Chương 1: Tác hại của các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ đốt trong
9
nguyên nhân gây ra bệnh ung thư do các hydrocarbure thơm mạch vòng (HAP) hấp thụ
trên bề mặt của chúng trong qua trình hình thành.
- Chì: Chì có mặt trong khí xả do Thétraétyl chì Pb(C
2
H
5
)
4
được pha vào xăng để
tăng tính chống kích nổ của nhiên liệu. Sự pha trộn chất phụ gia này vào xăng hiện nay
vẫn còn là đề tài bàn cãi của giới khoa học. Chì trong khí xả động cơ tồn tại dưới dạng
những hạt có đường kính cực bé nên rất dễ xâm nhập vào cơ thể qua da hoặc theo đường
hô hấp. Khi đã vào được trong cơ thể, khoảng từ 30 đến 40% lượng chì này đi vào máu.
Sự hiện hiện của chì gây xáo trộn sự trao đổi ion ở não, gây trở ngại cho sự tổng hợp
enzyme để hình thành hồng cầu, và đặc biệt hơn nữa, nó tác động lên hệ thần kinh làm trẻ
em chậm phát triển trí tuệ. Chì bắt đầu gây nguy hiểm đối với con người khi nồng độ của
nó trong máu vượt quá 200 đến 250mg/lít.
1.3.2. Đối với môi trường
1. Thay đổi nhiệt độ khí quyển
Sự hiện diện của các chất ô nhiễm, đặc biệt là những chất khí gây hiệu ứng nhà
kính, trong không khí trước hết ảnh hưởng đến quá trình cân bằng nhiệt của bầu khí
quyển. Trong số những chất khí gây hiệu ứng nhà kính, người ta quan tâm đến khí
carbonic CO
2
vì nó là thành phần chính trong sản phẩm cháy của nhiên liệu có chứa thành
phần carbon. Sự gia tăng nhiệt độ bầu khí quyển do sự hiện diện của các chất khí gây hiệu
ứng nhà kính có thể được giải thích như sau:
Quả đất nhận năng lượng từ mặt trời và bức xạ lại ra không gian một phần nhiệt
lượng mà nó nhận được. Phổ bức xạ nhiệt của mặt trời và vỏ trái đất trình bày trên các
hình 1.4 và hình 1.5. Bức xạ mặt trời đạt cực đại trong vùng ánh sáng thấy được (có bước
sóng trong khoảng 0,4-0,73mm) còn bức xạ cực đại của vỏ trái đất nằm trong vùng hồng
ngoại (7-15mm).
Các chất khí khác nhau có dải hấp thụ bức xạ khác nhau. Do đó, thành phần các
chất khí có mặt trong khí quyển có ảnh hưởng đến sự trao đổi nhiệt giữa mặt trời, quả đất
và không gian. Carbonic là chất khí có dải hấp thụ bức xạ cực đại ứng với bước sóng
15mm, vì vậy nó được xem như trong suốt đối với bức xạ mặt trời nhưng là chất hấp thụ
quan trọng đối với tia bức xạ hồng ngoại từ mặt đất. Một phần nhiệt lượng do lớp khí CO
2
giữ lại sẽ bức xạ ngược lại về trái đất (hình 1.6) làm nóng thêm bầu khí quyển theo hiệu
ứng nhà kính (Serre).
l(mm)
0,4
0,73
Vùng
thấy
được
0,73
10
20
30
0
o
C
30
o
C
Hồng ngoại
l(mm)
WWW.OTO-HUI.COM NƠI CHIA SẺ TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN
Chương 1: Tác hại của các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ đốt trong
10
Hình 1.4: Phổ bức xạ từ mặt trời Hình 1.5: Phổ bức xạ từ mặt đất
Hình 1.6: Hiệu ứng nhà kính
Với tốc độ gia tăng nồng độ khí carbonic trong bầu khí quyển như hiện nay, người
ta dự đoán vào khoảng giữa thế kỉ 22, nồng độ khí carbonic có thể tăng lên gấp đôi. Khi
đó, theo dự tính của các nhà khoa học, sẽ xảy ra sự thay đổi quan trọng đối với sự cân bằng
nhiệt trên quả đất:
- Nhiệt độ bầu khí quyển sẽ tăng lên từ 2 đến 3°C.
- Một phần băng ở vùng Bắc cực và Nam cực sẽ tan làm tăng chiều cao mực
nước biển.
- Làm thay đổi chế độ mưa gió và sa mạc hóa thêm bề mặt trái đất.
2. Ảnh hưởng đến sinh thái
Sự gia tăng của NO
x
, đặc biệt là protoxyde nitơ N
2
O có nguy cơ làm gia tăng sự
hủy hoại lớp ozone ở thượng tầng khí quyển, lớp khí cần thiết để lọc tia cực tím phát xạ từ
mặt trời. Tia cực tím gây ung thư da và gây đột biến sinh học, đặc biệt là đột biến sinh ra
các vi trùng có khả năng làm lây lan các bệnh lạ dẫn tới hủy hoại sự sống của mọi sinh vật
trên trái đất giống như điều kiện hiện nay trên Sao Hỏa.
Mặt khác, các chất khí có tính acide như SO
2
, NO
2
, bị oxy hóa thành acide sulfuric,
acide nitric hòa tan trong mưa, trong tuyết, trong sương mù làm hủy hoại thảm thực vật
trên mặt đất (mưa acide) và gây ăn mòn các công trình kim loại.
BÙc
x
å m¥t tr©
i
Bức xạ mặt đất
Bức xạ mặt trời
Bức xạ mặt đất
Lớp khí gây hiệu ứng nhà kính
WWW.OTO-HUI.COM NƠI CHIA SẺ TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN
Chương 1: Tác hại của các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ đốt trong
11
WWW.OTO-HUI.COM NƠI CHIA SẺ TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN
12
Chương 2
QUY TRÌNH ĐO
CÁC CHỈ TIÊU Ô NHI
Ễ
M
CỦA Ô TÔ
Mức độ phát sinh các chất ô nhiễm phụ thuộc vào điều kiện vận hành cũng như tình
trạng kĩ thuật của động cơ. Do đó, tùy theo tình trạng giao thông cũng như mức độ khắt khe
của luật môi trường ở mỗi nước mà quy trình thử có khác nhau. Trên thực tế hiện nay tồn
tại một số quy trình chuẩn của các nước công nghiệp phát triển và những quy trình đó được
nhiều nước đang phát triển áp dụng như quy phạm chính thức để đo mức độ phát sinh ô
nhiễm của ô tô ở nước mình.
2.1. Lịch sử phát triển
Ô nhiễm môi trường do khí xả động cơ gây ra đã là mối quan tâm của của nhiều
quốc gia từ lúc nền công nghiệp ô tô bắt đầu phát triển. Theo thời gian, danh sách các chất ô
nhiễm ngày càng trở nên chi tiết hơn, giới hạn nồng độ của chúng trong khí xả ngày càng
trở nên khắt khe hơn và ngày càng nhiều quốc gia hưởng ứng vấn đề chống ô nhiễm môi
trường do khí xả ô tô gây ra.
Theo trình tự thời gian, chúng ta có thể kể các quốc gia đã sớm đặt vấn đề ô nhiễm
môi trường do khí xả động cơ gây ra như sau:
- Đức : 1910 - Mĩ : 1959
- Pháp : 1963 - Nhật : 1966
Tiếp theo là những nước khác trong cộng đồng Châu Âu, Canada, Úc, các nước
thuộc khối Đông Âu cũ, các nước Châu Á (Singapore, Đài Loan, Hàn Quốc ).
2.2. Quy trình đo các chỉ tiêu ô nhiễm
Hiện nay chưa có một quy trình nào được áp dụng chung cho tất cả các nước để đo
các chỉ tiêu ô nhiễm trong khí xả động cơ đốt trong. Do đó trên thế giới tồn tại nhiều quy
trình khác nhau, mỗi quy trình ứng với một tiêu chuẩn ô nhiễm xác định và không có quan
hệ tương đương nào được xác lập giữa các tiêu chuẩn này.
Quy trình đo các chỉ tiêu ô nhiễm của mỗi nước căn cứ vào chế độ giao thông tiêu
biểu của nước đó. Bảng 2.1 so sánh các thông số đặc trưng của một số quy trình được áp
dụng rộng rãi nhất hiện nay.
Bảng 2.1: So sánh các thông số đặc trưng của một số quy trình thử tiêu biểu
WWW.OTO-HUI.COM NƠI CHIA SẺ TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN
Chương 2: Quy trình đo các chỉ tiêu ô nhiễm của ô tô
13
Thông số Đơn vị ECE California FTP72 FTP75 Nhật 10
chế độ
Nhật 11
chế độ
Tốc độ trung bình (km/h)
18,7 35,6 31,5 34,1 17,7 30,6
Tốc độ trung bình
(không kể thời gian
không tải)
(km/h) 27,1 41,7 38,3 41,6 24,1 39,1
Gia tốc trung bình (m/s
2
)
0,75 0,68 0,60 0,67 0,54 0,64
Giảm tốc trung bình (m/s
2
)
0,75 0,68 0,70 0,71 0,65 0,60
Thời gian trung bình
của một chu kì thử
(s) 45 117 66 70 50 94
Không tải (% thời
gian)
30,8 14,6 17,8 18,0 26,7 21,7
Gia tốc (% thời
gian)
18,5 31,4 33,5 33,1 24,4 34,2
Tốc độ không đổi (% thời
gian)
32,3 21,9 20,1 20,4 23,7 13,3
Giảm tốc (% thời
gian)
18,5 32,1 28,6 28,5 25,2 30,8
2.3. Cơ sở xây dựng các quy trình đo ô nhiễm
Quy trình thử là quy phạm quốc gia, phụ thuộc vào điều kiện giao thông của mỗi
nước. Nó dựa trên nhiều yếu tố, trong đó mật độ giao thông và chất lượng đường sá là hai
yếu tố quan trọng nhất.
- Mật độ giao thông: Mức độ ô nhiễm cục bộ bầu không khí là tổng hợp mức độ phát
thải của tất cả những phương tiện vận tải trong khu vực khảo sát gây ra, nghĩa là mức độ ô
nhiễm phụ
thuộc vào mật độ ô tô. Ở những thành phố lớn, khi mức độ ô nhiễm vượt giới
hạn báo động, người ta khuyến khích dân chúng sử dụng phương tiện vận tải công cộng để
giảm bớt mật độ xe. Ở những nơi có mật độ lưu thông bé, ô tô không nhất thiết phải tuân
thủ những quy định nghiêm ngặt về mức độ phát sinh ô nhiễm của những thành phố mật độ
giao thông cao.
- Điều kiện đường sá: Tùy vào chất lượng đường sá của mỗi nước mà chế độ
hoạt
động của các phương tiện khác nhau, do đó khả năng phát ô nhiễm của chúng cũng khác
nhau. Tiêu chuẩn ô nhiễm vì vậy cũng cần xét đến yếu tố này.
2.4. Quy trình thử của một số nước
2.4.1. Quy trình thử của Mĩ
a. Quy trình FTP 72 và FTP 75
20
40
60
Vận tốc (m/s)
WWW.OTO-HUI.COM NƠI CHIA SẺ TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN
Chương 2: Quy trình đo các chỉ tiêu ô nhiễm của ô tô
14
a.
b.
Hình 2.1: Quy trình FTP 72 và FTP 75
Quy trình FTP 75 gồm ba giai đoạn. Hai giai đoạn đầu giống như chu trình FTP 72.
Giai đoạn 3 giống như giai đoạn 1 của chu trình trước (hình 2.1b) và được khởi động lại sau
khi đã dừng động cơ 10 phút kể từ lúc kết thúc giai đoạn 2. Quãng đường tương ứng tổng
cộng là 17,86km với tốc độ trung bình 34,1km/h. Lượng khí ô nhiễm được đo riêng từng
giai đoạn và kết quả chung được tính bằng g/km với các hệ số điều chỉnh 0,43 đối với giai
đoạn đầu, 1 đối với giai đoạn 2 và 0,57 đối với giai đoạn 3.
b. Quy trình California
Đây là quy trình thử cũ được sử dụng từ năm 1968. Nó gồm 7 giai đoạn giống hệt
nhau (hình 2.2) và cách bởi thời gian chạy không tải. Quy trình thử kéo dài trong 16 phút 19
giây. Động cơ khởi động ở trạng thái nguội sau khi dừng ít nhất 12 giờ ở điều kiện nhiệt độ
môi trường. Quy trình này hiện nay đã được thay thế bằng các quy trình FTP trên đây.
979s
0
50
100
km/h
20
40
60
0
400
Giai đoạn quá độ nóng
Thời
g
ian
(
s
)
Vận tốc (m/s)
Quy trình FTP 72
(Federal Test Procedure) (hình
2.1a) bao gồm hai giai đoạn. Giai
đoạn 1 kéo dài trong 505s, tương
ứng với quãng đường 5,78km với
tốc độ trung bình 41,2km/h. Giai
đoạn 2 kéo dài trong 867s và
được bắt đầu sau khi tạm dừng
hoàn toàn động cơ trong 10 phút.
Khi bắt đầu thử, động cơ được
khởi động ở trạng thái nguội sau
một đêm để ở nhiệt độ môi
trường (20 °C).
WWW.OTO-HUI.COM NƠI CHIA SẺ TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN
Chương 2: Quy trình đo các chỉ tiêu ô nhiễm của ô tô
15
Hình 2.2: Quy trình thử của Bang California
2.4.2. Quy trình thử của Cộng đồng Châu Âu
a. Quy trình thử thành phố ECE :
Quy trình này được hình thành năm 1962 dựa vào điều kiện giao thông ở vùng Paris,
rất khác biệt so với điều kiện giao thông ở California. Đến năm 1966, quy trình này được sử
dụng chung cho Cộng đồng Châu Âu. Hình 2.3 trình bày diễn biến tốc độ của quy trình thử.
Nó gồm 4 công đoạn y hệt nhau với quãng đường tổng cộng là 4,052km.
b. Quy trình thử ngoại thành của Cộng đồng Châu Âu EUDC
Quy trình EUDC được thực hiện bằng cách bổ sung thêm vào qui trình ECE một
công đoạn thử tương ứng với chế độ vận hành của ô tô ở vùng ngoại thành (hình 2.3b).
Công đoạn bổ sung có tốc độ cực đại là 120km/h, thời gian thử là 400s tương ứng một
quãng đường 6,955km với tốc độ trung bình 62,6km/h. Công đoạn thử bổ sung này được
tiến hành sau khi đã thực hiện chu trình ECE và được bắt đầu bằng một giai đoạn chạy
không tải 20s. Mức độ ô nhiễm được cho theo đơn vị g/km thay vì g/lần thử.
Số chu trình/lần thử : 4 Tốc độ trung bình (kể cà không tải) : 18,7 km/h
Thời gian/chu trình : 195s Tốc độ trung bình (không kể không tải): 27,01 km/h
Quãng đường thử : 1,013 km x 4 Tốc độ cực đại : 50 km/h
1: Số 1
2: Số 2
3: Số 3
ll : Chuyển số
K: Mở ly hợp
PM: Điểm chết
R: Không tải
Tốc độ (km/h)
Thời gian
Thời gian chu trình : 400s
Quãng đường thử : 6,955 km
Tốc độ trung bình : 62,6 km/h
Tốc độ cực đại : 120 km/h
a.
Q
u
y
trình thử thành
p
hố ECE
b
. Côn
g
đo
ạ
n bổ sun
g
n
g
o
ạ
i thành
WWW.OTO-HUI.COM NƠI CHIA SẺ TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN
Chương 2: Quy trình đo các chỉ tiêu ô nhiễm của ô tô
16
Hình 2.3: Quy trình thử ECE, EUDC của Cộng đồng Châu Âu
2.4.3. Quy trình thử của Nhật Bản
a. Quy trình thử 10 chế độ
Hình 2.4: Quy trình thử 10 chế độ của Nhật. Hình 2.5: Quy trình thử 11 chế độ của Nhật.
Quy trình thử 10 chế độ ứng với điều kiện giao thông trong thành phố. Thời gian của
mỗi công đoạn thử là 135s, ứng với quãng đường 0,664km với tốc độ trung bình 17,7km/h
(hình 2.4). Quy trình thử được lập lại với 6 công đoạn như nhau. Nồng độ ô nhiễm được
biểu diễn theo g/km.
b. Quy trình thử 11 chế độ
Qui trình này thể hiện chế độ giao thông trên xa lộ. Động cơ được khởi động nguội ở
nhiệt độ khoảng từ 20 đến 30°C và chạy không tải trong 25s, sau đó tiến hành thử trong
120s tương ứng với quãng đường 1,021km với tốc độ trung bình 30,6km/h (hình 2.5). Mức
độ phát sinh ô nhiễm của ô tô được tính theo g/lần thử.
b. Quy trình thử 10-15 chế độ
Hình 2.6: Quy trình thử 10-15 chế độ của Nhật
Quy trình thử 10-15 chế độ ứng với điều kiện giao thông ở các vùng ngoại ô Nhật
Bản. Quy trình này sử dụng 3 công đoạn của quy trình thử 10 chế độ trên đây và kéo dài
thêm một đoạn có tốc độ cực đại 70km/h (hình 2.6). Quãng đường thử tương ứng dài
0
20
40
km/h
135s
0
20
40
km/h
120s
60
0
20
40
km/h
100
200
300 400 500
600
660(s)
60
80
WWW.OTO-HUI.COM NƠI CHIA SẺ TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN
Chương 2: Quy trình đo các chỉ tiêu ô nhiễm của ô tô
17
4,16km trong thời gian 660s với tốc độ trung bình 22,7km/h. Quy trình này được áp dụng
cho ô tô du lịch xuất xưởng sau tháng 11 năm 1991. Đến tháng 10 năm 1993 nó được áp
dụng thêm cho xe tải dưới 2,5 tấn.
2.5. Nồng độ cho phép của các chất ô nhiễm trong khí xả ô tô
2.5.1. Các chất ô nhiễm thể khí
1. Hoa Kì
Bảng 2.2 giới thiệu sự thay đổi về giới hạn nồng độ cho phép của các chất ô nhiễm
trong khí xả ô tô ở Mĩ theo thời gian đối với ô tô du lịch. Giới hạn này được áp dụng ở hầu
hết các Bang trừ California và Newyork (những Bang có yêu cầu khắt khe hơn) và đo theo
quy trình FTP 75. Các bảng này cho thấy mức độ khắt khe của tiêu chuẩn tăng dần theo thời
gian: nồng độ cho phép của CO từ 84 g/dặm năm 1960 giảm xuống còn 3,4 g/dặm hiện
nay (giảm khoảng 25 lần); nồng độ HC cũng trong thời gian đó giảm từ 10,6 g/dặm xuống
còn 0,25 g/dặm (giảm khoảng 40 lần); mức độ giảm NO
x
có thấp hơn, từ 4,1 xuống 0,4
(giảm khoảng 10 lần).
Bảng 2.2: Tiêu chuẩn của Mĩ đối với ô tô du lịch (tính theo g/dặm, quy trình FTP 75)
Năm CO HC NO
x
1960 84 10,6 4,1
1968 51 6,3 0,4
1970 34 4,1 0,4
1972 28 3,0 0,4
1973 28 3,0 3,1
1975 15 1,5 3,1
1977 15 1,5 2,0
1980 7,0 0,41 2,0
1983 3,4 0,41 1,0
Dự kiến 3,4 0,25 0,4
2. Cộng đồng Châu Âu
Hình 2.7 trình bày sự thay đổi theo thời gian về nồng độ cho phép của các chất ô
nhiễm trong khí xả ô tô áp dụng ở các nước trong Cộng đồng Châu Âu. Trước năm 1984,
tiêu chuẩn được tính chung đối với HC+NO
x
nhưng sau đó được quy định riêng cho từng
chất.
Q đ
ị hEU
Tr
ư
ớc khi có
quy đ
ịnh EU
Đo thêm NO
x
Quy trình
% giá trị trước
khi quy định
Ô
tô cỡ trung 1130kg, 1400-2000 c
m
3
60
50
40
30
20
10
CO (g/km)
WWW.OTO-HUI.COM NƠI CHIA SẺ TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN
Chương 2: Quy trình đo các chỉ tiêu ô nhiễm của ô tô
18
Hình 2.7 : Biến thiên nồng độ giới hạn cho phép theo thời gian của các chất ô nhiễm
trong khí xả ô tô theo quy định của Cộng đồng Châu Âu
Mức độ phát sinh ô nhiễm cho phép đối với xe du lịch và xe vận tải hạng nhẹ theo
quy trình thử ECE áp dụng ở Cộng đồng Châu Âu cho ở bảng 2.3.
Bảng 2.3: Tiêu chuẩn Cộng Đồng Châu Âu đối với xe tải hạng nhẹ
Loại động cơ
(V (lít) là thể tích
xi lanh)
CO
(g/km)
HC+NO
x
(g/km)
NO
x
(g/km)
Năm áp dụng
Xăng V>2,0
6,17 1,6 0,86 1988
Xăng 1,4≤V≤2,0
7,4 1,97 - 1991
Xăng V<1,4
4,6 1,23 - 1992
Diesel V>2,0
7,4 1,97 - 1988
Diesel 1,4≤V≤2,0
7,4 1,97 - 1991
Diesel V<1,4
4,6 1,23 - 1992
Các quốc gia Đông Âu cũ trước đây cũng áp dụng tiêu chuẩn của Cộng đồng Châu
Âu ECE.
3. Nhật Bản
- Đối với ô tô du lịch sử dụng động cơ xăng
Tiêu chuẩn Nhật Bản theo chu trình thử 10 chế độ và 11 chế độ ứng với các loại ô
tô khac nhau trình bày trên các bảng 2.4, 2.5, 2.6.
Bảng 2.4: Tiêu chuẩn Nhật Bản đối với ô tô du lịch sử dụng động cơ xăng
Năm CO (g/km) HC (g/km) NO
x
(g/km)
10 C.độ 11 C.độ 10 C.độ 11 C.độ 10 C.độ 11 C.độ
WWW.OTO-HUI.COM NƠI CHIA SẺ TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét