(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu nâng cao hiệu quả bộ xúc tác ba thành phần cho động cơ sử dụng nhiên liệu xăng pha cồn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Nguyễn Duy Tiến

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ BỘ XÚC TÁC BA THÀNH PHẦN
CHO ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG PHA CỒN

Ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực
Mã số: 9520116

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Nguyễn Thế Lương
2. PGS.TS. Trần Quang Vinh

Hà Nội – 2022


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu do tơi thực hiện. Luận án có sử dụng
một phần kết quả do tơi và nhóm nghiên cứu thực hiện trong Đề tài cấp Bộ “Nghiên
cứu thiết kế chế tạo bộ xúc tác ba thành phần phù hợp với xăng pha cồn (E5-E20) lắp
trên ôtô”, mã số B2016-BKA18 do PGS.TS Nguyễn Thế Lương làm Chủ nhiệm đề
tài, cơ quan chủ trì là Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Tôi đã được Chủ nhiệm đề
tài đồng ý cho sử dụng một phần kết quả nghiên cứu của Đề tài cấp Bộ này vào việc
viết luận án.
Tôi xin cam đoan các số liệu kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng
được ai công bố trong các cơng trình nào khác.
TẬP THỂ HƯỚNG DẪN

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2022

Người hướng dẫn 1

Người hướng dẫn 2

Nghiên cứu sinh

PGS.TS Nguyễn Thế Lương

PGS.TS Trần Quang Vinh

Nguyễn Duy Tiến

i


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên cho phép tôi gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường Đại học Bách
khoa Hà Nội, Phịng đào tạo, Viện Cơ khí Động lực, Bộ môn Động cơ đốt trong và
Trung tâm Nghiên cứu Động cơ, nhiên liệu và khí thải đã cho phép và giúp đỡ tôi
thực hiện luận án trong thời gian học tập, nghiên cứu tại Trường Đại học Bách khoa
Hà Nội.
Tôi xin chân thành cảm ơn hai giáo viên hướng dẫn là PGS.TS Nguyễn Thế Lương
và PGS.TS Trần Quang Vinh đã hướng dẫn tận tình và chu đáo về chun mơn, giúp

tơi có thể thực hiện và hồn thành luận án.
Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy cô phản biện, các thầy cô trong
Hội đồng chấm luận án đã đồng ý đọc duyệt và góp các ý kiến q báu để tơi có thể
hồn chỉnh luận án cũng như đưa ra những định hướng nghiên cứu trong tương lai.
Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình bạn bè và đồng nghiệp,
những người đã ln động viên khuyến khích trong suốt thời gian nghiên cứu và thực
hiện cơng trình này.
Nghiên cứu sinh

Nguyễn Duy Tiến

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. ii
MỤC LỤC ................................................................................................................ vii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU .................................................................................. vii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................... viii
DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ .............................................................................. x
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU............................................................................ xiv
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
i. Lý do chọn đề tài ................................................................................................. 1
ii. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án ................................................... 1
iii. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................... 2
iv. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................. 3
v. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn........................................................................... 3
vi. Điểm mới của Luận án ...................................................................................... 3
vii. Bố cục của Luận án .......................................................................................... 4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ...................................................................................... 5
1.1. Tổng quan về phát thải trên động cơ xăng ...................................................... 5
1.1.1. Tình hình ơ nhiễm mơi trường do khí thải từ động cơ đốt trong ............. 5
1.1.2. Phát thải độc hại trong động cơ xăng và ảnh hưởng của chúng tới sức
khỏe con người và môi trường ........................................................................... 6
1.2. Các biện pháp giảm phát thải độc hại từ khí thải động cơ xăng ................. 8
1.2.1. Kiểm soát phát thải từ bên trong động cơ ................................................ 9
1.2.2. Sử dụng nhiên liệu thay thế ................................................................... 10
1.2.3. Xử lý khí thải sau cửa thải bằng bộ xúc tác khí thải ba thành phần ...... 11
1.3. Ảnh hưởng của nhiên liệu xăng pha cồn tới phát thải của động cơ và hoạt động
của BXT ............................................................................................................... 20
1.3.1. Ảnh hưởng của nhiên liệu xăng pha cồn tới phát thải của động cơ....... 20
1.3.2. Ảnh hưởng của nhiên liệu xăng pha cồn tới hoạt động của BXT ......... 22
1.4. Tổng hợp các nghiên cứu nâng cao hiệu quả BXT ....................................... 26
1.4.1. Các nghiên cứu trong nước .................................................................... 26
1.4.2. Các nghiên cứu trên thế giới .................................................................. 28
1.5. Hướng tiếp cận và nội dung nghiên cứu của luận án .................................... 32
CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG BỘ XÚC TÁC KHÍ THẢI BA
THÀNH PHẦN TRÊN PHẦN MỀM AVL BOOST ............................................... 34
2.1. Cơ sở lý thuyết mô phỏng ............................................................................. 34
2.1.1. Lý thuyết về các phản ứng xúc tác diễn ra trong BXT .......................... 34

iii


2.1.2. Lý thuyết về đặc điểm lỗ rỗng trong khối xúc tác có cấu trúc dạng tổ ong
.......................................................................................................................... 36
2.1.3. Lý thuyết sự khuếch tán trong lớp vật liệu trung gian ........................... 38
2.1.4. Lý thuyết tính tốn λ theo thành phần khí thải và lý thuyết tính tốn lưu
lượng khí thải đi vào BXT ............................................................................... 40

2.1.5. Lý thuyết tính tốn tốc độ của các phản ứng diễn ra trong bộ xử lý xúc tác
.......................................................................................................................... 41
2.1.6. Mơ hình trao đổi nhiệt giữa khí thải và BXT ........................................ 44
2.2. Quy trình mơ phỏng trên phần mềm AVL Boost.......................................... 44
2.3. Xây dựng mơ hình mơ phỏng BXT............................................................... 45
2.3.1. Xây dựng mơ hình ................................................................................. 45
2.3.2. Nhập dữ liệu cho mơ hình...................................................................... 46
2.4. Thực nghiệm xác định các thông số đầu vào của BXT ................................ 50
2.4.1. Đối tượng và nhiên liệu thử nghiệm ...................................................... 50
2.4.2. Chế độ thử nghiệm ................................................................................. 51
2.4.3. Trang thiết bị thử nghiệm ...................................................................... 52
2.4.4. Kết quả thử nghiệm................................................................................ 52
2.4.5. Tính tốn lưu lượng khí thải .................................................................. 54
2.5. Hiệu chuẩn mơ hình mơ phỏng ..................................................................... 55
2.6. Kết luận chương 2 ......................................................................................... 57
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ BỘ XÚC TÁC KHÍ THẢI
BA THÀNH PHẦN KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG PHA CỒN ................ 58
3.1. Đánh giá hiệu quả chuyển đổi các thành phần phát thải của BXTEMT khi sử
dụng nhiên liệu xăng pha cồn............................................................................... 59
3.2. Xác định hiệu suất mục tiêu của BXT cải tiến .............................................. 63
3.3. Nghiên cứu mô phỏng nâng cao hiệu quả BXT thông qua điều chỉnh các thông
số kỹ thuật của BXT ............................................................................................. 64
3.3.1. Ảnh hưởng của mật độ lỗ tới hiệu suất xử lý của BXT ......................... 64
3.3.2. Ảnh hưởng của thể tích BXT ................................................................. 65
3.3.3. Ảnh hưởng của lượng kim loại quý ....................................................... 67
3.3.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ Pt/Rh..................................................................... 68
3.4. Nghiên cứu nâng cao hiệu quả BXT thông qua sử dụng hệ xúc tác mới ...... 69
3.4.1. Nghiên cứu mô phỏng BXT khi sử dụng hệ xúc tác CuO-MnO2 .......... 70
3.4.2. Nghiên cứu kết hợp hệ xúc tác mới (CuO)0,3-(MnO2)0,7 với hệ xúc tác kim
loại quý Pt/Rh (BXTct) .................................................................................... 74

3.3. Kết luận chương 3 ......................................................................................... 77
CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA BỘ XÚC TÁC CẢI
TIẾN ......................................................................................................................... 79
4.1. Nghiên cứu chế tạo BXTct ............................................................................ 79
iv


4.1.1. Chuẩn bị lõi kim loại ............................................................................. 80
4.1.2. Điều chế lớp kim loại nền Al2O3-CeO2-ZrO2 ....................................... 80
4.1.3. Điều chế lớp vật liệu xúc tác ................................................................. 85
4.1.4. Đặc tính cấu trúc và hình thái bề mặt của lõi sử dụng xúc tác CuO-MnO2
.......................................................................................................................... 88
4.2. Thử nghiệm đánh giá ảnh hưởng của việc trang bị BXT tới các tính năng kinh
tế, kỹ thuật và phát thải của xe ............................................................................. 92
4.3. Thử nghiệm đánh giá hiệu quả của BXTct khi sử dụng nhiên liệu xăng pha
cồn ........................................................................................................................ 94
4.3.1. Tại chế độ ổn định ................................................................................. 95
4.3.2. Hiệu quả chuyển đổi của BXT khi thử nghiệm theo chu trình thử ECE
R40 + EUDC .................................................................................................. 104
4.4. So sánh đánh giá chi phí vật liệu cấu thành lên lõi xúc tác ........................ 105
4.5. Kết luận chương 4 ....................................................................................... 106
KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .............................................. 107
KẾT LUẬN CHUNG ......................................................................................... 107
HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..................................................................................... 107
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 108
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ................. 114
PHỤ LỤC ............................................................................................................... 115
PHỤ LỤC 1. KẾT QUẢ HIỆU CHUẨN MƠ HÌNH BXTEMT .................................. 1
PHỤ LỤC 2. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG NÂNG CAO HIỆU QUẢ BXT KHI SỬ
DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG PHA CỒN .................................................................. 2

PL2.1. Kết quả mô phỏng với BXTEMT .................................................................. 2
PL2.2. Kết quả mô phỏng với BXTđc ................................................................... 3
PL2.3. Kết quả mô phỏng với BXTm .................................................................... 5
PL2.3. Kết quả mô phỏng với BXTct .................................................................... 6
PHỤ LỤC 3. TRANG THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH THỬ NGHIỆM
ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ BỘ XÚC TÁC ................................................................... 7
PL3.1. Trang thiết bị thử nghiệm ........................................................................... 7
PL3.2. Băng thử xe máy CD20’’ (Chassis Dynamometer 20”) ............................. 8
PL3.3. Hệ thống lấy mẫu khí thải với thể tích khơng đổi CVS ............................. 8
PL3.5. Dụng cụ đo nhiên liệu 733S ..................................................................... 11
PL3.6. Thiết bị đo nhiệt độ................................................................................... 12
PL3.7. Thiết bị đo hệ số dư lượng khơng khí λ ................................................... 13
PHỤ LỤC 4. CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH
CẤU TRÚC VÀ HÌNH THÁI BỀ MẶT BỘ XÚC TÁC......................................... 14
PL4.1. Thiết bị phân tích cấu trúc vật liệu RIGAKU RINT-2100CMT .............. 14
PL4.2. Kính hiển vi điện tử Hitachi, SU6600 EVACSEQ .................................. 14
v


PL4.3. Kính hiển vi điện tử quét với quang phổ tia X Hitachi SU8230 .............. 15
PL4.4. Thiết bị xác định diện tích bề mặt của vật liệu bằng phương pháp BET, máy
ASAP 2010........................................................................................................... 16
PL4.5. Thiết bị xác định thành phần vật liệu theo phương pháp phân tích quang
phổ XPS, GVL298 ............................................................................................... 17

vi


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU

STT
1
2
3
4
5
6
7

Ký hiệu
λ
δ
ԑwcl
ρL
wkL
∆hs
∆hs%

8

A/F

9
10
11
12
13
14
15
16

17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

CPSI
CPSM
dhyd
E
ge
GHSV
Gnl
Gkn
Gkt
HSi (x)
K
Ne
r
R
s
tkt
T
ya

zb

Tên gọi
Hệ số dư lượng khơng khí
Chiều dầy lớp vật liệu trung gian
Độ xốp của lớp vật liệu trung gian
Mật độ pha khí trên lớp vật liệu trung gian
Khối lượng chất khí k
Thay đổi hiệu suất
Mức độ thay đổi hiệu suất
Tỷ lệ khối lượng giữa khơng khí và nhiên liệu nạp vào động
cơ
Mật độ lỗ trong lõi xúc tác
Mật độ lỗ trong lõi xúc tác
Chiều rộng thông qua của 1 lỗ (cell) trong bộ xúc tác
Năng lượng hoạt hóa của phản ứng
Suất tiêu thụ nhiên liệu
Vận tốc không gian
Lưu lượng khối lượng nhiên liệu
Lưu lượng khối lượng khơng khí
Lưu lượng khối lượng khí thải
Hiệu suất chuyển đổi của phát thải i khi sử dụng nhiên liệu x
Tham số tốc độ phản ứng
Công suất của động cơ tại từng chế độ làm việc
Tốc độ phản ứng
Hằng số khí lý tưởng
Khoảng cách giữa các lỗ (cell) trong bộ xúc tác
Nhiệt độ khí thải
Nhiệt độ phản ứng
Phần trăm của chất khí a trong hỗn hợp

Thành phần kim loại/ ơ xít b trên bề mặt lớp kim loại nền

vii

Đơn vị
m
%
kg
%
%
cell/ in2
cell/ m2
m
kJ/mol
g/kW.h
h-1
kg/h
kg/h
kg/h
%
kmol/m2.s
kW
mol/(l.s)
Jmol⁻¹K⁻¹
m
C

%
%

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT
1
2
3
4

Ký hiệu
ADAC
ADR37/01
AMA
AUCI

5

BET

6
7

BGTVT
BXT

8

BXTct

9

BXTđc

10

BXTEMT

11

BXTm

12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

CCCs
CD20”
CEB II
CHK
CO
CO2
CNG
CXT
CVS

ĐCĐT

22

E0-E100

23

ECU

24

EDS

25
26
27
28

EPMA
EURO3
H2O
H/C

29

HC

30
31

GDP
KXT

Diễn tả
Tổ chức xe máy và xe hơi của Đức
Chu trình thử tiêu chuẩn của Australia
Chu trình kiểm tra độ bền động cơ
AVL User Coding Interface - giao diện lập trình trên AVL Boost
Brunauer Emmett Teller - Phương pháp xác định diện tích bề mặt
theo phương pháp phân tích bề mặt riêng
Bộ Giao thơng vận tải
Three Way Catalyst - Bộ xử lý khí thải ba thành phần
Bộ xúc tác cải tiến, sử dụng trong q trình mơ phỏng, thực nghiệm,
được phát triển từ BXTm, sử dụng kết hợp vật liệu xúc tác mới CuOMnO2 và xúc tác kim loại quý Pt/Rh
Bộ xúc tác điều chỉnh, sử dụng trong q trình mơ phỏng, được phát
triển từ BXTEMT sau khi thay đổi một số thông số kỹ thuật
Bộ xúc tác cơ sở, được cung cấp bởi hãng Emitec
Bộ xúc tác mới, sử dụng trong quá trình mơ phỏng, được phát triển
từ BXTđc, sử dụng vật liệu xúc tác mới CuO/MnO2
Lõi xúc tác được lắp gần cửa thải
Chassis dynamometer 20’’ - Băng thử xe máy
Emissions Bench - Thiết bị phân tích khí thải
Bộ chế hịa khí
Monoxit cacbon
Dioxit cacbon
Compressed Natural Gas - Khí thiên nhiên nén
Đường thải xe có lắp bộ xúc tác
Contant Volume System - Thiết bị lấy mẫu với thể tích khơng đổi
Động cơ đốt trong

Tỷ lệ phần trăm thể tích của ethanol trong nhiên liệu xăng pha cồn từ
0 – 100%
Electronic Control Unit - Bộ điều khiển điện tử
Energy dispersive X-ray spectroscopy - Xác định thành phần nguyên
tố bằng phương pháp phân tích phổ
Electron Probe Micro Analyzer - Phép vi phân điện cực điện tử
Tiêu chuẩn phát thải EURO3 của Châu Âu
Hơi nước
Tỷ lệ nguyên tử hydro/cacbon trong phân tử nhiên liệu
Hydro carbon - Thành phần nhiên liệu cháy khơng hết, cịn dư trong
khí thải
Tổng thu nhập quốc dân của mỗi quốc gia
Đường thải xe không lắp bộ xúc tác

viii


32
33

LNG
LPG

34

MBT

35

MTBE

36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48

NCS

49

TG-DTA

50
51
52
53
54
55
56
57

THC
TPR
Rh
US-FTP 75
XPS
XRD
WHO
ZEV

NMs
NOx
OSC
Pd
PM
Pt
PXĐT
QCVN
SBXT
SEM
SO2
TBXT

Liquefied Natural Gas - Khí thiên nhiên hóa lỏng
Liquefied Petroleum Gas- Khí dầu mỏ hóa lỏng
Maximum brake torque - Góc đánh lửa sớm tối ưu theo tiêu chí mơ
men lớn nhất
Methyl tertiary butyl ether - Hợp chất pha vào xăng để tăng chỉ số
octan
Nghiên cứu sinh
Catalyst nanomaterials – Lớp xúc tác kim loại quý

Thành phần khí thải gồm NO2, NO, N2O
Lớp vật liệu xúc tác giải phóng và hấp thụ ô xy
Paladium - kim loại quý trong bộ xúc tác
Phát thải dạng hạt
Platinum - kim loại quý trong bộ xúc tác
Hệ thống nhiên liệu phun xăng điện tử
Quy chuẩn Việt Nam
Các thơng số đo tại phía sau bộ xúc tác
Scanning Electron Microscope - Kính hiển vi điện tử
Oxit lưu huỳnh - Thành phần trong phát thải của động cơ
Các thơng số đo tại phía trước bộ xúc tác
Differential Thermal Analysis - Phân tích nhiệt vi sai, sử dụng để
phân tích thành phần vật liệu
Tổng lượng hydrocacbon trong khí thải động cơ
Temperature Programmed Reduction - Đặc tính khử theo nhiệt độ
Rhodium - kim loại quý trong bộ xúc tác
Chu trình kiểm tra khí thải của Mỹ
Photoelectron Spectroscopy - Phân tích quang phổ
X-Ray Diffraction – Nhiễu xạ tia X
World Health Organization - Tổ chức y tế thế giới
Zero Emission Vehicle – Xe ô tô không phát thải

ix


DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Phát thải của động cơ xăng theo λ [5] ................................................................... 6
Hình 1.2. Cấu tạo của BXT [22].......................................................................................... 11
Hình 1.3. So sánh hoạt tính xúc tác của chất xúc tác Pt-Rh/CeO2 với có (nét liền) và khơng
có (nét đứt) bổ sung Ba và Zr, khi thử nghiệm ở 950°C trong 40 giờ [25] ........................ 13

Hình 1.4. Ảnh cấu trúc lớp phủ sau khi tiếp xúc với nhiệt độ cao [25] ............................... 14
Hình 1.5. So sánh hoạt tính xúc tác của a) Rh/γ-Al2O3 và (b) Rh/ZrO2]/γ-Al2O3 sau khi xử
lý nhiệt ở 1100oC trong khơng khí trong 1 giờ [26] ............................................................ 14
Hình 1.6. Ảnh hưởng của xăng có chì đối với hiệu suất của BXT thơng thường [27] ....... 15
Hình 1.7. Hình ảnh cấu trúc bề mặt của Pt/γ- Al2O3 sau khi tiếp xúc với khí thải mơ phỏng
có chứa chì (0,33 g/l) [27] ................................................................................................... 16
Hình 1.8. Ảnh (SEM) của một lớp Zn, Ca, và Mg phốt phát trên bề mặt xúc tác [29] ....... 16
Hình 1.9. Ảnh (SEM) lớp xúc tác bị tích tụ phốt pho, hình thành cụm Pt [30]................... 17
Hình 1.10. Ảnh hưởng của mật độ lỗ (số cell) đến hiệu quả làm việc BXT [36]................ 18
Hình 1.11. Vị trí đặt BXT trên đường thải [37]................................................................... 18
Hình 1.12. Bố trí cảm biến ơ xy trên đường thải [37] ......................................................... 19
Hình 1.13. Hiệu quả của BXT theo hệ số dư lượng khơng khí λ [38]................................. 19
Hình 1.14. Hiệu quả chuyển đổi các thành phần phát thải phụ thuộc mức độ dao động của
hệ số dư lượng khơng khí λ [10].......................................................................................... 19
Hình 1.15. Ảnh hưởng của tỷ lệ ethanol tới hệ số dư lượng không khí tương đương (a) và hệ
số nạp (b) [42] ..................................................................................................................... 21
Hình 1.16. Ảnh hưởng của tỷ lệ ethanol tới phát thải CO, HC và CO2 [42] ....................... 21
Hình 1.17. Ảnh hưởng của tỷ lệ ethanol tới phát thải NOx [43] .......................................... 21
Hình 1.18. Hàm lượng phát thải khi giữ nguyên lượng nhiên liệu cung cấp [55] ............... 22
Hình 1.19. Khí thải hữu cơ từ xe chạy 100% cồn, động cơ 8 xylanh [57] .......................... 22
Hình 1.20. Hiệu quả chuyển hóa axetan-đêhít và foman-đêhít của BXT trên động cơ chạy
100% cồn [57] ..................................................................................................................... 23
Hình 1.21. Hình ảnh SEM bề mặt BXT khi sử dụng xăng thơng thường [58] .................... 24
Hình 1.22. Hình ảnh SEM bề mặt BXT khi sử dụng nhiên liệu xăng E10 [58] .................. 24
Hình 1.23. Lượng phát thải VOCs (a) và tiềm năng phá hủy tầng ô zôn (b) khi sử dụng
RON95, E15 và E30 trong trường hợp có (C) và khơng có (NC) BXT [59] ...................... 25
Hình 1.24. Sơ đồ sấy nóng BXT bằng dịng điện cao tần [24] ............................................ 26
Hình 1.25. So sánh phát thải của xe theo chu trình thử ECE R40 trong hai trường hợp có và
khơng có sấy [24] ................................................................................................................ 26
Hình 1.26. Khả năng chuyển hóa CO của xúc tác nano Au trên chất nền MgO và ZrO2 [61]

............................................................................................................................................. 27
Hình 1.27. Hiệu suất chuyển hóa CO và p-xylence của xúc tác Pt-CuO với các chất nền khác
nhau [62] .............................................................................................................................. 27
Hình 1.28. Quy trình công nghệ chế tạo lõi BXT gốm nguyên khối theo phương pháp cán
lăn [65]................................................................................................................................. 28
Hình 1.29. Chế tạo lõi xúc tác kim loại nguyên khối bằng cách cuộn [65]......................... 29
Hình 1.30. Hiệu quả chuyển đổi NO của một số mẫu xúc tác Cu/Mn [76] ......................... 30

x


Hình 1.31. Hiệu quả chuyển đổi NO theo nhiệt độ trên các mẫu CuMn/AC-1, CuMn/AC-2,
CuMn/AC-3 [76] ................................................................................................................. 31
Hình 1.32. Hiệu quả khử NO bởi CO trong mơi trường có và khơng có ơ xy ở các nhiệt độ
khác nhau [77] ..................................................................................................................... 31
Hình 1.33. Hiệu quả ơ xy hóa CO đối với các xúc tác CuO/MnO2 [78] ............................. 32
Hình 2.1. Các bước của cơ chế phản ứng xúc tác [79] ........................................................ 35
Hình 2.2. Cấu trúc của khối monolith dạng tổ ong [79] ...................................................... 36
Hình 2.3. BXT với các lỗ ơ vng được phủ lớp vật liệu trung gian [79] .......................... 38
Hình 2.4. Mơ hình trao đổi nhiệt trong lỗ của BXT với Qi-dòng nhiệt, x- phân tố chiều dài
lõi BXT [24] ........................................................................................................................ 44
Hình 2.5. Giao diện phần mềm AVL Boost [78] ................................................................ 45
Hình 2.6. Mơ hình BXT trên AVL-Boost [79] .................................................................... 46
Hình 2.7. Màn hình nhập dữ điều khiển liệu chung ............................................................ 46
Hình 2.8. Nhập dữ liệu điền kiện biên. ................................................................................ 47
Hình 2.9. Màn hình nhập dữ liệu phần tử BXT ................................................................... 48
Hình 2.10. Sơ đồ bố trí vị trí lấy mẫu khí thải và các cảm biến .......................................... 51
Hình 2.11. Sơ đồ hệ thống thử nghiệm ................................................................................ 52
Hình 3.1. Nội dung, mục tiêu và quy trình mơ phỏng ......................................................... 58
Hình 3.2. Hiệu suất chuyển đổi của BXTEMT với thành phần CO khi sử dụng nhiên liệu

RON95, E10 và E20 ............................................................................................................ 60
Hình 3.3. Hiệu suất chuyển đổi của BXTEMT với thành phần HC khi sử dụng nhiên liệu
RON95, E10 và E20 ............................................................................................................ 60
Hình 3.4. Hiệu suất chuyển đổi của BXTEMT với thành phần NOx khi sử dụng nhiên liệu
RON95, E10 và E20 ............................................................................................................ 61
Hình 3.5. Hiệu suất chuyển đổi trung bình của BXTEMT trên bốn đường đặc tính với các
thành phần phát thải khi sử dụng nhiên liệu RON95, E10 và E20 ...................................... 61
Hình 3.6. Yêu cầu hiệu suất chuyển đổi các thành phần phát thải của BXTct so với BXTEMT
............................................................................................................................................. 64
Hình 3.7. Ảnh hưởng khi thay đổi mật độ lỗ (cell) tới hiệu quả chuyển đổi các thành phần
phát thải của BXT, tại chế độ 50% tải, tốc độ 50 km/h, nhiên liệu RON95 ....................... 65
Hình 3.8. Hiệu suất xử lý BXT theo GHSV qua BXT, Tbxt =500oC, =1(RON95) ........... 66
Hình 3.9. Hiệu suất xử lý BXT theo thể tích lõi, Tbxt =500oC, =1 (RON95), lưu lượng khí
thải 22,2 kg/h (50% tải, 50 km/h) ........................................................................................ 67
Hình 3.10. Hiệu suất xử lý BXT theo lượng kim loại quý, Tbxt = 500oC, GHSV =250.000h-1
(50% tải, 50 km/h), mật độ lỗ 400 cell, =1 (RON95) ....................................................... 67
Hình 3.11. Hiệu suất xử lý BXT theo tỷ lệ kim loại quý (Pt/Rh), Tbxt = 500oC, GHSV =
250.000h-1 (50% tải, 50 km/h), mật độ lỗ 400 cell, =1 (RON95)...................................... 68
Hình 3.12. So sánh hiệu suất BXTđc và hiệu suất mục tiêu của BXTct ............................. 69
Hình 3.13. Hiệu suất của BXT (CuO)x-(MnO2)1-x (x=0; 0,3; 0,5; 0,7; 1) tại =1 (RON95),
Tbxt = 500oC, GHSV= 250.000h-1 ((50% tải, 50 km/h) ....................................................... 72
Hình 3.14. Hiệu suất BXTm theo nhiệt độ, tại =1 (RON95), GHSV= 250.000h-1 (50km/h,
50% tải) ............................................................................................................................... 72
Hình 3.15. Hiệu suất BXTm theo GHSV tại Tbxt = 500oC, λ=1 (RON95) .......................... 73

xi


Hình 3.16. Hiệu suất BXTm theo hệ số dư lượng khơng khí λ, Tbxt = 500oC, GHSV=
250.000h-1 (50km/h, 50% tải) .............................................................................................. 73

Hình 3.17. Hiệu suất của BXTct theo lượng kim loại quý Pt/Rh bổ sung, tại =1 (RON95),
Tbxt = 500oC, GHSV= 250.000h-1 (50km/h, 50% tải) .......................................................... 74
Hình 3.18. Hiệu suất chuyển đổi các thành phần phát thải của BXTct, tại 50% tải khi sử dụng
nhiên liệu RON95, E10, E20 ............................................................................................... 75
Hình 3.19. So sánh hiệu suất giữa ba BXT tại =1 (RON95), Tbxt=5000C, GHSV= 250.000h1
(50km/h, 50% tải) .............................................................................................................. 76
Hình 4.1. Quy trình phủ xúc tác lên bề mặt lõi kim loại [90].............................................. 79
Hình 4.2. Ngâm tẩy rửa làm sạch bề mặt lõi xúc tác ........................................................... 80
Hình 4.3. Nghiền bột kim loại Al2O3-CeO2-ZrO2 ............................................................... 81
Hình 4.4. Hồ tan Al(NO3)3.9H2O trên máy khuấy từ ........................................................ 81
Hình 4.5. Khuấy dung dịch trước khi phủ ........................................................................... 82
Hình 4.6. bốn giai đoạn đầu trong quá trình phủ nhúng ..................................................... 83
Hình 4.7. Ngâm lõi trong dung dịch .................................................................................... 83
Hình 4.8. Sơ đồ gá đặt lõi trên máy phủ quay ..................................................................... 84
Hình 4.9. Lõi xúc tác sau quá trình phủ quay ...................................................................... 84
Hình 4.10. Dung dịch CuNO3 và Mn(NO3)2 sau khi hồ tan .............................................. 85
Hình 4.11. Lõi xúc tác CuO-MnO2 (đen) sau khi phủ......................................................... 86
Hình 4.12. Sơ đồ hịa tan Pt, Rh .......................................................................................... 86
Hình 4.13. Nhỏ dung dịch NH4OH vào dung dịch muối Rh, Pt.......................................... 87
Hình 4.14. XRD của (a) kim loại nền- FeCrAl; (b) α-Al2O3 washcoat/lõi kim loại; (c) γAl2O3-CeO2-ZrO2/lõi kim loại ............................................................................................. 89
Hình 4.15. Ảnh SEM lớp phủ kim loại nền Al2O3-CeO2-ZrO2 trên lõi kim loại (a) mặt cắt
ngang lớp phủ; (b) ảnh chụp bề mặt lớp phủ ....................................................................... 90
Hình 4.16. Ảnh EDS phân bố và tỷ lệ kim loại Al, Ce, Zr trên lõi kim loại ....................... 90
Hình 4.17. XRD của a) CuO/Al2O3-CeO2-ZrO2; b)(CuO)0,7(MnO2)0,3/Al2O3-CeO2-ZrO2
c)(CuO)0,5(MnO2)0,5/Al2O3-CeO2-ZrO2; d) (CuO)0,3(MnO2)0,7/Al2O3-CeO2-ZrO2
e)
MnO2/Al2O3-CeO2-ZrO2/lõi kim loại .................................................................................. 91
Hình 4.18. Ảnh EDS phân bố Cu và Mn trên mẫu kim loại nền Al2O3-CeO2-ZrO2 (a) mẫu
chụp EDS; (b) Phân bố hạt Cu, (c)Phân bố hạt Mn ............................................................. 91
Hình 4.19. XPS của kim loại quý phủ trên lõi kim loại nền (a) Pt 4f và (b) Rh 3d phủ trên

CuO-CeO2--Al2O3/FeCrAl ................................................................................................. 92
Hình 4.20. Độ suy giảm công suất và mức tăng suất tiêu thụ nhiên liệu của xe khi trang bị
BXTEMT và BXTct so với trường hợp nguyên bản .............................................................. 93
Hình 4.21. Mức độ thay đổi phát thải của xe khi trang bị BXTEMT và BXTct so với trường
hợp nguyên bản ................................................................................................................... 94
Hình 4.22. Chu trình ECE R40 +EUDC.............................................................................. 95
Hình 4.23. Phát thải và hiệu suất chuyển đổi thành phần CO của BXTct khi sử dụng các mẫu
nhiên liệu RON95, E10 và E20 ........................................................................................... 98
Hình 4.24. Phát thải và hiệu suất chuyển đổi thành phần HC của BXTct khi sử dụng các mẫu
nhiên liệu ............................................................................................................................. 99
Hình 4.25. Phát thải và hiệu suất chuyển đổi thành phần NOx của BXTct khi sử dụng các

xii


mẫu nhiên liệu ................................................................................................................... 100
Hình 4.26. Mức độ thay đổi hiệu suất của BXTct khi sử dụng nhiên liệu E10 và E20 so với
khi sử dụng RON95 theo chế độ làm việc ......................................................................... 100
Hình 4.27. Sai lệch hiệu suất trung bình tại 50% tải giữa mơ phỏng và thực nghiệm của
BXTct khi sử dụng nhiên liệu RON95, E10 và E20 ......................................................... 101
Hình 4.28. So sánh hiệu suất chuyển đổi trung bình trên bốn đặc tính của BXT cơ sở
(BXTEMT) và BXT cải tiến (BXTct) .................................................................................. 102
Hình 4.29. So sánh sự thay đổi hiệu suất chuyển đổi trung bình trên bốn đặc tính của BXTEMT
và BXTct khi sử dụng E10, E20 so với khi sử dụng RON95 ............................................ 103
Hình 4.30. So sánh hiệu suất chuyển đổi trung bình trên bốn đặc tính theo kỳ vọng (BXTctkv) và thực tế đạt được (BXTct-tt) của BXTct .................................................................. 103
Hình 4.31. Nhiệt độ của BXT theo chu trình ECE R40+EUDC khi sử dụng nhiên liệu E0 và
E20 ..................................................................................................................................... 104
Hình 4.32. Hệ số dư lượng khơng khí theo chu trình ECE R40+EUDC khi sử dụng nhiên
liệu E0, E10 và E20 ........................................................................................................... 104
Hình 4.33. Hiệu quả xử lý của BXT đối với từng nhiên liệu ............................................ 105

xiii


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Kết quả sau khi thử nghiệm bền với các mẫu washcoat khác nhau [57] ............ 23
Bảng 1.2. Khả năng chuyển hóa các hdrocacbon với các xúc tác kim loại [63] ................. 27
Bảng 1.3. Hiệu suất chuyển đổi của NOx với C3H6 trên các ô xít kim loại [75] ................. 30
Bảng 2.1. Các phần tử của mơ hình ..................................................................................... 46
Bảng 2.2. Dữ liệu điều khiển chung .................................................................................... 47
Bảng 2.3. Dữ liệu điều kiện biên ......................................................................................... 47
Bảng 2.4. Dữ liệu về phần tử BXTEMT ................................................................................ 48
Bảng 2.5. Dữ liệu nhập vào cơ chế phản ứng [68, 69] ........................................................ 49
Bảng 2.6. Thông số kỹ thuật xe Piaggio Liberty 150 .......................................................... 50
Bảng 2.7. Tính chất của nhiên liệu xăng và xăng pha cồn [17]........................................... 50
Bảng 2.8. Chế độ tải và tốc độ thử nghiệm ......................................................................... 51
Bảng 2.9. Thông số kỹ thuật các thiết bị đo ........................................................................ 52
Bảng 2.10. Kết quả thử nghiệm khí thải khi sử dụng nhiên liệu RON95............................ 53
Bảng 2.11. Kết quả thử nghiệm khí thải khi sử dụng nhiên liệu E10 .................................. 53
Bảng 2.12. Kết quả thử nghiệm khí thải khi sử dụng nhiên liệu E20 .................................. 54
Bảng 2.13. Tỷ số A/F của các nhiên liệu xăng pha cồn [81] ............................................... 54
Bảng 2.14. Lưu lượng khí thải tại các chế độ làm việc ....................................................... 55
Bảng 2.15. Phát thải và hiệu suất của BXTEMT tại 50% tải ................................................. 56
Bảng 2.16. Sai lệch hiệu suất chuyển đổi các thành phần phát thải của BXT giữa mô phỏng
và thực nghiệm .................................................................................................................... 56
Bảng 3.1. Kết quả mô phỏng hiệu suất chuyển đổi của BXTEMT tại 25% tải...................... 59
Bảng 3.2. Kết quả mô phỏng hiệu suất chuyển đổi của BXTEMT tại 50% tải...................... 59
Bảng 3.3. Kết quả mô phỏng hiệu suất chuyển đổi của BXTEMT tại 75% tải...................... 59
Bảng 3.4. Kết quả mô phỏng hiệu suất chuyển đổi của BXTEMT tại 100% tải.................... 59
Bảng 3.5. Thay đổi hiệu suất BXTEMT khi sử dụng nhiên liệu E10 và E20 so với khi sử dụng

nhiên liệu RON95 ................................................................................................................ 61
Bảng 3.6. So sánh sự thay đổi phát thải và mức độ thay đổi hiệu suất BXT khi xe sử dụng
nhiên liệu E10 và E20 so với khi sử dụng nhiên liệu RON95 ............................................. 62
Bảng 3.7. Hiệu suất mục tiêu của BXTct khi sử dụng nhiên liệu E10, E20........................ 63
Bảng 3.8. So sánh hiệu suất mục tiêu của BXTct và hiệu suất của BXTEMT khi sử dụng nhiên
liệu E10, E20 ....................................................................................................................... 63
Bảng 3.9. Mức độ thay đổi diện tích bề mặt và độ giảm thể tích thơng qua BXT khi sử dụng
các lõi có mật độ lỗ khác nhau [82] ..................................................................................... 64
Bảng 3.10. Các thông số kỹ thuật của BXTđc so với BXTEMT ........................................... 68
Bảng 3.11. Dữ liệu các thông số của BXTm ....................................................................... 70
Bảng 3.12. Dữ liệu cơ chế phản ứng BXTm [10,84-89] ..................................................... 71
Bảng 3.13. So sánh hiệu suất chuyển đổi các thành phần phát thải giữa BXTEMT và BXTm,
tại =1, Tbxt = 500oC, GHSV= 250.000h-1........................................................................... 74
Bảng 3.14. So sánh sự thay đổi suất giữa BXTEMT và BXTct tại =1, Tbxt=5000C, GHSV=
250.000h-1 ............................................................................................................................ 76

xiv


Bảng 3.15. Dữ liệu về phần tử BXTct ................................................................................. 76
Bảng 4.1. Khối lượng Mn(NO3)2.6H2O và CuNO3.3H2O ................................................... 85
Bảng 4.2. Các thơng số của BXTct sau q trình nhúng phủ .............................................. 88
Bảng 4.3. Diện tích bề mặt của (CuO)0,3- (MnO2)0,7 phủ trên kim loại nền Al2O3-CeO2-ZrO2
............................................................................................................................................. 89
Bảng 4.4. Công suất và suất tiêu hao nhiên liệu của xe trong ba trường hợp thử nghiệm .. 93
Bảng 4.5. Phát thải của xe trong ba trường hợp thử nghiệm ............................................... 93
Bảng 4.6. Các điểm thử nghiệm tại chế độ ổn định............................................................. 95
Bảng 4.7. Nồng độ phát thải trước, sau và hiệu suất chuyển đổi của BXTct đối với các thành
phần phát thải khi sử dụng nhiên liệu RON 95 ................................................................... 96
Bảng 4.8. Nồng độ phát thải trước, sau và hiệu suất chuyển đổi của BXTct đối với các thành

phần phát thải khi sử dụng nhiên liệu E10 .......................................................................... 96
Bảng 4.9. Nồng độ phát thải trước, sau và hiệu suất chuyển đổi của BXTct đối với các thành
phần phát thải khi sử dụng nhiên liệu E20 .......................................................................... 97
Bảng 4.10. So sánh hiệu suất chuyển đổi giữa mô phỏng (MP) và thực nghiệm (TN) của
BXTct tại 50% tải khi sử dụng nhiên liệu RON95, E10 và E20 ....................................... 101
Bảng 4.11. Hiệu suất chuyển đổi trung bình trên bốn đặc tính của BXTEMT và BXTct khi sử
dụng nhiên liệu RON95, E10 và E20. ............................................................................... 102
Bảng 4.12. Phát thải và hiệu suất BXTct theo chu trình ECE-R40 + EUDC với từng nhiên
liệu ..................................................................................................................................... 105
Bảng 4.13. So sánh tổng chi phí vật liệu cấu thành lên lõi xúc tác ................................... 106

xv


MỞ ĐẦU
i. Lý do chọn đề tài
Nhằm giảm sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch, cũng như nhiều nước
trên thế giới, Việt Nam đã xây dựng lộ trình và đưa ra các chính sách nhằm phát triển
nhiên liệu sinh học với mục tiêu gia tăng tỷ lệ thay thế nhiên liệu xăng - diesel truyền
thống. Cụ thể, theo đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến
năm 2025, Việt Nam đã sử dụng nhiên liệu xăng E5 (5% ethanol, 95% RON92) thay
thế hoàn toàn cho nhiên liệu RON92 (từ 1/1/2018), các nhiên liệu có tỷ lệ ethanol cao
hơn như E10, E20 cũng đang được thí điểm và tiến tới sẽ được sử dụng rộng rãi trong
tương lai gần.
Hiện nay, để giảm thiểu các thành phần độc hại do phát thải từ động cơ, giải pháp
hiệu quả và đang được sử dụng rộng rãi nhất đó là trang bị các thiết bị xử lý khí thải.
Đối với động cơ đốt cháy cưỡng bức, bộ xử lý khí thải 3 thành phần, sau đây gọi tắt
là bộ xúc tác - BXT, đang được sử dụng rất phổ biến. Về lý thuyết hiện nay, BXT chỉ
phát huy hiệu quả chuyển đổi đối với các thành phần phát thải độc hại khi đáp ứng
đồng thời hai điều kiện sau: Thứ nhất, lõi BXT được sấy nóng hồn tồn tới nhiệt độ

khoảng 350C. Thứ hai, hịa khí của động cơ gần với điều kiện lý tưởng λ = 1 nhằm
có cả mơi trường ơ xy hố và mơi trường khử trong hỗn hợp khí thải.
Trong khi đó, khi sử dụng nhiên liệu xăng pha cồn, do tỷ lệ A/F (khơng khí/nhiên
liệu) của ethanol nhỏ hơn so với nhiên liệu xăng truyền thống nên khi tỷ lệ ethanol
trong hỗn hợp nhiên liệu càng cao, hịa khí của động cơ có xu hướng càng nhạt. Trên
các xe sử dụng hệ thống nhiên liệu phun xăng điện tử thông thường (được thiết kế sử
dụng với nhiên liệu xăng truyền thống nên trên xe chưa được trang bị cảm biến đo
nồng độ cồn), bộ điều khiển điện tử (ECU) của động cơ có xu hướng điều chỉnh lượng
nhiên liệu phun để đảm bảo hệ số dư lượng khơng khí λ ln xấp xỉ bằng 1. Tuy
nhiên, dữ liệu trong ECU được tính toán trên cơ sở nhiên liệu xăng truyền thống nên
khi sử dụng nhiên liệu xăng pha cồn, ECU không thể điều khiển chính xác λ=1 như
mong muốn. Ngồi ra nhiệt độ khí thải cao hơn, phát sinh các thành phần mới trong
khí thải động cơ cũng là những yếu tố có thể ảnh hưởng tới hiệu quả chuyển đổi của
BXT.
Bên cạnh đó, sau hơn 30 năm hình thành và phát triển, cùng với những chính sách
khuyến khích của Chính phủ, sự nỗ lực của các doanh nghiệp, hiện ngành công nghiệp
ô tô Việt Nam đã đạt được những thành tựu nhất định, đã xuất hiện nhiều nhãn hiệu
xe “Made in Việt Nam”. Tuy nhiên các sản phẩm đã được nội địa hóa mang hàm
lượng cơng nghệ rất thấp, chưa làm chủ được các các công nghệ cốt lõi như công
nghệ chế tạo động cơ, hệ thống điều khiển, hệ thống xử lý khí thải…
Vì vậy nghiên cứu sinh chọn đề tài “Nghiên cứu nâng cao hiệu quả bộ xúc tác
ba thành phần cho động cơ sử dụng nhiên liệu xăng pha cồn” nhằm từng bước
làm chủ công nghệ về vật liệu xúc tác. Từ đó thiết kế chế tạo BXT mới khơng chỉ
thích ứng với nhiên liệu xăng pha cồn mà còn giúp nâng cao hiệu quả và giảm giá
thành chế tạo BXT.

ii. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án
• Mục tiêu nghiên cứu của luận án:
1

- Đánh giá được ảnh hưởng của nhiên liệu xăng pha cồn tới hiệu quả của BXT.
- Nâng cao hiệu quả của bộ xúc thông qua cải tiến các thông số kết cấu, bổ sung
thêm các thành phần mới vào lớp vật liệu trung gian, sử dụng vật liệu xúc tác mới.
- Tính tốn, thiết kế, chế tạo BXT mới có hiệu suất cao, giá thành giảm, phù hợp
khi sử dụng nhiên liệu xăng pha cồn.
• Nội dung nghiên cứu:
- Nghiên cứu tổng quan phát thải độc hại và các giải pháp giảm phát thải độc hại
trong động cơ đốt xăng.
- Nghiên cứu tổng quan các giải pháp nâng cao hiệu quả BXT.
- Nghiên cứu xây dựng mơ hình mơ phỏng BXT trên AVL-Boost.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu xăng pha cồn tới hiệu quả của BXT.
- Nghiên cứu nâng cao hiệu quả BXT thông qua cải tiến các thông số kỹ thuật, sử
dụng vật liệu xúc tác mới.
- Nghiên cứu chế tạo và thực nghiệm đánh giá hiệu quả của BXT cải tiến khi sử
dụng xăng pha cồn.

iii. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• Đối tượng nghiên cứu của luận án bao gồm:
- Xe thử nghiệm: Quá trình nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện trên xe máy
Liberty 150 của hãng Piaggio Việt Nam.
- Các BXT sử dụng trong quá trình nghiên cứu:
+ Bộ xúc tác của hãng Emitec được lựa chọn là bộ xúc tác cơ sở (BXTEMT), sử
dụng làm cơ sở để xây dựng mơ hình cũng như nghiên cứu mơ phỏng đánh giá ảnh
hưởng của nhiên liệu xăng pha cồn tới hiệu quả của BXT.
+ Bộ xúc tác điều chỉnh (BXTđc), được thiết lập dựa trên cơ sở BXTEMT, sử dụng
trong nghiên cứu mô phỏng nâng cao hiệu quả BXT thông qua giải pháp điều chỉnh
các thông số kỹ thuật.
+ Bộ xúc tác mới (BXTm), được thiết lập trên cơ sở kế thừa BXTđc, sử dụng trong
q trình nghiên cứu mơ phỏng sử dụng vật liệu xúc tác mới.

+ Bộ xúc tác cải tiến (BXTct) được phát triển trên cơ sở BXTm, sử dụng kết hợp
giữa xúc tác kim loại quý và vật liệu xúc tác mới, q trình mơ phỏng giúp xác định
các thơng kỹ thuật của BXT. Q trình thực nghiệm nhằm kiểm chứng các kết quả
mô phỏng cũng như đánh giá hiệu quả chuyển đổi của BXT theo các chế độ làm việc
và nhiên liệu sử dụng.
- Bên cạnh đó, hiện nay xăng pha cồn với tỷ lệ ethanol thấp (≤20%) đã được sử
dụng rộng rãi tại nhiều quốc gia trên thế giới. Trong tương lai gần, đây cũng là các
nhiên liệu sẽ được sử dụng rộng rãi ở nước ta. Ngồi ra, khi sử dụng nhiên liệu có tỷ
lệ ethanol thấp thì ethanol đóng vai trị như phụ gia pha trộn với xăng và thông thường
kết cấu động cơ khơng cần thay đổi. Vì vậy để hướng tới các phương tiện đang được
sử dụng hiện nay, nhiên liệu sử dụng trong quá trình nghiên cứu được lựa chọn là các
mẫu nhiên liệu có tỷ lệ ethanol ≤20%. Cụ thể bao gồm các nhiên liệu RON95, E10
và E20.
2


• Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu mô phỏng chỉ thực hiện trên mơ hình BXT, trong đó các tham số điều
kiện biên của mơ hình được xác định bằng thực nghiệm.
Nghiên cứu thực nghiệm chỉ giới hạn trong phạm vi phịng thí nghiệm với xe thử
nghiệm vận hành ở các chế ổn định, theo chu trình thử tiêu chuẩn ECE R40+ EUDC.
Q trình đánh giá kiểm nghiệm bền BXT khơng được thực hiện do giới hạn thời
gian và kinh phí.
Các yếu tố khác có thể ảnh hưởng tới q trình làm việc của BXT như sự gia tăng
lượng hơi nước, xuất hiện các thành phần mới trong khí thải (cồn chưa cháy,
alđêhít…) sẽ nằm ngồi phạm vi nghiên cứu của luận án.

iv. Phương pháp nghiên cứu
Luận án sử dụng kết hợp giữa nghiên cứu mô phỏng và thực nghiệm, trong đó:
- Nghiên cứu mơ phỏng sẽ làm cơ sở đánh giá, cải tiến BXT khi sử dụng xăng pha

cồn.
- Nghiên cứu thực nghiệm nhằm kiểm chứng các kết quả mô phỏng cũng như đánh
giá hiệu quả chuyển đổi của BXTct tại các chế độ làm việc của động cơ khi sử dụng
nhiên liệu xăng pha cồn.

v. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• Ý nghĩa khoa học:
- Luận án đã xây dựng thành cơng mơ hình mơ phỏng BXT khi sử dụng xăng pha
cồn trên phần mềm AVL-Boost và đánh giá ảnh hưởng của nhiên liệu này tới hiệu
quả chuyển đổi của BXT.
- Nghiên cứu ứng dụng vật liệu xúc tác mới thay thế một phần xúc tác kim loại
quý, qua đó khơng những giúp nâng cao hiệu quả mà cịn giảm giá thành chế tạo
BXT.
• Ý nghĩa thực tiễn:
- Bộ xúc tác cải tiến có hiệu suất cao, phù hợp sử dụng với nhiên liệu xăng pha cồn
sẽ góp phần nâng cao chất lượng khí thải của các phương tiện giao thông vận tải.
- Việc chế tạo thành công BXT cũng góp phần nâng cao năng lực nghiên cứu, làm
chủ và phát triển các công nghệ lõi trong ngành công nghiệp ô tô.
- Các kết quả đạt được trong luận án cũng sẽ cơ sở khoa học giúp các cơ quan quản
lý nhà nước nghiên cứu nâng cao tỷ lệ phối trộn ethanol trong nhiên liệu. Qua đó giúp
gia tăng lượng ethanol tiêu thụ, góp phần sớm hồn thành mục tiêu của của Đề án
phát triển nhiên liệu sinh học của Chính phủ.

vi. Điểm mới của Luận án
- Đây là cơng trình nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam thực hiện nghiên cứu đánh giá
ảnh hưởng của nhiên liệu xăng pha cồn tới hoạt động của BXT.
- Phát triển vật liệu xúc tác mới giúp cải thiện hiệu quả của BXT, phù hợp với
nhiên liệu xăng pha cồn.
- Xây dựng thành cơng quy trình cơng nghệ chế tạo BXT bao gồm nhúng phủ lớp
vật liệu trung gian và lớp vật liệu xúc tác trên lõi kim loại theo phương pháp phủ

3


quay.

vii. Bố cục của Luận án
Luận án được thực hiện với những nội dung chính như sau:
- Mở đầu
- Chương 1. Tổng quan
- Chương 2. Xây dựng mơ hình mơ phỏng bộ xúc tác khí thải ba thành phần trên
phần mền AVL Boost
- Chương 3. Nghiên cứu nâng cao hiệu quả bộ xúc tác khí thải ba thành phần khi
sử dụng nhiên liệu xăng pha cồn
- Chương 4. Nghiên cứu đánh giá hiệu quả của bộ xúc tác cải tiến
- Kết luận chung và hướng phát triển của đề tài.

4


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Ngày nay, số lượng các phương tiện giao thông đang tăng rất nhanh kéo theo sự
gia tăng ô nhiễm môi trường đặc biệt là ô nhiễm môi trường khơng khí. Để giảm
lượng khí thải từ động cơ của các phương tiện giao thơng vận tải cần có sự phối hợp
đồng bộ giữa cơ quan quản lý, các nhà sản xuất và người sử dụng phương tiện. Trong
đó, các nhà sản xuất luôn phải đầu tư nghiên cứu, cải tiến cơng nghệ nhằm chế tạo
các động cơ có mức phát thải độc hại thấp, đáp ứng các tiêu chuẩn cũng như lộ trình
kiểm sốt phát thải do cơ quan quản lý đã đề ra. Các nhà quản lý nghiên cứu đưa ra
các chính sách, tiêu chuẩn kiểm sốt hợp lý. Lộ trình áp dụng phù hợp với điều kiện
kinh tế và trình độ phát triển cơng nghệ trong tương lai. Trong khi đó, đối với người
sử dụng cần phải tuân thủ quy trình vận hành, bảo trì bảo dưỡng của nhà sản xuất và

chấp hành các quy định về kiểm soát phát thải của cơ quan quản lý.
Với mục tiêu nâng cao hiệu quả BXT khi sử dụng nhiên liệu xăng pha cồn, trong
nội dung chương tổng quan, nghiên cứu sinh (NCS) sẽ trình bày sơ lược các vấn đề
sau:
- Tổng quan về phát thải trong động cơ xăng, ảnh hưởng của các thành phần phát
thải tới sức khỏe con người và môi trường.
- Tổng quan các giải pháp giảm phát thải trong động cơ xăng trong đó tập trung
vào hai giải pháp chính đó là sử dụng các nhiên liệu thay thế với trọng tâm là nhiên
liệu xăng pha cồn và giải pháp xử lý khí thải với cốt lõi là trang bị BXT.
- Tổng hợp các nghiên cứu đánh giá về ảnh hưởng của nhiên liệu xăng pha cồn tới
phát thải của động cơ, quá trình hoạt động và hiệu suất chuyển đổi của BXT.
- Tổng hợp các các nghiên cứu trong và ngoài nước nhằm nâng cao hiệu quả BXT.

1.1. Tổng quan về phát thải trên động cơ xăng
1.1.1. Tình hình ơ nhiễm mơi trường do khí thải từ động cơ đốt trong
Hiện nay mơi trường sống của nhân loại đang ngày càng bị ô nhiễm nặng nề do
chất thải từ các hoạt động của con người tạo ra, một trong những nguồn chất thải đáng
kể đó là phát thải của các phương tiện giao thơng cơ giới. Trong q trình hoạt động,
các phương tiện giao thơng thải vào khơng khí ngồi một lượng lớn CO2 và hơi nước
còn một lượng đáng kể các phát thải độc hại khác như CO, hydrocacbon (HC), NOx,
SO2, khói đen, chì và các chất thải dạng hạt khác. Các thành phần phát thải này không
những gây ra tác hại trực tiếp đến sức khỏe của con người mà còn phá hủy môi trường
sống của thế giới sinh vật đang nuôi sống con người.
Theo số liệu thống kê tại Mỹ, các chất ô nhiễm do phát thải từ các phương tiện
giao thông hiện chiếm tới 40 đến 50% tổng hàm lượng phát thải HC, 50% tổng hàm
lượng NOx và 80 đến 90% tổng hàm lượng CO ở các khu vực thành phố [1]. Ở các
khu vực phát triển khác như Châu Âu và Nhật Bản cũng đang xảy ra các vấn đề tương
tự.
Tại châu Á, ơ nhiễm khơng khí từ các phương tiện giao thông vận tải cũng đang
tạo ra những thách thức với nhiều quốc gia trong khu vực. Tại Trung Quốc, ơ nhiễm

khơng khí, đặc biệt là ơ nhiễm hạt bụi mịn PM2.5 (loại hạt có trong khơng khí ảnh
5


hưởng nghiêm trọng tới sức khoẻ con người), đã trở thành một vấn đề nghiêm trọng
ở các vùng trọng điểm kinh tế như Bắc Kinh, Thiên Tân, đồng bằng sông Dương Tử
và lưu vực sông Châu Giang. Chỉ số chất lượng khơng khí ở thành phố Bắc Kinh vào
buổi sáng thường xuyên vượt ngưỡng tối đa 500, lên tới mức nghiêm trọng. Hàm
lượng bụi mịn PM10 trong khơng khí thường xuyên vượt mức 2.000 microgram/1m3,
hàm lượng bụi mịn PM2.5 vượt 300 microgram/1m3, trong khi tiêu chuẩn cho phép
là 35 microgam/1m3 [2].
Tại Việt Nam, cùng với sự phát triển kinh tế - xã hội, tốc độ tăng trưởng các phương
tiện giao thông trong những năm vừa qua cũng khá cao, thường xuyên đạt mức tăng
trưởng hai chữ số. Cụ thể, tốc độ tăng bình quân số lượng xe máy trong giai đoạn
1990 - 2020 là 11,94%...Tính đến cuối năm 2011, Việt Nam mới có khoảng 33,4 triệu
xe máy đang lưu thơng, tuy nhiên theo thống kê của Bộ Giao thông Vận tải đến cuối
năm 2019, con số này đã gần chạm ngưỡng 60 triệu xe. Hiện nay, Việt Nam đang xếp
thứ 4 trong danh sách các quốc gia tiêu thụ xe máy nhiều nhất trên thế giới, đứng sau
Ấn Độ, Trung Quốc và Indonesia. Bên cạnh đó theo thống kê của Cục Đăng kiểm,
Việt Nam hiện có khoảng 4.409.053 xe ơ tơ các loại đang lưu hành (tính đến tháng
5/2021) [3]. Phần lớn số ô tô, xe máy tập trung ở các đô thị lớn như Hà Nội và thành
phố Hồ Chí Minh… gây ra ơ nhiễm mơi trường khơng khí ngày càng nặng nề. Nồng
độ các chất độc hại tại một số nút giao thông gần khu dân cư vào giờ cao điểm đã đạt
tới mức giới hạn cho phép [4].
1.1.2. Phát thải độc hại trong động cơ xăng và ảnh hưởng của chúng
tới sức khỏe con người và môi trường
1.1.2.1. Đặc điểm phát thải trong động cơ xăng
Năng lượng từ động cơ truyền cho máy công tác xuất phát từ q trình cháy hỗn
hợp giữa nhiên liệu và khơng khí trong xylanh. Q trình ơ xy hóa nhiên liệu trong
các phản ứng cháy diễn ra rất phức tạp với nhiều yếu tố ảnh hưởng tới sản phẩm cháy,

nhưng cơ bản là phản ứng giữa các hydrocacbon trong nhiên liệu với ô xy tạo ra sản
phẩm cháy là CO2 và H2O.
4

2000

4000

CO

HC
(C8H8)

NOx

3

1500

3000

ppm

ppm

1000

2000

%V

NOx

2
HC

1

Vh = 1588 cm3
n = 3000 vg/ph
pe= 4 bar
 = 9,4
s tèt nhÊt

CO

500 1000

0
0,8

1,0

1,2

1,4

Hình 1.1. Phát thải của động cơ xăng theo λ [5]

Tuy nhiên q trình cháy khơng đồng nhất kết hợp với các yếu tố như nhiệt độ, thể

6


tích, áp suất trong q trình cháy thay đổi liên tục trong khoảng thời gian rất ngắn
nên trong thực tế sản phẩm cháy cịn có rất nhiều thành phần phát thải độc hại với
sức khỏe con người và môi trường như CO, HC, NOx, SO2, PM... [5]. Thành phần
phát thải độc hại của động cơ xăng phụ thuộc chủ yếu vào hệ số dư lượng khơng khí
λ như thể hiện trên Hình 1.1 [5]. Ngồi ra, các thành phần này còn phụ thuộc vào
nhiều yếu tố khác như thời điểm đánh lửa, tốc độ, tải trọng, quá trình hình thành hỗn
hợp, tỷ lệ khơng khí/ nhiên liệu...cụ thể như sau:
- CO (carbon monoxide): Là sản phẩm của quá trình cháy hydrocacbon trong nhiên
liệu theo phương trình sau:
CnHm + (2n+m)O2 → 4nCO + 2mO2
(1.1)
Có thể nhận thấy đây là phản ứng ơ xy hóa khơng hồn tồn nhiên liệu hay là phản
ứng cháy trong điều kiện thiếu ơ xy. Do đó λ càng nhỏ (hỗn hợp đậm) thì nồng độ
CO càng cao và ngược lại.
Ngồi ra phát thải CO cịn phụ thuộc vào tỷ số H/C của nhiên liệu [6]. Đối với một
tỷ lệ A/F (khơng khí/nhiên liệu) khơng đổi, nồng độ CO sẽ càng giảm khi tỷ lệ H/C
của nhiên liệu tăng.
- HC (hydrocacbon): Trong thực tế ln có một lượng HC chưa cháy hoặc cháy
một phần trong khí thải của động cơ, ngồi ra ln có một lượng nhỏ hơi nhiên liệu
bị thất thoát do hiện tượng bay hơi từ hệ thống nhiên liệu. Mặc dù chỉ chiếm một
lượng nhỏ trong phát thải của động cơ nhưng
λ phát thải HC cũng có những ảnh hưởng
khơng tốt tới sức khỏe con người và môi trường.
Cũng như CO, phát thải HC phụ thuộc chủ yếu vào mức độ đậm nhạt của hỗn hợp,
trên Hình 1.1 cho thấy HC đạt giá trị nhỏ nhất ở vùng hịa khí có λ từ 1,1 đến 1,25.
Những vùng ngoài giá trị này hỗn hợp quá đậm hoặc quá nhạt nên vượt quá giới hạn
cháy, làm tăng lượng nhiên liệu khơng cháy trong xy lanh. Ngồi ra trong xy lanh

luôn tồn tại những vùng không gian gây cản trở tới quá trình cháy của nhiên liệu như:
+ Lớp sát vách buồng cháy: Tại những vùng không gian này có nhiệt độ thấp nên
khi màng lửa lan tràn tới đây sẽ bị dập tắt theo hiệu ứng sát vách, đặc biệt tại chế độ
tải nhỏ.
+ Những kẽ hở là những vùng hẹp mà màng lửa không thể lan truyền tới như kẽ
hở giữa xec-măng và thành xy lanh và kẽ hở đỉnh piston. Trong suốt quá trình nén,
hỗn hợp không cháy bị đẩy vào những kẽ hở, làm cho nhiệt trao đổi tới thành xy lanh
giảm xuống. Trong suốt quá trình cháy, áp suất tiếp tục tăng lên và đẩy hỗn hợp khí
khơng cháy khác vào các khe hở. Màng lửa tới vùng không gian này bị dập tắt nên
khí chưa cháy lại bị đẩy ra khỏi các kẽ hở khi áp suất trong xy lanh bắt đầu giảm.
+ Trong quá trình nén thường hình thành màng dầu trên mặt gương xy lanh ngoài
ra một phần nhiên liệu bị hấp thụ vào màng dầu này. Trong quá trình giãn nở, áp suất
giảm phần nhiên liệu hấp thụ cũng như một phần màng dầu sẽ bay hơi và làm tăng
HC.
+ Ngồi ra một phần HC cịn đến từ q trình cháy khơng hồn tồn có thể diễn ra
trong một số chu trình của động cơ (cháy cục bộ hay bỏ lửa) do sự khơng đồng nhất
của hịa khí, thay đổi góc đánh lửa sớm. Hiện tượng này thường diễn ra trong quá
trình tăng hoặc giảm tốc đột ngột.
- NOx: NOx hình thành từ phản ứng ơ xy hóa nitơ trong điều kiện nhiệt độ cao của
7


quá trình cháy. Thành phần NOx phụ thuộc nhiều vào hệ số dư lượng khơng khí λ và
nhiệt độ của q trình cháy, từ Hình 1.1 có thể nhận thấy NOx đạt cực đại trong
khoảng λ từ 1,05 đến 1,1. Tại vùng hịa khí này nhiệt độ q trình cháy cũng như
nồng độ ô xy đủ lớn để phản ứng ô xy hóa nitơ diễn ra. Trong thành phần NOx, NO
chiếm tới 90-98% tùy thuộc λ cịn lại là NO2.
Ngồi ba thành phần độc hại nêu trên trong động cơ xăng cịn có một số thành
phần phát thải khác như andehyt, các hợp chất chứa lưu huỳnh, phát thải dạng hạt PM
ở động cơ phun xăng trực tiếp, tuy nhiên hàm lượng các phát thải này là không đáng

kể.
1.1.2.2. Ảnh hưởng của các thành phần độc hại trong động cơ tới sức khỏe
con người và mơi trường
CO là chất khí khơng màu, khơng mùi nên rất khó nhận biết. Khi hít phải CO với
nồng độ cao sẽ gây cản trở tới q trình hơ hấp, CO kết hợp với hemoglobin của hồng
cầu sẽ làm giảm q trình lưu chuyển ơ xy trong máu dẫn tới ngạt khí, hít phải khối
lượng lớn có thể dẫn tới tử vong [5].
Nhiều nghiên cứu y khoa cho thấy thành phần hydrocacbon có nhân benzen là một
trong những tác nhân gây ung thư đặc biệt là ung thư máu [7]. Ngoài ra một số thành
phần trong HC kết hợp với NOx gây ra hiện tượng sương mù quang hóa, ảnh hưởng
trực tiếp tới niêm mạc mắt, các bệnh về đường hô hấp, phổi... [8].
NOx đặc biệt gây nguy hiểm tới phổi và niêm mạc mắt. Ngoài ra khi tác dụng với
hơi nước sẽ tạo thành axít gây ăn mịn các chi tiết, gây ra mưa axít ảnh hưởng tới cây
trồng, mùa màng [9].
Đối với mơi trường thiên nhiên, phát thải độc hại từ các phương tiện giao thông
đang làm giảm sản lượng cây lương thực, ô nhiễm môi trường khí quyển và môi
trường nước. Cụ thể, gây sói mịn và làm bạc màu đất canh tác, phá hủy rừng và đẩy
nhanh tốc độ ăn mòn các cơng trình kiến trúc...
Theo WHO [5], khoảng 4-8% các trường hợp tử vong hàng năm trên thế giới có
liên quan đến vấn đề ơ nhiễm khơng khí. Các bệnh liên quan tới ơ nhiễm khơng khí
như các bệnh về hô hấp, ung thư cũng làm tăng áp lực tới chi phí y tế, cản trở tới sự
phát triển của các quốc gia. Theo [10], thiệt hại do ô nhiễm khơng khí tại Trung Quốc
vào năm 1997 vào khoảng 300 tỷ nhân dân tệ, tương ứng 4% GDP, tại Ấn Độ mức
độ ảnh hưởng còn lớn hơn nhiều, chiếm tới 9% GDP.
Các thành phần phát thải khác, đặc biệt là CO2, cịn làm tăng hiệu ứng nhà kính,
gây biến đổi khí hậu và làm trái đất nóng lên.
1.2. Các biện pháp giảm phát thải độc hại từ khí thải động cơ xăng
Các biện pháp nhằm giảm phát thải độc hại trong động cơ xăng nói riêng cũng như
động cơ đốt trong nói chung rất đa dạng nhưng có thể chia thành ba nhóm chính như
sau [5]:

- Nhóm thứ nhất bao gồm các biện pháp kiểm soát phát thải từ bên trong động cơ
thông qua các cải tiến liên quan tới kết cấu động cơ như tối ưu kết cấu buồng cháy,
các phương pháp hình thành hỗn hợp, điều chỉnh và vận hành động cơ...
- Nhóm thứ hai bao gồm các giải pháp liên quan tới nhiên liệu như nâng cao chất
lượng nhiên liệu, sử dụng nhiên liệu thay thế có mức phát thải độc hại thấp hơn.
8


- Nhóm thứ ba bao gồm các biện pháp xử lý khí thải để đảm bảo nồng độ khí thải
trước khi thải vào môi trường nhỏ hơn giá trị giới hạn cho phép.
1.2.1. Kiểm soát phát thải từ bên trong động cơ
Có nhiều giải pháp giảm phát thải thơng qua các cải tiến liên quan tới động cơ,
trong đó một số giải pháp chính, đang được sử dụng rộng rãi hiện nay sẽ được trình
bày dưới đây.
1.2.1.1. Điều chỉnh chính xác tỷ lệ khơng khí nhiên liệu
Chất lượng hỗn hợp được đánh giá bằng tỷ lệ nhiên liệu - không khí và tính đồng
nhất của hỗn hợp trong xy lanh. Trong đó, tỷ lệ nhiên liệu - khơng khí có ảnh hưởng
lớn đến chất lượng khí thải trong động cơ. Động cơ làm việc với hỗn hợp đậm (hệ số
dư lượng khơng khí λ < 1) sẽ gây ra phát thải CO và HC cao hơn.
Việc điều chỉnh tỷ lệ nhiên liệu - khơng khí trên động cơ phun xăng điện tử (PXĐT)
được thực hiện chính xác hơn nhiều so với động cơ sử dụng bộ chế hịa khí (CHK).
Do đó, lượng phát thải nói chung cũng như phát thải độc hại nói riêng trên xe PXĐT
thường thấp hơn so với động cơ sử dụng CHK.
Trong các động cơ xăng hiện đại ngày nay, tỷ lệ nhiên liệu khơng khí được kiểm
soát xung quanh tỷ lệ cân bằng lý thuyết khi động cơ hoạt động ổn định để tạo ra
lượng khí thải độc hại thấp và hiệu suất động cơ cao bằng cách sử dụng hệ thống quản
lý động cơ (ECU), điều khiển hệ số dư lượng khơng khí λ theo vịng kín. Tuy nhiên,
việc kiểm sốt tỷ lệ nhiên liệu - khơng khí chính xác gặp nhiều khó khăn do sự không
đồng đều tỷ lệ nhiên liệu - không khí giữa các xy lanh hoặc trong chế độ làm việc
chuyển tiếp (quá độ) của động cơ.

Động cơ làm việc với hỗn hợp "nhạt" (λ > 1) có thể đáp ứng đồng thời cả yêu cầu
về phát thải và tiêu thụ nhiên liệu thấp. Trên những động cơ này thường sử dụng hệ
thống nạp dạng xốy với hình dạng đặc biệt của buồng cháy nhằm tạo ra sự xoáy lốc
trong xy lanh giúp cải thiện tốc độ đốt cháy và giới hạn đốt cháy hỗn hợp. Các nghiên
cứu về quá trình đốt cháy hỗn hợp phân lớp cũng chỉ ra sự cải thiện phát thải và tiêu
thụ nhiên liệu của động cơ và tăng được giới hạn đốt cháy hỗn hợp [11]. Tuy nhiên,
động cơ đốt cháy hỗn hợp nhạt cho công suất thấp và không thuận lợi cho BXT hoạt
động hiệu quả để chuyển đổi đối với cả ba thành phần phát thải CO, HC và NOx.
Sự không đồng nhất của hỗn hợp cũng gây ra phát thải CO và HC cao vì khó kiểm
sốt tối ưu tất cả các xy lanh. Giải pháp thường được sử dụng đó là giảm lượng nhiên
liệu đưa vào xy lanh ở dạng lỏng bằng cách thực hiện quá trình phun và bay hơi nhiên
liệu tại cửa nạp để đạt được hỗn hợp đồng nhất, qua đó sẽ giúp giảm đáng kể lượng
phát thải thải CO và HC [12- 14].
1.2.1.2. Thiết kế hệ thống đánh lửa thích hợp
Việc tạo ra hỗn hợp đồng nhất trong động cơ xăng là rất cần thiết. Tuy nhiên thời
điểm đánh lửa, năng lượng tia lửa, vị trí đánh lửa cũng đóng một vai trị rất quan
trọng. Các động cơ hiện nay thường trang bị kết hợp hệ thống phun xăng điện tử với
hệ thống điểu khiển đánh lửa điện tử nhằm điều chỉnh chính xác khơng chỉ lượng
nhiên liệu mà còn thời điểm đánh lửa và năng lượng tia lửa phù hợp với các chế độ
làm việc của động cơ. Các yếu tố này sẽ giúp cải thiện chất lượng q trình cháy qua
đó giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ và giảm các thành phần độc hại trong khí thải động
cơ [5].
9