Các biện pháp kiểm soát làm sạch cải thiện khí thải trong động cơ đốt trong

Phải có trình độ công nghệ cao mới có thể bảo đảm rằng tổng lượng các thành phần (CO/HC/NOx) trong khí thải đáp ứng các quy định về khí thải.
Đối với xe ôtô thực sự, không những phải giảm những chất này mà còn phải đáp ứng các tiêu chuẩn khác như độ bền, độ tin cậy, an toàn và tiêu hao nhiên liệu.
Các biện pháp làm sạch khí thải được liệt kê trong bảng bên trái đây, nhưng thiết bị thì thay đổi tuỳ theo từng nước, còn quy định về khí thải thì thay đổi theo vùng

Cải thiện động cơ

Động cơ đã được cải tiến rất nhiều để các đặc tính của động cơ về công suất và tiêu hao nhiên liệu không bị xấu đi qua thời gian sử dụng, hạn chế đến mức tối thiểu sự sản sinh khí độc hại. Các biện pháp dưới đây không phải là được áp dụng cho tất cả các kiểu động cơ, tuy nhiên, hầu hết các biện pháp thích hợp cho từng động cơ thì đã được sử dụng.

1. Cấu tạo của buồng đốt và cải thiện hệ thống nạp khí

(1) Sử dụng vùng rối
Vùng rối trong buồng đốt tạo ra dòng rối mạnh mẽ, bắt đầu từ cuối kỳ nén đến đầu kỳ nổ. Dòng rối này làm tăng tốc độ cháy, giúp hỗn hợp không khí-nhiên liệu cháy hoàn toàn, giảm lượng CO và HC.
(2) Tạo ra xoáy lốc
Cửa nạp được làm cong, tạo ra dòng xoáy thích hợp cho hỗn hợp không khí-nhiên liệu được hút vào trong kỳ nạp, cho đến mép ngoài của buồng đốt.
Dòng xoáy này tiếp tục từ kỳ nén cho đến kỳ nổ, tạo ra hiệu quả tương tự vùng rối.

2. Sử dụng EFI, ESA và DIS

Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp không khí-nhiên liệu và giảm khí xả nhờ có sử dụng EFI (điều khiển phun nhiên liệu điện tử) để tạo ra hỗn hợp không khí-nhiên liệu thích hợp, và sử dụng ESA (Đánh lửa sớm điện tử), DIS (hệ thống đánh lửa trực tiếp) để điều khiển định thời đánh lửa chính xác theo điều kiện vận hành.

Bộ lọc khí xả

1. Khái quát

Bộ lọc khí xả làm cho các chất độc hại (CO, HC, NOx) phản ứng hoá học với các chất vô hại (H2O, CO2, N2) khi luồng khí xả đi qua.

Nói chung, platin, palađi, iriđi, rôđi ... được sử dụng làm chất xúc tác trong ôtô.

(1) Các loại bộ lọc khí xả

Chất xúc tác ôxy hoá: oxy hoá HC hoặc CO và tạo thành H2O hoặc CO2 không độc hại.

Chất xúc tác khử ôxy: tách ôxy ra khỏi NOx và tạo thành N2 vô hại.

Chất xúc tác oxy hoá/khử ôxy: thực hiện cả hai chức năng trên.

Bộ xúc tác ôxy hoá/khử ôxy dùng cho ôtô được gọi là “Bộ lọc khí xả 3 thành phần (TWC)” vì rằng có ba chất độc hại CO, HC và NOx được chuyển hoá đồng thời thành chất không độc hại. Ngày nay, chất xúc tác ôxy hoá/khử ôxy được sử dụng cho hầu hết các ôtô.)

(2) Hoạt động của chất xúc tác phụ thuộc nhiệt độ

Đối với chất xúc tác, mức độ làm sạch thay đổi theo nhiệt độ.

Như biểu đồ cho thấy, tỷ lệ làm sạch gần đạt đến 100% và khí xả được làm sạch có hiệu quả nhất khi nhiệt độ chất xúc tác nâng cao trên 400°C.

CHÚ Ý:

Xe được trang bị bộ lọc khí xả sử dụng xăng không chì, vì nếu dùng xăng pha chì thì chì sẽ dính lên bề mặt của bộ lọc khí xả và cảm biến ôxy, làm giảm tác dụng của nó.

(3) Hệ thống lọc khí xả 3 thành phần (TWC)

TWC là hệ thống ôxy hoá CO và HC trong khí xả và đồng thời khử ôxy của NOx để biến chúng thành CO2, H2O và N2.

Gần đây, kiểu liền khối được sử dụng như trên minh hoạ.

Alumin hoặc chất xúc tác được phủ lên các thanh ghi có nhiều lỗ. Các chất độc hại đi qua những lỗ này và được làm sạch.

Có hai kiểu khối, kiểu gốm và kiểu kim loại. Thanh ghi càng mỏng, khả năng làm sạch càng cao.

Hệ thống giảm chấn (DP)

1. Sự cần thiết

Khi bướm ga đóng vào thời điểm động cơ đang chạy với tốc độ cao thì sẽ tạo ra áp suất chân không rất mạnh trong đường ống nạp. Một phần nhiên liệu bị dính vào thành trong của đường ống sẽ bay hơi, làm cho hỗn hợp không khí-nhiên liệu trở nên quá giàu. Đồng thời, do lượng không khí nạp giảm, sự cháy không hoàn toàn hoặc hiện tượng bỏ máy xuất hiện, và một lượng lớn khí chưa cháy được thải ra qua khí xả. 

Để ngăn ngừa hiện tượng cháy không hoàn toàn hoặc bỏ máy, cần sử dụng bộ giảm chấn để tránh đóng bướm ga một cách đột ngột.

2. Hoạt động

Trong khi động cơ giảm tốc độ, thanh nối của bướm ga tiếp xúc với bộ giảm chấn. Vì thế, bướm ga được đóng từ từ, theo mức độ không khí lọt ra qua bộ giảm chấn.

Khi bướm ga mở, bộ giảm chấn lại trở về vị trí ban đầu của nó.

Hệ thống cắt nhiên liệu khi giảm tốc độ

1. Sự cần thiết

Hệ thống này có tác dụng ngừng phun nhiên liệu trong khi giảm tốc độ, và giảm lượng CO và HC.

Nó cũng ngăn ngừa hiện tượng cháy trong ống xả, giảm lượng tiêu hao nhiên liệu trong thời gian giảm tốc.

2. Hoạt động

ECU của động cơ ngừng phun nhiên liệu tuỳ theo tốc độ của động cơ và góc mở của bướm ga.

Ngoài ra còn nhiều các hệ thống khác các bạn xem ở các bài tiếp theo