Đề cương ôn tập nhiên liệu, dầu mỡ, khí thải

1. Các thành phần độc hại trong động cơ xăng và diesel Các thành phần độc hại chính và ảnh hưởng của chúng CO: • Do cháy C trong NL khi thiếu oxy. • Khí không màu, không mùi. • Ngăn cản hấp thụ oxy của hemoglobin trong máu • Rất độc, hàm lượng nhỏ cũng gây chết người • Hàm lượng cho phép CO = 33 mgm3. HC: (hydrocacbon, có nơi ký hiệu CmHn): • Hydrocacbon trong NL hoặc dầu bôi trơn không cháy hết chứa trong khí thải • Hydrocacbon đa dạng với mức độ độc hại khác nhau: parafin và naphtalin coi như vô hại nhưng hydrocacbon thơm rất độc (VD hydrocacbon nhân benzen có thể gây ung thư) • Đánh giá độc hại của HC: dựa trên thành phần hydrocacbon tổng cộng trong khí thải (Total Hydrocacbon viết tắt là TH). • Hydrocacbon khi vào khí quyển  tạo sương mù, gây hại mắt niêm mạc đường hô hấp. NOx: • Sản phẩm oxy hoá nitơ trong KK ở nhiệt độ cao. • Nitơ có nhiều hoá trị  oxit nitơ có nhiều dạng  gọi chung là NOx. • NOx trong khí thải ĐC gồm: NO2 và NO. NO2: (peoxit nitơ) khí có mùi gắt, mầu nâu đỏ. • Hàm lượng nhỏ: gây hại phổi, niêm mạc. • Tác dụng với hơi nước  axit  ăn mòn chi tiết máy đồ vật. • NO2 = 9mgm3. NO: (monoxit nitơ) • Là thành phần chủ yếu của NOx trong khí thải ĐC • Khí không mùi, hại phổi, gây tổn thương niêm mạc. • Không ổn định trong khí quyển  bị oxy hoá tiếp  NO2  kết hợp với hơi nước  axit nitơric HNO3. • NO = 9 mgm3. Andehyt: • Nhiều dạng, công thức tổng quát: CHO. • Andehyt tác dụng gây tê, mùi gắt. • Một số andehyt có thể gây ung thư. • VD formaldehyt: hàm lượng cực đại cho phép là 0,6mgm3. Chì: • Rất độc đối với tế bào sống

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP PHẦN KHÍ THẢI 1.

Các thành phần độc hại trong động cơ xăng và diesel

Các thành phần độc hại chính và ảnh hưởng của chúng

CO:

• Do cháy C trong NL khi thiếu oxy

• Khí không màu, không mùi

• Ngăn cản hấp thụ oxy của hemoglobin trong máu

• Rất độc, hàm lượng nhỏ cũng gây chết người

• Hàm lượng cho phép [CO] = 33 mg/m3

HC

: (hydrocacbon, có nơi ký hiệu CmHn):

• Hydrocacbon trong NL hoặc dầu bôi trơn không cháy hết chứa trong khí thải

• Hydrocacbon đa dạng với mức độ độc hại khác nhau: parafin và naphtalin coi như vô hại nhưng hydrocacbon thơm rất độc (VD hydrocacbon nhân benzen có thể gây ung thư)

• Đánh giá độc hại của HC: dựa trên thành phần hydrocacbon tổng cộng trong khí thải (Total Hydrocacbon viết tắt là TH)

• Hydrocacbon khi vào khí quyển → tạo sương mù, gây hại mắt & niêm mạc đường hô hấp

NOx:

• Sản phẩm oxy hoá nitơ trong KK ở nhiệt độ cao

• Nitơ có nhiều hoá trị → oxit nitơ có nhiều dạng → gọi chung là NOx

• NOx trong khí thải ĐC gồm: NO2 và NO

NO2: (peoxit nitơ) khí có mùi gắt, mầu nâu đỏ

• Hàm lượng nhỏ: gây hại phổi, niêm mạc

• Tác dụng với hơi nước → axit → ăn mòn chi tiết máy & đồ vật

• [NO2] = 9mg/m3

NO: (monoxit nitơ)

• Là thành phần chủ yếu của NOx trong khí thải ĐC

• Khí không mùi, hại phổi, gây tổn thương niêm mạc

• Không ổn định trong khí quyển → bị oxy hoá tiếp → NO2 → kết hợp với hơi nước → axit nitơric HNO3

• [NO] = 9 mg/m3

Andehyt :

• Nhiều dạng, công thức tổng quát: -CHO

• Andehyt tác dụng gây tê, mùi gắt

• Một số andehyt có thể gây ung thư

• VD formaldehyt: hàm lượng cực đại cho phép là 0,6mg/m3

Chì :

• Rất độc đối với tế bào sống

• Làm giảm khả năng hấp thụ oxy trong máu, gây ung thư,

• Làm giảm chỉ số thông minh

• [Pb] = 0,1 mg/m3

SO2:

• Khí không màu, mùi gắt, tác hại cho niêm mạc

• Kết hợp với nước → axit yếu H2SO3.

• [SO2] = 2ml/m3

P-M :

• Theo EPA Carlifornia: P-M là những thực thể (trừ nước) của khí thải sau khi được hoà trộn với không khí (làm loãng) đạt nhiệt độ nhỏ hơn 51,70C và được tách ra bằng một bộ lọc qui định

• P-M gồm: các hạt rắn & các chất lỏng bám theo

• Hạt rắn gồm: cacbon tự do & tro còn gọi là bồ hóng (soot)

• Chất phụ gia dầu bôi trơn, các hạt và vảy tróc do mài mòn

• Chất lỏng bám theo gồm: Các thành phần trong nhiên liệu và dầu bôi trơn

• Đối với con người & động vật: các hạt rắn gây hại đường hô hấp, một số loại

hydrocacbon thơm bám vào muội than có thể gây ung thư

• Đối với môi trường: P-M là tác nhân gây sương mù → ảnh hưởng giao thông & sinh hoạt của con người

CO2:

• Sản phẩm cháy hoàn toàn của cacbon với oxy

• Không độc đối với sức khoẻ con người nhưng nồng độ quá lớn → gây ngạt,

• [CO2] = 9000 mg/m3

• Thủ phạm chính gây ra hiệu ứng nhà kính (sẽ xét sau ở mục 2.3)

2.

Xác định lượng độc hại thải vào môi trường

(SGK)

a. mi: tính cho một đơn vị công suất, trong một đơn vị thời gian

b. mil: tính cho 1 km đường xe chạy (đối với ôtô, xe máy)

c. ε i: tính cho một đơn vị khối lượng nhiên liệu tiêu thụ

3.

Hiệu ứng nhà kính và các biện pháp giảm phát thải CO2 và khí quyển

Hiệu ứng nhà kính

• Tầng khí quyển: dày 16 km

• Từ 16 đến 50 km: tầng bình lưu: chứa nhiều loại khí, trong số đó: CO2, CH4, N2O, O3, CFC11, CFC12 (CFC11, CFC12: hợp chất clo, flo và hydrocacbon dùng làm dung môi trong máy lạnh)

• Những chất khí trên: cho tia mặt trời (gồm chủ yếu các sóng ngắn) đi qua xuống bề mặt trái đất

• Tại đây: một phần năng lượng → nhiệt, tia nhiệt (sóng dài) phản xạ lên tầng bình lưu

• Tia nhiệt bị các chất khí nêu trên hấp thụ và phản xạ lại

• Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng nhà kính, các chất khí trên: khí nhà kính.

• Nhờ hiệu ứng nhà kính: nhiệt độ trung bình trái đất 15 oC (ấm áp) thay vì -17 oC (băng

giá) [4], [6]

• Hoạt động công nghiệp gia tăng → tốc độ tích tụ khí nhà kính lớn hơn tốc độ phân huỷ tự nhiên → Lượng khí tích tụ càng nhiều → hiệu ứng nhà kính càng mạnh → khí hậu biến đổi nhanh chóng: nhiệt độ trung bình trái đất tăng 0,7 oC trong 100 năm qua

• Dự đoán: với tốc độ tiêu thụ năng lượng (tốc độ phát thải CO2 vào tầng bình lưu) hiện nay: nhiệt độ trung bình trái đất tăng từ 1,5 – 4 oC trong 50 năm tới

• Băng hai cực tan: nước biển dâng → ngập thành phố, làng mạc, đồng bằng ven biển: ảnh hưởng cuộc sống hàng trăm triệu người

• UNDP: Việt Nam: top 5 bị tổn hại vì biến đổi khí hậu:

• Nếu nước biển tăng 1 mét → mất 5% diện tích đất đai, 11% người mất nhà, giảm 7% sản lượng nông nghiệp và 10% GDP

• Nếu mực nước biển dâng lên là 3-5m: "có thể xảy ra thảm họa" ở Việt Nam [25]

Các biện pháp giảm phát thải CO2:

• Nhiên liệu có nhiệt trị cao, chứa ít cacbon: C/QH nhỏ

• Nghiên cứu chế tạo động cơ hiệu suất cao: tiêu thụ ít nhiên liệu

• Hạn chế dùng nhiên liệu dầu mỏ, thay bằng nhiên liệu gốc thực vật: dầu thực vật, ethanol, methanol vv

• Chu trình tái sinh: cây hấp thụ CO2, quang hợp → sản xuất dầu thực vật → đốt cháy trong động cơ sinh công → thải CO2 → cây hấp thụ CO2, quang hợp vv

4.

ảnh hưởng của các chế độ không ổn định đến nồng độ độc hải trong khí thải

• Chế độ làm việc (CĐLV) không ổn định: phổ biến ở ĐC ôtô, xe máy

• Khi đó: các thành phần độc hại sẽ thay đổi khác với chế độ ổn định

a Khởi động nguội

• Khi khởi động nguội → hòa khí phải đậm (λ nhỏ) → CO lớn

• Nhiệt độ các chi tiết trong b/ch thấp → NL đọng bám lên thành vách xylanh và b/ch Khi giãn nở: màng NL bay hơi → làm ↑ HC

• Nhiệt độ cháy thấp → NOx nhỏ

• Hâm nóng sau khi khởi động → nhiệt độ ĐC ↑ dần → CO & HC ↓ dần, NOx ↑ dần

• Khí thải có thể có màu trắng: hơi nước ngưng tụ

• Riêng ĐC diesel: màu trắng còn do khí thải có hơi NL diesel

• b Tăng tốc

• ĐC xăng dùng BCHK có HT tăng tốc → λ đậm lên đột ngột → CO & HC ↑, NOx ↓

• ĐC phun xăng điện tử: λ luôn phù hợp với mọi CĐLV → hầu như không thay đổi thành phần độc hại so với ổn định

• ĐC diesel không tăng áp: hầu như không có sự khác biệt khi tăng tốc

• ĐC diesel có tăng áp bằng tuốcbin khí thải: tăng tốc thường thiếu KK do quán tính của rôto → có khói đen → P-M ↑

c Giảm tốc

• Khi ĐC bị kéo, (VD phanh xe hoặc xuống dốc).

• ĐC xăng dùng BCHK: bướm ga đóng gần kín khi giảm tốc

→ Động cơ chạy không tải với n > nkt → hòa khí rất đậm

→ CO và đặc biệt là HC rất lớn (xả xăng sống)

→ tốn NL & ô nhiễm môi trường nặng nề

• ĐC phun xăng & ĐC dùng BCHK điện tử: khi bị kéo → NL bị cắt hoàn toàn

• ĐC diesel: Khi bị kéo

- Điều tốc giữ cho ĐC làm việc ở chế độ không tải

- Khi n vượt quá giới hạn → điều tốc cắt hoàn toàn NL

5.

Phương pháp lấy khí CVS và các biện pháp phân tích để xác định các thành phần độc hại trong khí thải

a Phương pháp lấy mẫu CVS (Constant Volume Sampling)

• Dùng cho chương trình thử châu Âu, FTP-75 của Mỹ

• Hệ thống CVS: tạo lưu lượng thể tích không đổi → tính toán lượng khí thải, lượng độc hại chính xác

• Hệ thống CVS ĐHBK Hà Nội: hình 3-7

• Quạt hút khí 1 → dòng tới hạn với lưu lượng không đổi qua ống venturi 4

• Tạo lưu lượng thể tích khác nhau: ống venturi khác nhau

• Băng thử khí thải xe con: ống venturi max: 20 m3/phút

• Băng thử xe máy: 12 m3/phút

• Hai đường lấy mẫu riêng cho hai loại xe: đường 22: xe xăng; đường 18: xe diesel

• Bộ lọc 21, 16: cấp không khí làm loãng

• Tỷ lệ làm loãng tối thiểu là 8:1 (kk/khí thải) [12] để tránh ngưng tụ hơi nước, mô phỏng như thải vào kk

• Quạt Root

b PP xác định các thành phần độc hại

CO

• Dùng phương pháp phân tích hồng ngoại

• Chiếu tia hồng ngoại qua mẫu khí → tia bị CO hấp thụ → yếu đi

• Đo độ suy giảm → lượng CO trong mẫu khí

HC

• Dùng phương pháp ion hoá ngọn lửa

• Phun mẫu khí → ngọn lửa hydro: HC cháy, ion hoá

• Đo cường độ dòng ion → lượng HC trong mẫu thử

NOx

• Dùng phương pháp huỳnh quang hoá, hình 3-8

• Mẫu thử qua bộ xúc tác nhiệt: NO2 phân huỷ → NO và O2: NOx chỉ gồm NO → bộ phân tích huỳnh quang hoá:

• NO tác dụng với O3 → NO2 năng lượng cao: tồn tại rất ngắn → nhảy về mức thấp → phát ra tia bức xạ

• Đo cường độ bức xạ → lượng NOx trong mẫu thử

P-M

• Dùng phương pháp cân để đo trực tiếp P-M của động cơ diesel → lượng phát thải g/km

(xe con, xe tải nhẹ) hay g/kWh (động cơ xe tải nặng, mục 3.4)

• Dải đo: 1mg - 2100 mg; độ chính xác 0,001 mg

• Khi đo: đặt cân trong tủ vi khí hậu, tránh gió, rung động

Xác định P-M gián tiếp:

thử nghiệm công nhận kiểu động cơ tĩnh tại (mục 3-5), đo khí thải khi R&D, kiểm tra khí thải định kỳ (chương V)

• Opacimeter: xác định độ mờ (Opacity)

• Chiếu cùng một nguồn sáng đi qua không khí tinh khiết và qua khí thải

• So sánh tương đối độ suy giảm cường độ sáng qua khí thải so với qua không khí tinh khiết → hàm lượng các hạt cản quang, chủ yếu là P-M

• Thang đo: 0 đến 100 (%), đo liên tục, tĩnh và động, sai số 0,1%

• Độ chính xác không cao vì không loại trừ được ảnh hưởng của hơi nước, hơi dầu bôi trơn

• Hình 3-11: Opacimeter AVL 439 ở băng thử động cơ nghiên cứu một xylanh diesel PTN AVL ĐHBK Hà Nội

Smoke Meter:

• Xác định độ khói (Smoke Value) bằng phương pháp Bosch

• Cho lượng khí thải nhất định qua màng giấy lọc chuẩn → giấy giữ P-M → đen

• Đo độ đen giấy lọc → độ khói

• Hình 3-12: Smoke Meter AVL 415, băng thử động cơ nhiều xylanh PTN AVL ĐHBK Hà Nội

Dải đo 0 - 9,99 FSN (Filter Smoke Number) tương đương 0 - 31999 mg/m3, độ chính xác 0,1%

6.

Những biện pháp giảm độc hại trong khí thải động cơ xăng

6.1 Các PP liên quan đến ĐC

a Đ/ch chính xác λ

• Hình 1-2: λ = 1,05 ÷ 1,1: CO & HC min, NOx max

• Đ/ch chính xác λ tại đây → hạn chế CO & HC

Còn NOx: biện pháp khác

• ĐC xăng: giới hạn cháy rất hẹp:

– λ < 1: CO & HC rất lớn

– λ > 1,2: HC tăng đáng kể

• Đ/ch chính xác λ → kiểm soát chặt chẽ độc hại

• Để đ/ch chính xác λ: định lượng chính xác lượng NL theo lượng KK nạp

MÉu

huúnh quang

Ra khÝ quyÓn

CÁC BIỆN PHÁP

 Sử dụng BCHK điện tử hoặc phun xăng thay BCHK thông thường:

• Đ/ch chính xác λ

• Cắt hoàn toàn NL khi ĐC bị kéo (VD: phanh xe, xuống dốc): giảm HC & tiêu thụ NL

 Hạn chế khác biệt về λ giữa các xylanh:

• Phun xăng đa điểm thay đơn điểm

• Sấy nóng đường nạp: hạn chế tạo thành màng xăng

• Tạo xoáy KK quanh vòi phun

• Tạo xoáy lốc khi nạp kết hợp với phun trong khi mở xupap nạp

• Thiết kế đường ống nạp - thải với sức cản và đặc tính dao động áp suất như nhau

 Calib ECU (phun xăng ĐT) đ/ch λ tối ưu (về khí thải) theo: tải trọng, n, nhiệt độ làm mát, ϕs tại mọi chế độ của ĐC: khá triệt để, sử dụng ở ĐC ôtô hiện đại [5]

 Dùng cảm biến λ:

• Lấy chính tín hiệu λ (về ECU) để đ/ch chính xác λ (xem mục 4.1.2, hình 4-15)

• λ chính xác cho từng xylanh: cảm biến λ cho từng xylanh

 Dùng cảm biến hỗn hợp nghèo:

(λ lớn, mục e dưới đây)

Tín hiệu từ cảm biến dùng để đ/ch λ chính xác trong vùng nghèo

b Thiết kế hệ thống đánh lửa thích hợp

 Đ/ch góc đánh lửa sớm

• Khi giảm ϕs:

– Cháy lùi về phía sau → tmax giảm → NOx giảm

– t khí thải cao → CO và HC giảm vì được oxy hoá tiếp trong quá trình thải

– t khí thải cao: thời gian hâm nóng máy giảm, bộ xử lý xúc tác nhanh chóng đạt t lv

→ giảm ô nhiễm trong quá trình quá độ

– Nhưng: cháy quá muộn → hiệu quả sinh công thấp → giảm tính kinh tế (tăng ge)

• Áp dụng: chỉ giảm ϕs để giảm độc hại ở tải nhỏ, hâm nóng máy hoặc chế độ kéo (HC rất lớn)

• Để thay đổi ϕs: cơ khí, điện tử

 Sử dụng đánh lửa kép [9]:

• Tia lửa 1: tạo thành các phần tử hoạt tính (PTHT) đầu tiên (Lý thuyết ĐC [10])

→ tích tụ PTHT nhờ phản ứng dây chuyền phân nhánh

• Tia lửa 2: cấp thêm năng lượng → cháy thực sự diễn ra

• Ưu điểm:

- Cháy êm

- Ổn định (giữa các chu kỳ)

- Khởi động chắc chắn

- Đốt được hỗn hợp nghèo (mục e dưới)

- Năng lượng mỗi lần đánh lửa không lớn

→ tuổi thọ bugi tăng

 Tăng năng lượng đánh lửa (E)

• Tăng E:

- Dễ cháy, cháy nhanh

- Đốt được HK nhạt: λ thêm 0,2 ÷ 0,3

→ NOx & CO giảm (h.1-2)

• E > 30 ÷ 50 mJ: không tác dụng nữa

• Tăng E: tia lửa lâu 2 ms, tăng i1 từ 5 đến 12 A (ĐL bán dẫn, biến áp bán dẫn)

 Sử dụng bugi kiểu mới

- K/c bugi ảnh hưởng lớn đến q/tr cháy

→ tính kinh tế, chất lượng khí thải

Ví dụ:

- Bugi có δ rất lớn, đến 1,5 mm: tăng chiều dài tia lửa

- Bugi có b/ch phụ, (như b/ch ngăn cách đ/c diesel)

- Bugi plasma, laser đang nghiên cứu, thử nghiệm

c Kết cấu buồng cháy phù hợp

 Tỷ số Flm/Vc nhỏ nhất

Buồng cháy gọn:

• Flm/Vc nhỏ → giảm tổn thất nhiệt → tăng tính kinh tế ĐC

• Ít khe kẽ → giảm hiệu ứng sát vách → HC giảm

 Diện tích chèn trên đỉnh piston

• Tạo xoáy lốc khi nén, hình 4-3

• Giảm chiều dày lớp biên lạnh → giảm hiệu ứng sát vách → HC giảm

• Nhưng ↑ tổn thất cơ giới

• Diện tích chèn tối ưu: 10 ÷ 15% Fpt [6]

 Vị trí và số bugi, số xupap

• Buồng cháy gọn, bugi cách đều xupap

→ đường đi màng lửa ngắn + xoáy lốc do dt chèn thích hợp

→ cháy kiệt hơn → HC nhỏ

• Nhiều bugi (VD 2 bugi/xylanh) → đường đi màng lửa ngắn → cháy nhanh

• 4 hoặc 5 xupap/xylanh: đường nạp cong tạo xoáy lốc, hai nhánh [6]:

- Tải nhỏ: chỉ một nhánh làm việc

→ xoáy lốc vẫn đủ mạnh để hòa trộn nl-kk

- Tải lớn: cả hai cùng làm việc: nạp đầy

 Tỷ số nén ε

• ε tăng:

- ηe ↑, (ge ↓) → CO2 ↓

- Tmax (cháy) ↑ → ↑ NOx, hình 4-4

- Vk/Vc ↑ (k: khe kẽ, c: Vmin) → HC ↑

- Giãn nở triệt để hơn → t thải ↓ → HC và CO bị oxy hoá ít hơn → HC và CO còn lại trong khí thải ↑

- ĐC có ε thay đổi: VD:ôtô SAAB (Thụy Điển)

Tải nhỏ (nạp ít) ε = 14,3 không kích nổ

→ tính kinh tế, tính hiệu quả ↑

d Luân hồi khí thải

Exhaust Gas Recirculation- EGR

• Mục đích: giảm NOx, (kể cả xăng và diesel)

• Bản chất:

Trộn một phần khí thải với khí nạp mới → HK

+ Nhiệt khí thải → sấy HK

Nhưng: làm ↓ lượng khí nạp

Khắc phục: làm mát khí luân hồi

+ Nồng độ oxy giảm & nhiệt độ cháy nhỏ → NOx ít

• Luân hồi nội tại

Góc trùng điệp xupap (ϕ1 + ϕ4) lớn

→ một lượng khí cháy trong xylanh vào đường nạp

→ quay trở lại xylanh → ↓ NOx

Khí luân hồi chiếm vị trí sát vách trước tiên → ↓ được HC

• Luân hồi bên ngoài, h 4-5

- Trích khí thải từ đường thải về đường nạp

- Đ/ch lượng khí luân hồi: van tiết lưu 6, bộ điều khiển 5

• Nhược điểm của EGR: hỗn hợp công tác “bẩn” (γr lớn):

- Tăng tiêu thụ nl

- Không phát ra Nemax ở toàn tải

- EGR chỉ dùng ở chế độ tải nhỏ

- Một số ôtô Mercedes - Benz, MAN, TOYOTA đã dùng EGR

e Thiết kế đ/c hỗn hợp nghèo

• Lý do:

- λ > 1,2 (nghèo):

→ CO & NOx ↓

- Nhưng: khó cháy

- Biện pháp đặc biệt: → đốt được hh nghèo

 Hình thành khí hỗn hợp phân lớp

• Hòa khí phân lớp (Stratified Mixture Formation) trong đ/c phun xăng trực tiếp (Gasoline Direct Injection Engine- GDI Engine) [29]

• Bản chất:

- Bố trí bugi tại nơi có λ = 0,85 – 0,9) dễ bén lửa

- Làm mồi đốt phần hh còn (nhạt)

• Nhiều phương án

• Ford Proco

- Đường nạp 5 xoắn tiếp tuyến → xoáy kk

- Xăng phun ra: ly tâm → xa tâm càng đậm

- Bugi bật tia lửa điện: hh đủ đậm dễ cháy → mồi đốt phần hh còn lại

- Phối hợp đ/kh điện tử góc phun & đánh lửa

• Đ/c Mitsubishi 1995 [7]

• Đỉnh piston lõm cong phù hợp tia phun, hình 4-8

• Phun xăng: mây bốc lên, khi bugi đánh lửa: λ đủ bén lửa

• Tải nhỏ & tb: phân lớp, phun cuối nén, đ/ch chất (chỉ đ/c nl)

• Tải lớn & toàn tải: phun đầu nạp, đ/ch lượng (đ/ch nl & kk)

 Đ/ch chính xác λ

• λ chính xác: đ/c làm việc ở rất sát giới hạn nghèo mà không chết máy

• Đ/c nhiều xylanh: sai khác λ ít → phát thải ô nhiễm & công suất xylanh đồng đều

• Các biện pháp: mục a đã xét

 Tạo xoáy lốc và rối trong buồng cháy

• Xoáy & rối tạo thuận lợi hoà trộn và cháy

→ NL cháy kiệt & mở rộng λ

• Tạo xoáy, rối:

- Đường nạp xoắn ốc, tiếp tuyến xylanh

- 2 xupap nạp & 2 đường nạp (mục c)

 Thiết kế buồng cháy thích hợp

• Buồng cháy gọn

• Tỷ số nén ε lớn

• Vị trí bugi tối ưu (mục c.)

→ mở rộng λ (nghèo)

 Thiết kế cơ cấu phối khí thích hợp

• Thích hợp: thải sạch, nạp đầy → ↑ λ (nghèo)

• Xupap điện từ [4]: mở đóng rất nhanh

• Valvetronic (BMW): không có bướm ga

• Pha phối khí thay đổi: VVT-i (Toyota), VTEC (Honda), VANOS (BMW)

 Tăng năng lượng đánh lửa

Đã xét ở mục b.: mở rộng λ

Tổng hợp các biện pháp a → e λ → 1,7

• NOx, ge ↓

• HC ↑: xử lý oxy hóa

•

f Hạn chế sử dụng đ/c ở chế độ tải nhỏ

• Tải nhỏ: bướm ga mở nhỏ

→γr (hệ số khí sót) lớn → hỗn hợp ct bẩn

→ cháy tồi → ge lớn

• Hạn chế đi ga nhỏ

• Cắt bớt xy lanh ở tải nhỏ

V 8 & 12 Mercedes-Benz [9]

g Sử dụng NL thay thế

• Cồn (alcohol) CnH2n + 2 - i(OH)i: chứa ô-xy

- NOx, CO2 ít hơn, ON cao hơn, Qh thấp hơn

- Pha với xăng: E5, E10… E100

- E5-E10: đ/c không phải thay đổi (đang bán E5)

- E10… E85: đ/c thích hợp với mọi tỷ lệ pha: xe đa nl (Multi-Fuel Vehicle - MFV)

- CTCP Đồng Xanh (4/2007): sx cồn từ sắn ở Đại Lộc (Quảng Nam) 100.000 t/năm

- CTCPNLSH dầu khí: 2008 sx cồn từ sắn ở Phú Thọ 100.000 t/năm

• NL khí

- Ít C (nhiều H), trộn tốt với KK

→ khí thải sạch hơn

- Khí hóa lỏng (LPG Liquidfied Petroleum Gas):

Hỗn hợp propan + butan (50/50, 40/60)

7 bar: lỏng

- Khí tự nhiên nén (CNG Compressed Natural Gas)

Mê tan: CH4, p = 200, 300 bar

- Khí sinh vật (biogas)

• Dùng ĐC hybrid

- ĐCĐT + Động cơ điện + Ác qui

- Thu hồi năng lượng phanh

- Toyota (Prius, Camry)

- Honda (Civic, Accord, xe máy)

- Mitsubishi (Px-MiEV - 2013)

- Mercedes (S400 Hybrid, 2010 VN, 231.000USD)

7.

Những biện pháp giảm độc hại trong khí thải động cơ diesel

a Đ/ch để hạn chế gct

• λ = 1,3-1,5: NOx, CO, P-M rất cao

• Đ/ch ↓ gct

→ ↓ NOx, CO, P-M

• ↓ Nemax

b Lựa chọn phương pháp tạo thành hỗn hợp thích hợp

Buồng cháy ngăn cách:

• Xoáy lốc mãnh liệt → hòa trộn tốt → CO ít

• B/ch phụ ít oxy, t b/ch chính thấp → NOx ít

• Hòa trộn tốt → hiệu ứng sát vách ↓ λ nhỏ → HC ít

• Nhiều vùng cục bộ thiếu kk → P-M nhiều

• Tổn thất nhiều → ge lớn

Các thông số phun nl:

• Áp suất phun, qui luật phun, hướng tia phun, kết cấu vòi phun… → độc hại

• VD: vòi phun có thể tích chết nhỏ → HC ít

c Lựa chọn góc phun sớm thích hợp

• ϕs ↓ → Tz ↓ → NOx ↓ & Độ khói (P-M) ↑

d Luân hồi khí thải

• Giảm NOx ở tải bộ phận (như đ/c xăng)