Nghiên cứu một số cơ sở khoa học và khảo sát thực nghiệm góp phần xây dựng tiêu chuẩn kiểm định khí xả ở việt nam

Bộ Giáo dục và đào tạo
Trờng Đại học Nông nghiệp I hà Nội
---------------

Phạm Hùng Lân

Nghiên cứu một số cơ sở khoa học và khảo sát
thực nghiệm góp phần xây dựng tiêu chuẩn
kiểm định khí xả ở Việt Nam

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông lâm nghiệp
M số

: 60-52-14

Ngời hớng dẫn khoa học: PGS-TS. Bùi Hải Triều

Hà Nội - 2005


Lời cam đoan

- Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là
trung thực và cha hề đợc sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
- Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đÃ
đợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đợc chỉ rõ nguồn
gốc.

Phạm Hùng Lân

Lời cám ơn
- Tôi xin bày tỏ lòng biết ơnchân thành của mình đối với thầy Bùi Hải Triều
cùng tập thể các thầy cô giáo trong bộ môn Ô tô - Máy kéo, khoa cơ điện,
trờng Đại học nông nghiệp 1 Hà Nội đà tận tình hớng dẫn và giúp đỡ tôi thực
hiện đề tài.
- Chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp trong Trung tâm Đăng kiểm xe cơ
giới Thái Nguyên đà giúp đỡ và cộng tác cùng tôi trong quá trình thực hiện đề
tài.
- Tôi xin chân thành cảm ơn nhóm nghiên cứu thử nghiệm khí thải một số loại ô
tô lắp giáp tại Việt Nam. Gồm các ông : ThS. Vũ Huy Đơng, PGS. TS.
Phạm Minh Tuấn, PGS.TS. Phạm Văn Thể, KS. Trần Quang Vinh, KS.
Nguyễn Thế Lơng. ĐÃ cho tôi đợc cùng tham gia và cho phép tôi đợc sử
dụng kết quả thử nghiệm cho luận văn này.

Phạm Hùng Lân


Mục lục

Lời cam đoan
Lời cám ơn
Mục lục
Những chữ viết tắt và ký hiệu hoá học
Mở đầu
Đặt vấn đề
Mục đích yêu cầu đề tài

Trang

i
ii
iii
v
1
1
2

Chơng I. Tổng quan vấn đề nghiên cứu
1.1 Sự ô nhiễm môi trờng do khí xả và động cơ gây ra
1.2 Phản ứng xà hội về đe doạ huỷ hoại môi trờng của
khí thải công nghiệp và giao thông
1.3 Các biện pháp giới hạn lợng thải
1.4 Phát triển bùng nổ phơng tiện giao thông và các thiết bị
dùng động cơ đốt trong ở Việt Nam

3
3
6

Chơng II. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết
2.1 Sự hình thành các thành phần khí thải chính
2.2 Các yếu tố ảnh hởng đến thành phần khí thải
2.3 Các biện pháp giảm lợng thải độc hại CO, COX, CO
2.4 Các phơng pháp đo và phân tích khí thải

15
15
16
25

29

Chơng III. Chơng trình thí nghiệm để xây
dựng giới hạn khí xả ở một số nớc
3.1 Lấy mẫu và phơng pháp làm loÃng khí (Phơng pháp CVS)
3.2 Kiểm tra khí xả trên động cơ DIEZEN
3.3 Sự phát triển các tiêu chuẩn kiểm tra khí xả trên thế giới
và Việt Nam
Chơng IV. Phân tích lý thuyết và thực nghiệm hiện
trạng phơng tiện và các tiêu chuẩn khí thải
4.1 Một số số liệu về chủng loại và tình trạng kỹ thuật các
phơng tiện cơ giới đờng bộ đang lu hành ë ViƯt Nam
4.2 ThÝ nghiƯm kiĨm tra khÝ th¶i theo TCVN tại Trung tâm đăng
kiểm xe cơ giới Thái Nguyên
4.3 Thí nghiệm khảo sát khí xả một số loại ô tô con lắp
giáp tại Việt Nam theo tiêu chuẩn EURO 2
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo
Phụ lục

36

8
9

37
46
55
59
59

61
80
92
93
96


mở đầu
1.1 đặt vấn đề
Môi trờng của con ngời đang bị huỷ hoại nghiêm trọng từ nhiều nguồn
khác nhau. Một trong những nguồn ô nhiễm chủ yếu là khí thải của động cơ đốt
trong. Động cơ cung cấp tới 80% tổng số năng lợngtiêu thụ trên thế giới,
Hiện nay, trên thế giới có trên 750 triệu ô tô, hàng năm thải ra môi trờng
hàng trăm tấn độc hại. Riêng tại việt nam tính tới thời điểm 31.12.2004 cả nớc có
490.000 ô tô và gần 6.000.000 xe máy đang hoạt động. Cùng với sự phát triển kinh
tế xà hội, tốc độ tăng trởng hàng năm của các phơng tiện nêu trên tăng khá nhanh
(bình quân 11,94% năm) (Cục đăng kiểm Việt Nam. Tổng hợp số liệu về phơng
tiện giao thông đang lu hành trong cả nớc tháng 1/2005).[3]
ở Việt Nam phần lớn ô tô, xe máy tập trung ở các đô thị lớn nh Hà nội
(12%), Thành phố Hồ chí Minh (30%)...và một số tỉnh thành phố khác; gây ra ô
nhiễm môi trờng nặng nề. Vì vậy việc nghiên cứu để hạn chế ô nhiễm do khí thải
của động cơ là vấn đề cấp bách không chỉ riêng một quốc gia nào. Trong đó việc
định ra tiêu chuẩn cho phép đối với các phơng tiện Tham gia giao thông về mặt khí
thải cho phù hợp là vấn đè cần thiết để các phơng tiện cơ giới tham gia giao thông
phải thải tối thiểu ô nhiễm môi trờng. Với nghị định 36/CP có hiệu lực từ ngày
01/08/1995 và một số tiêu chuẩn giới hạn độc hại kèm theo (Tuy còn sơ lợc),
Chúng ta đà bắt đầu quan tâm đến vấn đề ô nhiễm môi trờng cho các phơng tiện
giao thông gây ra. Cho đến nay, mạng lới đăng kiểm xe cơ giới đồng bộ với 74
Trung tâm (trạm) phân bổ khắp cả nớc đều dợc trang bị thiết bị kiểm tra khí thải
động cơ. Cục Đăng kiểm Việt Nam thuộc Bộ Giao thông Vận tải và Tổng Cục Đăng

kiểm Việt Nam đo lờng chất lợng thuộc Bộ khoa học công nhệ Môi trờng, đÃ
ban hành tiêu chuẩn về khí thải. Tuy nhiên việc áp dụng khí thải đối với các phơng
tiện cơ giới đờng bộ mới chỉ bắt buộc ở 4 Thành phố lớn là Hà nội, Hải phòng, Đà
nẵng, Thành phố Hồ chí minh. Về thực tế việc đề ra các tiêu chuẩn phù hợp đối với
các đối tợng cụ thể (Ví dụ phơng tiện xe xuất xởng, hay đà qua sử dụng, xe tải,
xe con..) đòi hỏi phải tiến hành một cách toàn diện để chọn ra những phơng án kh¶
thi.

1


Để góp phần mục thực hiện mục tiêu quản lý khí thải giao thông, chúng tôi
thực hiện đề tài : Nghiên cứu một số cơ sở khoa học và khảo sát thực nghiệm góp
phần xây dựng tiêu chuẩn kiểm định khí xả ở Việt Nam.

2.2. Mục đích yêu cầu của đề tài:
Nghiên cứu, Tổng hợp số liệu thực tế và các Thiết bị hiện có về kiểm tra khí xả,
phân tích từ số liệu thực tế của các phơng tiện cơ giới đờng bộ đang lu hành trên
địa bàn tỉnh Thái nguyên để đề xuất phơng pháp đo và tiêu chuẩn khí thải cho phép
áp dụng cho các phơng tiện cơ giới đờng bộ đang lu hành cho phù hợp.


Chơng I
Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
1.1. Sự ô nhiễm môi trờng do khí xả của Động cơ gây ra
1.1.1. Sản phẩm cháy
Quá trình cháy trong động cơ đốt trong là quá trình ô xy hoá nhiên liệu, giải
phóng nhiệt năng, diễn ra trong buồng cháy của động cơtheo những cơ chế hết sức
phức tạp và chịu ảnh hởng nhiều thông số (Bùi Văn Ca, Phạm Xuân Mai, Trần Văn
Nam, Trần Thanh Hải Tùng (1997) Mô hình hoá quá trình cháy trong động cơ đốt

trong). Vấn đề này đợc nghiên cứu tỷ mỉ trong các công trình nhiên cứu về lý
thuyết động lực phản ứng, sản phẩm cuối cùng trong khí thải gọi là Sản phẩm cháy,
bao gồm các chÊt sau:
CO2, H2O, H2, CO, O2, C-H-O (An ®e hÝt), CnHn (Các bon hyđrô), NOx, các hợp
chất chì Pb (Đối với các động cơ xăng pha chì), Các hợp chất lu huỳnh (động cơ
Diesel. Trong số này chỉ có một số thành phần có tính độc hại với môi trờng và sức
khoẻ của con ngời nên gọi là thành phần độc hại
1.1.2.

Các thành phần độc hại chính và ảnh hởng của

chúng [7]
1. Khí ô xít các bon (CO):
+ Khí CO còn có tên gọi là Mô nô xít các bon đợc sinh ra do sự cháy không hoàn
toàn của nhiên liệu do thiếu O2 hơn lợng lý thuyết yên cầu. Có 3 nguyên nhân sau
đây:
-

CO biến thành CO2 bởi phản ứng (2CO + O2 = 2CO2) nhng phản ứng này rất
chậm và không thể biến tất cả lợng CO còn lại thành CO2 đợc. Vì lý do này
nên CO sinh ra ngay cả khí hỗn hợp nhạt.

-

Sự cháy không đều của các hỗn hợp khí - nhiên liệu do sự phân phối vốn đă
không đều của nhiên liệu trong buồng cháy

-

Nhiệt độ xung quanh thành xy lanh thấp gây ra Sự dập tắt nghĩa là ngọn lửa

không với tới vùng xa hơn trong buồng cháy.

4
3


-

Tác động có hại của CO: Khí CO ở dạng không màu, không mùi, khi kết hợp với
sắt có trong sắc tố của máu sẽ tạo thành hợp chất ngăn cản quá trình hấp thụ ô xy
trong các tế bào trong cơ thể. Mô nô xít các bon rất độc, chỉ với hàm lợng nhỏ
trong không khí có thể gây ra cho con ngời tử vong hàm lợng cực đại cho phép
(CO)= 33 mg/m3

2. Khí các bon hyđrô CnHn : Hay còn đợc ký hiệu là HC
+ Khi hơi xăng bị nung nóng lên bởi nhiệt độ cao, nó ô xy hoá rất nhanh nhng
cháy không hoàn toàn hay thậm chí không cháy, xăng không cháy còn lại trong
buồng cháy rồi bay vào khí quyển ở dạng khí HC. Cũng nh đối với CO, Nếu xăng
cháy hoàn toàn trong buồng đốt sẽ không sinh ra khí HC trong khí xả nhng thực tế
HC vẫn sinh ra, lý do đợc giải thích nh sau:
-

Tỷ lệ khí và nhiênliệu không đúng.

-

áp suất nén thấp:

-

Khi chạy theo quán tính hay giảm ga, bớm ga đóng hoàn toàn. Kết quả là hầu
nh không có khí nạp vào trong xy lanh, chỉ có một ít nhiên liệu vào qua mạch
tốc độ thấp. Kết quả là áp suất rất thấp nhng nhiên liệu rất đậm, áp suất nén
thấp và thiếu O2 sẽ gây ra bỏ máy dẫn đến sự cháy không hoàn toàn của nhiên
liệu. Kết quả là tạo ra HC không cháy trong khí xả

-

Sự trùng lặp thời điểm nóng mở Su páp.

-

Trong khoảng thời gian hút cả Su páp nạp và Su páp xả ®Ịu më. Mét Ýt khÝ HC bÞ
hót ra khái bng cháy qua Su páp xả trớc khi nó đợc cháy. Hiện tợng này
đợc gọi là - lọt khí do mở sớm đóng muộn.

-

Sự dập tắt:

-

Nhiêt độ ngọn lửa giảm đột ngột ở những vùng dập tắt ngăn cản hỗn hợp khí nhiên liệu ở những vùng này bắt lửa. Nhiên liệu không cháy hay cháy một phần
ở những vùng dập tắt sau đó đợc xả ra khỏi xi lanh khi pít tông bắt đầu chuyển
động lên phía trên trong kỳ xả.

+ Tác hại của HC:

5

Một số HC không độc, nhng một số khác lại có nhân Benzen có thể gây ung
th, gây sơng mù trong khí quyển và gây tác hại cho mắt niêm mạc đờng hô hấp
3.

NOX: pe ô xít ni tơ là sản phẩm ô xy hoá ni tơ có trong không khí (đợc đa

vào buồng đốt động cơ) trong điều kiện nhiệt độ cao do ni tơ có nhiều hoá trị nên Ô
xít ni tơ tồn tại ở nhiều dạng khác nhau, đợc gọi chung là NOX. Trong khí thải của
động cơ đốt trong NOX tồn tại ở hai dạng N2O và NO.
-

NO: là thành phần của NOX trong khí thải. NO là loại khí không mùi, gây ra tác
hại hoạt động phổi, gây tổn thơng niêm mạc. Trong khí quyển, NO không ổn
định nên bị ô xi hoá thành NO2 và kết hợp với hơi nớc tạo thành axít ni tơ ríc.
Hàm lợng cực đại cho phép trong khí quyển (NO) = 9 mg/ m3.

4.

Anđêhýt: Có nhiều dạng khác nhau nhng có chung một công thức tổng quát

C-H-O, khi ở dạng khí Anđêhýt có mùi gắt và có tác dụng gây tê, một số loại có thể
gây ung th, Đối với foóc môn đê hýt hàm lợng cực đại cho phép là 0,6 mg/ m3.
5.

P-M: là dạng hạt trong khí thải ở dạng rắn hoặc lỏng (Trữ nớc), ở nhiệt độ

520 các hạt rắn chủ yếu là muội than hay còn gọi là bồ hóng, sinh ra do phân huỷ
Nhiên liệu và dầu bôi trơn muội than gây gây độc hại với con ngời trớc hết là
đờng hô hấp. Ngoài ra còn một số các bonhyđrô thơm bám vào muội than có thể

gây ung th. Đối với môi trờng PH còn là tác nhân gây sơng mù, ảnh hởng đến
giao thông và sinh hoạt của con ngời.
6.

CO2: là Sản phẩm cháy hoàn toàn của các bon với ô xy. Tuy CO2 không độc

với sức khoẻ con ngời, nhng với nồng quá lớn sẽ gây ngạt, ngoài ra CO2 là thủ
phạn gây ra hiệu ứng nhà kính
1.2. phản ứng x hội về đe doạ huỷ hoại môi trờng của
khí thải công nghiệp và giao thông [1,6]
Trong môi trờng, dới tác động của nhiệt độ và ánh sáng sẽ xảy ra các phản
ứng hoá học phân giải các chất độc hại, một số thành phần hoà tan vào nớc, theo
nớc ma rơi xuống làm ô nhiễm đất, nguồn nớc và xâm hại thảm thực vật. Một số
chất phân huỷ nhanh nh CO, NOx, SO2...Nhng cũng có một số chất rất lâu bị phân
giải nh CH4, CO2...Với nồng độ tích tụ ngày càng lớn, gây ảnh hởng to lớn đến
khí hậu của trái đất thông qua hiệu ứng nhà kính.

6


Nồng độ các chất độc hại trong khí quyển là một thông số rất quan trọng đánh
giá mức độ ô nhiễm. Nồng độ chất độc hại phụ thuộc trớc hết vào mức độ tập trung
công nghiệp và giao thông thời gian hoạt động cao điểm...Nồng độ độc hại cho phép
đợc ban hành bởi các cơ quan choc năng để bảo vệ sức khoẻ của nhân dân và báo
động khi nồng độ độc hại vợt quá giới hạn cho phép.
Các chất độc hại gây bệnh dịch, ung th vv...ảnh hởng đến sức khoẻ con
ngời- Một thành tố quan trọng của môi trờng đà đợc trình bày ở
mục 1.1.
Đối với môi trờng thiên nhiên, độc hại sẽ làm ảnh hởng mùa màng, ô nhiễm
môi trờng khí quyển, đất và nớc. Cụ thể gây ra xói mòn và làm bạc màu đất canh

tác, phá huỷ rừng và đẩy nhanh tốc độ ăn mòn phá huỷ các công trình kiến trúc...
Đối với khí hậu, các chất độc hại phá huỷ dần dần tầng ô-zôn- đợc coi nh
tấm áo che chắn giảm thiểu tác hại của tia cực tím và tia vũ trụ đối với trái đất.
Ngoài ra một số chất độc hại gây hiệu ứng nhà kính làm biến đổi nhanh chóng khí
hậu trái đất. Cụ thể : Tầng khí quyển trái đất dày khoảng 16 Km là tầng bình lu,
ngoài các chất khí còn có các chất khí nh CO2, O, O3, CFC11, CFC12... ( CFC11,
CFC12). Những chất khí kể trên có tính chất đặc biệt là cho
tia mặt trời (gồm chủ yếu các sóng ngắn) đi qua chiếu xuống bề mặt trái đất. Tại
đây một phần năng lợng biến thành nhiệt và phản xạ lên tầng bình lu ở dạng tia
nhiệt (sóng dài ). Khi gặp các chất khí nêu trên, tia nhiệt bị hấp thụ và tụ lại. Hiện
tợng này gọi là hiệu ứng nhà kính, còn các chất khi tạo ra hiƯu øng nµy gäi lµ khÝ
nhµ kÝnh. Nhê cã hiện tợng này mà trái đất của chúng ta ấm áp với nhiệt độ trung
bình khoảng 15oC. Tuy nhiên, với hoạt động công nhiệp của con ngời ngày càng
gia tăng, nếu tốc độ tích tụ các khí nhà kính trên lớp bình lu ngày càng lớn hơn tốc
độ phân huỷ tự nhiên của chúng. Do đó lợng khí nhà kính trên tầng bình lu ngày
một nhiều lên làm cho hiệu ứng nhà kính ngày một mạnh lên. Hậu quả là khí hậu
trái đất biến đổi nhanh chóng, cụ thể là nhiệt độ trung bình tăng lên 0,7oC trong
vòng 100 năm qua. Theo dự đoán của các nhà khoa học, nếu với tốc độ tiêu thụ
năng lợng nh hiện nay thì nhiệt độ trung bình của trái đất sẽ tăng từ 1,5oC đến 4oC
trong vòng 50 năm tới. Nhiệt độ trái đất tăng sẽ làm băng ở hai cực của trái đất tan
ra, nớc biển dâng lên làm ngập nhiều thành phố, làng mạc và đồng bằng ven biển,
ảnh hởng đến cuộc sống của hàng trăm triệu con ngời.

7


Khí nhà kính có nhiều loại nhng ảnh hởng đến hiệu ứng nhà kính chung
khác nhau tuỳ thuộc vào nồng độ trong tầng bình lu và hiệu ứng nhà kính riêng của
từng loại. Tuy có hiệu ứng nhà kính riêng nhỏ nhng với nồng độ trong tầng bình
lu rất lớn nên CO2 ảnh hởng quyết định tới hiệu ứng nhà kính chung. Nói cách

khác CO2 là thủ phạm chính của hiện tợng tăng nhiệt độ trái đất. Nhận rõ điểm
này, các hội nghị thợng đỉnh thế giới về môi trờng đà đạt đợc thoả thuận quy
định phát thải CO2( chủ yếu do đốt các nhiên liệu hoá thạch nh dầu mỏ, than đá...)
cho các nớc, trớc hết là những cờng quốc nh Mỹ, Nhật cộng đồng Châu Âu Eu,
Nga, Trung Quốc...
Để giảm lợng phát CO2 có thể áp dụng các biện pháp sau:
- Dùng nhiên liệu có nhiệt trị cao nhng chứa ít các bon, tỷ số C/Qh nhỏ.
- Nghiên cứu chế tạo các động cơ có hiệu suất cao, tiêu thụ nhiên liệu ít.
- Hạn chế dùng nhiên liệu có nguồn gốc dầu mỏ, thay thế bằng nhiên liệu
gốc thực vật mê- tyl- nol..
- Thực hiện chu trình năng lợng tái sinh: Cây hấp thụ CO2 và quang hợp
sản xuất dầu thực vật
CO2

đốt cháy buồng động cơ

sinh công

thải ra

cây hấp thụ CO2 và quang hợp ....

1.3. Các biện pháp giới hạn lợng thải
Bảo vệ và giữ cho môi trờng sống của con ngời luôn đợc trong lành là
nhiệm vụ trọng tâm và có tính cấp bách đặt trong công tác quản lý nhà nớc về môi
trờng. Bảo vệ môi trờng là trách nhiệm chung của cả cộng đồng, là công việc phải
đợc thực hiện thờng xuyên , liên tục.
Ô nhiễm môi trờng khí thải từ các loại phơng tiện giao thông vận tải là
nguồn gốc gây ô nhiễm môi trờng không khí lớn và rấy nguy hại. ĐÃ có rất nhiều
tài liệu phân tích tác hại gây ra do khí thải phát ra từ nguồn là các phơng tiện giao

thông vận tải ảnh hởng đến môi trờng nói chung và sức khoẻ con ngời nói riêng.
Để góp phần làm giảm thiểu ô nhiễm khí thải xe cơ giới. Các nhà chức trách
của nhiều nớc trên thế giới từ lâu đà quan tâm đến việc kiểm soát môi trờng các
loại ôtô, xây dựng các hệ thống kiểm soát và định ra các tiêu chuẩn để hạn chế

8


lợng khí thải, xây dựng các tiêu chuẩn và quy trình thử nghiệm. Tuy rằng ở các
nớc và các khu vực khác nhau có những quy trình thử nghiệm và những tiêu chuẩn,
lộ trình áp dụng khác nhau (điển hình là ở 3 khu vực và các nớc có nền công
nghiệp ôtô phát triển mạnh là Mỹ, Nhật Bản, và Châu Âu ). Nhng nhìn chung các
nớc và khu vực này đều có mục đích chung là đa ra đợc những tiêu chuẩn tích
cực để hạn chế lợng khí thải và có những thủ tục quy định về kỹ thuật liên quan
đến nhau và công nhận lẫn nhau. Và vào ngày 2 - 03 - 1958 Liên Hiệp Quốc đÃ
thống nhất thông qua hiệp định có tên là: Hiệp định Liên Hiệp Quốc về việc chấp
nhận những quy định kỹ thuật
thống nhất đối với phơng tiện có bánh xe, trang bị và các bộ phận có thể đợc lắp
vào hoặc đợc sử dụng trên phơng tiện có bánh xe và những điều kiện cần thiết để
công nhận lẫn nhau, giấy chứng nhận đợc cấp trên cơ sở những quy định này. Căn
cứ vào hiệp định này. ECE (Uỷ ban kinh tế Châu Âu) cũng nh một số cờng quốc
khác đà lần lựot ban hành về các quy định an toàn và môi trờngđối với các loại
phơng tiện khác nhau và luôn đổi mới theo sự phát triển của công nghiệp ôtô và
yêu cầu về an toàn và môi trờng thể hiện một tiến trình kiểm soát môi trờng ôtô
mới của mình có tính kế hoạch lâu dài.
Chính từ những yêu cầu ngày càng ngặt nghèo về tiêu chuẩn phát thải của khí
thải động cơ đốt trong đà đòi hỏi các nhà sản xuất luôn phải có suy nghĩ không
ngừng cải tiến động cơ lắp trên các phơng tiện cơ giới. Ngoài những cải tiến nhằm
hoàn thiện về các mặt hiện đại của động cơ nh gọn nhẹ, công suất lớn...các nhà
máy chế tạo còn phải đặc biệt chú ý cải tiến để động cơ có suất tiêu hao nhiên liệu ít

nhất để giảm lợng khí thải phát ra, ngoài ra còn thêm nhiều biên pháp để giảm
lợng khí độc hại trong khí thải động cơ thải ra môi trờng nh sử dụng xăng không
pha chì, các chất lọc khí thải, luân hồi lọc khí thải...nhằm giảm tối thiểu thành phần
độc hại của khí xả.(một số biện pháp tiêu biểu sẽ đợc trình bày ở phần sau ).

1.4. Sự phát triển bùng nổ phơng tiện giao thông và các
trang thiết bị dùng động cơ đốt trong ở Việt nam
ở Việt nam, cùng với sự tăng trởng của nền kinh tế ở những năm cuối thế
kỷ XX và những năm đầu của thế kỷ XXI là sự tăng trởng về số lợng ph−¬ng tiƯn

9


sử dụng động cơ đốt trong tham gia giao thông, ở các loại hình giao thông (đờng
sắt, đờng thuỷ, đờng không, đờng bộ ). Trong đó đối với đờng bộ có tỷ lệ và số
lợng phơng tiện cơ giới tham gia giao thông
là phát triển mạnh nhất và cũng là những phơng tiện trực tiếp gây ra ô nhiễm môi
trờng ở tầng thấp nhiều nhất. Về xe máy, tính đến nay( giữa năm 2005) cả nớc
đà có khoảng 13 triệu xe máy đang lu hành. Bình quân mỗi năm qua lợng xe máy
tăng khoảng 1,5 triệu chiếc.[4]
Về ôtô: Số lợng ngày càng tăng một cách đáng kể ,theo số lợng thống kê
từ cục đă kiểm Việt Nam, số lợng ôtô đang lu hành trong cả nớc bình quân tăng
mỗi năm là 13%, (Cục đăng kiểm Việt Nam. Báo cáo tổng kết 10 năm kiểm định xe
cơ giới tháng 8/1995 - 8/2005). Cụ thể:
Năm 1996: Cả nớc có 236400 chiếc
Năm 1997 Cả nớc có 253000 chiếc
Năm 1998 Cả nớc có 278700 chiếc
Năm 1999 Cả nớc có 314905 chiếc
Năm 2000 Cả nớc có 352732 chiếc
Năm 20001 Cả nớc có 387456 chiếc

Năm 2002 Cả nớc có 429163 chiếc
Năm 2003 Cả nớc có 467994 chiếc
Năm 2004 Cả nớc có 531632 chiếc
Đến tháng 5 Năm 2005 Cả nớc có 5560393 chiếc
Nhìn vào bảng số liệu trên ta thấy, càng những năm gần đây thì số lợng ôtô
tham gia giao thông càng tăng nhanh và tất nhiên là cùng với nó, môi trờng lại
càng tăng thêm lợng ô nhiễm do khí thải của các loại phơng tiện đó thải ra khi lu
thông trên đờng .
Trong tổng số ôtô lu hành trong cả nớc tính đến tháng 5 năm 2005 là
560393 chiếc thì có:
Tuổi xe từ 10 năm trở xuống có : 281476 chiếc

10
11


Tuổi xe từ 10 năm đến 15 năm có : 125834 chiếc
Tuổi xe từ 15 năm đến 20 năm có : 712003 chiếc
Tuổi xe lớn hơn 20 năm có :

81880 chiếc.

Theo số lợng thống kê trên ta thấy, số lợng xe cũ (từ 15 năm trở lên) là
tơng đối nhiều, đặc biệt là những xe có tuổi đời trên 20 năm còn tồn tại khá nhiều.
Đây chính là những phơng tiện góp phần gây ô nhiễm nhiều nhất, bởi những
phơng tiện cũ này có động cơ dơ dÃo nhiều sinh ra lọt khí và cháy không hoàn
toàn, và cũng chính các động cơ này tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn những động cơ
khác, lợng khí phát thải các thành phần độc hại là cao hơn hẳn các phơng tiện
khác
Cùng với sự phát triển của các phơng tiện cơ giới đờng bộ, cơ sở hạ tầng

giao thông của nớc ta trong nhiều năm qua cũng đà đợc phát triển rất nhanh,
nhiều tuyến đờng cao tốc đà đợc hoàn thành, các đờng quốc lộ , tỉnh lộ ở các địa
phơng trong cả nớc đà đợc nâng cấp. Đặc biệt trong các đô thị của các tỉnh thành
trong cả nớc, nhất là các đô thị lớn nh Hà Nội, Hải Phòng, Thành phố Hồ Chí
Minh, Đà NẵngRất nhiều tuyến đờng mới đợc mở rộng để phục vụ giao thông
đô thị, bớc đầu đà đáp ứng đợc nhu cầu đi lại của nhân dân. Tuy nhiên sự tăng
trởng của các cơ sở hạ tầng giao thông hiện nay cũng vẫn cha đáp ứng đợc vói sự
tăng trởng của các phơng tiện tham gia giao thông, nhiều tuyến đờng mật độ
phơng tiện tham gia giao thông vẫn còn cao, đặc biệt là trong các đô thị lớn. Hiện
tợng cản trở giao thông trong các đô thị luôn luôn xảy ra, nhất là vào những giờ
cao điểm, chính vì thế môi trờng ở những khu vực đó sẽ bị ô nhiễm nghiêm trọng
do chính những phơng tiện di chuyển chậm hoặc ùn tắc gây ra, lợng thải của khí
xả động cơ tăng cao trên quÃng đờng ngắn, mật độ khí thải đậm đặc hơn nhiều do
nhiều động cơ cùng thải khí ra một khu vực.
Để giải quyết những vấn đề trên, một mặt cần tăng cờng phát triển cơ sở hạ
tầng giao thông, mặt khác việc kiểm tra chặt chẽ tiêu chuẩn khí thải là một việc làm
rất cần thiết và cấp bách để đảm bảo những phơng tiện tham gia giao thông có
lợng độc hại thải ra môi trờng là ít nhất trong điều kiện có thể
Điển hình là từ khi nghị định 36/CP và luật giao thông có hiệu lực
(01- 08- 1995) công tác kiểm định xe cơ giới đà đợc hình thành và phát triển vững

12


chắc trên cả ba lĩnh vực: Kiểm tra chất lợng an toàn kỹ thuật và bảo vệ an toàn cho
xe cơ giới lu hành , xe cơ giới đợc sản xuát lắp ráp, nhập khẩu cần thử nghiệm các
hệ thống tổng thành, chi tiết xe cơ giới. Công tác này trong những năm qua đà đạt
đợc những thành quả quan trọng, góp phần tích cực vào việc tạo nền cho đất nớc
có nhữngdòng xe đẹp hơn, tốt hơn, an toàn và sạch hơn.
Dới sự chỉ đạo của Bộ giao thông vận tải, với sự phối hợp của các Vụ, Cục

chức năng, Cục Đăng kiểm Việt Nam, đà xây dựng , hoàn chỉnh văn bản pháp lý,
văn bản hớng dẫn, các tiêu chuẩn kỹ thuật, tiêu chuẩn ngành, quy tình kiểm tra, tạo
ra một hành lang pháp lý vững chắc trong công tác đăng kiểm xe cơ giới và xe máy
chuyên dùng. ĐÃ xây dựng các đề tài để tham mu với bộ giao thông vận tải trình
chính phủ ban hành chỉ thị 24/2000/CP TTg sử dụng xăng không pha chì, các nghị
định quy định niên hạn xe tải và xe chở ngời, lộ trình áp dụng tiêu chuẩn khí thải
xe cơ giới, đề xuất để bộ trởng ban hành các quyết định quản lý xe ôtô cũ, xe công
nông nhằm nâng cao chất lợng an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trờng của các
phơng tiện tham gia giao thông đờng bộ.
Công tác quốc tế đà thực sự đợc coi trọng, vì thông qua hợp tác quốc tế
chúng ta đà rút ngắn đợc thời gian tìm hiểu, áp dụng đợc các thành tựu khoa học
kỹ thuật mới. Trong những năm qua chúng ta đà đặt quan hệ hợp tác chặt chẽ với
nhiều tổ chức quốc tế, đặc biệt là trung tâm chẩn hoá quốc tế của Nhật(JASIC),
tham gia tổ chức hiệp hội ôtô quốc tế CITA tháng 9 1998. Bộ trởng Giao thông
vận tải Việt Nam đà ký hiệp định công nhận lẫn nhau Giấy chứng nhận kiểm định
xe cơ giới giữa các nớc trong khu vực Asean. Hiện nay so vói các nớc trong khu
vực Asean, công nghệ đăng kiểm của nớc ta
chỉ thua kém mỗi Singapo, còn với Thái Lan , Philippin và Malaysia, Việt Nam đang
ngang bằng và không hề thua kémTháng 9 2003 Việt Nam đà tở thành thành
viên chính thức của CITA và tháng 5 2003 Cục trởng Cục Đăng kiểm Việt Nam
đà đợc bầu làm chủ tịch khu vực Châu á - Thái Bình Dơng, và đến tháng 112006 Hội nghị toàn thế giới CITA lần thứ 12 sẽ đợc tổ chức tại Hà Nội, đánh dấu
một bớc tiến quan trọng của Đăng kiểm xe cơ giới Việt Nam trong héi nhËp quèc
tÕ.

13


Nhìn lại những gì đà làm đợc trong công tác kiểm định an toàn kỹ thuật và
bảo vệ môi trờng trong 10 năm qua ta nhận thấy, chúng ta đà có những bớc tiến
đáng kể so với những năm trớc đó, nhng trong tiến trình hoà nhập quốc tế đòi hỏi

phải có nhiều bớc tiến nhảy vọt hơn nữa về mọi mặt thì mới có thể đáp ứng đợc.
Đặc biệt là trong công tác kiểm soát và giám sát lợng thải của động cơ từ các
phơng tiện cơ giới đờng bộ tham gia giao thông. Vì thực tế ở Việt Nam tồn tại
khá nhiều chủng loại xe của nhiều nớc khác nhau, thiết bị và quy trình kiểm định
còn có nhiều điểm cần phải xem xét có nh vậy mới có thể đáp ứng đợc lộ trình áp
dụng tiêu chuẩn EURO2 vào năm 2007.
Từ những vấn đề đó, tôi nghiên cứu đề tài này với mục đích và nhiệm vụ
sau:
Mục đích
Phân tích một số cơ sở khoa học để đa ra những kiến nghị khuyến cáo hợp
lý góp phần xây dựng và hoàn thiện hệ thống kiểm định khí xả ở Việt Nam trong
tiến trình hoà nhập khu vực và Quốc tế trong việc kiểm soát và giám sát lợng thải
động cơ của các phơng tiện cơ giới đờng bộ tham gia giao thông.
Nhiệm vụ của đề tài
+ Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về khí thải: Sự hình thành các thành phần khí
thải, ảnh hởng của các yếu tố cấu tạo và sử dụng đến thành phần khí thải, các biện
pháp giảm lợng khí thải độc hại, các phơng pháp phân tích khí thải.
+ Nêu các tiêu chuẩn và phơng pháp kiểm tra khí thải trên thế giới và Việt
Nam
+ Phân tích so sánh bằng tính toán lý thuyết và thực nghiệm về tiêu chuẩn và
phơng pháp kiểm định khí thải của Việt Nam và thế giới.
+ Đa ra các kiến nghị và khuyến cáo.

14


Chơng II
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết

2.1. Sự hình thành các thành phần khí xả chính

Khi động cơ đốt trong hoạt động, sản phẩm của quá trình đốt cháy trong
trờng hợp cháy hoàn toàn sẽ gồm nớc(H2O) và khí các boníc(CO2). Trong trờng
hợp cháy hoàn toàn ,sản phẩm cháy sẽ gồm có:
- Các bua hidro không cháy CnHm(Paraphin, olephin, Aromatic)
- Các bua hidro không cháy từng phần CnHmCHO(Andehyt); CnHmCO
(Ketone); CnHmCOOH( Axit cacbon); CO(Oxit cacbon).
- Các sản phẩm crackinh nhiệt nh C2H2, C2H4, H2, muội than và các thành
phần Cacbua hydro cao phân tử.
Trong khi đốt cháy nhiên liệu còn kèm theo sự ô xy hoá nitơ trong không
khí tạo thành NO và NO2, ô xy hoá các phụ gia tạo thành ô xít chì hoặc các muối
Hanogen của chì đồng thời ô xy hoá hợp chất lu huỳnh thành ô xít lu huỳnh. Dới
tác dụng của ánh sáng mặt trời còn làm xuất hiện các chất tạo thành từ các thành
phần khí xả nh peroxit hữu cơ, ôzon và các peroxincylnitrat. Các thành phần chính

15


của khí xả là Cácboníc, Nitơ và hơi nớc. Các chất này không độc, tuy nhiên lợng
khí thải CO2 phụ thuộc chủ yếu vào chi phí nhiên liệu sẽ góp phần đáng kể làm tăng
hiệu ứng nhà kính.
Các thành phần khác:
Ô xít cácbon(CO) là khí không màu, không mùi, có vị khó chịu, nếu có
0,3% theo thể tích không khí ®Ĩ thë cã thĨ lµm chÕt ng−êi trong 30 phót. Khi động
cơ chạy không, hàm lợng CO trong khí xả lớn do vậy không dợc cho phép động
cơ chạy không trong gara kín.
-Mônô ô xít ni tơ(NO) cũng là khí không màu, không mùi và có vị khó
chịu. Trong môi trờng không khí NO sẽ dần biến thành NO 2 . Khí NO 2
dạng tinh khiết có màu đỏ nâu là loại khí độc. Với nồng độ
lớn trong không khí có thể làm hỏng da. NO và NO 2 đợc gọi chung là
NO x .

- Cácbuahidro trong khí xả có nhiều dạng, trong môi trờng không
khí và ánh sáng mặt trời có thể tạo thành các ô xít và các chất ô xi hoá.
- Các sản phẩm ở thể khí gồm các vật chất (trừ nớc không liên kết) mà
trong điều kiện bình thờng ở dạng rắn (tro, muội than) hoặc dạng lỏng trong ống
xả.
2.2. Các yếu tố ảnh hởng đến thành phần khí xả
2.2.1. ảnh hởng từ yếu tố sử dụng [9,10]
(Nguyễn Tất Tiến Nguyên lý động cơ đốt trong, NXB Giáo dục, Hà Nội &
Phạm Minh Tuấn Động cơ đốt trong, NXB KH kỹ thuật, Hà Nội).
2.2.1.1. Tỷ lƯ khÝ - nhiªn liƯu lý thut
Tû lƯ khÝ - nhiên liệu lý thuyết là tỷ số giữa khối lợng không khí trên khối
lợng nhiên liệu trong hỗn hợp khí- nhiên liệu. Nh ta đà biết, xăng là hỗn hợp cđa
mét vµi hydro cacbon mµ chiÕm −u thÕ nhÊt lµ ốc tan(C8H18).
Nếu một lợng nhất định ốc tan bốc cháy hoàn toàn, nó sẽ kết hợp với ô xy
trong không khí theo tỷ lệ ở bên trái mũi tên trong phản ứng hoá học dới đây để tạo
ra năng lợng. Kết quả của phản ứng này là ( bên cạnh năng lợng) khí CO2và H2O,
theo tỷlệ ở bên phải mũi tªn

16


2C8H18 + 25O2

16CO2 + 18H2O

Để đạt đợc kết quả nh trên, khi đốt cháy hoàn toàn 1 gam C8H18 cần 15
gam không khí.

10:1

15:1

Nh.liệu

N.liệu
Không khí

20:1

Không khí

Sự cháy

tỷ lệ khí - nhiên liệu lý thuyết

Nh.liệu

Sự cháy

hỗn hợp quá đậm

Không khí

Sự cháy

hỗn hợp quá nhạt

Hình2.1: Tỷ lệ khí - Nhiên liệu

Tỷ lệ khí - nhiên liệu lý thuyết là tỷ lệ không khí trên nhiên liệu sao cho vừa

đủ O2 để nhiên liệu cháy hoàn toàn. Trong trờng hợp C8H18 nguyên chất, tỷ lệ này
là 15:1. Tuy nhiên xăng dùng trong phần lớn các động cơ ôtô không phải là ốc tan
nguyên chất mà là hỗn hợp giữa ốc tan và các hydro cácbon khác. Vì lý do này , tỷ
lệ khí- nhiên liệu cho xăng thơng nhỏ hơn 15 một chút. Tỷ lệ khí- nhiên liệu lý
thuyết đóng vai trò rất quan trọng. Nếu tỷ lệ này của một hỗn hợp cụ thể nhỏ hơn tỷ
lệ lý thuyết cho xăng (Ví dụ 10:1) Hỗn hợp sẽ quá đậm và không đủ ô xy trong hỗn
hợp cho sự cháy của tất cả các nhiên liệu. Mặt khác, nếu tỷ lệ khí nhiên liệu cao hơn
lý thuyết cho xăng (Ví dụ 20:1), hỗn hợp sẽ quá nhạt và có quá nhiều ô xy cho sự
cháy hoàn toàn.
2.2.1.2. Ôxit các bon (CO)

17


Khí CO sinh ra do sự cháy hoàn toàn của nhiên liệu do thiếu O2 trong buồng
cháy(có nghĩa là hỗn hợp quá đậm). Theo lý thuyết, CO sẽ không sinh ra nếu có
nhiều O2 theo lợng lý thuyết yêu cầu(nghĩa là hỗn hợp quá nhạt) nhng trong thực
tế CO vẫn sinh ra trong cả trờng hợp đó. Có ba nguyên nhân sau:
- CO biến thành CO2 bởi phản ứng ô xy hoá( 2CO + O2 2CO2) nhng
phản ứng này rất chậm và không thể biến tất cả lợng CO còn lại thành CO2 đợc.
Vì lý do này, CO đợc sinh ra ngay cả khi hỗn hợp nhạt.
- Sự cháy không đều của hỗn hợp khí- nhiên liệu do sự phân bố vốn đÃ
không đều của nhiên liệu trong buồng cháy.
- Nhiệt độ xung quanh thành xi lanh thấp, gây ra "sự dập tắt" có nghĩa là
nhiệt độ quá thấp cho sự cháy xảy ra trên ngọn lửa không thể với tới những vùng
này của xi lanh.( Ngọn lửa sau khi đợc châm ngòi bởi bugi lan truyền ra khắp
buồng cháy đến tận khi nó gặp phải thành xi lanh, mặt dới nắp quy lát, mặt dới
các xu páp và đỉnh pít tông. nhiệt độ ngọn lửa đột nhiên giảm xuống ở những vùng
này hoặc những vùng làm cho nó bị tắt do sự phân tản nhiệt trớc khi nó chạm vào
thành xi lanh... những vùng này vì vậy đợc gọi là vùng dập tắt sau đó đợc xả ra

khỏi xi lanh khi pít tông đi lên trong kỳ xả)
Nồng độ CO(theo thể tích) trong khí xả nhìn chung đợc quyết định bởi tỷ
lệ khí- nhiên liệu.Nồng độ CO khác với sự thay đổi tỷ lệ khí- nhiên liệu. Điều này
đợc chỉ ra ở đồ thị dới. Đồ thị này chỉ ra nồng độ CO trong khí xả của một động
cơ xăng thực tế giảm đi khi tỷ lệ khí- nhiên liệu tăng (có nghĩa là khi hỗn hợ nhạt
đi). Đồ thị này chỉ rõ cách tốt nhất để giảm nồng độ CO trong khí xả là thúc đẩy sự
cháy hoàn toàn bằng cách tạo ra tỷ lệ khí- nhiên liệu cao(nhạt đến mức có thể).

CO%

8

6
4
2
0
Đậm hơn

13

16

19

Tỷ lệ khí- Nhiên liệu

Nhạt hơn

Hình 2.2: Đồ thị biể diễn sự phụ thuộc
của nồng độ CO vào tỷ lệ Khí - Nhiên liệu

18


2.2.1.3. Khí hdydro cácbon (HC)
Khi hơi xăng bị nung nóng lên ở nhiệt độ cao, nó ô xy hoá rất nhanh nhng cháy
không hoàn toàn hay thậm chí không cháy, xăng không cháy còn lại trong buồng
cháy rồi bay vào khí quyển ở dạng khí HC.
Cũng nh đối với CO, nếu xăng cháy hoàn toàn trong buồng đốt sẽ không
sinh ra HC trong khÝ x¶, nh−ng trong thùc tÕ HC vẫn sinh ra trong trờng hợp đó. Lý
do đợc giải thích nh sau:
- Do tỷ lệ khí- nhiên liệu không đúng: Đến một điểm xác định, lợng HC
trong khí xả tăng khi hỗn hợp khí- nhiên liệu trở lên đậm hơn, điểm đó gây nên sự
cháy không hoàn toàn do thiếu ô xy. Tuy nhiên nếu hỗn hợp trở nên quá nhạt, nồng
độ HC cũng sẽ lại tăng thay cho việc phải giảm xuống. Nguyên nhân là do thiếu
nhiên liệu sÏ lµm chËm sù lan trun cđa ngän lưa, kÕt quả là nhiên liệu sẽ bị đẩy ra
ngoài buồng cháy trớc khi nó có thể cháy hoàn toàn và hiện tợng bỏ máy sẽ xảy
ra.
- Do áp suất nén thấp: Khi chạy theo quán tính hay giảm ga, bớm ga
đóng hoàn toàn. Kết quả là gần nh không có khí nạp vào xi lanh, chỉ có một ít
nhiên liệu hút vào qua mạch tốc độ thấp và nh vậy hỗn hợp sẽ rất đậm, áp suất thấp
và thiếu O2 sẽ gây ra bỏ máy dẫn đến sự cháy không hoàn toàn của nhiên liệu. Kết
quả là HC không cháy trong khí xả.
- Sự trùng lặp tại thời điểm đóng mở xupáp: Trong khoảng thời gian ngắn,
lúc cả xupáp nạp và xupáp hút đều mở. Một ít khí HC bị hút ra khỏi buồng cháy.
Hiện tợng này gọi là lọt khí do më sím ®ãng mn.

19

t.d.c

Xu páp
nạp mở

Xu páp
xả mở

Hai xu páp cùng mở

Xu páp
xả mở

Xu páp
nạp đóng
b.d.c

Hình2.3: Sự trùng lặp của thời điểm đóng, mở xupáp
- Sự dập tắt: Nhiệt độ ngọn lửa giảm đột ngột ở những vùng ngăn cản hỗn
hợp khí - nhiên liệu ở những vùng này bắt lửa. Nhiên liệu không cháy hay cháy một
phần ở những vùng dập tắt sau đó đợc xả ra khỏi xi lanh khi pít tông bắt đầu
chuyển động lên phía trên trong kỳ xả.
2.2.1.4. Các ôxit nitơ ( NOx )
95% NOx có trong khí xả là NO, tạo ra trong buồng cháy theo phơng trình
sau:
o

N 2 + O2 t 2 NO

NO sau đó lại kết hợp với O2 trong không khí để tạo ra NO2
o

2 NO + O2 ⎯t 2 NO2
⎯→

Chó ý r»ng mỈc dù phân tử NO2 chiếm gần 80% bầu khí quyển trái đất
nhng chúng rất ổn định ở điều kiện bình thờng. Chỉ khi ở nhiệt độ cao khoảng
1800o C và nồng độ O2 cao mới có thể làm N2 kết hợp với O2 để đầu tiên tạo ra NO.
Khác với CO và HC, NOx sinh ra khi cháy hoàn toàn nhiều hơn so với cháy không
hoàn toàn bởi vì chỉ sau ®ã nhiƯt ®é míi ®đ cao ®Ĩ thóc ®Èy phản ứng hoá học tạo ra
NO. Nếu nhiệt độ không cao hơn 1800o C thì N2 và O2 sẽ bị xả ra ngoài mà không

20
21


kết hợp đợc để tạo ra NO. Điều đó có nghĩa là những yếu tố ảnh hởng mạnh nhất
đến nồng độ NOx tạo thành khí cháy là nhiệt độ cực đại trong buồng cháy và tỷ lệ
khí nhiên liệu. Cho nên cách tốt nhất để giảm lợng khí NOx là hoặc giảm nhiệt độ
trong buồng cháy xuống dới 1800o C hoặc giảm thời gian xuất hiện nhiệt độ cao.
Một khả năng khác là giảm nồng độ O2.
- Tỷ lệ khí nhiên liệu và nhiệt độ buồng cháy: Các nghiên cứu ®· chØ ra r»ng
nång ®é NOx sinh ra lín nhÊt khi tỷ lệ khí - nhiên liệu khoảng 16:1. Nếu tỷ lệ thực
tế lớn hơn hay nhỏ hơn, nồng độ NOx sẽ giảm xuống đột ngột. Lý do của sự giảm
nồng độ NO ở phía tỷ lệ đậm của 16:1 là nồng độ ôxy thấp. Lý do của sự giảm ở
phía hỗn hợp nhạt là sự cháy chậm, ngăn cản nhiệt độ ngọn lửa trong buồng cháy.
Vì vậy bớm ga hở hoàn toàn thì nhiệt độ buồng cháy sẽ trở nên rất cao. Nó tạo ra
lợng NOx đáng kể mặc dù tỷ lệ khí - nhiên liệu là đậm.
2.2.1.5. Chế độ lái xe và các khí xả

- Hâm nóng: Là giai đoạn từ lúc động cơ khởi động lạnh đến khi nhiệt độ
nớc làm mát tăng lên đến nhiệt độ bình thờng 700C - 800C. Trong giai đoạn này,
vì động cơ cha đợc hâm đủ nóng, xăng không thể bay hơi hoàn toàn, nên hỗn hợp
khí - nhiên liệu quá đậm vì vậy sinh ra lợng lớn hơn bình thờng CO và HC.
- Chế độ không tải: Khi chạy không tải, nhiệt độ bên trong buồng cháy
giảm, nên xăng không bay hơi đủ. Nó có thể gây ra cháy không ổn định, nếu chế
hoà khí không đợc thiết kế để chống lại hiện tợng này bằng cách cung cấp thêm
nhiên liệu để làm hỗn hợp đậm hơn. Bình thờng, trong những trờng hợp nh thế,
sự cung cấp nhiên liệu bổ xung này làm cho tỷ lệ khí - nhiên liệu trở nên đậm hơn.
Nồng độ CO và HC bởi vậy tăng do sự cháy không hoàn toàn trong khi nồng độ
NOx giảm gần tới không do sự giảm nhiệt độ cháy.
- Tốc độ không đổi ( tải nhẹ ): ở chế độ tốc độ không đổi, tỷ lệ khí - nhiên
liệu nhạt hơn một chút hay bằng với lý thuyết. Vì vậy, do khí CO và HC sinh ra ít,
lợng hỗn hợp nạp cũng ít dẫn đến mức khí NOx sinh ra cũng sẽ ít hơn so với mức
bình thờng.
- Tăng tốc, chạy tốc độ cao (tải nặng): khi tăng ga tải lớn sẽ đợc đặt lên
động cơ. Bớm ga mở hoàn toàn và hỗn hợp khí - nhiên liệu nạp vào tăng, tỷ lệ khí nhiên liệu trở nên đậm. Nồng độ CO và HC vì vậy tăng cao và lợng NOx đợc sinh
ra cũng tăng lên do nhiệt độ tăng trong buồng cháy.

22


- Giảm tốc: Khi phanh bằng động cơ, bớm ga đóng hoàn toàn, nhng tốc
độ động cơ vẫn cao, độ chân không trong buồng cháy và trong ống góp nạp do đó
cũng lớn. Độ chân không này làm giảm tốc ®é lan trun ngän lưa tr−íc khi nã kÞp
lan trun đến toàn bộ buồng cháy. Nó sinh ra khí HC không cháy mà đợc xả vào
trong không khí. Mặt khác độ chân không lớn làm nhiên liệu dính ở thành ống góp
nạp bay hơi rất nhanh làm hỗn hợp quá đậm. Điều này làm tăng nồng độ CO và HC
nhng cũng làm giảm nhiệt độ cháy dẫn đến nồng độ NOx giảm tới 0.
2.2.2. ảnh hởng từ các yếu tố kỹ thuật

2.2.2.1. ảnh hởng của trạng thái kỹ thuật cơ cấu biên tay quay
Trong các bộ phận, chi tiết của cơ cấu biên tay quay thì tình trạng kỹ thuật
của nhóm pit tông - xi lanh có ảnh hởng rõ nhất, tác động mạnh nhất đến quá
trình cháy dẫn đến sự thay đổi của các thành phần khí xả. Trong nhóm
pit tông - xi lanh, các sai lêch h hỏng chủ yếu là: Tăng khe hở hớng kính giữa pit
tông - xi lanh, khe hở liên kết giữa vòng găng hơi và vòng găng dầu trên pit tông,
khe hở trong chốt pit tông, giảm đàn hồi và gÃy vỡ vòng găng hơi, vòng găng dầu.
Khi không có sự kín sát trong nhóm pit tông - xi lanh sẽ làm tăng vọt khí từ không
gian bên trên pit tông xuông các te, giảm áp suất nén trong buồng đốt, điều đó làm
giảm lợng không khí đợc nạp vào xi lanh, điều này sẽ ảnh hởng tới tỷ lệ khí nhiên liệu, làm xấu chất lợng tạo thành hỗn hợp đốt và đốt cháy nhiên liệu. Hỗn
hợp sẽ rất đậm ở tốc độ thấp. Sự thiếu ôxy do lợng khí nạp giảm và áp suất nén
thấp do lọt hơi sẽ gây ra sự cháy không hoàn toàn của nhiên liệu, nhiệt độ buồng
cháy giảm, kết quả là lợng HC không cháy trong không khí xả tăng lên. Mặt khác
tỷ lệ khí - nhiên liệu và nhiệt độ buồng cháy cũng sẽ ảnh hởng tới tỷ lệ của các
thành phần NOx, CO... trong khí xả và nói chung sự hao mòn, h hỏng của cơ cấu
biên tay quay mà đặc biệt là nhóm Pit tông - Xi lanh sẽ làm tăng chi phí nhiên liệu
riêng, tăng độ khói trong khí xả, tác động theo hớng xấu đến thành phần khí xả.
2.2.2.2. ảnh hởng của trạng thái kỹ thuật hệ thống nạp và xả
Tình trạng kỹ thuật của hệ thống nạp và xả có ảnh hởng rõ rệt đến
thành phần khí xả, nhất là tốc độ thay đổi chân không trong đờng nạp. Độ
chân không trong đờng nạp đợc quyết định bởi tình trạng kỹ thuật của bầu
lọc không khí và độ kín sát của các vị trí nối (ở đây ta giả thiết r»ng t×nh

23


trạng kỹ thuật của hệ thống Biên - tay quay và các thành phần khác của cơ
cấu phân phối khí là ở trong tình trạng kỹ thuật tốt).
Trong thực tế sử dụng Ôtô - Máy kéo, bình lọc không khí bị bẩn, tắc
là h hỏng thờng xuyên xảy ra và điều này làm giảm công suất động cơ,

tăng chi phí nhiên liệu và tất yếu là các thành phần khí xả cũng thay đổi theo
chiều hớng tăng các thành phần độc hại. Điều này có thể thấy rõ qua sự giải
thích về sự phụ thuộc chặt chẽ của một số thành phần khí xả chính vào tỷ lệ
khí- nhiên liệu ( Mục2.2).
Khi bình lọc tắc, độ chân không trong đờng ống nạp sẽ tăng lên,
nhất là đối với các trờng hợp tăng tốc đột ngột, điều này sẽ dẫn tới kết quả
là hỗn hợp đốt trở nên quá đậm và sẽ không đủ ôxy trong hỗn hợp cho sự
cháy của tất cả nhiên liệu và nh vậy thì tỷ lệ HC trong khí xả cũng tăng lên.
Mặt khác khí CO sinh ra do sự cháy không hoàn toàn của nhiên liệu do thiếu
ôxy trong buồng cháy. Nh vậy cũng có nghĩa là khi hệ thống nạp bị tắc
nghẽn sẽ dẫn tới sự tăng tỷ lệ của thành phần CO trong khí xả.

2.2.2.3. ảnh hởng của trạng thái kỹ thuật hệ thống đánh lửa
Hệ thống đánh lửa của động cơ xăng bao gồm một tổ hợp nhiều kết cấu cơ
điện liên quan đến nhau để đáp ứng đợc nhiệm vụ là cung cấp điện áp phát ra đủ
mạnh để phóng tia lửa điện giữa hai cực budi với năng lợng điện cản đủ để đảm
bảo đốt cháy hỗn hợp vào thời điểm thích hợp nhất tơng ứng với góc đánh lửa sớm.
Chính vì thế trạng thái kỹ thuật của từng chi tiết, bộ phận trong hệ thống đều có
những ảnh hởng trực tiếp tới khả năng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật chung của hệ
thống nhằm đốt cháy hỗn hợp. Đó là tình trạng của bộ chia điện và chuyển mạch, là
trạng thái đóng của tiếp điểm và khe hở giữa các tiếp điểm, góc đánh lửa sớm; Sự
thay đổi góc đóng và góc đánh lửa sớm trên mỗi cam so với giá trị trung bình. Là
tình trạng của biến áp đánh lửa, là tình trạng của budi nh khe hở giữa hai điện cực,
tính liên tục của sự tạo thành tia lửa dới tác dụng của xung điện. Là tình trạng của
đờng dây cao áp, tình trạng của cách điện... Nếu có bất kỳ sự trục trặc h hỏng nào
thì sẽ ảnh hởng trực tiếp tới chất lợng tia lửa và nh vậy khả năng đốt cháy hoàn
toàn hỗn hợp sẽ thay đổi. Điều này cũng có nghĩa là tỷ lê các thành phần khí - xả sẽ
thay đổi khi có trục trặc từ hệ thống đánh lửa nói chung. Đặc biệt, có một mối liên

24