Đề tài phân tích thành phần, nguồn gốc phát sinh ra các loại khí thải của ô tô và các công
nghệ ứng dụng làm giảm ô nhiễm môi trường có những nội dung chính là chỉ ra được mức
độ ảnh hưởng, nguyên nhân hình thành, tác hại và nêu ra những công nghệ ứng dụng làm
giảm các chất khí độc hại có chứa trong khí thải ô tô: Cacbon monoxit (CO), Cacbon dioxit
(CO2), Nhóm khí Nito oxit (NOx), Hydrocacbon (xăng dư) nhằm khắc phục và bảo vệ môi
trường.
3 trang |
Chia sẻ: thanhuyen291 | Ngày: 10/06/2022 | Lượt xem: 306 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Khí thải ô tô và các công nghệ ứng dụng làm giảm ô nhiễm môi trường, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
154
KHÍ THẢI Ô TÔ VÀ CÁC CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG
LÀM GIẢM Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG
Lê Văn Thanh, Nguyễn Hữu Tài, Nguyễn Hoàng Anh Thảo
Viện Kỹ thuật HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP.Hồ Chí Minh
GVHD: ThS. Nguyễn Đỗ Minh Triết
TÓM TẮT
Đề tài phân tích thành phần, nguồn gốc phát sinh ra các loại khí thải của ô tô và các công
nghệ ứng dụng làm giảm ô nhiễm môi trường có những nội dung chính là chỉ ra được mức
độ ảnh hưởng, nguyên nhân hình thành, tác hại và nêu ra những công nghệ ứng dụng làm
giảm các chất khí độc hại có chứa trong khí thải ô tô: Cacbon monoxit (CO), Cacbon dioxit
(CO2), Nhóm khí Nito oxit (NOx), Hydrocacbon (xăng dư) nhằm khắc phục và bảo vệ môi
trường.
Từ khóa: ô nhiễm môi trường, công nghệ làm giảm ô nhiễm môi trường, khí thải ô tô.
1 MỞ ĐẦU
Hiện nay, khi xã hội ngày càng phát triển kéo theo đó là các vấn đề về môi trường ngày càng
cao. Trong đó, tình trạng ô nhiễm môi trường đang là một trong những vấn đề được quan
tâm và mang tính toàn cầu. Sự ô nhiêm môi trường do rất nhiều nguyên nhân, trong đó có
khí thải ô tô. Ô tô là một phương tiện đi lại phổ biến hiện nay, nó góp phần rút ngắn thời gian
đi lại, vận chuyển hàng hóa, thúc đẩy nền kinh tế và đời sống phát triển. Tuy nhiên bên cạnh
những lợi ích về sự phát triển và thuận tiện đó thì khí thải ô tô là vấn đề hết sức nghiệm
trọng gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người và cũng là yếu tố gây ô nhiễm môi trường.
Vậy khí thải ô tô là gì mà nó có ảnh hưởng như vậy? Khí thải ô tô được định nghĩa là các khí
thoát ra từ ô tô do phản ứng ô xy hóa nhiên liệu (xăng), trong môi trường không khí và tia
lửa điện (bugi đánh lửa) bên trong động cơ ở cuối kỳ nén. Khí cháy sau khi xảy ra phản ứng
và phát thải ra ngoài môi trường có chưa các chất độc hại như: Cacbon monoxit (CO),
Cacbon dioxit (CO2), Nhóm khí Nito oxit (NOx), Hydrocacbon.
2 PHƯƠNG TRÌNH HÓA HỌC PHẢN ỨNG CHÁY CỦA HÒA KHÍ
Xăng (C8H18) là các hợp chất hydrocacbon (CxHy) với thành phần chính là các nguyên tử
hydro và cacbon. Sự đốt cháy xăng là phản ứng hóa học của quá trình cháy. Nếu sự cháy là
hoàn hảo thì toàn bộ xăng trong buồng đốt sẽ cháy hết với phương trình phản ứng sau:
CxHy + O2 COx + H2O (1)
(Để đơn giản phương trình phản ứng nhóm tác giả sẽ không cân bằng phương trình
hóa học).
155
Tuy nhiên trong không khí vẫn còn một khí nữa là nito (N2), vì vậy phương trình hóa học
tổng quát thực tế của sự cháy dưới nhiệt độ cao và áp suất cao trong lòng xi-lanh sẽ là:
(2)
Giả sử nhiệt độ và áp suất không đổi trong suốt quá trình cháy, ta sẽ dựa vào hệ số dư
lượng không khí thực tế đưa vào để đốt cháy 1kg nhiên liệu. Nếu hệ số dư lượng không khí
bằng 1 được coi như là phù hợp với điều khiện cháy lý thuyết của phương trình hóa học [1].
Nếu hệ số này lớn hơn 1 có nghĩa lượng không khí vào cylinder nhiều hơn nhiên liệu làm
tăng khí CO2 và NOx. Nếu hệ số này nhỏ hơn 1, tức thiếu không khí sẽ làm tăng khí CO do
không được oxy hóa và tang lượng nhiên liệu thải ra môi trường (CxHy dư). Vì trong thực tế
hai trường hợp hệ số dư lượng không khí lớn hơn 1 và nhỏ hơn 1 luôn diễn ra, vì hiện tại tất
cả các vùng trong buồng đốt hòa trộn nhiên liệu và không khí chưa đồng đều một cách tuyệt
đối và chúng đều chứa những thành phần khí có hại nên hướng khắc phục tốt nhất đó là
trồng nhiều cây xanh hoặc nuôi cá voi để giảm lượng CO2 trong không khí, sử dụng cá
phương tiện công cộng hoặc hạn chế việc lái xe, các phương tiện đạt tiêu chuẩn chất lượng
khí thải.
3 TÁC HẠI, NGUYÊN NHÂN HÌNH THÀNH KHÍ THẢI
Khí CxHy (dư) do một phần xăng bị cháy không hết và thải ra khỏi buồng đốt, tác nhân gây
hại tới con người gây ra một số bệnh như hen suyễn, giảm khả năng mang oxy của máu.
CO là sản phẩm cháy không hoàn chỉnh do thiếu O2 và là chất khí vô cùng nguy hiểm con
người hít phải quá nhiều khí này sẽ bị giảm khả năng hấp thụ oxy, tổn hại mô nghiêm trọng
và có nguy cơ tử vong với các triệu chứng nhức đầu, khó thở, buồn nôn và dẫn tới hôn mê.
Khí NOx được sinh ra do nitơ (N2) và ôxy (O2) trong hỗn hợp không khí - nhiên liệu, khi nhiệt
độ của buồng đốt tăng cao trên 1800°C. Nhiệt độ của buồng đốt càng cao, lượng NOx sản ra
càng nhiều. Khí NOx có tác hại xấu đến sức khỏe con người, đặc biệt là những người có tiền
sử về bệnh hô hấp. Khí NOx cũng được biết đến với nguyên nhân gây ra mưa axit gây hại
cho cây cối và đất đai. Khí CO2 xảy ra trong quá trình cháy bình thường của động cơ, khí
CO2 không phải là khi quá độc nhưng khi hàm lượng khí này vượt quá mức cho phép, nó sẽ
gây ra hiện tượng hiệu ứng nhà kính, gây ra tác hại như mệt mỏi, khó thở, kích thích thần
kinh, tăng nhịp tim đối với con người. Như vậy tất cả các khí thoát ra từ ô tô đều có những
tác hại đến môi trường và đặc biệt với con người.
Phân tích phương trình phản ứng giữa lượng nhiên liệu và không khí, cho thấy khi điều
chỉnh thành phần hòa khí đầu vào có ảnh hưởng đến số lượng và thành phần khí thải đầu
ra. Khi giảm CxHy tang lượng O2 nạp vào buồng đốt sẽ làm tang lượng khi CO2, tang NOx,
giảm CO, giảm CxHy(dư).
4 CÁC CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG LÀM GIẢM Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG
Hiện nay trên các phương tiện ô tô sử dụng các công nghệ nhằm tăng hiệu quả sử dụng
nhiên liệu - không khí và bảo vệ môi trường gồm công nghệ phun xăng trực tiếp GDI (giảm
lượng nhiên liệu phun ra trong mỗi lần phun) (Gasoline direct injection) cho phép điều chỉnh
156
làm giảm lượng nhiên liệu phù hợp với lượng không khí đi vào. Công nghệ Turbo Charge
hoặc Super Charge bằng việc nén thêm không khí (tang lượng O2, N2) vào động cơ mà
lượng nhiên liệu lại giảm làm cho việc hòa trộn được tối ưu, giúp động cơ thải sạch, nạp đầy
hơn. Công nghệ thay đổi chiều dài đường ống nạp ACIS (Acuostic Control Induction
Systerm), công nghệ này sử dụng van điều khiển khí nạp để chia đường ông snapj thành hai
đoạn cho phép thay đổi chiều dài hiệu dụng cảu đường ống nạp phù hợp với tốc độ động cơ
và góc mở bướm ga. Ngoài ra sau khi khí thải được ra khoảng buồng đốt sẽ được xử lý
ngoài động cơ bằng cách lọc khí thải và hồi lưu một phần khí thải quay lại đường ống nạp.
5 KẾT LUẬN
Với sự nỗ lực của cả nhóm trong quá trình tìm hiểu về khí thải ô tô và những công nghệ ứng
dụng làm giảm ô nhiễm môi, mặc dù có nhiều khó khăn nhất định tuy nhiên việc nghiên cứu
này mang lại rất nhiều lợi ích về mặt kiến thức, nâng cao khả năng tư duy và những bài học
quý giá để hoàn thiện chính bản thân mình.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Daniel Yergen, The Prize, The Epic Quest for Oil, Money & Power, Simon & Schuster,
1992, pp. 150–63.
[2] HENLEY, Michael, et al. Health assessment of gasoline and fuel oxygenate vapors:
generation and characterization of test materials. Regulatory Toxicology and
Pharmacology, 2014, 70.2: S13-S17.
[3] Trần Ngọc Chấn. Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải - tập 1,2, Nhà xuất bản Khoa học
& Kỹ thuật Hà Nội (2001).