h PHAM MINH TUAN Mil THAI BONE GO VA ONG NING) TRUGNG PHAM MINH TUAN KHI THAI DONG CO VA O NHIEM MOI TRUONG NHÀ XUẤT BẢN KHOA HOC VA KY THUAT HA NOI LOT NOI DAU Động co dot trong là mỘI nguồn cung cấp nẵng lượng chủ yeu cho con người nhưng cũng lä một trong những thú phạm chỉnh gây ô nhiễm mỗi trưởng do độc hại trong khí thải. Vĩ vậy, ngay từ những năm 30 của thé kỷ hai mươi, người ta đã quan tâm đến vấn để ô nhiễm mỗi trường do khí thải động cơ. Ngày nay, chất lượng khí thải đã trở thành một trong những thông số kỹ thuật cơ bản quyết định chất lượng động cự. Tài liệu này được xuất bản dựa trên bài giảng của tác giả trình bày cho sinh viên năm cuỗi ngành Động cơ đất trong, Viện Cơ khí ' Động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội từ I008 tà liên tục được cặp nhật cho đến nay.
Đáuy là một nội dụng thuộc môn học Chuyên đề Động cơ đốt trang theo chương trình đảo tạo của chuyên ngành. Ngoài những kién thức cơ bản về đậc hại trong khi thải động cơ, các nhương phản kiêm soát khí thải và các biện nhân giảm độc hại trang khi thải, tài liệu củn cung cấp những thông tín liên quan đến nguyên lý, kết cầu động cư. hỗ sung cha các môn “học chujên ngành mã sinh viên đã học từ các học kỳ trước. Ngoài ra, tài liệu còn cung cấp những thông tin vé 6 nhiễm mỗi trường và kiểm soái khí thải động cơ ở Piệt Nam.
Tài liệu trước hết dùng làm giáo trình cho sinh viên chuyên ngành Động cơ đốt trong, Trưởng Đại hạc Bách khaa Hà Nội. Tưy nhiên, cuốn sách với nội dụng nêu Trên cũng có thể làm tài liệu tham khảo cho sinh viên các chuyên ngành khác của Trường Đại học Bách khoa Hà Nội như Chỗ và Xe chuyên dụng hay Cơ khi ché tao mắy. Ngoài ra, sinh viên của các ngành Cư khí Ôuô, Máy xây dựng, Động cơ tàu thủy. của các trường đại học kỹ thuật khác và các cản bộ kỹ thuật các ngành Động lực, Cơ khí, Giao thông vận tải.
cũng nhự người sử dụng các phương tiện lắp động cư đất trong nhw od, xe may. — có thể tìm thấy trang cuỗn sách những kiến thức tham khảo bả ich. Lan dau tiên giao trình này được. Nhà xuất hàn Khoa học và Kỹ thuật ẩn hành vàn 1⁄2009 và nay được tái bản lần thự nhất.
Tác giả xin hày tả lời cảm ơn chân thành đến các đồng nghiệp ở Bộ mẫn Động cơ đốt trang, Viện Cơ khí Động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội về sự động viên _ cũng nhự những đóng gúp qui báu cho nội dụng cuấn sách. Da trình độ có hạn nên bố cục và nội dưng cuỗn sách không tránh khỏi những thiểu sói, Túc giả kính mong nhận được sự gủp ý của các đồng nghiện và bạn đọc để hoàn chỉnh cuún sách trong nhitng ldn xuat ban sau, Xin cam on. Ha Noi, ngay 25 thang 8 nam 2012 Tae gia MO DAU Neay nay, van dé phat triển bén ving, tức là phát triển nhưng vẫn bảo vệ được môi trưởng, la van de bức xúc đối với mọi quốc gia và có ý nghĩa toàn câu. Các hội nghị thượng đỉnh toàn cầu đầu tiên trong lịch sử vẻ biển đổi khí hậu ở Ria De lanelra (Braxin, 1992), Kyoto (Nhat, 1997) va Johannesburg (Nam Phi, 9/2002), Bali (Indonexia 12/2007), Copenhagen (Ban Mach, 12/2009).
Môi trường của con người đang bị huỷ hoại nghiễm trọng tử nhiều nguồn khác nhau. Một trong những nguồn ô nhiễm chủ yếu là khí thải của động cơ đốt trong- thiết bị cung cấp tới 80% tổng số năng lượng tiêu thụ trên thé giới, Hiện nay, trên thé giới có khoảng 750 triệu ôtõ, hàng năm thải ra môi trường hàng trăm triệu tắn độc hại. Riêng ở Việt Nam, cùng với sự phát triển kinh tế- xã hội, tốc độ tăng hàng năm của các phương tiện nêu trên khá cao, ví dụ, tốc độ tăng bình quân xe máy của những năm 90 là 11,94%. Tại thời điểm 31.000 xe may dang hoat déng [1], cuỗi năm 2003 tăng lên đến 500.000 ôtô, khoảng II triệu xe máy, cuỗi năm 2004 thì con số tương ứng là 523,509 và 13 triệu theo số liệu của Đăng kiểm Việt Nam [I6].
Năm 2008 theo ước tính cả nước ta có khoảng 700.000 ỗtô và 20 triệu xe máy, Năm 2012 con số nảy đã lên tới khoảng ],6 triệu ỗ-tô và 30 triệu xe máy. Phần lớn số ôtô, xe máy tập trang ở các đồ thị lớn như Hà Nội (123%), thành pho Hỗ Chí Minh (30%). gay ra 6 nhiém môi trường nặng nẻ. Tại đây, nông độ các chất độc hại tại một số nút giao thong gần khu đản cư vào giờ cao điểm đã đạt tới giới hạn cho phép [2].
Có thé nói, vấn để ô nhiễm do khí thải của động cơ đã mang tính thời sự toản cầu và Việt Nam chúng ta không thẻ lä mật ngoại lệ. Ngay từ những năm cuỗi của thập kỷ 50, đâu thập kỳ 60, Mỹ đã đưa ra những biện pháp nhằm hạn chế độc hại trong khí thải của ôtô. Châu Âu tiễn hành việc nảy muộn hơn nhưng cũng bất đầu vào những năm 7Ú. Ở Việt Nam, với Nghi định 36/CP có hiệu lực từ ngày 1/8/1995, chúng ta bắt đầu quan tâm đến vẫn để õ nhiễm môi trường do các phương tiện giao thông gây ra.
Ngoài ra, dưới sự chủ tri của Tẳng cục Đo lường Chất lượng thuộc Bộ Khoa học và Công nghệ và Cục Đăng kiểm Việt Nam thuộc Bộ GTVT, hảng loạt tiêu chuẩn vẻ kiểm định các phương tiện cơ giới đường bộ có liên quan đến hạn chế ở nhiễm của khí thải đã được ban hành (xem phụ lục). Để giảm äö nhiễm mỗi trường đo khí thải động cơ cẩn có sự phối hợp đông hộ các biện pháp sau đây trang một hệ thông thông nhất. Thứ nhất, các nha chế tạo động cơ đốt trong phải nghiên cứu ché tao ra những động cơ có các thành phần đặc hại trong khí thải nằm trong giới hạn của các tiêu chuẩn ngảy một nghiêm ngặt hơn. Thứ hai, các nhả quản lý phải nghiên cứu đưa ra những chính sách hợp lý, những tiêu chuẩn tiên tiễn và khả thi tức là nhù hợp với điều kiện kinh tế và công nghệ hiện tại và tương lai.
Thứ ba, người sử dụng phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiểu chuẩn và qui định của các co quan quan ly nha nước về kiểm soát khí thải động cơ. Do hạn chế về nội dung nên trong chuyên dé nay chỉ xét kiểm soát khí thai & chuong III, V va những vẫn để kỹ thuật Hiên quan đến công nghệ động cơ ử chương IV, Để kiểm soát khí thải phải kiểm soát từ nguồn và kiểm soái khí kiểm định đăng kiểm. Kiểm soát khí thải từ nguồn áp dụng cho động cơ mới thông qua (hử nghiệm công nhận kiểu (Type Approval Test, xem chương II). Người ta chọn ngẫu nhiên một số động cơ làm đại điện cho kiểu động cơ đưa vào thử nghiệm trên những hệ thẳng thứ nghiệm khí thải chuyên dụng theo những qui trình thử tiêu chuẩn.
Kết quả được so sánh với các tiêu chuẩn giới hạn độc hại yêu cầu, nếu đạt thì kiểu động cơ đó được cấp chứng nhận để có thê được bản trên thị trưởng. Trên thể giới hiện cú ba hệ thông tiêu chuẩn hnàn chỉnh của Mỹ, châu Âu và Nhật Bản. Các nước khác thường sử dụng một trong ba hệ thông tiêu chuẩn nói trên và có thể có một số sửa đổi cho phù hợp với điều kiện cụ thể của mình. Việt Nam áp dụng tiêu chuẩn EURO bắt đầu bằng EURO II từ 1/7/2007 (theo quyết định số 249/2005/QĐ-TTg của Thủ tướng Chinh phủ, [31]).
Đồng thời, một lộ trình áp dụng các tiêu chuẩn EURO cao hơn đã được Chỉnh phủ phê duyệt với mức khi thải nâng lên EURO 4 vào 1/1/2017 và EURO 5 vào 1/1/2022 [33]. Kiểm soát khí thải đổi với động cơ đang lưu hành gọi là kiểm định khí thải được thực hiện bởi cơ quan đăng kiểm (chương V). Hiện nay, Đăng kiểm Việt Nam có mạng lưới đăng kiểm các nhương tiện cơ giới đường bộ (ôtổ, xe máy), đường thuỷ, đường sắt. Các phương tiện nói trên theo qui định phải đăng kiểm định kỳ để kiểm tra nhiều chỉ tiêu kỹ thuật trong đó có chỉ tiêu về khí thải.
Thiết bị đo khí thải khi đăng kiểm là các thiết bị chan dodn (Diagnostic Equipment) thông thường để phân tích xác định các khí độc hại va độ khỏi theo cacqui trình thử đơn giản, Các phương tiện đạt yêu câu sẽ nhận được giấy phép lưu hành có thời hạn theo qui định của đăng kiểm. Tỉnh đến 8/2008 nước ta đã thiết lập một mạng lưới đăng kiểm cơ giới đường hộ với 96 trạm phân bỗ khắp cả nước được trang bị các thiết bị chắn đoán để kiểm tra khí thải động cơ. Một đẻ án của Bộ GTVT về kiểm soát khi thải xe máy đang lưu hành cũng được Chính phủ phê duyệt [34] và đang xúc tiễn thực hiện. Như vậy có thẻ thấy rằng, để có thể giảm thiểu ô nhiễm do khí thải một cách toàn diện vả hiệu quả phải tiễn hành động bộ hàng loạt những công việc rat phức tạp từ khâu nghiên cứu, thiết kể, chế tạo đến vận hành phương tiện và nghiên cứu, xây dựng và thực hiện những tiêu chuẩn cho từng đổi tượng cụ thể (ví dụ cho động cơ xuất xưởng hay đã qua sử dụng, xe tải hay xe con, động cơ xăng hay diesel.
Như trên đã nói, chúng ta mới chi bat đầu với vẫn để này nên còn rất nhiều việc phải làm. Trước hết, người kỹ sư, cán bộ kỹ thuật hay công nhân chuyên ngành phải được trang bị những kiến thức cơ bản vẻ ô nhiễm do khí thải động cơ và các biện pháp giảm thiểu sự ô nhiễm nảy. SỰ HÌNH THÀNH CÁC CHÁT ĐỌC HAI TRONG KHÍ THÁI ĐỘNG CƠ 1,1. Sản phẩm cháy Quá trình cháy trong động cơ đốt trong là qua trình oxy hoá nhiên liệu, giải phóng nhiệt năng, điển ra trong buồng cháy động cơ theo những cơ chế hết sức phức tạp vả chịu ảnh hưởng của nhiều thông số [3].
Trang quá trình cháy sinh ra các hợp chất trung gian rất phức tap. Van dé nay được nghién ciru ty my trong các công trình nghiễn cửu ve Ly thuyết động học phản ứng. Sản phẩm cuối cùng của quá trình cháy gọi lả sản phẩm chảy bao gém các chất sau: ~ €Oy, Hr0, Hy, CO, O, (dur), -CHO (andehyt), HC (hydrocacbon), NO,, các chất thải dạng hạt (Particulale Matter viết tắt là P-M), các hợp chất chứa chi Pb (đối với động cơ dùng xăng pha chỉ), các hợp chất chửa lưu huỳnh (chủ yếu đổi với động cơ diesel).