tỉ lệ các chất động hại trong khí thải động cơ

bài powerpoint thuyết trình về tỉ lệ các chất động hại trong khí thải động cơ đốt trong và cả trong động cơ diezel ,nội dung đầy đủ chi tiết ,slide được thiết kế tối giản ,dễ nhìn ,có các smart art được sử dụng ,các hình ảnh minh họa và các hiệu ứng chuyển văn bản ,ảnh và slide

tỷ lệ các chất độc hại trong khí thải

3

CHỦ ĐỀ

Do có những đặc điểm khác nhau về nguyên

liệu, hình thành hỗn hợp và cháy nên tỷ lệ các chất

độc hại trong khí thải của động cơ xăng và diesel

cũng khác nhau

4

Đối với động cơ xăng

N2 O2

Các chất độc hại chính trong khí thải động cơ

xăng là CO ,CmHn và NOx

Nồng độ các thành phần độc hại nói trên phụ thuộc

rất nhiều vào hệ số dư lượng không khí mức độ đậm

nhạt của hỗn hợp ) được thể hiện rõ trên hình 1.2

7

1.3.1.1 CO

Monoxitcacbon được hình hành từ phản ứng sau :

2C + O2 -> 2COĐây là phản ứng thiếu oxi , λ càng nhỏ thì nồng độ CO càng lớn và ngược lại

8

• Khi λ <1, quá trình cháy thiếu oxi nên thành phần CO lớn Trong quá trình giãn nở ,một phần CO sẽ kết hợp với hơi nước (trong sản phẩm cháy )để tạo thành CO2 :

CO + H2O -> CO2 + H2

• Khi λ >1 ,về lí thuyết thừa oxi nhưng vẫn có một lượng nhỏ CO Lý do là trong buồng cháy vẫn có những vùng cục bộ có λ <1, tại đó quá trình cháy thiếu oxi Mặt khác ,tại những vùng sát vách ,do hiệu ứng làm lạnh còn gọi là hiệu ứng sát vách nên CO không oxi hóa tiếp thành CO2 trong khi đó ,phần lớn CO sinh ra trong quá trình cháy sẽ kết hợp tiếp với oxi trong quá trình giãn nở ở điều kiện nhiệt độ từ 1700 đến 1900 K để tạo thành CO2 :

CO + O2 -> CO2

9

Từ khi nhiệt độ trong quá trình cháy giãn nở <1700 K

trở đi ,nồng độ CO không đổi Đây chính là nồng độ CO

trong khí thải Sự thay đổi tổng hợp của các thành phần phản

ứng cháy C được thể hiện trên hình 1.3.

Đối với trường hợp đốt hỗn hợp nghèo ( λ> 1) CO còn

hình thành trong quá trình giãn nở do cháy rớt ,cụ thể cháy

tiếp phần cacbuahydro chưa cháy

10

Trên hình 1.2 đã thể hiện rõ ,CmHn đạt giá trị nhỏ nhất ở λ =1,1 đến 1,25 Những vùng ngoài giá trị này có tỷ lệ nhiên liệu –không khí quá đậm hoặc quá nhạt ,có khi vượt ra ngoài giới hạn cháy nên nhiên liệu không cháy được Mặt khác ,đối với bất cứ λ nào ,trong buồng cháy cũng có những vùng đặc biệt mà hỗn hợp không thể cháy được như :

11

Lớp sát vách các chi tiết có nhiệt độ thấp nên khi màng lửa lan tràn

tới đây sẽ bị dập tắt ,do đó nhiên liệu tại đây không được đốt cháy

hiện tượng này được gọi là hiệu ứng sát vách

Vùng giữa các khe kẽ hẹp ,ví dụ khe giữa đầu piston và xylanh

Ngoài ra ,trong quá trình nén thường hình thành màng dầu trên mặt gương xylanh trong quá trình giãn

nở ,áp suất giảm ,màng dầu bay hơi làm tăng CmHn.

Thành phần của CmHn rất đa dạng Thành phần chủ yếu là

12

cacbuahydro thơm (như benzen,

xy lanh toluen, etinbenzen…)

cacbuahydro thơm (như benzen,

xy lanh toluen, etinbenzen…) olephin ( propan, etan,…)

paraphin (metan …)

1.3.1.3  

• hình thành từ phản ứng oxi hoá nitơ trong điều kiện nhiệt độ cao của quá trình cháy Thành phần NO phụ thuộc rất nhiều vào tức nồng độ oxi của hỗn hợp và nhiệt độ của quá trình cháy , đạt giá trị cực đại tại = 1,05 ÷ 1,1 Tại đây , nhiệt độ quá trình cháy đủ lớn để oxi và nitơ phân huỷ thành nguyên tử có tính năng hoạt hoá cao và cũng tại đây nồng độ oxi đủ lớn bảo đảm đủ oxi cho phản ứng , do đó , đạt cực đại Trước giá trị này , khi tăng , nồng độ oxi tăng nên , tăng Sau khi đạt cực đại , khi tăng , hỗn hợp nhạt nên nhiệt độ quá trình cháy giảm dẫn tới giảm

• Trong thành phần của , NO chiếm tới 90 ÷ 98 % tuỳ thuộc vào , phần còn lại là Cơ chế hình thành NO được mô tả dưới đây Trước hết , dưới nhiệt độ cao , oxi bị phân huỷ thành oxi nguyên tử : 

13

- Tiếp theo là các phản ứng với sự tham gia của các nguyên tử có tính năng hoạt

Andehit là các loại cacbuahydro chứa oxi, điển hình là foocmoldehit Bang California là nơi đầu tiên đưa ra tiêu chuẩn hạn chế thành phần andehit trong khí thải.

15

ANDEHIT

khít xupap với đế xupap nhưng cũng gây mài mòn các chi tiết

động cơ, đồng thời gây tác hại đối với môi trường và sức khỏe con

người

 Để giảm ảnh hưởng mài mòn các chi tiết của động cơ, người ta pha vào xăng các hợp chất vô cơ của nhóm halogen ( như clo và brom) Các

hợp chất này có tác dụng làm giảm nhiệt độ sôi của oxit chì Sau phản ứng cháy, các hợp chất của nhóm halogen với chì sẽ được thải ra khỏi

buồng cháy ở dạng khí 

17

ĐỐI VỚI ĐỘNG CƠ DIESEL

Đặc điểm của động cơ diesel là hình thành hỗn hợp bên trong nên λ nằm trong một giới hạn rất rõ cụ thể từ 1,2 đến 10 từ hoàn tải đến không tải Chính vì giới hạn λ rộng nên điều chỉnh tại bằng phương pháp điều chỉnh λ còn gọi là điều chỉnh chất khác so với điều chỉnh lượng ở động cơ xăng do đó trên đường nào không có tiết lưu.

19

Trên hình 1.4 trình bày đặc tính của các thành phần độc hại chủ yếu trong động cơ Diesel phun trực tiếp theo hệ số dư lượng không khí

lamda sau đây ta sẽ giám sát tỉ mỉ những đặc tính này

20

Do λ lớn nên CmHn trong động cơ Diesel so với ở động cơ xăng cũng nhỏ hơn Khi λ tăng nhiệt độ cháy giảm nên phần nhiên liệu không cháy được CmHn sẽ tăng lên Đối với phương pháp hỗn hợp màng do cho hiệu ứngsát vách ảnh hưởng mạnh nên CmHn lớn hơn so với trường hợp hỗn hợp thể tích Nếu tổ chức xoáy lốc và hòa trộn tốt trong quá trình hình thành hỗn hợp, thành phần CmHn sẽ giảm.

22

Khi λ tăng, nhiệt độ cháy giảm nên thành phần là giảm So với động cơ xăng thì thành phần nào trong cao hơn , cụ thể chiếm 5 đến 15% - Phương pháp hình thành khí hỗn hợp có ảnh hưởng lớn đến hình thành ,đối với buồng cháy ngăn cách quá trình cháy diễn ra buồng cháy phụ (hạn chế không khí) rất thiếu oxy nên mặc dù nhiệt độ lớn nhưng vẫn nhỏ Khi cháy ở buồng cháy chính, mặc dù λ rất lớn, oxi nhiều nhưng nhiệt độ quá trình cháy không lớn nên cũng nhỏ Tổng hợp lại,của động cơ buồng cháy ngăn cách chỉ bằng khoảng 1/2 so với động cơ buồng cháy thống nhất

23

1.3.2.4 Chất thải dạng hạt (P-M )

Theo định nghĩa của Tổ chức Bảo vệ Môi trường bang California thì P-M là những thực

thể ( trừ nước) của khí thải sau khi được hòa trộn với không khí làm loãng đạt nhiệt độ

nhỏ hơn 51,7 độ C và được tách ra bằng một bộ lọc quy định

Với định nghĩa như vậy, P-M gồm các hạt rắn và các chất lỏng bán theo Các hạt rắn

gồm: các bon tự do và tro còn gọi là bồ hóng (soot) ,các chất phụ gia dầu bôi trơn ,các hạt

và vải tróc do mài mòn chất lỏng bám theo gồm các thành phần trong nhiên liệu và dầu

bôi trơn

24

-Các hạt (P-M) có kích thước từ 0,01 đến 1 µm Phần lớn hạt có kích thước <0,3 µm nên rất dễ bị hít vào và gây tổn thương cho đường hô hấp và phổi

-Thành phần của P-M phụ thuộc rất nhiều vào chế độ làm việc của động cơ và phương pháp hình thành hòa khí hỗn hợp Thông thường trong P-M chứa :

• 40 % dầu bôi trơn

• 31 % bồ hóng

• 14% các muối sunfat ngậm nước

• 7 % nhiên liệu diesel

• 8% các loại khác còn lại

1.3.2.5 hợp chất chứa lưu huỳnh

Trong khí thải có các hợp chất chứa lưu huỳnh là do trong nhiên liệu còn một lượng tạp chất lưu

huỳnh còn lại khi chưng cất dầu mỏ Trước năm 1996, ở châu Âu quy định giới hạn hàm lượng

lưu huỳnh trong nhiên liệu tính theo khối lượng S] < 0,2% Sau năm 1996, giới hạn này càng

nghèo hơn ,[S] < 0,05% Do nhiên liệu chứa lưu huỳnh nên trong khí thải có SO2, khi kết hợp

với hơi nước sẽ tạo thành axit Các hợp chất chứa lưu huỳnh trong khí thải là một trong những

nguyên nhân gây ra mưa axit và tạo ra P-M thông qua các muối có gốc sunfat

26

LẠNHKHỞI ĐỘNG

TĂNG TẢI

1.3.3 ảnh hưởng của chế độ không ổn định đến thành phần độc hại

27

MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP KHÔNG ỔN ĐỊNH THƯỜNG GẶP

Khi khởi động lạnh • Nhiên liệu đóng bám lên thành vách xylanh và buồng cháy

Động cơ xăng dung bộ chế hoà khí

Động cơ phun xăng trước xupap nạp

Động cơ diesel tang áp

Giảm tải

Động cơ xăng dung bộ chế hoà khí: tốn nhiên

liệu và gây ô nhiễm môi trường

Động cơ phun xăng và động cơ xăng dung bộ chế hoà khi điện tử : nhiên liệu bị cắt hoàn

Thank for watching