KIỂM SOÁT KHÍ THẢI ĐỘNG cơ XE máy ĐANG lưu HÀNH NHẰM GIẢM ô NHIỄM môi TRƯỜNG

Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và những kết quả thực nghiệm đợc nghiên cứu
trong luận văn là hoàn toàn thực tế, khách quan. Những kết quả tơng tự cha từng đợc
sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tác giả luận văn

Phan Quý Dng

Mục lục
Lời cam đoan.........................................................................................................................1
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt...............................................................................3
Danh mục các bảng................................................................................................................5
Danh mục các hình vẽ, đồ thi...............................................................................................5
Mở đầu..................................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài.........................................................................................................1
3. Đối tợng nghiên cứu..........................................................................................................1
4. Nội dung nghiên cứu.......................................................................................................1
5. Phạm vi nghiên cứu.........................................................................................................2
Chơng 1. Tổng quan..............................................................................................................2


1.1. Giới thiệu chung về khí thải động cơ......................................................................2
1.2. Vấn đề ô nhiễm không khí.....................................................................................4
1.3. Các thành phần độc hại trong khí thải động cơ đốt trong.......................................5
1.3.1. Đối với sức khoẻ con ngời...........................................................................................5
1.3.2. Đối với môi trờng.......................................................................................................6
1.4. Các tiêu chuẩn của thế giới và Việt Nam về nồng độ cho phép của các chất ô
nhiễm trong khí xả động cơ............................................................................................7
1.4.1. Tiêu chuẩn của thế giới............................................................................................7
1.4.2. Tiêu chuẩn của Việt Nam......................................................................................12
1.5. Quy trình thử của một số nớc.....................................................................................13

1.5.1. Quy trình thử của Mĩ...........................................................................................13
1.5.2. Quy trình thử của Nhật Bản..................................................................................14
1.6. Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đôt trong. 15
1.6.1. Phơng pháp tối u kết cấu và điều khiển.............................................................15
1.6.2. Phơng pháp xử lý khí thải bằng bộ xúc tác...........................................................19
1.6.3. Phơng pháp dùng nhiên liệu thay thế.....................................................................24
1.7. Thiết bị đo khí thải gây ô nhiễm từ động cơ đốt trong.....................................24
1.7.1. Bộ phân tích hồng ngoại không tán sắc (NDIR).................................................25
1.7.2. Máy đo độ đục.....................................................................................................26
1.7.3. Máy kiểm tra độ khói............................................................................................27
1.7.4. Tủ phân tích khí CEBII và các bộ phân tích...................................................29
Chơng 2. Thiết bị phân tích khí thải TRO - 8040.........................................................36
2.1. Giới thiệu chung về thiết bị B.I.D.ONE................................................................36
2.1.1. Xe đẩy TRO 8010..............................................................................................37
2.1.2. Thiết bị chuẩn đoán lỗi ECU F-BOX..................................................................37
2.1.3. Oscilloscope D-SCOPE..........................................................................................40
2.1.4. ST-8000 và bệ kết nối..........................................................................................41
2.2. Giới thiệu chung về thiết bị TRO-8040.................................................................42
2.2.1. Nguyên lý phân tích.............................................................................................42
2.2.2. Kết cấu của thiết bị TRO-8040...........................................................................43
Chơng 3. đo khí thải bắng thiết bị tro - 8040.................................................................50
3.1. Xe thử nghiệm..........................................................................................................50
3.1.1. Xe ô tô KIA Morning.............................................................................................50
3.1.2. Xe máy HONDA....................................................................................................51
3.2. Chế độ thử nghiệm.................................................................................................53
3.2.1. Quy trình vận hành...............................................................................................53
3.3. Kết quả thực nghiệm ..............................................................................................61
3.3.1. Xe máy ...................................................................................................................61
3.3.2. Ôtô ..........................................................................................................................64
3.3.4. Đồ thị mối quan hệ giữa chất gây ô nhiễm với quãng đờng xe chạy..................65

3.3.5. Nhận xét, đánh giá kết quả đo............................................................................67
Sơ đồ hớng dẫn quy trình đo.............................................................................................68
KT LUN V KIN NGH..............................................................................................69
..............................................................................................................................................70
Tài liệu tham khảo..............................................................................................................70


Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
AS
ASV
BVSV
CCo
CCr
CVCC
ECS
ECU
EGR

Hệ thống hút không khí
Van không khí
Van chân không lỡng kim
Bộ lọc khí xả loại ô xi hoá
Bộ lọc khí xả ô xi hoá khử
Hệ thống buồng đốt dự bị
Hệ thống kiểm soát khí xả
Bộ điều khiển điện tử
Hệ thống tuần hoàn khí xả


PCV

PROCO
SC
TVSV
TWC
TWC-OC
VCV
VSV
VTV

Hệ thống thông khí hộp trục khuỷu
Hệ thống phun trực tiếp
Hệ thống điều khiển đánh lửa
Van chân không điều khiển bằng nhiệt
Bộ xúc tác 3 thành phần
Bộ xúc tác 3 thành phần kết hợp với xúc tác ô xi hoá
Van điều khiển chân không
Van chân không
Van truyền chân không


Danh mục các bảng
Bảng 1.1: Sự gia tăng của các chất ô nhiễm trong khí quyển
Bảng 1.2: Tỉ lệ phát thải các chất ô nhiễm ở Nhật (tính theo %)
Bảng 1.3: Tỉ lệ phát thải các chất ô nhiễm ở Mĩ( tính theo %)
Bảng 1.4. Tiêu chuẩn của Mĩ đối với ôtô du lịch (g/dặm, quy trình FTP75)
Bảng 1.5. Tiêu chuẩn Châu Âu đối với xe du lịch và xe vận tải hạng nhẹ
Bảng 1.6. Tiêu chuẩn khí thải của Châu Âu từ năm 1991 đến nay
Bảng 1.7. Tiêu chuẩn Nhật Bản đối với ôtô du lịch sử dụng động xăng
Bảng 1.8. Tiêu chuẩn Nhật Bản với ôtô du lịch sử dụng động cơ Diesel
Bảng 1.9. Tiêu chuẩn Nhật Bản đối với ôtô vận tải nhẹ sử dụng xăng hay GPL

Bảng 1.10. Quy trình thử, giới hạn ô nhiễm ở một số nớc đang phát triển
Bảng 1.11. Giới hạn hệ số hấp thụ quang học theo lu lợng khí xả của động cơ
Diesel làm việc ở chế độ ổn định đầy tải (tiêu chuẩn EU)
Bảng 1.12. Tiêu chuẩn độ khói động cơ Diesel áp dụng ở một số nớc
Bảng 1.13. Giới hạn tối đa cho phép của thành phần ô nhiễm trong khí thải
của các phơng tiện vận tải
Bảng 1.14. Giá trị lớn nhất cho phép các chất gây ô nhiễm trong khí xả
Bảng 3.1. Kết quả đo của một số xe máy hãng HONDA
Bảng 3.2. Kết quả đo của một số ôtô KIA morning

Danh mục các hình vẽ, đồ thi
Hình 1.1. Biến thiên nồng độ chất ô nhiễm theo hệ số d lợng không khí
Hình 1.2. Quy trình thử FTP 75c
Hình 1.3: Quy trình thử 10 chế độ
Hình 1.4: Quy trình thử 11 chế độ
Hình 1.5. Quy trình thử 10-15 chế độ của Nhật
Hinh 1.6. Sơ đồ hệ thống luân hồi khí xả
Hình 1.7. Hệ thống luân hồi khí xả có bộ điều chỉnh chân không
Hình 1.8. Sự thay đổi trong áp suất khí x
Hình 1.9. Mối quan hệ giữa tỷ lệ EGR và tải động cơ
Hình 1.10. Van chân không điều khiển bằng nhiệt
Hình 1.11. Động cơ không có hệ thống AS
Hình 1.12. Động cơ có hệ thống AS
Hình 1.13. Hệ thống hút khí
Hình 1.14. Sơ đồ hệ thống AS sử dụng sự điều khiển của ECU
Hình 1.15. Bầu lọc khí xả
Hình 1.16. Mối quan hệ giữa tỷ lệ hoà khí với các chất CO, HC, NOx
Hình 1.17. Vị trí cảm biến ô xy

5

6
6
9
10
10
12
12
12
13
14
15
16
17
67
71

3
18
18
18
19
20
20
21
21
22
23
23
23
24

25
26


Hình 1.18. Cảm biến ô xy
Hình 1.19. Sơ đồ ECU điều khiển vòi phun
Hình 1.20. Sơ đồ ECU điều khiển EBCV
Hình 1.21. Sơ đồ hệ thống TWC-OC
Hình 1.22. Nguyên lí buồng đo NDIR
Hình 1.23. Sơ đồ bộ dò quang hoá (CLD)
Hình 1.24. Sơ đồ thiết bị xác định thành phần NO/NOx
Hình 1.25. Nguyên lí bộ dò ion hoá ngọn lửa(FID)
Hình 1.26. Nguyên lí máy đo độ đục theo phơng pháp hấp thụ.
Hình.1.27. Máy kiểm tra độ khói theo phơng pháp hoá học.
Hình 2.1. Thiết bị B.I.D.ONE
Hình 2.2. Xe đẩy TRO-8010
Hình 2.3. Thiết bị chuẩn đoán lỗi ECU F-BOX
Hình 2.4. Bộ đầu nối cho xe châu âu(a) xe châu á (b)
Hình 2.5. Oscilloscope D-SCOPE
Hình 2.6. Các cổng kết nối
Hình 2.7. ST-8000 và bệ kết nối
Hình 2.8. Nguyên lí hấp thụ ánh sáng
Hình 2.9. Thiết bị TRO-8040
Hình 2.10. Phía trên của TRO- 8040
Hình 2.11. Môdul phân tích khí xả động cơ xăng
Hình 2.12. Mặt trớc của thiết bị AGS- 8020
Hình 2.13. Mặt sau của thiết bị AGS- 8020
Hình 2.14. Mặt trớc của thiết bị OPA- 8030.
Hình 2.15. Mặt sau của thiết bị OPA-8030
Hình 2.16. Các phụ kiện kèm theo của thiết bị OPA- 8030

Hình 2.17. Hộp đựng MGT- 300 BLUE
Hình 2.18. Thiết bị MGT- 300 BLUE
Hình 2.19. Mặt trên MGT- 300 BLUE
Hình 2.20. Mặt dới MGT- 300 BLUE
Hình 2.21. Các phụ kiện kèm theo MGT- 300 BLUE
Hình 2.22. Môdul BT- 100 và cáp kết nối
Hình 3.1. Xe KIA Moning
Hình 3.2. Thiết bị B.I.D.ONE
Hình 3.3. Thiết bị thu khí xả
Hình 3.4. Vị trí căm đầu đo vào máy
Hình 3.5. Vị trí căm đầu đo vào xe thử
Hình 3.6. Thiết bị kiểm tra tốc độ MGT- 300 BLUE
Hình 3.7. Vị trí cắm cực ắc quy
Hình 3.8. Điều chỉnh cảm biến đo nhiệt độ dầu
Hình 3.9. Cắm thớc đo nhiệt độ dầu vào động cơ
Hình 3.10. Vị trí đặt cảm biến xung đo tốc độ
Hình 3.11. Vào màn hình kiểm tra
Hình 3.12. Màn hình kiểm tra
Hình 3.13. Màn hình chờ
Hình 3.14. Màn hình đo
Hình 3.15. Các thông số của xe máy
Hình 3.16. Các thông số hiển thị dạng xung
Hình 3.17. Các thông số của hiển thị dạng biểu đồ
Hình 3.18. Màn hình chon chế độ in
Hình 3.19. Bảng thông số kết quả in

27
27
29
29

29
32
33
33
34
35
36
38
39
41
42
43
43
45
46
47
47
48
48
49
49
50
51
51
52
52
52
53
54
58

58
59
59
59
60
60
60
61
62
62
63
63
64
65
65
66
67


Mở đầu
1. Lý do chọn đề tài
Trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc, phơng tiện giao thông
không ngừng phát triển thì ô nhiễm môi trờng do ngành này gây nên rất đáng lo ngại
- ảnh hởng lớn tới đời sống con ngời và hệ sinh thái. Vì vậy các tiêu chuẩn về tỉ lệ
khí thải các chất ô nhiễm của động cơ ôtô - xe máy ở các quốc gia ngày càng khắt
khe hơn nhằm hạn chế tới mức thấp nhất sự ô nhiễm môi trờng do ôtô - xe máy gây
ra. Để đánh giá đợc mức độ gây ô nhiễm từ động cơ ôtô - xe máy thì không thể
thiếu đợc các thiết bị phân tích khí thải. Xuất phát từ lý do trên, đợc sự hớng dẫn của
Thầy: TS Phm Minh Tun Bộ môn động cơ đốt trong Viện cơ khí Động Lực
Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội. Tôi mạnh dạn nghiên cứu đề tài: "Kim soỏt khớ

thi ng c xe mỏy ang lu hnh nhm gim ụ nhim mụi trng" 2. Mục đích
nghiên cứu của luận văn
Kết quả của đề tài góp phần nâng cao hiệu quả trong quá trình khai thác thiết bị
TRO 8040; đồng thời là tài liệu hữu ích cho công tác giảng dạy, học tập và sử dụng
các thiết bị đo khí thải nói chung.
3. Đối tợng nghiên cứu
- Xe ụ tụ KIA morning ca hóng KIA
- Xe máy hóng HONDA
- Thiết bị phân tích khí thải động cơ TRO 8040
4. Nội dung nghiên cứu
Chơng 1. Tổng quan
- Khái quát đợc về các chất gây ô nhiễm từ ô tô, xe máy ảnh hởng đến sức khoẻ
con ngời và môi trờng. Các tiêu chuẩn của Thế giới và Việt Nam về nồng độ cho
phép của các chất ô nhiễm trong khí xả. Giới thiệu một số thiết bị đo khí thải từ
động cơ ô tô - xe máy
Chơng 2. Thiết bị phân tích khí thải TRO 8040
Giới thiệu chung về thiết bị B.I.D.ONE. Giới thiệu về kết cấu, nguyên lý
phân tích khí thải của thiết bị TRO-8040
Chơng 3. Đo khí thải bắng thiết bị tro - 8040

1


Trình bày phơng tiện, thiết bị và trình tự thí nghiệm nghiệm kiểm tra nồng độ
khí xả trên thiết bị phân tích khí thải TRO- 8040. Xây dựng đợc thành phần chất thải
gây ô nhiễm từ ô tô, xe máy theo quãng đờng đi đợc
Thống kê khảo sát phát thải ô tô xe máy theo tuổi thọ xe tính theo quãng đờng
đi đợc
5. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu nồng độ khí thải động cơ xe máy của hãng HONDA, ô tô của

hãng xe KIA
6. Phơng pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu tài liệu
Nghiên cứu tài liệu để có cơ sở lý thuyết về khí thải độc hại của động cơ ô tô,
xe máy anh hởng đến môi trờng và sức khỏe con ngời. Quy trình sử dụng thiết bị
TRO 8040 trong đo đạc và phân tích khí thải động cơ.
- Thực nghiệm
Từ thực nghiệm để thống kê khảo sát phát thải ô tô xe máy theo tuổi thọ xe
tính theo quãng đờng đi đợc

Chơng 1. Tổng quan
1.1. Giới thiệu chung về khí thải động cơ
Quá trình cháy lí tởng của hỗn hợp hydrocarbure với không khí chỉ sinh ra CO 2,
H2O và N2. Tuy nhiên do sự không đồng nhất của hỗn hợp một cách lí tởng cũng nh
do tính chất phức tạp của các hiện tợng lí hoá diễn ra trong quá trình cháy nên trong
khí xả động cơ luôn chứa một hàm lợng đáng kể các chất độc hại nh oxyde nitơ
(NO, NO2, N2O, gọi chung là NOx), monoxyde carbon (CO), các hydrocarbua cha
cháy (HC) và các hạt rắn, đặc biệt là bồ hóng. Nồng độ các chất ô nhiễm trong khí
xả phụ thuộc vào loại động cơ và chế độ vận hành. ở động cơ Diesel, nồng độ CO rất
bé, chiếm tỉ lệ không đáng kể; nồng độ HC chỉ bằng 20% nồng độ HC của động cơ
xăng còn nồng độ NOx của hai loại động cơ này có giá trị tơng đơng nhau. Trái lại,
bồ hóng là chất ô nhiễm quan trọng trong khí xả động cơ Diesel, nhng trong động
cơ xăng hàm lợng của nó không đáng kể.

2




Hình 1.1. Biến thiên nồng độ các chất ô nhiễm theo hệ số d lợng không khí

Những tạp chất đặc biệt là lu huỳnh và các chất phụ gia trong nhiên liệu cũng
có ảnh hởng đến thành phần các chất ô nhiễm trong sản phẩm cháy. Thông thờng
xăng thơng mại có chứa khoảng 600ppm lu huỳnh. Thành phần lu huỳnh có thể lên
tới 0,5% đối với dầu Diesel. Trong quá trình cháy, lu huỳnh bị ôxy hoá thành SO2,
sau đó một bộ phận SO2 tiếp tục bị ôxy hoá thành SO3, chất có thể kết hợp với H2O
để tạo ra H2SO4.
Mặt khác, để tăng tính chống kích nổ của nhiên liệu, ngời ta pha thêm
Thetraetyle chì Pb(C2H5)4 vào trong xăng. Sau khi cháy, những hạt chì có kích thớc
cực bé thoát ra theo khí xả, bay lơ lửng trong không khí và trở thành chất gây ô
nhiễm đối với bầu khí quyển, nhất là ở khu vực thành phố có mật độ giao thông cao.
Một trong những thông số có tính tổng quát ảnh hởng đến mức độ phát sinh ô
nhiễm của động cơ là hệ số d lợng không khí .
Thành phần hoà khí thể hiện tỉ lệ hoà trộn giữa xăng và không khí, trong hoà
khí đợc đặc trng bằng hệ số (hoặc ) hoặc bằng số tỉ lệ không khí nhiên liệu:
là tỉ số giữa không khí Gk và lợng xăng Gx chứa trong hoà khí (m = Gk/Gx)
m = 14,7 : 1 đủ không khí ta có = 1, đây là hoà khí chuẩn (lý tởng)
m > 14,7 : 1 d không khí ta có > 1, hoà khí nhạt (nghèo xăng)
m < 14,7 : 1 thiếu không khí ta có < 1, hoà khí đậm (giầu xăng)

3


Mỗi chế độ hoạt động của xe đòi hỏi có một thành phần nhất định. Lúc khởi
động lạnh yêu cầu hoà khí đậm m 9 : 1, ở tốc độ trung bình (bớm ga mở một
phần) m 15 : 1. Khi tăng tốc, bớm ga mở đột ngột, cũng phải làm đậm tạm thời
cho hoà khí nếu không xe sẽ chết máy. Hoà khí cũng đợc làm đậm m 13 : 1 khi
mở rộng hoặc mở hết bớm ga.
Hình 1.1 trình bày một cách định tính sự phụ thuộc của nồng độ NO, CO, và
HC trong khí xả theo . Động cơ đánh lửa cỡng bức thờng làm việc với hệ số d lợng
không khí 1. Theo đồ thị này thì động cơ làm việc với hỗn hợp nghèo thì có mức

độ phát sinh ô nhiễm thấp hơn. Tuy nhiên, nếu hỗn hợp quá nghèo thì tốc độ cháy
thấp, đôi lúc diễn ra tình trạng bỏ lửa và đó là nguyên nhân làm gia tăng nồng độ
HC.
Nhiệt độ cực đại của quá trình cháy cũng là một nhân tố quan trọng ảnh hởng
đến thành phần các chất ô nhiễm vì nó ảnh hởng mạnh đến động học phản ứng , đặc
biệt là các phản ứng tạo NOx và bồ hóng.
Nói chung tất cả những thông số kết cấu và vận hành nào của động cơ có tác
động đến thành phần hỗn hợp và nhiệt độ cháy đều ảnh hởng trực tiếp hay gián tiếp
đến sự hình thành các chất ô nhiễm trong khí xả.
1.2. Vấn đề ô nhiễm không khí
Theo định nghĩa do cộng đồng Châu Âu đa ra vào năm 1967 thì: Không khí
gọi là ô nhiễm khi thành phần của nó bị thay đổi hay khi có sự hiện diện của những
chất lạ gây ra những tác hại mà khoa học chứng minh đợc hay gây ra sự khó chịu
đối với con ngời.
Vậy khí thải gây ô nhiễm là những chất độc hại có ảnh hởng trực tiếp tới sức
khoẻ con ngời và môi trờng trong thời gian dài bao gồm: Monoxyde carbon (CO),
oxyde nitơ (NOx), hydrocacbon nói chung (HC) và thành phần bụi bay theo
(Particulate Matter - PM).
Đến nay, ngời ta đã xác định đợc các chất ô nhiễm trong không khí mà phần
lớn những chất đó có mặt trong khí xả của động cơ đốt trong. Bảng 1.1 dới đây cho
thấy sự gia tăng nồng độ một cách đáng ngại của một số chất ô nhiễm trong bầu khí
quyển.
Bảng 1.1: Sự gia tăng của các chất ô nhiễm trong khí quyển [3]
Thời kì tiền công
Hiện nay
Tốc độ tăng
Chất ô
nghiệp (ppm)
(ppm)
(%/năm)

nhiễm
CO2
270
340
0,4
4


N2O
0,28
0,30
0,25
CO
0,05
0,13
3
SO2
0,001
0,002
2
Tuỳ theo chính sách năng lợng của mỗi nớc, sự phân bố tỉ lệ phát sinh ô
nhiễm của các nguồn khác nhau không đồng nhất. Bảng 1.2 và 1.3 giới thiệu tỉ lệ
phát thải CO, HC và NOx ở Nhật và Mĩ.
Bảng 1.2: Tỉ lệ phát thải các chất ô nhiễm ở Nhật (tính theo %)[3]
CO
HC
NOx
Nguồn phát ô nhiễm
ô tô
93,0

57,3
39
Sản xuất điện năng
0,1
0,1
21,5
Quá trình cháy trong công nghiệp
0,0
26,4
31,3
Các quá trình cháy khác
6,3
0,7
0,8
Công nghiệp dầu mỏ
0,0
14,8
5,1
Các hoạt động khác
0,6
0,7
2,6
Tổng cộng
100
100
100
Bảng 1.3: Tỉ lệ phát thải các chất ô nhiễm ở Mĩ( tính theo %)[3]
CO
HC
Nguồn phát ô nhiễm

ô tô
64,7
45,7
Các phơng tiện giao thông khác
9,0
7,2
Quá trình cháy công nghiệp
9,1
16,8
Công nghiệp dầu mỏ
5,2
5,3
Các hoạt động khác
12,0
25,0
Tổng cộng
100
100
1.3. Các thành phần độc hại trong khí thải động cơ đốt trong

NOx
36,6
10,5
42,8
1,7
8,4
100

1.3.1. Đối với sức khoẻ con ngời
CO: Monoxyde carbon là sản phẩm khí không màu, không mùi, không vị,

sinh ra do ôxy hoá không hoàn toàn carbon trong nhiên liệu trong điều kiện thiếu
oxygene. CO ngăn cản sự dịch chuyển của hồng cầu trong máu làm cho các bộ phận
của cơ thể thiếu oxygene. Nạn nhân bị tử vong khi 70% số hồng cầu bị khống chế
(khi nồng độ CO trong không khí lớn hơn 1000ppm). ở nồng độ thấp hơn, CO cũng
có thể gây nguy hiểm lâu dài đối với con ngời: khi 20% hồng cầu bị khống chế, nạn
nhân bị nhức đầu, chóng mặt, buồn nôn và khi tỉ số này lên đến 50% thi bộ não ngời
bắt đầu bị ảnh hởng mạnh.
NOx: Là họ các oxyde nitơ, trong đó NO chiếm đại bộ phận. NOx đợc hình
thành do N2 tác dụng với O2 ở nhiệt độ cao (vợt quá 1100oC). Monoxyde nitơ (x=1)
không nguy hiểm nhiều, nhng nó lại là cơ sở để tạo ra dioxyde nitơ (x=2). NO 2 là
chất khí màu hơi hồng, có mùi, khứu giác có thể phát hiện khi nồng độ của nó trong
không khí đạt khoảng 0,12 ppm. NO2 là chất khó hoà tan, do đó nó có thể theo đờng
hô hấp đi sâu vào phổi gây viêm và làm huỷ hoại các tế bào của cơ quan hô hấp.

5


Nạn nhân bị mất ngủ, ho và khó thở. Proto nitơ (N 2O) là chất cơ sở tạo ra ozone ở hạ
tầng khí quyển.
Hydrocarbua: (HC) có mặt trong khí thải do quá trình cháy không hoàn toàn
khi hỗn hợp giàu, hoặc do hiện tợng cháy không bình thờng. Chúng gây tác hại đến
sức khoẻ con ngời chủ yếu là do các hydrocarbua thơm. Từ lâu ngời ta đã xác định
đợc vai trò của benzen trong căn bệnh ung th máu khi nồng độ của nó lớn hơn 40
ppm hoặc gây rối loạn thần kinh khi nồng độ lớn hơn 1g/m 3, đôi khi nó là nguyên
nhân gây các bênh về gan.
SO2: SO2 (oxyde lu huỳnh) là một chất háo nớc, vì vậy nó rất dễ hoà tan vào
nớc mũi, bị oxy hoá thành H2SO4 và muối amonium rồi đi theo đờng hô hấp vào sâu
trong phổi. Mặt khác, SO2 làm giảm khả năng đề kháng của cơ thể và làm tăng cờng
độ tác hại của các chất ô nhiễm khác đối với nạn nhân.
Bồ hóng: Bồ hóng là chất ô nhiễm đặc biệt quan trọng trong khí xả động cơ

Diesel. Nó tồn tại dới dạng những hạt rắn có đờng kính trung bình 0,3 mm nên rất
dễ xâm nhập sâu vào phổi. Sự nguy hiểm của bồ hóng, ngoài việc gây trở ngại cho
cơ quan hô hấp nh bất kì một tạp chất cơ học nào khác có mặt trong không khí, nó
còn là nguyên nhân gây ra bệnh ung th do các hydrocarbua thơm mạch vòng (HAP)
hấp thụ trên bề mặt của chúng trong quá trình hình thành.
Chì: Chì có mặt trong khí xả Thetraetyl chì Pb(C 2H5)4 đợc pha vào xăng để
tăng tính chống kích nổ của nhiên liệu. Chì trong khí xả động cơ tồn tại d ới dạng
những hạt có đờng kính cực bé nên rất dễ xâm nhập vào cơ thể qua da hoặc theo đờng hô hấp. Khi đã vào đợc trong cơ thể, khoảng từ 30% đến 40% lợng chì này sẽ đi
vào máu. Sự hiện diện của chì gây xáo trộn sự trao đổi ion ở não, gây trở ngại cho sự
tổng hợp enzyme để hình thành hồng cầu, và đặc biệt hơn nữa, nó tác động lên hệ
thần kinh làm trẻ em chậm phát triển trí tuệ. Chì bắt đầu gây nguy hiểm đối với con
ngời khi nồng độ của nó trong máu vợt quá 200 đến 250mg/lít.
1.3.2. Đối với môi trờng
1.3.2.1. Thay đổi nhiệt độ khí quyển
Sự hiện diện của các chất ô nhiễm, đặc biệt là những chất khí gây hiệu ứng
nhà kính, trong không khí trớc hết ảnh hởng đến quá trình cân bằng nhiệt của bầu
khí quyển. Trong số những chất gây hiệu ứng nhà kính, ngời ta quan tâm đến khí
cacbonic CO2 vì nó là thành phần chính trong sản phẩm cháy của nhiên liệu có chứa
thành phần cacbon.
Với tốc độ gia tăng nồng độ khí cacbonic trong bầu khí quyển nh hiện nay,
ngời ta dự đoán vào khoảng giữa thế kỉ 22, nồng độ khí quyển có thể tăng lên gấp
6


đôi. Khi đó theo dự báo của các nhà khoa học, sẽ xảy ra sự thay đổi quan trọng đối
với sự cân bằng nhiệt trên trái đất:
- Nhiệt độ bầu khí quyển sẽ tăng lên từ 2 đến 3o C.
- Một phần băng ở vùng Bắc cực và Nam cực sẽ tan làm tăng chiều cao mực nớc
biển.
- Làm thay đổi chế độ ma gió và sa mạc hoá thêm bề mặt trái đất.

1.3.2.2. ảnh hởng đến sinh thái
Sự gia tăng của NOx, đặc biệt là protoxyde nitơ N2O có nguy cơ làm gia tăng sự
huỷ hoại lớp ozone ở thợng tầng khí quyển, lớp khí cần thiết để lọc tia cực tím phát
xạ từ mặt trời. Tia cực tím gây ung th da và gây đột biến sinh học, đặc biệt là đột
biến sinh ra các vi trùng có khả năng làm lây lan các bệnh lạ dẫn tới huỷ hoại sự
sống của mọi vật trên trái đất giống nh điều kiện hiện nay trên Sao Hoả. Mặt khác,
các chất khí có tính acide nh SO2, NO2, bị ôxy hoá thành acide sulfuric, acide nitric
hoà tan trong ma, trong tuyết, trong sơng mù làm huỷ hoại thảm thực vật trên mặt
đất và gây ăn mòn các công trình kim loại (ma acide).
1.4. Các tiêu chuẩn của thế giới và Việt Nam về nồng độ cho phép của các chất
ô nhiễm trong khí xả động cơ
1.4.1. Tiêu chuẩn của thế giới
1.4.1.1. Đối với các chất ô nhiễm thể khí
a. Mĩ
Bảng 1.4 giới thiệu sự thay đổi về giới hạn nồng độ cho phép của các chất ô
nhiễm trong khí xả ôtô ở Mĩ theo thời gian đối với ôtô du lịch. Giới hạn này đ ợc áp
dụng ở hầu hết các bang, trừ bang California và Newyork (những bang có yêu cầu
khắt khe hơn) và đo theo quy trình FTP 75. Các bảng này cho thấy mức độ khắt khe
của tiêu chuẩn tăng dần theo thời gian: nồng độ cho phép của CO từ 84 g/dặm năm
1960 giảm xuống còn 3,4 g/dặm hiện nay (giảm khoảng 25 lần); nồng độ HC cũng
trong thời gian đó giảm từ 10,6 g/dặm xuống còn 0,25 g/dặm (giảm khoảng 40 lần);
mức độ giảm NOx có thấp hơn, từ 4,1 xuống 0,4 (giảm 10 lần)
Bảng 1.4. Tiêu chuẩn của Mĩ đối với ôtô du lịch ( theo g/dặm, quy trình FTP75)[3]
Năm
1960
1968
1970
1972

CO

84
51
34
28

HC
10,6
6,3
4,1
3,0

7

NOx
4,1
0,4
0,4
0,4


1973
1975
1977
1980
1983
Dự kiến
b. Cộng đồng Châu Âu

28
15

15
7,0
3,4
3,4

3,0
1,5
1,5
0,41
0,41
0,25

3,1
3,1
2,0
2,0
1,0
0,4

Mức độ phát sinh ô nhiễm cho phép đối với xe du lịch và xe tải hạng nhẹ theo
quy trình thử ECE áp dụng ở cộng đồng Châu Âu cho ở bảng 1.5
Bảng 1.5. Tiêu chuẩn cộng đồng Châu u đối với xe du lịch và xe vận tải nhẹ[3]
Năm
áp
dụng
Xăng V > 2,0
6,17
1,6
0,86
1988

7,4
1,97
1991
Xăng 1,4 V 2,0
Xăng V < 1,4
4,6
1,23
1992
Diesel V > 2,0
7,4
1,97
1988
7,4
1,97
1991
Diesel 1,4 V 2,0
Diesel V < 1,4
4,6
1,23
1992
Từ năm 1991 đến nay cộng đồng Châu Âu đã áp dụng các tiêu chuẩn sau:
Euro I năm 1991, Euro II năm 1996, Euro III năm 2000 và Euro IV năm 2005. Với
mỗi tiêu chuẩn mới ra đời, nồng độ giới hạn của khí thải lại thấp hơn so với tiêu
chuẩn trớc. Bảng 1.6 cho ta thấy điều đó.
Loại động cơ
(V (lít) là thể tích xi lanh)

CO
(g/km)

HC + NOx
(g/km)

NOx
(g/km)

Bảng 1.6. Tiêu chuẩn khí thải của Châu Âu từ năm 1991 đến nay [3]
Loại xe

Xe du
lịch
(g/km)

Tiêu chuẩn
Euro I
Euro II
Euro III
Euro IV

Loại 1
Euro I Loại 2
Loại 3
Loại 1
Xe th- Euro II Loại 2
Loại 3
ơng mại
Loại 1
Loại 2
(g/km)
Euro

Loại 3
III
Loại 1
Loại 2

CO
Xăng
Diesel
3,16
2,20
1,00
2,60
0,64
1,00
1,50

Giới hạn
HC
Xăng
Diesel
1,13
0,50
0,90
0,20
0,10

2,72
5,17
6,90

0,97
1,40
1,70

2,20
4,00
5,00
2,30
4,17
5,22
1,00
1,81

1,00
1,25
1,50
0,64
0,80
0,94

0,50
0,60
0,70
0,20
0,25
0,29

0,50
0,63

0,10
0,13

8

NOx
Xăng

Diesel

0,15
0,08

0,50
0,25

0,14
0,19
0,25

0,90
1,30
1,60
0,56
0,72
0,86

1,50
0,18
0,21

0,50
0,65
0,78

0,30
0,69

0,08
0,10

0,25
0,33


Loại xe

Tiêu chuẩn
Euro
Loại 3
2,27
0,40
IV
4,90
Động cơ Euro I
Diesel Euro II
1,101111 4,00
hạng
Euro
5,53

nặng
(g/km) III
Euro
2,76
IV
Loại 1: Xe có trọng lợng < 1305 kg
Loại 2: Xe có trọng lợng 1305 1760 kg
Loại 3: Xe có trọng lợng > 1760 kg

Giới hạn
0,15
0,46

0,11

1,20

0,39

9,00

1,10

7,00

0,83

5,13

0,41

2,56

Hệ thống Euro áp dụng cho tất cả các loại xe trên 4 bánh lắp động cơ đốt
trong chạy bằng nhiên liệu xăng, dầu, LPG (Liquefied Petroleum Gas) và chia theo
tính năng nh: xe du lịch, xe công suất nhỏ, xe công suất lớn và xe bus.
c. Nhật Bản
- Đối với ôtô du lịch sử dụng động cơ xăng
Tiêu chuẩn Nhật Bản theo chu trình thử 10 chế độ và 11 chế độ ứng với các
loại ôtô khác nhau trình bày trên các bảng 1.7, 1.8, 1.9.
Bảng 1.7. Tiêu chuẩn Nhật Bản đối với ôtô du lịch sử dụng động xăng [3]
CO (g/km)
Năm
1973
1975

10 C.độ 11 C.độ
26
2,7
20,81

HC (g/km)
10 C.độ
3,80
0,39

NOx (g/km)

11 C.độ 10 C.độ
3,00

2,33
1,60

11 C.độ
2,70

1976

2,7

20,81

0,39

2,33

1,20

2,20

1978

2,7

20,81

0,39

2,33

0,48

1,47

1988

2,7

20,81

0,39

2,33

0,25

1,47

Bảng 1.8. Tiêu chuẩn Nhật Bản với ôtô du lịch sử dụng động cơ Diesel [3]
Năm
1974

CO (g/km)

HC (g/km)

NOx (g/km)

10 C.độ

11 C.độ

10 C.độ

11 C.độ

19 C.độ

11 C.độ

-

680ppm

-

670ppm

-

590ppm

9


1977

-

680ppm

-

670ppm

-

500ppm

1979

-

680ppm

-

670ppm

-

450ppm

1982

-

680ppm

-

67ppm

-

390ppm

1983

-

680ppm

-

670ppm

610ppm
0,98(g/k
1987
2,7(g/km)
0,62(g/km)
m)
Bảng 1.9. Tiêu chuẩn Nhật Bản đối với ôtô vận tải nhẹ sử dụng động cơ xăng hay GPL [3]
Năm

CO (g/km)

HC (g/km)

NOx

10 C.độ

11 C.độ

10 C.độ

11 C.độ

10 C.độ

11 C.độ

1973

26

-

3,8

-

3,0

-

1975

17

31,83

2,7

4,16

2,3

4,9

1979

17

31,89

2,7

4,16

1,6

2,69

1981

17

31,83

2,7

4,16

1,26

2,33

1988

17

31,83

2,7

4,16

0,7

2,33

Các loại xe vận tải và xe buýt sử dụng động cơ Diesel tuân theo cùng tiêu
chuẩn ô nhiễm của xe du lịch dùng động cơ Diesel.
d. Các nớc khác
Các nớc đang phát triển sử dụng quy trình thử của các nớc phát triển và ấn
định mức độ phát sinh gây ô nhiễm cho phép phù hợp với điều kiện của nớc mình.
Quy trình thử và giới hạn cho phép về nồng độ các chất ô nhiễm trong khí xả động

cơ ở một số nớc đối với ôtô có tải trọng nhỏ hơn 2,7 tấn áp dụng ở một số nớc đợc
giới thiệu trong bảng 1.10. các nớc đang phát triển sử dụng các chu trình của Mĩ,
Châu Âu và Nhật Bản. Tính khắt khe về giới hạn nồng độ các chất ô nhiễm tăng dần
theo thời gian.
Bảng 1.10. Quy trình thử và giới hạn ô nhiễm ở một số nớc đang phát triển [3]
Nớc

Năm

Quy trình

CO (g/km)

Canada

1975
1987
1994

FTP 75
FTP 75
FTP 75

15,53
2,11
2,11
10

HC
(g/km)

1,24
0,25
0,15

NOx(g/km)
1,92
0,62
0,25


úc và
Newzealand
Đài Loan
Singapo
israel
ả rập Xê-út

1976
1982
1986
1987
1988
1989

FTP 72
FTP 72
FTP 75
ECE
ECE
FTP 75

1986

ECE

24,20
22,00
9,30
14,31
14,31
2,11

2,10
1,90
1,91
1,73
0,93
1,90
4,96 (HC+NOx)
4,96 (HC+NOx)
0,25
0,25

Tiêu chuẩn Châu Âu

1983
10 C.độ
26
3,8
3,0

1984
10 C.độ
18
2,8
2,5
Hàn Quốc
(1)
1987
FTP 75
8
2,1
1,5
1987(2)
FTP 75
2,11
0,25
0,62
1989
FTP 75
21,9
1,99
2,29
1990
FTP 75
18,52
1,79
1,99
Mêxicô
1991
FTP 75

6,96
0,70
1,39
1993
FTP 75
2,11
0,25
0,62
1988
FTP 75
24
2,10
2,00
Brazil
1992
FTP 75
12
1,20
1,40
3
3
(1) Ôtô có động cơ V<800 cm , (2) Ôtô < 2,5 tấn, có động cơ V > 800 cm .
1.4.1.2. Các quy định về nồng độ bồ hóng trong khí xả động cơ Diesel
Các quy định về nồng độ cho phép của các chất ô nhiễm dạng khí trong khí
xả động cơ đợc áp dụng rất sớm so với các quy định về nồng độ bồ hóng. Tiêu chuẩn
liên bang Hoa Kì quy định, theo chu trình đo 2.8, độ mờ không vợt quá 20% khi gia
tốc, 15% khi phanh và 50% ở một điểm bất kì của chu trình. Theo tiêu chuẩn Cộng
đồng Châu Âu ở chế độ ổn định đầy tải, giới hạn của hệ số hấp thụ quang học theo
lu lợng của dòng khí xả cho ở bảng 1.11.
Tiêu chuẩn độ khói trong khí xả động cơ Diesel đợc đo theo các đơn vị khác

nhau phụ thuộc từng nớc: hệ số hấp thụ quang học k (Cộng đồng Châu Âu, úc,
Brazil), độ mờ (Mĩ, Hàn Quốc), chỉ số Bosch (Nhật Bản, Thụy Điển). Bảng 1.12 giới
thiệu tiêu chuẩn độ khói của một số nớc.
Bảng 1.11. Giới hạn hệ số hấp thụ quang học theo lu lợng khí xả của động cơ Diesel
làm việc ở chế độ ổn định đầy tải (tiêu chuẩn EU) [3]
G (l/s)
<42
45
50
55

k (l/m)
2,260
2,190
2,080
1,985

G (l/s)
95
100
105
110

11

K (l/m)
1,535
1,495
1,465
1,425

G (l/s)
150
155
160
165

K (l/m)
1,225
1,205
1,190
1,170


60
1,900
115
1,395
170
1,155
65
1,840
120
1,370
175
1,140
70
1,775
125
1,345

180
1,125
75
1,720
130
1,320
185
1,110
80
1,665
135
1,300
190
1,095
85
1,620
140
1,270
195
1,080
90
1,575
145
1,250
<200
1,065
Bảng 1.12. Tiêu chuẩn độ khói của động cơ Diesel áp dụng ở một số nớc [3]
Quốc gia
Cộng đồng
Châu Âu

Thuỵ Điển

Năm
1972
1982
1972
1972
Nhật Bản
1975
1984
Hàn quốc
1980
1.4.2. Tiêu chuẩn của Việt Nam

Chế độ đo

Tiêu chuẩn

Gia tốc tự do

K<0,5 m-1

Gia tốc có tải
đầy tải
Gia tốc không tải
đầy tải
Đầy tải

3,5 đ.vị.Bosch
Độ mờ 50%

Độ mờ 50%
4 đ.v.Bosch
Độ mờ 50%

Năm 1990, chính phủ Việt Nam đã ban hành tiêu chuẩn (TCVN 5123- 90)
quy định về hàm lợng CO trong khí xả động cơ xăng ở chế độ không tải. Theo tiêu
chuẩn này đợc áp dụng cho tất cả ôtô chạy xăng có khối lợng lớn hơn 400 kg. Hàm
lợng CO đợc đo trực tiếp trong khí xả, cách miệng xả 300mm, ở hai chế độ tốc độ:
nmin và 0,6ndm (ndm là tốc độ định mức). Hàm lợng CO không đợc vợt quá 3,5% ở chế
độ nmin và 2,0% ở chế độ 0,6ndm.
Năm 1991, chính phủ Việt Nam ban hành tiêu chuẩn (TCVN 5418-91) quy
định về độ khói trong khí xả động cơ Diesel. Tiêu chuẩn này đợc áp dụng cho tất cả
các loại ôtô dùng động cơ Diesel. Độ khói của khí xả đo ở chế độ gia tốc tự do
không đợc vợt quá 40% HSU (động cơ không tăng áp) và 50% HSU (động cơ tăng
áp).
Năm 1998, Chính Phủ Việt Nam ban hành tiêu chuẩn (TCVN 6438-98) quy
định lại cụ thể hơn giá trị cho phép của các chất ô nhiễm trong khí xả của phơng tiện
vận tải (Bảng 1.13).

Bảng 1.13. Giới hạn tối đa cho phép của thành phần ô nhiễm trong khí thải của các
phơng tiện vận tải [3]
Phơng tiện đăng kí lần
Phơng tiện đang sử dụng
đầu
Thành phần ô
Phơng
tiện
động
cơ
Phơng

tiện
Phơng
Phơng tiện
nhiễm trong
xăng
động cơ
tiện
động cơ
khí xả
12


CO(% thể tích)
HC (ppm thể
tích)
- Động cơ 4 kì
- Động cơ 2 kì
-Động cơ khác
biệt
Độ khói
(%HSU)(2)

MứcI MứcII
6,5
6,0

Diesel
MứcI MứcII

MứcIII

4,5

đông cơ
xăng
4,5

Diesel
Mức I Mức II

-

1500
7800

1200
7800

-

-

1200
7800

-

-

-

3300

3300

-

-

3300

-

-

-

-

-

85

72

-

72

50

Năm 2005, chính phủ Việt Nam ban hành tiêu chuẩn (TCVN 6439: 2005)
thay đổi lại giá trị các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ phơng tiện vận tải. Giá trị
này đợc cho trong bảng 1.14
Bảng 1.14. Giá trị lớn nhất cho phép của các chất gây ô nhiễm trong khí xả [7]
Thành phần ô
nhiễm trong
khí thải
CO (%thể tích)
HC ( ppm thể
tích)
- Động cơ 4 kì
- Động cơ 2 kì

Phơng tiện lắp động cơ cháy cỡng bức
Mô tô, xe
Ô tô
máy
Mức
Mức
Mức
Mức Mức
I
II
III
I
II
4,5
3,5
3,0
4,5

1200

800

600

7800

7800

7800

1500
1000
0

Phơng tiện lắp
động cơ cháy do
nén
Mức Mức Mức
I
II
III
-

1200

-

-

-

7800

-

-

-

- Động cơ đặc
3300
3300
3300
biệt
Độ khói(%
72
60
50
HSU)
Theo quyết định 249/2005/QĐ- TTg của chính phủ thì từ ngày 1/7/2007 các
ôtô ở 5 thành phố lớn là Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng, Cần Thơ
bắt buộc phải thực hiện tiêu chuẩn Euro II, còn các địa phơng khác thực hiện sau
một năm, tức là từ ngày 1/7/2008.
1.5. Quy trình thử của một số nớc
1.5.1. Quy trình thử của Mĩ
Hình 1.2 là quy trình thử FTP 75 của Mĩ. Quy trình này gồm 3 giai đoạn.
Giai đoạn một kéo dài trong 505s, tơng ứng với quãng đờng là 5,78km với tốc độ
trung bình là 41,2km/h. Giai đoạn hai kéo dài trong 867s và đợc bắt đầu sau khi tạm

dừng hoàn toàn động cơ trong 10 phút. Khi bắt đầu thử, động cơ đợc khởi động ở
13


trạng thái nguội sau một đêm để ở nhiệt độ môi trờng 20oC. Giai đoạn 3 đợc khởi
động lại sau khi đã dừng động cơ 10 phút từ lúc kết thúc giai đoạn 2.

Quãng đờng tơng ứng tổng cộng là 17,86km với tốc độ trung bình 34,1km/h.
1.2.
Quy
trình
thửvàFTP
Lợng khí ô nhiễm đợc đoHình
riêng
từng
giai
đoạn
kết 75c
quả chung đợc tính bằng g/km
với cả 2. Quãng đờng tơng ứng tổng cộng là 17,86km với tốc độ trung bình
34,1km/h. Lợng khí ô nhiễm đợc đo riêng từng giai đoạn và kết quả chung đợc tính
bằng g/km với các hệ số điều chỉnh 0,43 đối với giai đoạn đầu, 1 đối với giai đoạn 2
và 0,57 với giai đoạn 3.
1.5.2. Quy trình thử của Nhật Bản
1.5.2.1. Quy trình thử 10 chế độ
Quy trình thử 10 chế độ ứng với điều kiện giao thông trong thành phố.
Thời gian của mỗi công đoạn thử là 135s, ứng với quãng đờng 0,664 km với tốc
độ trung bình 17,7km/h (hình 1.3). Quy trình thử đợc lập lại với 6 công đoạn nh
nhau. Nồng độ ô nhiễm đợc biểu diễn theo g/km.

135 s
1.5.2.2. Quy trình thử 11 chế độ
135s
Hình 1.3: Quy trình thử 10 chế độ Hình 1.4: Quy trình thử 11 chế độ
14


Quy trình này thể hiện chế độ giao thông trên xa lộ. Động cơ đợc khởi động
nguội ở nhiệt độ khoảng từ 20 oC đến 30oC và chạy không tải trong 25s, sau đó tiến
hành thử trong 120s tơng ứng với quãng đờng 1,021 km với tốc độ trung bình
30,6km/h (hình 1.4). Mức độ phát sinh ô nhiễm của ôtô đợc tính theo g/lần thử.
1.5.2.3. Quy trình thử 10- 15 chế độ

Hình 1.5. Quy trình thử 10-15 chế độ của Nhật
Quy trình thử 10-15 chế độ ứng với điều kiện giao thông ở các vùng ngoại ô
Nhật Bản. Quy định này sử dụng 3 công đoạn của quy trình thử 10 chế độ trên đây
và kéo dài thêm một đoạn có tốc độ cực đại 70km/h (hình 1.5). quãng đờng thử tơng
ứng dài 4,16km trong thời gian 660s với tốc độ trung bình 22,7km/h. Quy trình này
áp dụng cho ôtô du lịch xuất xởng sau tháng 11 năm 1991. Đến tháng 10 năm 1993
nó đợc áp dụng thêm cho xe tải dới 2,5 tấn.
1.6. Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đôt
trong
1.6.1. Phơng pháp tối u kết cấu và điều khiển
1.6.1.1. Phơng pháp luân hồi khí xả
Hệ thống luân hồi khí xả (EGR) đợc dùng để giảm lợng NOx trong khí xả.
Nh đã đề cập ở phần trớc, NOx tăng khi tăng ga hay tải lớn, vì nhiệt độ cao sẽ thúc
đẩy N2 tác dụng với O2 trong không khí.

Hình 1.6. Sơ đồ hệ thống luân hồi khí xả
15

Vì vậy cách tốt nhất để giảm lợng NOx là giảm nhiệt độ trong buồng cháy.
Khí xả gồm 2 chất chính là CO2 và hơi nớc (H2O) chúng là các khí trơ không
phản ứng với O2. Hệ thống EGR tuần hoàn lại những khí này qua ống góp nạp để
giảm nhiệt độ do sự cháy tạo ra. Khi hỗn hợp khí - xăng và các khí xả đợc trộn với
nhau, tỷ lệ trong hỗn hợp sẽ giảm (hỗn hợp nhạt hơn) và thêm vào đó một phần nhiệt
tạo ra do sự cháy của hỗn hợp này đợc khí xả mang ra.
Nhiệt độ cực đại đạt đợc trong buồng cháy vì vậy sẽ giảm, làm giảm lợng NOx
đợc sinh ra.

Trong hệ thống luân hồi khí xả, lợng khí xả tuần hoàn lại đợc điều khiển bởi bộ
Hình 1.7. Hệ thống luân hồi khí xả có bộ điều chỉnh chân không
điều chỉnh chân không EGR.
Điều này là cần thiết bởi vì độ chân không trong ống góp nạp lớn khi tải nhỏ.
Vì vậy, khí xả tuần hoàn bởi hệ thống EGR không đợc điều khiển, một lợng khí xả
nhiều hơn cần thiết tuần hoàn lại do độ chân không ống góp nạp lớn khi tải nhỏ, dẫn
đến động cơ chạy không ổn định.
Vì lý do trên, cần có một bộ điều biến chân không EGR để giới hạn lợng khí
xả đợc tuần hoàn lại khi tải nhỏ.

áp suất trong ống góp xả tăng khi tải lớn và giảm khi tải nhỏ. Thêm vào đó áp
suất cũng giảm khi lợng
Hìnhkhí
1.8.tuần
Sự thay
hoàn đổi
tăngtrong
với cùng
áp suất

mộtkhí
chếxảđộ tải. Bộ điều biến

16


chân không EGR điều khiển lợng khí xả tuần hoàn lại bằng việc lợi dụng sự thay đổi
áp suất này.
Tỷ lệ khí xả có mặt trong hỗn hợp khí- xăng đợc gọi là Tỷ lệ EGR. Sự liên
quan giữa tỷ lệ này và tải động cơ đợc chỉ ra ở đồ thị dới.

Do khí NOx sinh ra thấp khi nhiệt độ giảm, nên lúc này không cần sử dụng hệ
Hìnhsử1.9.
Mối
giữa
lệ giảm
EGR tính
và tải
động
thống EGR. Do việc
dụng
hệ quan
thống hệ
EGR
sẽ tỷ
làm
năng
củacơ
xe nên EGR
sẽ tự động bị tắt ở thời gian này. Nhờ van chân không điều khiển bằng nhiệt (TVSV)

hay BVSV.
Tỷ lệ EGR thấp có nghĩa là không có nhiều khí xả trong hỗn hợp khí, tỷ lệ
EGR cao có nghĩa là có nhiều khí xả.
ở một vài xe đời mới, van EGR đợc điều khiển bằng van EGR (kiểu mô tơ bớc) hay van chân không (VSV) đợc sử dụng thay cho bộ điều biến chân không EGR
hay TVSV (BVSV). TVSV (Van chân không điều khiển bằng nhiệt) là một thiết bị
đóng mở dòng chân không từ mạch này sang mạch khác phụ thuộc vào nhiệt độ nớc
làm mát nó hoạt động nh sau:
Khi nhiệt độ nớc làm mát thấp, sáp nhiệt co lại cho phép lò xo đẩy piston đi
xuống phía dới ra xa khỏi cần đẩy. Chân không đợc cấp vào cửa K còn không khí đợc cấp vào cửa J. Tơng tự, chân không cũng đợc cấp vào cửa N cùng thời gian đó,
trong khi không khí đợc cấp vào hai cửa còn lại là M và L
Khi nhiệt độ tăng, sáp nhiệt giãn nở, đẩy piston đi lên. Nó cho phép chân
không đợc cấp vào cửa L và N
Khi nhiệt độ tăng lên nữa, piston đợc đẩy lên cao hơn, chân không ngừng cấp
vào cửa N và thay vào đó cấp cho cửa L và M

17

Hình 1.10. Van chân không điều khiển bằng nhiệt


1.6.1.2. Phơng pháp hút không khí đốt khí xả trê đờng thải
Nếu không khí đợc đẩy vào trong ống góp xả và nếu khí xả đủ nóng, khí xả sẽ
đợc cháy lại trớc khi bị xả vào trong không khí, CO và HC có mặt trong khí xả sẽ
biến thành các chất không ô nhiễm là CO2 và H2O, để thực nhiệm vụ này ngời ta sử
dụng phơng hút khí (AS).

Hình 1.12. Động cơ có hệ
Hình 1.11. Động cơ không
AS đột ngột một
Phơng

ASASdùng xung của khí xả (có nghĩa là sựthống
thay đổi
có hệpháp
thống
cách bình thờng của áp suất xả) để mở và đóng van lỡi gà cho phép khí vào ống góp
xả trong thời gian rất ngắn.
ở một vài hệ thống AS, một thiết bị đợc lắp đặt để ngăn việc cung cấp không
khí trong khi động cơ đang giảm tốc hay khi nó còn lạnh.
Khi giảm tốc và khi nhiệt độ nớc làm mát thấp, hỗn hợp khí - xăng quá đậm
dẫn đến có thể làm bộ lọc khí xả bị quá nóng hay gây ra cháy trong đờng ống xả.

18

Hình 1.13. Hệ thống hút khí


Hoạt động của hệ thống AS đợc thể hiện nh sau: Khi động cơ chạy bình thờng,
nhiệt độ nớc làm mát dới 350C, nếu tốc độ dới 3600v/ph van VSV sẽ mở, hệ thống
AS hoạt động, khi tốc độ lớn, van VSV sẽ đóng, hệ thống AS sẽ ngừng hoạt động.
Khi ở chế độ giảm ga, nhiệt độ động cơ trên 35 0C, tốc độ trên 1200v/ph thì van
VSV mở, hệ thống AS hoạt động và khi tốc độ dới 1200v/ph thì van VSV đóng, hệ
thống AS tắt.

EC
U

1.6.2. Phơng pháp xử lý khí thải bằng bộ xúc tác
Hình 1.14. Sơ đồ hệ thống AS sử dụng sự điều khiển của ECU
Chất xúc tác là những chất thúc đẩy phản ứng hoá học nhng bản thân chúng
không thay đổi về hình dạng cũng nh khối lợng.

Ví dụ khi HC, CO và NOx bị nung nóng với ôxy đến 5000C, thực tế không có
phản ứng hoá học nào xảy ra giữa chúng. Tuy nhiên khi cho chúng đi qua xúc tác
phản ứng hoá học sẽ xảy ra biến chúng thành những chất vô hại CO 2, H2O và N2.
Các chất xúc tác đợc dùng trong bộ lọc khí xả trên ôtô là khác nhau phụ thuộc
vào từng loại khí, nhng thờng dùng loại: bạch kim, paladi, Esidi và Rodi... Các chất
xúc tác đợc phủ lên bề mặt của rất nhiều vật mang để tăng diện tích tiếp xúc với
khí xả.

19