Những giải pháp xử lý khí thải động cơ hiện đại

Sơ đồ hệ thống CRT (Continously Regenerating Trap) của Volvo Trucks.

Một trong những biện pháp rất hiệu quả giảm thiểu sự độc hại của khí thải động cơ là việc chế tạo và sử dụng hệ thống phin lọc. Ví dụ như hệ thống CRT (Continously Regenerating Trap) của hãng Volvo Trucks cho phép giảm 80-90% tỷ lệ CO, HC, NO và các phần tử cứng trong khí thải. Bộ phin này được thiết kế cho động cơ xe tải và đã trở thành cấu trúc không thể

Sơ đồ hệ thống phin lọc khí thải của xe Peugeot 607.

Hoàn thiện quá trình đốt nhiên liệu trong xi-lanh cũng là một biện pháp rất hiệu quả làm giảm khí thải độc hại. Xu hướng này được các đại gia ôtô Đức và Nhật đặc biệt chú trọng. Đây là biện pháp đồng thời cắt giảm khí thải và tiết kiệm nhiên liệu. Vào năm 1976, hãng Bosch lần đầu tiên chế tạo được loại cảm biến dùng trên động cơ xăng có tên là Lambda (xuất xứ từ mẫu tự Latin λ, còn gọi là cảm biến oxy). Loại cảm biến này được gắn ở hệ thống xả, có chức năng xác định tỷ lệ oxy trong khói của động cơ. Thông số do nó cung cấp được máy tính trên xe xử lý để cải thiện quá trình hòa trộn và đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu, cắt giảm khí thải và tiêu hao nhiên liệu, tăng công suất cùng mô-men xoắn của động cơ. Trong ngành công nghiệp ôtô, λ là hệ số biểu thị tỷ lệ hỗn hợp giữa không khí và hơi nhiên liệu trong buồng đốt, tỉ lệ tối ưu là 14,7:1 (tương ứng với λ = 1).

Sơ đồ cấu tạo hệ thống điện tử điều khiển động cơ diesel.

Mới đây, hãng Bosch tiếp tục cho ra mắt loại cảm biến Lambda dùng trên động cơ diesel, sau đó chế tạo thành công hệ thống điện tử điều khiển động cơ diesel EDS (electronic diesel control). Thiết bị này giúp cho dòng máy dầu đáp ứng được tiêu chuẩn bảo vệ môi trường Euro 4 - chuẩn bảo vệ môi trường châu Âu áp dụng vào năm 2005.

Sơ đồ hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử của động cơ diesel, sử dụng cảm biến Lambda.

Hãng Toyota lại hoàn thiện quá trình làm việc của động cơ diesel theo một hướng khác. Trong thiết kế của họ, khi tải trọng của động cơ nhỏ, nhiên liệu được phun sớm hơn, hệ thống tuần hoàn sẽ hướng phần lớn lượng khí thải quay lại xi-lanh để được đốt cháy một lần nữa. Các kỹ sư Toyota khẳng định rằng, quá trình cháy diễn ra trong điều kiện nghèo oxy như vậy sẽ làm giảm nhiệt độ ở buồng đốt và tăng nhiệt ở hệ thống xả. Nhờ nhiệt độ cao ở đường xả, phin lọc hỗn hợp - xúc tác sẽ trung hòa hết các chất CO, HC, NO và giữ lại những phần tử muội. Từ năm 2004 hệ thống này sẽ được lắp trên xe Avensis.

Chỉ còn hơn một năm nữa các xe hơi bán ra ở cựu lục địa sẽ phải đạt các tiêu chuẩn Euro 4, có nghĩa là các chỉ tiêu độc hại buộc phải giảm tiếp khoảng 20-30% so với hiện nay. Khoảng thời gian tiếp theo để các hãng ôtô đạt tiêu chuẩn Euro 5 cũng chỉ còn 3 năm (2008). Đây chính là giai đoạn nước rút của cuộc đua cắt giảm khí thải. Kẻ thua cuộc không những bị khai trừ khỏi châu Âu mà còn gặp khó khăn ở Bắc Mỹ và các thị trường đang phát triển khác.

Sau đây là bảng tiêu chuẩn bảo vệ môi trường Euro đối với các loại động cơ đốt trong.

Ghi chú:  * Tiêu chuẩn đối với động cơ nhỏ hơn 0,75 lít và số vòng quay tối đa trên 3.000 v/ph.

Đức Dũng