Khí thải xe hơi là gì?

Ngày nay, cuộc sống hàng ngày của mọi người bị hạn chế trên thế giới do virus corona và nền kinh tế cũng bị đình trệ. Tất nhiên, đây không phải là một tình huống tích cực, nhưng có một khía cạnh tích cực cho hiện tượng này.

Đó là sự cải thiện của môi trường tự nhiên. Khi mọi người sử dụng ít phương tiện hơn và các nhà máy tạm thời ngừng hoạt động, bầu không khí tốt hơn bao giờ hết. Đó là một ví dụ điển hình để nhắc nhở chúng ta rằng quy trình sản xuất xe mà chúng ta đã vô tình sử dụng và các sản phẩm mà chúng ta đã vô tình sử dụng là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường.

Đặc biệt, khói bốc ra từ các phương tiện giao thông đã được đề cập là vấn đề lớn nhất vì ô nhiễm môi trường đã nổi lên như một vấn đề xã hội quan trọng. Do các quy định toàn cầu về tăng cường khí thải, động cơ đốt trong của ô tô đã tiếp tục phát triển theo hướng giảm thiểu ô nhiễm môi trường, xe điện không tạo ra khí thải, phương tiện nhiên liệu hydro xả nước thay vì bồ hóng và khí thải. Các nhà sản xuất xe đang rất chú trọng đến việc phát triển những chiếc xe hybrid, ít hơn đáng kể so với chiếc ô tô nói chung này.

Trong số này, chúng ta sẽ xem xét các loại khí thải từ động cơ đốt trong ô tô được phát hành gần đây và các hệ thống công nghệ mới được các nhà sản xuất xe giới thiệu và áp dụng để giảm khí thải.

1. Động cơ đốt trong

Thông thường, động cơ đốt trong phần lớn được chia thành hai loại theo loại nhiên liệu được sử dụng. Đây là động cơ diesel và động cơ xăng. Động cơ diesel và động cơ xăng cho thấy một sự khác biệt lớn không chỉ trong nhiên liệu mà chúng sử dụng, mà còn cả cách chúng vận hành và các loại khí thải mà chúng thải ra cũng khác nhau.

2. Phương pháp đốt

Sự khác biệt trong phương pháp đốt Sự khác biệt lớn nhất giữa động cơ xăng và động cơ diesel là sự khác biệt trong phương pháp đốt. Động cơ xăng là phương pháp bơm nhiên liệu vào buồng đốt hoặc ống nạp hoặc buồng đốt (GDI) và đốt cháy nó bằng cách sử dụng bugi để tạo ra năng lượng. Ngược lại, động cơ diesel sử dụng phương pháp phun nhiên liệu vào buồng đốt ở áp suất cao và phát nổ ở nhiệt độ cao mà không nén mà không đánh lửa.

3. Sự xuất hiện của động cơ đốt trong

Động cơ xăng và động cơ diesel khác nhau tại thời điểm chúng được phát minh. Động cơ xăng được giới thiệu ra thế giới cùng với chiếc xe cơ giới được cấp bằng sáng chế, một chiếc xe ba bánh được sản xuất vào năm 1886 bởi kỹ sư người Đức Karl Friedrich Benz. Động cơ diesel được phát minh vào năm 1894 bởi một kỹ sư người Đức khác, Rudolf Diesel. Mặc dù thương mại hóa muộn, nó được đánh giá rằng nó đã mang lại một thành phần mới cho thị trường động cơ đốt trong với hiệu suất nhiệt, hiệu quả kinh tế và sức mạnh vượt trội.

4. Hiệu quả của động cơ đốt trong

Như đã đề cập ở trên, động cơ diesel có hiệu quả vượt trội so với động cơ xăng, đó là một sự khác biệt khác. Có hai lý do cho việc này. Khi cung cấp cùng một lượng năng lượng nhiệt, động cơ diesel cao hơn 10% so với động cơ xăng và lượng năng lượng nhiệt được tạo ra khi đốt cháy cùng một lượng. Nói tóm lại, điều đó có nghĩa là bạn có thể lái xe nhiều hơn bằng cách đốt cháy cùng một lượng nhiên liệu.

5. Tiêu chuẩn khí thải ô tô trong nước

Giới hạn phát thải trong nước đã được áp dụng từ năm 20009 đến 2015, thấp hơn 50% so với mức cho phép của tiêu chuẩn Phương tiện phát thải cực thấp (ULEV) tại tiểu bang California của Hoa Kỳ. Hơn nữa, Bộ Môi trường cho biết từ năm 2016 đến 2025, tiêu chuẩn sẽ được tăng cường từng bước để đáp ứng tiêu chuẩn thấp hơn 160% so với tiêu chuẩn ULEV.

Tiêu chuẩn khí thải cho xe diesel trong nước được áp dụng cho tiêu chuẩn Liên minh châu Âu. Từ năm 2009 đến 2013, tiêu chuẩn Euro 5 (EU5) đã được áp dụng và từ năm 2014, tiêu chuẩn Euro 6 (EU6) đã được áp dụng. Trong Euro 6, phụ cấp khí thải nitơ oxit (NOx) đã được tăng cường từ 2,0 g / kwh hoặc ít hơn đến 0,46 g / kwh hoặc ít hơn và bụi mịn từ 0,01 g / kwh hoặc ít hơn đến 0,01 g / kwh hoặc ít hơn. So với Euro 5, bụi mịn giảm 66% và nitơ oxit giảm 77%. (Dữ liệu từ Bộ Môi trường)

Tiêu chuẩn khí thải cho các loại ô tô tại Việt Nam được phân loại và quy định theo kích thước và độ dịch chuyển của xe như trong bảng dưới đây.

6. Các loại động cơ đốt trong của xe ô tô

khí thải phát ra khi xe đang chạy được thải ra tùy thuộc vào việc xe có sử dụng nhiên liệu động cơ hay không. Hiện nay, có nhiều loại nhiên liệu được sử dụng trong động cơ đốt trong ô tô, như xăng, diesel, LPG, LNG, rượu và khí hydro, và xăng và dầu diesel có tỷ lệ sử dụng cao nhất. Đặc biệt tại Việt Nam, xe diesel được người tiêu dùng yêu thích do giá dầu thấp và tiết kiệm nhiên liệu cao.

Xe điện ít phát thải chất gây ô nhiễm môi trường trong khi lái xe đang được phát triển, và động cơ đốt trong chạy bằng diesel hoặc xăng, đã được chỉ ra từ khá lâu nay là thủ phạm chính của các vấn đề môi trường khác nhau, hiện đang ở ngã ba đường. Tất nhiên, ngay cả xe điện cũng có vấn đề như ô nhiễm môi trường xảy ra trong quá trình phát điện hoặc hủy hoại môi trường xảy ra trong quá trình xây dựng các trạm sạc. Vì lý do đó, việc phát triển động cơ điện sử dụng năng lượng thay thế và giảm thiểu ô nhiễm môi trường của động cơ đốt trong hiện tại là chủ đề nóng nhất đối với các nhà sản xuất ô tô.

7. Công nghệ giảm phát thải

Mặc dù việc thương mại hóa xe điện đã được tiến hành và nghiên cứu về các động cơ năng lượng thay thế khác đã được tích cực tiến hành, nhưng vẫn không thể thay thế tất cả ô tô ngay bây giờ. Vì lý do này, các nhà sản xuất ô tô đang áp dụng nhiều công nghệ mới để tăng hiệu quả của động cơ đốt trong hiện có. Đối với động cơ xăng, CVVT (Thời gian van biến thiên liên tục) quản lý khi van đóng và mở để tạo ra hiệu suất và hiệu suất nhiên liệu tối ưu theo dải quay và tải của động cơ, và CVVL (Biến liên tục) điều chỉnh thời gian cũng như độ sâu mà van đóng. Van nâng) và một bộ tăng áp sử dụng tua-bin để cung cấp thêm khí nén cho buồng đốt. Mặc dù nó không trực tiếp cải thiện hiệu quả của động cơ, nhưng thân nhôm và lốp có điện trở thấp làm giảm trọng lượng và sức cản của thân xe cũng giúp cải thiện hiệu quả nhiên liệu.

Trong trường hợp động cơ diesel, thân xe nhẹ và lốp có điện trở thấp được áp dụng theo cùng một cách, nhưng công nghệ mới áp dụng cho động cơ diesel đòi hỏi nhiều thay đổi hơn so với xăng. Trong số đó, hệ thống được giới thiệu lần này là một hệ thống để giải quyết vấn đề NOx và PM (Particulation Matter), phần lớn được thải ra từ các động cơ diesel.

8. Đốt cháy

Để động cơ diesel hoạt động bình thường, không giống như động cơ xăng, một lượng lớn không khí được nén và đưa vào buồng đốt động cơ. Sau đó, nhiên liệu được bơm vào buồng đốt ở áp suất cao (khoảng 1.600 đến 2.200 kgf / cm²) để gây ra vụ nổ trong buồng đốt để tạo ra năng lượng.

Tại thời điểm này, không khí và nhiên liệu được trộn theo một tỷ lệ nhất định để vào buồng đốt một cách chính xác, và quá trình đốt được thực hiện đúng thời điểm để có được công suất mong muốn. Quá trình này được thực hiện để nhiều thiết bị không có lỗi.

Khí phát ra sau khi đốt trong buồng đốt là carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), hydrocarbon (HC), oxy hóa nitơ (NOx), v.v … Lượng phát thải thay đổi tùy theo nhiên liệu và lượng khí thải.

9. Phân loại chất ô nhiễm của chúng ta

1) Bụi mịn (PM10, PM2.5 Hạt vật chất)

Bụi hoặc bụi mịn là bụi không nhìn thấy được ở một mức độ nhỏ và có chứa sulfur dioxide, oxit nitơ, chì, ozone và carbon monoxide. Là một chất gây ô nhiễm không khí, nó thường được tạo ra trong ô tô và nhà máy. Khi kích thước từ 10 m trở xuống, nó được gọi là PM10. Khi kích thước hạt là 2,5 μm hoặc ít hơn, nó được gọi là PM2.5 và được gọi là bụi siêu mịn hoặc bụi siêu mịn.

2) PM10 (dưới 10μm)

Bụi có kích thước hạt nhỏ hơn 10μm. Ở trong nước, các tiêu chuẩn môi trường dựa trên mức trung bình hàng năm là 50 g / m2 và trung bình hàng ngày là 100 g / m2. Nó xâm nhập vào phổi của cơ thể con người và làm suy yếu chức năng miễn dịch của cơ thể con người là nguyên nhân trực tiếp của các bệnh hô hấp khác nhau. Hướng dẫn của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) được xác định ở mức trung bình hàng năm là 20 μg / m2 và trung bình hàng ngày là 50 g / m2, và ở các nước đang phát triển, 70 g / m2.

3) PM2,5 (dưới 2,5μm)

Bụi có kích thước hạt nhỏ hơn 2,5 mm được gọi là bụi siêu mịn. Kích thước hạt càng nhỏ, nó càng xâm nhập vào cơ thể con người tốt hơn và có tác động lớn hơn. Trung bình trong nước dựa trên mức trung bình hàng năm là 15 g / m2 và trung bình hàng ngày là 35 g / m2, trong khi Hoa Kỳ dựa trên mức trung bình hàng năm là 15 g / m2 và trung bình hàng ngày là 35 g / m2. Hướng dẫn của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) xác định trung bình hàng năm là 10 g / m2 và trung bình hàng ngày là 25 g / m2.

4) Tổng số hạt lơ lửng (TSP)

Tổng số hạt lơ lửng nói chung là tất cả bụi lơ lửng dưới 50μm. Nếu kích thước hạt lớn hơn 10 μm, tiêu chuẩn môi trường đã được thay đổi từ TPS thành PM10 vào cuối những năm 90 vì nó có tác động nhỏ đến sức khỏe của cơ thể con người, mặc dù nó có tác động đến thẩm mỹ đô thị.

5) Bụi siêu mịn (UFD)

Là một thuật ngữ chỉ PM2.5 (có đường kính 2,5 μm trở xuống) là một hạt rất nhỏ trong số bụi mịn. Kể từ tháng 3 năm 2017, nó được gọi chung là PM1.0 hoặc PM0.1, nhỏ hơn PM2.5.

6) Chất gây ô nhiễm (PC)

Nó tương phản với các chất khí với bụi, bụi, khí dung, khói, sương mù, khói, sương mù, sương mù và bồ hóng trôi nổi trong không khí. Kích thước của các chất ô nhiễm hạt nằm trong khoảng từ 0,01 đến 100 μm và các hạt lớn hơn 100 μm rơi xuống đất trong vòng vài phút sau khi được thải vào khí quyển. Là một chất gây ô nhiễm thứ cấp, các hạt có kích thước 0,5 đến 5 m được chuyển thành dạng khí dung bằng cách hấp thụ hoặc kết hợp khí kích thích. Khả năng dính vào phổi của cơ thể con người là rất cao, và các khí khó chịu bị phá hủy ở nơi chúng bị mắc kẹt.

7) Khí thải ô tô EG (Khí thải)

Là một chất khí được tạo ra khi tổng hợp và phân hủy quá trình đốt cháy thường được gọi là khí thải. Thông thường, khí phát ra từ động cơ đốt trong có nghĩa là carbon dioxide, carbon monoxide, hydrocarbon, oxit lưu huỳnh, hydro sunfua, oxit nitơ, amoniac, ozone và chất oxy hóa.  

10. Khí thải ô tô đại diện

1) Carbon Monoxide (CO) Carbon

Là một loại khí độc trong suốt, không mùi, xảy ra khi đốt cháy không hoàn toàn các thành phần carbon trong nhiên liệu ô tô. Khi tiếp xúc với nồng độ cao, nó gây ra tác hại chết người. Hiện tại, tiêu chuẩn cho carbon monoxide trong khí quyển ở Việt Nam là  dưới 25 ppm cho mức trung bình 1 giờ và dưới 9 ppm cho mức trung bình 8 giờ.

2) Carbon Dioxide (CO2)

Carbon dioxide là một hợp chất trong đó hai nguyên tử oxy được liên kết với một nguyên tử carbon. Công thức hóa học là CO2, không màu, không mùi, không vị. Carbon dioxide được tách thành carbon monoxide và oxy ở nhiệt độ cao, và phản ứng thuận nghịch với hydro để tạo ra carbon monoxide và nước. Carbon dioxide, trái ngược với oxy, cản trở quá trình đốt cháy. Carbon dioxide cũng là thành phần chính của khí nhà kính giúp hấp thụ năng lượng bức xạ từ trái đất.

3) Hydrocarbon HC (Hydrocarbon)

Dầu thô là hỗn hợp lỏng của hợp chất carbon và hydro, và chứa một lượng nhỏ tạp chất như lưu huỳnh và nitơ. Các tạp chất có trong dầu thô biến thành khí gây ô nhiễm môi trường khi bị đốt cháy. Hydrocarbon phát ra từ ô tô được phân loại thành những chất được tạo ra khi nhiên liệu bị đốt cháy và những thứ được tạo ra khi nhiên liệu bị bay hơi, và các phương tiện gần đây được quản lý bởi một hệ thống riêng biệt để thu thập hydrocarbon được bốc hơi và thải vào khí quyển.

4) Nitrogen oxide NOx (Nitrogen Oxide)

Nitơ oxit phát ra từ ô tô được tạo ra trong quá trình đốt cháy ô tô ở nhiệt độ cao và áp suất cao trong buồng đốt. Nó cũng được thể hiện dưới dạng NOx bằng cách kết hợp cả hai. Sản xuất oxit nitơ trong ô tô được tạo ra khi khí nitơ (N2) trong không khí hít vào được kết hợp cưỡng bức với thêm một oxy đến nitơ trong quá trình đốt cháy ở nhiệt độ cao và áp suất cao. Vì hai nguyên tử nitơ tạo thành khí nitơ có liên kết rất mạnh, không dễ để tách chúng thành trạng thái nguyên tử. Nhiệt độ và áp suất rất cao bên trong động cơ của ô tô giúp có thể tách hai nguyên tử nitơ.

11. Công nghệ giảm phát thải ô tô diesel

1) LNT (Lean NOx Bẫy) Hệ thống

LNT (Lean NOx Bẫy) là chất xúc tác để tinh chế oxit nitơ. Khi động cơ diesel thải ra khí thải (Leanmode), nó sẽ lưu trữ oxit nitơ và cung cấp một lượng nhất định. Khi nó trở nên bất thường, nó phản ứng với nitơ oxit dưới sự kiểm soát tỷ lệ nhiên liệu không khí (lambda) 1 hoặc ít hơn (chế độ Rich) để chuyển đổi nó thành các thành phần vô hại như nitơ và thải ra. Khí thải khác với oxit nitơ (carbon monoxide, hydrocarbon) được chuyển đổi thành carbon dioxide và nước sử dụng các chức năng xúc tác ba chiều cơ bản.

2) DPF (Bộ lọc)

Hạt diesel) Hệ thống DPF (Diesel.Particulation.Filter) là một thiết bị để ngăn chặn sự phát tán của các hạt vật chất (Chất gây ô nhiễm hạt PC) trong khí thải vào khí quyển. Thiết bị bao gồm thân máy lọc và hai nhiệt độ khí thải. Nó bao gồm một cảm biến (EGTS) và cảm biến áp suất chênh lệch DPF (DPS). Thân bộ lọc được bao gồm trong tổ hợp chất xúc tác và có cấu trúc tổ ong để lọc các hạt vật chất (PC). Khi khí thải đi qua (DPF), các hạt vật chất (PC) được lắng đọng trong DPF và các chất khí còn lại (CO2, NO) đi qua DPF và được thải vào khí quyển qua bộ giảm âm. Các hạt vật chất lắng đọng trong DPF trong khí thải là khói đen (PM hoặc Soot), có thể thấy trong nhiều phương tiện cũ.

3) Phát lại DPF

Khi khói trong DPF được tích lũy trong một thời gian nhất định hoặc một lượng lớn, khói trong DPF phải được đốt cháy và thải vào khí quyển. Khi cảm biến áp suất chênh lệch DPF (DPS), đo lượng bồ hóng, đưa ra tín hiệu cho bộ điều khiển động cơ, nó được tính bằng cách sử dụng khoảng cách lái xe và dữ liệu mô phỏng. Tại thời điểm này, nếu chế độ tái tạo DPF được yêu cầu so với giá trị được ánh xạ trước đó đến bộ điều khiển động cơ, bộ điều khiển động cơ thực hiện tái tạo DPF.

Quá trình tái sinh DPF được thực hiện tự động. Để đốt cháy muội than trong DPF, bộ điều khiển động cơ cũng bơm nhiên liệu hai lần trong hành trình xả khí để tăng nhiệt độ của khí thải đến nhiệt độ mà trên đó có thể đốt cháy muội than (600 độ). Đặt hàng. Tại thời điểm này, bồ hóng bị đốt cháy bởi sức nóng của khí thải và chỉ còn lại tro trong DPF.

A) Điều kiện tái sinh DPF

1. Khi một lượng nhất định của bồ hóng hoặc vật chất hạt (PC) được gửi trong DPF , quá trình tái sinh được thực hiện.
2. Chu kỳ tái sinh có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện lái xe hoặc điều kiện môi trường của xe.
3. Khi kết thúc quá trình tái sinh không hoàn toàn (dừng chạy trong khi lái xe, tái tạo, v.v.) Tại thời điểm này, chu kỳ tái sinh thay đổi.

Khi dừng phát lại vì lý do tương tự như trong 4.2, nếu một điều kiện nhất định được thỏa mãn, nó sẽ bật lại chế độ phát lại.

Hệ thống khử xúc tác chọn lọc (SCR) là hệ thống làm giảm oxit nitơ trong khí thải bằng cách bơm chất khử (nước urê hoặc urê) vào khí thải giữa bộ chuyển đổi DPF và bộ chuyển đổi SCR. Urê hoặc Urê
đúng

ADblue) được chuyển đổi thành hai phân tử amoniac bằng sức nóng của khí thải khi được bơm vào ống xả. Amoniac chuyển đổi phản ứng với các oxit nitơ trên chất xúc tác SCR trong bộ chuyển đổi SCR và được chuyển đổi thành nitơ (N2) và nước (H 2 O), vô hại đối với cơ thể con người và thải vào khí quyển. Đơn vị kiểm soát liều lượng (DCU) nhận lượng oxit nitơ trong khí thải từ cảm biến NOx, theo lý thuyết sẽ tính toán lượng nước urê được bơm và kiểm soát kim phun định lượng để thực hiện tiêm.