Các giải pháp giảm ô nhiễm khí thải từ ô tô có thể chia thành 4 nhóm chính.
Nhóm thứ nhất:
Tổ chức tốt quá trình cháy nhằm giảm ô nhiễm do các chất như NOx, CO, HC ngay tại nguồn (trong xy-lanh). Nhóm này bao gồm các biện pháp liên quan đến việc tối ưu hóa kết cấu của các chi tiết, cụm chi tiết và hệ thống có ảnh hướng đến quá trình cháy:
Thiết kế đỉnh pít-tông và nắp máy tạo hiệu ứng lốc xoáy, tăng khả năng hòa trộn nhiên liệu và không khí tốt hơn, quá trình cháy diễn ra nhanh hơn – thường áp dụng cho động cơ diesel và phun xăng trực tiếp; sử dụng hệ thống tăng áp, tăng đường kính xu-páp, giảm tổn thất trên đường nạp để tăng hiệu suất nạp; tính toán thiết kế thời điểm mở sớm xu-páp thải một cách tối ưu; sử dụng các hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử, tăng áp suất phun, lựa chọn kiểu phun đơn điểm hay đa điểm…
Mặc dù đây là các giải pháp rất hữu hiệu nhưng chỉ riêng bản thân chúng chưa thể giúp động cơ phân phối được các tiêu chuẩn ô nhiễm ngày càng khắt khe hơn .
Nhóm thứ hai:
Xử lý khí thải. Đây là các giải pháp nhằm mục đích bảo vệ hàm lượng các chất ô nhiễm có trong khí thải trước khi thải vào thiên nhiên và môi trường phải nhỏ hơn số lượng giới hạn được cho phép đã được pháp luật trong các điều luật. Có rất nhiều công nghệ tiên tiến khác nhau để xử lý khí thải : Bộ xử lý khí thải kiểu xúc tác 3 đường ( trung hòa 3 thành phần cơ bản trong khí thải là CO, HC và NOx ) ; Bộ lọc PM, Bộ xử lý khí thải kiểu ô-xy hóa dùng cho động cơ diesel, Bộ xử lý NOx kiểu tích góp, … ) .
Nhóm thứ ba:
Sử dụng tích hợp các mạng lưới hệ thống phụ trợ. Để phát huy hiệu quả của hai nhóm giải pháp trên cũng như hạn chế sự phát thải quá mức của động cơ ở một số ít chính sách thao tác, cần phải sử dụng thêm các mạng lưới hệ thống phụ trợ như : Hệ thống trấn áp vòng lặp kín ( hồi lưu khí thải ) ; mạng lưới hệ thống bảo vệ nhiệt độ khí nạp ; mạng lưới hệ thống phun khí ( ô-xy ) nhằm mục đích tương hỗ phản ứng trên đường thải ; mạng lưới hệ thống tự chẩn đoán – OBD ( OnBoard Diagnostics ) …
Nhóm thứ tư:
Các giải pháp có tương quan đến nguyên vật liệu. Nhiên liệu có tác động ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính ô nhiễm khí thải của động cơ đốt trong. Có nhiều giải pháp giảm ô nhiễm khí thải có tương quan đến nguyên vật liệu như : Đảm bảo sự tương thích giữa động cơ và nguyên vật liệu ( động cơ có tỷ số nén càng cao thì sử dụng xăng có chỉ số octan càng lớn ) ; nâng cao chất lượng nguyên vật liệu ( ít tạp chất và các phụ gia ô nhiễm ) ; sử dụng nguyên vật liệu xanh, nguyên vật liệu sửa chữa thay thế ; sử dụng phụ gia trong nguyên vật liệu, … .Thực tế lúc bấy giờ cho thấy, một trong những giải pháp hiệu suất cao giảm thiểu sự ô nhiễm của khí thải động cơ là việc sản xuất và sử dụng mạng lưới hệ thống phin lọc. Ví dụ như mạng lưới hệ thống CRT ( Continously Regenerating Trap ) của hãng Volvo Trucks được cho phép giảm 80-90 % tỷ suất CO, HC, NO và các thành phần cứng trong khí thải. Bộ phin này được phong cách thiết kế cho động cơ xe tải và đã trở thành cấu trúc không hề thiếu so với hầu hết xe buýt chạy trong thành phố. Hãng PSA Peugeot – Citroen cũng gặt hái nhiều thành công xuất sắc trong nghành nghề dịch vụ này .Hệ thống phin lọc khí thải của xe Peugeot 607 với động cơ diesel HDI và cũng đã được nhận phần thưởng quốc tế. Tuy nhiên, phong cách thiết kế của PSA có điểm yếu kém là đắt tiền, làm tăng giá thành ôtô vì vậy giải pháp này không được thông dụng thoáng đãng .
Giải pháp xử lý khí thải động cơ xe ô tô hiệu quả nhất?
Trong khí thải động cơ diesel, có 2 chất ô nhiễm hầu hết cần vô hiệu là khí NOx và PM, do vậy xu thế xử lý khí thải động cơ diesel ngoài việc sử dụng những công nghệ tiên tiến xử lý khí thải nêu trên còn có một giải pháp khác rất hiệu suất cao, tiện lợi và được nhiều người tin dùng, đó chính là :
Công nghệ xử lý khí thải xúc tác khử NOx chọn lọc SCR (Selective Catalytic Reduction).
Xử lý NOx theo công nghệ SCR: Là hệ thống xúc tác khử NOx chọn lọc, được tích hợp hệ thống phun dung dịch DEF (Diesel Exhaust Fluid). Dung dịch xử lý khí thải DEF/Adblue có thành phần chính là 32,5% Ure ((NH2)2CO) với độ tinh khiết cao, 67,1% là nước tinh khiết và 0,4% là các chất phụ gia khác được phun trực tiếp vào dòng khí thải nóng, nhờ nhiệt độ cao làm hơi nước bốc hơi khiến ure trong dung dịch phân hủy thành amoniac và axit isoxianic, qua phản ứng hóa học sinh ra N2 và H2O thoát ra môi trường.
Công nghệ SCR được cho phép các phản ứng giảm NOx diễn ra trong quy trình đốt cháy nguyên vật liệu, được gọi là công nghệ tiên tiến “ tinh lọc ” vì nó làm giảm các mức NOx bằng cách sử dụng amoniac như một chất khử trong một mạng lưới hệ thống chất xúc tác. Phản ứng hóa học được gọi là “ giảm ”, trong đó dung dịch DEF là chất khử có phản ứng với NOx để chuyển các chất ô nhiễm thành khí N2, nước và một lượng nhỏ CO2. DEF hoàn toàn có thể bị phá vỡ nhanh để tạo ra ammonia oxy hóa trong dòng thải. Công nghệ SCR hoàn toàn có thể đạt được mức giảm NOx lên tới 90 %, đồng thời giảm lượng phát thải HC và CO từ 50 – 90 % và phát thải PM từ 30-50 %. Các mạng lưới hệ thống SCR được phối hợp với bộ lọc muội than DPF để giảm lượng phát thải cho PM .
Hệ thống SCR cần phải bổ trợ chất dung dịch xử lý khí thải Adblue theo định kỳ dựa trên hoạt động giải trí của xe. Dung dịch DEF nạp theo chu kỳ luân hồi thay dầu động cơ, hoặc phụ thuộc vào vào điều kiện kèm theo hoạt động giải trí, số giờ sử dụng, quãng đường đi, tải trọng và các yếu tố khác. Bộ SCR có ưu điểm là tối ưu hóa quy trình cháy, nên năng lực tiết kiệm ngân sách và chi phí nguyên vật liệu / nguồn năng lượng tốt hơn, không tác động ảnh hưởng đến độ bền động cơ ; đặc biệt quan trọng, ure không phải là loại hóa chất gây nguy khốn cho sức khỏe thể chất con người. Hệ thống SCR là một lựa chọn tốt cho yếu tố khí thải của xe xe hơi .Xem thêm : Có nên cắt khí thải xe tải Chenglong, Howo và Dongfeng ?
