CHƯƠNG 3:THÀNH PHẦN KHÍ THẢI NO X 3.1. NO X là gì? - NOx là tên gọi chung của oxyde nitơ gồm các chất NO, NO 2 và N 2 O. - NOx hình thành như thế nào? NOx hình thành do sự kết hợp giữa oxy và nitơ ở điều kiện nhiệt độ cao. - Mức độ phát sinh ô nhiễm trung bình của quá trình cháy nhiên liệu hydrocarbure như thế nào? Chất ô nhiễm Lượng phát sinh (g/kg nhiên liệu) NO X 20 CO 200 HC 25 Bồ hóng 5 CHƯƠNG 3:THÀNH PHẦN KHÍ THẢI NO X 3.2. Cơ chế hình thành NO X trong động cơ xăng như thế nào? 3.2.1. Cơ chế hình thành Monoxyde Nitơ (NO)  Trong họ NOx thì NO chiếm tỉ lệ lớn nhất.  NOx chủ yếu do N2 trong không khí nạp vào động cơ tạo ra.  Nhiên liệu xăng hay Diesel chứa rất ít nitơ nên ảnh hưởng của chúng đến nồng độ NOx không đáng kể.  Sự hình thành NO do oxy hóa nitơ trong không khí có thể được mô tả bởi cơ chế Zeldovich: N + O 2  NO + O (2-1) O + N 2  NO + N (2-2) N + OH  NO + H (2-3) - Phản ứng (2-3) xảy ra khi hỗn hợp rất giàu. CHƯƠNG 3:THÀNH PHẦN KHÍ THẢI NO X 3.2. Cơ chế hình thành NO X trong động cơ xăng như thế nào? 3.2.1. Cơ chế hình thành Monoxyde Nitơ (NO) N + O 2  NO + O (2-1) O + N 2  NO + N (2-2) N + OH  NO + H (2-3) - NO tạo thành trong màng lửa và trong sản phẩm cháy phía sau màng lửa. 1 0,5 10 20 t(ms) X/X e 3000K 2800K 2600K 2500K 0 Hình 3.1. Sự phụ thuộc nồng độ NO theo nhịêt độ. CHƯƠNG 3:THÀNH PHẦN KHÍ THẢI NO X 3.2. Cơ chế hình thành NO X trong động cơ xăng như thế nào? 3.2.1. Cơ chế hình thành Monoxyde Nitơ (NO) 3.2.2. Cơ chế hình thành Dioxyde Nitơ (NO 2 ) Nồng độ NO 2 có thể bỏ qua so với NO nếu tính toán theo nhiệt động học cân bằng trong điều kiện nhiệt độ bình thường của ngọn lửa. Kết quả trên có thể áp dụng gần đúng trong trường hợp động cơ đánh lửa cưỡng bức. Đối với động cơ Diesel, người ta thấy có đến 30% NOx dưới dạng NO 2 .  Dioxyde nitơ NO 2 được hình thành từ monoxyde nitơ NO và các chất trung gian của sản vật cháy theo phản ứng sau: NO + HO 2  NO 2 + OH (2-4) CHƯƠNG 3:THÀNH PHẦN KHÍ THẢI NO X 3.2. Cơ chế hình thành NO X trong động cơ xăng như thế nào? 3.2.1. Cơ chế hình thành Monoxyde Nitơ (NO) 3.2.2. Cơ chế hình thành Dioxyde Nitơ (NO 2 ) Trong điều kiện nhiệt độ cao, NO 2 tạo thành có thể phân giải theo phản ứng: NO 2 + O  NO + O 2 (2-5) Trong trường hợp NO 2 sinh ra trong ngọn lửa bị làm mát ngay bởi môi chất có nhiệt độ thấp thì phản ứng (2-5) bị khống chế, nghĩa là NO 2 tiếp tục tồn tại trong sản vật cháy. Vì vậy khi động cơ xăng làm việc kéo dài ở chế độ không tải thì nồng độ NO 2 trong khí xả sẽ gia tăng. CHƯƠNG 3:THÀNH PHẦN KHÍ THẢI NO X 3.2. Cơ chế hình thành NO X trong động cơ xăng như thế nào? 3.2.1. Cơ chế hình thành Monoxyde Nitơ (NO) 3.2.2. Cơ chế hình thành Dioxyde Nitơ (NO 2 ) 3.2.3. Cơ chế hình thành Protoxyde Nitơ (N 2 O) Protoxyde nitơ N 2 O chủ yếu hình thành từ các chất trung gian NH và NCO khi chúng tác dụng với NO. NH + NO  N 2 O + H NCO + NO  N 2 O + CO  N 2 O chủ yếu được hình thành ở vùng oxy hóa có nồng độ nguyên tử H cao, mà hydrogène là chất tạo ra sự phân hủy mạnh protoxyde nitơ theo phản ứng: N 2 O + H  NH + NO N 2 O + H  N 2 + OH CHƯƠNG 3:THÀNH PHẦN KHÍ THẢI NO X 3.2. Cơ chế hình thành NO X trong động cơ xăng như thế nào? 3.2.1. Cơ chế hình thành Monoxyde Nitơ (NO) 3.2.2. Cơ chế hình thành Dioxyde Nitơ (NO 2 ) 3.2.3. Cơ chế hình thành Protoxyde Nitơ (N 2 O)  N 2 O chủ yếu được hình thành ở vùng oxy hóa có nồng độ nguyên tử H cao, mà hydrogène là chất tạo ra sự phân hủy mạnh protoxyde nitơ theo phản ứng: N 2 O + H  NH + NO N 2 O + H  N 2 + OH Chính vì vậy N 2 O chỉ chiếm tỉ lệ rất thấp trong khí xả của động cơ đốt trong (khoảng 3 ÷ 8ppmV) CHƯƠNG 3:THÀNH PHẦN KHÍ THẢI NO X 3.2. Cơ chế hình thành NO X trong động cơ xăng như thế nào? 3.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới sự hình thành NO x . 3.3.1. Đối với động cơ đánh lửa cưỡng bức.  Những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự hình thành NO là: Hệ số dư lượng không khí của hỗn hợp; Hệ số khí sót; Góc đánh lửa sớm. Ảnh hưởng của tính chất nhiên liệu đến nồng độ NO có thể bỏ qua so với ảnh hưởng của các yếu tố này. CHƯƠNG 3:THÀNH PHẦN KHÍ THẢI NO X 3.2. Cơ chế hình thành NO X trong động cơ xăng như thế nào? 3.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới sự hình thành NO x . 3.3.1. Đối với động cơ đánh lửa cưỡng bức. 3.3.1.1. Ảnh hưởng của hệ số dư lượng không khí. 0,8 1000 2000 3000 4000 1,0 1,2 a NO(ppm) Hình 3.2. Biến thiên nồng độ NO theo hệ số dư không khí a CHƯƠNG 3:THÀNH PHẦN KHÍ THẢI NO X 3.2. Cơ chế hình thành NO X trong động cơ xăng như thế nào? 3.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới sự hình thành NO x . 3.3.1. Đối với động cơ đánh lửa cưỡng bức. 3.3.1.1. Ảnh hưởng của hệ số dư lượng không khí. 0,8 1000 2000 3000 4000 1,0 1,2 a NO(ppm) Nhiệt độ cháy đạt giá trị cực đại tương ứng với hệ số dư lượng không khí khoảng 0,9, nghĩa là khi hỗn hợp hơi giàu. Tuy nhiên trong điều kiện đó nồng độ O 2 thấp nên nồng độ NO không đạt giá trị lớn nhất. [...]... bao gồm không khí, hơi nhiên liệu và khí sót Khí sót có mặt trong hỗn hợp là do khí cháy của chu trình trước còn sót lại trong xy lanh hay do hồi lưu khí xả Khi không có sự hồi lưu, lượng khí sót trong xi lanh phụ thuộc vào tải, góc độ phối khí và đặc biệt là khoảng trùng điệp giữa các xupap thải và nạp CHƯƠNG 3:THÀNH PHẦN KHÍ THẢI NOX 3.2 Cơ chế hình thành NOX trong động cơ xăng như thế nào? 3.3... độ NOx khi tăng hệ số dư lượng không khí 4000 NO(ppm) 3000 2000 1000 0,8 1,0 1,2 a CHƯƠNG 3:THÀNH PHẦN KHÍ THẢI NOX 3.2 Cơ chế hình thành NOX trong động cơ xăng như thế nào? 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới sự hình thành NOx 3.3.1 Đối với động cơ đánh lửa cưỡng bức 3.3.1.1 Ảnh hưởng của hệ số dư lượng không khí 3.3.1.2 Ảnh hưởng của hệ số khí sót Trước khi cháy, hỗn hợp trong xi lanh bao gồm không khí, ... tố ảnh hưởng tới sự hình thành NOx 3.3.1 Đối với động cơ đánh lửa cưỡng bức 3.3.1.1 Ảnh hưởng của hệ số dư lượng không khí 3.3.1.2 Ảnh hưởng của hệ số khí sót Trước khi cháy, hỗn hợp trong xi lanh bao gồm không khí, hơi nhiên liệu và khí sót Khi khoảng trùng điệp tăng thì lượng khí sót tăng làm giảm nồng độ NO CHƯƠNG 3:THÀNH PHẦN KHÍ THẢI NOX 3.2 Cơ chế hình thành NOX trong động cơ xăng như thế... hình thành NOx 3.3.1 Đối với động cơ đánh lửa cưỡng bức 3.3.1.1 Ảnh hưởng của hệ số dư lượng không khí 3.3.1.2 Ảnh hưởng của hệ số khí sót NO(ppm) NO(ppm) 3000 3000 16 16 2000 2000 A/F=15 1000 A/F=15 1000 17 10 EGR(%) 20 17 50 40 30 20 Gãc ®¸nh löa sím 10 0 CHƯƠNG 3:THÀNH PHẦN KHÍ THẢI NOX 3.2 Cơ chế hình thành NOX trong động cơ xăng như thế nào? 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới sự hình thành NOx 3.3.1...CHƯƠNG 3:THÀNH PHẦN KHÍ THẢI NOX 3.2 Cơ chế hình thành NOX trong động cơ xăng như thế nào? 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới sự hình thành NOx 3.3.1 Đối với động cơ đánh lửa cưỡng bức 3.3.1.1 Ảnh hưởng của hệ số dư lượng không khí Khi hệ số dư lượng không khí tăng, ảnh hưởng của sự gia tăng áp suất riêng O2 đến nồng độ NO lớn hơn... NO đạt giá trị cực đại ứng với hệ số dư lượng không khí khoảng 1,1 (hỗn hợp hơi nghèo) 4000 NO(ppm) 3000 2000 1000 0,8 1,0 1,2 a CHƯƠNG 3:THÀNH PHẦN KHÍ THẢI NOX 3.2 Cơ chế hình thành NOX trong động cơ xăng như thế nào? 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới sự hình thành NOx 3.3.1 Đối với động cơ đánh lửa cưỡng bức 3.3.1.1 Ảnh hưởng của hệ số dư lượng không khí Nếu độ đậm đặc của hỗn hợp tiếp tục giảm thì tốc . lưu khí xả. Khi không có sự hồi lưu, lượng khí sót trong xi lanh phụ thuộc vào tải, góc độ phối khí và đặc biệt là khoảng trùng điệp giữa các xupap thải và nạp. CHƯƠNG 3:THÀNH PHẦN KHÍ THẢI. 5 CHƯƠNG 3:THÀNH PHẦN KHÍ THẢI NO X 3.2. Cơ chế hình thành NO X trong động cơ xăng như thế nào? 3.2.1. Cơ chế hình thành Monoxyde Nitơ (NO)  Trong họ NOx thì NO chiếm tỉ lệ lớn nhất.  NOx. CHƯƠNG 3:THÀNH PHẦN KHÍ THẢI NO X 3.1. NO X là gì? - NOx là tên gọi chung của oxyde nitơ gồm các chất NO, NO 2 và N 2 O. - NOx hình thành như thế nào? NOx hình thành do