011 ......................................... 29
Hình 2. 13 Honda Civic GX sử dụng khí tự nhiên ....................................... 30
Hình 2. 14 Honda Civic thế hệ thứ 9 ............................................................ 30
Hình 2. 15 Honda Civic thế hệ thứ 10 2015-2021 ....................................... 31


iv
Hình 2. 16 Honda Civic SI phiên bản thể thao ............................................. 31
Hình 2. 17 Honda Civic thế hệ thứ 11 ra mắt 2021 ...................................... 32
Hình 2. 18 Các thành phần của hệ thống EGR trên động cơ I-VTEC ......... 34
Hình 2. 19 Cảm biến vị trí bướm ga ............................................................. 36
Hình 2. 20 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ................................................ 37
Hình 2. 21 Mạch điện cảm biến .................................................................... 37
Hình 2. 22 Cảm biến nhiệt độ khí xả ............................................................ 38
Hình 2. 23 Cấu tạo cảm biến áp suất ............................................................ 39
Hình 2. 24 Cấu tạo cảm biến tỷ lệ hịa khí ................................................... 41
Hình 2. 25 Cảm biến lưu lượng khí nạp ....................................................... 42
Hình 2. 26 Sơ đồ mạch cảm biến .................................................................. 43
Hình 2. 27 Cảm biến vị trí trục khuỷu .......................................................... 44
Hình 2. 28 Cấu tạo cảm biến áp suất khí nạp ............................................... 44
Hình 2. 29 Sơ đồ hoạt động của cảm biến MAP .......................................... 45
Hình 2. 30 Cấu tạo cảm biến IAT ................................................................. 47
Hình 2. 31 Cảm biến nhiệt độ dầu hộp số trong thực tế ............................... 48
Hình 2. 32 Bộ xử lý ECU ............................................................................. 48
Hình 2. 33 Cấu tạo động cơ bước ................................................................. 50

Hình 2. 34 Phương pháp điều khiển microsteooing drive ............................ 50
Hình 2. 35 Van bypass mở khơng cho khí thải đi qua bộ làm mát .............. 51
Hình 2. 36 Cấu tạo bộ làm mát ..................................................................... 52
Hình 2. 37 Sơ đồ mạch điện hệ thống tuần hồn khí thải EGR ................... 53
Hình 2. 38 Giắc kết nối van EGR hết hợp cảm biến vị trí van EGR............ 54
Hình 2. 39 Sơ đồ khối hệ thống tín hiệu đầu vào ......................................... 55
Hình 3. 1 Muội than tích tụ khiến van EGR bị kẹt ....................................... 58
Hình 3. 2 Cảm biến vị trí EGR ..................................................................... 59
Hình 3. 3 Bộ làm mát khí thải....................................................................... 60


v

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2. 1 Thông số kỹ thuật xe Honda Civic 2015...................................... 33
Bảng 3. 1 Tổng hợp mã lỗi thường gặp trên hệ thống EGR......................... 63
Bảng 3. 2 Quy trình bảo dưỡng van EGR bị tắc do muội than .................... 64


1

LỜI NĨI ĐẦU
Ơ tơ hiện nay có một vai trị rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực của nền
kinh tế quốc dân, là phương tiện vận chuyển hành khách, hàng hóa và nhiều
cơng việc khác....Nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật và xu thế giao lưu, hội
nhập quốc tế trong lĩnh vực sản xuất và đời sống, giao thông vận tải đã và đang
là một ngành kinh tế kỹ thuật cần được ưu tiên của mỗi quốc gia.
Hiện nay, ngành ơ tơ đã có những tiến bộ vượt bậc về thành tựu kỹ thuật
mới như: Điều khiển điện tử và kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháp tính
tốn hiện đại. Khả năng cải tiến, hồn thiện và nâng cao để đáp ứng với mục tiêu

chủ yếu về tăng năng suất, vận tốc, tải trọng có ích, tăng tính kinh tế, nhiên liệu,
giảm cường độ lao động cho người lái, tăng tiện nghi sử dụng cho hành khách.
Trong thời gian học tập tại trường, em được trang bị những kiến thức về
chuyên ngành và để đánh giá quá trình học tập và rèn luyện tại trường và trong
môn đồ án tốt nghiệp, em đã chọn đề tài “Nghiên cứu hệ thống tuần hồn khí
thải EGR trên xe HONDA CIVIC 2015 ”. Trong quá trình làm đồ án, mặc dù bản
thân hết sức cố gắng, cộng với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy cơ và bạn bè xong
do khả năng, tài liệu, thời gian, tình hình dịch covid19 có rất nhiều hạn chế nên
khó có thể tránh khỏi những sai sót. Vì vậy em rất mong sự chỉ bảo của thầy cô
để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Qua đây em cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của
thầy giáo ThS.Nguyễn Huy Chiến đã hướng dãn tận tình và tạo điều kiện để
em hoàn thành nhiệm vụ được giao.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày……tháng…..năm 2022
Sinh viên thực hiện

Hà Mạnh Cường


2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHÍ XẢ
TRÊN Ơ TƠ
1.1 Nhiệm vụ, u cầu, phân loại hệ thống khí xả trên ơ tơ
1.1.1 Lịch sử hình thành hệ thống khí xả trên xe hơi
1.1.1.1 Nguồn gốc của hệ thống xả
Ngay từ năm 1881, Chicago và Cincinnati ở Hoa Kỳ đã ban hành luật tuyên
bố rằng lượng khói quá cao là một mối nguy hiểm công cộng không thể chấp
nhận được. Sau đó, tất cả các tiểu bang và thành phố khác ở Hoa Kỳ đã làm

theo. Lịch sử phát triển của hệ thống lọc khí thải ơ tơ là lịch sử của các quy định
về lọc khí thải.
Sau Chiến tranh thế giới thứ hai, công chúng ngày càng quan tâm đến sương
mù trong khí quyển và nhanh chóng nhận ra rằng khí thải ơ tơ là ngun nhân
chính gây ra khói, khơng chỉ ở Los Angeles mà cịn ở các nơi khác trên thế giới.
Theo sửa đổi năm 1970, Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ đã tạo ra các
quy tắc liên quan. Bản chất của đạo luật làm sạch khơng khí năm 1970 là nâng
cao cơng nghệ. Quốc hội đã đưa ra các quy định rằng khí thải không thể được xử
lý bằng các thiết bị hiện có, vì vậy các nhà sản xuất buộc phải phát triển công
nghệ mới và EPA đã cho các nhà sản xuất ô tô thời gian để phát triển công nghệ
trước khi triển khai chúng.
1.1.1.2 Sự cải tiến sau này của hệ thống xả
- Sự cải tiến của hệ thống xả trong những năm 1970:
+ Eugene Houdry, một người Pháp quan tâm đến việc giảm ơ nhiễm thải vào
khơng khí do ống xả ơ tơ, đã bắt đầu dịng sáng chế của mình với một quy trình
xúc tác giúp tăng gấp đơi hiệu quả lượng dầu có thể sử dụng được sản xuất từ
dầu thô. Bộ giảm thanh xúc tác là sáng tạo tuyệt vời cuối cùng của ông, được
cấp bằng sáng chế vào năm 1962, năm ông qua đời. Sử dụng một số công nghệ
trong những phát minh trước đây của mình, Houdry đã vượt lên chính mình với
bộ chuyển đổi xúc tác cho bộ giảm thanh ô tô giúp giảm hiệu quả lượng khí thải


3
carbon dioxide và hydrocacbon do các phương tiện giao thông thải ra. Ngày nay,
phát minh của người Pháp này cũng là một tiêu chuẩn của Mỹ, một phần không
thể thiếu trong sản xuất ô tô ở các bang, giữ cho khơng khí sạch hơn rất nhiều so
với trước khi có thiết bị này.
Trước năm 1971, các quy định về kiểm sốt ơ nhiễm hơi nhiên liệu đã được
thực hiện, dẫn đến việc sử dụng buồng chứa bộ chế hịa khí kín và thùng nhiên
liệu, đồng thời sử dụng thùng than hoạt tính. Việc thực hiện “Quy định Hạn chế

Ơxít Nitơ” năm 1973 đã phổ biến việc sử dụng van tuần hồn khí thải. Đến năm
1975, các tiêu chuẩn khí thải hydrocacbon và carbon monoxide được thắt chặt
hơn nữa và hầu hết các xe ô tô phải sử dụng bộ chuyển đổi oxy hóa xúc tác để
đáp ứng tiêu chuẩn. Năm 1981, giới hạn phát thải đối với oxit nitơ đã giảm 2/3,
dẫn đến sự ra đời của chất xúc tác khử và bộ chuyển đổi xúc tác bậc ba có phun
khí trên ơ tơ. Bởi vì các chất xúc tác này u cầu kiểm sốt chặt chẽ tỷ lệ khơng
khí-nhiên liệu để đảm bảo hoạt động bình thường của chúng, các cảm biến oxy
và thiết bị điều khiển hỗn hợp mạch kín được sử dụng.
- Sự cải tiến của hệ thống thốt khí trong xã hội hiện đại
Một hệ thống kiểm sốt khí thải kết hợp phần cứng đơn giản với hệ thống
điều khiển ECU tiên tiến là một trong những hướng phát triển lâu dài. Luật
khơng khí sạch mới sẽ yêu cầu những thay đổi lớn đối với ô tô trong tương lai,
bao gồm cả hệ thống xả động cơ và hộp số. Sự thay đổi này sẽ khiến các nhà sản
xuất ơ tơ có những hướng đi mới phù hợp với các tiêu chuẩn khắt khe hơn về khí
thải thốt ra ngồi mơi trường. Bên cạnh đó đối với các gara: thứ nhất việc áp
dụng các công nghệ ô tô mới sẽ đòi hỏi các phương pháp chẩn đốn mới tương
thích với kỹ thuật sửa chữa; thứ hai hoạt động kinh doanh sửa chữa hệ thống lọc
khí thải sẽ tiếp tục phát triển, tạo ra nhiều cơ hội việc làm hơn cho những người
lao động có trình độ tay nghề cao hơn.


4

1.1.2 Nhiệm vụ
- Hệ thống khí xả trên ơ tơ có những nhiệm vụ sau:
+ Giúp kiểm sốt hạn chế lượng khí thải (CO, HC, NOX,…) có hại cho
con người và môi trường.
+ Giảm tiếng ồn từ động cơ, dẫn khí xả có nhiệt độ cao, nồng độ khí độc
lớn ra sau ở dưới thân xe một cách an toàn, sau đó qua một hệ thống giảm
âm, xúc tác chuyển đổi chất độc,…khí xả được cho ra ngồi.

+ Cải thiện hiệu suất động cơ, giúp chiếc xe vân hành êm ái, ổn định .
+ Cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu của xe [1].
1.1.3 Yêu cầu
Hệ thống khí xả đạt tiêu chuẩn phải đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau :
- Lượng khí thải độc hại phát thải ra nằm trong ngưỡng quy định về tiêu
chuẩn khí thải được ban hành.
- Bên cạnh đó, hệ thống phải đáp ứng các tiêu chuẩn khác như độ bền, độ tin
cậy, an tồn, mức tiêu hao nhiên liệu.
- Ngồi ra cịn về tính thiết kế khí động học, tiếng nổ động cơ khi qua hệ
thống khí xả, sự phù hợp với từng loại xe, từng khu vực khí hậu khác nhau.
1.1.4 Phân loại
Thị trường ô tô hiện tại rất đa dạng về thành phần chủng loại xe, nhưng nhìn
chung, hệ thống khí xả hiện nay trên thị trường có cấu tạo và nguyên lý hoạt
động tương tự nhau.Tùy thuộc vào loại xe, dịng xe, mục đích, đặc điểm địa lý
khí hậu sử dụng, mà các nhà sản xuất phân loại hệ thống khí xả thành các loại
khác nhau. Dưới đây là năm loại phổ biến nhất :
1.1.4.1 Loại ống xả đơn:
Đây là loại hệ thống khí xả phổ biến nhất, thường thấy trong các loại xe bạn
mua từ đại lý. Ống xả thường sẽ đi ra từ phía sau của xe. Chi phí tương đối rẻ để
thiết kế và lắp đặt, loại này có thể kém hiệu quả nhất so với các loại khác, nhưng
nó tối ưu về mặt kinh tế nhất.


5

Hình 1. 1 Ống xả đơn

1.1.4.2 Ống xả kép:
Nếu bạn có một chiếc xe thể thao? Xe của bạn cũng có thể có hệ thống ống xả
kép phía sau. Loại thiết kế này có nghĩa là có hai ống xả, thường ở hai bên đối

diện của cản sau.

Hình 1. 2 Ống xả kép

Các ống này thường tách riêng biệt với nhau và chúng hiệu quả hơn các loại hệ
thống xả khác vì chúng hoạt động để thải khí thải của ô tô qua 2 ống khác nhau.


6
1.1.4.3 Ống xả kép đối diện:
Loại ống xả này có cách thiết kế ngược lại: Các ống xả có chung bầu lọc khí
thải nhưng lại có bầu lọc âm riêng biệt. Hệ thống ống xả kép đối diện là điển
hình trong các phương tiện vận chuyển máy móc hạng nặng, tàu thuyền hoặc xe
kéo.
Một lý do tại sao các đường ống bị uốn cong là do đó khí thải sẽ tránh xa tải, có
nghĩa là khơng cịn bụi. Thậm chí tốt hơn, trong một số tình huống, loại hệ thống
này có thể rất hiệu quả và cung cấp cho xe nhiều lực kéo hơn.

Hình 1. 3 Ống xả kép đối diện

1.1.4.4 Ống xả kép một bên:
Hệ thống này các ống xả sẽ có chung 1 bầu lọc khí thải và 1 bầu lọc âm, sau bầu
lọc âm sẽ tách ra thành 2 đường ống khí xả riêng biệt đây là một mơ-đun hiệu
quả có thể góp phần tạo ra âm thanh sâu hơn phát ra từ bộ giảm âm.
Thông thường, những thứ này học hỏi thiết kế từ hệ thống xả được tìm thấy
trong những chiếc xe hiệu suất cao hơn nhưng thường khơng có mức tăng giá
q lớn.


7

Hình 1. 4 Ống xả kép 1 bên

1.1.4.5 Hệ thống xả hiệu suất cao :
Đắt tiền và hiệu quả là 2 ưu điểm lớn nhất, loại hệ thống này là một lựa chọn
tuyệt vời. Với đường ống rộng hơn, áp suất được giảm xuống, làm tăng hiệu suất
của động cơ. Hệ thống hiệu suất cao thực sự có nghĩa là những thay đổi đối với
ống xả, cái nâng lên giá thành.

Hình 1. 5 Ống xả hiệu suất cao


8

1.2 Tổng quan về hệ thống khí xả
1.2.1 Các thành phần độc hại có trong khí thải động cơ
Trong khí thải của động cơ có chứa một số chất gây ô nhiễm môi trường và
ảnh hưởng xấu tới sức khoẻ của của con người, động vật, thực vật...Trong đó
nguy hại nhất phải kể đến các chất như: hidro cacbon, oxit cacbon , oxit nitơ...
1.2.1.1 HidroCacbon (HC)
Khí HC là nguồn gốc tạo thành dầu mỏ nói chung, sau giai đoạn chế biến dầu
mỏ tạo ra xăng, dầu diezen, dầu nhớt... Đây là một khí độc làm ơ nhiễm mơi
trường. Khí này sinh ra do nhiên liệu đốt cháy khơng hồn tồn hoặc do nhiên
liệu bay hơi từ trong hệ thống cung cấp nhiên liệu của xe. Loại khí này gây hại
đến sức khoẻ con người như: đau mắt, viêm phổi, các bệnh ưng thư...
1.2.1.2 OxitCacbon (CO)
Khí CO là một khí vơ cùng độc hại, không màu, không vị gây ra các bệnh
nhức đầu, buồn nơn, khó thở và chết người khi hít phải một lượng lớn. Bản chất
của khí CO làm cản trở sự vận chuyển của oxi và hồng cầu đi ni các mơ của
cơ thể. Trong động cơ khí CO sinh ra do quá trình đốt cháy nhiên liệu trong điều

kiện thiếu oxi ( nhiên liệu cháy khơng hồn tồn).
1.2.1.3 OxitNitơ (NOx)
Khí NOx có trong khí thải là do q trình cháy ở nhiệt độ cao. Trong khơng khí
có 80% Nitơ và 20% Oxi được nung nóng đến nhiệt độ trên 1927 độ C thì chúng
kết hợp với nhau tạo thành Oxit Nitơ (NOx). Oxit Nitơ có màu nâu, mùi khó
chịu nếu hít phải sẽ bị sặc, cay mắt, ngạt thở. Đồng thời nó cịn gây tác hại đối
với cây trồng và những đồ vật bằng kim loại mạ. Đối với động cơ có tỷ số nén
cao, hỗn hợp nhiên liệu loãng, nhiệt độ động cơ cao sẽ làm tăng nồng độ NOx.
1.2.1.4 Sulfurdioxide (SO2)
Loại khí khơng màu có mùi khó chịu, thâm nhập qua đường hơ hấp gồm mũi,
họng, gây ho và khó thở. Trong thời gian dài, loại khí này có thể dẫn tới chứng
hen.


9

1.2.1.5 Bụi than
Các hạt than đem trộn với nhiên liệu thải ra trên đường xả sẽ tạo thành bồ hóng.
Đây là chất chiếm tỷ lệ cao nhất trong các thành phần độc hại của khí thải. Bụi
than xuất hiện nhiều ở động cơ thải khói đen, do nhiên liệu khơng tơi hoặc
không đúng chủng loại nhiên liệu.
Với nhiều tác hại ảnh hưởng đến con người và môi trường từ các thành phần
độc hại trong khí thải ,ở mỗi quốc gia sẽ có những tiêu chuẩn về khí thải áp
dụng riêng phù hợp với cơ sở hạ tầng cũng như sự ảnh hưởng của khí thải. Hình
2.1.1 dưới đây là thơng tin chi tiết về tiêu chuẩn khí thải đã và đang được áp
dụng tại Việt Nam.

Hình 1. 6 Tiêu chuẩn khí thải Euro 4 và Euro 5 áp dụng tại Việt Nam

10

1.2.2 Các bộ phận chính trong hệ thống khí thải
Để có thể kiểm sốt lượng khí độc hại từ buồng đốt động cơ phù hợp với
tiêu chuẩn khí thải, hệ thống khí thải phải gồm nhiều thành phần khác nhau hoạt
động liên tục để kiểm sốt lượng khí thải. Hệ thống thốt khí thải trên xe hơi
ngày nay thường có dạng ống dẫn tiết diện tròn, gồm nhiều đoạn, kết nối với
nhau và được đặt ở gầm xe kéo dài từ động cơ đến đi xe, tạo đường dẫn cho
khí thải động cơ thoát ra theo hướng nhất định và kiểm sốt áp suất thải của
động cơ. Hệ thống có thể là dạng đơn ống hay nhiều ống dẫn, tùy thuộc vào thiết
kế của động cơ và hệ thống.

1

3

2

5

4

Hình 1. 7 Tổng quan về hệ thống khí xả trên ơ tơ

1-Động cơ; 2-Cổ góp; 3-Tubor tăng áp (tùy xe) ;4-Bầu lọc khí thải;5-Bầu lọc
âm.


11
Thơng thường, khí thải sau khi ra khỏi động cơ phải đi qua các bộ phận :

đầu xy lanh (cylinder head), bộ gom khí thải (exhaust manifold), turbocharger
(nếu có), bộ xử lý khí thải (catalytic converter, một hoặc hai bộ) để làm giảm
lượng khí độc trong khí thải và cuối cùng là bộ giảm âm nhằm hạn chế tiếng ồn
[2].
Tất cả các bộ phận trên giúp cho hệ thống khí thải hoạt động một cách ổn
định, giúp khí thải của xe khi thốt ra ngồi mơi trường đạt tiêu chuẩn về khí
thải
1.2.2.1 Đầu xy lanh :
Đầu xy lanh là một bộ phận trong tồn bộ hệ thống phân phối khí. Nếu chỉ
xét hệ thống khí thải, đầu xy lanh là nơi bố trí xupap xả của động cơ, điều khiển
quá trình nạp/xả thơng qua trục cam. Đầu xy lanh cũng là nơi kết nối trực tiếp
với cổ góp thơng qua gioăng đệm tạo độ kín trong q trình xả khí thải, giúp cho
kết cấu cố định. Đây là vị trí kết nối cứng duy nhất trên toàn bộ ống xả. Các vị
trí cịn lại được treo trên các gối cao su tổng hợp.

Hình 1. 8 Đầu xy lanh


12

1.2.2.2 Cổ góp
Đây là bộ phận dẫn, gom khí thải (nếu là trên động cơ nhiều xy lanh), có vai
trị đưa tồn bộ khí thải về một đường ống duy nhất. Bộ phận này có thể bao
gồm các ống dẫn riêng biệt hoặc có ống thống với nhau nhằm đảm bảo áp suất
trên các đường ống khác nhau đều có áp suất gần bằng nhau.
Trên xe phổ thông hiện nay, các cổ góp thường được làm từ gang đúc, nhơm
đúc hay thép ống khơng gỉ. Các loại này thường có hình thức khơng đẹp, hiệu
năng dẫn khí thải khơng cao (do bề mặt trong không láng mịn, dẫn đến thất thốt
động năng của khí thải) và khối lượng khá nặng.

Hình 1. 9 Cổ góp thơng thường

May mắn thay, các hãng sản xuất thứ 3 ln có những giải pháp triệt để và
hiệu quả cho mọi vấn đề của người tiêu dùng. Các bộ cổ góp đẹp, nhẹ và hiệu
năng cao luôn sẵn sàng về đến tay người dùng.
Các bộ này được thiết kế với các góc hợp lại khá nhỏ, nhằm tăng tối đa hiệu
quả xả từ đó giúp tăng lượng hịa khí mới vào oxy. Ngồi ra với các vật liệu cao
cấp như thép khơng gỉ hay thậm chí là titannium, các bộ góp này giúp giảm
thiểu trọng lượng toàn bộ xe, tăng khả năng giải nhiệt của bộ góp. Các bộ góp
này thường được bán kèm theo với các hệ thống phía sau như bộ giảm âm và


13
thường sẽ được loại bỏ đi bộ xúc tác khí thải (Catalytic converter). Giá thành
thường khá cao phụ thuộc vào kiểu dáng và hiệu năng của các bộ góp.

Hình 1. 10 Cổ góp cao cấp

1.2.3 Turbo charger (tubo tăng áp)

Hình 1. 11 Cấu tạo tubo tăng áp

1-Bánh tua bin; 2-Chuôi dẫn cánh dẫn; 3-Vỏ hộp nén; 4-Đầu vào máy nén;
5-Chuôi dẫn thanh điều khiển; 6-Đầu ra máy nén; 7-Thanh điều khiển bộ phận
chỉnh áp suất máy nén; 8-Vịng chính; 9-Vỏ hộp tubin; 10-Cánh dẫn với trục;
11-Khí thải thốt ra; 12-Khí thải đến bánh tuabin.


14
Tubo tăng áp là hệ thống cảm ứng cưỡng bức. Tubo nén khơng khí đi vào

động cơ. Ưu điểm của việc nén khơng khí là nó cho phép động cơ ép nhiều
khơng khí hơn vào xy lanh và nhiều khơng khí hơn có nghĩa là có thể cháy thêm
nhiều nhiên liệu hơn. Do đó, động cơ sẽ nhận được nhiều năng lượng hơn từ mỗi
chu kỳ cháy trong mỗi xy lanh. Động cơ tăng áp có thể tạo ra nhiều công suất
hơn so với động cơ tương tự mà không có bộ tăng áp. Điều này có thể cải thiện
đáng kể tỷ lệ công suất trên trọng lượng cho động cơ [3].
Để đạt được mức tăng này, bộ tăng áp sử dụng dịng khí thải từ động cơ để
làm quay một tuabin, từ đó làm quay một máy nén khí. Tua-bin trong bộ tăng áp
quay với tốc độ lên đến 150.000 vòng/ phút - nhanh hơn khoảng 30 lần so với
hầu hết các động cơ ơ tơ có thể hoạt động, vì nó được nối với ống xả, nên nhiệt
độ trong tuabin cũng rất cao.
Một trong những cách chắc chắn nhất để sử dụng động cơ nhiều công suất
hơn là tăng lượng khơng khí và nhiên liệu mà nó có thể đốt cháy. Một cách để
làm điều này là thêm các xy lanh hoặc làm cho các xy lanh hiện tại lớn hơn. Đơi
khi những thay đổi này có thể khơng khả thi - động cơ tăng áp có thể là một
cách đơn giản hơn, nhỏ gọn hơn để bổ sung sức mạnh mà chi phí rẻ hơn.
Bộ tăng áp cho phép động cơ đốt cháy nhiều nhiên liệu và khơng khí hơn
bằng cách nén và nạp nhiều khí hơn vào các xi lanh hiện có. Theo nghiên cứu
của các nhà sản xuất động cơ có tubo tăng áp có thể cải thiện 30- 40% hiệu
suất .
Bộ tăng áp được kết nối vào ống xả của động cơ. Khí thải từ các xy lanh làm
quay tuabin, hoạt động giống như động cơ tuabin khí. Tua bin được nối bằng
một trục với máy nén, trục này nằm giữa bộ lọc khí và đường ống nạp. Máy nén
tạo áp suất khơng khí đi vào các piston. Khí thải từ các xy lanh đi qua các cánh
tuabin làm cho tuabin quay. Càng nhiều khí thải đi qua các cánh quạt, chúng
quay càng nhanh.


15
Ở đầu kia của trục mà tuabin được gắn vào, máy nén sẽ nén khơng khí vào

các xy lanh. Máy nén là một loại máy bơm ly tâm - nó hút khơng khí vào giữa
các cánh của nó và đẩy nó ra ngồi khi nó quay.
Để có thể xử lý tốc độ lên đến 150.000 vòng / phút, trục tuabin phải được
thiết kế chịu lực xoắn. Hầu hết các ổ trục sẽ hoạt động ở tốc độ như vậy, vì vậy
hầu hết các bộ tăng áp đều sử dụng ổ trục chất lỏng. Loại vòng bi này hỗ trợ trục
trên một lớp dầu mỏng được bơm liên tục quanh trục. Điều này phục vụ hai mục
đích: nó làm mát trục và một số bộ phận khác của bộ tăng áp và nó cho phép
trục quay mà khơng có nhiều ma sát.
Một trong những vấn đề chính của bộ tăng áp là chúng không cung cấp khả
năng tăng công suất ngay lập tức khi bạn nhấn ga. Phải mất một giây để tuabin
tăng tốc trước khi tăng tốc được tạo ra. Điều này dẫn đến cảm giác trễ khi bạn
đạp ga, và sau đó xe lao về phía trước khi tubo chuyển động.
Một cách để giảm độ trễ turbo là giảm quán tính của các bộ phận quay, chủ
yếu bằng cách giảm trọng lượng của chúng. Điều này cho phép tuabin và máy
nén tăng tốc nhanh chóng và bắt đầu tăng tốc sớm hơn. Một cách chắc chắn để
giảm quán tính của tuabin và máy nén là làm cho bộ tăng áp nhỏ hơn. Một bộ
tăng áp nhỏ sẽ tăng tốc nhanh hơn và ở tốc độ động cơ thấp hơn, nhưng có thể
khơng tăng nhiều ở tốc độ động cơ cao hơn khi một lượng khơng khí thực sự lớn
đi vào động cơ. Nó cũng có nguy cơ quay quá nhanh ở tốc độ động cơ cao hơn,
khi có nhiều khí thải đi qua tuabin.
Hầu hết các bộ tăng áp ô tô đều có một cửa xả, cho phép sử dụng một bộ
tăng áp nhỏ hơn để giảm độ trễ đồng thời ngăn nó quay quá nhanh ở tốc độ động
cơ cao. Cửa xả là một van cho phép khí thải đi qua các cánh tuabin. Cửa xả cảm
nhận áp suất tăng. Nếu áp suất quá cao, đó có thể là dấu hiệu cho thấy tuabin
quay quá nhanh, vì vậy cửa xả bỏ qua một số khí thải xung quanh các cánh
tuabin, cho phép các cánh quay chậm lại.
Một số bộ tăng áp sử dụng ổ bi thay vì ổ trục chất lỏng để hỗ trợ trục
tuabin. Nhưng đây không phải là những vịng bi thơng thường của bạn - chúng

16
là những vịng bi siêu chính xác được làm bằng vật liệu tiên tiến để xử lý tốc độ
và nhiệt độ của bộ tăng áp. Chúng cho phép trục tuabin quay với ít ma sát hơn
so với các ổ trục chất lỏng được sử dụng trong hầu hết các bộ tăng áp. Chúng
cũng cho phép sử dụng một trục nhỏ hơn, nhẹ hơn một chút. Điều này giúp bộ
tăng áp tăng tốc nhanh hơn, giảm độ trễ của bộ tăng áp.
Các cánh tuabin bằng gốm nhẹ hơn các cánh thép được sử dụng trong hầu
hết các bộ tăng áp. Một lần nữa, điều này cho phép tuabin quay với tốc độ nhanh
hơn, giúp giảm độ trễ của tuabin.
1.2.4 Bộ xử lý khí thải ( catalytic conventer)

Hình 1. 12 Cấu tạo bầu lọc khí thải

1-Cấu trúc tổ ong của cerium và ceramic; 2-Chất xúc tác oxy hóa để loại bỏ CO
và HC; 3-Khí thải đã trung hịa (gồm nước,carbon dioxide,nitrogen); 4-Các
chất xúc tác ( Alumina Oxide-Al2O3, Cerum Oxide-CeO2, đất hiếm, kim loại ổn
định Pt/Pd/Rh ); 5-Các phản ứng xúc tác ; 6-Cảm biến oxy; 7-Khí thải(HcHydrogen, CO-Carbon Monoxide,Nox-Nitrogen Oxide); 8-Thép khơng gỉ
chuyển đổi xúc tác; 9-Lá chắn nhiệt;10-Chất xúc tác khử NOx.


17
Catalytic converter hay cịn gọi là bộ lọc khí thải được biết tới với danh
nghĩa là bộ phận đóng một vai trị vơ cùng quan trọng nhằm làm giảm lượng khí
thải độc hại ra mơi trường bên ngồi nhanh chóng. Khơng chỉ vậy, catalytic
converter cịn được trang bị thêm cho hầu hết tất cả các loại xe ô tô hiện đại
ngày nay, bởi ơ tơ chính là một trong những phương tiện an tồn và hiệu quả
nhất. Tuy nhiên, nó cũng góp phần khơng nhỏ mang tới sự ơ nhiễm môi trường
rất cao [4].
Lớp xúc tác đầu tiên (the Reduction Catalyst): đây chính là lớp lọc đầu tiên của
bộ trung hịa khí thải. Đặc biệt, nó sử dụng platinum và rhodium để làm giảm

lượng khí NOx. Nếu khi một phân tử NO hay NO2 tiếp xúc với lớp xúc tác, khi
đó các nguyên tử nitrogen sẽ bị tách ra khỏi phân tử và bám lại trên bề mặt của
lớp xúc tác. Lúc này, các nguyên tử nitrogen sẽ kết hợp với nhau để tạo ra N2.
(2NO => N2 + O2 hoặc 2NO2 => N2 + 2O2).
– Lớp xúc tác oxy hóa (the Oxidization Catalyst): đây chính là lớp lọc thứ nhì.
Nó giúp làm giảm lượng hydrocarbon và carbon monoxide bằng cách đốt cháy
(oxy hóa) chúng nhờ vào platinum và palladium. Lớp này có khả năng giúp CO
và hydrocarbon phản ứng được với lượng oxy cịn lại trong khí thải ra (2CO +
O2 => 2CO2).
Ngồi ra, nó cịn đóng vai trị quan trọng trong việc biến các khí độc hại trở
thành các chất khí khơng gây ảnh hưởng đến mơi trường đó là oxy. Hơn nữa,
lượng oxy này sẽ được điều chỉnh bởi ECU động cơ.
– Lớp thứ ba chính là hệ thống giúp kiểm sốt dịng khí thải và sử dụng các
thơng tin này để có thể điều chỉnh được hệ thống phun nhiên liệu. Điểm đặc
biệt, có một cảm biến khơng khí được gắn giữa bộ trung hịa khí cùng động cơ
(gần động cơ hơn). Cảm biến này sẽ thơng báo cho ECU về lượng khơng khí
cịn xót lại trong khí thải ra.
Hơn nữa, ECU động cơ có thể tăng hoặc giảm lượng oxy trong khí thải bằng
cách người dùng tự điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp khí cùng với nhiên liệu. Với sơ đồ


18
kiểm sốt cho phép ECU có thể đảm bảo được tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu – khí
trong của động cơ gần đạt mức tối ưu nhất. Không chỉ vậy, nó cịn đảm bảo đủ
lượng oxy trong khí thải để nhằm cho phép sự lớp xúc tác oxy hóa và đốt cháy
được lượng hydrocarbon và CO còn thừa sau một kỳ nổ trong động cơ.
Bộ trung hịa khí có tác dụng vô cùng lớn trong việc làm giảm sự ô nhiễm cho
mơi trường và xét về thực chất thì hiệu quả của nó cịn có thể tăng lên nữa. Tuy
nhiên, một thiếu sót lớn nhất của hệ thống này chính là nó chỉ làm việc tại một
nhiệt độ nhất định. Vào thời điểm khởi động xe sau một đêm trời lạnh thì bộ

trung hịa khí gần như là khơng hoạt động.
Giải pháp đơn giản cho trường hợp này đó là gắn nó gần với động cơ. Có nghĩa
là sẽ đưa khí thải tới bộ trung hịa khí được nhanh hơn. Tuy nhiên, điều đó lại
làm giảm đi tuổi thọ của bộ catalytic converter. Đối với hiệu ứng sốc nhiệt (cũng
giống như khi ta đổ nước nóng vào một cốc thủy tinh) sẽ gây ảnh hưởng đến
chất liệu của ceramic. Chất liệu này cịn gây khó khăn ở chỗ khơng thể làm
mỏng được lớp bề mặt xúc tác như ý muốn mà cịn vừa khơng thể tăng được
diện tích bề mặt tiếp xúc với khí thải và đặc biệt là vừa gây cản trở đối với luồng
khí thốt ra. Do đó, để thay thế lớp ceramic thì hiện nay các nhà sản xuất đã chế
tạo ra bộ lọc sử dụng kim loại, giúp chịu nhiệt tốt hơn.
Đặc biệt, làm nóng bộ trung hịa khí thải trước khi khởi động xe chính là một
giải pháp khá hữu ích để giúp giảm thiểu được những chất khí độc hại. Cách làm
đơn giản nhất đó là dùng điện để sưởi. Tuy nhiên, với hệ thống điện 12V trên đa
số các loại xe ôtô hiện nay thì lại khơng được cung cấp đủ năng lượng để có thể
làm nóng được bộ catalytic converter ở thời gian cần thiết. Tuy nhiên, ít ai có
thể chờ được thời một khoảng thời gian để cho bộ trung hòa khí kịp nóng trước
khi xe khởi động. Với những chiếc xe hybrid hiện nay thì việc gắn một động cơ
xăng thông thường với một động cơ điện sẽ cho phép giải quyết được những khó
khăn này một cách dễ dàng.


19

1.2.5 Bộ giảm âm
Với công suất động cơ ngày càng tăng, dẫn đến áp suất khí thải ln ở mức
cao, việc buộc phải trang bị bộ giảm âm là bắt buộc khi tiếng ồn tạo ra từ khí
thải khá lớn cũng như việc ban hành các quy định về tiếng ồn ở hầu hết các quốc
gia trên thế giới. Kết cấu chung của bộ phận giảm âm khá đơn giản, theo ngun
tắc, khí thải càng có vận tốc thấp thì càng ít gây ra nhiều tiếng ồn. Chính vì thể,
cấu tạo của bộ phận này thường là các ngăn zig zag nhằm buộc khí thải trải qua

quãng đường dài hơn, tiêu tốn nhều động năng hơn, từ đó khi thốt ra khỏi hệ
thống xả, khí thải gần như khơng gây ra âm thanh rền rĩ nào.

Hình 1. 13 Cấu tạo bộ giảm âm