CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT doc

CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.1. Khái quát chung.  Nồng độ các chất ô nhiễm trong khí xả phụ thuộc vào đặc điểm động cơ cũng như các thông số điều chỉnh, vận hành.  Về đặc điểm, động cơ 2 kì cổ điển nói chung có mức độ phát ô nhiễm cao hơn động cơ 4 kì do quá trình tạo hỗn hợp không hoàn thiện.  Tuy nhiên, động cơ 2 kì hiện đại phun nhiên liệu trực tiếp trong buồng cháy đang được nghiên cứu phát triển sẽ khắc phục được nhược điểm này và trở thành loại động cơ có nhiều triển vọng trong tương lai. CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.1. Khái quát chung.  Động cơ Diesel có hiệu suất cao hơn động cơ đánh lửa cưỡng bức nhưng do quá trình cháy khuếch tán và làm việc với hệ số dư lượng không khí cao, trong sản phẩm cháy có chứa bồ hóng và NOx, những chất ô nhiễm mà việc xử lí nó trên đường xả ngày nay vẫn còn nhiều vướng mắc về mặt kĩ thuật.  Động cơ sử dụng nhiên liệu khí bắt đầu phát triển từ những năm đầu của thập niên 1990 có rất nhiều ưu điểm về mặt phát sinh ô nhiễm.  Tuy nhiên sự phát triển chủng loại động cơ này phụ thuộc nhiều điều kiện, đặc biệt là điều kiện cơ sở hạ tầng phục vụ cho việc cung cấp nhiên liệu khí. CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.1. Khái quát chung.  Động cơ Diesel có hiệu suất cao hơn động cơ đánh lửa cưỡng bức nhưng do quá trình cháy khuếch tán và làm việc với hệ số dư lượng không khí cao, trong sản phẩm cháy có chứa bồ hóng và NOx, những chất ô nhiễm mà việc xử lí nó trên đường xả ngày nay vẫn còn nhiều vướng mắc về mặt kĩ thuật.  Động cơ sử dụng nhiên liệu khí bắt đầu phát triển từ những năm đầu của thập niên 1990 có rất nhiều ưu điểm về mặt phát sinh ô nhiễm.  Tuy nhiên sự phát triển chủng loại động cơ này phụ thuộc nhiều điều kiện, đặc biệt là điều kiện cơ sở hạ tầng phục vụ cho việc cung cấp nhiên liệu khí. CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.1. Khái quát chung.  Mức độ phát sinh ô nhiễm của động cơ cũng phụ thuộc đáng kể vào điều kiện vận hành. Việc điều chỉnh không phù hợp các thông số công tác cũng như việc lựa chọn chế độ làm việc không hợp lí dẫn đến sự gia tăng đáng kể nồng độ các chất ô nhiễm trong khí xả.  Tuy nhiên tỉ lệ biến đổi các chất ô nhiễm của ống xả xúc tác chỉ đạt được giá trị yêu cầu khi nhiệt độ khí xả đạt được giá trị nhất định. Vì vậy cần phải làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm đến mức thấp nhất trước khi xử lí ở bộ xúc tác. CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.2. Trường hợp động cơ đánh lửa cưỡng bức.  Mặc dù có nhiều cải tiến về kết cấu nhằm hạn chế sự hòa trộn giữa khí cháy và khí chưa cháy, đặc biệt đối với động cơ dùng bộ chế hòa khí, nhưng vẫn không tránh khỏi sự thất thoát một bộ phận khí mới làm tăng sự phát sinh HC và làm giảm tính năng kinh tế kĩ thuật của động cơ hai kì. Thêm vào đó, khi làm việc ở tải cục bộ, dạng động cơ này dễ bỏ lửa làm tăng HC. 6.2.1. Động cơ 2 kỳ.  Các giải pháp làm giảm tổn thất nhiên liệu trong quá trình quét khí là?  GP1: Làm thay đổi sự phân bố độ đậm đặc của hỗn hợp nhiên liệu không khí trong xy lanh saocho chỉ có hỗn hợp nghèo mới thoát ra đường thải. CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.2. Trường hợp động cơ đánh lửa cưỡng bức. 6.2.1. Động cơ 2 kỳ.  Các giải pháp làm giảm tổn thất nhiên liệu trong quá trình quét khí là?  GP 2: Một giải pháp khác có hiệu quả hơn là phun nhiên liệu vào buồng cháy một khi cửa thải đã đóng. Với giải pháp này người ta phải dùng một bơm do động cơ dẫn động do đó nó làm giảm đi một ít công suất có ích của động cơ. Hạn chế của giải pháp này là gì? CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.2. Trường hợp động cơ đánh lửa cưỡng bức. 6.2.1. Động cơ 2 kỳ.  Thời gian cuối của quá trình nén (sau khi đóng cửa nạp và cửa thải) rất ngắn đòi hỏi phải phun nhiên liệu với tốc độ lớn, do đó một bộ phận nhiên liệu bám lên thành buồng cháy làm tăng nồng độ HC trong khí xả. Hạn chế của giải pháp này là gì? GP 3: Phun nhiên liệu bằng không khí ở áp suất cao trích ra trong giai đoạn nén. Để tránh hiện tượng bám nhiên liệu trên thành, người ta dùng một vòi phun áp suất thấp được đặt trong một buồng cháy dự bị trước xúpáp nạp phun trực tiếp trước một hỗn hợp rất đậm với tốc độ tương đối thấp. CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.2. Trường hợp động cơ đánh lửa cưỡng bức. 6.2.1. Động cơ 2 kỳ. 6.2.2. Động cơ làm việc với hỗn hợp nghèo.  Động cơ đánh lửa cưỡng bức làm việc với hỗn hợp nghèo đã được nghiên cứu từ lâu nhằm giảm suất tiêu hao nhiên liệu dẫn đến giảm nồng độ CO2, chất 'ô nhiễm' được quan tâm nhiều trong những năm gần đây vì nó là chất khí gây hiệu ứng nhà kính. ∆ Vấn đề là khi gia tăng hệ số dư lượng không khí hay làm bẩn hỗn hợp bằng khí xả hồi lưu vượt quá một giới hạn cho phép sẽ dẫn đến điều gì?  Giảm tốc độ cháy, điểm cực đại của áp suất sẽ lệch về phía giai đoạn giãn nở dù đánh lửa sớm hơn CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.2. Trường hợp động cơ đánh lửa cưỡng bức. 6.2.1. Động cơ 2 kỳ. 6.2.2. Động cơ làm việc với hỗn hợp nghèo. ∆ Vấn đề là khi gia tăng hệ số dư lượng không khí sẽ dẫn đến điều gì?  Momen phát ra không đều dẫn tới sự làm việc không ổn định.  Thường xuyên bỏ lửa.  Gia tăng mức độ phát sinh HC.  Gia tăng suất tiêu hao nhiên liệu do tốc độ cháy giảm. CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.2. Trường hợp động cơ đánh lửa cưỡng bức. 6.2.1. Động cơ 2 kỳ. 6.2.2. Động cơ làm việc với hỗn hợp nghèo. ∆ Những giải pháp cho phép động cơ hoạt động gần giới hạn nghèo của hỗn hợp:  Các giải pháp tác động trước khi hỗn hợp vào xilanh: chuẩn bị và định lượng hỗn hợp nhiên liệu (chế hòa khí hay phun), hệ thống điều chỉnh hỗn hợp, thiết kế hợp lí đường nạp.  Các biện pháp tác động bên trong động cơ: hình dạng buồng cháy, bố trí xupáp và nến đánh lửa. [...]... nhiều chất ô nhiễm khác (NOx, HC)  Vì vậy, ngày nay dạng buồng cháy này chỉ dùng đối với động cơ ô tô tải hạng nặng CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.3 Trường hợp động cơ Diesel Đặc điểm phát sinh các chất ô nhiễm trong động cơ Diezel là gì?  Việc hạn chế mức độ phát sinh ô nhiễm tối ưu đối với động cơ Diesel cần phải cân đối giữa nồng độ hai chất ô nhiễm. .. tiếp CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.2.2 Động cơ làm việc với hỗn hợp nghèo  Hệ thống buồng dự bị Hình: Sơ đồ động cơ tạo hỗn hợp phân lớp sử dụng buồng cháy phụ CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.2.2 Động cơ làm việc với hỗn hợp nghèo  Hệ thống buồng dự bị Kết quả:  Hệ thống này làm giảm nhiệt độ cực... gia tốc vì độ đậm đặc trung bình của hỗn hợp gia tăng  Để giảm thời gian gia tốc, cần phải tối ưu hóa việc thiết kế động cơ để có thể: CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.3.3 Ảnh hưởng của chế độ làm việc của động cơ và chế độ quá độ  Để giảm thời gian gia tốc, cần phải tối ưu hóa việc thiết kế động cơ để có thể:  Giảm momen quán tính các bộ phận chuyển động... Ảnh hưởng của hệ thống hồi lưu khí xả  Mặc dù tỉ lệ khí hồi lưu lớn gây tác hại xấu đối với động cơ (tăng mài mòn) nhưng nó có tác dụng đáng kể trong việc làm giảm NOx do giảm nhiệt độ cháy CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.3.7 Ảnh hưởng của hệ thống hồi lưu khí xả  Đối với động cơ phun trực tiếp làm việc với nhiệt độ khí nạp từ 40-600C (làm việc ở các. .. tăng độ ồn nếu quá trình cháy bắt đầu quá muộn  Gia tăng lượng nhiên liệu bám trên thành xilanh và buồng cháy làm tăng mức độ phát sinh HC và bồ hóng 6.3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ khí  Giảm nhiệt độ khí nạp sẽ làm giảm nhiệt độ cực đại của quá trình cháy và do đó nồng độ NOx cũng giảm CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ khí ... 6.3.1 Ảnh hưởng của góc phun sớm và tối ưu hóa hệ thống phun  Tăng góc phun sớm →pzmax và Tz↑→ ↑NO  Giảm góc phun sớm là biện pháp hữu hiệu làm giảm nồng độ NOx trong khí xả  Tuy nhiên việc giảm góc phun sớm cần phải xem xét đến chế độ tốc độ và chế độ tải để tránh sự gia tăng suất tiêu hao nhiên liệu CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.3.1 Ảnh hưởng. .. được điều khiển một cách riêng rẽ theo tải động cơ  Nó có ưu điểm là không làm thay đổi dạng hình học của buồng cháy, không cần thiết đánh lửa hai điểm nhưng vẫn cho phép động cơ chạy ở chế độ không tải với độ đậm đặc thấp CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.2.2 Động cơ làm việc với hỗn hợp nghèo 6.2.3 Ảnh hưởng của các chế độ vận hành động cơ xăng 6.2.3.1... tắt động cơ không đem lại lợi ích gì về mặt giảm ô nhiễm trong trường hợp động cơ có bộ xúc tác trên đường xả Trung bình thời gian dừng cực đoan là 50s  Khi vượt quá thời gian này nên tắt động cơ nếu động tác này không làm giảm tuổi thọ của máy khởi động và bình điện CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.3 Trường hợp động cơ Diesel Đặc điểm phát sinh các chất. .. nhiên liệu trong khí nạp  Nhiệt độ của khí đường thải cũng ảnh hưởng đến sự phát sinh ô nhiễm, nhất là đối với thành phần HC CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.3.6 Ảnh hưởng của tăng áp  Monoxy carbon CO hình thành là do quá trình cháy thiếu không khí, đặc biệt là ở tải cao → Do đó, tăng áp là biện pháp hữu hiệu làm giảm CO  Lượng không khí thừa do tăng... thành buồng cháy, đó là nguồn phát sinh HC CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.3.1 Ảnh hưởng của góc phun sớm và tối ưu hóa hệ thống phun Các biện pháp tối ưu hoá hệ thống phun là gì?  Tăng tốc độ phun để làm giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc độ hòa trộn nhiên liệu-không khí  Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp  Điều chỉnh dạng quy . CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.1. Khái quát chung.  Nồng độ các chất ô nhiễm trong khí xả phụ thuộc vào đặc điểm động cơ cũng như các thông. ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.2.2. Động cơ làm việc với hỗn hợp nghèo.  Hệ thống phun trực tiếp. CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.2.2. Động. tải với độ đậm đặc thấp. CHƯƠNG 6: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐCĐT 6.2.2. Động cơ làm việc với hỗn hợp nghèo. 6.2.3 Ảnh hưởng của các chế độ vận hành động cơ