BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG CHỐNG Ô NHIỄM TRÊN HỆ
THỐNG DIESEL
GVHD : Ths.Huỳnh Quốc Việt
SVTH : Nguyễn Lê Hoàng Hiếu MSSV: 19845072
: Phạm Quốc Cường

Lớp

: 19845TKS2L

MSSV: 19845070


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

Lời cảm ơn
Để hoàn thành tiểu luận này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:
Ban giám hiệu trường Đại Học Sư phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh vì đã
tạo điều kiện về cơ sở vật chất với hệ thống thư viện hiện đại, đa dạng các loại
sách, tài liệu thuận lợi cho việc tìm kiếm, nghiên cứu thơng tin.
Xin cảm ơn giảng viên bộ môn - Thầy Huỳnh Quốc Việt đã giảng dạy tận tình,
chi tiết để em có đủ kiến thức và vận dụng chúng vào bài tiểu luận này.
Do chưa có nhiều kinh nghiệm làm để tài cũng như những hạn chế về kiến thức,
trong bài tiểu luận chắc chắn sẽ khơng tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong

nhận được sự nhận xét, ý kiến đóng góp, phê bình từ phía các Thầy để bài tiểu
luận được hồn thiện hơn.
Lời cuối cùng, em xin kính chúc thầy nhiều sức khỏe, thành cơng và hạnh
phúc.”

Trang 2
SVTH : Nguyễn Lê Hồng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của kinh tế xã hội, trong nhiều năm trở lại đây, số lượng
phương tiện cá nhân gia tăng nhanh chóng đã khiến cho mức dộ ơ nhiễm khơng khí
tại 2 thành phố lớn là Hà Nội và Tp Hồ Chí Minh cũng gia tăng nhanh chóng theo.
Hiện cả nước có 1,5 triệu ơ tơ và 40 triệu xe gắn máy tham gia giao thơng. Trong đó
chỉ tính riêng Hà Nơi có khoảng hơn 6 triệu xe máy và Tp Hồ Chí Minh có hơn 8
triệu xe máy đang lưu thông. Nhiều phương tiện cá nhân không thực hiện nghiêm
túc chế độ bảo hành và bảo dưỡng định kỳ là ngun nhân làm tăng lượng khí phát
thải ra mơi trường với mức độ độc hại ngày càng lớn, gây ảnh hưởng nghiêm trọng
đến chất lượng khơng khí của các độ thị, đe dọa tính mạng và sức khỏe của người
dân. Khí thải từ các phương tiện giao thơng là thủ phạm chính gây ơ nhiễm khơng
khí tại các đơ thị. Theo các chun gia, khí thải ơ nhiễm mơi trường có đến 70% bắt
nguồn từ các phương tiện giao thông. Khi các phương tiện sử dụng nhiên liệu để
vận hành, động cơ sẽ phát thải một lượng lớn các chất khí có thành phần độc hại
gây ơ nhiễm mơi trường và ảnh hưởng tới sức khỏe con người.
Xe ô tô luôn được xem là một tác nhân rất lớn ảnh hưởng đến mơi trường. Do đó,

hàng loạt các tiêu chuẩn khí thải được các nước đề xuất và áp dụng để giảm lượng
khí độc hại từ ơ tơ. Các tiêu chuẩn này đã tạo một áp lực lớn lên các nhà sản xuất,
đòi hỏi họ phải cải tiến hệ thống chống ô nhiễm trên động cơ để đáp ứng được các
yêu cầu của tiêu chuẩn đã đề ra. Một trong số những cải tiến đó là sự ra đời của: Hệ
thống tuần hồn khí thải (EGR), Hệ thống lọc muội than (DPF), Hệ thống DPNR
(DIESEL PARTICULATE NOx REDUCTION) . Trong khn khổ bài tiểu luận
này, em xin trình bày: “ Hệ Thống Chống Ơ Nhiễm Trên Đợng Cơ DIESEL ’’
TPHCM, ngày 02 tháng 04 năm 2021
Sinh viên thực hiện

Trang 3
SVTH : Nguyễn Lê Hoàng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

Nhận xét của giảng viên hướng dẫn:
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

Trang 4
SVTH : Nguyễn Lê Hoàng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

Nhận xét của giảng viên phản biện :
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

Trang 5
SVTH : Nguyễn Lê Hoàng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường


Tiểu Luận Tốt Nghiệp


GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TÌNH TRẠNG Ơ NHIỄM KHÍ THẢI
1.1 Vấn đề ơ nhiễm khí thải hiện nay:
1.2

Các khí gây ơ nhiễm có trong khí thải ô tô :

1.3

Các tiêu chuẩn khí thải hiện hành:

CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG CHỐNG
Ô NHIỄM TRÊN ĐỘNG CƠ PHUN DẦU ĐIỆN TỬ (CRS)
2.1 Giới thiệu về hệ thống phun dầu điện tử (CRS)
a. Lịch sử phát triển
b. Nhiệm vụ của hệ thống nhiên liệu Diesel - Common rail
c. Cấu tạo chung :
d. Nguyên Lý Hoạt Động :
2.2 Các giải pháp để giảm lượng khí thải đợc hại trong động cơ diesel
a/Các biện pháp liên quan đến động cơ và nhiên liệu thay thế
b/Các biện pháp liên quan đến xử lí khí thải
c/ Bộ xúc tác hấp thụ NOx dùng cho hỗn hợp nghèo LNT (Lean NOx Traps)
d/Bộ xử lý xúc tác khử NOx - SCR (Selective Catalytic Reduction)

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG TUẦN HỒN KHÍ THẢI
(EGR)
3.1 Giới thiệu về hệ thống tuần hồn khí thải (EGR)

3.2 Thiết kế và hoạt đợng của hệ thống tuần hồn khí thải (EGR)
I/Cấu Tạo hệ thống EGR :
II/Nguyên lý hoạt động của Công nghệ tuần hồn khí thải EGR:
3.3 Lợi ích của hệ thống tuần hồn khí thải (EGR)

CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG LỌC MUỘI THAN (DPF)
Trang 6
SVTH : Nguyễn Lê Hoàng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

4.1 Giới Thiệu hệ thống lợc ṃi than DPF
4.2 Các loại khí thải đợc hại và ảnh hưởng của chúng với môi trường và
con người
4.3 Cấu tạo của bộ lọc DPF
4.4 Vấn đề xảy ra với bầu lọc DPF trên động cơ Diesel.
4.5 Kết luận

CHƯƠNG 5:

HỆ THỐNG

DPNR (DIESEL

PARTICULATE NOx REDUCTION)


Trang 7
SVTH : Nguyễn Lê Hoàng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

CHƯƠNG 1: TÌNH TRẠNG Ơ NHIỄM KHÍ THẢI
1.1 Vấn đề ơ nhiễm khí thải hiện nay:
Trên Thế giới:
- Trong những thập niên gần đây, do sự phát triển nhanh của ngành vận tải ô tô và
hàng khơng đã làm tăng mạnh thành phần khí thải thâm nhập vào khí quyển từ các
nguồn di động như: ô tô tải và xe hơi, máy kéo, tàu hỏa chạy bằng điêzen và máy
bay…
- Theo các số liệu ước lượng, tại các thành phố, tỉ phần vận tải ô tô (tùy thuộc sự
phát triển công nghiệp và số lượng ô tô ở đó) chiếm từ 30% đến 70% tổng khối
lượng khí thải. Ở Mỹ, tính trên tồn quốc, các khí thải từ nguồn di động chiếm hơn
40% tổng khối lượng khí gây ơ nhiễm.
- Các xe ơ chạy xăng (ở
Mỹ tỉ lệ loại xe này gần
75%), sau đó là các máy bay (khoảng
5%), máy kéo và các máy nông nghiệp khác
(gần 4%), vận tải đường sắt và đường thủy (khoảng 2%)
chiếm tỉ phần chính làm ơ nhiễm khí quyển. Những chất chính

gây ơ nhiễm

khí quyển do các nguồn di động thải ra (tổng số các chất đó là


trên 40) gồm

oxit cacbon (ở Mỹ tỉ phần trong tổng khối lượng bằng gần 70%),
hidro cacbon (khoảng 19%) và các oxit nitơ (gần 9%). Oxit cacbon (CO)
và các oxit nitơ (NOx) đi vào khí quyển cùng với các khí xả động
cơ đốt trong, cịn các hidro cacbon cháy khơng hồn tồn đi vào khí quyển cùng với
các khí xả (khoảng 60% tổng lượng các hidro cacbon thải) cũng như từ khoang máy
(gần 20%), bình nhiên liệu (gần 10%) và từ bộ chế hịa khí (xấp xỉ 10%); các tạp
chất rắn thâm nhập vào khí quyển chủ yếu là đi cùng với khí xả (90%) và từ khoang
máy.
- Lượng các chất ô nhiễm lớn nhất được thải ra trong khi chạy ô tô, đặc biệt khi
chạy nhanh, cũng như trong khi chạy với tốc độ thấp. Tỉ phần tương đối (so với
tổng khối lượng phát thải) của hidro cacbon và oxit cacbon cao nhất khi phanh và
khi chạy không tải, tỉ phần các oxit nitơ sinh ra trong khi xe chạy. Từ những dữ liệu
Trang 8
SVTH : Nguyễn Lê Hoàng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

đó, suy ra rằng các ô tô đặc biệt làm ô nhiễm mạnh môi trường khơng khí khi dừng
thường xun và khi chạy ở vận tốc thấp.
- Những hệ thống giao thông được xây dựng trong các thành phố theo chế độ
“không chặn” cắt giảm đáng kể số lượng các đợt dừng giao thông tại các ngã tư
nhằm mục đích giảm thiểu ơ nhiễm khơng khí khí quyển ở các thành phố. Chế độ
vận hành động cơ, thí dụ tương quan giữa khối lượng nhiên liệu và khơng khí, thời

điểm đốt, chất lượng nhiên liệu, tỉ lệ bề mặt buồng đốt trên thể tích của nó… có ảnh
hưởng lớn tới chất lượng và số lượng phát thải tạp chất. Khi tăng tỉ lệ khơng khí và
nhiên liệu đi vào buồng đốt sẽ giảm bớt lượng thải oixt cacbon và hidro cacbon,
nhưng tăng lượng thải các oxit nitơ.

- Mặc dù các động cơ điezen tiết kiệm nhiên liệu hơn, chúng thải các chất như CO,
HC không nhiều hơn so với động cơ xăng nhưng chúng thải lượng khói đen (chủ
yếu là cacbon chưa cháy) và lượng NOx cao hơn gấp nhiều lần. Hơn nữa, chúng có
mùi khó chịu (do một số hidro cacbon chưa cháy). Kết hợp với tiếng ồn tạo ra, các
động cơ điêzen không những làm ơ nhiễm mơi trường mạnh hơn, mà cịn ảnh hưởng
tới sức khỏe con người nhiều hơn so với các xe chạy động cơ xăng.
Ở Việt Nam:
- Tại hội nghị mới đây ở Lagos, Thụy Sĩ. Việt Nam đứng thứ 10 về ơ nhiễm khơng
khí. Dựa trên các số liệu của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) và NASA, Đại học Yale
Trang 9
SVTH : Nguyễn Lê Hoàng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

(Hoa kỳ) đã lập báo cáo chất lượng môi trường (EPI 2017) cho 180 quốc gia và
vùng lãnh thổ.
Bảng 1.1.Đồ thị xếp hạng nồng đô PM năm 2017 của một số nước Châu Á.
-Trong đó, Việt Nam xếp
chất

lượng


TPHCM

thứ 170/180 về
môi trường. Nồng độ bụi mịn tại Hà Nội 50,5 và

28,3 , đồng nghĩa với việc khi áp dụng tiêu chuẩn thế giới,

trong 1 năm
nhiễm

(365 ngày) thủ đơ Việt Nam có hơn 282 ngày ơ

và

TPHCM là

175 ngày ơ
nhiễm. Năm
2018, dự báo tình hình có chiều hướng tệ hơn khi chỉ số bụi mịn của 2 thành phố
đều tăng so với năm ngoái.
- Tác nhân gốc rễ gây nên ô nhiễm môi trường sống của hàng triệu người là chuỗi
khu công nghiệp - khu chế xuất đang ngày đêm hoạt động (tồn quốc có hơn 300
khu cơng nghiệp, khu chế xuất) và hơn 45 triệu phương tiện cơ giới đang lưu thông
trên đường (43 triệu xe máy và 2 triệu ơ tơ).
- Ơ nhiễm khơng khí có thể gây ra các bệnh như: hen, ung thư, rối loạn phát triển
thần kinh và dị tật bẩm sinh ở trẻ nhỏ, bệnh tim, đột quỵ, tắc nghẽn phổi mạn tính
và ung thư ở người lớn. Ngồi ra, việc tiếp xúc với khơng khí ơ nhiễm có thể dẫn
đến một số triệu chứng kích ứng về mắt, họng và mũi. Trước thực tế trên, ơng Lê
Tuấn Định, Phó giám đốc Sở TN-MT Hà Nội, cho biết: UBND TP.Hà Nội đang tập

trung chỉ đạo các sở, ngành liên quan áp dụng ngay một số giải pháp nhằm giảm
thiểu bụi tại khu vực này như ban hành đề án “Chống ồn, chống bụi”; đề án “Tăng
cường quản lý phương tiện giao thông đường bộ nhằm giảm ùn tắc giao thông và ô
nhiễm môi trường trên địa bàn TP.Hà Nội, giai đoạn 2017-2020”.

1.2 Các khí gây ơ nhiễm có trong khí thải ơ tơ:
Hidro cacbon (HC):
-

Khí HC là nguồn gốc tạo thành dầu mỏ nói chung, sau giai đoạn chế biến dầu
mỏ tạo ra xăng, dầu điêzen, dầu nhớt... Đây là một khí độc làm ơ nhiễm mơi
Trang 10

SVTH : Nguyễn Lê Hồng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

trường. Khí này sinh ra do nhiên liệu đốt cháy khơng hồn tồn hoặc do
nhiên liệu bay hơi từ trong hệ thống cung cấp nhiên liệu của xe. Loại khí này
gây hại đến sức khoẻ con người như: đau mắt, viêm phổi, các bệnh ưng thư...
Oxit cacbon (CO):
-

Khí CO là một khí vơ cùng độc hại, không màu, không vị gây ra các bệnh
nhức đầu, buồn nơn, khó thở và chết người khi hít phải một lượng lớn. Bản
chất của khí CO làm cản trở sự vận chuyển của oxi và hồng cầu đi nuôi các

mơ của cơ thể. Trong động cơ khí CO sinh ra do quá trình đốt cháy nhiên
liệu trong điều kiện thiếu ơ xy (nhiên liệu cháy khơng hồn tồn).

Oxit nitơ (NOx):
-

Khí NOx có trong khí thải là do q trình cháy ở nhiệt độ cao. Trong khơng
khí có 80% nitơ và 20% ơ xy được nung nóng đến nhiệt độ trên thì chúng
kết hợp với nhau tạo thành oxit nitơ (NOx). Oxit nitơ có màu nâu, mùi khó
chịu nếu hít phải sẽ bị sặc, cay mắt, ngạt thở. Đồng thời nó cịn gây tác hại
đối với cây trồng và những đồ vật bằng kim loại mạ. Đối với động cơ có tỷ
số nén cao, hỗn hợp nhiên liệu lỗng, nhiệt độ động cơ cao sẽ làm tăng nồng
độ NOx.

Sulfuf dioxide (SO2):
-

Loại khí khơng màu có mùi khó chịu, thâm nhập qua đường hơ hấp gồm
mũi, họng gây ho và khó thở. Trong thời gian dài, loại khí này có thể dẫn tới
chứng hen và những trạng thái sức khỏe tương tự khác.

Bụi than:
- Các hạt than đem trộn với nhiên liệu thải ra trên đường xả sẽ tạo thành bồ
hóng. Đây là chất chiếm tỷ lệ cao nhất trong các thành phần độc hại của khí
thải. Bụi than xuất hiện nhiều ở động cơ thải khói đen, do nhiên liệu không tơi
hoặc không đúng chủng loại nhiên liệu.

1.3 Các tiêu chuẩn khí thải hiện hành:
- Mục tiêu của các tiêu chuẩn khí thải là để lọai trừ những chiếc xe tạo ra q nhiều
ơ nhiễm (do hỏng hóc hay cũ ...) và cũng vì mục đích bảo vệ mơi trường, các nhà

Trang 11
SVTH : Nguyễn Lê Hoàng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

sản xuất xe cũng vì thế mà có động lực (hay áp lực) nhằm tạo ra những chiếc xe
“xanh” hơn, sạch hơn, phù hợp với những tiêu chuẩn Euro cao hơn.
Các tiêu chuẩn khí thải hiện nay trong ngành cơng nghiệp ơ tơ.
-Tiêu chuẩn khí xả Châu Âu: Euro 1 , Euro 2 , Euro 3, Euro 4...
-Tiêu chuẩn khí thải Mỹ: Tier 1, Tier 2 …
-Tiêu chuẩn khí thải Trung Quốc, Nhật, Canada…
Tiêu chuẩn khí thải tại Việt Nam:
Việt Nam đang áp dụng tiêu chuẩn khí xả Châu Âu (Euro) cho các phương tiện sử
dụng động cơ xăng và diesel.dụng động cơ xăng và diesel.

Hình 1.3.1 Nồng độ NOx và PM theo tiêu chuẩn EURO từ 1-6.
Lợ trình áp dụng:
- Theo Quyết định số 49/2011/QĐ-TTG của Thủ tướng Chính phủ về việc quy định
lộ trình áp dụng tiêu chuẩn khí thải đối với xe ô tô sản xuất, lắp ráp và nhập khẩu
mới thì các loại xe ôtô sản xuất, lắp ráp và nhập khẩu mới phải áp dụng tiêu chuẩn
khí thải mức 4 và 5 như sau:
- Tiêu chuẩn khí thải mức 4 từ ngày 01 tháng 01 năm 2017.
- Tiêu chuẩn khí thải mức 5 từ ngày 01 tháng 01 năm 2022.
Các loại xe mô tô hai bánh sản xuất, lắp ráp và nhập khẩu mới phải áp dụng tiêu
chuẩn khí thải mức 3 từ ngày 01 tháng 01 năm 2017. Dưới đây là “Bảng thơng số
tiêu chuẩn khí thải Euro” từ mức 1 đến mức 6:  


Trang 12
SVTH : Nguyễn Lê Hoàng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

Loạ
Yêu cầu về
gày
i động nồng đợ các chất
ban
cơ
có trong khí thải
hành

uro 1

E ơng

Kh

phân
loại

CO2,72g/km(xăng,
diesel)

HC+NOx7
0,97g/km(xăng,
/1992
diesel)
PM0,14g/km(xăng,
diesel)

CO2,2g/km
Độ
HC+NOxng
cơ
0,5g/km
xăng
PM-khơng
có giới hạn
E
uro 2
CO1,0g/km
Độ
HC+NOxng
cơ
0,7g/km
diesel
PM0,08g/km
CO2,3g/km
HCĐộ
0,20g/km
ng
cơ
NOxxăng

0,15g/km
PM-Khơng
có
giới
hạn
E
uro 3
CO0,64g/km
HC+NOxĐộ
0,56g/km
ng
cơ
NOxdiesel
0,5g/km
PM0,05g/km

E
uro 4

N

Độ
COng
cơ 1,0g/km
xăng
HC0,1g/km
NOx-

1
/1996


N
gày áp
dụng

1
/1993

1
/1997

1
/2000

1
/2001

1
/2005

1
/2006

Thơng tin
Euro 1 u cầu
loại bỏ xăng có chì
và
trang
bị
bộ

chuyển đổi xúc tác
cho hệ thống xả để
giảm nồng độ CO.

Euro2 là bước
tiếp theo cắt giảm
nồng độ CO, có tiêu
chuẩn riêng về hỗn
hợp khí HC+NOx cho
cả 2 loại động cơ
xăng và diesel.

Euro 3 yêu cầu
giảm thiểu thời gian
làm nóng động cơ
sau khi khởi động để
giảm thiểu ơ nhiễm.
Euro 3 cũng áp dụng
giới hạn NOx riêng
cho động cơ điêzen
và phân biệt giới hạn
HC và NOx cho động
cơ xăng.

Euro 4 và sau
đó là Euro 5 tập
trung vào việc làm
sạch khí thải từ các
loại động cơ điêzen.


Trang 13
SVTH : Nguyễn Lê Hoàng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

0,08g/km
PM-Khơng
có giới hạn

Các xe áp dụng Euro
4 được yêu cầu lắp
thêm một bộ lọc hạt
làm giảm thiểu các
hạt vật chất (PM) và
ôxit nitơ (NOx).

CO0,5g/km
HC+NOxĐộ
0,3g/km
ng
cơ
NOxdiesel
0,25g/km
PM0,25g/km
CO1,0g/km
HC0,1g/km

Độ
NOxng
cơ
0,006g/km
xăng
PM0,005g/km(phu
n xăng trực
9
E
tiếp)
/2009
uro 5
CO0,5g/km
HC+NOxĐộ
0,23g/km
ng
cơ
NOxdiesel
0,18g/km
PM0,005g/km

E
uro 6

CO1,0g/km
HCĐộ 0,1g/km
ng
cơ
NOxxăng
0,06g/km

PM0,005g/km(chỉ
phun trực tiếp)
g
diesel

Độn
cơ

9
/2014

1
/2011

9
/2015

Euro 5 tiếp tục
giới hạn các hạt phát
thải từ động cơ
điêzen và yêu cầu
tất cả các xe chạy
máy dầu trang bị bộ
lọc hạt để đáp ứng
những yêu cầu mới.
Euro 5 cũng yêu cầu
rất chi tiết về giới
hạn số lượng và
trọng lượng các hạt
thải.


Tiêu chuẩn Euro
6 giảm tới 67% nồng
độ NOx so với Euro 5
và thiết lập các tiêu
chuẩn đồng thời cho
cả động cơ xăng và
dầu.

CO-0,50g/km
HC+NOx0,17g/km
NOx0,08g/km
PM-

Trang 14
SVTH : Nguyễn Lê Hoàng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

0,005g/km

Trang 15
SVTH : Nguyễn Lê Hoàng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường



Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG CHỐNG
Ô NHIỄM TRÊN ĐỘNG CƠ PHUN DẦU ĐIỆN TỬ (CRS)

2.1 Giới thiệu về hệ thống phun dầu điện tử (CRS)
a. Lịch sử phát triển :
Vào năm 1897, nhà phát minh người Đức – Rudolf Diesel đã cho phát triển động cơ
Diesel vận hành theo nguyên lý tự cháy. Ở gần cuối quá trình nén, nhiên liệu được
đưa vào bng đốt động cơ để cho ra hịa khí rồi tự bốc cháy. Tới năm 1927 –
Roberrt Bosch phát triển và cho ra mắt bơm cao áp (bơm phun Bosch lắp đặt trên
động cơ diesel ô tô khách và ô tô thương mại vào năm 1936).
Năm 1986 – Bosch cho ra mắt thị trường việc điều khiển điện tử cho động cơ
diesel.
b. Nhiệm vụ của hệ thống nhiên liệu Diesel - Common rail :
- Nhiệm vụ chính: Là điều khiển phun nhiên liệu đúng thời điểm, đúng lượng, đúng
áp suất phù hợp từng chế độ làm việc của động cơ.
- Nhiệm vụ phụ: Là điều khiển vịng kín và vịng hở như điều khiển hệ thống hồi
lưu
khí thải, tăng áp, ga tự động,… làm giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và khí thải độc
hại.
- Giảm lượng lớn lượng cacbon khơng tinh khiết trong q trình tăng tốc hịa trộn
khơng khí-nhiên liệu bằng cách tăng tốc độ phun.
-Tăng áp suất phun, nhất là đối với những động cơ phun trực tiếp.
-Tổ chức dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá trình phun để
giảm HC.
-Giải pháp hồi lưu lại 1 bộ phần khí xả ERG (Exhaust Gas Recirculation).


Trang 16
SVTH : Nguyễn Lê Hoàng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

c. Cấu tạo chung :
Hệ thống CRS được cấu tạo từ các thành phần chính như Bơm cao áp, Ống
chia,
Vòi phun, ECU và các thành phần khác như ( Hình 1 )

Hình1 :(1)Thùng nhiên liệu; (2) Bơm cao áp Common rail; (3) Lọc nhiên liệu; (4)
Đường cấp nhiên liệu cao áp; ( 5) Đường nối cảm biến áp suất đến ECU ; (6) Cảm
biến áp suất; (7) Common Rail tích trữ &điều áp nhiên liệu (hay cịn gọi ắcquy thuỷ
lực) ; (8) Van an tồn (giới hạn áp suất); (9) Vòi phun; (10) Các cảm biến nối đến
ECU và Bộ điều khiển thiết bị (EDU); (11) Đường về nhiên liệu (thấp áp) ; EDU:
(Electronic Driver Unit) và ECU : (Electronic Control Unit).
***Nhờ cách thức này, nhờ vào lực áp suất phun 1500bar, thì nó vẫn có thể hoạt
động ngay cả lúc động cơ đang vận hành ở vận tốc thấp.
d. Nguyên Lý Hoạt Động :
Cũng giống như hệ thống nguyên liệu diesel thông thường khác, ở số thứ tự (1) trên
hình, nhiên liệu được được bơm lên từ thùng nhiên liệu trên đường ống thấp áp (11)
nén đẩy qua ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao (7) hay còn gọi là ắc quy thủy lực –
Trang 17
SVTH : Nguyễn Lê Hoàng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường



Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

sau đó được đưa tới vòi phun Common Rail (9) và sẵn sàng để phun nhiên liệu vào
xy lanh của động cơ.
Việc phun nhiên liệu và tạo áp suất là hoàn toàn riêng biệt với nhau trong hệ thống
Common Rail. Áp suất được suất phun được hình thành độc lập với tốc độ và mức
nhiên liệu phun ra. Nhiên liệu được lưu trữ với áp suất cap trong điều áp nhiên liệu
(7).
Bàn đạp ga sẽ là nơi quyết định mức nhiên liệu được phun ra, dựa trên biểu đồ dữ
liệu đã lưu, ECU sẽ tính tốn thời điểm phun và áp suất phun. Sau đó, nhờ các cảm
biến (10) – EDU và ECU sẽ điều khiển các kim phun của mỗi vòi phun tại từng xylanh động cơ để phun nhiên liệu với áp suất phun lên tới 1500 bar.
Tiếp đến, lượng nhiên liệu thừa trong vòi phun đi qua ắc quy thủy lực (7) rồi trở về
bơm cao áp (2), van điều khiển áp suất tại bơm lúc này sẽ mở để nhiên liệu thừa trở
lại bình nhiên liệu (1). Phía trên ắc quy thủy lực được gắn cảm biến áp suất và bố trí
van an tồn ở phía cuối (8), nếu nhận thấy áp suất lưu trữ trong ắc quy thủy lực (7)
quá lớn, van an toàn sẽ tự động mở để nhiện liệu chảy về thúng chứa.

2.2 Các giải pháp để giảm lượng khí thải đợc hại trong đợng cơ
diesel.
a/Các biện pháp liên quan đến động cơ và nhiên liệu thay thế :
- Tối ưu hệ thống nhiên liệu, hệ thống nạp,kết cấu buồng cháy, áp dụng điều
khiển điện tử: Nhằm mục đích điều khiển lượng nhiên liệu chu trình, tăng cường
khả năng nạp, tăng cường khả năng hòa trộn nhiên liệu với khơng khí, đốt cháy triệt
để nhiên liệu…
- Ln hồi khí thải (EGR): Là biện pháp rất hữu hiệu để giảm phát thải NOx . Một
phần khí xả được đưa ngược trở về buồng cháy, do đó làm bẩn hỗn hợp cháy làm
quá trình cháy diễn ra ở nhiệt độ thấp hơn, phản ứng giữa ôxy và nitơ giảm, do đó

có thể hạn chế lượng phát thải NOx từ 50 đến 70% (Hình 2).

Trang 18
SVTH : Nguyễn Lê Hồng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

Hình 2. Sơ đồ luân hồi khí thải
- Tối ưu q trình cháy:
+ Tăng áp suất phun: Nhiên liệu được phun dưới áp suất cao sẽ tơi hơn, do đó tăng
khả năng hịa trộn với khơng khí, q trình cháy sẽ diễn ra đồng đều và triệt để hơn.
+ Cháy với hỗn hợp nghèo: Khi hỗn hợp có tỉ lệ nhiên liệu/khơng khí thấp sẽ hạn
chế các vùng thiếu ơxy, qua đó làm giảm CO, HC và PM.
+ Tạo chuyển động xốy dịng khí nạp vừa đủ: Tăng khả năng hịa trộn nhiên liệu,
đưa khơng khí tới mọi vùng trong buồng cháy làm giảm thiểu việc thiếu ôxy cục bộ:
Giảm phát thải HC, CO, PM.
+ Phun nước kèm nhiên liệu: Giảm thành phần NOx
+ Làm giàu ôxy trong nhiên liệu: giảm thiểu việc thiếu ô xy cục bộ, tăng khả năng
cháy kiệt, do đó giảm phát thải độc hại.
- Giảm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu, lượng chất vô cơ và phốt pho trong
dầu bôi trơn: Đây là biện pháp làm giảm thành phần SO2, SO3, các muội gốc vô
cơ… và giảm tác động xấu đến các bộ xử lí khí thải.
- Sử dụng nhiên liệu thay thế : Ngoài việc giảm phát thải các thành phần độc hại
thì đây cũng là sự lựa chọn có tiềm năng để đối phó với vấn đề cạn kiệt nhiên liệu
hóa thạch.
b/Các biện pháp liên quan đến xử lí khí thải :

Trang 19
SVTH : Nguyễn Lê Hồng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

- Bộ xúc tác ôxy hóa (DOC) :
Cấu tạo bộ xúc tác DOC :
Bộ xúc tác ơxy hóa DOC thường được lắp trên đường thải ở vị trí gần động cơ.
Nhiệt giải phóng từ q trình ơxy hóa CO và HC sẽ làm tăng nhiệt độ khí thải sau
khi ra khỏi bộ xúc tác DOC được ứng dụng cho việc tái sinh thiết bị lọc các chất
thải dạng hạt PM.
Thêm vào đó nhiệt này cịn đuợc lợi dụng trong việc cải thiện quá trình chuyển hóa
NO thành NO2 trong khí thải điều này sẽ nâng cao hiệu suất của bộ xúc tác NOx.
Về cấu tạo bộ lọc có ba phần chính như thể hiện trên Hình 3.

Hình 3. Cấu tạo bộ xúc tác DOC
- Phần vỏ thường làm bằng thép hoặc thép không gỉ.
- Lớp đệm làm bằng sợi vô cơ hoặc phôi thép để bù trừ giãn nở vì nhiệt.
- Phần lõi của bộ DOC thường được làm bằng gốm hoặc kim loại với cấu trúc dạng
tổ ong trong đó khí thải đi qua các ống trong thân có đường kính khoảng 1mm.
Trên bề mặt của lõi được tráng một lớp vật liệu trung gian là Al 2O3 làm tăng diện
tích bề mặt tham gia phản ứng. Chất xúc tác ơxy hóa được tráng trên lớp trung gian.
Chất xúc tác ơxy hóa thường được dùng là các kim loại quý như P t, Pd trong các bộ
DOC có nhiệm vụ chính là giảm CO và HC.
c/ Bộ xúc tác hấp thụ NOx dùng cho hỗn hợp nghèo LNT (Lean NOx Traps):


Trang 20
SVTH : Nguyễn Lê Hoàng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

-Hệ thống LNT là hệ thống làm giảm khí thải NOx với hiệu suất cao, lớn hơn 90%.
Bằng cách phun nhiên liệu vào hệ thống LNT để giải phóng một số muối nitơrát
nhằm làm giảm NOx, cũng như cách dùng các kim loại quý để hấp thụ các khí thải
từ động cơ.
- Hệ thống LNT gồm 2 buồng xúc tác:
Buồng thứ nhất: gồm một van khí thải và một đường ống rỗng (bypass leg) bên
trong.
Buồng thứ hai gọi là : buồng xử lý, buồng này lại chia thành các buồng nhỏ hơn
gồm: Buồng chứa chất ôxy hoá, buồng chuyển hoá, buồng chứa bộ xúc tác LNT.
Các kim loại quý dùng để làm các chất xúc tác có thành phần cho các bình như sau:
với buồng chứa chất oxy hố là 50g Pt/305mm3, với buồng có chứa chất chuyển
hố là 60g Pt/Rh /305mm3, với buồng có chứa chất xúc tác LNT là 50g Pt/305mm3.
Các kim loại quý này được phủ lên trên bề mặt của kim loại kiềm và kiểm thổ, các
kim loại kiềm và kiểm thổ dùng chủ yếu là Kali (K) và Bari (Ba).
Buồng xử lý thực hiện q trình cắt giảm khí NOx bằng ơ xy hố chúng và dùng
các ơxít kim loại kiềm thổ như BaO để hấp thụ chúng trong điều kiện nghèo.

Hình 4. Sơ đồ hệ thống LNT

Trang 21
SVTH : Nguyễn Lê Hoàng Hiếu

SVTH : Phạm Quốc Cường


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

d/Bộ xử lý xúc tác khử NOx - SCR (Selective Catalytic Reduction)
-Bộ xử lý xúc tác có chọn lọc (SCR) giảm phát thải NOx. Quá trình xử lý NOx xảy
ra trong hệ thống SCR bao gồm 1 chuỗi các phản ứng hóa học gồm (Hình 5):

Hình 5. Chuỗi phản ứng hóa học của hệ thống SCR

Nguyên lý hoạt động của hệ thống SCR:
- Bộ xúc tác chọn lọc (SCR) bắt đầu hoạt động khi nhiệt độ khí xả đạt 200°C. Nhiệt
độ khí xả được cảm biến nhiệt độ khí xả ghi nhận và gửi về ECU, ECU xác nhận
nhiệt độ khí xả nếu đạt nhiệt độ yêu cầu thì bắt đầu cho hệ thống hoạt động.
- Chất khử Adblue được bơm từ bình chứa chất khử nhờ bơm chất khử qua đường
ống đến kim phun, sau đó kim phun chất khử với áp suất khoảng 5 bar vào khí xả.
- Kim phun chất khử được kích hoạt bởi ECU và phun chất khử vào hệ thống xả.
Chất khử phun vào đi theo dịng khí xả và được hịa trộn đều vào khí xả nhờ bộ hòa
trộn. Trước khi đến bộ SCR, chất khử được phân hủy thành amoniac (NH 3) và
cacbon dioxide (CO2), giai đoạn này được gọi là quá trình thủy phân.

Trang 22
SVTH : Nguyễn Lê Hoàng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường


Tiểu Luận Tốt Nghiệp


GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

- Trong bộ SCR, amoniac (NH3) phản ứng với các oxit nitơ (NOx) để tạo thành nitơ
(N2)và nước (H2O) Hiệu quả của hệ thống SCR được xác nhận bởi cảm biến NOx.
- Các điều kiện tiên quyết sau đây phải được đáp ứng để ECU kích hoạt bơm chất
khử:
- Bộ xúc tác chọn lọc đã đạt đến nhiệt độ hoạt động, xấp xỉ 200°C và phải đảm bảo
có đủ lượng chất khử để phun vào hệ thống khi nhiệt độ bên ngoài thấp.
- Cấu tạo của bộ xúc tác chọn lọc tương tự với bộ chuyển đổi xúc tác ơ xy hóa với
phin lọc được làm bằng gốm và có dạng tổ ong.
- Phin lọc của bộ xúc tác được phủ bởi một lớp đồng và zeolith. Điều này làm tăng
tốc độ của quá trình khử oxit nitơ.

Trang 23
SVTH : Nguyễn Lê Hoàng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường


Tiểu Luận Tốt Nghiệp

GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

Quá trình thủy phân:
-Quá trình thủy phân xảy ra trong giai đoạn chất khử vừa qua bộ hòa trộn đến trước
khi hỗn hợp (bao gồm chất khử và khí xả) qua bộ xúc tác chọn lọc.
-Lượng amoniac (NH3) cần thiết để giảm các oxit nitơ được cung cấp từ chất khử
(dung dịch u rê). Điều này được thực hiện thông qua phản ứng nhiệt phân và thủy
phân với một phần chất khử được phun vào.
-Khi chất khử được phun vào dịng khí xả đang nóng, nước trong chất khử sẽ bay

hơi.
-Trong quá trình nhiệt phân, chất khử (dung dịch urê) bị phân hủy thành amoniac và
axit isocyanic.
(NH2)2CO →
Urê

NH3 + HNCO

→ amoniac + axit isocyanic

-Tiếp theo là q trình thủy phân, trong đó axit isocyanic phản ứng với nước có
trong khí thải. Điều này dẫn đến việc tạo ra một phân tử amoniac và cacbon dioxide
bổ sung.
HNCO

+

H2O → NH3

+ CO2

Axit isocyanic + nước → amoniac + carbon dioxide

Trang 24
SVTH : Nguyễn Lê Hoàng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường


Tiểu Luận Tốt Nghiệp


GVHD:Ths.Huỳnh Quốc Việt

Nguyên lý khử oxit nitơ:
Quá trình khử oxit nitơ diễn ra trong các bộ chuyển đổi xúc tác chọn lọc. Trong quá
trình này các phân tử ô xy được tách ra khỏi các oxit nitơ. Trong bộ chuyển đổi xúc
tác, các oxit nitơ (NO + NO2) phản ứng với amoniac (NH3) để tạo thành nitơ (N2)
và nước (H2O).
NO

+

Nitrogen monoxide

NO2

+

+ nitơ dioxide +

2NH3

→

2N2 + 3H2O

ammonia →

nitơ + nước

Trang 25

SVTH : Nguyễn Lê Hoàng Hiếu
SVTH : Phạm Quốc Cường