Nghiên cứu xây dựng quan hệ giữa phát thải và chế độ làm việc của xe máy khi sử dụng nhiên liệu xăng sinh học
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.65 MB, 107 trang )
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu kết quả nêu
trong luận văn là trung thực./.
Hà nội, ngày tháng 08 năm 2013
Tác giả
Bùi Minh Hiệp
HV: Bùi Minh Hiệp
1
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và làm luận văn cao học với nội dung “Nghiên cứu xây
dựng quan hệ giữa phát thải và chế độ làm việc của xe máy khi sử dụng nhiên
liệu xăng sinh học”. Em xin chân thành cảm ơn các thầy trong Bộ môn Động cơ
đốt trong - Viện Cơ khí Động lực, Viện đào tạo sau đại học Trường Đại học Bách
khoa Hà Nội các bạn học viên lớp 2011B Sơn Tây, đã trang bị cho em những kiến
thức cần thiết trong quá trình học tập, tạo điều kiện về cơ sở vật chất và giúp đỡ
trong suốt thời gian học tập và làm luận văn.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Phạm Hữu Tuyến, người đã
hướng dẫn em hết sức tận tình và chu đáo, về mặt chuyên môn để em hoàn thành
bản Luận văn này.
Tác giả
Bùi Minh Hiệp
HV: Bùi Minh Hiệp
2
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN..........................................................................................................2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT...........................................13
DANH MỤC CÁC BẢNG.....................................................................................14
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ.........................................................24
PHẦN MỞ ĐẦU....................................................................................................34
1.Lý do chọn đề tài.................................................................................................34
Động cơ đốt trong là nguồn động lực chính trên các phương tiện giao thông
vận tải, máy nông nghiệp và đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác
như xây dựng, khai khoáng, điện.v.v.. Tuy nhiên, động cơ đốt trong tiêu thụ
một lượng lớn nhiên liệu dầu mỏ hiện đang cạn kiệt. Đồng thời khí thải từ
động cơ đốt trong có chứa nhiều chất độc hại gây ô nhiễm môi trường, làm
biến đổi khí hậu, ảnh hưởng tới đời sống và sức khỏe con người......................34
2. Lịch sử nghiên cứu............................................................................................36
3. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu.............36
a. Mục đích.............................................................................................................36
b. Đối tượng nghiên cứu........................................................................................36
4. Các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả........................................37
5. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................37
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ PHÁT THẢI TỪ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
VÀ HỆ SỐ PHÁT THẢI.......................................................................................38
1.1. Các chất độc hại trong khí thải động cơ.......................................................38
1.1.1. Sự hình thành các chất độc hại trong khí thải...........................................38
1.1.2. Ảnh hưởng của các chế độ làm việc không ổn định đến thành phần độc
hại trong khí thải...................................................................................................39
1.1.3. Ảnh hưởng của các chất độc hại đến môi trường và sức khỏe con người40
1.1.4. Vấn đề kiểm soát khí thải trên thế giới và ở Việt Nam.............................43
a. Kiểm soát khí thải trên thế giới................................................................43
Trọng lượng xe.......................................................................................................51
HV: Bùi Minh Hiệp
3
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Năm......................................................................................................................... 51
Chu trình thử.........................................................................................................51
CO........................................................................................................................... 51
HC........................................................................................................................... 51
NOx......................................................................................................................... 51
PM.......................................................................................................................... 51
1986......................................................................................................................... 51
10-15mode..............................................................................................................51
2.1 (2.7)................................................................................................................... 51
0.40 (0.62)...............................................................................................................51
0.70 (0.98)...............................................................................................................51
1990......................................................................................................................... 51
2.1 (2.7)................................................................................................................... 51
0.40 (0.62)...............................................................................................................51
0.50 (0.72)...............................................................................................................51
1994......................................................................................................................... 51
2.1 (2.7)................................................................................................................... 51
0.40 (0.62)...............................................................................................................51
0.50 (0.72)...............................................................................................................51
0.20 (0.34)...............................................................................................................51
1997......................................................................................................................... 51
2.1 (2.7)................................................................................................................... 51
0.40 (0.62)...............................................................................................................51
0.40 (0.55)...............................................................................................................51
0.08 (0.14)...............................................................................................................51
2002a....................................................................................................................... 51
0.63.......................................................................................................................... 51
0.12.......................................................................................................................... 51
0.30.......................................................................................................................... 51
HV: Bùi Minh Hiệp
4
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
0.056........................................................................................................................ 51
2005b....................................................................................................................... 51
JC 08c..................................................................................................................... 51
2.1 (2.7)................................................................................................................... 51
0.40 (0.62)...............................................................................................................51
0.70 (0.98)...............................................................................................................51
2009......................................................................................................................... 52
2.1 (2.7)................................................................................................................... 52
0.40 (0.62)...............................................................................................................52
0.50 (0.72)...............................................................................................................52
1986......................................................................................................................... 52
10-15 mode.............................................................................................................52
2.1 (2.7)................................................................................................................... 52
0.40 (0.62)...............................................................................................................52
0.90 (1.26)...............................................................................................................52
1992......................................................................................................................... 52
2.1 (2.7)................................................................................................................... 52
0.40 (0.62)...............................................................................................................52
0.60 (0.84)...............................................................................................................52
1994......................................................................................................................... 52
2.1 (2.7)................................................................................................................... 52
0.40 (0.62)...............................................................................................................52
0.60 (0.84)...............................................................................................................52
0.20 (0.34)...............................................................................................................52
1998......................................................................................................................... 52
2.1 (2.7)................................................................................................................... 52
0.40 (0.62)...............................................................................................................52
0.40 (0.55)...............................................................................................................52
0.08 (0.14)...............................................................................................................52
HV: Bùi Minh Hiệp
5
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
2002a....................................................................................................................... 52
0.63.......................................................................................................................... 52
0.12.......................................................................................................................... 52
0.30.......................................................................................................................... 52
0.056........................................................................................................................ 52
2005b....................................................................................................................... 52
JC08c...................................................................................................................... 52
0.63.......................................................................................................................... 52
0.024d...................................................................................................................... 52
0.15.......................................................................................................................... 52
0.014........................................................................................................................ 52
2009e....................................................................................................................... 52
0.63.......................................................................................................................... 52
0.024d...................................................................................................................... 52
0.08.......................................................................................................................... 52
0.005........................................................................................................................ 52
b. Vấn đề kiểm soát khí thải ở Việt Nam......................................................54
Thành phần ô nhiễm trong khí thải.....................................................................55
Phương tiện đang sử dụng....................................................................................55
Phương tiện đăng ký lần đầu................................................................................55
Phương tiện động cơ xăng.....................................................................................55
Phương tiện động cơ diesel...................................................................................55
Phương tiện động cơ xăng.....................................................................................55
Phương tiện động cơ diesel...................................................................................55
Mức 1...................................................................................................................... 55
Mức 2...................................................................................................................... 55
Mức 3...................................................................................................................... 55
Mức 1...................................................................................................................... 55
Mức 2...................................................................................................................... 55
HV: Bùi Minh Hiệp
6
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Mức 1...................................................................................................................... 55
Mức 2...................................................................................................................... 55
CO (% thể tích)......................................................................................................55
6,5............................................................................................................................ 55
6,0............................................................................................................................ 55
4,5............................................................................................................................ 55
-............................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
4,5............................................................................................................................ 55
-............................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
HC (ppmV)............................................................................................................. 55
- Động cơ 4 kỳ........................................................................................................55
-............................................................................................................................... 55
1500......................................................................................................................... 55
1200......................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
1200......................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
- Động cơ 2 kỳ........................................................................................................55
-............................................................................................................................... 55
7800......................................................................................................................... 55
7800......................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
7800......................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
HV: Bùi Minh Hiệp
7
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
-............................................................................................................................... 55
Độ khói (%HSU)....................................................................................................55
-............................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
85............................................................................................................................. 55
72............................................................................................................................. 55
-............................................................................................................................... 55
72............................................................................................................................. 55
50............................................................................................................................. 55
Mức 1...................................................................................................................... 55
Mức 2...................................................................................................................... 55
Mức 3...................................................................................................................... 55
Mức 1...................................................................................................................... 55
Mức 2...................................................................................................................... 55
Mức 1...................................................................................................................... 55
Mức 2...................................................................................................................... 55
Mức 3...................................................................................................................... 55
CO (% thể tích)......................................................................................................56
HC (ppmV)............................................................................................................. 56
- Động cơ 4 kỳ........................................................................................................56
- Động cơ 2 kỳ........................................................................................................56
Độ khói (%HSU)....................................................................................................56
1.2. Hệ số phát thải................................................................................................57
1.2.1. Khái niệm hệ số phát thải............................................................................57
1.2.2. Phương pháp tính tổng lượng phát thải từ phương tiện cơ giới..............57
1.3. Các mô hình tính toán phát thải theo chế độ làm việc của động cơ...........59
1.3.1. Mô hình phát thải liên tục (Instantaneous emission factor models).......59
Hình 1.1. Đặc tính tiêu hao nhiên liệu hoặc phát thải của động cơ....................59
HV: Bùi Minh Hiệp
8
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
1.3.2. Mô hình phát thải toàn bộ...........................................................................59
Hình 1.2. Tính toán phát thải NOx theo giá trị tốc độ trung bình của chu trình
thử .......................................................................................................................... 60
1.3.3. Mô hình DGV (Digitalisiertes Grazer Verfahren)....................................60
1.3.4. Mô hình EMPA (Thụy Sỹ)..........................................................................60
Hình 1.4. Đặc tính phát thải CO2 theo áp suất có ích trung bình và tốc độ động
cơ............................................................................................................................. 61
1.3.5. Mô hình PHEM............................................................................................61
Hình 1.5. Xây dựng đặc tính phát thải theo công suất có ích và tốc độ động cơ
từ kết quả thử nghiệm trên băng thử trong mô hình PHEM.............................61
1.4. Một số nghiên cứu tính toán xác định lượng phát thải tại Việt Nam..........62
Hình 1.6. Chu trình lái HMDC.............................................................................63
Hình 1.7. Chu trình lái cho xe máy CEMDC.......................................................64
Chu trình thử ECE R40................................................................................64
Hình 1.8 Chu trình thử ECE R40........................................................................65
CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN HÀM LƯỢNG PHÁT THẢI TỪ SỐ LIỆU ĐO
LIÊN TỤC.............................................................................................................. 66
2.1. Hệ thống thử nghiệm đo phát thải liên tục với xe máy................................66
2.1.1. Cấu tạo hệ thống..........................................................................................66
Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống thử nghiệm khí thải xe máy.......................................66
Hình 2.2. Sơ đồ thiết bị kiểm tra khí thải xe máy................................................67
b. Kết cấu băng thử CD 20’’.................................................................................67
Thông số của băng thử.................................................................................68
c. Giới thiệu hệ thống lấy mẫu khí xả CVS (Constant Volume Sampling)..............68
d. Kết cấu của tủ CEBII................................................................................69
Hình 2.3. Tủ CEBII...............................................................................................69
2.1.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống................................................................71
Hình 2.4. Sơ đồ cấu tạo của bộ phân tích CO......................................................72
Hình 2.5. Sự ảnh hưởng của H2O tới kết quả đo CO.........................................73
Hình 2.6. Nguyên lý phân tích H C......................................................................74
HV: Bùi Minh Hiệp
9
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 2.7. Sơ đồ cấu tạo của bộ phân tích NOx....................................................75
2.2. Cơ sở tính toán hàm lượng phát thải từ số liệu đo liên tục..........................76
2.2.1. Tính toán quy đổi hàm lượng phát thải từ phần triệu thể tích (ppm) sang
khối lượng (g/km) .................................................................................................76
2.2.2. Áp dụng các công thức tính toán với từng thành phần phát thải............77
Hình 2.8 Số liệu đo liên tục...................................................................................81
Hình 2.9. Hàm lượng phát thải CO và tốc độ xe theo thời gian.........................81
Hình 2.10.Hàm lượng phát thải CO2 và tốc độ xe theo thời gian......................82
Hình 2.11. Hàm lượng phát thải HC và tốc độ xe theo thời gian.......................82
Hình 2.12. Hàm lượng phát thải NOx và tốc độ xe theo thời gian.....................83
Hình 2.13. Đồ thị thành phần CO- vận tốc theo thời gian sau khi dịch.............84
Hình 2.14. Đồ thị thành phần CO2- vận tốc theo thời gian sau khi dịch...........85
Hình 2.15. Đồ thị thành phần HC- vận tốc theo thời gian sau khi dịch.............85
Hình 2.16. Đồ thị thành phần NOx- vận tốc theo thời gian sau khi dịch...........86
Hình 2.17. Sơ đồ quá trình xây dựng quan hệ phát thải - tốc độ đối với xe máy
từ số liệu đo phát thải liên tục trên băng thử.......................................................87
CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG QUAN HỆ GIỮA LƯỢNG PHÁT THẢI VÀ CHẾ
ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ XE MÁY........................................................88
3.1.1. Xe máy thử nghiệm......................................................................................88
Hình 3.1. Chu trình WMTC.................................................................................89
Hình 3.2. Chu trình HMDC..................................................................................89
3.2.1. Quan hệ giữa hàm lượng phát thải và tốc độ xe máy khi sử dụng xăng
sinh học E5.............................................................................................................89
................................................................................................................................ 90
Hình 3.4. Đồ thị hàm lượng CO và v theo thời gian khi sử dụng E5 theo chu
trình WMTC..........................................................................................................90
Hình 3.5. Đồ thị hàm lượng CO2 và v theo thời gian khi sử dụng E5 theo chu
trình WMTC .........................................................................................................91
HV: Bùi Minh Hiệp
10
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 3.6. Đồ thị hàm lượng NOx và v theo thời gian khi sử dụng E5 theo chu
trình WMTC..........................................................................................................91
.......................................................................................................................... 92
Hình 3.8. Đồ thị quan hệ CO – v khi sử dụng E5 theo chu trình WMTC........92
Hình 3.9. Đồ thị quan hệ CO2 – v khi sử dụng E5 theo chu trình WMTC......93
Hình 3.10. Đồ thị quan hệ NOx – v khi sử dụng E5 theo chu trình WMTC....93
3.2.2. Quan hệ giữa hàm lượng phát thải và tốc độ xe máy khi sử dụng xăng
sinh học E10...........................................................................................................93
Hình 3.11. Đồ thị quan hệ HC và v theo thời gian khi sử dụng E10 theo chu
trình HMDC........................................................................................................... 94
Hình 3.12. Đồ thị quan hệ CO và v theo thời gian khi sử dụng E10 theo chu
trình HMDC........................................................................................................... 94
Hình 3.13 Đồ thị quan hệ CO2 và v theo thời gian khi sử dụng E10 theo chu
trình HMDC........................................................................................................... 95
Hình 3.14. Đồ thị quan hệ NOx và v theo thời gian khi sử dụng E10 theo chu
trình HMDC........................................................................................................... 95
Hình 3.15. Đồ thị quan hệ HC – v khi sử dụng E10 theo chu trình HMDC......96
Hình 3.16. Đồ thị quan hệ CO – v khi sử dụng E10 theo chu trình HMDC......96
Hình 3.17. Đồ thị quan hệ CO2 – v khi sử dụng E10 theo chu trình HMDC....97
Hình 3.18. Đồ thị quan hệ NOx – v khi sử dụng E10 theo chu trình HMDC....97
3.2.4. Đánh giá phát thải xe máy khi sử dụng xăng sinh học..............................99
Hình 3.19. Đồ thị quan hệ HC –v với các nhiên liệu khác nhau ........................99
Hình 3.20. Đồ thị quan hệ CO –v với các nhiên liệu khác nhau ......................100
Hình 3.21. Đồ thị quan hệ CO2 –v với các nhiên liệu khác nhau ....................100
Hình 3.22. Đồ thị quan hệ NOx –v với các nhiên liệu khác nhau ....................101
3.2.5. Đánh giá độ chính xác của các hàm số....................................................101
Để đánh giá độ chính xác của các hàm số thu được thể hiện quan hệ giữa phát
thải và tốc độ của xe máy khi sử dụng E5 và E10, tiến hành so sánh giá trị phát
thải của trên toàn chu trình khi sử dụng công thức tính và giá trị đo được. . 101
HV: Bùi Minh Hiệp
11
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
So sánh kết quả tính phát thải Kiểm nghiệm kết quả từ số liệu đo liên tục của
xe Airblade từ số liệu đo 3 chu trình thử (WMTC và HMTC,ECE 40)..........101
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.............................................................................104
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................105
[8]. DUONG Vu Huy, TUAN Pham Minh, THE Pham Van, VINH Tran
Quang, LUONG Nguyen The, “Evaluate the emission from some domestically
assembled car brands in Vietnam” Department of Internal Combustion
Engine, Hanoi University of Technology, Vietnam, 2005.................................106
HV: Bùi Minh Hiệp
12
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
TCVN
NEDC
CMEDC
CECDC
HMDC
ECE R40
CVS
Tiêu chuẩn Việt Nam
Chu trình thử châu Âu
Chu trình thử cho xe máy được phát triển bởi Tổng cục môi
trường
Chu trình thử cho xe hạng nhẹ được phát triển bởi Tổng cục
môi trường
Chu trình thử trong thành phố cho xe máy được phát triển tại
PTN Động cơ đốt trong, Đại học Bách khoa Hà Nội
Chu trình thử của châu Âu với xe máy
Hệ thống lấy mẫu với thể tích không đổi.
HV: Bùi Minh Hiệp
13
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
DANH MỤC CÁC BẢNG
LỜI CẢM ƠN..........................................................................................................2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT...........................................13
DANH MỤC CÁC BẢNG.....................................................................................14
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ.........................................................24
PHẦN MỞ ĐẦU....................................................................................................34
1.Lý do chọn đề tài.................................................................................................34
Động cơ đốt trong là nguồn động lực chính trên các phương tiện giao thông
vận tải, máy nông nghiệp và đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác
như xây dựng, khai khoáng, điện.v.v.. Tuy nhiên, động cơ đốt trong tiêu thụ
một lượng lớn nhiên liệu dầu mỏ hiện đang cạn kiệt. Đồng thời khí thải từ
động cơ đốt trong có chứa nhiều chất độc hại gây ô nhiễm môi trường, làm
biến đổi khí hậu, ảnh hưởng tới đời sống và sức khỏe con người......................34
2. Lịch sử nghiên cứu............................................................................................36
3. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu.............36
a. Mục đích.............................................................................................................36
b. Đối tượng nghiên cứu........................................................................................36
4. Các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả........................................37
5. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................37
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ PHÁT THẢI TỪ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
VÀ HỆ SỐ PHÁT THẢI.......................................................................................38
1.1. Các chất độc hại trong khí thải động cơ.......................................................38
1.1.1. Sự hình thành các chất độc hại trong khí thải...........................................38
1.1.2. Ảnh hưởng của các chế độ làm việc không ổn định đến thành phần độc
hại trong khí thải...................................................................................................39
1.1.3. Ảnh hưởng của các chất độc hại đến môi trường và sức khỏe con người40
1.1.4. Vấn đề kiểm soát khí thải trên thế giới và ở Việt Nam.............................43
Trọng lượng xe.......................................................................................................51
HV: Bùi Minh Hiệp
14
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Năm......................................................................................................................... 51
Chu trình thử.........................................................................................................51
CO........................................................................................................................... 51
HC........................................................................................................................... 51
NOx......................................................................................................................... 51
PM.......................................................................................................................... 51
1986......................................................................................................................... 51
10-15mode..............................................................................................................51
2.1 (2.7)................................................................................................................... 51
0.40 (0.62)...............................................................................................................51
0.70 (0.98)...............................................................................................................51
1990......................................................................................................................... 51
2.1 (2.7)................................................................................................................... 51
0.40 (0.62)...............................................................................................................51
0.50 (0.72)...............................................................................................................51
1994......................................................................................................................... 51
2.1 (2.7)................................................................................................................... 51
0.40 (0.62)...............................................................................................................51
0.50 (0.72)...............................................................................................................51
0.20 (0.34)...............................................................................................................51
1997......................................................................................................................... 51
2.1 (2.7)................................................................................................................... 51
0.40 (0.62)...............................................................................................................51
0.40 (0.55)...............................................................................................................51
0.08 (0.14)...............................................................................................................51
2002a....................................................................................................................... 51
0.63.......................................................................................................................... 51
0.12.......................................................................................................................... 51
0.30.......................................................................................................................... 51
HV: Bùi Minh Hiệp
15
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
0.056........................................................................................................................ 51
2005b....................................................................................................................... 51
JC 08c..................................................................................................................... 51
2.1 (2.7)................................................................................................................... 51
0.40 (0.62)...............................................................................................................51
0.70 (0.98)...............................................................................................................51
2009......................................................................................................................... 52
2.1 (2.7)................................................................................................................... 52
0.40 (0.62)...............................................................................................................52
0.50 (0.72)...............................................................................................................52
1986......................................................................................................................... 52
10-15 mode.............................................................................................................52
2.1 (2.7)................................................................................................................... 52
0.40 (0.62)...............................................................................................................52
0.90 (1.26)...............................................................................................................52
1992......................................................................................................................... 52
2.1 (2.7)................................................................................................................... 52
0.40 (0.62)...............................................................................................................52
0.60 (0.84)...............................................................................................................52
1994......................................................................................................................... 52
2.1 (2.7)................................................................................................................... 52
0.40 (0.62)...............................................................................................................52
0.60 (0.84)...............................................................................................................52
0.20 (0.34)...............................................................................................................52
1998......................................................................................................................... 52
2.1 (2.7)................................................................................................................... 52
0.40 (0.62)...............................................................................................................52
0.40 (0.55)...............................................................................................................52
0.08 (0.14)...............................................................................................................52
HV: Bùi Minh Hiệp
16
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
2002a....................................................................................................................... 52
0.63.......................................................................................................................... 52
0.12.......................................................................................................................... 52
0.30.......................................................................................................................... 52
0.056........................................................................................................................ 52
2005b....................................................................................................................... 52
JC08c...................................................................................................................... 52
0.63.......................................................................................................................... 52
0.024d...................................................................................................................... 52
0.15.......................................................................................................................... 52
0.014........................................................................................................................ 52
2009e....................................................................................................................... 52
0.63.......................................................................................................................... 52
0.024d...................................................................................................................... 52
0.08.......................................................................................................................... 52
0.005........................................................................................................................ 52
Thành phần ô nhiễm trong khí thải.....................................................................55
Phương tiện đang sử dụng....................................................................................55
Phương tiện đăng ký lần đầu................................................................................55
Phương tiện động cơ xăng.....................................................................................55
Phương tiện động cơ diesel...................................................................................55
Phương tiện động cơ xăng.....................................................................................55
Phương tiện động cơ diesel...................................................................................55
Mức 1...................................................................................................................... 55
Mức 2...................................................................................................................... 55
Mức 3...................................................................................................................... 55
Mức 1...................................................................................................................... 55
Mức 2...................................................................................................................... 55
Mức 1...................................................................................................................... 55
HV: Bùi Minh Hiệp
17
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Mức 2...................................................................................................................... 55
CO (% thể tích)......................................................................................................55
6,5............................................................................................................................ 55
6,0............................................................................................................................ 55
4,5............................................................................................................................ 55
-............................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
4,5............................................................................................................................ 55
-............................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
HC (ppmV)............................................................................................................. 55
- Động cơ 4 kỳ........................................................................................................55
-............................................................................................................................... 55
1500......................................................................................................................... 55
1200......................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
1200......................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
- Động cơ 2 kỳ........................................................................................................55
-............................................................................................................................... 55
7800......................................................................................................................... 55
7800......................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
7800......................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
HV: Bùi Minh Hiệp
18
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Độ khói (%HSU)....................................................................................................55
-............................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
-............................................................................................................................... 55
85............................................................................................................................. 55
72............................................................................................................................. 55
-............................................................................................................................... 55
72............................................................................................................................. 55
50............................................................................................................................. 55
Mức 1...................................................................................................................... 55
Mức 2...................................................................................................................... 55
Mức 3...................................................................................................................... 55
Mức 1...................................................................................................................... 55
Mức 2...................................................................................................................... 55
Mức 1...................................................................................................................... 55
Mức 2...................................................................................................................... 55
Mức 3...................................................................................................................... 55
CO (% thể tích)......................................................................................................56
HC (ppmV)............................................................................................................. 56
- Động cơ 4 kỳ........................................................................................................56
- Động cơ 2 kỳ........................................................................................................56
Độ khói (%HSU)....................................................................................................56
1.2. Hệ số phát thải................................................................................................57
1.2.1. Khái niệm hệ số phát thải............................................................................57
1.2.2. Phương pháp tính tổng lượng phát thải từ phương tiện cơ giới..............57
1.3. Các mô hình tính toán phát thải theo chế độ làm việc của động cơ...........59
1.3.1. Mô hình phát thải liên tục (Instantaneous emission factor models).......59
Hình 1.1. Đặc tính tiêu hao nhiên liệu hoặc phát thải của động cơ....................59
1.3.2. Mô hình phát thải toàn bộ...........................................................................59
HV: Bùi Minh Hiệp
19
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 1.2. Tính toán phát thải NOx theo giá trị tốc độ trung bình của chu trình
thử .......................................................................................................................... 60
1.3.3. Mô hình DGV (Digitalisiertes Grazer Verfahren)....................................60
1.3.4. Mô hình EMPA (Thụy Sỹ)..........................................................................60
Hình 1.4. Đặc tính phát thải CO2 theo áp suất có ích trung bình và tốc độ động
cơ............................................................................................................................. 61
1.3.5. Mô hình PHEM............................................................................................61
Hình 1.5. Xây dựng đặc tính phát thải theo công suất có ích và tốc độ động cơ
từ kết quả thử nghiệm trên băng thử trong mô hình PHEM.............................61
1.4. Một số nghiên cứu tính toán xác định lượng phát thải tại Việt Nam..........62
Hình 1.6. Chu trình lái HMDC.............................................................................63
Hình 1.7. Chu trình lái cho xe máy CEMDC.......................................................64
Hình 1.8 Chu trình thử ECE R40........................................................................65
CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN HÀM LƯỢNG PHÁT THẢI TỪ SỐ LIỆU ĐO
LIÊN TỤC.............................................................................................................. 66
2.1. Hệ thống thử nghiệm đo phát thải liên tục với xe máy................................66
2.1.1. Cấu tạo hệ thống..........................................................................................66
Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống thử nghiệm khí thải xe máy.......................................66
Hình 2.2. Sơ đồ thiết bị kiểm tra khí thải xe máy................................................67
b. Kết cấu băng thử CD 20’’.................................................................................67
Hình 2.3. Tủ CEBII...............................................................................................69
2.1.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống................................................................71
Hình 2.4. Sơ đồ cấu tạo của bộ phân tích CO......................................................72
Hình 2.5. Sự ảnh hưởng của H2O tới kết quả đo CO.........................................73
Hình 2.6. Nguyên lý phân tích H C......................................................................74
Hình 2.7. Sơ đồ cấu tạo của bộ phân tích NOx....................................................75
2.2. Cơ sở tính toán hàm lượng phát thải từ số liệu đo liên tục..........................76
2.2.1. Tính toán quy đổi hàm lượng phát thải từ phần triệu thể tích (ppm) sang
khối lượng (g/km) .................................................................................................76
HV: Bùi Minh Hiệp
20
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
2.2.2. Áp dụng các công thức tính toán với từng thành phần phát thải............77
Hình 2.8 Số liệu đo liên tục...................................................................................81
Hình 2.9. Hàm lượng phát thải CO và tốc độ xe theo thời gian.........................81
Hình 2.10.Hàm lượng phát thải CO2 và tốc độ xe theo thời gian......................82
Hình 2.11. Hàm lượng phát thải HC và tốc độ xe theo thời gian.......................82
Hình 2.12. Hàm lượng phát thải NOx và tốc độ xe theo thời gian.....................83
Hình 2.13. Đồ thị thành phần CO- vận tốc theo thời gian sau khi dịch.............84
Hình 2.14. Đồ thị thành phần CO2- vận tốc theo thời gian sau khi dịch...........85
Hình 2.15. Đồ thị thành phần HC- vận tốc theo thời gian sau khi dịch.............85
Hình 2.16. Đồ thị thành phần NOx- vận tốc theo thời gian sau khi dịch...........86
Hình 2.17. Sơ đồ quá trình xây dựng quan hệ phát thải - tốc độ đối với xe máy
từ số liệu đo phát thải liên tục trên băng thử.......................................................87
CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG QUAN HỆ GIỮA LƯỢNG PHÁT THẢI VÀ CHẾ
ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ XE MÁY........................................................88
3.1.1. Xe máy thử nghiệm......................................................................................88
Hình 3.1. Chu trình WMTC.................................................................................89
Hình 3.2. Chu trình HMDC..................................................................................89
3.2.1. Quan hệ giữa hàm lượng phát thải và tốc độ xe máy khi sử dụng xăng
sinh học E5.............................................................................................................89
................................................................................................................................ 90
Hình 3.4. Đồ thị hàm lượng CO và v theo thời gian khi sử dụng E5 theo chu
trình WMTC..........................................................................................................90
Hình 3.5. Đồ thị hàm lượng CO2 và v theo thời gian khi sử dụng E5 theo chu
trình WMTC .........................................................................................................91
Hình 3.6. Đồ thị hàm lượng NOx và v theo thời gian khi sử dụng E5 theo chu
trình WMTC..........................................................................................................91
.......................................................................................................................... 92
Hình 3.8. Đồ thị quan hệ CO – v khi sử dụng E5 theo chu trình WMTC........92
Hình 3.9. Đồ thị quan hệ CO2 – v khi sử dụng E5 theo chu trình WMTC......93
HV: Bùi Minh Hiệp
21
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 3.10. Đồ thị quan hệ NOx – v khi sử dụng E5 theo chu trình WMTC....93
3.2.2. Quan hệ giữa hàm lượng phát thải và tốc độ xe máy khi sử dụng xăng
sinh học E10...........................................................................................................93
Hình 3.11. Đồ thị quan hệ HC và v theo thời gian khi sử dụng E10 theo chu
trình HMDC........................................................................................................... 94
Hình 3.12. Đồ thị quan hệ CO và v theo thời gian khi sử dụng E10 theo chu
trình HMDC........................................................................................................... 94
Hình 3.13 Đồ thị quan hệ CO2 và v theo thời gian khi sử dụng E10 theo chu
trình HMDC........................................................................................................... 95
Hình 3.14. Đồ thị quan hệ NOx và v theo thời gian khi sử dụng E10 theo chu
trình HMDC........................................................................................................... 95
Hình 3.15. Đồ thị quan hệ HC – v khi sử dụng E10 theo chu trình HMDC......96
Hình 3.16. Đồ thị quan hệ CO – v khi sử dụng E10 theo chu trình HMDC......96
Hình 3.17. Đồ thị quan hệ CO2 – v khi sử dụng E10 theo chu trình HMDC....97
Hình 3.18. Đồ thị quan hệ NOx – v khi sử dụng E10 theo chu trình HMDC....97
3.2.4. Đánh giá phát thải xe máy khi sử dụng xăng sinh học..............................99
Hình 3.19. Đồ thị quan hệ HC –v với các nhiên liệu khác nhau ........................99
Hình 3.20. Đồ thị quan hệ CO –v với các nhiên liệu khác nhau ......................100
Hình 3.21. Đồ thị quan hệ CO2 –v với các nhiên liệu khác nhau ....................100
Hình 3.22. Đồ thị quan hệ NOx –v với các nhiên liệu khác nhau ....................101
3.2.5. Đánh giá độ chính xác của các hàm số....................................................101
Để đánh giá độ chính xác của các hàm số thu được thể hiện quan hệ giữa phát
thải và tốc độ của xe máy khi sử dụng E5 và E10, tiến hành so sánh giá trị phát
thải của trên toàn chu trình khi sử dụng công thức tính và giá trị đo được. . 101
So sánh kết quả tính phát thải Kiểm nghiệm kết quả từ số liệu đo liên tục của
xe Airblade từ số liệu đo 3 chu trình thử (WMTC và HMTC,ECE 40)..........101
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.............................................................................104
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................105
HV: Bùi Minh Hiệp
22
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
[8]. DUONG Vu Huy, TUAN Pham Minh, THE Pham Van, VINH Tran
Quang, LUONG Nguyen The, “Evaluate the emission from some domestically
assembled car brands in Vietnam” Department of Internal Combustion
Engine, Hanoi University of Technology, Vietnam, 2005.................................106
HV: Bùi Minh Hiệp
23
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
LỜI CẢM ƠN..........................................................................................................2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT...........................................13
DANH MỤC CÁC BẢNG.....................................................................................14
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ.........................................................24
PHẦN MỞ ĐẦU....................................................................................................34
1.Lý do chọn đề tài.................................................................................................34
Động cơ đốt trong là nguồn động lực chính trên các phương tiện giao thông
vận tải, máy nông nghiệp và đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác
như xây dựng, khai khoáng, điện.v.v.. Tuy nhiên, động cơ đốt trong tiêu thụ
một lượng lớn nhiên liệu dầu mỏ hiện đang cạn kiệt. Đồng thời khí thải từ
động cơ đốt trong có chứa nhiều chất độc hại gây ô nhiễm môi trường, làm
biến đổi khí hậu, ảnh hưởng tới đời sống và sức khỏe con người......................34
2. Lịch sử nghiên cứu............................................................................................36
3. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu.............36
a. Mục đích.............................................................................................................36
b. Đối tượng nghiên cứu........................................................................................36
4. Các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả........................................37
5. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................37
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ PHÁT THẢI TỪ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
VÀ HỆ SỐ PHÁT THẢI.......................................................................................38
1.1. Các chất độc hại trong khí thải động cơ.......................................................38
1.1.1. Sự hình thành các chất độc hại trong khí thải...........................................38
1.1.2. Ảnh hưởng của các chế độ làm việc không ổn định đến thành phần độc
hại trong khí thải...................................................................................................39
1.1.3. Ảnh hưởng của các chất độc hại đến môi trường và sức khỏe con người40
1.1.4. Vấn đề kiểm soát khí thải trên thế giới và ở Việt Nam.............................43
Trọng lượng xe.......................................................................................................51
HV: Bùi Minh Hiệp
24
MSHV: CB110502
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Năm......................................................................................................................... 51
Chu trình thử.........................................................................................................51
CO........................................................................................................................... 51
HC........................................................................................................................... 51
NOx......................................................................................................................... 51
PM.......................................................................................................................... 51
1986......................................................................................................................... 51
10-15mode..............................................................................................................51
2.1 (2.7)................................................................................................................... 51
0.40 (0.62)...............................................................................................................51
0.70 (0.98)...............................................................................................................51
1990......................................................................................................................... 51
2.1 (2.7)................................................................................................................... 51
0.40 (0.62)...............................................................................................................51
0.50 (0.72)...............................................................................................................51
1994......................................................................................................................... 51
2.1 (2.7)................................................................................................................... 51
0.40 (0.62)...............................................................................................................51
0.50 (0.72)...............................................................................................................51
0.20 (0.34)...............................................................................................................51
1997......................................................................................................................... 51
2.1 (2.7)................................................................................................................... 51
0.40 (0.62)...............................................................................................................51
0.40 (0.55)...............................................................................................................51
0.08 (0.14)...............................................................................................................51
2002a....................................................................................................................... 51
0.63.......................................................................................................................... 51
0.12.......................................................................................................................... 51
0.30.......................................................................................................................... 51
HV: Bùi Minh Hiệp
25
MSHV: CB110502
