Nghiên cứu độ độc khí thải của động cơ xăng chạy bằng khí hóa lỏng

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 04/2008<br /> VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU<br /> <br /> NGHIÊN CỨU ĐỘ ĐỘC KHÍ THẢI CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG CHẠY BẰNG KHÍ HÓA LỎNG<br /> RESEARCH ON IMPUSE AIR OF EXHAUST FUMES FROM ENGINE WHEN USING LIQUEFIED<br /> PETROLEUM GAS<br /> <br /> Cao Văn Tài<br /> Trường Cao đẳng nghề Nha Trang<br /> <br /> Tóm tắt<br /> Kết quả thử nghiệm sử dụng khí hoá lỏng (LPG) chạy động cơ xăng trên ô tô NISSAN và xác<br /> định nồng độ các chất CO, HC và CO2 trong khí thải của động cơ khi chạy bằng LPG giảm nhiều so<br /> với chạy bằng xăng A92.<br /> Từ khóa: Khí hoá lỏng (LPG), động cơ xăng, khí thải.<br /> Abstract<br /> Piloted results of using the liquefied petroleum gases (LPG) in NISSAN car and defining the<br /> concentration of CO, HC and CO2 in exhaust fume from engine when using LPG reducing much in<br /> comparison with using the A92 petrol.<br /> <br /> I. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Khí thải động cơ đốt trong sử dụng nhiên<br /> <br /> hoá quá trình công suất của động cơ dẫn đến<br /> làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm thấp nhất.<br /> <br /> liệu xăng, dầu diêzel là nguồn gây ô nhiễm<br /> <br /> Sử dụng nhiên liệu khí hoá lỏng (Liquefied<br /> <br /> chính đối với bầu khí quyển đặc biệt là phương<br /> <br /> Pertolium Gas, viết tắt là LPG) được coi là một<br /> <br /> tiện giao thông vận tải. Người ta ước tính<br /> <br /> loại nhiên liệu "sạch" và cao cấp cho động cơ ô<br /> <br /> khoảng 70÷80% CO, HC 50÷60% và NOx 30%<br /> <br /> tô do có cả những ưu điểm của nhiên liệu lỏng<br /> <br /> trong bầu khí quyển hiện nay là do khí thải của<br /> <br /> và nhiên liệu khí. LPG có số octane cao hơn<br /> <br /> chúng gây ra. Chính vì vậy từ những năm 1950,<br /> <br /> xăng cho nên không cần sử dụng các phụ gia<br /> <br /> các quốc gia trên thế giới đã quan tâm đến vấn<br /> <br /> tăng tính chống kích nổ, nhiệt trị thể tích của<br /> <br /> đề này. Nhiều luật lệ về môi trường đã đặt ra<br /> <br /> LPG cao hơn của nhiên liệu khí nên cự ly hoạt<br /> <br /> với mức độ nghiêm ngặt ngày một gia tăng để<br /> <br /> động giữa hai lần bổ sung nhiên liệu dài hơn.<br /> <br /> buộc các nhà chế tạo ô tô phải nghiên cứu, cải<br /> <br /> Hiện nay, việc sử dụng LPG cho ô tô có thể<br /> <br /> thiện ô tô nhằm hạn chế nồng độ các chất ô<br /> <br /> thực hiện theo một trong 2 phương án : phương<br /> <br /> nhiễm trong khí thải. Các nhà chế tạo ô tô đã<br /> <br /> án lưỡng nhiên liệu và phương án đơn nhiên<br /> <br /> nghiên cứu như sau:<br /> <br /> liệu.<br /> <br /> Sử dụng năng lượng điện mặt trời để chạy<br /> <br /> Khi sử dụng LPG làm nhiên liệu cho ĐCĐT<br /> <br /> ô tô: là giải pháp lí tưởng nhất. Tuy nhiên hiện<br /> <br /> thay thế xăng, khí thải có hàm lượng CO giảm<br /> <br /> nay giải pháp này ngoài trở ngại về accu và còn<br /> <br /> 3 ÷ 4 lần, NOx giảm 15 ÷ 20 % , khí thải không<br /> <br /> hạn chế bởi hiệu suất thu năng lượng của pin<br /> <br /> chứa chì và hợp chất của chì do không cần phụ<br /> <br /> mặt trời.<br /> <br /> gia tăng tính chống kích nổ.<br /> <br /> Hiện đại hoá các hệ thống mới trên động<br /> <br /> Sự phát triển ô tô chạy bằng LPG phụ<br /> <br /> cơ ô tô như: hệ thống phun nhiên liệu điều khiển<br /> <br /> thuộc vào chủ trương của mỗi quốc gia, đặc biệt<br /> <br /> điện tử đơn điểm, đa điểm… đã cho phép tối ưu<br /> <br /> là phụ thuộc vào chính sách bảo vệ môi trường.<br /> <br /> 36<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 04/2008<br /> Một số nước như Italy, Hà Lan, Hàn Quốc, Nhật<br /> <br /> Động cơ ô tô NISSAN của Bộ môn Động<br /> <br /> Bản, từ lâu đã có chính sách thuế khuyến khích<br /> <br /> lực Khoa Cơ khí, Trường ĐH Nha Trang được<br /> <br /> sử dụng nhiên liệu LPG. Riêng tại Hàn quốc,<br /> <br /> chọn để tiến hành khâu thực nghiệm.<br /> <br /> 100 % taxi hiện nay được trang bị hệ thống<br /> <br /> - Bằng thực nghiệm xác định nồng độ các<br /> <br /> nhiên liệu LPG. Chính vì vậy, việc sử dụng ô tô<br /> <br /> chất CO, HC và CO2 trong khí thải của động cơ<br /> <br /> hoạt động trong thành phố chạy bằng nhiên liệu<br /> <br /> khi chạy bằng xăng A92, LPG và giảm giá thành<br /> <br /> LPG được xem là một giải pháp hữu hiệu nhằm<br /> <br /> vận chuyển.<br /> <br /> hạn chế ô nhiễm môi trường.<br /> <br /> 2.2. Thiết bị nghiên cứu<br /> <br /> Ở Việt Nam, khả năng khai thác và cung<br /> <br /> Hệ thống sử dụng LPG và xăng lắp song<br /> <br /> cấp LPG là rất sáng sủa. Bởi vậy, ngoài mục<br /> <br /> song rất tiện lợi trong vấn đề lưu thông của ô tô.<br /> <br /> tiêu bảo vệ môi trường, việc phát triển ô tô chạy<br /> <br /> Ô tô có thể chạy ở mọi nơi mà người lái không<br /> <br /> bằng LPG còn góp phần thúc đẩy ngành công<br /> <br /> phải sợ thiếu nhiên liệu hoặc giá thành nhiên<br /> <br /> nghiệp dầu khí phát triển.<br /> <br /> liệu cao. Nếu chạy trong TP ta có thể sử dụng<br /> <br /> II.<br /> <br /> PHƯƠNG<br /> <br /> PHÁP<br /> <br /> VÀ<br /> <br /> PHƯƠNG<br /> <br /> TIỆN<br /> <br /> LPG để đảm bảo vấn đề ô nhiễm. Còn nếu ô tô<br /> <br /> NGHIÊN CỨU<br /> <br /> chạy ở ngoại thành ta có thể sử dụng xăng để<br /> <br /> 2.1. Phương pháp nghiên cứu<br /> <br /> đảm bảo các tính năng tốt nhất của ô tô. Tóm lại<br /> <br /> - Chọn phương pháp thực nghiệm để<br /> nghiên cứu: ô tô du lịch hiện đang hoạt động ở<br /> <br /> hệ thống sử dụng LPG song song là phương<br /> pháp tốt nhất để giải quyết tình hình hiện nay.<br /> <br /> TP Nha Trang phần lớn sử dụng hệ thống nhiên<br /> <br /> Trên hình1 trình bày sơ đồ bố trí song song<br /> <br /> liệu kiểu bộ chế hòa khí. Hệ thống này có kết<br /> <br /> 2 hệ thống cung cấp xăng A92 và LPG công<br /> <br /> cấu đơn giản, làm việc tin cậy, dễ bảo quản và<br /> <br /> nghiệp cho máy xăng CA18 trên ô tô NISSAN<br /> <br /> sửa chữa. Do đó nó được sử dụng khá phổ biến<br /> <br /> model 83 biển số 79C 0332.<br /> <br /> trên các ô tô du lịch đời cũ.<br /> <br /> 6<br /> <br /> 7<br /> <br /> 3 2<br /> <br /> 5<br /> <br /> 1<br /> <br /> 1. Bộ chế hòa khí<br /> 2. Bộ trộn LPG<br /> <br /> 9. Bộ giảm áp hoá hơi<br /> 10. Van điện từ LPG<br /> <br /> 3. Công tắc xăng – LPG 11. Van điện từ xăng<br /> 4. Đồng hồ báo LPG<br /> 12. Ống dẫn nhiên liệu xăng<br /> 4<br /> <br /> 15 14<br /> <br /> 13<br /> <br /> 12<br /> <br /> 11 1<br /> 0<br /> <br /> 9 8<br /> <br /> 5. Thùng xăng<br /> 6. Van an toàn LPG<br /> <br /> 13. Ống dẫn nhiên liệu LPG<br /> 14. Miệng nạp xăng<br /> <br /> 7. Bình chứa LPG<br /> <br /> 15. Miệng nạp LPG<br /> <br /> 8. Đường nước tuần hoàn trong bộ giảm áp hoá hơi<br /> <br /> Hình 1. Sơ đồ bố trí hệ thống sử dụng LPG và xăng<br /> III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG LPG CHẠY ĐỘNG CƠ Ô TÔ NISSAN<br /> Khởi động, chạy ấm động cơ bằng xăng A92, sau đó tăng tốc độ lên từng bậc. Khí thải được đưa<br /> vào máy phân tích MHC 222-HERMANN xác định nồng độ các chất CO, HC và CO2<br /> Công việc thử nghiệm với LPG cũng tiến hành tương tự như chạy bằng xăng A92.<br /> <br /> 37<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 04/2008<br /> <br /> Hình 2. So sánh nồng độ CO theo tốc độ quay trục khuỷu<br /> Kết quả đo nồng độ CO xe NISSAN (Hình<br /> 2) ở chế độ không tải khi sử dụng xăng A92. Khi<br /> <br /> GTVT) đặc biệt ở tốc độ 4505 V/ph nồng độ CO<br /> <br /> tăng tốc độ 1577 V/ph nồng độ CO giảm thấp<br /> <br /> không tải sử dụng LPG. Khi tăng tốc độ 1577<br /> <br /> nhất 4,17 [%vol] so với tiêu thấp hơn 7,3%, còn<br /> <br /> V/ph nồng độ CO cao nhất 0,59 [%vol] so với<br /> <br /> lại đều cao hơn tiêu chuẩn cho phép (theo<br /> <br /> tiêu chuẩn thấp hơn 86%. Còn ở tốc độ 2518<br /> <br /> QĐ1397/1999/QĐ– BGTVT của Bộ Trưởng Bộ<br /> <br /> V/ph nồng độ CO thấp nhất 0,15 [%vol].<br /> <br /> tăng khá cao 10 [%vol]. Tương tự ở chế độ<br /> <br /> Hình 3. So sánh nồng độ HC theo tốc độ quay trục khuỷu<br /> Hình 3 trình bày nồng độ HC khi sử dụng<br /> xăng A92. Khi tăng tốc độ 4505 V/ph nồng độ<br /> <br /> khi sử dụng LPG ở tốc độ 720 V/ph thì nồng độ<br /> <br /> khí thải giảm thấp nhất 722 [ppmvol] so với tiêu<br /> <br /> chuẩn cho phép thấp hơn 14,3%. Ở những tốc<br /> <br /> chuẩn cho phép thấp hơn 39,8%. Ở những tốc<br /> độ còn lại đều cao hơn tiêu chuẩn. Tương tự<br /> <br /> độ còn lại đều thấp hơn tiêu chuẩn.<br /> <br /> 38<br /> <br /> khí thải tăng cao nhất 1029 [ppmvol] so với tiêu<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 04/2008<br /> <br /> Hình 4. So sánh nồng độ CO2 theo tốc độ quay trục khuỷu<br /> Kết quả hình 4 nhận thấy nồng độ CO2 khi<br /> sử dụng xăng A92 ở tốc độ 4505 V/ph thì cho<br /> nồng độ cao nhất. Còn khi sử dụng LPG ở tốc<br /> độ càng cao thì nồng độ CO2 càng giảm.<br /> Qua 3 hình so sánh trên nhận thấy khi sử<br /> dụng LPG ở tốc độ càng cao thì nồng độ khí<br /> thải càng giảm. Đặc biệt là không có nồng độ<br /> khí thải nào vượt tiêu chuẩn ngành.<br /> Tính kinh tế của ô tô hình 5 được đánh giá<br /> bằng lượng tiêu hao nhiên liệu lít cho mét hoặc<br /> 100km quãng đường chạy. Tuyến đường thử<br /> nghiệm lượng tiêu hao nhiên liệu được chọn<br /> các tuyến khác nhau:<br /> <br /> + Quốc lộ 1A thuộc xã Vĩnh Phương<br /> (đường ngoại ô) → đường 2/4 → đường 23/10<br /> (đường nội thành) → Khu công nghiệp Suối Dầu<br /> (đường ngoại ô) → về lại Trạm xăng số 4<br /> Đường 23/10 (đường nội thành).<br /> + Quốc lộ 1A thuộc xã Vĩnh Phương<br /> (đường ngoại ô) → Ninh Hòa (đường dốc) →<br /> Đường 2/4 → Trường ĐH Nha Trang (đường<br /> nội thành). Tải trọng trên ô tô gồm 4 người và<br /> sử dụng máy điều hoà không khí.<br /> Sử dụng LPG trên ô tô NISSAN cứ 100km<br /> sẽ tiết kiệm được 20.600đ.<br /> <br /> Hình 5. Chạy thử xe NISSAN model 83 biển số 79C 0332<br /> trên đường QL1A xã Vĩnh Phương<br /> <br /> 39<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 04/2008<br /> <br /> IV. KẾT LUẬN<br /> - Động cơ xăng của ô tô chạy bằng LPG có<br /> <br /> - Giảm độ độc khí thải ra môi trường không<br /> khí và giảm sự phụ thuộc vào nguồn xăng nhập<br /> <br /> độ độc khí xả đạt tiêu chuẩn Cộng Đồng Châu<br /> <br /> khẩu.<br /> - Sử dụng động cơ xăng trên ô tô NISSAN<br /> <br /> Âu 2000 và tiêu chuẩn California ULEV, nổi bật<br /> nhất là mức độ giảm CO.<br /> <br /> bằng khí LPG có tính khả thi về việc trang bị, lắp<br /> <br /> - Thực tế khí thải động cơ xăng của ô tô<br /> NISSAN sử dụng LPG có độ độc khí thải so với<br /> <br /> đặt.<br /> <br /> sử dụng xăng A92 như sau: CO giảm 96%; HC<br /> giảm 68,32%; CO2 tăng 70,05%.<br /> <br /> biển số 79C 0332 cứ 100km sẽ tiết kiệm được<br /> 45% chi phí nhiên liệu trên cùng quãng đường.<br /> <br /> - Sử dụng LPG trên ô tô NISSAN model 83<br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> 1. Bùi Văn Ga, 1995 “Khí xả động cơ: sự tác hại đến môi trường và sức khỏe” Thông tin môi trường<br /> số 2,3. Sở KHCNMT Quảng Nam, Đà Nẵng.<br /> 2. PGS.TS. Nguyễn Văn Ninh, 1999 “ Vấn đề ô nhiễm môi trường do xe cơ giới gây ra”.TP.HCM<br /> 3. Cao Văn Tài, 2004 “Khảo sát tính năng kỹ thuật và độ độc hại khí xả của động cơ ô tô khi chuyển<br /> đổi sang chạy bằng nhiên liệu khí hoá lỏng (LPG)”. Luận văn thạc sĩ, khoa cơ khí, Trường Đại<br /> học Thủy sản.<br /> 4. Sở khoa học công nghệ và môi trường, 2002 “ Hiện trạng môi trường không khí”. Nha Trang<br /> 5. LOVATO AUTOGAS, 2000“Micelattori-Mixers-Meslangeure-Mezcladores-Mieszadla.<br /> 6. Natural Gas World Trade Center 1996 “ Driving to cleaner Cities” NVG’ Kualalumpur, Malaysia.<br /> <br /> 40<br /> <br />