Bảng mã chẩn đoán sự cố (DTC) và mô tả
Lưu ý: Tham khảo phần Hướng dẫn cho xưởng hiện hành để chẩn đoán DTC của thân xe và khung xe.

Lưu ý: X tương ứng với mọi số từ 0 đến 9 hoặc chữ cái từ A đến F.



P0001 - Mạch điều khiển bộ điều chỉnh dung tích nhiên liệu/Hở mạch

Mô tả: DTC này thiết lập khi PCM phát hiện điện áp cao hoặc thấp trên các mạch FVR và FVRRTN.
Nguyên nhân có thể:

• Mạch FVR hở
• Mạch FVRRTN hở
• Hở cuộn dây điện từ bộ điều chỉnh dung tích nhiên liệu

Hỗ trợ chẩn đoán:
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HP .



P0003 - Mạch điều khiển bộ điều chỉnh dung tích nhiên liệu thấp

Mô tả: DTC này thiết lập khi PCM phát hiện điện áp cao hoặc thấp trên các mạch FVR và FVRRTN.
Nguyên nhân có thể:

• Mạch FVR bị ngắn mạch chạm đất
• Mạch FVRRTN bị ngắn mạch chạm đất

Hỗ trợ chẩn đoán: Ngắn mạch chạm đất mạch FVRRTN có thể làm hỏng cuộn dây điện từ. Nếu vẫn thấy P0001 sau khi sửa chữa mạch, kiểm tra cuộn dây điện từ xem có hở mạch không.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HP .



P0004 - Mạch điều khiển bộ điều chỉnh dung tích nhiên liệu cao

Mô tả: DTC này thiết lập khi PCM phát hiện điện áp cao hoặc thấp trên các mạch FVR và FVRRTN.
Nguyên nhân có thể:

• Ngắn mạch FVR đến mạch FVRRTN
• Mạch FVRRTN bị ngắn mạch nguồn

Hỗ trợ chẩn đoán:
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HP .



P000A - Vị trí trục cam nạp A phản hồi chậm Hàng 1

Mô tả: PCM theo dõi và đánh giá phản hồi về vị trí thực tế dựa trên thay đổi vị trí mục tiêu. Giá trị đã cho và vị trí trục cam được lưu khi bắt đầu thay đổi giá trị đã cho. Nếu qua thời gian, thay đổi này đủ lớn (độ chênh lệch), thay đổi pha trục cam sẽ được đánh giá. Nếu thay đổi sau thời điểm chẩn đoán nhỏ hơn so với ngưỡng, phản hồi chậm được phát hiện và nếu giá trị lớn hơn, thì không có vấn đề gì. Bằng cách phát hiện vấn đề, bộ đếm chống nhảy số sẽ tăng, nếu không bộ đếm sẽ giảm. DTC này thiết lập khi bộ đếm vượt quá giới hạn có thể điều chỉnh.
Nguyên nhân có thể:

• Cân chỉnh thiết bị định thời trục cam thay đổi (VCT) theo trục cam
• Vị trí trục cam không ổn định do áp suất dầu thấp
• Dòng dầu bị tắc trong đường dẫn dầu hoặc thân van VCT
• Cơ cấu dẫn tiến của trục cam bị kẹt (bộ phận VCT)
• Bộ định pha VCT bị hỏng
• Nhiễu tần số vô tuyến

Hỗ trợ chẩn đoán: DTC này có thể xuất hiện cùng với các DTC khác. Chẩn đoán tất cả DTC cảm biến vị trí trục cam (CMP) trước tiên. Nếu không có DTC nào liên quan đến cảm biến CMP, hãy tiếp tục thực hiện chẩn đoán cho DTC này.

DTC này là kiểm tra chức năng của bộ phận VCT. Chẩn đoán mọi vấn đề về động cơ cơ bản liên quan đến áp suất dầu động cơ hoặc định thời động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-00, Hệ thống động cơ, Kiểm tra áp suất dầu, để kiểm tra áp suất dầu động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-01, Động cơ, để kiểm tra định thời động cơ và bộ định pha VCT.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HK .



P000B - Vị trí trục cam xả B phản hồi chậm Hàng 1

Mô tả: PCM theo dõi và đánh giá phản hồi về vị trí thực tế dựa trên thay đổi vị trí mục tiêu.

Giá trị đã cho và vị trí trục cam được lưu khi bắt đầu thay đổi giá trị đã cho. Nếu qua thời gian, thay đổi này đủ lớn (độ chênh lệch), thay đổi pha trục cam sẽ được đánh giá. Nếu thay đổi sau thời điểm chẩn đoán nhỏ hơn so với ngưỡng, phản hồi chậm được phát hiện và nếu giá trị lớn hơn, thì không có vấn đề gì. Bằng cách phát hiện vấn đề, bộ đếm chống nhảy số sẽ tăng, nếu không bộ đếm sẽ giảm. DTC này thiết lập khi bộ đếm vượt quá giới hạn có thể điều chỉnh.
Nguyên nhân có thể:

• Cân chỉnh thiết bị định thời trục cam thay đổi (VCT) theo trục cam
• Vị trí trục cam không ổn định do áp suất dầu thấp
• Dòng dầu bị tắc trong đường dẫn dầu hoặc thân van VCT
• Cơ cấu dẫn tiến của trục cam bị kẹt (bộ phận VCT)
• Bộ định pha VCT bị hỏng
• Nhiễu tần số vô tuyến

Hỗ trợ chẩn đoán: DTC này có thể xuất hiện cùng với các DTC khác. Chẩn đoán tất cả DTC cảm biến vị trí trục cam (CMP) trước tiên. Nếu không có DTC nào liên quan đến cảm biến CMP, hãy tiếp tục thực hiện chẩn đoán cho DTC này.

DTC này là kiểm tra chức năng của bộ phận VCT. Chẩn đoán mọi vấn đề về động cơ cơ bản liên quan đến áp suất dầu động cơ hoặc định thời động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-00, Hệ thống động cơ, Kiểm tra áp suất dầu, để kiểm tra áp suất dầu động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-01, Động cơ, để kiểm tra định thời động cơ và bộ định pha VCT.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HK .



P0010 - Mạch dẫn động vị trí trục cam nạp/Hở mạch (Hàng 1)

Mô tả: DTC này thiết lập khi phát hiện điện áp thấp hoặc cao trên mạch VCT11.
Nguyên nhân có thể:

• Mạch VCT11 hở
• Mạch VCT11 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch VCT11 bị ngắn mạch chạm đất
• Mạch VPWR hở
• Định thời trục cam biến thiên hàng 1 van điện từ 1 (VCT11) bị hỏng

Hỗ trợ chẩn đoán:
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HK .



P0011 - Định thời vị trí trục cam nạp - Quá nhanh (Hàng 1)

Mô tả: DTC thiết lập khi vị trí định thời trục cam biến thiên (VCT) quá nhanh. DTC này thiết lập khi định thời trục cam vượt quá giá trị đã hiệu chỉnh tối đa hoặc vẫn ở vị trí nhanh.
Nguyên nhân có thể:

• Cân chỉnh thiết bị VCT theo trục cam
• Định thời trục cam được thiết lập không đúng
• Dầu liên tục chảy vào buồng pít-tông VCT
• Vị trí trục cam không ổn định do áp suất dầu thấp
• Dòng dầu bị tắc trong đường dẫn dầu hoặc thân van VCT
• Van định thời trục cam biến thiên hàng 1 van điện từ 1 (VCT11) kẹt ở vị trí mở
• Mạch VCT11 hở
• Mạch VCT11 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch VCT11 bị ngắn mạch chạm đất
• Mạch VPWR hở
• Cơ cấu dẫn tiến của trục cam bị kẹt (bộ phận VCT)
• Bộ định pha VCT11 bị hỏng
• Vị trí trục cam hàng 1 cảm biến 1 (CMP11) bị hỏng
• Mạch cảm biến CMP11 hở
• Mạch cảm biến CMP11 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch cảm biến CMP11 bị ngắn mạch chạm đất
• Nhiễu tần số vô tuyến

Hỗ trợ chẩn đoán: DTC này có thể xuất hiện cùng với các DTC khác. Chẩn đoán tất cả DTC cảm biến vị trí trục cam (CMP) trước tiên. Nếu không có DTC nào liên quan đến cảm biến CMP, hãy tiếp tục thực hiện chẩn đoán cho DTC này.

DTC này là kiểm tra chức năng của bộ phận VCT. Chẩn đoán mọi vấn đề về động cơ cơ bản liên quan đến áp suất dầu động cơ hoặc định thời động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-00, Hệ thống động cơ, Kiểm tra áp suất dầu, để kiểm tra áp suất dầu động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-01, Động cơ, để kiểm tra định thời động cơ và bộ định pha VCT.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HK .



P0012 - Định thời vị trí trục cam nạp - Quá chậm (Hàng 1)

Mô tả: DTC thiết lập khi vị trí định thời trục cam biến thiên (VCT) quá chậm. DTC này thiết lập khi định thời trục cam vượt quá giá trị đã hiệu chỉnh tối đa hoặc vẫn ở vị trí chậm.
Nguyên nhân có thể:

• Cân chỉnh thiết bị VCT theo trục cam
• Định thời trục cam được thiết lập không đúng
• Dầu liên tục chảy vào buồng pít-tông VCT
• Vị trí trục cam không ổn định do áp suất dầu thấp
• Dòng dầu bị tắc trong đường dẫn dầu hoặc thân van VCT
• van định thời trục cam biến thiên hàng 1 van điện từ 1 (VCT11) kẹt ở vị trí mở
• Mạch VCT11 hở
• Mạch VCT11 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch VCT11 bị ngắn mạch chạm đất
• Mạch VPWR hở
• Cơ cấu dẫn tiến của trục cam bị kẹt (bộ phận VCT)
• Bộ định pha VCT11 bị hỏng
• Vị trí trục cam hàng 1 cảm biến 1 (CMP11) bị hỏng
• Mạch cảm biến CMP11 hở
• Mạch cảm biến CMP11 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch cảm biến CMP11 bị ngắn mạch chạm đất
• Nhiễu tần số vô tuyến

Hỗ trợ chẩn đoán: DTC này có thể xuất hiện cùng với các DTC khác. Chẩn đoán tất cả DTC cảm biến vị trí trục cam (CMP) trước tiên. Nếu không có DTC nào liên quan đến cảm biến CMP, hãy tiếp tục thực hiện chẩn đoán cho DTC này.

DTC này là kiểm tra chức năng của bộ phận VCT. Chẩn đoán mọi vấn đề về động cơ cơ bản liên quan đến áp suất dầu động cơ hoặc định thời động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-00, Hệ thống động cơ, Kiểm tra áp suất dầu, để kiểm tra áp suất dầu động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-01, Động cơ, để kiểm tra định thời động cơ và bộ định pha VCT.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HK .



P0013 - Mạch dẫn động vị trí trục cam xả/Hở mạch (Hàng 1)

Mô tả: DTC này thiết lập khi phát hiện điện áp thấp hoặc cao trên mạch VCT12.
Nguyên nhân có thể:

• Mạch VCT12 hở
• Mạch VCT12 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch VCT12 bị ngắn mạch chạm đất
• Mạch VPWR hở
• Định thời trục cam biến thiên hàng 1 van điện từ 2 (VCT12) bị hỏng

Hỗ trợ chẩn đoán:
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HK .



P0014 - Định thời vị trí trục cam xả - Quá nhanh (Hàng 1)

Mô tả: DTC thiết lập khi vị trí định thời trục cam biến thiên (VCT) quá nhanh. DTC này thiết lập khi định thời trục cam vượt quá giá trị đã hiệu chỉnh tối đa hoặc vẫn ở vị trí nhanh.
Nguyên nhân có thể:

• Cân chỉnh thiết bị VCT theo trục cam
• Định thời trục cam được thiết lập không đúng
• Dầu liên tục chảy vào buồng pít-tông VCT
• Vị trí trục cam không ổn định do áp suất dầu thấp
• Dòng dầu bị tắc trong đường dẫn dầu hoặc thân van VCT
• Van định thời trục cam biến thiên hàng 1 van điện từ 2 (VCT12) kẹt ở vị trí mở
• Mạch VCT12 hở
• Mạch VCT12 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch VCT12 bị ngắn mạch chạm đất
• Mạch VPWR hở
• Cơ cấu dẫn tiến của trục cam bị kẹt (bộ phận VCT)
• Bộ định pha VCT12 bị hỏng
• Cảm biến 2 hàng 1 vị trí trục cam (CMP12) bị hỏng
• Mạch cảm biến CMP12 hở
• Mạch cảm biến CMP12 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch cảm biến CMP12 bị ngắn mạch chạm đất
• Nhiễu tần số vô tuyến

Hỗ trợ chẩn đoán: DTC này có thể xuất hiện cùng với các DTC khác. Chẩn đoán tất cả DTC cảm biến vị trí trục cam (CMP) trước tiên. Nếu không có DTC nào liên quan đến cảm biến CMP, hãy tiếp tục thực hiện chẩn đoán cho DTC này.

DTC này là kiểm tra chức năng của bộ phận VCT. Chẩn đoán mọi vấn đề về động cơ cơ bản liên quan đến áp suất dầu động cơ hoặc định thời động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-00, Hệ thống động cơ, Kiểm tra áp suất dầu, để kiểm tra áp suất dầu động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-01, Động cơ, để kiểm tra định thời động cơ và bộ định pha VCT.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HK .



P0015 - Định thời vị trí trục cam xả - Quá chậm (Hàng 1)

Mô tả: DTC thiết lập khi vị trí định thời trục cam biến thiên (VCT) quá chậm. DTC này thiết lập khi định thời trục cam vượt quá giá trị đã hiệu chỉnh tối đa hoặc vẫn ở vị trí chậm.
Nguyên nhân có thể:

• Cân chỉnh thiết bị VCT theo trục cam
• Định thời trục cam được thiết lập không đúng
• Dầu liên tục chảy vào buồng pít-tông VCT
• Vị trí trục cam không ổn định do áp suất dầu thấp
• Dòng dầu bị tắc trong đường dẫn dầu hoặc thân van VCT
• Van định thời trục cam biến thiên hàng 1 van điện từ 2 (VCT12) kẹt ở vị trí mở
• Mạch VCT12 hở
• Mạch VCT12 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch VCT12 bị ngắn mạch chạm đất
• Mạch VPWR hở
• Cơ cấu dẫn tiến của trục cam bị kẹt (bộ phận VCT)
• Bộ định pha VCT12 bị hỏng
• Cảm biến 2 hàng 1 vị trí trục cam (CMP12) bị hỏng
• Mạch cảm biến CMP12 hở
• Mạch cảm biến CMP12 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch cảm biến CMP12 bị ngắn mạch chạm đất
• Nhiễu tần số vô tuyến

Hỗ trợ chẩn đoán: DTC này có thể xuất hiện cùng với các DTC khác. Chẩn đoán tất cả DTC cảm biến vị trí trục cam (CMP) trước tiên. Nếu không có DTC nào liên quan đến cảm biến CMP, hãy tiếp tục thực hiện chẩn đoán cho DTC này.

DTC này là kiểm tra chức năng của bộ phận VCT. Chẩn đoán mọi vấn đề về động cơ cơ bản liên quan đến áp suất dầu động cơ hoặc định thời động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-00, Hệ thống động cơ, Kiểm tra áp suất dầu, để kiểm tra áp suất dầu động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-01, Động cơ, để kiểm tra định thời động cơ và bộ định pha VCT.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HK .



P0016 - Vị trí trục khuỷu - Tương quan vị trí trục cam - Hàng 1, Cảm biến A

Mô tả: DTC này thiết lập khi phát hiện độ lệch giữa trục cam và trục khuỷu. DTC này thiết lập khi độ lệch là 1 răng hoặc hơn. DTC này cũng có thể thiết lập do các vấn đề về hệ thống định thời trục cam biến thiên (VCT) (nhiễm dầu hoặc van điện từ VCT bị kẹt).
Nguyên nhân có thể:

• Cân chỉnh thiết bị VCT theo trục cam
• Định thời trục cam được thiết lập không đúng
• Dầu liên tục chảy vào buồng pít-tông VCT
• Vị trí trục cam không ổn định do áp suất dầu thấp
• Dòng dầu bị tắc trong đường dẫn dầu hoặc thân van VCT
• định thời trục cam biến thiên hàng 1 van điện từ 1 (VCT11) kẹt tại chỗ
• Mạch VCT11 hở
• Mạch VCT11 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch VCT11 bị ngắn mạch chạm đất
• Mạch VPWR hở
• Cơ cấu dẫn tiến của trục cam bị kẹt (bộ phận VCT)
• Bộ định pha VCT11 bị hỏng
• Vị trí trục cam hàng 1 cảm biến 1 (CMP11) bị hỏng
• Mạch cảm biến CMP11 hở
• Mạch cảm biến CMP11 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch cảm biến CMP11 bị ngắn mạch chạm đất
• Nhiễu tần số vô tuyến

Hỗ trợ chẩn đoán: DTC này có thể xuất hiện cùng với các DTC khác. Trước tiên, chẩn đoán tất cả các DTC của cảm biến CMP. Nếu không có DTC nào liên quan đến cảm biến CMP, hãy tiếp tục thực hiện chẩn đoán cho DTC này.

DTC này là kiểm tra chức năng của bộ phận VCT. Chẩn đoán mọi vấn đề về động cơ cơ bản liên quan đến áp suất dầu động cơ hoặc định thời động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-00, Hệ thống động cơ, Kiểm tra áp suất dầu, để kiểm tra áp suất dầu động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-01, Động cơ, để kiểm tra định thời động cơ và bộ định pha VCT.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HK .



P0017 - Vị trí trục khuỷu - Tương quan vị trí trục cam - Hàng 1, Cảm biến B

Mô tả: DTC này thiết lập khi phát hiện độ lệch giữa trục cam và trục khuỷu. DTC này thiết lập khi độ lệch là 1 răng hoặc hơn. DTC này cũng có thể thiết lập do các vấn đề về hệ thống định thời trục cam biến thiên (VCT) (nhiễm dầu hoặc van điện từ VCT bị kẹt).
Nguyên nhân có thể:

• Cân chỉnh thiết bị VCT theo trục cam
• Định thời trục cam được thiết lập không đúng
• Dầu liên tục chảy vào buồng pít-tông VCT
• Vị trí trục cam không ổn định do áp suất dầu thấp
• Dòng dầu bị tắc trong đường dẫn dầu hoặc thân van VCT
• Định thời trục cam biến thiên hàng 1 van điện từ 2 (VCT12) kẹt tại chỗ
• Mạch VCT12 hở
• Mạch VCT12 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch VCT12 bị ngắn mạch chạm đất
• Mạch VPWR hở
• Cơ cấu dẫn tiến của trục cam bị kẹt (bộ phận VCT)
• Bộ định pha VCT12 bị hỏng
• Cảm biến 2 hàng 1 vị trí trục cam (CMP12) bị hỏng
• Mạch cảm biến CMP12 hở
• Mạch cảm biến CMP12 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch cảm biến CMP12 bị ngắn mạch chạm đất
• Nhiễu tần số vô tuyến

Hỗ trợ chẩn đoán: DTC này có thể xuất hiện cùng với các DTC khác. Trước tiên, chẩn đoán tất cả các DTC của cảm biến CMP. Nếu không có DTC nào liên quan đến cảm biến CMP, hãy tiếp tục thực hiện chẩn đoán cho DTC này.

DTC này là kiểm tra chức năng của bộ phận VCT. Chẩn đoán mọi vấn đề về động cơ cơ bản liên quan đến áp suất dầu động cơ hoặc định thời động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-00, Hệ thống động cơ, Kiểm tra áp suất dầu, để kiểm tra áp suất dầu động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-01, Động cơ, để kiểm tra định thời động cơ và bộ định pha VCT.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HK .



P0018 - Vị trí trục khuỷu - Tương quan vị trí trục cam - Hàng 2, Cảm biến A

Mô tả: DTC này thiết lập khi phát hiện độ lệch giữa trục cam và trục khuỷu. DTC này thiết lập khi độ lệch là 1 răng hoặc hơn. DTC này cũng có thể thiết lập do các vấn đề về hệ thống định thời trục cam biến thiên (VCT) (nhiễm dầu hoặc van điện từ VCT bị kẹt).
Nguyên nhân có thể:

• Cân chỉnh thiết bị VCT theo trục cam
• Định thời trục cam được thiết lập không đúng
• Dầu liên tục chảy vào buồng pít-tông VCT
• Vị trí trục cam không ổn định do áp suất dầu thấp
• Dòng dầu bị tắc trong đường dẫn dầu hoặc thân van VCT
• định thời trục cam biến thiên hàng 2 van điện từ 1 (VCT21) kẹt tại chỗ
• Mạch VCT21 hở
• Mạch VCT21 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch VCT21 bị ngắn mạch chạm đất
• Mạch VPWR hở
• Cơ cấu dẫn tiến của trục cam bị kẹt (bộ phận VCT)
• Bộ định pha VCT21 bị hỏng
• Vị trí trục cam hàng 2 cảm biến 1 (CMP21) bị hỏng
• Mạch cảm biến CMP21 hở
• Mạch cảm biến CMP21 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch cảm biến CMP21 bị ngắn mạch chạm đất
• Nhiễu tần số vô tuyến

Hỗ trợ chẩn đoán: DTC này có thể xuất hiện cùng với các DTC khác. Chẩn đoán tất cả DTC cảm biến vị trí trục cam (CMP) trước tiên. Nếu không có DTC nào liên quan đến cảm biến CMP, hãy tiếp tục thực hiện chẩn đoán cho DTC này.

DTC này là kiểm tra chức năng của bộ phận VCT. Chẩn đoán mọi vấn đề về động cơ cơ bản liên quan đến áp suất dầu động cơ hoặc định thời động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-00, Hệ thống động cơ, Kiểm tra áp suất dầu, để kiểm tra áp suất dầu động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-01, Động cơ, để kiểm tra định thời động cơ và bộ định pha VCT.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HK .



P0019 - Vị trí trục khuỷu - Tương quan vị trí trục cam - Hàng 2, Cảm biến B

Mô tả: DTC này thiết lập khi phát hiện độ lệch giữa trục cam và trục khuỷu. DTC này thiết lập khi độ lệch là 1 răng hoặc hơn. DTC này cũng có thể thiết lập do các vấn đề về hệ thống định thời trục cam biến thiên (VCT) (nhiễm dầu hoặc van điện từ VCT bị kẹt).
Nguyên nhân có thể:

• Cân chỉnh thiết bị VCT theo trục cam
• Định thời trục cam được thiết lập không đúng
• Dầu liên tục chảy vào buồng pít-tông VCT
• Vị trí trục cam không ổn định do áp suất dầu thấp
• Dòng dầu bị tắc trong đường dẫn dầu hoặc thân van VCT
• định thời trục cam biến thiên hàng 2 van điện từ 2 (VCT22) kẹt tại chỗ
• Mạch VCT22 hở
• Mạch VCT22 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch VCT22 bị ngắn mạch chạm đất
• Mạch VPWR hở
• Cơ cấu dẫn tiến của trục cam bị kẹt (bộ phận VCT)
• Bộ định pha VCT22 bị hỏng
• Vị trí trục cam hàng 2 cảm biến 2 (CMP22) bị hỏng
• Mạch cảm biến CMP22 hở
• Mạch cảm biến CMP22 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch cảm biến CMP22 bị ngắn mạch chạm đất
• Nhiễu tần số vô tuyến

Hỗ trợ chẩn đoán: DTC này có thể xuất hiện cùng với các DTC khác. Chẩn đoán tất cả DTC cảm biến vị trí trục cam (CMP) trước tiên. Nếu không có DTC nào liên quan đến cảm biến CMP, hãy tiếp tục thực hiện chẩn đoán cho DTC này.

DTC này là kiểm tra chức năng của bộ phận VCT. Chẩn đoán mọi vấn đề về động cơ cơ bản liên quan đến áp suất dầu động cơ hoặc định thời động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-00, Hệ thống động cơ, Kiểm tra áp suất dầu, để kiểm tra áp suất dầu động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-01, Động cơ, để kiểm tra định thời động cơ và bộ định pha VCT.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HK .



P0020 - Mạch dẫn động vị trí trục cam nạp/Hở mạch (Hàng 2)

Mô tả: DTC này thiết lập khi phát hiện điện áp thấp hoặc cao trên mạch VCT21. DTC này thiết lập nếu điện áp vượt quá giới hạn đã hiệu chỉnh trong khoảng thời gian đã hiệu chỉnh.
Nguyên nhân có thể:

• Mạch VCT21 hở
• Mạch VCT21 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch VCT21 bị ngắn mạch chạm đất
• Mạch VPWR hở
• Định thời trục cam biến thiên hàng 2 van điện từ 1 (VCT21) bị hỏng

Hỗ trợ chẩn đoán:
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HK .



P0021 - Định thời vị trí trục cam nạp - Quá nhanh (Hàng 2)

Mô tả: DTC thiết lập khi vị trí định thời trục cam biến thiên (VCT) quá nhanh. DTC này thiết lập khi định thời trục cam vượt quá giá trị đã hiệu chỉnh tối đa hoặc vẫn ở vị trí nhanh.
Nguyên nhân có thể:

• Cân chỉnh thiết bị VCT theo trục cam
• Định thời trục cam được thiết lập không đúng
• Dầu liên tục chảy vào buồng pít-tông VCT
• Vị trí trục cam không ổn định do áp suất dầu thấp
• Dòng dầu bị tắc trong đường dẫn dầu hoặc thân van VCT
• Van định thời trục cam biến thiên hàng 2 van điện từ 1 (VCT21) kẹt ở vị trí mở
• Mạch VCT21 hở
• Mạch VCT21 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch VCT21 bị ngắn mạch chạm đất
• Mạch VPWR hở
• Cơ cấu dẫn tiến của trục cam bị kẹt (bộ phận VCT)
• Bộ định pha VCT21 bị hỏng
• Vị trí trục cam hàng 2 cảm biến 1 (CMP21) bị hỏng
• Mạch cảm biến CMP21 hở
• Mạch cảm biến CMP21 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch cảm biến CMP21 bị ngắn mạch chạm đất
• Nhiễu tần số vô tuyến

Hỗ trợ chẩn đoán: DTC này có thể xuất hiện cùng với các DTC khác. Chẩn đoán tất cả DTC cảm biến vị trí trục cam (CMP) trước tiên. Nếu không có DTC nào liên quan đến cảm biến CMP, hãy tiếp tục thực hiện chẩn đoán cho DTC này.

DTC này là kiểm tra chức năng của bộ phận VCT. Chẩn đoán mọi vấn đề về động cơ cơ bản liên quan đến áp suất dầu động cơ hoặc định thời động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-00, Hệ thống động cơ, Kiểm tra áp suất dầu, để kiểm tra áp suất dầu động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-01, Động cơ, để kiểm tra định thời động cơ và bộ định pha VCT.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HK .



P0022 - Định thời vị trí trục cam nạp - Quá chậm (Hàng 2)

Mô tả: DTC thiết lập khi vị trí định thời trục cam biến thiên (VCT) quá chậm. DTC này thiết lập khi định thời trục cam vượt quá giá trị đã hiệu chỉnh tối đa hoặc vẫn ở vị trí chậm.
Nguyên nhân có thể:

• Cân chỉnh thiết bị VCT theo trục cam
• Định thời trục cam được thiết lập không đúng
• Dầu liên tục chảy vào buồng pít-tông VCT
• Vị trí trục cam không ổn định do áp suất dầu thấp
• Dòng dầu bị tắc trong đường dẫn dầu hoặc thân van VCT
• van định thời trục cam biến thiên hàng 2 van điện từ 1 (VCT21) kẹt ở vị trí mở
• Mạch VCT21 hở
• Mạch VCT21 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch VCT21 bị ngắn mạch chạm đất
• Mạch VPWR hở
• Cơ cấu dẫn tiến của trục cam bị kẹt (bộ phận VCT)
• Bộ định pha VCT21 bị hỏng
• Vị trí trục cam hàng 2 cảm biến 1 (CMP21) bị hỏng
• Mạch cảm biến CMP21 hở
• Mạch cảm biến CMP21 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch cảm biến CMP21 bị ngắn mạch chạm đất
• Nhiễu tần số vô tuyến

Hỗ trợ chẩn đoán: DTC này có thể xuất hiện cùng với các DTC khác. Chẩn đoán tất cả DTC cảm biến vị trí trục cam (CMP) trước tiên. Nếu không có DTC nào liên quan đến cảm biến CMP, hãy tiếp tục thực hiện chẩn đoán cho DTC này.

DTC này là kiểm tra chức năng của bộ phận VCT. Chẩn đoán mọi vấn đề về động cơ cơ bản liên quan đến áp suất dầu động cơ hoặc định thời động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-00, Hệ thống động cơ, Kiểm tra áp suất dầu, để kiểm tra áp suất dầu động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-01, Động cơ, để kiểm tra định thời động cơ và bộ định pha VCT.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HK .



P0023 - Mạch dẫn động vị trí trục cam xả/Hở mạch (Hàng 2)

Mô tả: DTC này thiết lập khi phát hiện điện áp thấp hoặc cao trên mạch VCT22. DTC này thiết lập nếu điện áp vượt quá giới hạn đã hiệu chỉnh trong khoảng thời gian đã hiệu chỉnh.
Nguyên nhân có thể:

• Mạch VCT22 hở
• Mạch VCT22 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch VCT22 bị ngắn mạch chạm đất
• Mạch VPWR hở
• Định thời trục cam biến thiên hàng 2 van điện từ 2 (VCT22) bị hỏng

Hỗ trợ chẩn đoán:
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HK .



P0024 - Định thời vị trí trục cam xả - Quá nhanh (Hàng 2)

Mô tả: DTC thiết lập khi vị trí định thời trục cam biến thiên (VCT) quá nhanh. DTC này thiết lập khi định thời trục cam vượt quá giá trị đã hiệu chỉnh tối đa hoặc vẫn ở vị trí nhanh.
Nguyên nhân có thể:

• Cân chỉnh thiết bị VCT theo trục cam
• Định thời trục cam được thiết lập không đúng
• Dầu liên tục chảy vào buồng pít-tông VCT
• Vị trí trục cam không ổn định do áp suất dầu thấp
• Dòng dầu bị tắc trong đường dẫn dầu hoặc thân van VCT
• Van định thời trục cam biến thiên hàng 2 van điện từ 2 (VCT22) kẹt ở vị trí mở
• Mạch VCT22 hở
• Mạch VCT22 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch VCT22 bị ngắn mạch chạm đất
• Mạch VPWR hở
• Cơ cấu dẫn tiến của trục cam bị kẹt (bộ phận VCT)
• Bộ định pha VCT22 bị hỏng
• Vị trí trục cam hàng 2 cảm biến 2 (CMP22) bị hỏng
• Mạch cảm biến CMP22 hở
• Mạch cảm biến CMP22 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch cảm biến CMP22 bị ngắn mạch chạm đất
• Nhiễu tần số vô tuyến

Hỗ trợ chẩn đoán: DTC này có thể xuất hiện cùng với các DTC khác. Chẩn đoán tất cả DTC cảm biến vị trí trục cam (CMP) trước tiên. Nếu không có DTC nào liên quan đến cảm biến CMP, hãy tiếp tục thực hiện chẩn đoán cho DTC này.

DTC này là kiểm tra chức năng của bộ phận VCT. Chẩn đoán mọi vấn đề về động cơ cơ bản liên quan đến áp suất dầu động cơ hoặc định thời động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-00, Hệ thống động cơ, Kiểm tra áp suất dầu, để kiểm tra áp suất dầu động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-01, Động cơ, để kiểm tra định thời động cơ và bộ định pha VCT.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HK .



P0025 - Định thời vị trí trục cam xả - Quá chậm (Hàng 2)

Mô tả: DTC thiết lập khi vị trí định thời trục cam biến thiên (VCT) quá chậm. DTC này thiết lập khi định thời trục cam vượt quá giá trị đã hiệu chỉnh tối đa hoặc vẫn ở vị trí chậm.
Nguyên nhân có thể:

• Cân chỉnh thiết bị VCT theo trục cam
• Định thời trục cam được thiết lập không đúng
• Dầu liên tục chảy vào buồng pít-tông VCT
• Vị trí trục cam không ổn định do áp suất dầu thấp
• Dòng dầu bị tắc trong đường dẫn dầu hoặc thân van VCT
• van định thời trục cam biến thiên hàng 2 van điện từ 2 (VCT22) kẹt ở vị trí mở
• Mạch VCT22 hở
• Mạch VCT22 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch VCT22 bị ngắn mạch chạm đất
• Mạch VPWR hở
• Cơ cấu dẫn tiến của trục cam bị kẹt (bộ phận VCT)
• Bộ định pha VCT22 bị hỏng
• Vị trí trục cam hàng 2 cảm biến 2 (CMP22) bị hỏng
• Mạch cảm biến CMP22 hở
• Mạch cảm biến CMP22 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch cảm biến CMP22 bị ngắn mạch chạm đất
• Nhiễu tần số vô tuyến

Hỗ trợ chẩn đoán: DTC này có thể xuất hiện cùng với các DTC khác. Chẩn đoán tất cả DTC cảm biến vị trí trục cam (CMP) trước tiên. Nếu không có DTC nào liên quan đến cảm biến CMP, hãy tiếp tục thực hiện chẩn đoán cho DTC này.

DTC này là kiểm tra chức năng của bộ phận VCT. Chẩn đoán mọi vấn đề về động cơ cơ bản liên quan đến áp suất dầu động cơ hoặc định thời động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-00, Hệ thống động cơ, Kiểm tra áp suất dầu, để kiểm tra áp suất dầu động cơ. Tham khảo Hướng dẫn cho xưởng Phần 303-01, Động cơ, để kiểm tra định thời động cơ và bộ định pha VCT.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HK .



P0030 - Mạch điều khiển bộ sưởi HO2S (Hàng 1, Cảm biến 1)

Đối với xe không có HO2S phổ dụng
Mô tả: PCM điều khiển BẬT hoặc TẮT chu trình làm việc của bộ sưởi của cảm biến ôxy có bộ sấy nóng hàng 1, cảm biến 1 (HO2S11) để duy trì nhiệt độ đã hiệu chỉnh. DTC này thiết lập khi cảm biến không nóng đến nhiệt độ được yêu cầu trong khoảng thời gian đã hiệu chỉnh. DTC này cũng thiết lập khi PCM không thể duy trì nhiệt độ được yêu cầu sau khi cảm biến đã nóng.
Nguyên nhân có thể:

• Mạch HTR11 hở
• Mạch HTR11 bị ngắn mạch chạm đất
• Mạch VPWR hở
• Nối không đúng cách
• Đầu nối bị hỏng hoặc bị mòn
• Nhiệt độ khí xả cao hơn nhiều so với dự kiến
• HO2S11 bị hỏng

Hỗ trợ chẩn đoán: Kiểm tra đầu nối để biết các dấu hiệu hỏng hóc, nước xâm nhập hoặc ăn mòn.
Đối với tất cả tình trạng khác
Mô tả: PCM điều khiển BẬT hoặc TẮT chu trình làm việc của bộ sưởi của cảm biến ôxy có bộ sấy nóng hàng 1, cảm biến 1 (HO2S11) phổ dụng để duy trì nhiệt độ đã hiệu chỉnh. DTC này thiết lập khi cảm biến không nóng đến nhiệt độ được yêu cầu trong khoảng thời gian đã hiệu chỉnh. DTC này cũng thiết lập khi PCM không thể duy trì nhiệt độ được yêu cầu sau khi cảm biến đã nóng.
Nguyên nhân có thể:

• Mạch UO2S11 hở
• Mạch UO2SGREF11 hở
• Mạch UO2SHTR11 hở
• Mạch UO2SHTR11 bị ngắn mạch nguồn
• Mạch VPWR hở
• Nối không đúng cách
• Đầu nối bị hỏng hoặc bị mòn
• Nhiệt độ khí xả cao hơn nhiều so với dự kiến
• HO2S11 phổ dụng bị hỏng

Hỗ trợ chẩn đoán: Kiểm tra đầu nối để biết các dấu hiệu hỏng hóc, nước xâm nhập hoặc ăn mòn.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Escort,

Fiesta 1.5L,

Focus 1.6L,

KA TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng DW .
Tất cả vấn đề khác TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng DZ .



P0031 - Mạch điều khiển bộ sưởi HO2S thấp (Hàng 1, Cảm biến 1)

Mô tả: PCM điều khiển BẬT hoặc TẮT chu trình làm việc của bộ sưởi của cảm biến ôxy có bộ sấy nóng hàng 1, cảm biến 1 (HO2S11) để duy trì nhiệt độ đã hiệu chỉnh. DTC này thiết lập khi cảm biến không nóng đến nhiệt độ được yêu cầu trong khoảng thời gian đã hiệu chỉnh. DTC này cũng thiết lập khi PCM không thể duy trì nhiệt độ được yêu cầu sau khi cảm biến đã nóng.
Nguyên nhân có thể:

• Mạch HTR11 có bị ngắn mạch
• Nối không đúng cách
• Đầu nối bị hỏng hoặc bị mòn
• Nhiệt độ khí xả cao hơn nhiều so với dự kiến
• HO2S11 bị hỏng

Hỗ trợ chẩn đoán: Kiểm tra đầu nối để biết các dấu hiệu hỏng hóc, nước xâm nhập hoặc ăn mòn.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng DW .



P0032 - Mạch điều khiển bộ sưởi HO2S cao (Hàng 1, Cảm biến 1)

Mô tả: PCM điều khiển BẬT hoặc TẮT chu trình làm việc của bộ sưởi của cảm biến ôxy có bộ sấy nóng hàng 1, cảm biến 1 (HO2S11) để duy trì nhiệt độ đã hiệu chỉnh. DTC này thiết lập khi cảm biến không nóng đến nhiệt độ được yêu cầu trong khoảng thời gian đã hiệu chỉnh. DTC này cũng thiết lập khi PCM không thể duy trì nhiệt độ được yêu cầu sau khi cảm biến đã nóng.
Nguyên nhân có thể:

• Mạch HTR11 có bị ngắn mạch
• Nối không đúng cách
• Đầu nối bị hỏng hoặc bị mòn
• Nhiệt độ khí xả cao hơn nhiều so với dự kiến
• HO2S11 bị hỏng

Hỗ trợ chẩn đoán: Kiểm tra đầu nối để biết các dấu hiệu hỏng hóc, nước xâm nhập hoặc ăn mòn.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng DW .



P0034 - Mạch điều khiển van rẽ bộ tăng áp dẫn động bằng khí xả/bộ tăng áp dẫn động từ động cơ A thấp

Mô tả: DTC này thiết lập khi PCM phát hiện bị ngắn mạch chạm đất trong mạch TCBY.
Nguyên nhân có thể:

• Van rẽ bộ tăng áp dẫn động bằng khí xả (TCBY) bị hỏng
• Mạch TCBY bị ngắn mạch chạm đất
• Đầu nối bó dây bị hỏng
• Bó dây bị hỏng

Hỗ trợ chẩn đoán: Kiểm tra bó dây về các vấn đề gián đoạn, kết nối, đi dây, thay thế không đúng cách và hỏng hóc do tiếp xúc với các bộ phận khác.

DTC này chỉ thiết lập khi van được lệnh đóng.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HN .



P0035 - Mạch điều khiển van rẽ bộ tăng áp dẫn động bằng khí xả/bộ tăng áp dẫn động từ động cơ A cao

Mô tả: DTC này thiết lập khi PCM phát hiện có mạch hở hoặc điện áp cao trong mạch TCBY.
Nguyên nhân có thể:

• Van rẽ bộ tăng áp dẫn động bằng khí xả (TCBY) bị hỏng
• Mạch TCBY hở
• Mạch TCBY bị ngắn mạch nguồn

Hỗ trợ chẩn đoán: Kiểm tra bó dây về các vấn đề gián đoạn, kết nối, đi dây, thay thế không đúng cách và hỏng hóc do tiếp xúc với các bộ phận khác.

DTC này chỉ thiết lập khi van được lệnh mở.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng HN .



P0036 - Mạch điều khiển bộ sưởi HO2S (Hàng 1, Cảm biến 2)

Mô tả: PCM điều khiển BẬT hoặc TẮT chu trình làm việc của bộ sưởi của cảm biến ôxy có bộ sấy nóng hàng 1, cảm biến 2 (HO2S12) để duy trì nhiệt độ đã hiệu chỉnh. DTC này thiết lập khi cảm biến không nóng đến nhiệt độ được yêu cầu trong khoảng thời gian đã hiệu chỉnh. DTC này cũng thiết lập khi PCM không thể duy trì nhiệt độ được yêu cầu sau khi cảm biến đã nóng.
Nguyên nhân có thể:

• Mạch VPWR hở
• Mạch HTR12 hở
• Mạch HTR12 bị ngắn mạch
• Nối không đúng cách
• Đầu nối bị hỏng hoặc bị mòn
• Nhiệt độ khí xả cao hơn nhiều so với dự kiến
• HO2S12 bị hỏng

Hỗ trợ chẩn đoán: Kiểm tra đầu nối để biết các dấu hiệu hỏng hóc, nước xâm nhập hoặc ăn mòn.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng DW .



P0037 - Mạch điều khiển bộ sưởi HO2S thấp (Hàng 1, Cảm biến 2)

Mô tả: PCM điều khiển BẬT hoặc TẮT chu trình làm việc của bộ sưởi của cảm biến ôxy có bộ sấy nóng hàng 1, cảm biến 2 (HO2S12) để duy trì nhiệt độ đã hiệu chỉnh. DTC này thiết lập khi cảm biến không nóng đến nhiệt độ được yêu cầu trong khoảng thời gian đã hiệu chỉnh. DTC này cũng thiết lập khi PCM không thể duy trì nhiệt độ được yêu cầu sau khi cảm biến đã nóng.
Nguyên nhân có thể:

• Mạch HTR12 bị ngắn mạch
• Nối không đúng cách
• Đầu nối bị hỏng hoặc bị mòn
• Nhiệt độ khí xả cao hơn nhiều so với dự kiến
• HO2S12 bị hỏng

Hỗ trợ chẩn đoán: Kiểm tra đầu nối để biết các dấu hiệu hỏng hóc, nước xâm nhập hoặc ăn mòn.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng DW .



P0038 - Mạch điều khiển bộ sưởi HO2S cao (Hàng 1, Cảm biến 2)

Mô tả: PCM điều khiển BẬT hoặc TẮT chu trình làm việc của bộ sưởi của cảm biến ôxy có bộ sấy nóng hàng 1, cảm biến 2 (HO2S12) để duy trì nhiệt độ đã hiệu chỉnh. DTC này thiết lập khi cảm biến không nóng đến nhiệt độ được yêu cầu trong khoảng thời gian đã hiệu chỉnh. DTC này cũng thiết lập khi PCM không thể duy trì nhiệt độ được yêu cầu sau khi cảm biến đã nóng.
Nguyên nhân có thể:

• Mạch HTR12 bị ngắn mạch
• Nối không đúng cách
• Đầu nối bị hỏng hoặc bị mòn
• Nhiệt độ khí xả cao hơn nhiều so với dự kiến
• HO2S12 bị hỏng

Hỗ trợ chẩn đoán: Kiểm tra đầu nối để biết các dấu hiệu hỏng hóc, nước xâm nhập hoặc ăn mòn.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng DW .



P0040 - Tín hiệu cảm biến oxy được hoán đổi hàng 1 cảm biến 1/hàng 2 cảm biến 1

Mô tả: Bộ theo dõi cảm biến ôxy có bộ sấy nóng (HO2S) xác định xem phản hồi tín hiệu của HO2S phổ dụng cho việc dịch chuyển nhiên liệu có phản hồi hàng động cơ chính xác không. DTC này thiết lập khi không có phản hồi từ HO2S phổ dụng đang được kiểm tra.
Nguyên nhân có thể:

• Đầu nối bó dây HO2S phổ dụng bị đấu nối ngược
• Dây dẫn HO2S phổ dụng bị đấu nối ngược ở đầu nối bó dây
• Dây dẫn HO2S phổ dụng bị đấu nối ngược ở đầu nối PCM

Hỗ trợ chẩn đoán: Kết nối đầu nối HO2S phổ dụng vào hàng chính xác.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng DZ .



P0041 - Tín hiệu cảm biến oxy được hoán đổi hàng 1 cảm biến 2/hàng 2 cảm biến 2

Mô tả: Bộ theo dõi cảm biến ôxy có bộ sấy nóng (HO2S) xác định xem phản hồi tín hiệu của HO2S cho việc dịch chuyển nhiên liệu có phản hồi hàng động cơ chính xác không. DTC này thiết lập khi không có phản hồi từ HO2S đang được kiểm tra.
Nguyên nhân có thể:

• Đầu nối bó dây HO2S bị đấu nối ngược
• Dây dẫn HO2S bị đấu nối ngược ở đầu nối bó dây
• Dây dẫn HO2S bị đấu nối ngược ở đầu nối PCM

Hỗ trợ chẩn đoán: Kết nối đầu nối HO2S vào hàng chính xác.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Tất cả TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng DW .



P0050 - Mạch điều khiển bộ sưởi HO1S (Hàng 2, Cảm biến 2)

Mô tả: PCM điều khiển BẬT hoặc TẮT chu trình làm việc của bộ sưởi của cảm biến ôxy có bộ sấy nóng hàng 2, cảm biến 1 (HO2S21) phổ dụng để duy trì nhiệt độ đã hiệu chỉnh. DTC này thiết lập khi cảm biến không nóng đến nhiệt độ được yêu cầu trong khoảng thời gian đã hiệu chỉnh. DTC này cũng thiết lập khi PCM không thể duy trì nhiệt độ được yêu cầu sau khi cảm biến đã nóng.
Nguyên nhân có thể:

• Mạch HTR21 hở (nếu được trang bị)
• Mạch UO2S21 hở (nếu được trang bị)
• Mạch UO2SGREF21 hở (nếu được trang bị)
• Mạch UO2SHTR21 hở (nếu được trang bị)
• Mạch UO2SHTR21 bị ngắn mạch nguồn (nếu được trang bị)
• Mạch VPWR hở
• Nối không đúng cách
• Đầu nối bị hỏng hoặc bị mòn
• Nhiệt độ khí xả cao hơn nhiều so với dự kiến
• HO2S21 bị hỏng (nếu được trang bị)
• HO2S21 phổ dụng bị hỏng (nếu được trang bị)

Hỗ trợ chẩn đoán: Kiểm tra đầu nối để biết các dấu hiệu hỏng hóc, nước xâm nhập hoặc ăn mòn.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Focus 1.6L TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng DW .
Tất cả vấn đề khác TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng DZ .



P0053 - Điện trở bộ sưởi HO2S (Hàng 1, Cảm biến 1)

Đối với xe không có HO2S phổ dụng
Mô tả: DTC này thiết lập khi yêu cầu dòng điện của bộ sưởi quá thấp hoặc quá cao trong mạch HTR11.
Nguyên nhân có thể:

• Mạch VPWR hở
• Mạch HTR11 hở
• HO2S11 bị hỏng

Hỗ trợ chẩn đoán: Kiểm tra đầu nối để biết các dấu hiệu hỏng hóc, nước xâm nhập hoặc ăn mòn.
Đối với tất cả tình trạng khác
Mô tả: DTC này thiết lập khi yêu cầu dòng điện của bộ sưởi quá thấp hoặc quá cao trong mạch UO2SHTR11.
Nguyên nhân có thể:

• Mạch VPWR hở
• Mạch UO2SHTR11 hở
• Mạch UO2SHTR11 bị ngắn mạch
• Bộ sưởi của HO2S11 phổ dụng bị hỏng

Hỗ trợ chẩn đoán: Kiểm tra đầu nối để biết các dấu hiệu hỏng hóc, nước xâm nhập hoặc ăn mòn.
Ứng dụng Chìa khóa bật, động cơ tắt Chìa khóa bật, động cơ chạy Bộ nhớ liên tục
Escort,

Fiesta 1.5L,

Focus 1.6L,

KA TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng DW .
Tất cả vấn đề khác TRUY CẬP kiểm tra khoanh vùng DZ .



P0054 - Điện trở bộ sưởi HO2S (Hàng 1, Cảm biến 2)

Mô tả: DTC này thiết lập khi yêu cầu dòng điện của bộ sưởi quá thấp hoặc quá cao trong mạch HTR12

Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
146
Phần 2: NHIÊN LIỆU KHÍ THIÊN NHIÊN NGV
Khí thiên nhiên là nguồn năng lượng sơ cấp rất quan trọng. Trong những năm gần
đây, sản lượng khí thiên nhiên hàng năm trên thế giới đạt xấp xỉ 2 tỉ Tép (1000m3 =
0,85Tep), tương đương khoảng 60% sản lượng dầu thô. Người ta ước tính đến năm 2020,
sản lượng khí thiên nhiên trên thế giới sẽ là 2,6 tỉ Tep/năm so với sản lượng dầu thô là 3,5
tỉ Tep.
Trữ lượng khí thiên nhiên hiện nay khoảng 150 tỉ Tep, xấp xỉ với trữ lượng dầu
thô. Mặt khác, khí thiên nhiên có ưu điểm là phân bố gần như hầu khắp trên địa cầu nên
đảm bảo được sự cung cấp an toàn và thuận tiện hơn dầu thô.
Khí thiên nhiên hiện nay chủ yếu được sử dụng để sinh nhiệt gia dụng và công
nghiệp (sưởi, tạo nhiệt, công nghệ hóa học...). Tỉ lệ khí thiên nhiên sử dụng trong lĩnh vực
giao thông vận tải còn rất khiêm tốn.
Từ những năm 1990, việc nghiên cứu sử dụng khí thiên nhiên làm nhiên liệu đã
được thực hiện ở nhiều khu vực trên thế giới. Khí thiên nhiên được xem là nhiên liệu sạch
vì vậy việc sử dụng nó để chạy động cơ ngoài mục đích đa dạng hóa nguồn nhiên liệu nó
còn góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường một cách đáng kể.
Khí thiên nhiên thay nhiên liệu lỏng truyền thống để chạy ô tô gọi tắt là NGV.
Phần sau đây chúng ta sẽ nghiên cứu những đặc trưng của NGV, tính năng kĩ thuật
cũng như mức độ phát ô nhiễm của ô tô sử dụng nguồn năng lượng này.
8.5. Những kết quả đã đạt được trên thế giới về ô tô NGV
Trước hết, chúng ta sẽ nghiên cứu trạng thái khí thiên nhiên có thể cung cấp và
chứa trong bình nhiên liệu của ô tô và sau đó chúng ta sẽ đề cập đến tình hình sử dụng ô tô
NGV hiện nay trên thế giới.
8.5.1. Dạng khí thiên nhiên có thể cung cấp và chứa trong
bình nhiên liệu ô tô
Khí thiên nhiên có thể chứa trong bình nhiên liệu của ô tô ở hai dạng:
. Dạng khí ở nhiệt độ môi trường và áp suất cao (khoảng 200bar).
. Dạng lỏng ở nhiệt độ -161 0C và áp suất môi trường không khí.
Cùng một năng lượng như nhau, khí thiên nhiên hóa lỏng có thể tích và khối lượng
bình chứa nhỏ hơn khi nó ở dạng khí (thường tỉ lệ 1:3 đối với thể tích và 1:3,7 đối với
khối lượng). Tuy nhiên, việc sử dụng khí thiên nhiên ở trạng thái lỏng cần có kĩ thuật làm
lạnh phức tạp, bình chứa phải được cách nhiệt hoàn toàn. Khi không còn được cách nhiệt,
phải mở soupape an toàn (tác động ở áp suất 6 bar) để cho khí thiên nhiên thoát ra. Tình
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
147
trạng này gây tổn thất một bộ phận nhiên liệu (có thể đến 1%) không cần thiết, nhưng
nguy hiểm nhất là sự cháy nổ nếu sự bay hơi diễn ra trong môi trường không khí kín. Do
vậy hiện nay trên thế giới người ta thường dùng khí thiên nhiên dạng khí để chạy ô tô. Tuy
nhiên, ở một số nước như Mĩ, Úc... người ta đang tiếp tục nghiên cứu sử dụng khí thiên
nhiên hóa lỏng để sử dụng trên các động cơ công suất lớn (xe tải, tàu lửa, tàu biển...).
8.5.2. Ô tô sử dụng nhiên liệu khí thiên nhiên NGV
Năm 1996 người ta ước tính có khoảng 1 triệu xe ô tô chạy bằng khí thiên nhiên
trên thế giới. Hình 8.18 giới thiệu sự phân bố lượng ô tô dùng nhiên liệu khí thiên nhiên ở
các lục địa khác nhau. Các quốc gia sử dụng nhiều nhất là CEI (Cộng đồng các quốc gia
độc lập), Ý, Argentina, Canada, Newzealand, Mĩ. Trong năm 1996 người ta tính được
2700 trạm phân phối NGV dưới dạng khí nén, trong đó 600 trạm ở Canada và Hà Lan
được lắp đặt máy nén gia dụng ngay tại nhà người sử dụng.
Con số ước tính này sẽ thay đổi rất nhiều trong một tương lai gần vì người ta dự
kiến một sự gia tăng nhanh chóng cả về số các quốc gia sử dụng (50 quốc gia vào năm
1996) cũng như số lượng ô tô sử dụng NGV ở từng nước. Theo ước tính, vào đầu những
năm 2000, số lượng xe sử dụng NGV sẽ đạt đến 750.000 chiếc ở CEI, 300.000 chiếc ở
Canađa, 200.000 ở Nhật, 50.000 chiếc ở Pháp và 200.000 chiếc ở Anh... Tuy nhiên, dù số
lượng có tăng nhanh như vậy, ô tô sử dụng NGV cũng chỉ được chú ý trên một số dạng xe
dịch vụ công cộng (taxi, xe bus...) vì loại nhiên liệu này giúp cho động cơ làm việc tốt
hơn, ít ồn, phát sinh ít ô nhiễm hơn động cơ sử dụng nhiên liệu lỏng.
8.6. Tính chất của NGV
Khí thiên nhiên có thành phần chủ yếu là méthane (CH4 chiếm từ 80 - 90% tùy
theo nguồn khai thác). Vì vậy, tính chất của khí thiên nhiên gần với tính chất của khí
méthane.
8.6.1. Thành phần hóa học
Bảng 8.4 giới thiệu thành phần tiêu biểu của một số mẫu khí thiên nhiên từ một số
khu vực trên thế giới. Ngoài methane, những thành phần hydrocacbure khác theo thứ tự
thành phần giảm dần: éthane (1-8%), propane (2%), butane và pentane (nhỏ hơn 1%). Khí
thiên nhiên cũng chứa những chất khí trơ như nitơ (10,8%), CO2 (0,2 - 1,5%). Trong
những phần sau, chúng ta chỉ xét khí NGV là khí thiên nhiên chứa ít nhất 80% methane.

Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
148
Hình 8.18: Sự phân bố lượng ô tô sử dụng nhiên liệu khí trên thế giới
Bảng 8.4: Thành phần của khí thiên nhiên ở các vùng khai thác khác nhau
Méthane Ethane Propane Butane C5+ Nitơ H2S CO2
Pháp 69,0 3,0 0,9 0,5 0,5 1,5 15,3 9,3
Algérie 83,7 6,8 2,1 0,8 0,4 5,8 - 0,2
Đông Âu 85,3 5,8 5,3 2,1 0,2 0,9 - 0,4
Irak 56,9 21,2 6,0 3,7 1,6 - 3,5 7,1
Mĩ 86,5 8,0 1,9 0,3 0,2 2,6 - 0,5
Indonesi
a
65,7 8,5 14,5 5,1 0,8 1,3 - 4,1
8.6.2. Nhiệt trị
Thông thường, nhiệt trị của khí thiên nhiên được tính theo kWh/m3 ở điều kiện
thường (101,3 kPa và 00C). Trong sử dụng NGV làm nhiên liệu cho ô tô, để tiện so sánh
với nhiên liệu cổ điển như xăng, Diesel, người ta thường tính nhiệt trị theo MJ/kg. Bảng
8.5 giới thiệu một vài giá trị tiêu biểu PCI của khí thiên nhiên từ các vùng khác nhau. Sự
chuyển đổi từ PCI thể tích sang PCI khối lượng cần phải biết khối lượng riêng r(kg/m3). Tỉ
lệ nhiên liệu/không khí trong trường hợp cháy hoàn toàn lí thuyết có thể được xác định
theo thành phần của khí thiên nhiên (bảng 8.4).
Bảng 8.5: Nhiệt trị khi φ = 1 đối với các mẫu khí thiên nhiên
Xuất xứ
khí
Khối
lượng
riêng ở
thể khí
Tỉ lệ hỗn
hợp cháy
hoàn toàn
lí thuyết
PCI
(kg/m3N) r (MJ/kg) (kWh/kg) (MJ/m3N) (kWh/m3N)
Lacq 0,73 17,09 49,64 13,79 36,42 10,12
Algérie
(Fos) 0,76 16,77 48,89 13,58 37,06 10,29
Algérie
(Montoir) 0,80 16,79 48,95 13,60 39,40 10,94
Mer du
Nord 0,81 15,63 45,46 12,63 36,80 10,22
URSS 0,74 16,53 47,99 13,33 35,70 9,92
Gronigue 0,82 13,87 40,27 11,19 33,17 9,21
Chúng ta có thể thấy rằng khí thiên nhiên có nhiệt trị riêng khối lượng cao hơn
(khoảng 10%) so với nhiên liệu lỏng thông thường. Cùng hiệu suất như nhau, suất tiêu hao
nhiên liệu (tính theo khối lượng) của động cơ dùng NGV cũng giảm chừng ấy lần. Dĩ
nhiên PCI của NGV giảm khi thành phần các chất khí trơ (CO2, N2) tăng.
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
149
Vì tỉ lệ nhiên liệu/không khí trong trường hợp cháy hoàn toàn lí thuyết thay đổi
trong phạm vi tương đối rộng, từ 14 đến 17, tùy theo thành phần của khí thiên nhiên nên
trên động cơ làm việc với NGV, cần phải dự kiến những hệ thống điều chỉnh thành phần
hỗn hợp có thể làm việc trong một dải tương đối rộng. Ngược lại, năng lượng chứa đựng
trong hỗn hợp nhiên liệu - không khí, với độ đậm đặc như nhau, ít phụ thuộc vào thành
phần khí thiên nhiên, điều ấy cho phép duy trì công suất riêng của động cơ khi sử dụng
các nguồn khí khác nhau.
8.6.3. Chỉ số Wobbe
Chỉ số Wobbe W là một đặc trưng được sử dụng từ lâu để so sánh tính năng tỏa
nhiệt của hệ thống cháy. Chỉ số Wobbe được tính theo biểu thức sau đây:
W PCS
d
=
trong đó:
PCS: nhiệt trị cao MJ/m3
d: Tỉ trọng của ga so với không khí
Quan hệ giữa W và tỉ lệ hỗn hợp trong trường hợp cháy hoàn toàn lí thuyết r rất có
ý nghĩa thực tiễn:
r k.Cte W
d
= .
k=0,95; Cte=0,90
Biểu thức này cho thấy rằng r là hàm đồng biến theo chỉ số Wobbe. Nếu chỉ số
Wobbe tăng, tỉ lệ cháy hoàn toàn lí thuyết, và do đó độ đậm đặc của hỗn hợp, cũng tăng
đối với cùng sự điều chỉnh hệ thống cung cấp nhiên liệu khí.
Vì vậy đối với nhà chế tạo ô tô, giá trị của chỉ số Wobbe và nhất là sự thay đổi của
nó từ mẫu khí này đến mẫu khí khác là một thông tin cần thiết đối với sự điều chỉnh hệ
thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ.
8.6.4. Đặc điểm liên quan đến quá trình cháy trong động cơ
So sánh một số tính chất đặc trưng của khí thiên nhiên (chủ yếu là khí méthane) và
xăng được trình bày trên bảng 8.6.
Bảng 8.6: So sánh đặc tính của méthane và xăng
Đặc trưng Méthane Xăng
Chỉ số octane ≈ 130 95
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
150
Nhiệt trị khối lượng (kJ/kg) 50009 42690
Năng lượng hỗn hợp (kJ/dm3) 3,10 3,46
Giới hạn dưới bốc cháy 0,50 0,60
Tốc độ cháy chảy tầng ở độ đậm đặc
0,80 (cm/s)
30 37,5
Năng lượng đánh lửa tối thiểu (mJ) 0,33 0,26
Nhiệt độ đoạn nhiệt của màng lửa (K) 2227 2266
8.6.4.1. Chỉ số Octane
Chỉ số RON và MON của méthane theo thứ tự là 130 và 115. Đây là một ưu thế
của khí NGV sử dụng trên động cơ đánh lửa cưỡng bức. Do tính chống kích nổ tốt nên
NGV cũng được sử dụng trên động cơ có tỉ số nén cao được cải tạo từ động cơ Diesel
nguyên thủy. Trong trường hợp đó, người ta thường sử dụng phương pháp đánh lửa bằng
cách phun mồi (động cơ lưỡng nhiên liệu). Kĩ thuật này có nhiều lợi thế trên động cơ tĩnh
tại nhưng sử dung rất hạn chế trên động cơ vận tải do việc điều chỉnh phức tạp ở chế độ
quá độ. Vì vậy, hiện nay gần như hầu hết các ô tô sử dụng GVN đều hoạt động theo chu
trình động cơ đánh lửa cưỡng bức truyền thống.
8.6.4.2. Đánh lửa và lan truyền màng lửa trong buồng cháy
động cơ sử dụng NGV
Năng lượng tối thiểu của tia lửa điện cần thiết để đốt cháy hỗn hợp méthane-không
khí cao hơn nhiều so với trường hợp các hydrocacbure khác. Vì vậy, hệ thống đánh lửa
của động cơ sử dụng NGV phải có tính năng cao hơn (bobine phải có công suất cao hơn)
để bảo đảm tạo ra một năng lượng đánh lửa từ 100 đến 110mJ so với 30 ÷ 40mJ đối với
động cơ xăng truyền thống.
Mặt khác, giới hạn thành phần hỗn hợp có thể cháy được đối với khí méthane rộng
hơn các loại hydrocarbure khác nên động cơ có thể làm việc với hỗn hợp nghèo hơn.
Tốc độ lan tràn màng
lửa của hỗn hợp méthanekhông khí tương đối thấp (hình
8.19). Đặc điểm này làm giảm
tính năng của động cơ vì làm
tăng truyền nhiệt từ môi chất
công tác qua thành. Để khắc
phục tình trạng này người ta
tăng cường thêm vận động rối
của hỗn hợp trong buồng cháy.
Tuy nhiên tốc độ lan tràn
màng lửa thấp của hỗn hợp
méthane-không khí có ưu điểm
là làm giảm độ ồn của quá
ì h há hờ di á ấ
Hình 8.19: Tốc độ cháy (m/s) của méthane, propane
và isooctane (điều kiện ban đầu: áp suất 30bar,
0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4
0,5
1,0
1,5
2,0
Propane-không khí
Isooctane-không khí
Méthane-không khí
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
151
trình cháy nhờ gradient áp suất
nhỏ.
nhiệt độ 900K).
8.6.4.3. Thành phần và nhiệt độ của sản phẩm cháy
Méthane chỉ chứa 75% khối lượng carbon so với 87 ÷ 88% đối với nhiên liệu lỏng
truyền thống. Trong điều kiện cháy hoàn toàn lí thuyết, thành phần CO2 cực đại trong sản
phẩm cháy chỉ đạt 11,7% so với 14,5% đối với iso-octane. Cũng nhờ hàm lượng carbon
trong méthane thấp nên khi động cơ làm việc với hỗn hợp giàu, thành phần CO trong khí
xả thấp hơn khi sử dụng các hydrocarbure khác. Ứng với độ đậm đặc 1,1, thành phần CO
trong sản phẩm cháy chiếm khoảng 2,2% đối với méthane và 3,3% đối với toluen.
Nhiệt độ màng lửa của hỗn hợp méthane-không khí thấp nên nồng độ NOx trong
sản phẩm cháy cũng thấp.
8.7. Các kĩ thuật liên quan đến ô tô sử dụng NGV
Giống như khi vận hành, sử dụng các thiết bị áp lực khác, đối với ô tô NGV chúng
ta cũng cần phải xem xét các điều kiện về khối lượng, thể tích, độ an toàn của bình chứa
nhiên liệu khí ở áp suất cao.
8.7.1. Chứa nhiên liệu NGV trên ô tô và hệ thống cung cấp
8.7.1.1. Bình chứa NGV trên ô tô
Giải pháp cổ điển nhất là sử dụng bình thép để chứa NGV dưới áp suất khoảng 200
bar. Theo qui định an toàn, bình chứa phải chịu được áp suất thử nghiệm 600 bar để đề
phòng nổ vỡ trong trường hợp nó bị sấy nóng (khi bị hỏa hoạn chẳng hạn). Điều này làm
giảm khả năng chứa cực đại của bình (khoảng 0,15m3N NGV đối với 1kg vỏ bình chứa).
Ngày nay, người ta ưa chuộng những loại vật liệu khác, chẳng hạn như nhôm thường hay
nhôm gia cố thêm sợi thủy tinh, vật liệu composite với sườn bằng sợi thủy tinh hay sợi
carbon. Khả năng chứa khí của các bình chế tạo từ các vật liệu khác nhau trình bày trên
bảng 8.7. Bảng này cho thấy rằng những vật liệu mới có thể cho phép nâng sức chứa NGV
lên gấp 4 lần so với bình bằng thép có cùng khối lượng.
Bảng 8. 7: Khả năng chứa (m3N) đối với 1 kg bình chứa làm bằng
các vật liệu khác nhau ở áp suất 200 bar
Vật liệu Khả năng chứa
m
n
3/kg bình chứa ở 200bar
Thép thường 0,13-0,14
Thép tốt 0,18-0,20
Nhôm thường 0,19-0,20
Nhôm gia cố sợi thủy tinh 0,28-0,38
Composite sườn bằng sợi 0,40-0,50
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
152
thủy tinh
Composite sườn bằng sợi
carbon
0,50-0,70
Người ta nhận thấy dù sử dụng loại vật liệu nào đi nữa thì áp suất khí trong bình
khoảng 200 bar là tối ưu nhất.
Một phương pháp khác để chứa NGV trên ô tô là dùng vật liệu hấp thụ. Vật liệu
này có thể là than hoạt tính hay oxyde kim loại. Ưu điểm của chúng thể hiện ở khả năng
chứa khí (trên một đơn vị khối lượng) cao (hình 8.20) và có thể làm việc ở áp suất thấp
(30÷40 bar). Trong điều kiện đó, giá thành nén khí thấp hơn và bình chứa có thể được chế
tạo theo những hình dạng khác nhau cho phù hợp với sự bố trí bình chứa trên xe (bình
chứa NGV thông thường ở áp suất 200 bar phải có dạng hình trụ). Bình chứa nhiên liệu
kiểu hấp thụ hiện đang được nghiên cứu để hoàn thiện. Vấn đề cần giải quyết là khống chế
quá trình nhiệt diễn ra khi hấp thụ khí (tỏa nhiệt) và khi giải phóng khí (thu nhiệt), khả
năng hấp thụ khí, tuổi thọ của vật liệu hấp thụ... Hiện nay, người ta đã đạt được áp suất
làm việc 35bar với khả năng chứa khí từ 125 ÷ 180 lít đối với một lít thể tích bình chứa,
nghĩa là đạt được khoảng từ 50 - 80% khả năng chứa của bình thép thông thường ở áp suất
200 bar.
Tuy nhiên cho đến nay,
việc chứa khí NGV dưới áp suất
cao vẫn là giải pháp thông dụng
nhất. Vì vậy, trên ô tô sử dụng
loại nhiên liệu này người ta phải
lắp các thiết bị an toàn để tránh
sự cố cháy nổ trong trường hợp
khí bị rò rỉ. Trong thực tế rủi ro
này rất ít khi xảy ra vì méthane
nhẹ hơn rất nhiều so với không
khí (tỉ trọng so với không khí là
0,55) nên bị khuếch tán nhanh
chóng, khả năng để đạt được hỗn
hợp trong giới hạn bốc cháy là rất
thấp.
Hình 8.20: Khả năng chứa khí trên than
hoạt tính ở 210oC
Để đảm bảo an toàn về áp suất, trên hệ thống cung cấp nhiên liệu NGV ngườI ta
lắp đặt một van an toàn tác độn ở áp suất 350bar. Áp suất này có thể xảy ra khi ô tô bị hỏa
hoạn. Kết quả thí nghiệm trong trường hợp cháy xe cho thấy khí thoát ra khỏi van an toàn
gây cháy nhưng không nổ. Đối với xe bus chạy ga, bình chứa khí thường đặt trên trần xe
(hình 8.21).
8.7.1.2. Hệ thống cung cấp NGV:
Chúng ta phân biệt hai trường hợp: trạm dịch vụ cung cấp khí tập trung và máy
nén gia đình giúp cho người sử dụng nạp GNV ngay tại garage của mình.
10
20
30
40
10 20 30
Khả năng chứa
(kg/m3)
Carbon
hoạt tính
Bình chứa
cổ điển
Áp suất trong bình chứa
(b )
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
153
Ở các nước có hệ thống ga thành phố, trạm dịch vụ NGV có ba chức năng:
. Nối vào mạng phân phối khí thiên nhiên của thành phố
. Nén khí đến áp suất hơn 200bar và dự trữ một số bình khí để cung cấp nhanh
trong những giờ cao điểm.
. Phân phối khí NGV cho ô tô bằng ống mềm
Thời gian nạp NGV càng nhỏ càng tốt, thường khoảng từ 2 đến 10 phút cho mỗi
xe. Điều này đòi hỏi phải chứa ga trong bình dự trữ ở trạm có áp suất cao hơn nhiều so với
áp suất bình chứa khí trên ô tô. Thông thường áp suất máy nén khoảng 250 bar. Đối với
một trạm dịch vụ nạp khí cho 1000 ô tô/ngày cần phải có máy nén có công suất khoảng
100kW.
Cuối cùng cần nói thêm rằng, khi cung cấp NGV, máy định lượng thường được
chia không phải theo m3 khí cung cấp mà theo lít xăng tương đương để cho người sử dụng
có thể so sánh với nhiên liệu lỏng truyền thống.
Ngoài ra, ở các nước phát triển có hệ thống cung cấp khí thiên nhiên trong thành
phố, người ta còn sử dụng máy nén cá nhân để cung cấp NGV cho ô tô ngay tại nhà người
sử dụng. Hệ thống này đảm bảo nạp ga chậm, khoảng 4lít/giờ với áp suất 200bar.
8.7.2. Tổ chức quá trình cháy
Bình ga NGV Giảm chấn
Tiết lưu Thanh gia cố
Xả khí
Cửa thông gió động cơ
Thành kín
Bộ giãn nở
Van điện từ
Động cơ
Hộp nạp khí
Đường dẫn khí
Đường nạp NGV
Van một chiều
Van điện từ
Hình 8.21: Sơ đồ bố trí tổng thể hệ thống cung cấp NGV trên ô tô bus
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
154
Hai dạng ô tô có thể dùng NGV đó là ô tô chuyên dụng và ô tô bus. Tùy theo dạng
sử dụng, giải pháp kĩ thuật về tổ chức quá trình cháy có thể khác nhau.
Ô tô chuyên dụng thường dùng động cơ xăng nên khi cải tạo nó sang dùng NGV
cần chú ý đến việc tăng tỉ số nén. Tỉ số nén của động cơ chạy NGV có thể chọn cao hơn
nhiều so với động cơ xăng do chỉ số octane của méthane lớn. Thường tỉ số nén của động
cơ NGV là 12 hoặc 13. Cũng như động cơ xăng, để nâng cao hiệu quả của việc xử lí ô
nhiễm bằng bộ xúc tác ba chức năng, bộ tạo hỗn hợp phải điều chỉnh thành phần hỗn hợp f
quanh giá trị cháy hoàn toàn lí thuyết.
Việc cải tạo xe bus nguyên thủy dùng động cơ Diesel sang dùng nhiên liệu khí
NGV phức tạp hơn vì phải thêm hệ thống đánh lửa cưỡng bức và tổ chức quá trình cháy
như động cơ xăng. Trong điều kiện đó để giảm ô nhiễm và tăng tính kinh tế của động cơ,
người ta có thể áp dụng hai giải pháp kĩ thuật sau đây và hai giải pháp này đang là đối
tượng nghiên cứu để tiếp tục phát triển:
. Giải pháp thứ nhất là cho động cơ luôn luôn làm việc với thành phần hỗn hợp
cháy hoàn toàn lí thuyết kết hợp với việc xử lí khí thải bằng bộ xúc tác ba chức năng. Ưu
điểm của nó là làm giảm mức độ phát ô nhiễm nhưng nhược điểm là hiệu suất giảm so với
động cơ Diesel.
. Giải pháp thứ hai, ít có tham vọng làm giảm ô nhiễm môi trường hơn nhưng có
khả năng làm giảm suất tiêu hao nhiên liệu. Giải pháp này cho phép điều chỉnh thành phần
hỗn hợp theo điều kiện vận hành và ưu tiên sử dụng hỗn hợp nghèo.
8.7.3. Kĩ thuật tạo hỗn hợp
Việc định lượng chính xác nhiên liệu cung cấp ở mỗi chế độ làm việc của động cơ
NGV đôi khi khó thực hiện. Mặt khác, khi động cơ hoạt động, thành phần hỗn hợp giữa
các cylindre cần phải đồng đều và tổn thất trên đường nạp cần phải giảm đến mức thấp
nhất... Vì vậy hệ thống nạp của động cơ NGV đòi hỏi những kĩ thuật phức tạp.
8.7.3.1. Bộ chế hòa khí
Có nhiều kĩ thuật chế hòa khí nhưng hiện nay kĩ thuật phổ biến nhất vẫn là kĩ thuật
ống Venturi. Trong hệ thống này, khí NGV không những chỉ định lượng bởi độ chân
không trong ống Venturi mà còn bởi sự thay đổi độ tiết lưu trên đường nạp. Sự điều chỉnh
mức độ tiết lưu này được thực hiện nhờ một động cơ bước qua trung gian một bộ vi xử lí
chuyên dụng nhận tín hiệu từ các cảm biến.
Phương án dùng bộ chế hòa khí có nhược điểm là hệ số nạp của động cơ bị giảm ở
chế độ quá độ. Để khắc phục nhược điểm này, người ta nghiên cứu áp dụng phương án
phun nhiên liệu trực tiếp hay gián tiếp.
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
155
Hình 8.22: Sơ đồ hệ thống nạp nhiên liệu NGV trên động cơ phun tập trung
Hình 8.23: Sơ đồ hệ thống nạp nhiên liệu NGV trên động cơ phun riêng rẽ
8.7.3.2. Phun gián tiếp
Hệ thống phun gián tiếp cho phép cải thiện được tính năng của động cơ và mức độ
phát ô nhiễm. Khác với bộ chế hòa khí, hệ thống này phun nhiên liệu dưới áp suất. Điều
này cho phép cung cấp một lượng nhiên liệu chính xác theo chế độ làm việc của động cơ.
Mặt khác, do không có họng Venturi, hệ số được nạp vào động cơ được cải thiện đáng kể.
Cũng như động cơ xăng, phun nhiên liệu có thể được thực hiện theo phương án tập trung
(một điểm) tại cổ góp đường nạp (hình 8.22) hay riêng rẽ (phun vào trước soupape nạp
của mỗi cylindre) (hình 8.23). Hệ thống phun riêng rẽ có nhiều ưu điểm so với hệ thống
phun tập trung vì nó làm giảm khả năng hồi lưu ngọn lửa vào đường nạp, cải thiện được
Động cơ
Bộ hỗn hợp
Nạp
Xả
Van định lượng
Bộ giảm áp
Máy tính
điều khiển
thời gian phun
Máy tính
điều khiển
động cơ
Lưu lượng
khí mong
Nhiên liệu khí muốn
- Nhiệt độ khí
- Áp suất khí
- Chênh lệch áp suất
- Áp suất khí nạp
- Nhiệt độ khí nạp
- Tín hiệu cảm biến Oxy
- Vị trí bướm ga
Van định lượng
Bộ Giảm áp
Động cơ
Cảm biến Oxy
Bộ xúc tác
3 chức năng
Bộ chấp hành Máy tính
Tốc độ động cơ
Áp suất nạp
Vị trí bướm ga
Nhiên liệu khí
Thải
Nạp
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
156
sự đồng đều nhiên liệu cung cấp cho các cylindre của động cơ. Việc khống chế lưu lượng
NGV nạp vào xi lanh được thực hiện nhờ một bộ vi xử lí chuyên dụng.
8.7.3.3. Phun trực tiếp
Kĩ thuật này rất có rất nhiều ưu điểm vì nó cho phép đồng thời làm giảm mức độ
gây ô nhiễm và làm tăng tính kinh tế của động cơ. Phun trực tiếp NGV vào buồng cháy
cho phép kết hợp các ưu điểm của khí thiên nhiên và quá trình cháy của hỗn hợp nghèo
phân lớp. Mặt khác, hệ thống phun NGV còn thừa hưởng ưu thế của nhiên liệu nén ban
đầu nên không cần bơm nhiên liệu áp suất cao. Động cơ có thể hoạt động không có tổn
thất hệ số nạp và ở điều kiện hỗn hợp nghèo. Kĩ thuật này đòi hỏi chế tạo và điều chỉnh
chính xác hệ thống phun vì vậy đắt tiền nên hiện nay nó chưa được phổ biến rộng rãi.
Bảng 8.8: So sánh các hệ thống cung cấp nhiên liệu NGV khác nhau trên động cơ
Chế hòa khí Phun ở cổ góp Phun
trước
soupape
nạp
Phun
trực tiếp
Cơ khí Điện tử Phun
liên tục
Phun gián
đoạn
Giá thành ++ + + - - --
Hoạt động
quá độ
-- - - + + --
Phân bố giữa
các xilanh
-- -- -- -- ++ ++
Tổn thất -- -- - - + ++
Nguy cơ
quay ngược
màng lửa
-- -- -- -- + ++
8.7.3.4. So sánh các hệ thống khác nhau
Bảng 8.8 cho thấy ưu nhược điểm của các kĩ thuật tạo hỗn hợp khác nhau đối với
động cơ NGV. Qua bảng này chúng ta thấy rằng kiểu chế hòa khí có rất ít ưu điểm. Do đó,
việc phát triển hệ thống phun tập trung hay riêng rẽ là cần thiết để tăng tính năng kinh tế
kĩ thuật của động cơ NGV.
8.8. Cân bằng năng lượng và ảnh hưởng đến môi trường
của hệ ô tô NGV
Sau đây chúng ta sẽ khảo sát sự cân bằng năng lượng liên quan đến quá trình cung
cấp nhiên liệu khí thiên nhiên (vận chuyển, nén và phân phối) và tính năng của động cơ sử
dụng NGV, đặc biệt là tính năng liên quan đến vấn đề ô nhiễm.
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
157
8.8.1. Tiêu tốn năng lượng liên quan đến việc vận hành hệ thống NGV
Việc đánh giá tính kinh tế của hệ ô tô NGV cần phải xem xét đến sự cân bằng năng
lượng trên toàn bộ các công đoạn từ khi khai thác khí ở mỏ đến khi sử dụng trên ô tô.
Bảng 8.9 giới thiệu những số liệu so sánh về cân bằng năng lượng của GNV và nhiên liệu
lỏng truyền thống. Tiêu tốn năng lượng được phân bố trong 5 công đoạn: sản xuất, vận
chuyển, lọc, phân phối và nén (khí) trước khi sử dụng. Đối với khí NGV, năng lượng tiêu
thụ của các công đoạn trước khi nạp vào động cơ chiếm khoảng 16%. Mức độ tiêu tốn
này tương đối tốt so với xăng. Về phương diện này, dầu Diesel kinh tế nhất, ngay cả
trường hợp dầu Diesel chứa tỉ lệ lưu huỳnh thấp (0,05%).
8.8.2. Tính năng của ô tô
8.8.2.1. Đối với ô tô thông dụng
Như chúng ta đã trình bày việc chuyển đổi ô tô thông dụng sử dụng nhiên liệu lỏng
sang sử dụng khí thiên nhiên NGV đòi hỏi một sự cải tạo đáng kể đối với động cơ: nâng
cao tỉ số nén, nâng cao công suất hệ thống đánh lửa, đặc biệt là phải cải tạo hệ thống cung
cấp nhiên liệu và bình chứa. Trong phần này chúng ta sẽ đánh giá tính năng của động cơ
và vấn đề ô nhiễm.
A. Tính năng:
Về hiệu suất, động cơ dùng NGV có thể dễ dàng đạt được hiệu suất cao hơn động
cơ xăng khoảng10% nhờ tỉ số nén cao. Khi nạp trực tiếp nhiên liệu thể khí vào đường nạp,
hệ số nạp của động cơ bị giảm dẫn đến công suất động cơ giảm (khoảng 10%). Tuy nhiên
sự tụt giảm công suất có thể bù trừ nhờ sự gia tăng hiệu suất động cơ. Động cơ sử dụng
NGV có các tính năng về động học (gia tốc, quá độ, tốc độ cực đại...) tương đương động
cơ xăng. Mặt khác, nhiên liệu NGV do ở dạng khí nên ít bị ảnh hưởng bởi quán tính trong
giai đoạn quá độ nên động cơ làm việc mềm mại hơn. Cuối cùng, động cơ sử dụng NGV
không có những nhược điểm liên quan đến nhiệt độ môi trường như động cơ dùng nhiên
liệu lỏng.
Bảng 8.9: Phân bố năng lượng tiêu thụ trước khi đến nơi sử dụng của
các loại nhiên liệu khác nhau
Các công đoạn Xăng Dầu Diesel GPL-C Khí thiên
nhiên
Đuốc đốt khí trong quá
trình khai thác
3,0 3,0 3,0 1,8
Tiêu thụ trên hiện trường 1,0 1,0 1,0 -
Vận tải 1,9 1,9 1,9 8,0
Lọc 12,5 6,5 3,5 -
Tổn thất lọc 0,3 0,1 0,1 -
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
158
Phân phối 0,5 0,5 1,0 0,5
Nén - - - -
Tổng cộng 19,2 13,0 10,5 16,3
B. Ô nhiễm:
Cũng như đối với những loại nhiên liệu khác, đặc điểm phát sinh ô nhiễm của động
cơ dùng NGV liên quan đến thành phần hydrocarbure của nhiên liệu, (thường nhiên liệu
NGV chứa ít nhất 90% méthane). Bảng 8.10 so sánh thành phần hydrocarbure trong khí xả
trước khi vào bộ xúc tác 3 chức năng khi động cơ sử dụng nhiên liệu NGV và xăng. Khác
với động cơ xăng, trong khí xả động cơ NGV hầu như không có hydrocarbure nào có hơn
4 nguyên tử carbon, đặc biệt hơn nữa là không có sự hiện diện của thành phần
hydrocarbure thơm.
Liên quan đến vấn đề tạo ozone ở hạ tầng khí quyển, khí thải của động cơ NGV có
hoạt tính thấp hơn động cơ xăng đến 2 lần. Tính chất này chủ yếu là do nhiên liệu NGV
chứa phần lớn méthane, thành phần các chất hoạt tính (butènes, buta-1,3-diène, xylènes)
rất thấp hoặc có thể bỏ qua.
Mặt khác, nhiên liệu NGV không bao giờ gây trở ngại đối với bộ xúc tác ba chức
năng do thành phần lưu huỳnh như trong trường hợp nhiên liệu lỏng. Tuy nhiên, sự ôxy
hóa méthane còn lại trong khí xả rất khó khăn. Muốn loại trừ triệt để chất khí này cần sử
dụng một bộ xúc tác đặc biệt.
C. Số liệu so sánh trong vài trường hợp điển hình:
Sau đây là số liệu so sánh của vài trường hợp động cơ xăng và động cơ NGV.
Trường hợp thứ nhất (bảng 8.11), nếu xét hai động cơ có cùng tỉ số nén, cùng kết cấu
đường nạp, cùng hệ thống đánh lửa và hệ thống phân phối khí thì ô tô NGV có mức độ
phát sinh ô nhiễm thấp hơn động cơ xăng khoảng 50%.Trường hợp thứ hai, nếu xét một
động cơ đã được thiết kế chuyển đổi để chuyên dùng nhiên liệu NGV thì động cơ dùng
NGV có mức độ phát ô nhiễm rất thấp so với động cơ xăng có cùng công suất và momen
(bảng 8.12).
8.8.2.2. Xe bus và xe vận tải
Đánh giá mức độ phát ô nhiễm cũng như tính năng của ô tô phụ thuộc nhiều vào kĩ
thuật tạo hỗn hợp: hỗn hợp nghèo hay hỗn hợp có thành phần cháy hoàn toàn lí thuyết với
bộ xúc tác 3 chức năng.
A. Tính năng:
Động cơ Diesel tăng áp khi chuyển sang sử dụng NGV với bộ xúc tác 3 chức năng
và hỗn hợp có thành phần cháy hoàn toàn lí thuyết thì tổn thất hiệu suất sẽ rất lớn, có thể
tới 20%.
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
159
Bảng 8.10: So sánh thành phần hydrocarbure trong khí thải của động cơ dùng xăng và dùng NGV.
Mẫu được lấy phía trước bộ xúc tác, thử theo chu trình ECE+EUDC
Xăng NGV Xăng NGV
Méthane 64 360 Ethane 28,3 50
Ethylene 117,4 40 Propane 100 45,6
Propylene 72,8 10,2 Acétylène 57,9 20,0
Butanes 12,9 10,3 (E) But-2-ène 6,1 0
But-1-ène 7,8 0 Isobutène 40 0
(Z)-But-2-ène 4,6 0 Isopentane 39,9 0
n-Pentane 15 0 Propyne 15 0
Buta-1,3-diène 18 0 Pent-1-ène 8,7 0
Benzène 65 0 Iso-octane 46,1 0
Toluène 130,1 0 Ethylbenzène 15,9 0
(m+p)-Xylène 84,6 0 (o)-Xylène 19 0
(Khối lượng khí phát thải tính theo mg)
Bảng 8.11: Giảm ô nhiễm nhờ bộ xúc tác đối với động cơ NGV (tỉ lệ hỗn hợp f=1)
CO(%) HC(%) NOx(%) HC+NOx(%) CO2(%)
Không có bộ
xúc tác
44 52 34 42 20,5
Có bộ xúc tác 63,5 63 57 60 19
Ngược lại nếu dùng kĩ thuật hỗn hợp nghèo, khi động cơ NGV làm việc với bộ
tăng áp thì hiệu suất cao hơn (xấp xỉ động cơ Diesel nguyên thủy) và momen cực đại chấp
nhận được. Bảng 8.12 cho chúng ta thấy sự so sánh giữa động cơ NGV và động cơ Diesel
nguyên thủy.
Bảng 8.12: So sánh momen cực đại và hiệu suất của động cơ Diesel
và động cơ NGV
So sánh tính năng động
cơ dùng gasole và khí
thiên nhiên
Nhiên liệu
Diesel Khí thiên nhiên
PCI (kJ/kg) 42800 49100
Chế độ 1400 1260
Momen 1180 1000
Công suất 173 185
Độ đậm đặc 0,56 0,61
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
160
Suất tiêu hao nhiên liệu
(g/kWh)
204 186
Hiệu suất toàn bộ 41,2 39,4
Bảng 8.13: Mức độ phát ô nhiễm của động cơ dùng NGV
Chất ô nhiễm Mức độ
CO (g/mile) 0,655
HC tổng 0,230
HC không mèthane 0,016
NOx (g/mile) 0,112
CO2 (g/mile) 226,6
Tiêu thụ nhiên liệu 28,5
Hoạt động độc lập 175
B. Ô nhiễm:
Bảng 8.13 cho chúng ta một vài ví dụ liên quan đến mức độ phát ô nhiễm của ô tô
vận tải sử dụng NGV. Chúng ta nhận thấy trong mọi trường hợp, mức độ CO và bồ hóng
rất thấp, mức độ HC đôi lúc gần với giá trị cho phép bởi luật môi trường, nhưng chỉ chứa
phần lớn méthane (khoảng 90%), còn lại các thành phần khác rất thấp.
Còn về mức độ phát sinh NOx, khí xả động cơ NGV có nồng độ NOx rất thấp nếu
động cơ làm việc với f=1 và có lắp bộ xúc tác 3 chức năng. Nồng độ này cao hơn một chút
nhưng vẫn nằm trong giới hạn cho phép nếu dùng hỗn hợp nghèo.
Những phiền phức đặc biệt của động cơ Diesel (ồn, hôi, khói đen...) sẽ được giảm
đi rất nhiều đối với động cơ NGV. Mức độ ồn giảm được khoảng 3 db khi động cơ hoạt
động không tải đối với ô tô bus thành phố.
Về mùi hôi, chất phụ gia chứa lưu huỳnh (THT: Télrahydrothiophène) để phát hiện
sự rò rỉ được thêm vào khí thiên nhiên với thành phần rất thấp (20 hay 25mg/m3) nên bị
đốt cháy hoàn toàn. Vì vậy nên khí xả động cơ NGV rất ít hôi so với khí xả động cơ
Diesel.
8.8.3. Ảnh hưởng đối với hiệu ứng nhà kính
Méthane cũng như CO2 và N2O là khí gây hiệu ứng nhà kính một cách trực tiếp vì
vậy người ta rất quan tâm đến việc nghiên cứu ảnh hưởng của việc phát triển động cơ
NGV đến việc nóng lên của bầu khí quyển.
Bảng 8.14: Phát ô nhiễm của động cơ công nghiệp dùng NGV
Cháy hoàn toàn lí
thuyết với bộ xúc tác
Cháy hỗn hợp nghèo
với bộ xúc tác oxy hóa
Tiêu chuẩn
Euro 1996
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
161
3 chức năng
CO 2,5 0,3 4
HC 0,5 0,2 1,1
NO
x 3,5 2,5 7,0
Bồ hóng 0,05 0,05 0,15
(Đơn vị tính: g/kWh)
Trong thực tế, động cơ NGV phát sinh nhiều méthane nhưng ít CO2 so với động cơ
nhiên liệu lỏng. Vì vậy, lượng chất khí gây hiệu ứng nhà kính trong khí xả động cơ NGV
thấp hơn khoảng 25% so với động cơ xăng và 5% so với động cơ Diesel (bảng 8.15). Do
đó, việc sử dụng NGV sẽ làm giảm đi đáng kể lượng khí gây hiệu ứng nhà kính trên phạm
vi toàn cầu.
Bảng 8.15: So sánh mức độ phát sinh khí gây hiệu ứng nhà kính đối với động cơ
dùng xăng, Diesel và NGV (gCO2/km), theo chu trình ECE
Xăng Diesel NGV
Trước bộ xúc tác 356 280 267
Sau bộ xúc tác 310 251 231
8.9. Viễn cảnh của động cơ dùng NGV
Nhìn chung, động cơ dùng NGV có rất nhiều hứa hẹn đối với ô tô hoạt động trong
thành phố hay vùng ven đô, những khu vực mà tình trạng ô nhiễm môi trường do phương
tiện vận tải gây ra ngày càng trở nên trầm trọng. Ở một số khu vực trên thế giới, người ta
đã bắt đầu sử dụng NGV cho ô tô chạy trong thành phố. Chẳng hạn ở Buenos-Aires, tất cả
taxi đều dùng NGV. Ở những thành phố lớn của Mỹ, chẳng hạn ở NewYork, người ta đã
xây dựng nhiều dự án quan trọng cho việc chuyển ô tô nhiên liệu lỏng sang NGV. Nhiều
quốc gia khác như Ý, Canada, Hà lan... cách đây khá lâu đã xây dựng những cơ sở hạ tầng
phục vụ cho việc phát triển ôtô dùng NGV. Ở các nước này ô tô NGV ngày càng được
nhân rộng.
Cuối cùng người ta dự kiến sự gia tăng ô tô NGV ở những quốc gia sản xuất khí
thiên nhiên như Malaysia, Trung Quốc... Ở những quốc gia này số lượng ô tô ngày một
gia tăng nên vấn đề ô nhiễm môi trường khiến người ta phải quan tâm đến NGV. Những
dữ kiện trên cho phép chúng ta dự đoán được rằng, trong thời gian trước mắt (trong vòng
từ 5 đến 10 năm tới), số lượng ô tô dùng NGV trên thế giới sẽ tăng từ 2 đến 5 lần. Vì vậy
đến những năm 2000, trên thế giới sẽ có khoảng 5 triệu ô tô NGV.
Dĩ nhiên sự phát triển NGV nhanh hơn cũng có thể diễn ra nhưng với một số điều
kiện. Trước hết loại nhiên liệu này cần cho thấy được tính ưu việt chắc chắn so với những
nhiên liệu đang cạnh tranh như nhiên liệu khí hóa lỏng LPG. Hiện tại NGV có ưu điểm
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
162
không thể phủ nhận nhưng ưu thế này chưa chắc còn được duy trì trong tương lai. Mặt
khác, người ta chỉ tiếp tiếp tục nghiên cứu sử dụng nhiên liệu khí nếu như những giải pháp
kĩ thuật về xử lí ô nhiễm khí xả động cơ nhiên liệu lỏng không cải thiện được so với yêu
cầu của luật môi trường. Cuối cùng, như những nhiên liệu khác, sự thâm nhập của NGV
đòi hỏi:
- Chính sách thuế khuyến khích người sử dụng
- Cơ sở hạ tầng phục vụ việc cung cấp NGV cho ô tô
(Trạm dịch vụ công cộng hay cá nhân, hình 8.24 và 8.25)
- Giải quyết được vấn đề tâm lí của người sử dụng liên quan đến tính an toàn của
ô tô dùng NGV.
Hình 8.24: Trạm dịch vụ công cộng cung cấp NGV cho ô tô
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường
163
Hình 8.25: Máy nén cá nhân cung cấp NGV cho ô tô

128
Chương 8
ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG
NHIÊN LIỆU KHÍ:
MỘT GIẢI PHÁP LÀM GIẢM
Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG Các giải pháp kĩ thuật cải thiện quá trình cháy và tăng cường xử lí trên đường xả như đã mô tả ở chương 7 chưa đủ để làm giảm một cách triệt để nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải động cơ đốt trong. Do đó, để nâng cao hiệu quả của việc chống ô nhiễm môi trường do phương tiện vận tải gây ra, chúng ta cần tác động đến nhiên liệu: nâng cao tính năng của nhiên liệu truyền thống hoặc sử dụng các loại nhiên liệu ‘sạch’. Sử dụng nguồn nhiên liệu khí để chạy động cơ ngoài việc đa dạng hóa nguồn năng lượng còn góp phần đáng kể vào việc giải quyết vần đề ô nhiễm môi trường do động cơ đốt trong gây ra.
Phần 1: NHIÊN LIỆU KHÍ HÓA LỎNG LPG Nhiên liệu khí hóa lỏng (LPG: khí dầu mỏ hóa lỏng) thường thuộc nhóm hydrocarbure có 3 hay 4 nguyên tử C (C3-C4). Loại nhiên liệu này được phát triển và thương mại hóa từ những năm 1950. Mấy thập kỉ qua chúng được dùng chủ yếu cho công nghiệp và sinh nhiệt gia dụng. Việc nghiên cứu sử dụng chúng cho động cơ đốt trong trên phương tiện giao thông vận tải đã bắt đầu trong những năm gần đây. Tuy việc áp dụng loại nhiên liệu này trên ô tô cần những thiết bị cồng kềnh hơn nhiên liệu lỏng nhưng nó cho phép giảm được mức độ phát ô nhiễm và đó chính là điểm mà các nhà chế tạo ô tô quan tâm nhất hiện nay.
8.1. Trữ lượng LPG và thị trường tiêu thụ Là sản phẩm trung gian giữa khí thiên nhiên và dầu thô, nhiên liệu khí hóa lỏng có thể thu được từ công đoạn lọc dầu hoặc làm tinh khiết khí thiên nhiên. Vì vậy, nguồn gốc khí hóa lỏng phụ thuộc vào xuất xứ nhiên liệu. Nói chung trên thế giới có khoảng 40% LPG thu được từ quá trình lọc dầu thô. Sản lượng khí hóa lỏng trên thế giới năm 1995 là 130 triệu tấn, chiếm 2% tổng năng lượng tiêu thụ dưới các dạng khác nhau. Người ta dự kiến trong những năm đầu của thế kỉ 21, tổng sản lượng LPG trên thế giới sẽ đạt khoảng 200 triệu tấn/năm. Phần lớn lượng khí hóa lỏng thu được hiện nay được sử dụng làm nguồn chất đốt để sinh nhiệt gia dụng hay công nghiệp. Lượng khí hóa lỏng làm nhiên liệu cho ô tô đường trường hiện chỉ chiếm một tỉ lệ khiêm tốn: 1% ở Pháp, 3% ở Mỹ, 8% ở Nhật... (hình 8.1). Tuy nhiên ở một số nước có chính sách khuyến khích sử dụng LPG làm nhiên
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường 129 liệu cho ô tô nhằm mục đích giảm ô nhiễm môi trường thì tỉ lệ này rất đáng kể, chẳng hạn như Hà Lan, Ý (42%)... Các số liệu trên chưa kể những động cơ trên các ô tô chuyên dụng sử dụng LPG (chẳng hạn ô tô chạy trong sân bay, xe nâng chuyển, máy móc nông nghiệp...).
Pháp (tổng cộng 3Mt/năm)
Hà Lan (tổng cộng 3,4 Mt/năm)
Hình 8.1: Tỉ lệ tiêu thụ LPG ở vài nước tiêu biểu Sự phát triển ô tô dùng LPG phụ thuộc vào chủ trương của mỗi quốc gia, đặc biệt là phụ thuộc vào chính sách bảo vệ môi trường (hình 8.2). Sự khuyến khích sử dụng ô tô LPG thể hiện qua chính sách thuế ưu đãi của mỗi quốc gia đối với loại nhiên liệu này.
Hình 8.2: Tỉ lệ ô tô sử dụng LPG Ở một số nước Châu Á, Hàn Quốc và Nhật Bản chẳng hạn, để giảm ô nhiễm môi trường đô thị, chính phủ các nước này khuyến khích, tiến tới bắt buộc taxi phải dùng nhiên liệu khí hóa lỏng. Hiện nay toàn bộ taxi Hàn Quốc đều dùng loại nhiên liệu này.
Nhiên liệu (1%) Công nghiệp (15%)
Nông nghiệp (17%)
Gia dụng (67%)
Nhiên liệu (42%)
Nông nghiệp (14%) Gia dụng (20%)
Công nghiệp (24%)
Hà Lan 8,7%
Ý
Pháp
Mĩ
Nhật
Hàn Quốc
4,4%
0,1%
0,4%
0,7%
7,6%
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường 130
Hình 8.3: Thành phần LPG tiêu biểu
8.2. Đặc tính nhiên liệu khí hóa lỏng
8.2.1. Thành phần hóa học Theo tiêu chuẩn Châu Âu, nhiên liệu khí hóa lỏng phải có từ 19 đến 50% hydrocabure C3 (propane và propylène). Ở Châu Á, thành phần nhiên liệu khí hóa lỏng khá ổn định, chứa chủ yếu là hydrocarbure C4, chẳng hạn như ở Hàn Quốc chỉ có butane là khí hóa lỏng được sử dụng chính thức. Ngược lại ở Mĩ thì chỉ có hydrocarbure C3 được sử dụng. Hình 8.3 so sánh thành phần nhiên liệu khí hóa lỏng của Pháp và Mĩ. Cũng cần nhấn mạnh thêm rằng nhiên liệu khí hóa lỏng chứa rất ít lưu huỳnh. Thường nó chỉ chứa từ 40 ÷ 60ppm, thấp hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn Cộng đồng Châu Âu (200ppm). Do đó, động cơ dùng LPG phát rất ít các chất ô nhiễm gốc lưu huỳnh và hiệu quả của bộ lọc xúc tác được cải thiện.
8.2.2. Lí tính
n-Penten
Isopentane
Buta-1,3-diène
(Z)-but-2-ène
(E)-but-2-ène
Isobutene+but-1-ène
n-Butane
Isobutane
Propane
Propylène
Ethane
Méthane
LPG California
LPG Pháp
0%
0,6%
0,4%
6,6%
9,1%
1 ,1%
31 ,8%
91 ,3%
19,6%
0,3%
28,3%
0,03%
6,1%
0%
2
,7%
0%
1
,8%
0%
0,06%
0%
0%
0,03%
0%
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường 131 Nhiên liệu khí hóa lỏng có nhiệt trị riêng theo khối lượng (PCIm) cao, cao hơn cả xăng hay dầu diesel (bảng 8.1). Tuy nhiên do khối lượng riêng của nó thấp, nhiệt trị riêng theo thể tích (PCI) thấp hơn nhiên liệu lỏng.
Bảng 8.1: So sánh LPG và các loại nhiên liệu cổ điển
Thông số đặc trưng Eurosuper Diesel Propane
thương
mại
Butane
thương
mại
LPG
Khối lượng riêng (kg/dm3) 0,725-
0.780
0,820-
0,860
0,51 0,58 0,51-0,58
Nhiệt trị thấp PCI
- theo khối lượng (MJ/kg)
- theo thể tích (MJ/dm3)
42,7
32,0
42,6
35,8
46,0
23,5
45,6
26,4
45,8
25,0
8.2.3. Chỉ số Octane Nhiên liệu khí hóa lỏng được đặc trưng bởi chỉ số octane nghiên cứu (RON) cao, có thể dễ dàng đạt đến 98. Bảng 8.2 giới thiệu RON của các loại khí khác nhau. Chỉ số
octane động cơ (MON) của LPG cũng cao hơn xăng.
Bảng 8.2: Chỉ số octane của một số chất Chất RON MON Propane >100 100 Propène 102 85 n-Butane 95 92 Isobutane >100 99 But-1-ène (98) 80 But-2-ène 100 83
8.3. Sử dụng LPG trên ô tô Có hai dạng động cơ sử dụng nhiên liệu khí hóa lỏng hiện nay. Dạng thứ nhất nguyên thủy là động cơ xăng, được lắp đặt thêm hệ thống cung cấp nhiên liệu đặc biệt để làm việc với LPG. Dạng thứ hai là động cơ đánh lửa cưỡng bức được thiết kế để dùng nhiên liệu LPG. Trong cả hai trường hợp, nguyên lí cũng như kết cấu của hệ thống cung cấp nhiên liệu cho ô tô có những đặc điểm giống nhau. Phần sau đây sẽ trình bày những cải tạo kĩ thuật khi chuyển động cơ đánh lửa cưỡng bức dùng nhiên liệu lỏng sang dùng nhiên liệu khí.
8.3.1. Cải tạo hệ thống đánh lửa
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường 132 Có hai dạng đánh lửa, mỗi dạng có những ưu nhược điểm riêng.
8.3.1.1. Đánh lửa bằng tia lửa điện Dạng đánh lửa này được áp dụng cho động cơ ô tô và động cơ công nghiệp có công suất trung bình. Bougie gồm cực trung tâm và một hay bốn cực chung quanh nối liền với thân máy. Khoảng cách giữa các điện cực được chỉnh cẩn thận (thường là 0,3 đến 0,4mm tùy theo loại bougie) sao cho đảm bảo được hiệu quả đánh lửa cao nhất. Đối với động cơ ga dùng cho ô tô, hệ thống đánh lửa giống như hệ thống đánh lửa của động cơ xăng nguyên thủy.
8.3.1.2. Đánh lửa bằng cách phun nhiên liệu mồi Đánh lửa được thực hiện bằng sự tự cháy của một lượng nhỏ nhiên liệu lỏng phun trước khi piston đến ĐCT. Nguyên tắc này giống như ở động cơ Diesel, chỉ có khác là việc điều chỉnh công suất được thực hiện bằng cách điều chỉnh thể tích khí ga nạp vào xi lanh còn lượng nhiên liệu lỏng phun mồi vẫn giữ cố định. Người ta gọi loại động cơ này là Diesel-ga hay lưỡng nhiên liệu (Dual-fioul). Phương pháp này chỉ được áp dụng cho động cơ công nghiệp công suất lớn (lớn hơn 1000kW). Các hạt nhiên liệu lỏng phun vào buồng cháy sẽ tự bốc cháy và tạo ra chừng ấy điểm đánh lửa trong hỗn hợp nhiên liệu-không khí. So với hệ thống đánh lửa cổ điển dùng tia lửa điện, người ta thấy hệ thống đánh lửa kiểu này hiệu quả hơn nhiều vì năng lượng do nó tỏa ra cao gấp nghìn lần so với hệ thống đánh lửa bằng tia lửa điện truyền thống và nó hầu như không phụ thuộc vào sự phân bố hỗn hợp trong buồng cháy. Trong trường hợp đó, sự gia tăng áp suất diễn ra nhanh chóng hơn và hiệu suất động cơ được cải thiện đáng kể. Phân tích đường cong áp suất cho thấy ở chế độ làm việc ổn định, sự gia tăng áp suất của loại động cơ này tương tự động cơ Diesel. Lượng nhiên liệu phun mồi rất nhỏ, nhỏ hơn cả lượng nhiên liệu cần thiết để duy trì chế độ không tải của động cơ Diesel. Vòi phun vì vậy không được làm mát đầy đủ nên cần phải lưu ý hiện tượng kẹt kim phun. Tỉ số nén của động cơ lưỡng nhiên liệu cũng được lựa chọn vừa đủ để đảm bảo nhiên liệu phun mồi tự bốc cháy nhưng không làm tự cháy hỗn hợp ga-không khí để tránh hiện tượng cháy kích nổ. Tỉ số nén thông thường là 13 đối với động cơ có đường kính xi lanh D=150mm; 11,5 đối với động cơ có D=250mm và 10,5 đối với động cơ có D=500mm.
8.3.1.3. So sánh hai phương pháp đánh lửa
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường 133 Ưu điểm của phương pháp lưỡng nhiên liệu là: - Độ tin cậy khi đánh lửa cao, hiệu quả đánh lửa kéo dài và có thể đánh lửa với bất kỳ độ đậm đặc nào của hỗn hợp với điều kiện là mức độ rối của hỗn hợp ga-không khí đủ lớn. - Dễ dàng chuyển đổi sang lại động cơ Diesel khi có sự cố hệ thống ga. - Hiệu suất nhiệt động học cao. Nhược điểm của phương pháp lưỡng nhiên liệu là tỉ số nén cao làm hạn chế công suất cực đại theo tính chất nhiên liệu khí, trong khi đó việc đánh lửa bằng tia lửa điện cho phép lựa chọn tỉ số nén tối ưu cho từng loại ga sử dụng. Tuy nhiên việc giảm tỉ số nén sẽ dẫn tới việc giảm hiệu suất nhiệt của động cơ.
8.3.2. Hệ thống cung cấp nhiên liệu Cho đến nay, hệ thống phun nhiên liệu khí vào đường nạp nhờ độ chân không tại họng Venturi được dùng phổ biến nhất. Tuy nhiên, những hệ thống phun nhiên liệu mới đang được nghiên cứu áp dụng thể hiện nhiều ưu điểm hơn, đặc biệt là hệ thống phun nhiên liệu ở dạng khí hóa lỏng ngay trước soupape nạp. Hệ thống này có ưu điểm là ngăn chặn sự bốc cháy của hỗn hợp trên đường nạp, hiệu suất của động cơ được nâng cao và mức độ phát ô nhiễm giảm đi rõ rệt. LPG có thể cung cấp cho động cơ ở dạng khí hay dạng lỏng. Ưu điểm của việc sử dụng GPL dưới dạng khí là sự đồng nhất hoàn hảo của hỗn hợp ga-không khí và tránh hiện tượng ướt thành đường nạp bởi nhiên liệu lỏng, hiện tượng này rất nhạy cảm khi động cơ khởi động và khi động cơ làm việc ở chế độ chuyển tiếp. Điều này cho phép làm giảm được mức độ phát sinh ô nhiễm (từ 30 đến 80% so với động cơ xăng nguyên thủy). Nhược điểm của việc cung cấp dạng này là quá trình điều khiển dài và sự cung cấp ga liên tục làm hạn chế khả năng khống chế tỉ lệ không khí/ga, đặc biệt là giai đoạn quá độ của động cơ. Cũng cần nhấn mạnh thêm rằng công suất động cơ giảm đi khoảng từ 5 đến 8% do tổn thất lượng không khí nạp do khí ga chiếm chỗ. Hệ thống cung cấp LPG bằng cách phun ở dạng lỏng cho phép sử dụng ưu thế của LPG để hạn chế những nhược điểm trên đây. Ưu điểm của việc phun LPG lỏng là tạo khả năng kiểm soát được độ đậm đặc ở mỗi lần phun với thời gian rất ngắn vì vậy có thể áp dụng các biện pháp hữu hiệu nhằm giới hạn mức độ phát ô nhiễm khi động cơ làm việc ở chế độ quá độ. Sự bốc hơi LPG làm giảm đáng kể nhiệt độ khí nạp do đó làm tăng hệ số nạp của động cơ. Mặt khác, màng nhiên liệu lỏng bám trên đường nạp không đáng kể gì so với khi động cơ làm việc với xăng. Điều này thuận lợi cho việc làm giảm mức độ phát sinh HC. Tuy nhiên việc sử dụng vòi phun thay vì bộ chế hòa khí do làm giảm thời gian tạo hỗn hợp và mật độ nhiên liệu cung cấp dẫn đến sự không đồng nhất của hỗn hợp và do đó có nguy cơ làm tăng nồng độ CO trong khí xả.
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường 134
8.3.2.1. Bộ chế hòa khí Có nhiều dạng bộ chế hòa khí dựa trên nguyên tắc ống Venturi. Sau đây chúng ta sẽ nghiên cứu một số dạng chính.
1. Bộ chế hòa khí dạng màng Hình 8.4 thể hiện sơ đồ mặt cắt của một bộ chế hòa khí dạng màng. Khi dừng động cơ, van C đóng đồng thời đường vào không khí và ga dưới tác dụng của lò xo R. Màng M chịu áp suất của khí nạp ở một bên còn bên kia, chịu áp suất sau họng venturi được truyền qua nhờ bốn lỗ F. Khi lưu lượng không khí tăng dần, van xa dần khỏi đế, tạo ra một tiết diện lưu thông cho bởi lõi định dạng O. Biên dạng của lõi này được xác định theo nhiệt trị của nhiên liệu. Bộ phận này cho phép đạt được hỗn hợp có thành phần không đổi trong toàn bộ phạm vi hoạt động của động cơ. Sự điều chỉnh tinh được thực hiện nhờ tác động vào hai bộ phận sau: - Bộ giãn nở trên đường ga cho phép điều chỉnh áp suất ga-không khí và tác động lên độ đậm đặc của hỗn hợp chủ yếu ở chế độ tải thấp. - Bướm V tạo ra một tổn thất áp suất thay đổi và tác động chủ yếu khi công suất động cơ đạt cực đại.
Hình 8.4 : Bộ chế hòa khí dạng màng
2. Bộ chế hòa khí dạng van modul hóa Hình 8.5 biểu diễn mặt cắt của bộ chế hòa khí kiểu van modul hóa. Khí ga được hút vào phía sau bướm sau khi modul hóa lưu lượng nhờ một bộ định lượng. Khi sử dụng hệ thống này trên các động cơ khác nhau chỉ cấn thay đổi bộ định lượng và gicleur tiêu chuẩn. Hệ thống này cho phép động cơ làm việc lưỡng nhiên liệu xăng và ga, bộ chế hòa khí xăng được lắp phía trước họng ga. Ga Không Không Ga
Vb: Vít chống xoay
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường 135
3. Họng Venturi vạn năng Họng Venturi vạn năng (hình 8.6) được thiết kế để dùng cho bộ chế hòa khí hỗn hợp. Nó giống như một chiếc đệm và có thể được lắp đặt ở bất cứ nơi nào trên đường nạp: - Giữa bầu lọc gió và bộ chế hòa khí xăng. - Ở đế chế hòa khí, phía trước bướm ga.
Hình 8.7: Tạo hỗn hợp bằng cách dẫn khí ga
vào họng bộ chế hòa khí nguyên thủy
4. –ng ga đặt thẳng vào họng Dạng cải tạo này dùng họng Venturi nguyên thủy của động cơ xăng. Ga được một ống dẫn tới vùng chân không của họng (hình 8.7). –ng này có thể dẫn theo đường trục của chế hòa khí hay vuông góc với đường trục bằng cách khoan xuyên qua thành bộ chế hòa khí.
5. Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu Venturi trên ô tô hiện đại Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu khí nhờ độ chân không tại họng ống Venturi trên ô tô hiện đại được trình bày trên hình 8.8. LPG được nén trong bình chứa với áp suất từ 7 ÷ 10 bar sau đó được giãn nở và bay hơi đến một áp suất nạp thấp hơn áp suất khí trời. Nhờ độ chân không tại họng, LPG được hút vào đường nạp.
Hình 8.5: Bộ chế hòa khí dạng
van modul hóa
Hình 8.6 : Họng Venturi vạn năng
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường 136 Lưu lượng LPG cung cấp được khống chế bởi bộ phận giãn nở và độ chân không ở ống Venturi. Với bộ chế hòa khí hiện đại, lưu lượng LPG được điều khiển bởi một bộ vi xử lý chuyên dụng. Hệ thống cung cấp nhiên liệu này đi kèm với ống xả xúc tác là giải pháp rất lí tưởng để làm giảm ô nhiễm. Tuy nhiên, việc nạp nhiên liệu dưới dạng khí ảnh hưởng xấu đến hệ số nạp làm giảm công suất và momen động cơ so với động cơ cùng cỡ chạy bằng nhiên liệu lỏng.
Hình 8.8: Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu ống Venturi trên ô tô hiện đại
8.3.2.2. Cung cấp ga trực tiếp nhờ soupape ga
Hình 8.9: Cung cấp ga bằng soupape ga
Bộ giãn nở
Bình nhiên liệu LPG Lọc khí
Venturie
Phun xăng
Máy tính LPG
–ng xả xúc tác
Cảm biến
Bộ chuyển xăng/LPG
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường 137 Đối với động cơ ga công suất lớn, ga thường được cung cấp bởi một soupape đặc biệt được đặt trước cửa nạp hay ngay trong xi lanh (hình 8.9). Soupape này có thể điều khiển bởi một cánh tay đòn hay bởi một xi lanh thủy lực. Soupape ga được mở trễ hơn một chút so với soupape nạp để tránh thất thoát ga ra đường xả trong giai đoạn trùng điệp. Lượng ga nạp vào được điều chỉnh nhờ thời gian mở soupape ga hay độ chênh áp giữa ga và không khí.
8.3.2.3. Phun nhiên liệu Nhiên liệu LPG có thể được cung cấp bằng hệ thống phun vào cổ góp (phun tập trung) hay phun vào trước soupape nạp của từng cylindre (phun riêng rẽ). Áp suất nhiên liệu trước vòi phun của hai kiểu phun này đều cao hơn áp suất khí quyển. Nhiên liệu phun vào đường nạp động cơ có thể dưới dạng khí hay lỏng, trong đó phun nhiên liệu dạng lỏng có nhiều hứa hẹn nhất. Hình 8.10 trình bày sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG (phun nhiên liệu dưới dạng lỏng) của động cơ lưỡng nhiên liệu (LPG và xăng). Nhiên liệu LPG dưới dạng lỏng từ bình nhiên liệu được hút nhờ một bơm chuyển và duy trì áp suất dư trên đường ống khoảng 5 bar để tránh sự bốc hơi. Nhiên liệu sau đó được đưa qua bộ lọc và bộ điều áp trước khi dẫn đến vòi phun . Vòi phun được một bộ vi xử lý chuyên dụng điều khiển một cách tự động. Bộ vi xử lý này nhận phần lớn các tín hiệu cần thiết từ hệ thống cung cấp nhiên liệu xăng đã có và được bổ sung thêm những thông tin đặc thù khác của hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG.
Bộ vi xử lý
đối với xăng
Bộ vi xử lý
đối với LPG
Vòi phun xăng Vòi phun LPG
Lọc gió
Hòi lưu LPG
Bình chứa LPG
–ng xả xúc tác
Cảm biến oxy Bơm
Điều hòa áp suất
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường 138
Hình 8.10: Hệ thống phun nhiên liệu LPG dưới dạng lỏng Hệ thống phun LPG lỏng cải thiện rất đáng kể tính năng của động cơ cả về hiệu suất cũng như mức độ phát sinh ô nhiễm. Công suất và momen tăng do tăng hệ số nạp còn suất tiêu hao nhiên liệu giảm do điều chỉnh tốt lượng nhiên liệu cung cấp theo chế độ làm việc của động cơ.
8.3.3. Lắp đặt hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG trên ô tô Ngày nay, phần lớn các hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG được lắp đặt trên các ô tô thông dụng hay taxi nguyên thủy được thiết kế để dùng nhiên liệu xăng. Thông thường các ô tô này có lắp bộ xúc tác 3 chức năng. Do kết cấu kĩ thuật như vậy, các động cơ phải làm việc với hỗn hợp cháy hoàn toàn lí thuyết không phân biệt loại nhiên liệu sử dụng. Ở một số vùng trên thế giới chẳng hạn ở vài nước Châu Á, chính quyền sở tại khuyến khích, và đôi lúc bắt buộc sử dụng LPG nên một số nhà chế tạo đã sản xuất ô tô chuyên sử dụng loại nhiên này. Hiện nay, những ô tô LPG thường được lắp đặt trên taxi cũng như các xe tải nhỏ, tầm hoạt động của chúng thường giới hạn trong thành phố hay ven đô. Dĩ nhiên là ô tô tải đường trường cũng có thể được thiết kế để sử dụng LPG. Tuy nhiên dạng áp dụng này thường ít được phổ biến do giá thành cao. Người ta có thể chế tạo mới hoàn toàn động cơ sử dụng LPG hoặc cải tạo động cơ đã có sẵn. Hướng thứ hai này rẻ tiền hơn tuy nhiên động cơ phải được cải tạo rất nhiều vì đa số xe tải dùng động cơ Diesel. Do tình hình ô nhiễm môi trường do giao thông vận tải gây ra trong thành phố ngày càng trở nên trầm trọng nên ở một số thành phố lớn, người ta khuyến khích sử dụng LPG trên các phương tiện vận tải công cộng cho dù giá thành đầu tư ban đầu của chúng còn cao.
8.3.3.1. Hệ thống bốc hơi-giãn nở LPG LPG được chứa dưới dạng lỏng vì vậy cần làm bốc hơi trước khi đưa vào động cơ. Năng lượng cần thiết cho sự bốc hơi này do hệ thống nước làm mát cung cấp. Trong nhiều trường hợp, sự bốc hơi và giãn nở được thực hiện trong một bộ phận duy nhất, đó là bộ bốc hơi-giãn nở (hình 8.11). Nguyên lý làm việc của bộ phận này như sau: Ga lỏng được cung cấp dưới áp suất khoảng vài bars phụ thuộc vào nhiệt độ lưu trữ và được hút vào lỗ A và van thứ nhất B. Trong khoang đầu tiên C thực hiện đồng thời sự bốc hơi và giãn nở sơ bộ đến áp suất khoảng 0,7 bar. Khoang này được cấp nhiệt bởi hệ thống làm mát động cơ D. Sự giãn nở tiếp theo được thực hiện nhờ van E đến áp suất định trước phụ thuộc vào áp suất chuẩn do lỗ F tạo ra. LPG lỏng
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường 139
Hình 8.11: Bộ bốc hơi-giãn nở
8.3.3.2. Bình chứa nhiên liệu
Hình 8.12: Các dạng bình chứa nhiên liệu LPG Nhiên liệu LPG trên ô tô thường được nén trong bình chứa dưới áp suất khoảng 10 bar. Bình chứa nhiên liệu khí thường có dạng trụ và hai đầu hình bán cầu. Đôi khi bình chứa cũng có dạng hình xuyến (hình 8.12). Dạng bình chứa này giống hệt bánh xe, thường được sử dụng đối với động cơ lưỡng nhiên liệu vì nó có thể đặt vào không gian của bánh xe dự trữ. Để khởi động dễ dàng khi động cơ ở trạng thái nguội, lưu lượng khí ga được gia tăng nhờ mở van ở tầng thứ hai do một nút điều khiển bằng tay G hay một chốt điện từ điều khiển từ xa. Hiện nay phổ biến trong thương mại là phương pháp tạo hỗn hợp bằng bộ chế hòa khí. Các trang bị chế tạo sẵn để cải tạo động cơ xăng sang động cơ LPG gồm: bình chứa LPG, bộ bốc hơi-giãn nở được sấy nóng bởi trích nước làm mát từ động cơ và bộ hỗn hợp dạng Venturi. Lưu lượng ga được khống chế đồng thời bởi bộ giãn nở và hệ thống điều chỉnh lượng nhiên liệu điện tử thông qua các thông tin cần thiết để điều chỉnh lượng xăng
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường 140 Nhìn chung, trọng lượng của bình chứa lớn vì phải chế tạo bằng thép dày khoảng vài mm để đảm bảo an toàn cho ô tô và hành khách đặc biệt là khi xảy ra tai nạn. Ở Pháp bình chứa LPG trên ô tô phải qua thử nghiệm hai bước: bước đầu dưới áp suất tĩnh 30 bar; bước thứ hai thử va chạm (50km/h và dừng) ở áp suất 11 bar trong bình chứa. Bố trí hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG trên ô tô được trình bày trên hình 8.13.
Hình 8.13: Bố trí các hệ thống trên ô tô LPG
8.4. Tổng hợp kinh nghiệm về ô tô dùng LPG Sử dụng LPG làm nhiên liệu cho động cơ nói chung là rất có lợi không những về tính kinh tế mà còn làm giảm rất rõ rệt mức độ ô nhiễm môi trường so với động cơ sử dụng nhiên liệu cổ điển (xăng, diesel).
8.4.1. Tính năng của ô tô LPG Tính năng của động cơ LPG thường được so sánh với động cơ xăng cùng cỡ.
8.4.1.1. Momen, công suất Trước đây động cơ dùng LPG có momen, công suất thấp hơn động cơ xăng cùng cỡ do phun nhiên liệu khí vào đường nạp qua họng Venturi làm giảm hệ số nạp động cơ. Tuy nhiên, trên những động cơ LPG hiện đại, nhiên liệu khí được phun trực tiếp ở dạng lỏng, nên chúng có tính năng kinh tế-kĩ thuật tương đương với động cơ xăng. Thật vậy, so sánh nhiệt trị thể tích của hỗn hợp không khí-xăng và không khí-LPG (ở độ đậm đặc bằng 1) cho thấy xăng cho giá trị cao hơn 3%. Tuy nhiên, không phải chỉ có nhiên liệu gây ra sự khác biệt về momen và công suất động cơ mà các đặc trưng của hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG cũng gây ảnh hưởng đáng kể. Chẳng hạn khi LPG được phun dưới dạng lỏng, sự
Đầu nối để nạp LPG Bộ chuyển xăng/LPG
Đồng hồ xăng/LPG
Hỗn hợp không khí-gas
Bộ giãn nở-bốc hơi
Cảm biến lambda
Bộ vi xử lý LPG
Đường nạp LPG
Bình chứa LPG
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường 141 bốc hơi của nó trên đường nạp làm giảm nhiệt độ khí và do đó làm tăng khối lượng riêng của hỗn hợp, cải thiện được hệ số nạp. Ngược lại khi phun nhiên liệu dạng khí, hệ số nạp bị giảm so với động cơ xăng. Thêm vào đó, sự hiện diện của họng Venturi trên đường nạp gây ra sự xáo trộn động lực học và đó cũng là nguyên nhân làm giảm momen động cơ.
8.4.1.2. Suất tiêu hao nhiên liệu Suất tiêu hao nhiên liệu tính theo thể tích và tính theo khối lượng nhiên liệu của động cơ LPG so với động cơ xăng có lợi thế khác nhau. Trong thực tế nếu so sánh năng lượng tiêu hao trên 100km hành trình (J/100km) thì nhiên liệu LPG được xếp ở vị trí tương đối tốt, thấp hơn động cơ xăng khoảng vài phần trăm. Điều này là do sự lắp đặt hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG mới có khả năng phun nhiên liệu với độ chính xác cao. Mặt khác, hệ thống mới còn dự kiến cả việc cắt nhiên liệu khi giảm tốc độ cho phép giảm suất tiêu hao nhiên liệu đến mức thấp nhất. Thêm vào đó, nếu LPG giàu propane, chỉ số octane của nó rất cao nên có thể tăng tỉ số nén động cơ dẫn đến giảm suất tiêu hao nhiên liệu khoảng 5%.
8.4.2. Mức độ phát ô nhiễm Ô tô sử dụng LPG phát sinh rất ít ô nhiễm. Đây là đặc điểm rất đáng quan tâm đối với công tác bảo vệ môi trường.
8.4.2.1. Các chất ô nhiễm thông thường Như được giới thiệu trên hình 8.14, sự phát sinh ô nhiễm trong khí xả động cơ LPG giảm đi rất đáng kể so với động cơ xăng. Bảng 8.3 cho thấy một ô tô sử dụng LPG thõa mãn một cách dễ dàng tiêu chuẩn Cộng đồng Châu Âu 2000 và tiêu chuẩn California ULEV (ô tô phát ô nhiễm cực thấp). Nổi bật nhất là mức độ giảm CO. Điều này một mặt là do tỉ số H/C đối với LPG cao hơn xăng mặt khác do hỗn hợp được hòa trộn đồng đều hơn khi động cơ sử dụng LPG. Mức độ giảm NOx cũng quan trọng, đặc biệt là khi động cơ hoạt động ở khu vực gần đầy tải do nhiệt độ màng lửa nhiên liệu khí thấp hơn màng lửa xăng. Còn mức độ phát sinh HC thấp chủ yếu là do LPG bay hơi rất dễ dàng (không có lớp nhiên liệu lỏng trên đường nạp), lượng nhiên liệu lỏng bám trên thành buồng cháy thấp và lượng nhiên liệu hấp thụ bởi lớp dầu bôi trơn bé. Chúng ta cũng thấy trên hình 8.15 rằng HC trong khí xả chủ yếu là sản phẩm nhẹ (C1-C4) ít độc hơn hydrocabure nặng trong khí xả động cơ xăng hay Diesel.
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường 142
Hình 8.14: So sánh mức độ phát ô nhiễm của ô tô dùng xăng và LPG
Bảng 8.3: Mức độ phát ô nhiễm của ô tô sử dụng LPG so với các tiêu chuẩn
khắt khe nhất hiện nay
Chất ô nhiễm Giới hạn cho phép Mức độ phát ô nhiễm
Europe 2000
(g/km)
California
ULEV
(g/mile)
Chu trình
Europe (g/km)
Chu trình
FTP75
(g/mile)
CO 2,30 1,70 0,16 0,14
HC 0,20 0,04 0,031 0,032
NO
x 0,15 0,20 0,02 0,065 Quá trình thử theo tiêu chuẩn không hoàn toàn thích hợp với điều kiện vận hành trong thực tế vì nhiệt độ môi trường có thể gây ảnh hưởng đến mức độ phát sinh ô nhiễm của động cơ. Tuy nhiên, đối với động cơ LPG ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường không đáng kể (hình 8.16). Kết quả này làm tăng thêm ưu điểm của động cơ LPG về mặt phát sinh ô nhiễm, đặc biệt đối với dự luật về ô nhiễm môi trường khi động cơ làm việc ở nhiệt độ nạp thấp.
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
123
NO
x (g/km)
HC (g/km)
CO (g/km)
Giới hạn Euro 93
Giới hạn Euro 96
Xăng
LPG
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường 143
Hình 8.15: So sánh thành phần hydrocarbure trong khí xả của ô tô dùng xăng và LPG
Hình 8.16: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến mức độ phát sinh ô nhiễm của ô tô
8.4.2.2. Các chất ô nhiễm đặc biệt Nói chung, các chất ô nhiễm đặc biệt trong khí xả động cơ sử dụng LPG rất thấp. Những chất độc là những chất có nguồn gốc benzène. Mức độ phát sinh của chúng trong khí xả khoảng 0,1mg/dặm đối với động cơ LPG. Trong khi đó đối với động cơ xăng, mức độ phát sinh là 8mg/dặm. Nồng độ buta-1,3-diène cũng thấp, 10 lần thấp hơn động cơ
0,4
0,8
1,2
5 10
0,97
0,5
2,2 2,72
Euro 93
Euro 96
22°C
14°C
7°C
0°C
-7°C
-15°C
22°C
-7°C
22°C
-7°C
HC+NO
x (g/km)
CO (g/km)
Diesel
LPG
Xăng
Chương 8: Động cơ sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường 144 xăng. Sự cải thiện nồng độ aldéhydes dù có ít hơn những chất khác nhưng cũng làm giảm đi 50% so với động cơ xăng. Một ưu thế đặc biệt của nhiên liệu LPG là không cần pha thêm những chất phụ gia để làm tăng chỉ số octane nên trong sản phẩm cháy của nó không có chứa những chất độc như chì.
8.4.3. Viễn ảnh phát triển động cơ LPG Sự phát triển của động cơ LPG trong tương lai phụ thuộc nhiều vào chính sách thuế của từng nước đối với loại nhiên liệu này. Một số nước (Ý, Hà Lan, Hàn Quốc...) từ lâu đã có chính sách thuế ưu đãi để phổ biến nhiên liệu LPG. Tuy nhiên, việc sử dụng rộng rãi LPG trên hầu hết các phương tiện vận tải là khó có thể thực hiện được. Trước mắt, việc áp dụng LPG trên xe bus, taxi, xe tải giao hàng... là rất thực tế. Trong lĩnh vực đó, chỉ có một loại nhiên liệu có thể cạnh tranh với LPG là khí thiên nhiên dùng cho ôtô NGV, nhiên liệu có mức độ phát ô nhiễm còn thấp hơn LPG đối với một số chất. Theo những phân tích trên đây, ô tô nhiên liệu khí dầu mỏ hóa lỏng LPG rất có lợi đối với công tác bảo vệ môi trường. Ở nước ta, việc phát triển loại động cơ này ngoài mục đích bảo vệ môi trường còn góp phần thúc đẩy ngành công nghiệp dầu khí phát triển. Thật vậy, trong một tương lai gần, các nhà máy lọc dầu của ta sẽ bắt đầu hoạt động, sản phẩm LPG nếu được tiêu thụ ngay trên thị trường nội địa sẽ góp phần không nhỏ cho giải quyết vấn đề lưu kho của nhiên liệu khí hóa lỏng. Để các chủng loại động cơ LPG có thể phát triển rộng rãi, một mặt, chúng ta nên có một chính sách khuyến khích ở tầm vĩ mô trong việc điều tiết giá cả và thuế giữa các loại nhiên liệu và mặt khác, chúng ta cũng cần đầu tư cơ sở hạ tầng nhất định cho hệ thống cung cấp LPG. Hình 8.17 giới thiệu một trạm cung cấp LPG cho ô tô ở Pháp.
Hình 8.17: Một trạm cung cấp
LPG cho ô tô ở Pháp

104
Chương 7
CÁC BIỆN PHÁP KĨ
THUẬT LÀM GIẢM MỨC
ĐỘ
GÂY Ô NHIỄM CỦA
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Trong chương này, chúng ta sẽ nghiên cứu những biện pháp làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm ngay trong quá trình cháy của động cơ đốt trong cũng như các giải pháp kĩ thuật xử lí ô nhiễm trên đường xả bằng bộ xúc tác hay lọc.
7.1. Giảm mức độ phát sinh ô nhiễm ngay từ nguồn Trong những thập niên tới, mối quan tâm hàng đầu của việc thiết kế động cơ là giảm mức độ phát sinh ô nhiễm ngay từ nguồn, nghĩa là trước khi ra khỏi soupape xả. Vì vậy, nhà thiết kế động cơ không chỉ chú trọng đơn thuần về công suất hay tính kinh tế của động cơ mà phải cân nhắc giữa các chỉ tiêu đó và mức độ phát sinh ô nhiễm.
7.1.1. Động cơ đánh lửa cưỡng bức Đối với động cơ đánh lửa cưỡng bức, ba chất ô nhiễm chính cần quan tâm là NOx, HC và CO. Ảnh hưởng tổng quát của các yếu tố kết cấu và vận hành động cơ đến sự hình thành các chất ô nhiễm này đã được phân tích ở chương 6. Ở động cơ thế hệ mới làm việc với hỗn hợp nghèo, người ta khống chế thêm vận động rối của hỗn hợp nhiên liệu-không khí trong quá trình cháy để làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm, đặc biệt là HC. Sự tăng cường chuyển động rối sẽ làm tăng tốc độ lan tràn màng lửa và hạn chế việc xuất hiện những vùng 'chết' (gần thành buồng cháy). Gia tăng vận động rối có thể thực hiện bằng cách: - Gia tăng vận động xoáy lốc của hỗn hợp trên đường ống nạp. - Sử dụng hai soupape nạp khi động cơ làm việc ở chế độ toàn tải và một soupape khi làm việc ở tải cục bộ - Tạo ra một tia khí tốc độ cao phun vào đường nạp phụ có kích thước nhỏ hơn đường ống nạp chính. Việc lựa chọn phương pháp phun nhiên liệu riêng rẽ cho từng cylindre hay phun tập trung ở cổ góp đường nạp phụ thuộc nhiều yếu tố (khả năng điều chỉnh, tính năng kinh tế-kỹ thuật, giá thành...). Phương pháp phun nhiên liệu cũng có ảnh hưởng đến sự hình thành các chất ô nhiễm. Thật vậy, phương pháp phun tập trung có ưu điểm là thời gian dành cho việc bốc hơi nhiên liệu tương đối dài do đó hạn chế được hiện tượng ngưng tụ
Chương 7: Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đốt trong 105 nhiên liệu trên đường ống nạp, còn phương án phun riêng rẽ cho phép tránh được sự không đồng đều về thành phần hỗn hợp giữa các cylindre. Việc điều chỉnh góc độ phối khí cũng là một biện pháp làm hài hòa giữa tính năng của động cơ và mức độ phát ô nhiễm HC và NOx. Gia tăng góc độ trùng điệp sẽ làm tăng lượng khí xả hồi lưu do đó làm giảm NOx. Sự thay đổi quy luật phối khí cũng gây ảnh hưởng đến sự phát sinh HC. Những động cơ mới ngày nay có khuynh hướng dùng nhiều soupape với trục cam có thể điều chỉnh được góc độ phối khí. Giải pháp này cho phép giảm nồng độ HC và NOx từ 20 đến 25% so với động cơ kiểu cũ có cùng các tính năng kinh tế-kĩ thuật. Cuối cùng, đối với động cơ làm việc với hỗn hợp nghèo, việc làm giảm nồng độ NOx trong khí xả có thể được thực hiện riêng rẽ hay đồng thời hai giải pháp sau đây: - Tổ chức quá trình trình cháy với độ đậm đặc rất thấp (f = 0,60-0,70). - Hồi lưu một bộ phận khí xả (EGR: Exhaust Gas Recirculation) Ngày nay, hệ thống hồi lưu khí xả được dùng phổ biến trên tất cả loại động cơ đánh lửa cưỡng bức cổ điển hay động cơ thế hệ mới làm việc với hỗn hợp nghèo. Nó cho phép làm bẩn hỗn hợp ở một số chế độ công tác của động cơ nhằm làm giảm nhiệt độ cháy và do đó làm giảm được nồng độ NOx. Về mặt kết cấu nói chung, hệ thống hồi lưu khí xả gồm một van hồi lưu, một hệ thống điều khiển điện trợ lực khí nén và một bộ vi xử lí chuyên dụng. Bộ vi xử lí này nhận tín hiệu từ các cảm biến về nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ khí nạp, tốc độ động cơ, lượng nhiên liệu cung cấp... Sau khi xử lí thông tin nhờ các quan hệ lưu trữ sẵn trong bộ nhớ, bộ vi xử lí phát tín hiệu để điều khiển hệ thống điện trợ lực khí nén đóng mở van hồi lưu để cho quay ngược một lượng khí xả thích hợp vào đường nạp. Hệ thống hồi lưu khí xả phải được điều chỉnh theo tốc độ và tải của động cơ để tránh xảy ra hiện tượng cháy không bình thường làm gia tăng HC trong khí xả. Trong quá trình làm việc, van điều khiển khí xả hồi lưu có thể bị kẹt do sự ngưng tụ của sản phẩm cháy nên cần phải pha chất phụ gia tẩy rửa vào xăng.
7.1.2. Động cơ Diesel Đối với động cơ Diesel các giải pháp kĩ thuật tối ưu làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm ngay trong buồng cháy cần phải được cân nhắc giữa nồng độ của các chất HC, NOx và bồ hóng trong khí xả. Như chúng ta đã phân tích ở chương 6, việc thay đổi góc phun sớm có ảnh hưởng trái ngược nhau đến nồng độ HC và NOx (hình 7.1).
Chương 7: Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đốt trong 106
Hình 7.1 : Ảnh hưởng của góc phun sớm đến sự hình thành
HC và NO
x trong khí xả động cơ Diesel Các nhà chế tạo động cơ Diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kĩ thuật phun và tổ chức quá trình cháy nhằm giới hạn nồng độ hai chất ô nhiễm này. Các biện pháp chính là: - Tăng tốc độ phun để làm giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc độ hòa trộn nhiên liệu-không khí. - Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp. - Điều chỉnh dạng quy luật phun (quan hệ lưu lượng-thời gian) theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá trình phun để làm giảm HC. Đối với động cơ Diesel, dạng hình học của buồng cháy ảnh hưởng đến mức độ phát sinh ô nhiễm quan trọng hơn là đối với động cơ xăng. Cũng như động cơ xăng, hồi lưu khí xả là một trong những biện pháp hiệu quả nhất để giảm mức độ phát sinh NOx trong động cơ Diesel. Tuy nhiên, về mặt kết cấu, hệ thống hồi lưu khí xả trên động cơ Diesel phức tạp hơn vì độ chân không trên đường nạp quá bé không đủ sức mở van hồi lưu. Vì vậy, ngoài bộ vi xử lí chuyên dụng, van điện từ trợ lực khí nén và van hồi lưu, hệ thống còn có một bơm tạo chân không (hình 7.2). Mặt khác, người ta cũng sử dụng thêm các phương pháp phụ sau đây để tăng độ chân không để hút khí xả vào đường nạp: - Tiết lưu trên đường nạp để tạo ra độ chân không cần thiết - Sử dụng một bơm đặc biệt để hút khí xả - Trích khí cháy hồi lưu ở trước turbine và sau khi đã qua lọc
100
200
100
200
+4 +2 0 -2 -4 -6
NOx
HC
Góc bắt đầu
phun tối ưu Trễ Sớm Gqtk
Chương 7: Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đốt trong 107
Hình 7.2: Sơ đồ nguyên lí của hệ thống hồi lưu khí xả động cơ Diesel Hiện nay, tỉ lệ khí xả hồi lưu của động cơ Diesel trên ô tô du lịch còn thấp. Trong tương lai, chắc chắn tỉ lệ này phải tăng lên để thỏa mãn luật môi trường ngày càng trở nên khắt khe hơn. Tuy nhiên, khí xả hồi lưu có thể làm tăng một ít nồng độ bồ hóng (hình 7.3) và đó là điều cần phải xem xét. Cũng như đối với động cơ đánh lửa cưỡng bức, khí xả hồi lưu là nguồn gây bẩn đường nạp và buồng cháy. Vì vậy, việc sử dụng rộng rãi hệ thống hồi lưu khí xả trên động cơ Diesel cần phải đi song song với việc phát triển dầu Diesel có chứa chất tẩy.
84
12
0,4
0,8
0%
10% 20% 30%
Phát sinh NOx
(mg/g nhiên liệu)
Phát sinh bồ hóng
(mg/g nhiên liệu)
Tỉ lệ khí xả hồi lưu
Van hồi lưu
khí xả
Bộ trao đổi
không khí/không khí
Máy nén
Tốc Bộ vi xử lý
độ
Lưu lượng
nhiên liệu
Lọc khí
Lưu lượng kế
Bơm hút
Van điện/khí nén
Lọc
Chương 7: Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đốt trong 108
Hình 7.3: Ảnh hưởng của tỉ lệ khí xả hồi lưu đến mức độ
phát sinh NOx và hạt rắn Cuối cùng, trong tương lai, việc hoàn thiện bộ điều chỉnh điện tử tổ hợp, tác động cùng lúc đến nhiều thông số: góc phun sớm, lượng nhiên liệu chu trình, lượng khí xả hồi lưu... lắp trên xe du lịch cũng như xe vận tải sẽ góp phần đáng kể vào việc làm giảm mức độ phát ô nhiễm ngay từ trong quá trình cháy.
7.2. Xử lí khí xả bằng bộ xúc tác Việc xử lí khí xả động cơ đốt trong bằng bộ xúc tác đã được nghiên cứu và phát triển ở Mĩ cũng như ở Châu Âu từ những năm 1960. Đầu tiên, người ta sử dụng các bộ xúc tác oxy hóa trên những động cơ hoạt động với hỗn hợp giàu. Sau đó, hệ thống xúc tác lưỡng tính đã được phát triển để xử lí khí xả. Hệ thống này bao gồm bộ xúc tác khử, bộ cung cấp không khí và bộ xúc tác oxy hóa. Bộ xúc tác 'ba chức năng' đầu tiên được đưa vào sử dụng từ năm 1975 trên động cơ đánh lửa cưỡng bức làm việc với hệ số dư lượng không khí a xấp xỉ 1 và trở thành bộ xúc tác được ứng dụng rộng rãi nhất hiện nay. Từ năm 1990, các bộ xúc tác mới được áp dụng trên động cơ đánh lửa cưỡng bức làm việc với hỗn hợp nghèo, động cơ Diesel và động cơ 2 kì. Trong khi chờ đợi những giải pháp kĩ thuật lí tưởng nhằm hạn chế triệt để các chất ô nhiễm từ trong quá trình cháy thì việc xử lí khí xả bằng xúc tác là biện pháp hữu hiệu nhất để giảm mức độ phát sinh ô nhiễm của ô tô. Người ta ước tính đến năm 2000-2005 sẽ có hơn 80% ô tô lưu hành được trang bị bộ xúc tác.
7.2.1. Bộ xúc tác ba chức năng Bộ xúc tác 'ba chức năng' (three-way) là bộ xúc tác cho phép xử lí đồng thời CO, HC và NOx bởi các phản ứng oxy hóa-khử (hai chất đầu tiên bị oxy hóa còn chất thứ ba bị khử).
7.2.1.1. Nguyên tắc chung và cấu tạo của bộ xúc tác Các phản ứng chính diễn ra trong bộ xúc tác gồm: Oxy hóa CO O CO C H x y O xCO y H O
x y
+ →
+ +
⎛⎜⎝
⎞⎟ ⎠
→ +
⎧⎪⎨⎪⎩ 12 4 2
2 2
2 2 2
Chương 7: Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đốt trong 109
K hº NO H N H O NO CO N CO x y NO C H x y N xCO y H O
x y
+ → +
+ → +
+
⎛⎜⎝
⎞⎟ ⎠
+ → +
⎛⎜⎝
⎞⎟ ⎠
+ +
⎧⎪⎨⎪⎩
2 2 2
2 2
2 2 2 1212 2 2 4 2 Hai phản ứng oxy hóa diễn ra khi độ đậm đặc f nhỏ hơn hay bằng 1 (hỗn hợp nghèo). Trong khi đó, ba phản ứng phân hủy NO diễn ra thuận lợi trong hỗn hợp giàu. Trong các phản ứng khử, người ta chỉ quan tâm đến NO vì nó là thành phần chủ yếu trong NOx. Trong cùng điều kiện về nhiệt độ, việc oxy hóa CO, HC và khử NOx (nghĩa là 5 phản ứng kể trên phải diễn ra cùng lúc với tốc độ đủ lớn), chỉ có thể diễn ra một cách đồng thời khi hệ số dư lượng không khí của hỗn hợp nạp vào động cơ xấp xỉ 1. Đó là lí do giải thích tại sao tất cả ô tô có bộ xúc tác ba chức năng phải làm việc với tỉ lệ hỗn hợp cháy hoàn toàn lí thuyết và tỉ lệ này được điều chỉnh nhờ cảm biến lambda. Tỉ lệ biến đổi các chất ô nhiễm qua bộ xúc tác rất nhạy cảm đối với sự thay đổi tỉ lệ hỗn hợp (hình 7.4). Mặt khác, việc duy trì thành phần hỗn hợp có f=1 ngoài việc tăng tỉ lệ biến đổi các chất ô nhiễm nó còn hạn chế phản ứng 'nhiễu' tạo N2O (protoxyde nitơ): 2
2 2
2 2 2
2 2 2 NO CO N O CO NO H N O H O NO hydrocarbure N O H O CO
+ → +
+ → +
+ → + + Cường độ các phản ứng này bé nhất khi độ đậm đặc của hỗn hợp xấp xỉ 1.
Hình 7.4: Biến thiên hiệu quả ống xả xúc tác 3 chức năng theo độ lệch
của tỉ số không khí/nhiên liệu so với giá trị cháy hoàn toàn lí thuyết
20
40
60
80
100
-0,2 -0,1 0 0,1 0,2
HC
CO
NOx
NO--->N2O
Biến thiên tỉ số
Cháy hoàn toàn không khí/nhiên liệu
lí thuyết
Chương 7: Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đốt trong 110 Hệ thống xúc tác bao gồm gộp đỡ (support) và lớp kim loại hoạt tính. Ngày nay gộp bằng gốm hay kim loại liền một khối, gọi là monolithe, được dùng rộng rãi nhất. Gộp đỡ monolithe là những ống trụ tiết diện tròn hay ovale bên trong được chia nhỏ bởi những vách ngăn song song với trục. Mặt cắt ngang của bộ phận công tác vì vậy có dạng tổ ong với tiết diện tam giác hay vuông. Đối với động cơ có công suất khoảng 100kW, tiết diện tổng cộng cần thiết của các phần tử công tác khoảng 130cm2 và thể tích tổng cộng của monolithe khoảng 2-3 lít (0,02-0,03 dm3/kW). Vật liệu gồm dùng phổ biến là cordiérite: 2MgO,2Al2O3,5SiO2. Vật liệu này có ưu điểm là nhiệt độ nóng chảy cao (1400°C) do đó nó có thể chịu đựng được nhiệt độ khí xả và nhiệt độ xúc tác (đôi lúc lên đến 1100°C). Gộp đỡ monolithe kim loại ngày nay có nhiều ưu thế hơn. Nó được chế tạo bằng thép lá không rỉ có bề dày rất bé. Ưu điểm của kim loại là dẫn nhiệt tốt cho phép giảm được thời gian khởi động hệ thống xúc tác. Lớp hoạt tính là nơi diễn ra các phản ứng xúc tác được chế tạo bằng những kim loại quý mạ thành lớp rất mỏng trên vật liệu nền (wash-coat). Vật liệu nền rất cần thiết vì gộp đỡ (kim loại hay gốm) có diện tích bề mặt riêng thấp. Vật liệu nền chủ yếu là một lớp nhôm gamma, bề dày khoảng 20-50 micron được tráng trên bề mặt của rãnh gộp. Sự hiện diện của nó cho phép làm tăng bề mặt riêng của gộp do đó thuận lợi cho hoạt tính xúc tác của kim loại quý. Ngoài nhôm ra, vật liệu nền còn chứa những thành phần ổn định cũng như những kim loại khởi động cho hoạt tính xúc tác. Có 3 loại kim loại quý thường được dùng để tráng trên bề mặt của vật liệu nền: Platine, Palladium, Rhodium. Hai chất đầu tiên (Pt, Pd) dùng cho các phản ứng xúc tác oxy hóa, trong khi đó Rh cần thiết cho phản ứng xúc tác khử NOx thành N2. Thành phần Pt/Pd được lựa chọn dựa trên một số yêu cầu về tính năng của bộ xúc tác: hiệu quả xúc tác ở nhiệt độ thấp, độ bền, tuổi thọ... Khối lượng kim loại quý dùng cho mỗi bộ xúc tác rất thấp, khoảng từ 1 đến 2 gam cho mỗi ô tô. Ngoài ra, bộ xúc tác cũng chứa những chất khác như kền, cérium, lanthane, baryum, zirconium, sắt, silicium... với hàm lượng bé. Những chất này tăng cường thêm hoạt tính xúc tác, tính ổn định và chống sự lão hóa của kim loại quý.
7.2.1.2. Khởi động bộ xúc tác Bộ xúc tác ba chức năng chỉ phát huy tác dụng khi nhiệt độ làm việc lớn hơn 250°C. Khi vượt qua ngưỡng nhiệt độ này, tỉ số biến đổi những chất ô nhiễm của bộ xúc tác tăng rất nhanh, đạt tỉ lệ lớn hơn 90%. Do đó, trên ô tô bộ xúc tác chỉ tác động sau một khoảng thời gian khởi động nhất định để nhiệt độ của bộ xúc tác đạt được giá trị ngưỡng này. Trong khoảng thời gian đó, các chất ô nhiễm trong khí xả hầu như không được xử lí. Thực nghiệm cho thấy bộ xúc tác đạt được nhiệt độ ngưỡng sau khi ô tô chạy được từ 1 đến 3 km trong thành phố.

Chương 7: Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đốt trong 111 Nhiệt độ khởi động bộ xúc tác được định nghĩa là nhiệt độ mà ở đó tỉ lệ biến đổi các chất ô nhiễm đạt 50%. Hình 7.5 cho thấy nhiệt độ khởi động của bộ xúc tác có thể thay đối theo thành phần hóa học của hỗn hợp cần xử lí. Nói chung alkane chuỗi ngắn, đặc biệt là méthane là những hydrocarbure khó oxy hóa nhất; những hydrocarbure thơm, alcène, có thể oxy hóa ở nhiệt độ tương đối thấp. Vì vậy, trên động cơ, nhiệt độ khởi động bộ xúc tác có thể chênh lệch từ 10 đến 20 độ tùy theo thành phần nhiên liệu sử dụng. Một biện pháp dùng để giảm thời gian khởi động là sấy bộ xúc tác bằng điện. Biện pháp này tốn kém, công suất cần thiết của thiết bị sấy tương đối cao (khoảng 5,5kW để đạt được nhiệt độ sấy từ 300 đến 350°C trong 15s).
7.2.1.3. Sự lão hóa bộ xúc tác Tính hiệu quả của bộ xúc tác giảm dần theo thời gian sử dụng (hình 7.6). Nguyên nhân gây lão hóa này là do tác động đồng thời của các tác nhân hóa, lí, nhiệt và cơ học, trong đó tác nhân hóa học do nhiên liệu trực tiếp hay gián tiếp gây ra là quan trọng nhất.
Hình 7.5: Nhiệt độ khởi động đối với các hợp chất hữu cơ khác nhau
2 4 6 8
500
600
700
800
Nhiệt độ
khởi động (K) Alcanes Acétylène Alcools Ethylène Aromatique
Số nguyên tử Carbon HC CO NOx
10
100
0,5 1 5 10 50 100
Gia tăng nhiệt độ
khởi động (C)
Thời gian sử dụng (h)
Chương 7: Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đốt trong 112
Hình 7.6: Gia tăng nhiệt độ khởi động của bộ xúc tác theo thời gian sử dụng ô tô
A. Tác động của chì Tác hại của chì đến bộ xúc tác có thể do nhiều hợp chất hóa học của nó hình thành trong quá trình cháy gây ra (các oxyde, halogénure, sulfate). Tác hại của chì là phủ lên mặt chất xúc tác một lớp kim loại trơ ở nhiệt độ cao và chèn kín các lỗ xốp ở nhiệt độ thấp. Những chất halogène, chlor và brome, chính chúng cũng làm giảm dần tính năng của bộ xúc tác do chúng bị hấp thụ trên bề mặt kim loại quý.
Hình 7.6: Ảnh hưởng của chì đến bộ xúc tác 3 chức năng Vì vậy, phải tránh việc sử dụng xăng pha chì đối với động cơ có ống xả xúc tác. Tuy nhiên, xăng pha chì không hủy hoàn toàn hoạt tính xúc tác. Tính xúc tác có thể được phục hồi lại một phần khi sử dụng xăng không pha chì (hình 7.6)
B. Tác động của phosphore Sự hiện diện của phosphore trong nhiên liệu gây ảnh hưởng rất nghiêm trọng đến bộ xúc tác. Phosphore một mặt gây ra sự sai lệch tín hiệu của cảm biến lambda và mặt khác, làm giảm hiệu quả của bộ xúc tác, nhất là đối với việc oxy hóa CO.
Quãng đường chạy (mile) 500 1000 1500 2000 2500 3000 100 200 300 400 4 8 12 16 21 0
Mức độ phát ônhiễm
(% giá trị ban đầu)
Mức độ phát ônhiễm
(g/mile) HC CO
1 bình
xăng
pha chì
3 bình
xăng không
pha chì
1 bình
xăng
pha chì
3 bình
xăng không
pha chì
Chương 7: Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đốt trong 113 Trong thực tế, nhiên liệu thông thường có hàm lượng phosphore nhỏ hơn 0,02ppm. Mặt khác, phosphore trong khí xả cũng có thể bắt nguồn từ chất chống mòn pha trong dầu bôi trơn (dialkyldithiophosphate kẽm). Tuy nhiên, hàm lượng đó không đủ gây ra những tác hại đáng kể đối với bộ xúc tác.
C. Tác động của lưu huỳnh Lưu huỳnh hiện diện trong xăng có tác hại làm trơ hóa dần bộ xúc tác ba chức năng, đặc biệt là trong điều kiện hỗn hợp tương đối giàu. Tuy nhiên sự trơ hóa do lưu huỳnh gây ra có thể phục hồi khi sử dụng xăng có thành phần lưu huỳnh rất thấp. Lưu huỳnh trong xăng còn có thể gây ra một hiện tượng bất lợi khác: phát sinh những bọng khí H2S trong một số điều kiện làm việc, chẳng hạn khi khởi động ở trạng thái nguội hay khi chạy không tải sau giai đoạn giảm tốc. Thật vậy, khi động cơ làm việc với hỗn hợp tương đối nghèo, lưu huỳnh được lưu trữ dưới dạng sulfate, chủ yếu là sulfate cerium. Hợp chất này sau đó biến thành H2S khi thành phần nhiên liệu-không khí tức thời chuyển sang giàu. Để chống lại hiện tượng này, người ta pha vào kim loại xúc tác một hàm lượng kền rất bé. Giải pháp này được áp dụng ở Mĩ nhưng không được áp dụng ở Châu Âu do độc tính của kền.
D. Lớp bám carbon Khi ô tô có bộ xúc tác ba chức năng được sử dụng thường xuyên trên những quãng đường ngắn, sự lập lại thường xuyên quá trình khởi động, quá trình đòi hỏi hỗn hợp giàu, có thể gây ra một lớp than đáng kể bám trên ống xả xúc tác. Khi đó cần một nhiệt độ cao thì bộ xúc tác mới khởi động được. Tuy nhiên tác động của lớp than đến bộ xúc tác có thể khử đi khi đốt cháy nó bằng nhiệt độ cao. Bộ xúc tác trở lại tính năng ban đầu sau khi hết lớp than.
7.2.2. Bộ xúc tác oxy hóa dùng cho động cơ Diesel Bộ xúc tác oxy hóa Diesel hiện nay chưa được phổ biến rộng rãi như bộ xúc tác ba chức năng của động cơ xăng vì mức độ phát sinh ô nhiễm của động cơ Diesel về CO và HC còn nằm trong giới hạn cho phép, chưa cần thiết phải sử dụng thiết bị xử lí trên đường xả. Mặt khác, bộ xúc tác oxy hóa không có tác dụng đối với NOx và chỉ có tác dụng rất giới hạn đối với bồ hóng.
7.2.2.1. Đặc điểm của bộ xúc tác và điều kiện sử dụng: Khí xả của động cơ Diesel có chứa bồ hóng và một lượng bé CO, HC do hệ số dư lượng không khí lớn. Trên nguyên tắc, sự xúc tác oxy hóa diễn ra thuận lợi. Khó khăn duy nhất liên quan đến nhiệt độ môi trường phản ứng thấp. Hình 7.7 cho thấy nhiệt độ môi trường cần phải đạt đến 200°C thì bộ xúc tác mới bắt đầu khởi động. Vào khoảng 300°C, bộ xúc tác bắt đầu oxy hóa đồng thời SO2 thành SO3. Các chất này do lưu huỳnh trong nhiên liệu tạo ra. Đây là một hiện tượng rất xấu vì nó làm gia tăng
Chương 7: Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đốt trong 114 mức độ phát sinh hạt rắn (hình 7.8). Mặt khác, sau khi hình thành, SO3 có thể biến thành acid sulfuric ngậm nước và chất này bị giữ lại một phần trên lọc làm ảnh hưởng rất đáng kể đến tuổi thọ của lọc. Vì vậy, việc sử dụng bộ xúc tác oxy hóa trên động cơ Diesel cần phải đi kèm với việc sử dụng nhiên liệu có thành phần lưu huỳnh rất thấp. Trên cơ sở điều kiện kĩ thuật này, Liên Hiệp Châu Âu đã đề ra tiêu chuẩn giới hạn lưu huỳnh trong nhiên liệu Diesel không được vượt quá 0,05% áp dụng từ ngày 1 tháng 10 năm 1996.
Hình 7.7: Biến thiên của tỉ lệ oxy hóa theo nhiệt độ khí xả
Hình 7.8: Ảnh hưởng của thành phần lưu huỳnh trong nhiên liệu
đến sự phát sinh hạt rắn theo nhiệt độ khí vào ống xả Về mặt kết cấu, kim loại quý dùng cho bộ xúc tác oxy hóa Diesel chủ yếu là Platine và Palladium hoặc hợp kim của hai chất này, trong đó Palladium được ưa chuộng hơn vì nó khó oxy hóa SO2 thành SO3.
25
50
75
100
100 200 300 400 500 600 700
CO
HC
SO2
Tỉ lệ biến đổi
CO (%)
Nhiệt độ khí (C)
Thành phố Đường trường
25
50
75
100
200 300 400 500 600
0,3%
Phát sinh bồ
hóng (g/h)
Nhiệt độ khí vào bộ xúc tác (°C)
Thành phần
lưu huỳnh
0,15%
0,1%
0,05%
0%
Chương 7: Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đốt trong 115 Sự hiện diện của lưu huỳnh trong dầu Diesel, ngay cả khi hàm lượng rất bé, cũng gây ảnh hưởng đáng kể đến hoạt tính của bộ xúc tác, đặc biệt là nó làm tăng nhiệt độ khởi động của bộ xúc tác (hình 7.9). Tuy nhiên bộ xúc tác có thể phục hồi được đặc tính ban đầu khi động cơ sử dụng nhiên liệu không chứa lưu huỳnh.
Hình 7.9: Ảnh hưởng của thành phần lưu huỳnh trong nhiên liệu
đến nhiệt độ khởi động của bộ xúc tác
7.2.2.2. Hiệu quả của bộ xúc tác oxy hóa Diesel Như trên đã nêu, việc sử dụng bộ xúc tác oxy hóa phải kèm theo việc sử dụng nhiên liệu Diesel không chứa lưu huỳnh. Thử nghiệm động cơ ô tô nhẹ theo chu trình ECE+EUDC cho thấy bộ xúc tác oxy hóa trên động cơ Diesel có thể làm giảm trung bình 35% đối với CO, 30% đối với HC, 25% đối với hạt rắn hòa tan (SOF).
7.2.3. Khử oxyde nitơ trong môi trường có sự hiện diện của oxy Kĩ thuật này thường được gọi là 'khử NOx' được dùng trên động cơ đánh lửa cưỡng bức làm việc với hỗn hợp nghèo và trên động cơ Diesel. Nó là đối tượng nghiên cứu của rất nhiều công trình nhưng cho tới nay kĩ thuật đó vẫn chưa được triển khai trong công nghiệp. 'Khử NOx' là vấn đề mấu chốt trong xử lí khí xả trên đường thải, vì ngày nay ngoài hệ thống hồi lưu khí xả khả dĩ làm giảm NOx ngay trong quá trình cháy (nhưng gây ra những nhược điểm về tính kinh tế-kĩ thuật của động cơ), chưa có một giải pháp kĩ thuật nào nào khả dĩ khử được NOx đối với hai loại động cơ vừa nêu, mà chính hai loại động cơ đó lại là những động cơ có rất nhiều ưu thế về tính năng kinh tế-kĩ thuật. Bộ xúc tác khử NOx chủ yếu là giảm oxyde nitric NO, chất chiếm đại bộ phận trong NOx. Sự phân giải NO được viết như sau: 2NO ---> N2 + O2
20
40
60
160 180 200 220 240
Tỉ lệ biến đổi
HC (%)
Nhiệt độ khí vào bộ xúc tác (°C)
Thành phần
lưu huỳnh
0% 0,05% 0,15%
∆T=25°C
Chương 7: Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đốt trong 116 Về phương diện nhiệt động học, phản ứng trên hoàn toàn có thể xảy ra nhưng với tốc độ phản ứng rất thấp.
Hình 7.10: Ảnh hưởng của việc phun hydrocarbure trên đường xả
đến hiệu quả khử NOx Một phương án khác, đã được áp dụng trên động cơ tàu thủy cỡ lớn là thêm chất phụ gia ammoniac hay uré (NH2-CO-NH2) trong khí xả và xử lí toàn bộ hợp chất nhận được trên bộ xúc tác nền oxyde titan phủ lớp oxyde vanadium, chất có khả năng hấp thụ mạnh những chất khử. Khi đó, phản ứng xúc tác tổng quát được viết như sau: NO + NH3 + 0,25O2 ---> N2 + 1,5H2O
25
50
75
100
50 150 250 350 450
Tỉ lệ biến
đổi
Nhiệt độ (°C)
10
20
30
50 150 250 350 450
Tỉ lệ biến
đổi
Nhiệt độ (°C)
25
50
75
100
50 150 250 350 450
Tỉ lệ biến
đổi
Nhiệt độ (°C)
Không phun
Phun CO NOx HC
Chương 7: Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đốt trong 117 Phản ứng trên cho phép loại trừ được 70-80% NO chứa trong khí xả. Tuy nhiên, kĩ thuật này hiện nay chưa được áp dụng trên động cơ ô tô (thời gian tiếp xúc cần thiết lớn, độc tính của ammoniac...) Các nghiên cứu mới đây được tiến hành theo hướng khử NO bằng hydrocarbure đã có mặt hay được cung cấp thêm vào trong khí xả. Phản ứng khử được viết như sau: NO + Hydrocarbure ----> N2 + CO2 + H2O Phản ứng trên thực tế xảy ra với tỉ lệ biến đổi từ 40-80% nhờ bộ xúc tác đồng phủ trên nền zéolithe hay platine phủ trên nền zéolithe. Tuy nhiên, điều kiện trong khí xả động cơ còn khác biệt nhiều so với điều kiện thí nghiệm tối ưu đối với phản ứng trên vì: - Nhiệt độ khí xả quá thấp (150-250°C so với điều kiện thí nghiệm 400-500°C). - Nồng độ hydrocarbure không đủ (thấp hơn điều kiện thí nghiệm từ 20-40 lần). Tuy điều kiện thực tế còn khác biệt nhiều so với điều kiện thí nghiệm nhưng phương pháp khử NOx bằng hydrocarbure có rất nhiều hứa hẹn. Hình 7.10 giới thiệu một vài kết quả được công bố trong những năm gần đây. Ngoài những khó khăn vừa nêu, trước khi đưa bộ xúc tác khử NOx bằng hydrocarbure vào ứng dụng trong công nghiệp, người ta cũng cần phải giải quyết một số vấn đề kĩ thuật khác chẳng hạn như khống chế phản ứng tạo N2O và kéo dài tính ổn định của bộ xúc tác theo thời gian. Trong thực tế, bộ xúc tác khử NOx ở động cơ Diesel không cần phải đạt tính năng cao như bộ xúc tác ba chức năng. Tỉ số biến đổi NOx chừng 30- 40% là có thể chấp nhận được. Cũng giống như các bộ xúc tác khác, việc xử dụng bộ xúc tác khử NOx trên đường xả động cơ Diesel cần phải đi kèm với việc sử dụng nhiên liệu không chứa lưu huỳnh.
7.3. Lọc hạt rắn Nhờ những thành tựu trong nghiên cứu hoàn thiện việc tổ chức quá trình cháy trong động cơ Diesel mà trong hai mươi năm qua, mức độ phát sinh hạt rắn của động cơ Diesel đã giảm đi rất nhiều. Mức độ phát sinh bồ hóng của động cơ Diesel lắp trên ô tô du lịch ở Châu Âu đã giảm từ 0,50 g/km xuống 0,08g/km, thỏa mãn tiêu chuẩn ô nhiễm năm 1996 của EU. Với tốc độ tiến bộ như hiện nay trong nghiên cứu quá trình cháy và nâng cao tính chất nhiên liệu, trong những năm tới đây, các thế hệ động cơ Diesel mới có thể thỏa mãn được tiêu chuẩn Euro 2000 (khoảng 0,05 g/km). Nghiên cứu hoàn thiện quá trình cháy có thể làm giảm nồng độ bồ hóng trong điều kiện cháy bình thường. Tránh tập trung nhiên liệu ở những vùng có nhiệt độ cao là điều kiện tiên quyết để hạn chế mức độ phát sinh bồ hóng. Tuy nhiên, trên các phương tiện vận tải động cơ thường xuyên tăng giảm tải trong khi vận hành và đó là nguyên nhân cơ bản phát sinh bồ hóng trong động cơ Diesel hiện đại.
Chương 7: Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đốt trong 118 Cải tiến hình dạng buồng cháy, thay đổi thành phần nhiên liệu, pha các chất phụ gia... có ít nhiều tác dụng làm giảm nồng độ bồ hóng trong khí xả. Giảm công suất động cơ cũng là cách giảm nồng độ bồ hóng nhưng công suất động cơ Diesel càng lớn thì hiệu quả kinh tế càng cao. Các nhà khoa học đã và đang ra sức tìm kiếm các giải pháp hoàn thiện quá trình cháy trong động cơ Diesel để giảm nồng độ bồ hóng trong khí xả đến mức thấp nhất. Tuy nhiên cho dù nồng độ bồ hóng trong khí xả Diesel giảm đi nhiều, nó vẫn luôn là mối quan tâm của các nhà khoa học vì bồ hóng rất dễ đi sâu vào phổi, bị giữ lại ở phế nang gây nhiều tác hại đối với cơ quan hô hấp. Người ta thấy rằng trong số những hạt bụi có mặt trong khí quyển thì những hạt có kích thước tương ứng với hạt bồ hóng bị giữ lại trong phổi dễ dàng nhất và tồn tại ở đó trong thời gian dài nhất. Chính vì lẽ đó, việc lọc bồ hóng trên đường xả của động cơ Diesel rất được quan tâm trong những năm gần đây cho dù kĩ thuật này còn phức tạp và tốn kém. Bồ hóng trong khí xả có kích thước rất bé. Đa số hạt bồ hóng (hơn 90% số hạt) có đường kính trung bình khoảng 1µm. Lọc hạt cỡ này rất khó vì nó sẽ gây tổn thất lớn trên đường thải. Hạt bồ hóng xốp, có khối lượng riêng trung bình khoảng 0,07g/cm3 nên lọc bị tắt rất nhanh. Làm sạch thường xuyên bồ hóng bám trên lõi lọc là điều kiện cần thiết để đảm bảo lọc hoạt động bình thường. Lọc bồ hóng tập trung giải quyết hai vấn đề cơ bản đó là lựa chọn kĩ thuật lọc và phương pháp tái sinh lọc.
7.3.1. Kĩ thuật lọc
bồ hóng Có nhiều phương án lọc bồ hóng khác nhau nhưng nhìn chung chúng dựa trên cùng nguyên tắc là bẫy hạt bồ hóng.
Hình 7.11 : Lõi lọc
1. Kĩ thuật lọc Hai mươi năm qua, nhiều công trình nghiên cứu về lọc bồ hóng đã được tiến hành nhưng chưa có một loại lọc nào được ứng dụng rộng rãi. Giá thành lọc vẫn còn cao, hệ thống lọc còn phức tạp và tuổi thọ của lọc thấp. Lọc chế tạo bằng vật liệu gốm đã được áp dụng từ năm 1981. Hiệu quả lọc của chúng rất cao (có thể đạt 90%), nhưng sự phát triển loại lọc này còn bị hạn chế do chưa tìm ra được một hệ thống tái sinh tin cậy với giá thành hạ. Thành lọc có bề dày 0,3mm, vật liệu có độ xốp 40÷50% với đường kính lỗ xốp trung bình 14µm. Lõi lọc được chế tạo thành dạng tổ ong và được làm kín ở một đầu xen kẽ nhau (hình 7.11). Khí xả vào đầu hở của lọc, khi qua các lỗ xốp của thành bồ hóng bị giữ lại. Trong lõi lọc hiện đại, dây điện trở được bố trí trong thành gốm để đốt bồ hóng trong quá trình tái sinh. Lọc bằng vật liệu gốm thường hay bị nứt hỏng do ứng suất nhiệt khi tái sinh và xung lực của dòng khí thải.
Thành xốp
Nút gốm
Chương 7: Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đốt trong 119 Lọc gốm monolithe là dạng lọc được nghiên cứu và thử nghiệm nhiều nhất kể từ khi đề ra giải pháp lọc bồ hóng. Lọc được cải tạo từ gộp của bộ xúc tác ba chức năng bằng cách làm kín xen kẽ đầu các rãnh thông sao cho khí thải buộc phải qua lớp xốp của thành gốm ngăn cách hai rãnh thông liền nhau (hình 7.12). Phương pháp lọc này gọi là phương pháp 'thổi qua tường' (wall flow). Hiệu quả của lọc rất cao (lớn hơn 90%) nhưng trở lực trên đường xả lớn và gradient nhiệt độ trong lõi lọc cao khi tái sinh lọc. Vật liệu gốm thường được sử dụng là cordiérite (2MgO,2Al2O3,5SiO2) hoặc carbure silic (SiC).
Hình 7.12: Lõi lọc gốm Lọc sợi gốm được chế tạo từ sợi silic hay hỗn hợp oxyde nhôm và silic, được cuộn thành lớp dày khoảng 10-12mm quanh những ống bằng kim loại có đường kính 40mm. Khí xả di chuyển từ bên trong ống ra ngoài. Lớp sợi này tạo thành lưới lọc với đường kính trung bình của lỗ khoảng 10 micron. Dạng lọc này có ưu điểm là ít chịu ảnh hưởng của ứng suất nhiệt và cơ khí, hiệu quả lọc vừa phải (75-80%). Lọc lưới sợi gốm vừa mới được phát triển trong những năm gần đây nhưng có rất nhiều hứa hẹn. Những sợi gốm có đường kính chừng 10 micron được đan lại thành tấm (hình 7.13) mà dạng lỗ trống được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu quả lọc cao nhất và độ cứng vững chấp nhận được. Các tấm này được dệt theo phương pháp cổ điển của công nghệ dệt. Hiệu quả lọc, độ chịu đựng gradient nhiệt và rung động cơ học của lõi lọc này rất tốt.
Thành xốp
Bồ hóng bị giữ lại Nút gốm
Khí xả A B
Chương 7: Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đốt trong 120
Hình 7.13: Lõi lọc bằng lưới sợi gốm Lọc bằng sợi thép mạ nhôm có quy trình chế tạo đơn giản hơn. Nó có ưu điểm chịu được sự thay đổi nhiệt độ, rung động và xung lực của khí xả. Thể tích của lõi lọc và kích thước của sợi lọc được xác định theo lưu lượng khí xả và tổn thất áp suất cho phép. Sợi thép sau khi mạ nhôm có bề dày 0,2mm là tối ưu nhất (hình 7.14). Lõi lọc bằng kim loại xốp được áp dụng trong những năm gần đây. Kim loại xốp có tên gọi là Celmet, đó là hợp kim Ni-Cr-Al, có thể chịu đựng được nhiệt độ 700oC trong 300 giờ. Tổn thất áp suất chỉ bằng khoảng 1/10 so với lọc bằng vật liệu gốm thông thường. Lọc Celmet có đường kính lỗ xốp trung bình khoảng 500 µm (hình 7.15). Kích thước lỗ có thể điều chỉnh bằng cách gây biến dạng lõi lọc hay ghép chồng lên nhau nhiều tấm lọc đồng trục. Thường lõi lọc gồm hai lưới lọc hình trụ được bố trí đồng trục và giữa hai lõi lọc này người ta bố trí một điện trở để tái sinh lọc. Khí xả vào không gian giữa hai lưới và thoát qua các lỗ xốp của chúng. Bồ hóng bám trên thành lọc được đốt định kì bằng bức xạ của điện trở. Do không gian giữa hai lưới lọc nhỏ nên công suất điện tiêu tốn cho điện trở đốt cũng giảm.
Chương 7: Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đốt trong 121
Hình 7.14: Lõi lọc bằng sợi thép mạ nhôm Lưới lọc tĩnh điện được áp dụng trong các thiết bị lọc bụi công nghiệp cũng có nhiều triển vọng được sử dụng trong các bộ lọc bồ hóng động cơ Diesel. Ưu điểm của loại lọc này là có thể kết hợp giữa nguyên lí lọc lưới cổ điển và lọc tĩnh điện. Nó gồm các lưới bằng thép không rỉ, cách điện và đặt xen kẽ nhau. Chúng được nối lần lượt các cực âm, dương của accu. Khi dòng khí thải đi qua lưới, những hạt bồ hóng kích thước lớn bị giữ lại và những hạt nhỏ thoát qua lọc nhưng bị nhiễm điện. Những hạt này sau đó bị giữ lại bằng lực hút tĩnh điện trên lưới lọc phía sau có điện thế trái dấu (hình 7.16a). Điện áp càng lớn, hiệu quả lọc càng cao (hình 7.16b). Lọc bằng cách ngưng tụ hơi nước để hấp thụ bồ hóng hiện cũng đang được nghiên cứu. Khí xả qua bộ lọc được làm lạnh đến dưới điểm ngưng tụ hơi nước (khoảng 50oC) bằng một lưới gồm những ống làm lạnh có đuờng kính bé. Khi dòng khí xả đi qua, hạt bồ hóng bị giữ lại trên bề mặt những giọt nước ngưng tụ. Nước và bồ hóng sau đó được chứa vào bình ngưng và định kì chúng được lấy ra để xử lí.
Hình 7.15: Lọc celmet
Lọc bằng lưới Lọc tĩnh điện
Lưới lọc Bồ hóng Lưới nhiễm điện dương
Khí xả
Khí xả
Lưới nhiễm
điện âm
Lưới nhiễm
điện âm
Bình điện
Cánh tản nhiệt
Khí sạch
Chương 7: Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đốt trong 122
Hình 7.16a: Lọc tĩnh điện
7.3.2 Tái sinh lọc Như trên đã phân tích, trong quá trình sử dụng, lọc bị tắc rất nhanh nên phải tái sinh lọc để tránh tổn thất áp suất trên đường xả. Khi hiệu quả lọc càng cao thì lọc càng nhanh bị tắc. Lượng bồ hóng phát sinh trung bình đối với ô tô Diesel du lịch là 0,10g/km, do đó lọc phải giữ lại 100g bồ hóng trên quãng đường 1000km. Với khối lượng riêng bồ hóng ước chừng 0,075g/cm3, thì lượng bồ hóng vừa nêu chiếm một thể tích 1,3 lít. Đối với ô tô hạng nặng (xe tải, bus) thì khối lượng và thể tích bồ hóng phát sinh trên cùng quãng đường sẽ gấp 10 lần so với ô tô du lịch! Sự tích tụ bồ hóng trên lõi lọc gây trở lực trên đường xả và do đó làm giảm tính năng của động cơ (khi tổn thất áp suất bắt đầu vượt 100- 150 mbar). Các giải pháp thông thường là đốt, rung, rửa hay dùng dòng khí thổi ngược. Đốt bồ hóng là phương pháp được áp dụng rộng rãi nhất. Thực nghiệm cho thấy sự oxy hoá bồ hóng
Hình 7.16b: Ảnh hưởng của điện
áp đến hiệu quả lọc tĩnh điện
Thời gian hoạt động (phút)
Hiệu quả lọc (%)
2 tầng
4 tầng
Chương 7: Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đốt trong 123 bắt đầu với tốc độ thấp ở 300°C và gia tốc ở 400°C trong không khí hay dòng khí có chứa 10% oxy. Bồ hóng bám trên lọc có thể bị đốt cháy hoàn toàn ở nhiệt độ 540°C với điều kiện có đủ oxy. Nhiệt độ tái sinh càng cao, thời gian đốt hoàn toàn bồ hóng càng giảm. Nhiệt độ cao của khí xả có thể tạo ra nhờ thay đổi chế độ làm việc của động cơ, tiết lưu trên đường nạp hay thêm những thiết bị phụ như bộ sấy điện trở, vòi đốt, đuốc xúc tác.... Phương pháp gia nhiệt khí thải bằng điện trở không mấy triển vọng vì đòi hỏi công suất điện lớn. Dùng vòi đốt bằng nhiên liệu Diesel trong đường xả hay đuốc xúc tác để gia nhiệt dường như có nhiều triển vọng nhất. Hình 7.17 giới thiệu bộ đốt bồ hóng để tái sinh lọc. Hệ thống này làm việc một cách tự động. Trở lực trên đường xả được đo liên tục và ghi vào bộ nhớ ECU. Khi p ≥ pmax, ECU khởi động vòi đốt. Nhiên liệu được phun bằng khí nén. Ngọn lửa được khơi mào bằng tia lửa điện xuất hiện giữa hai điện cực của bộ đánh lửa. ECU cắt nhiên liệu qua vòi đốt để kết thúc quá trình tái sinh khi áp suất trên đường xả nhỏ hơn một giá trị định trước. Nguyên lí của đuốc xúc tác là phun nhiên liệu hydrocarbure (lỏng hay khí) vào bộ xúc tác đặt trong đường xả. Sự toả nhiệt do oxy hóa lượng nhiên liệu này làm tăng nhiệt độ khí để oxy hóa bồ hóng. Hệ thống tái sinh kiểu đuốt xúc tác chỉ gồm một bộ tạo xúc tác đơn giản do đó giá thành hạ. Các nghiên cứu gần đây cho thấy một số oxyde kim loại có khả năng làm giảm nhiệt độ xúc tác bồ hóng xuống xấp xỉ nhiệt độ khí xả khi động cơ làm việc bình thường (350°C). Sự Oxy hoá graphite trên oxyde đồng chẳng hạn được biểu diễn bởi hai phản ứng sau: C + 2CuO → CO2 + 2Cu 2Cu + O2 → 2CuO
Hình 7.17: Tái sinh lọc bằng đốt bồ hóng Ngoài ra, các chất hoạt tính xúc tác khác như Oxide Vanadium V2O5 , Oxyde Cobal Co3O4/ CoO, Oxyde Cerium CeO2, Oxy kẽm ZnO, Oxyde Nikel NiO... cũng có thể được dùng để chế tạo bộ xúc tác bồ hóng. Hình 7.18 giới thiệu hiệu quả xúc tác của các
Khí nén
Khí xả
động cơ
Hệ thống
Nhiên liệu điều khiển
Giảm áp Khí xả
Buồng
hỗn hợp
Bộ đánh
lửa
Van phun
Nhiên
Böm N. liệu Bơm
k.khí
Chương 7: Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đốt trong 124 chất khác nhau đối với bồ hóng. Khi động cơ Diesel làm việc với tải trung bình, nhiệt độ khí xả có thể đạt đến giới hạn cần thiết cho quá trình xúc tác. Trong trường hợp động cơ làm việc ở chế độ tải thấp, cần gia nhiệt thêm cho khí thải nhưng năng lượng bổ sung thấp hơn nhiều so với các bộ tái sinh lọc khác. Bộ xúc tác còn có tác dụng đốt những hydrocarbure nặng mà những chất này có thể thoát ra ngoài nếu chỉ dùng lọc bồ hóng thông thường. Dựa vào tính chất xúc tác của một số hợp chất hóa học người ta cũng có thể đốt cháy lớp bồ hóng bám trên lõi lọc để tái sinh lọc. Chất xúc tác có thể được tráng trên thành lõi lọc hay phun ngay trước lọc. Nó cũng có thể được pha vào dầu Diesel dưới dạng các chất phụ gia. Những chất này không những cho phép làm giảm nhiệt độ tự cháy của bồ hóng mà còn làm tăng tốc độ oxy hóa.
Hình 7.18: Hiệu quả xúc tác bồ hóng Việc lắp đặt bộ xúc tác ngay trong lọc là tương đối hiệu quả nhất, nhất là trường hợp mà gộp lọc làm bằng sợi gốm hay sợi kim loại. Tuy nhiên, trong trường hợp đó nó cũng oxy hóa lưu huỳnh chứa trong nhiên liệu dẫn đến sự phát sinh SO3 và acide sulfuric làm giảm tuổi thọ của lọc. Vì vậy, bộ xúc tác này chỉ có lợi khi dầu Diesel chứa hàm lượng lưu huỳnh rất thấp. Một kĩ thuật tái sinh khác là phun hóa chất ngay trước lọc khi tiến hành quá trình tái sinh. Phần lớn các hóa chất này đều có hoạt tính xúc tác riêng, chúng kích hoạt những chất xúc tác đã chứa trong lọc hay làm gia tăng nhiệt độ tạo điều kiện thuận lợi cho bộ xúc tác hoạt động. Việc pha chất phụ gia vào dầu Diesel vừa có thể làm giảm bồ hóng ngay tại nguồn vừa tạo điều kiện thuận lợi để thực hiện quá trình tái sinh lọc bằng cách giảm nhiệt độ cháy của bồ hóng. Pha chất phụ gia vào nhiên liệu cho phép tái sinh lọc một cách liên tục, không cần tác động gì đến động cơ hoặc đến lọc. Hình 7.19 giới thiệu dao động của trở lực đường thải và nhiệt độ giữa đầu vào và đầu ra của lọc bồ hóng trong trường hợp dầu Diesel có pha chất phụ gia.
100 200 300 400 500 600 700
20
40
60
80
100
V2O5 CuO
NiO
Co3O4
Chương 7: Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đốt trong 125
Hình 7.19: Sử dụng chất phụ gia và tái sinh lọc bồ hóng
Hình 7.20: Tái sinh lọc bằng cách phun ngược không khí Tái sinh lọc bằng phun ngược không khí cũng được các nhà chế tạo ô tô quan tâm. Trong trường hợp đó, lọc gồm 2 lõi được bố trí song song. Xung khí nén được thổi ngược và thay phiên nhau qua các lõi lọc để làm sạch lớp bồ hóng bám trên thành xốp. Bồ hóng tách ra khỏi lọc được chứa trong khoang bồ hóng và được đốt bằng điện trở. Hệ thống thổi khí ngược gồm 1 van điện từ, vòi phun khí, bình chứa khí và máy nén khí. Áp suất khí nén cần thiết khoảng 0,8MPa. Hệ thống làm việc một cách tự động (hình 7.20) nhờ hệ thống
Nhiệt độ khí (°C) Trở lực (bar)
Thời gian (phút)
Nhiệt độ trước lọc
Nhiệt độ sau lọc
Trở lực
Khoang chứa bò hóng
Khí xả
Van Phần tử lọc Van điện từ
Buồng không khí
Máy nén
Bình điều hòa
Chương 7: Các biện pháp kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm của động cơ đốt trong 126 điều khiển van điện từ và các van tiết lưu trước và sau lọc. Quá trình tái sinh lọc có thể thực hiện thường xuyên hay định kì.
7.3.3 Viễn ảnh tương lai Lọc bồ hóng đã và đang được tiếp tục nghiên cứu nhằm làm giảm mức độ gây ô nhiễm của khí xả động cơ Diesel. Tuy nhiên kĩ thuật này có được áp dụng một cách rộng rãi trong tương lai hay không còn phụ thuộc vào những tiến bộ liên quan đến sự phát triển của lõi lọc, sự bố trí hệ thống lọc trên ô tô và sự phát triển của các chất phụ gia. Điểm cuối cùng này dường như quan trọng nhất. Trong bất kì trường hợp nào, việc sử dụng chất phụ gia trong nhiên liệu phải thỏa mãn tiêu chuẩn an toàn đối với sức khỏe con người.