Bài giảng Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường của động cơ đốt trong

CHƯƠNG 7: CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 
7.3- Lọc hạt rắn 
 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. 
 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). 
 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. 
 Hạt bồ hóng xốp , có khối lượng riêng trung bình khoảng 0,07g/cm3 nên lọc bị tắt rất nhanh . 
 Lọc hạt cỡ này rất khó vì nó sẽ gây tổn thất lớn trên đường thải . 
CHƯƠNG 7: CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 
7.3- Lọc hạt rắn 
	 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 hạt rắn . 
Có nhiều phương án lọc bồ hóng khác nhau nhưng nhìn chung chúng dựa trên cùng nguyên tắc là bẫy hạt bồ hóng 
CHƯƠNG 7: CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 
7.3- Lọc hạt rắn 
	 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 hạt rắn . 
 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 . 
CHƯƠNG 7: CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 
7.3- Lọc hạt rắn 
7.3.1- Kĩ thuật lọc hạt rắn . 
 Lõi lọc được chế tạo thành dạng tổ ong và được làm kín ở một đầu xen kẽ nhau 
Hình 7.4: Lõi lọc bằng vật liệu gốm 
CHƯƠNG 7: CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 
7.3- Lọc hạt rắn 
7.3.1- Kĩ thuật lọc hạt rắn . 
 Lọc gốm monolithe là dạng lọc được nghiên cứu và thử nghiệm nhiều nhất kể từ khi đề ra giải pháp lọc bồ hóng . 
Hình 7.5: Lõi lọc gốm . 
CHƯƠNG 7: CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 
7.3- Lọc hạt rắn 
7.3.1- Kĩ thuật lọc hạt rắn . 
 Lọc sợi gốm được chế tạo từ sợi silic hay hỗn hợp oxyde nhôm và silic . 
Hình 7.6: Lõi lọc bằng lưới sợi gốm . 
CHƯƠNG 7: CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 
7.3- Lọc hạt rắn 
7.3.1- Kĩ thuật lọc hạt rắn . 
 Lọc bằng sợi thép mạ nhôm có quy trình chế tạo đơn giản hơn . 
Hình 7.8: Lõi lọc bằng sợi thép mạ nhôm . 
CHƯƠNG 7: CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 
7.3- Lọc hạt rắn 
7.3.1- Kĩ thuật lọc hạt rắn . 
 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 . 
Hình 7.9: Lõi lọc Celmet . 
CHƯƠNG 7: CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 
7.3- Lọc hạt rắn 
7.3.1- Kĩ thuật lọc hạt rắn . 
 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. 
Hình 7.9: Lõi lọc Celmet . 
CHƯƠNG 7: CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 
7.3- Lọc hạt rắn 
7.3.1- Kĩ thuật lọc hạt rắn . 
 Lọc bằng cách ngưng tụ hơi nước để hấp thụ bồ hóng hiện cũng đang được nghiên cứu . 
7.3.2- Tái sinh lọc 
 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 . 
CHƯƠNG 7: CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 
7.3- Lọc hạt rắn 
7.3.1- Kĩ thuật lọc hạt rắn . 
7.3.2- Tái sinh lọc 
 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 . 
 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 . 
CHƯƠNG 7: CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 
7.3- Lọc hạt rắn 
7.3.1- Kĩ thuật lọc hạt rắn . 
7.3.2- Tái sinh lọc 
 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 . 
CHƯƠNG 7: CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 
7.3- Lọc hạt rắn 
7.3.1- Kĩ thuật lọc hạt rắn . 
7.3.2- Tái sinh lọc 
 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 . 
CHƯƠNG 7: CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 
7.3- Lọc hạt rắn 
7.3.1- Kĩ thuật lọc hạt rắn . 
7.3.2- Tái sinh lọc 
Hình 7.10: Sử dụng chất phụ gia và tái sinh lọc bồ hóng 
CHƯƠNG 7: CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 
7.3- Lọc hạt rắn 
7.3.1- Kĩ thuật lọc hạt rắn . 
7.3.2- Tái sinh lọc 
Hình 7.11: Tái sinh lọc bằng cách phun ngược không khí .