Khí xả động cơ đốt trong

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:

1

KHÍ XẢ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

GVHD:
Ths. Đinh Tấn Ngọc
SVTH:
Nguyễn Thanh Vũ
Hoàng Xuân Khoa


KHÍ XẢ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

2

1

Tổng quan về các thành phần chính trong khí thải động cơ

2
3
4

Tiêu chuẩn khí thải trên thế giới và Việt Nam

Các nhân tố ảnh hưởng đến nồng độ các chất ơ nhiễm trong khí xả động cơ đốt
trong

Các biện pháp làm giảm lượng khí thải động cơ đốt trong


Tổng quan về các thành phần chính trong khí thải động cơ
3

Các thành phần chính trong khí thải động cơ

Cacbon monoxit CO

Các hợp chất NOx

Hydrocacbon HC

Bồ hóng PM


Tổng quan về các thành phần chính trong khí thải động cơ
4

1.Cacbon monoxit CO
2C + O2 → 2CO

λ <1

CO + H2O → CO2 + H2

2CO + O2 → 2CO2

λ >1


Tổng quan về các thành phần chính trong khí thải động cơ
5

1. Cacbon monoxit CO:

CO

Hb

50%

HbCO

Khơng có khả năng vận chuyển O 2 đến tế
bào


Tổng quan về các thành phần chính trong khí thải động cơ
6

2. Các hợp chất NOx

N2 + O2 → 2NO

2NO + O2 → 2NO2

2NO2 + H2O → HNO3 + HNO2

3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO

0
Điều kiện tia sét hoặc nhiệt độ 2000 C

Điều kiên thường

Phản ứng tạo hiện tượng mưa axit


Tổng quan về các thành phần chính trong khí thải động cơ
7

3. Hydrocacbon HC
Nguyên nhân hình thành HC
Hỗn hợp quá giàu hay quá nghèo

Trong các không gian chết, nhiệt độ thấp

Hơi nhiên liệu hấp thụ vào lớp dầu bôi trơn

Thay đổi góc đánh lửa sớm

Sự tơi màng lửa khi tiếp xúc với thành


Tổng quan về các thành phần chính trong khí thải động cơ

8

4. PM (Bồ hóng)

Nhiên liệu chưa cháy/cháy khơng
hồn tồn

Dầu bôi trơn

Cacbon

Thành
phần PM


Tổng quan về các thành phần chính trong khí thải động cơ
9

4. PM (Bồ hóng)

Các yếu tố ảnh
hưởng PM

Thành phần C

Độ đậm đặc của hỗn

Sự phân bố nhiệt độ

hợp nhiên liệu

trong ngọn lửa


Tiêu chuẩn khí thải trên thế giới và Việt Nam
10

1. Tiêu chuẩn khí thải của châu Âu

Euro VI (1/9/2014)

Euro V (1/9/2009)

Euro IV (1/1/2005)

Euro III (1/1/2000)

Euro II (1/1/1996)

Euro I (1/7/1992)


Tiêu chuẩn khí thải trên thế giới và Việt Nam
11
Tiêu chuẩn

Ngày

Xe thương mại <1305kg

Ơ tơ chở khách loại M1
CO

HC

NOx

HC+ NOx

PM

PN (hạt/km)

Diesel

Euro I

Tiêu chuẩn

Ngày

CO

HC

NOx

HC+NOx

PM

PN (hạt/km)

Euro I

10/1994

2.72

-

-

0.97

0.14

-

Euro II IDI

1/1998

1.0

-

-

0.7

0.08

-

Euro II DI

1/1998

1.0

-

-

0.9

0.10

-

Euro III

1/2000

0.64

-

0.50

0.56

0.05

-

Euro VI

1/2005

0.50

-

0.25

0.30

0.025

-

Euro Va

9/2009

0.50

-

0.18

0.23

f
0.005

-

Euro Vb

9/2011

0.50

-

0.18

0.23

0.005

6x10

Euro VI

9/2014

0.50

-

0.08

0.17

0.005

6x10

Euro I

10/1994

2.72

-

-

0.97

-

-

Euro II

1/1998

2.2

-

-

0.5

-

-

Euro III

1/2000

2.3

0.2

0.15

-

-

-

Euro IV

1/2005

1.0

0.1

0.08

-

-

-

Euro V

9/2009

1.0

0.1

0.06

-

0.005

-

Euro VI

9/2014

1.0

0.1

0.06

-

0.005

6x10

Diesel
7/1992

2.72 (3.16)

-

-

0.97 (1.13)

0.14 (0.18)

-

Euro II IDI

1/1996

1.0

-

-

0.7

0.08

-

Euro II DI

1/1996

0.64

-

-

0.9

0.10

-

Euro III

1/2000

0.50

-

0.50

0.56

0.05

-

Euro IV

1/2005

Euro Va

b
9/2009

0.50

0.50

-

-

0.25

0.18

0.30

0.23

0.025

-

0.005

-

Euro Vb

9/2011

0.50

-

0.18

0.23

0.005

6x10

Euro VI

9/2014

0.50

-

0.08

0.17

0.005

6x10

11

11

11

11

Xăng

Xăng

Euro I

7/1992

2.72 (3.16)

-

-

0.97 (1.13)

-

-

Euro II

1/1996

2.2

0.20

-

0.5

-

-

Euro III

1/2000

2.3

0.10

0.15

-

-

-

Euro IV

1/2005

1.0

0.10

0.08

-

-

-

Euro V

9/2009

1.0

0.10

0.06

-

0.005

-

Euro VI

9/2014

1.0

0.10

0.06

-

0.005

6x10

11

11


Tiêu chuẩn khí thải trên thế giới và Việt Nam
12

1. Tiêu chuẩn khí thải của châu Âu
3

8
7

2.5

6
2

5
CO
PM
HC + NOx

1.5

CO
PM
HC + NOx

4
3

1
2
0.5

0
Euro I

1

Euro II

Euro III

Euro IV

Euro V

Euro VI

0
Euro I

Euro II

Euro III

Euro IV

Euro V

Euro VI

So sánh nồng độ khí thải theo tiêu chuẩn Euro của xe ô tô chở

So sánh nồng độ khí thải theo tiêu chuẩn Euro của xe thương mại >

khách dùng Diesel

1760kg dùng Diesel


Tiêu chuẩn khí thải trên thế giới và Việt Nam
13

1. Tiêu chuẩn khí thải của châu Âu
3

8
7

2.5

6
2
CO
PM
HC
NOx

1.5

5

CO
PM
HC
NOx

4
3

1
2

0.5

0
Euro I

1

Euro II

Euro III

Euro IV

Euro V

Euro VI

0
Euro I

Euro II

Euro III

Euro IV

Euro V

Euro VI

So sánh nồng độ khí thải theo tiêu chuẩn Euro của xe ô tô chở khách

So sánh nồng độ khí thải theo tiêu chuẩn Euro của xe thương mại >

dùng xăng

1760kg dùng xăng


Tiêu chuẩn khí thải trên thế giới và Việt Nam
14

2. Tiêu chuẩn khí thải Hoa Kì

Tier 1

Tiêu chuẩn liên bang

Tier 2

Tier 3
Tiêu chuẩn khí thải
Hoa Kì
LEV 1

Tiêu chuẩn California

LEV 2

LEV 3

Tiêu chuẩn khí thải trên thế giới và Việt Nam
15

2. Tiêu chuẩn khí thải Hoa Kì
CO

PM

2.5
0.06
2

0.05

0.04

1.5

0.03
1
0.02
0.5
0.01

0
Tier 1 LEV I Tier 2 LEV II Tier 3 LEV III

0

Tier 1 LEV I Tier 2 LEV II Tier 3 LEV III

So sánh nồng độ CO và PM của tiêu chuẩn liên bang và California


Tiêu chuẩn khí thải trên thế giới và Việt Nam
16

2. Tiêu chuẩn khí thải Hoa Kì
HC

g/km

0.3

0.6

0.25

0.5

0.2

0.4

0.15

0.3

0.1

0.2

0.05

0.1

0

0
Tier 1 LEV I Tier 2 LEV II Tier 3 LEV III

NOx

0.7

Tier 1

LEV I

Tier 2

So sánh nồng độ HC và NOx của tiêu chuẩn liên bang và California

LEV II

Tier 3 LEV III


Tiêu chuẩn khí thải trên thế giới và Việt Nam

17

3. Tiêu chuẩn khí thải của Nhật Bản
0.7
1.2
0.6
1
0.5
0.8
0.4
Châu Âu
Mỹ
Nhật

0.3

Châu Âu
Mỹ
Nhật Bản

0.6

0.4

0.2

0.2

0.1

0
CO

Xe khách

HC

PM

NOx

0
CO

HC

Xe thương mại

PM

NOx


Tiêu chuẩn khí thải trên thế giới và Việt Nam
18

4. Tiêu chuẩn khí thải Việt Nam

Mức 4 (Euro IV) từ ngày 1/1/2017
Ơ tơ

Mức 5 (Euro V) từ ngày 1/1/2022
Tiêu chuẩn Việt Nam

Môtô 2 bánh

Mức 3 (Euro III) từ ngày 1/1/2017


Các nhân tố ảnh hưởng đến nồng độ các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ đốt trong
19

1. Hệ số dư lượng khơng khí λ
λ=1

Hỗn hợp lí thuyết hay hỗn hợp hóa định lượng.

λ=1÷1,1

Hỗn hợp cháy hơi nhạt, lượng khơng khí dư ít

λ>1,1

Lượng khơng khí dư nhiều, tốc độ cháy giảm

λ=0,85÷1

Lượng khơng khí thiếu so với lượng khơng khí lí thuyết, tốc độ cháy lớn

λ<0,85

Nhiên liệu cháy khơng hết, công suất giảm, suất tiêu hao nhiên liệu tăng, phát sinh
nhiều PM


Các nhân tố ảnh hưởng đến nồng độ các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ đốt trong
20

1. Hệ số dư lượng khơng khí λ

Ảnh hưởng của hệ số dư lượng khơng khí λ đến nồng độ CO, HC, NO x

Ảnh hưởng của λ đến N e và ge của động cơ xăng


Các nhân tố ảnh hưởng đến nồng độ các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ đốt trong
21

2. Động cơ xăng
Các yếu tố ảnh hưởng nồng độ phát thải ô nhiễm
động cơ xăng
Hỗn hợp nghèo
Tăng cường độ rối
Nhiệt độ khí nạp
Góc phối khí
Hệ thống đánh lửa sớm
Tốc độ cháy


Các nhân tố ảnh hưởng đến nồng độ các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ đốt trong
22

Động cơ làm việc với hỗn hợp nghèo
- Giảm tốc độ cháy
- Mô men phát ra không đều
- Gia tăng mức độ phát sinh HC
- Gia tăng suất tiêu hao nhiên liệu


Các nhân tố ảnh hưởng đến nồng độ các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ đốt trong
23

Ảnh hưởng hệ thống đánh lửa

Ảnh hưởng của góc phun sớm tới mức độ phát sinh NOx.


Các nhân tố ảnh hưởng đến nồng độ các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ đốt trong
24

3. Động cơ Diesel
Các yếu tố ảnh hưởng nồng độ phát thải ô nhiễm động cơ
Diesel
Góc phun sớm
Tốc độ phun và áp suất phun
Nhiệt độ khí
Dạng hình học buồng cháy
Tăng áp


Các nhân tố ảnh hưởng đến nồng độ các chất ơ nhiễm trong khí xả động cơ đốt trong

25

Góc phun sớm

Ảnh hưởng của góc phun sớm tới mức độ phát sinh ô nhiễm.