Nghiên cứu mô hình hóa quá trình tạo nhiên liệu giàu hydro để giảm phát thải độc hại của động cơ đốt trong

bộ giáo dục và đào tạo
trờng đại học bách khoa hà nội
---------------------------------------

luận văn thạc sĩ khoa học

nghiên cứu mô hình hoá quá trình tạo
nhiên liệu giàu hydrô để giảm phát thải
độc hại của động cơ đốt trong

ngành : kỹ thuật động cơ nhiệt
m số:23.04.3898
phạm ngọc anh

Ngời hớng dẫn khoa học: PTS. hoàng đình long

Hà Nội 2009


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 và chưa từng được ai công bố trong các
công trình nào khác!
Hà nội , tháng 11 năm 2009
Tác giả

Phạm Ngọc Anh


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
CO

: Mônôxít cácbon

CO2

: Cácbonđiôxít

CmHn và H-C

: Hyđôcácbon

NOX

: Các loại ôxítnitơ

SO2

: Sunfua dioxit

P-M

: Chất thải dạng hạt

N2

: Nitơ

O2

: Ôxy

CR

: Common Rail

CNG

: Nhiên liệu khí thiên nhiên nén

LNG

: Khí thiên nhiên hoá lỏng

LPG

: Khí dầu mỏ hoá lỏng

H2

: Nhiên liệu khí hydrô

T0

: Nhiệt độ đầu vào

Tc

: Nhiệt độ cuối quá trình nén

k

: Hệ số đoạn nhiệt

Vo/Vc

: Tỷ số nén

A/F

: Tỷ số không khí trrên nhiên liệu

η

: Hiệu suất nhiệt lý thuyết

pa

: Áp suất cuối quá trình nạp

po

: Áp suất dầu quá trình nạp

pr

: Áp suất khí thải

Tr

: Nhiệt độ khí sót

Q

: Lượng nhiệt cần truyền cho két

G

: Lưu lượng hỗn hợp khí giàu hydrô


DANH MỤC BẢNG
Các bảng

Trang
−E j

Bảng 3-1: Các hằng số động học phản ứng kj = k 0 j .e RT

59

Bảng 3-2: Các hằng số cân bằng

60

Bảng 3-3: Các hằng số hấp thụ

60

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Các hình vẽ và đồ thị

Trang

Hình 1-1: Bộ xử lý xúc tác ba đường

21

Hình 1-2: Lọc muội than trong khí thải động cơ Diesel

26

Hình 2-1: Khí thải của động cơ hydrô

40

Hình 2-2: Khí thải của động cơ xăng
Hình 2-3: So sánh thể tích buồng cháy và hàm lượng năng lượng

41

giữa động cơ xăng và động cơ sử dụng nhiên liệu hydro
Hình 3-1: Sơ đồ 2D của lò phản ứng xúc tác nghiên cứu

68

Hình 3-2: Động cơ diesel D243 phục vụ thử nghiệm

74

Hình 3-3: Sơ đồ nguyên lý bộ xúc tác

76

Hình 3-4: Bản vẽ thiết kế bộ xúc tác

80

Hình 3-5: Kích thước mặt ngang của ống làm mát khí giàu hydrô

81

Hình 3-6: Kích thước cánh tản nhiệt

81

Hình 3-7: Kích thước chung của két tản nhiệt

82

Đồ thị 1: Phần trăm sản phẩm ở F/W = 2/0 V=5000l/h

68

Đồ thị 2: Phần trăm sản phẩm ở F/W = 2/2 V=5000l/h
Đồ thị 3: Phần trăm sản phẩm ở F/W = 2/4 V=5000l/h

69

Đồ thị 4: Phần trăm sản phẩm ở F/W = 2/0 V=10000l/h
Đồ thị 5: Phần trăm sản phẩm ở F/W = 2/2 V=10000l/h

70


Đồ thị 6: Phần trăm sản phẩm ở F/W = 2/4 V=10000l/h
Đồ thị 7: Phần trăm sản phẩm ở F/W = 2/0 V=20000l/h
Đồ thị 8: Phần trăm sản phẩm ở F/W = 2/2 V=20000l/h
Đồ thị 9: Phần trăm sản phẩm ở F/W = 2/4 V=20000l/h
Đồ thị 10: Phần trăm sản phẩm ở Vf = 0,5l/h
Đồ thị 11: Phần trăm sản phẩm ở Vf = 1l/h
Đồ thị 12: Phần trăm sản phẩm ở Vf = 2l/h
Đồ thị 13: Phần trăm hydrô sinh ra khi thay đổi chiều dài bộ xúc
tác

70
71
72
73
74


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................ 1
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................... 2
DANH MỤC BẢNG........................................................................................ 3
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ............................................................ 3
LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG............................................................ 3
1.1. Sự phát thải của động cơ đốt trong và phương pháp giảm phát thải

........................................................................................................................ 3
1.1.1 Sự phát thải độc hại của động cơ đốt trong .................................... 3
1.1.1.1 Các thành phần phát thải độc hại của động cơ đốt trong ....... 3
1.1.1.2. Tình hình ô nhiễm môi trường do khí thải động cơ gây ra ở
Việt Nam................................................................................................. 6
1.1.1.3 Các nguồn phát thải của động cơ đốt trong. ............................ 7
1.1.2. Các biện pháp giảm phát thải các thành phần độc hại............... 10
1.1.2.1. Giảm thành phần độc hại khí thải nhờ tối ưu hoá thiết kế
động cơ ................................................................................................. 10
1.1.2.2. Giảm thành phần độc hại bằng biện pháp xử lý khí thải .... 14
1.1.2.3. Thay đổi cách sử dụng nhiên liệu và dùng nhiên liệu thay thế
............................................................................................................... 21
1.2.3 Mục đích và phạm vi nghiên cứu của đề tài ................................. 24
1.2.3.1 Mục đích của đề tài.................................................................. 24
1.2.3.2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài................................................ 24
1.2.3.3 Ý nghĩa khoa học của đề tài .................................................... 24


CHƯƠNG 2: LỢI ÍCH CỦA NHIÊN LIỆU GIÀU HYDRO VÀ CÁC
PHƯƠNG PHÁP TẠO RA TỪ NHIÊN LIỆU TRUYỀN THỐNG......... 26
2.1. Vấn đề chung về sử dụng hydro và nhiên liệu giàu H2 trên thế giới.
...................................................................................................................... 26
2.1.1. Một số đặc điểm liên quan đến nhiên liệu hydro sử dụng trên
động cơ..................................................................................................... 31
2.1.1.1. Phạm vi cháy rộng .................................................................. 31
2.1.1.2 Khoảng dập tắt nhỏ.................................................................. 31
2.1.1.3 Nhiệt độ tự cháy cao. ............................................................... 32
2.1.1.4 Tốc độ cháy cao........................................................................ 32
2.1.1.5 Độ khuêch tán cao ................................................................... 32
2.1.1.6 Mật độ thấp .............................................................................. 33

2.2. Phương pháp sản xuất hydro và nhiên liệu giàu hydro.................. 38
2.2.1 Phản ứng nhiệt hóa nhiên liệu hydrocacbon với hơi nước (phản
ứng thu nhiệt ) ......................................................................................... 39
2.2.2 Phản ứng oxy hóa nhiên liệu không hoàn toàn (phản ứng tỏa
nhiệt): ....................................................................................................... 40
2.2.3 Phản ứng nhiệt hóa hydrocacbon với khí cacbonic (phản ứng thu
nhiệt) ........................................................................................................ 41
2.2.4 Biến đổi nhiệt hóa nhiên liệu hydrocacbon với đồng thời hơi
nước, oxy và cacbonic (quá trình phản ứng trung tính về nhiệt )........ 41
CHƯƠNG 3.................................................................................................... 44
NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG NHIỆT KHÍ THẢI ĐỂ TẠO NHIÊN LIỆU
GIÀU HYDRÔ. ............................................................................................. 44
3.1 Nhiệt khí thải và khả năng tận dụng ................................................. 44
3.1.1 Nhiệt khí thải ra ngoài ................................................................... 44
3.1.2 Tính toán các quá trình công tác: ................................................. 45


3.2 Mô hình toán quá trình tạo nhiên liệu giàu hydro từ nhiên liệu
truyền thống ............................................................................................... 49
3.2.1 Giới thiệu chung............................................................................. 49
3.2.2. Các phản ứng xúc tác biến đổi nhiệt hóa của diesel ................... 50
3.2.3. Tốc độ các phản ứng biến đổi nhiệt hóa của diesel..................... 53
3.2.4. Các phương trình cơ bản .............................................................. 55
3.2.4.1. Tính chất của khí .................................................................... 59
3.2.4.2. Hệ số trao đổi nhiệt và trao đổi chất...................................... 59
3.3 Kết quả nghiên cứu.............................................................................. 61
3.4 Thiết kế chế tạo hệ thống xúc tác ....................................................... 68
3.4.1. Các thông số của động cơ D243 ................................................... 68
3.4.2. Thiết kế hệ thống xúc tác cho động cơ diesel D243 .................... 69
3.4.2.1. Yêu cầu đối với bộ xúc tác...................................................... 69

3.4.2.2. Thiết kế hệ thống xúc tác ....................................................... 69
3.4.2.3. Tính toán, thiết kế két làm mát hỗn hợp khí giàu hydrô ...... 75
CHƯƠNG IV. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 80
4.1. Kết luận................................................................................................ 80
4.2. Hướng phát triển của đề tài............................................................... 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 1


1

LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời kỳ công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước cùng với sự đi
lên của các ngành kinh tế, động cơ đốt trong ngày càng giữ một vai trò quan
trọng và được ứng dụng nhiều trên các lĩnh vực khác nhau như trong nông
nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải cũng như nhiều ngành có kinh tế
khác.
Sự gia tăng nhanh về số lượng động cơ đốt trong sử dụng đã và đang
gây ô nhiễm môi trường trầm trọng do khí thải độc hại. Chính vì vậy vấn đề
đặt ra cho các nhà nghiên cứu là làm thế nào để giảm được ô nhiễm khí thải.
Một trong những hướng nghiên cứu hiện nay là dùng nhiên liệu thay thế gây
phát thải độc hại ít, ví dụ nhiên liệu hydrô và nhiên liệu giàu hydô.
Nhiên liệu hyđrô là loại nhiên liệu từ lâu đã được các nhà nghiên cứu
cân nhắc sử dụng cho động cơ đốt trong. Nhiên liệu này có ưu điểm là cháy
nhanh, trị số ốc tan cao nên cho phép động cơ có thể làm việc ở tốc độ rất cao,
nhờ đó mà dễ dàng tăng công suất động cơ. Thêm nữa, khí thải của động cơ
hydro rất sạch, giới hạn thành phần hỗn hợp để đảm bảo khả năng cháy tốt rất
rộng nên động cơ có thể làm việc với hỗn hợp rất loãng, góp phần làm tăng
tính kinh tế sử dụng động cơ. Tuy nhiên, nhiên liệu hydro có nhược điểm so
với nhiên liệu xăng và diesel là nhiệt trị mole rất thấp nên nếu không thay đổi
kết cấu động cơ khi chuyển từ động cơ chạy xăng hoặc diesel sang động cơ

chạy hoàn toàn bằng hydro thì công suất động cơ sẽ bị giảm nhiều. Thêm nữa,
việc sản xuất, vận chuyển và tích trữ bảo quản nhiên liệu hydro đủ để thay thế
hoàn toàn xăng hoặc diesel khá khó khăn và tốn kém do nhiên liệu có tỷ trọng
rất thấp.
Chính vì vậy, nhiều nhà nghiên cứu quan tâm đến việc sử dụng hydro
như một thành phần phụ gia cho nhiên liệu xăng hoặc diesel. Với phương
pháp này, chỉ cần cấp một tỷ lệ nhỏ hydrô vào trong động cơ để hòa trộn với


2

nhiên liệu chính là xăng hoặc diesel. Nhờ đặc tính cháy nhanh, hydro sẽ giúp
đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu chính tốt hơn nên giảm được thành phần độc hại
khí thải. Vấn đề đặt ra là cần có nguồn cung cấp hydro ổn định và tiện lợi
ngay trên xe để động cơ hoạt động liên tục với hỗn hợp nhiên liệu nói trên.
Trong đề tài tốt nghiệp này Em đưa ra hướng nghiên cứu giảm thành
phần độc hại khí thải động cơ diesel bằng cách tạo ra và cung cấp nhiên liệu
giàu hydro cho động cơ bằng phương pháp phản ứng xúc tác một phần nhiên
liệu diesel nhờ chính khí thải động cơ. Đối tượng nghiên cứu là động cơ
D243 do (Nga) Brarut sản xuất với mục đích là nghiên cứu mô hình hoá quá
trình phản ứng xúc tác nhiên liệu với khí thải tạo nhiên liệu giàu hydrô và từ
đó thiết kế tối ưu bộ xúc tác.
Nội dung tốt nghiệp gồm hai phần, thứ nhất là nghiên cứu lợi ích của
nhiên liệu giàu hydro và các phương pháp tạo ra nhiên liệu này từ nhiên liệu
truyền thống. Thứ hai là nghiên cứu thiết kế bộ xúc tác tận dụng nhiệt khí thải
để tạo nhiên liệu giàu hydro. Em xin chân thành cám ơn TS. Hoàng Đình
Long đã giúp đỡ và chỉ bảo cho em rất nhiều. Cám ơn các thầy cô bộ môn
động cơ đốt trong, phòng thí nghiệm động cơ đốt trong đã tạo mọi điều kiện
về thời gian cũng như trang thiết bị thí nghiệm để em có thể hoàn thành bản
luận văn này.

Học viên cao học

KS. Phạm Ngọc Anh


3

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Sự phát thải của động cơ đốt trong và phương pháp giảm phát thải
1.1.1 Sự phát thải độc hại của động cơ đốt trong
1.1.1.1 Các thành phần phát thải độc hại của động cơ đốt trong
Trong quá trình hoạt động các phương tiện giao thông phát thải vào
không khí một khối lượng lớn các loại khí độc như CO, CO2, hydrocacbon,
NOx, SO2, khói đen, và bồ hóng. Tùy theo loại động cơ và loại nhiên liệu mà
khối lượng các chất thải độc hại chiếm tỷ lệ khác nhau trong khí xả. Ở động
cơ Diesel, nồng độ CO rất bé, chiếm tỉ tệ không đáng kể; nồng độ HC chỉ
bằng khoảng 20% nồng độ HC của động cơ xăng còn nồng độ NOx của hai
loại động cơ có giá trị tương đương nhau. Trái lại, bồ hóng là chất gây ô
nhiễm quan trọng trong khí xả động cơ Diesel, nhưng hàm lượng của nó
không đáng kể trong khí xả động cơ xăng. Sau đây ta sẽ đi tìm hiểu cụ thể
từng thành phần độc hại trong khí xả của động cơ.
- CO: monoxit cacbon là sản phẩm cháy của C trong nhiên liệu trong điều
kiện thiếu oxy. Monoxit cacbon ở dạng khí không màu, không mùi. Khi kết
hợp với sắt có trong sắc tố của máu sẽ tạo thành một hợp chất ngăn cản quá
trình hấp thụ oxy của hemoglobin trong máu, làm giảm khả năng cung cấp
oxy cho các tế bào trong cơ thể. Monoxit cacbon rất độc, chỉ với một hàm
lượng nhỏ trong không khí có thể gây cho con người tử vong. Hàm lượng cực
đại cho phép
[CO] = 33 mg/m3.
- Cacbon dioxit (CO2): là sản phẩm cháy hoàn toàn của các bon với ôxy.

Trong những năm gần đây người ta chú ý nhiều đến các phương tiện giao
thông vận tải vì nó góp phần thải ra CO2 – khí nhà kính quan trọng nhất. Trên
toàn thế giới khoảng 15% CO2 trong không khí là do các phương tiện giao
thông vận tải thải ra. CO2 là một chất gây ngạt. Bình thường tỷ lệ CO2 trong


4

không khí từ 0,3 – 0,4%. Ở nồng độ thấp CO2 kích thích trung tâm hô hấp.
Những nghiên cứu gần đây cho thấy nồng độ CO2 5% đã gây trở ngại cho hô
hấp. Tiếp xúc với CO2 ở nồng độ 15% người ta không thể làm việc được. Ở
nồng độ 30 – 60 % có thể gây nguy hiểm tính mạng cho con người.
- HC: (hydrocacbon, đôi khi còn được ký hiệu là CmHn) là các loại
hydrocarbon có trong nhiên liệu hoặc dầu bôi trơn không cháy hết chứa trong
khí thải. Hydrocarbon có rất nhiều loại. Mỗi loại có mức độ độc hại khác
nhau nên không thể đánh giá chung một cách trực tiếp. Ví dụ, parafin và
naphtalin có thể coi là vô hại. Trái lại, các loại hydrocarbon thơm thường rất
độc, ví dụ như hydrocarbon có nhân benzene có thể gây ung thư. Để đơn giản
khi đưa ra các tiêu chuẩn về môi trường, người ta chỉ đưa ra thành phần
hydrocarbon tổng cộng trong khí thải ( viết tắt là TH ). Hydrocarbon tồn tại
trong khí quyển còn gây ra sương mù, gây tác hại cho mắt và niêm mạc
đường hô hấp.
- Andehyt: có nhiều dạng khác nhau nhưng có chung một công thức tổng
quát là CHO. Andehyt có tác dụng gây tê và có mùi gắt. Một số loại andehyt
có thể gây ung thư. Đối với formandehyt, hàm lượng cực đại cho phép là 0,6
mg/m3.
- Chì: chì rất độc đối với tế bào sống, làm giảm khả năng hấp thụ oxy trong
máu, gây ung thư, làm giảm chỉ số thông minh. [Pb] = 0,1 mg/m3.
- Các oxit nitơ (NOx): Là sản phẩm ôxy hoá nitơ trong không khí trong điều
kiện nhiệt độ cao. Do nitơ có nhiều hoá trị nên oxit nitơ tồn tại ở nhiều dạng

khác nhau, được gọi chung là NOx. Ở các khu đô thị, các phương tiện giao
thông thải ra khoảng 50% lượng NOx trong không khí. NOx được dùng để chỉ
hỗn hợp NO và NO2 trong không khí đồng thời cũng có mặt. NO và NO2
đóng vai trò qua trọng trong ô nhiễm không khí. NOx kết hợp vớ Hemoglobin
(Hb) tạo thành Methemoglobin (Met Hb), làm Hb không vận chuyển được


5

oxy, gây ngạt cho cơ thể. Sau một thời gian tiềm tàng dẫn tới phù phổi cấp,
tím tái biểu hiện co giật và hôn mê. Khi tiếp xúc với NOx ở các nồng độ thấp
(nhiễm độc mãn tính) có các biểu hiện sau: kích ứng mắt, rối lọan tiêu hóa,
viêm phế quản, tổn thương răng.
- Sunfua dioxit (SO2): Trong lĩnh vực ô nhiễm không khí, SO2 là chất ô nhiễm
hàng đầu thường được quy kết là một trong những nguyên nhân quan trọng
gây tác hại cho sức khỏe của người dân đô thị. SO2 kích ứng niêm mạc mắt và
các đường hô hấp trên. Ở nồng độ rất cao, SO2 gây viêm kết mạc, bỏng và đục
giác mạc. Trường hợp tiếp xúc ào ạt với SO2 có thể làm chết người do nguyên
nhân ngưng hô hấp. Tác hại của SO2 đối với chức năng phổi nói chung rất
mạnh khi có mặt của các hạt bụi trong không khí hô hấp. Ngoài ra, SO2 còn
gây tác hại cho cơ quan tạo máu (tủy, lách), gây nhiễm độc da, gây rối loạn
chuyển hóa protein – đường, gây thiếu các vitamin B và C, ức chế enzym
oxydaza.
- Khói đen và các chất thải dạng hạt: Động cơ diesel thải khói đen gấp 7,5 lần
so với động cơ xăng. Khói (bụi cácbon) là nguyên nhân gây ra 90% hiện
tượng hấp thụ ánh sáng và 30% hiện tượng giảm tầm nhìn của người đi
đường, gây nguy hiểm, không an toàn giao thông. Ngoài ra quá trình cháy
không hết nhiên liệu cũng thải ra bụi cacbon. Bụi xâm nhập vào cơ thể chủ
yếu qua đường hô hấp. Các hạt bụi có đường kính lớn hơn 10 µm sẽ luẩn
quẩn ở đường hô hấp trên, sau đó chúng đi xuống đường hô hấp dưới. Phần

lớn các hạt bụi có kích thước từ 5 – 10 µm lưu ở đường hô hấp trên và khi tới
phổi sẽ lắng đọng ô nhiễm do tác dụng của trọng lực. Nguy hiểm nhất là các
hạt bụi có kích thước 5µm còn gọi là bụi hô hấp, đọng lại hầu hết ở phế nang.
Một số hạt được làm sạch bởi các màng nhầy, một số hạt lọt vào máu và một
số nữa trở thành dị vật trong phổi. Bụi kích thích cơ học gây khó khăn cho các
hoạt động của phổi. Chúng có thể gây nên các bệnh đường hô hấp, bệnh hen


6

suyễn, viêm cuống phổi, bệnh viêm cơ phổi, trước hết là các dạng bệnh bụi
phổi. Tiếng ồn là dạng ô nhiễm phổ biến ở các đô thị. Trong các nguồn sinh ra
tiếng ồn ở đô thị thì các phương tiện giao thông vận tải đóng vai trò chủ yếu:
60 – 80 % nguồn sinh ra ồn đô thị là phương tiện giao thông bởi các nguyên
nhân sau: - Tiếng ồn do động cơ, do ống xả. - Tiếng ồn do rung động các bộ
phận xe. Độ ồn này phụ thuộc vào tình trạng kỹ thuật xe. Nếu xe được bảo
dưỡng tốt, tình trạng máy hoàn hảo, tình trạng thùng xe và khung xe chắc
chắn, độ giảm xóc tốt thì tiếng ồn sẽ giảm. - Tiếng ồn do đóng cửa xe, do còi
xe, do phanh xe, do sự tương tác giữa lốp xe và mặt đường, nhiều lúc cả tiếng
la hét của phụ xe đã gây giật mình hốt hoảng cho người đi đường v.v… Tiếng
ồn gây tác hại rất lớn đến toàn bộ cơ thể nói chung và cơ quan thính giác nói
riêng. Tiếng ồn mạnh, thường xuyên gây nên bệnh đau đầu, chóng mặt, cảm
giác sợ hãi, bực tức vô cớ, trạng thái tâm thần bất ổn, mệt mỏi. Tiếng ồn gây
ra những thay đổi trong hệ thống tim – mạch, kèm theo sự rối loạn trương lực
mạch máu, rối loạn nhịp tim. Tiếng ồn còn làm rối loạn chức năng bình
thường của dạ dày, làm giảm bớt sự tiết dịch vị, ảnh hưởng đến sự co bóp
bình thường của dạ dày.
1.1.1.2. Tình hình ô nhiễm môi trường do khí thải động cơ gây ra ở
Việt Nam
Tại Việt Nam, tình trạng ô nhiễm môi trường do khí thải động cơ mặc

dù chưa nghiêm trọng như các nước phát triển vì số lượng phương tiện giao
thông vận tải cơ giới còn chưa nhiều so với họ nhưng cũng đã đến mức đáng
lo ngại. Với một nước đang phát triển như Việt Nam thì việc kiểm soát lượng
khí thải chưa thực sự nghiêm ngặt trong khi tình trạng số lượng phương tiện
giao thông ngày càng tăng, hiện cả nước có khoảng hơn 1 triệu ôtô và đặc biệt
là có hàng chục triệu xe máy. Trong quy hoạch phát triển ngành công nghiệp
xe máy của Bộ Công Thương, sức tăng bình quân hiện nay của xe máy ở mức


7

2-2,2 triệu xe/năm. Nhưng thực tế, năm 2006 mức tăng lượng xe máy là 2,5
triệu xe/năm, thậm chí tới năm 2007 còn vọt lên tới 3,1 triệu xe/năm. Cũng
theo quy hoạch, lượng xe máy dự kiến tới năm 2020 sẽ là 33 triệu xe/100 triệu
dân và ô tô là 3 triệu/100 triệu dân. Song với tỷ lệ tăng như hiện nay, con số
sẽ không chỉ dừng lại ở mức 33 triệu như nhà quản lý đã dự báo. Có thể nói
nếu không hạn chế được sự gia tăng ồ ạt của xe máy cũng như kiểm định chặt
chẽ khí thải, tương lai ô nhiễm không khí trầm trọng tại các thành phố lớn của
Việt Nam là điều không thể tránh khỏi. Thêm vào đó, hình ảnh các xe cũ nát,
xả khói đen xì, mù mịt không phải là cảnh khó gặp tại các đô thị hiện nay.
Trong khi đó, lượng khí thải này chưa được kiểm soát chặt chẽ và cũng chưa
có lộ trình loại bỏ xe cũ.
1.1.1.3 Các nguồn phát thải của động cơ đốt trong.
Các thành phần độc hại phát ra từ động cơ có thể từ 3 nguồn:
- Khí thải trên đường ống xả: kể đến những khí được phát sinh trong quá trình
cháy nhiên liệu trong động cơ và thải ra ngoài thông qua đường ống xả. Khí
thải bao gồm những thành phần chính là Ni tơ (N2) và hơi nước chiếm khoảng
83%, các khí còn lại là ô xít carbon (CO), các bon níc (CO2), carbuahydro
(HC), và các loại ô xít ni tơ (NOx). Chì có thể được kể đến, thành phần này
phụ thuộc vào loại nhiên liệu xăng được sử dụng.

- Các khí rò lọt: bao gồm những khí rò lọt qua khe hở giữa pít tông và xi lanh,
chủ yếu là N2 và O2 chiếm tới 90% phần còn lại là CO2, HC, hơi nước và một
hàm lượng rất nhỏ CO và NOx.
- Các khí bay hơi: Hơi xăng HC bay hơi từ thùng nhiên liệu và bộ chế hoà
khí.
Trong các thành phần khí thải ôtô thì như đã nói ở trên, CO, HC, NOx
và muội than là những chất nguy hại. Sự hình thành các chất độc hại này liên
quan đến quá trình cháy và đặc điểm của nhiên liệu sử dụng bởi vì quá trình


8

cháy trong động cơ đốt trong là quá trình ô xi hoá nhiên liệu, giải phóng nhiệt
năng và quá trình này diễn ra trong buồng cháy động cơ theo những cơ chế
hết sức phức tạp và chịu ảnh hưởng của nhiều thông số như thành phần giữa
không khí và nhiên liệu, điều kiện cháy v.v... ở điều kiện lý tưởng, sự đốt
cháy hoàn toàn của nhiên liệu Hydrocacbon với Oxy trong không khí sẽ sinh
ra sản phẩm cháy không độc hại như là CO2, H2O thể hiện trong phương trình
phản ứng cháy dưới đây:
CnH2n+2 +

3n + 1
O2 ⇒ nCO2 + (n+1)H2O + Nhiệt (Q)(2-1)
2

Tuy nhiên, trong động cơ trạng thái cân bằng hoá học lý tưởng đối với
sự cháy hoàn toàn có thể nói là không bao giờ xảy ra, bởi vì thời gian cho quá
trình ôxy hoá bị giới hạn. Thêm vào đó là sự thiếu đồng nhất ở trạng thái hơi
của nhiên liệu trong không khí và sự thay đổi nhiệt độ rất nhanh của quá trình
cháy không hoàn toàn của nhiên liệu sinh ra các chất độc hại CO, HC, NOx

trong khí thải cùng với những sản phẩm thông thường của quá trình cháy
hoàn toàn. Nồng độ các thành phần trong khí thải thay đổi tuỳ thuộc vào kiểu
loại động cơ, và đặc biệt là phụ thuộc vào điều kiện vận hành động cơ.
Sự tạo thành CO là sự đốt cháy không hoàn toàn của nhiên liệu trong
xylanh do thiếu không khí. Hàm lượng CO tăng khi hệ số dư lượng không khí
α giảm <1. Nồng độ CO cao hơn với hỗn hợp giàu nhiên liệu hơn. Một

nguyên nhân nữa là sự hoà trộn không đều giữa nhiên liệu và không khí hoặc
nhiên liệu không hoàn toàn ở trạng thái hơi. Do vậy, mặc dù α chung có thể >1
nhưng vẫn có những khu vực cháy trong xi lanh thiếu không khí, dẫn đến sự tạo
thành CO.
Chất thải Hydrocacbon chưa cháy HC cũng là do sự cháy không hoàn
toàn của nhiên liệu trong xylanh động cơ gây ra. Nguồn chính của khí thải HC
là do nhiên liệu thoát khỏi sự cháy trong buồng cháy của động cơ do quá trình


9

chuyển tiếp nhiên liệu nạp, do các khe hở, do sự nén hỗn hợp chưa cháy vào
các khe giữa đầu pít tông và xi lanh trong quá trình nén khi áp suất cao và sự
giải phóng hỗn hợp này vào hỗn hợp đã cháy trong xi lanh ở thời kỳ giãn nở
khi áp suất giảm. Màng dầu bôi trơn cũng là nguyên nhân gây ra HC trong khí
thải, màng dầu hấp thụ HC trong quá trình nén và giải phóng HC vào khí cháy
trong quá trình giãn nở. Một phần Hydrocacbon này được ôxyhoá khi được
trộn với khí đã cháy trong quá trình giãn nở và quá trình xả, phần còn lại thải
ra ngoài cùng với khí thải nên gây ra sự phát thải HC. Mức độ ôxyhóa HC
phụ thuộc vào các điều kiện và chế độ vận hành động cơ như là tỷ số giữa
nhiên liệu và không khí, tốc độ động cơ, tải, góc đánh lửa... Sự đánh lửa muộn
hơn thích hợp để ôxy hoá HC sau quá trình cháy. Nguồn phát sinh khác của
HC là sự cháy không hoàn toàn trong một phần của chu kỳ vận hành của động

cơ (hoặc là đốt cháy từng phần hoặc hiện tượng bỏ lửa hoàn toàn) xảy ra khi
chất lượng đốt cháy kém. Hàm lượng HC chưa cháy trong khí thải chủ yếu
phụ thuộc vào tỷ lệ không khí và nhiên liệu. Nồng độ của chúng tăng khi hỗn
hợp đậm hơn, đặc biệt là với α <1. Đối với hỗn hợp quá nghèo khí xả HC
cũng tăng do đốt cháy không hoàn toàn hoặc hiện tượng bỏ lửa trong một
phần của các chu kỳ vận hành động cơ.
Các chất oxit nitơ NO, dioxit nitơ NO2, và protoxit nitơ N2O được gọi
chung dưới cái tên NOx trong đó NO chiếm đa phần, có thể tới 90÷98%. Khí
thải NOx được hình thành ở nhiệt độ cháy cao. Trong buồng cháy động cơ,
dưới áp suất cao, bề dày màng lửa không đáng kể và tồn tại trong thời gian
ngắn, do đó đại bộ phận NOx hình thành phía sau màng lửa, tức là sau khi hỗn
hợp bị đốt cháy. Nhân tố chính ảnh hưởng tới với sự hình thành NOx là nhiệt
độ, ôxy và thời gian. Nhiệt độ cao, ô xy nhiều và thời gian dài thì NOx sẽ cao,
tức là khi động cơ chạy toàn tải, tốc độ thấp và α =1,05÷1,1 thì NOx lớn.


10

1.1.2. Các biện pháp giảm phát thải các thành phần độc hại
Nhìn chung các biện pháp kiểm soát lượng khí thải độc hại có thể chia
thành ba nhóm chính:
- Nhóm thứ nhất bao gồm các biện pháp giảm tối thiểu nồng độ độc hại bằng
cách tối ưu hoá chất lượng đốt cháy thông qua việc tối ưu hoá kết cấu động
cơ.
- Nhóm thứ hai bao gồm các biện pháp xử lý khí thải để chuyển đổi khí thải
thành khí trơ trước khi thải ra ngoài môi trường bằng cách sử dụng các
phương pháp xử lý xúc tác.
- Nhóm thứ ba bao gồm các biện pháp liên quan đến cách thức sử dụng nhiên
liệu truyền thống và sử dụng nhiên liệu thay thế.
1.1.2.1. Giảm thành phần độc hại khí thải nhờ tối ưu hoá thiết kế

động cơ
Điều chỉnh để hạn chế lượng nhiên liệu chu trình:
Khi động cơ làm việc ở chế độ tải cực đại tức là với λ rất nhỏ thì các
thành phần độc hại như CO, NOx, và P-M rất cao, đặc biệt là P-M với biểu
hiện khói đen rõ rệt. Trên mỗi bơm cao áp đều có cơ cấu hạn chế lượng nhiên
liệu cung cấp chu trình. Để tránh không cho động cơ làm việc tại chế độ tải
cực đại thì có thể điều chỉnh cơ cấu hạn chế về phía giảm lượng nhiên liệu, do
đó làm giảm các thành phần độc hại nêu trên.
Lựa chọn phương pháp tạo thành hỗn hợp thích hợp:
Trong động cơ diesel có hai phương pháp tạo thành hỗn hợp, đó là hình
thành hỗn hợp trong buồng cháy thống nhất và hình thành hỗn hợp trong
buồng cháy ngăn cách. Như chúng ta đã biết, do tính kinh tế kém nên buồng
cháy ngăn cách ngày nay hầu như chỉ được dùng trong động cơ diesel ôtô
con. Trong khi đó, buồng cháy thống nhất với tính kinh tế cao được dùng
ngày càng rộng rãi cho cả động cơ cỡ lớn, cỡ trung bình và cỡ nhỏ.


11

Trong buồng cháy ngăn cách, do cường độ xoáy lốc mãnh liệt trong
quá trình hình thành hỗn hợp và cháy nên nhiên liệu và không khí được hòa
trộn tốt hơn dẫn tới thành phần CO ít hơn. Mặt khác, cháy trong buồng cháy
phụ rất thiếu oxy và cháy trong buồng cháy chính thì nhiệt độ cháy không cao
nên NOx thấp hơn. Ngoài ra, do hỗn hợp được hòa trộn tốt hơn nên hiệu ứng
sát vách giảm và hệ số dư lượng không khí λ nhỏ hơn nên thành phần HC
cũng thấp hơn.
Tuy nhiên, trong buồng cháy ngăn cách, thành phần P-M cao hơn, thể
hiện rất rõ ở chế độ tải cục bộ. Như chúng ta đã biết, trong buồng cháy phụ có
nhiều vùng thiếu không khí một cách trầm trọng nên một phần nhiên liệu bị
phân hủy thành muội than. Trong quá trình lưu động từ buồng cháy phụ sang

buồng cháy chính, dưới tác dụng của nhiệt độ cao, muội than sẽ bị oxi hóa
tiếp tục. Ở chế độ tải nhỏ, nhiệt độ trong buồng cháy thấp hơn làm cho cường
độ oxy hóa muội than giảm dẫn tới muội than còn lại trong khí thải cao hơn rõ
rệt.
Ngoài ra các yếu tố khác như áp suất phun, quy luật phun, hướng tia
phun… và kết cấu vòi phun là những thông số quan trọng ảnh hưởng đến chất
lượng hình thành hỗn hợp, do đó ảnh hưởng tới chất lượng khí thải. Trong vòi
phun nhiên liệu thông thường, sau khi kim phun đóng kết thúc phun luôn tồn
tại một thể tích đáng kể phía sau bề mặt làm việc và chứa đầy nhiên liệu. Thể
tích này gọi là thể tích chết. Trong quá trình giãn nở, nhiên liệu tử thể tích
chết sẽ bay hơi vào buồng cháy góp phần làm cho thành phần HC trong khí
thải có giá trị lớn. Vì vậy, sử dụng vòi phun có thể tích nhỏ sẽ giảm được
thành phần HC.
Lựa chọn góc phun sớm thích hợp:
Góc phun sớm càng giảm tức là phun càng bị muộn đi thì nhiệt độ quá
trình cháy càng giảm, do đó NOx giảm và đồng thời cường độ oxy hóa muội


12

than giảm nên P-M tăng. Đối với thành phần HC, ảnh hưởng của góc phun
sớm rất nhỏ. Nói chung, giảm góc phun sớm là một biện pháp chỉ dùng để
giảm NOx.
Luân hồi khí thải
Luân hồi khí thải nhằm mục đích giảm thành phần NOx do hàm lượng
oxy trong hỗn hợp công tác giảm so với không luân hồi. Tỷ lệ khí luân hồi ở
động cơ diesel đối vơi buồng cháy thống nhất có thể lên tới 60%, còn đối với
buồng cháy ngăn cách thì con số này là 30%. Ngoài ra, NOx có thể giảm hơn
nữa nếu làm mát khí luân hồi.
Dùng hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử:

Hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử được dùng khá phổ biến
hiện nay trên động cơ diesel hiện đại. So với hệ thống phun nhiên liệu cơ khí
thông thường, hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử có khả năng liên
kết và xử lý nhiều tín hiệu trong miền đặc tính làm việc của động cơ để đạt
được các thông số công tác tối ưu. Nhờ hệ thống phun nhiên liệu điều khiển
điện tử có thể giảm được các thành phần độc hại trong khí thải tới mức thấp
nhất có thể.
Phương hướng phát triển động cơ diesel tiêu thụ ít nhiên liệu, khí thải ít
độc hại.
Động cơ diesel, bao gồm cả buồng cháy thống nhất và buồng cháy ngăn
cách, đều có thể sử dụng những biện pháp sau đây trong tương lai nhằm giảm
tiêu thụ nhiên liệu và giảm các thành phần độc hại trong khí thải
• Dùng nhiều xupap có thể thiết kế vị trí vòi phun cũng như đường khí
nạp thích hợp hơn nhằm cải thiện được quá trình hình thành hỗn hợp.
• Hoàn thiện hệ thống phun nhiên liệu:
- Tăng áp suất phun đối với động cơ buồng cháy thống nhất: dùng bơm
vòi phun hay hệ thống Common Rail (CR).


13

- Điều chỉnh quy luật phun đối với hệ thống phun điện tử CR. Ví dụ có
thể tổ chức phun làm nhiều giai đoạn như phun mồi (để giảm tốc độ tăng áp
suất, động cơ làm việc êm hơn), phun chính, phun sau (để tăng nhiệt độ khí
thải trong quá trình tái sinh bộ xử lý khí thải).
• Làm mát khí luân hồi:
• Thiết kế hệ thống nạp có thể điều chỉnh được chế độ xoáy và rối của
môi chất.
• Tối ưu hóa hệ thống tăng áp: dùng tuốcbin thay đổi kích thước hình
học, dùng van xả, dùng tăng áp hỗn hợp tuốc bin khí thải với máy nén dùng

cơ khí hoặc điện…
• Cải thiện chất lượng nhiên liệu như tăng số xêtan, giảm hàm lượng
hydro cacbon thơm và đặc biệt là giảm hàm lượng tạp chất lưu huỳnh để giảm
P-M.
- Luân hồi khí xả
Thực chất của phương pháp này là đưa một phần sản vật cháy quay trở
lại buồng đốt với tỷ lệ từ 5÷20% so với hỗn hợp nạp mới. Do hoà trộn với
lượng khí đã cháy có nhiệt độ cao này nên nhiệt độ môi chất trong quá trình
nén tăng, đảm bảo hỗn hợp có thể cháy dễ dàng. Mặt khác nồng độ ô xy khi
đó giảm và nhiệt độ trong quá trình cháy nhỏ nên sự tạo thành khí NOx giảm
đi rõ rệt. Tuy nhiên, phương thức này phù hợp hơn trong động cơ Diesel,
trong động cơ xăng thường chỉ áp dụng với dạng đốt cháy hỗn hợp phân lớp,
ở chế độ tải cục bộ. Sử dụng luân hồi khí xả trong động cơ với hỗn hợp phân
lớp không chỉ cải thiện mức độ khí xả độc hại mà cải thiện được cả tính kinh
tế nhiên liệu. Người ta chia phương pháp luân hồi khí xả thành hai loại là luân
hồi nội tại và luân hồi bên ngoài.
Luân hồi nội tại dựa trên cơ sở góc trùng điệp của xúp páp nạp và xúp
páp thải. Trong giai đoạn trùng điệp, do chênh lệch áp suất, một phần sản vật


14

cháy đi vào đường nạp sau đó trong quá trình nạp quay trở lại xy lanh. Biện
pháp này không những giảm NOx mà còn giảm được cả HC vì các sản vật
luân hồi sẽ chiếm các vị trí sát vách trước tiên, do đó giảm lượng khí nạp mới
ở sát vách.
Luân hồi bên ngoài là phương pháp trích một phần khí thải từ đường
thải quay trở lại đường nạp vào động cơ và điều chỉnh lượng khí thải luân hồi
bằng van tiết lưu có cơ cấu điều khiển.
- Xử lý xúc tác trong xi lanh

Một phương pháp khác làm giảm hàm lượng khí xả độc hại là phủ một
lớp chất xúc tác lên bề mặt buồng cháy nhằm mục đích tăng nhiệt độ thành
buồng cháy đặc biệt là nhiệt độ thành tại các khe hẹp để giảm hiện tượng dập
tắt màng lửa và do vậy cải thiện mức độ ô xy hoá HC trong các khe hẹp. Tuy
nhiên, với phương pháp này lượng khí thải độc hại giảm không nhiều, với
những vật liệu quý làm chất xúc tác (23 gam với tỷ lệ 9:1 Pt-Rh) có thể giảm
được 20 % lượng HC [5].
Tóm lại, ngày nay với công nghệ tiên tiến được ứng dụng trong ngành
công nghiệp chế tạo ôtô, nhiều tiến bộ khoa học đã được đưa vào ứng dụng
trong động cơ, đặc biệt với việc tối ưu hoá buồng cháy, điều khiển chính xác
thời điểm đánh lửa và tỷ lệ giữa không khí và nhiên liệu khi sử dụng hệ thống
điều khiển điện tử đã giảm được đáng kể thành phần độc hại. Công nghệ chế
tạo động cơ đã đạt tới đỉnh cao, tuy nhiên, nồng độ khí thải độc hại vẫn không
giảm được đến mức qui định. Do đó cần phải sử dụng biện pháp xử lý khí thải
để giảm hơn nữa hàm lượng độc hại của chúng.
1.1.2.2. Giảm thành phần độc hại bằng biện pháp xử lý khí thải
Xử lý bằng bộ xử lý xúc tác ba tác dụng (hình 1-1)
Mục đích là chuyển khí thải CO, HC, NOx thành các khí không độc hại
bằng cách ô xy hoá CO, HC, và khử khí NOx trong hệ thống xử lý dùng chất


15

xúc tác. Trong đó CO, HC chỉ có thể được ô xy hoá ở nhiệt độ tương đối cao
với thời gian đủ để các phản ứng ô xy hoá xảy ra hoàn toàn. Người ta có thể
đưa thêm một lượng không khí vào để ô xy hoá triệt để CO, HC sau khi đã
khử NOx.
Trong hệ thống thải thông thường, nhiệt độ khí xả không đủ cao để
chuyển đổi phần lớn CO, HC, NOx. Để thực hiện sự chuyển đổi này, hệ thống
thải được trang bị các thiết bị đặc biệt được gọi là bộ xử lý xúc tác có tác

dụng tăng cường các quá trình ô xy hóa và khử các thành phần độc hại [5].
Quá trình ôxy hóa gồm có các phản ứng sau:
CO + 1/2 O2 = CO2

(1-1)

CmHn + (m + n/4)O2 = m CO2 + n/2 H2O

(1-2)

Còn quá trình khử NO được thực hiện nhờ phản ứng với CO:
NO + CO = ½ N2 + CO2

(1-2)

1- Vá, 2- Líp ®Öm, 3- Lâi, 4- Líp vËt liÖu trung gian, 5- Líp xóc t¸c

H×nh 1-1 Bé xö lý xóc t¸c ba ®−êng
Bộ xử lý xúc tác đã được sử dụng trong hệ thống thải của động cơ trong
hơn ba thập kỷ qua, chúng làm giảm đáng kể hàm lượng độc hại trong khí xả
động cơ. Các bộ xử lý xúc tác ba tác dụng được sử dụng trên các phương tiện
giao thông ngày nay có khả năng giảm tới 90% lượng khí thải độc hại phát ra


16

từ động cơ khi nó được sấy nóng hoàn toàn đạt nhiệt độ >350oC. Các chất xúc
tác Platium(Pt), Rhodiun(Rb) là những vật liệu xúc tác hoạt tính cao cùng với
Ceria (CeO2) có khả năng chứa ô xy nên bộ xúc tác có thể ô xy hoá liên tục
đối với CO, HC ngay cả khi khí xả có hàm lượng lớn CO, HC và thiếu không

khí. Sự chuyển đổi của CO, HC đòi hỏi một môi trường ô xy hoá, trong khi
đó sự chuyển đổi NOx đòi hỏi môi trường khử. Do vậy bộ xử lý xúc tác ba tác
dụng hoạt động có hiệu quả khi thành phần hỗn hợp gần điều kiện lý tưởng
( α = 1 ) để có cả môi trường ô xy hoá và môi trường khử. Với hỗn hợp giàu
nhiên liệu thì sự ô xy hoá CO, HC giảm, trong khi với hỗn hợp nghèo sự khử
NOx giảm.
Do đòi hỏi ngặt nghèo và chính xác về hệ số dư lượng không khí α để
bộ xử lý xúc tác làm việc có hiệu quả cho nên bộ xử lý này thường được trang
bị trên động cơ có hệ thống điều khiển điện tử (ECU). Bộ xử lý này làm giảm
đáng kể lượng khí xả độc hại. Tuy nhiên, vấn đề tồn tại của bộ xử lý xúc tác
là nó làm việc không hiệu quả ở nhiệt độ thấp hơn 250 ÷ 340oC, do vậy trong
giai đoạn khởi động và chạy ám máy các khí xả độc hại thoát ra khỏi động cơ
thải trực tiếp ra ngoài gây ô nhiễm môi trường.
Các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng khoảng 60÷70% tổng lượng khí
thải CO và HC của động cơ trang bị bộ xử lý xúc tác được thải ra trong vài
phút đầu sau khi khởi động (theo chu trình thử nghiệm FTP 75). Khi nhiệt độ
bộ xử lý đạt tới 350

oC

thì tỷ lệ chuyển đổi các thành phần độc hại có thể đạt

tới 90 %. Tuy nhiên nhiều phương tiện đi trong thành phố với quãng đường
quá ngắn để động cơ và bộ xử lý có thể ấm hoàn toàn. Điều này có nghĩa là
việc giảm nồng độ độc hại trong khí thải từ các phương tiện trong thời gian
chạy ấm máy sẽ là cơ sở để giảm lượng độc hại chung của khí thải ra môi
trường.
- Hỗ trợ phản ứng trên đường thải

17

Phương pháp này là đốt cháy tiếp khí xả CO và HC trong hệ thống thải
bằng cách nào đó để giảm trực tiếp lượng khí xả độc hại và đốt nóng nhanh
bộ xử lý xúc tác nhờ nhiệt phát sinh trong quá trình ô xy hoá HC và CO để bộ
xúc tác nhanh đạt tới nhiệt độ làm việc hiệu quả. Một số kỹ thuật để thực
hiện phương pháp này như sau:
Phun không khí phụ trợ
Lượng CO và HC được hình thành từ quá trình cháy có thể tiếp tục
được ô xy hoá trong hệ thống thải ở nhiệt độ cao khi có ô xy dư thừa. Tại cửa
xả nơi mà nhiệt độ khí xả vẫn cao (>800oC) thì tới 40% HC ra khỏi xi lanh
động cơ được ô xy hoá, nhiệt độ khí xả càng cao thì sự ô xy hoá HC càng lớn
khi có ô xy. Phương pháp này không giảm được thành phần NOX. Tại giai
đoạn khởi động lạnh, động cơ được cung cấp hỗn hợp giàu để cải thiện chế độ
vận hành, do đó nồng độ HC và CO trong khí xả rất cao trong khi nồng độ ô
xy tương đối thấp. Tận dụng nhiệt độ cao tại cửa xả, sự ô xy hoá HC tại đây
có thể được xúc tiến bằng cách cung cấp thêm một lượng không khí vào. Điều
này sẽ làm giảm CO và HC và tiếp đó là sự sinh nhiệt để rút ngắn thời gian
sấy nóng bộ xử lý xúc tác.
Phương pháp này giảm đáng kể CO và HC trong giai đoạn khởi động
và có thể rút ngắn thời gian sấy nóng bộ xử lý xúc tác, nhưng hiệu quả giảm
lượng khí xả độc hại là không lớn, sự phát nhiệt từ quá trình ô xy hoá của CO
và HC không cao. Nếu lượng không khí được phun vào quá lớn có thể dẫn tới
giảm nhiệt độ khí xả và gây phản tác dụng. Để điều chỉnh chính xác lượng khí
bổ sung, yêu cầu thiết bị điều khiển khá phức tạp vì vậy việc áp dụng trên xe
gặp nhiều khó khăn.
Đốt cháy cưỡng bức khí thải
Mục đích của phương pháp này là sinh nhiệt để tăng nhiệt cho bộ xúc
tác bằng cách cho động cơ khởi động và chạy ám máy với hỗn hợp giàu, sau