Tại sao các loại động cơ xe khác nhau lại tạo ra khí thải?

Các loại động cơ xe khác nhau tạo ra khí thải do các quá trình hóa học cơ bản liên quan đến quá trình đốt cháy, bất kể loại động cơ cụ thể. Việc đốt cháy nhiên liệu không hoàn toàn và sự hiện diện của tạp chất trong nhiên liệu là thủ phạm chính. Đây là một sự cố:

* Đốt cháy không hoàn toàn: Lý tưởng nhất là quá trình đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu (thường là hydrocacbon) với oxy để chỉ tạo ra carbon dioxide (CO2) và nước (H2O). Tuy nhiên, điều này hiếm khi xảy ra một cách hoàn hảo. Đốt cháy không hoàn toàn sẽ tạo ra:

* Cacbon Mônôxit (CO): Một loại khí cực độc hình thành khi không có đủ oxy để oxy hóa hoàn toàn nhiên liệu.

* Hydrocacbon (HC): Các phân tử nhiên liệu chưa cháy hết hoặc cháy một phần sẽ thoát ra khỏi buồng đốt. Đây là những chất ô nhiễm có hại góp phần hình thành sương mù.

* Vật chất dạng hạt (PM): Các hạt rắn hoặc lỏng nhỏ (bồ hóng) sinh ra từ quá trình đốt cháy không hoàn toàn, đặc biệt phổ biến ở động cơ diesel. Những điều này góp phần gây ra các vấn đề về hô hấp.

* Ôxit nitơ (NOx): Chúng được hình thành khi nitơ trong không khí phản ứng với oxy ở nhiệt độ đốt cháy cao. Khí NOx góp phần gây ra mưa axit và sương mù. Nhiệt độ đốt cao hơn, thường thấy ở động cơ đốt ít nhằm mục đích tiết kiệm nhiên liệu, làm tăng lượng khí thải NOx.

* Tạp chất nhiên liệu: Bản thân nhiên liệu có thể chứa các tạp chất như lưu huỳnh. Đốt nhiên liệu chứa lưu huỳnh tạo ra sulfur dioxide (SO2), tác nhân chính gây ra mưa axit. Mặc dù nhiên liệu hiện đại có hàm lượng lưu huỳnh thấp hơn nhiều so với trước đây nhưng đây vẫn là một yếu tố.

* Thiết kế và vận hành động cơ: Mặc dù các quá trình hóa học là cơ bản nhưng thiết kế và vận hành động cơ ảnh hưởng đáng kể đến mức phát thải. Ví dụ:

* Động cơ diesel: Nhiệt độ đốt cháy thấp hơn của chúng tạo ra ít NOx hơn nhưng nhiều PM hơn so với động cơ xăng.

* Động cơ xăng: Có xu hướng sinh ra nhiều NOx và HC hơn động cơ diesel nhưng ít PM hơn.

* Động cơ cũ hơn: Thiếu công nghệ kiểm soát khí thải hiện đại tạo ra lượng khí thải cao hơn nhiều so với các động cơ mới hơn.

Tóm lại, khí thải là sản phẩm phụ không thể tránh khỏi của chính quá trình đốt cháy, xuất phát từ quá trình đốt cháy không hoàn toàn và tạp chất. Thành phần và lượng khí thải cụ thể phụ thuộc vào loại động cơ, nhiên liệu được sử dụng cũng như các thông số thiết kế và vận hành của động cơ. Công nghệ kiểm soát khí thải rất quan trọng trong việc giảm thiểu các chất ô nhiễm có hại này.