Ô tô và ô nhiễm môi trường phần 4

Chương ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ: MỘT GIẢI PHÁP LÀM GIẢM Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG Các giải pháp kĩ thuật cải thiện trình cháy tăng cường xử lí đường xả mô tả chương chưa đủ để làm giảm cách triệt để nồng độ chất ô nhiễm khí thải động đốt Do đó, để nâng cao hiệu việc chống ô nhiễm môi trường phương tiện vận tải gây ra, cần tác động đến nhiên liệu: nâng cao tính nhiên liệu truyền thống sử dụng loại nhiên liệu ‘sạch’ Sử dụng nguồn nhiên liệu khí để chạy động việc đa dạng hóa nguồn lượng góp phần đáng kể vào việc giải vần đề ô nhiễm môi trường động đốt gây Phần 1: NHIÊN LIỆU KHÍ HÓA LỎNG LPG Nhiên liệu khí hóa lỏng (LPG: khí dầu mỏ hóa lỏng) thường thuộc nhóm hydrocarbure có hay nguyên tử C (C3-C4) Loại nhiên liệu phát triển thương mại hóa từ năm 1950 Mấy thập kỉ qua chúng dùng chủ yếu cho công nghiệp sinh nhiệt gia dụng Việc nghiên cứu sử dụng chúng cho động đốt phương tiện giao thông vận tải bắt đầu năm gần Tuy việc áp dụng loại nhiên liệu ô tô cần thiết bị cồng kềnh nhiên liệu lỏng cho phép giảm mức độ phát ô nhiễm điểm mà nhà chế tạo ô tô quan tâm 8.1 Trữ lượng LPG thị trường tiêu thụ Là sản phẩm trung gian khí thiên nhiên dầu thô, nhiên liệu khí hóa lỏng thu từ công đoạn lọc dầu làm tinh khiết khí thiên nhiên Vì vậy, nguồn gốc khí hóa lỏng phụ thuộc vào xuất xứ nhiên liệu Nói chung giới có khoảng 40% LPG thu từ trình lọc dầu thô Sản lượng khí hóa lỏng giới năm 1995 130 triệu tấn, chiếm 2% tổng lượng tiêu thụ dạng khác Người ta dự kiến năm đầu kỉ 21, tổng sản lượng LPG giới đạt khoảng 200 triệu tấn/năm Phần lớn lượng khí hóa lỏng thu sử dụng làm nguồn chất đốt để sinh nhiệt gia dụng hay công nghiệp Lượng khí hóa lỏng làm nhiên liệu cho ô tô đường trường chiếm tỉ lệ khiêm tốn: 1% Pháp, 3% Mỹ, 8% Nhật (hình 8.1) Tuy nhiên số nước có sách khuyến khích sử dụng LPG làm nhiên 128 Chương 8: Động sử dụng nhiên liệu khí: giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường liệu cho ô tô nhằm mục đích giảm ô nhiễm môi trường tỉ lệ đáng kể, chẳng hạn Hà Lan, Ý (42%) Các số liệu chưa kể động ô tô chuyên dụng sử dụng LPG (chẳng hạn ô tô chạy sân bay, xe nâng chuyển, máy móc nông nghiệp ) Nhiên liệu (1%) Công nghiệp (15%) Nông nghiệp (17%) Gia dụng (67%) Pháp (tổng cộng 3Mt/năm) Nông nghiệp (14%) Gia dụng (20%) Nhiên liệu (42%) Công nghiệp (24%) Hà Lan (tổng cộng 3,4 Mt/năm) Hình 8.1: Tỉ lệ tiêu thụ LPG vài nước tiêu biểu Sự phát triển ô tô dùng LPG phụ thuộc vào chủ trương quốc gia, đặc biệt phụ thuộc vào sách bảo vệ môi trường (hình 8.2) Sự khuyến khích sử dụng ô tô LPG thể qua sách thuế ưu đãi quốc gia loại nhiên liệu Hàn Quốc Nhật Mĩ Pháp Ý Hà Lan 7,6% 0,7% 0,4% 0,1% 4,4% 8,7% Hình 8.2: Tỉ lệ ô tô sử dụng LPG Ở số nước Châu Á, Hàn Quốc Nhật Bản chẳng hạn, để giảm ô nhiễm môi trường đô thị, phủ nước khuyến khích, tiến tới bắt buộc taxi phải dùng nhiên liệu khí hóa lỏng Hiện toàn taxi Hàn Quốc dùng loại nhiên liệu 129 Chương 8: Động sử dụng nhiên liệu khí: giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường n-Penten 0% 0,03% Isopentane 0% 0,06% Buta-1,3-diène 0% LPG California (Z)-but-2-ène LPG Pháp 0% 1,8% (E)-but-2-ène 0% 2,7% Isobutene+but-1-ène 0% n-Butane 6,1% 0,03% Isobutane 28,3% 0,3% Propane 19,6% Propylène 91,3% 31,8% Ethane 1,1% 9,1% Méthane 6,6% 0,4% 0,6% 0% Hình 8.3: Thành phần LPG tiêu biểu 8.2 Đặc tính nhiên liệu khí hóa lỏng 8.2.1 Thành phần hóa học Theo tiêu chuẩn Châu Âu, nhiên liệu khí hóa lỏng phải có từ 19 đến 50% hydrocabure C3 (propane propylène) Ở Châu Á, thành phần nhiên liệu khí hóa lỏng ổn định, chứa chủ yếu hydrocarbure C4, chẳng hạn Hàn Quốc có butane khí hóa lỏng sử dụng thức Ngược lại Mĩ có hydrocarbure C3 sử dụng Hình 8.3 so sánh thành phần nhiên liệu khí hóa lỏng Pháp Mĩ Cũng cần nhấn mạnh thêm nhiên liệu khí hóa lỏng chứa lưu huỳnh Thường chứa từ 40 ÷ 60ppm, thấp nhiều so với tiêu chuẩn Cộng đồng Châu Âu (200ppm) Do đó, động dùng LPG phát chất ô nhiễm gốc lưu huỳnh hiệu lọc xúc tác cải thiện 8.2.2 Lí tính 130 Chương 8: Động sử dụng nhiên liệu khí: giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường Nhiên liệu khí hóa lỏng có nhiệt trị riêng theo khối lượng (PCIm) cao, cao xăng hay dầu diesel (bảng 8.1) Tuy nhiên khối lượng riêng thấp, nhiệt trị riêng theo thể tích (PCI) thấp nhiên liệu lỏng Bảng 8.1: So sánh LPG loại nhiên liệu cổ điển Thông số đặc trưng Eurosuper Diesel Khối lượng riêng (kg/dm3) 0,7250.780 0,8200,860 42,7 32,0 42,6 35,8 Nhiệt trị thấp PCI - theo khối lượng (MJ/kg) - theo thể tích (MJ/dm3) Propane thương mại 0,51 Butane thương mại 0,58 0,51-0,58 46,0 23,5 45,6 26,4 45,8 25,0 LPG 8.2.3 Chỉ số Octane Nhiên liệu khí hóa lỏng đặc trưng số octane nghiên cứu (RON) cao, dễ dàng đạt đến 98 Bảng 8.2 giới thiệu RON loại khí khác Chỉ số octane động (MON) LPG cao xăng Bảng 8.2: Chỉ số octane số chất Chất RON MON Propane >100 100 Propène 102 85 n-Butane 95 92 Isobutane >100 99 But-1-ène (98) 80 But-2-ène 100 83 8.3 Sử dụng LPG ô tô Có hai dạng động sử dụng nhiên liệu khí hóa lỏng Dạng thứ nguyên thủy động xăng, lắp đặt thêm hệ thống cung cấp nhiên liệu đặc biệt để làm việc với LPG Dạng thứ hai động đánh lửa cưỡng thiết kế để dùng nhiên liệu LPG Trong hai trường hợp, nguyên lí kết cấu hệ thống cung cấp nhiên liệu cho ô tô có đặc điểm giống Phần sau trình bày cải tạo kĩ thuật chuyển động đánh lửa cưỡng dùng nhiên liệu lỏng sang dùng nhiên liệu khí 8.3.1 Cải tạo hệ thống đánh lửa 131 Chương 8: Động sử dụng nhiên liệu khí: giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường Có hai dạng đánh lửa, dạng có ưu nhược điểm riêng 8.3.1.1 Đánh lửa tia lửa điện Dạng đánh lửa áp dụng cho động ô tô động công nghiệp có công suất trung bình Bougie gồm cực trung tâm hay bốn cực chung quanh nối liền với thân máy Khoảng cách điện cực chỉnh cẩn thận (thường 0,3 đến 0,4mm tùy theo loại bougie) cho đảm bảo hiệu đánh lửa cao Đối với động ga dùng cho ô tô, hệ thống đánh lửa giống hệ thống đánh lửa động xăng nguyên thủy 8.3.1.2 Đánh lửa cách phun nhiên liệu mồi Đánh lửa thực tự cháy lượng nhỏ nhiên liệu lỏng phun trước piston đến ĐCT Nguyên tắc giống động Diesel, có khác việc điều chỉnh công suất thực cách điều chỉnh thể tích khí ga nạp vào xi lanh lượng nhiên liệu lỏng phun mồi giữ cố định Người ta gọi loại động Diesel-ga hay lưỡng nhiên liệu (Dual-fioul) Phương pháp áp dụng cho động công nghiệp công suất lớn (lớn 1000kW) Các hạt nhiên liệu lỏng phun vào buồng cháy tự bốc cháy tạo chừng điểm đánh lửa hỗn hợp nhiên liệu-không khí So với hệ thống đánh lửa cổ điển dùng tia lửa điện, người ta thấy hệ thống đánh lửa kiểu hiệu nhiều lượng tỏa cao gấp nghìn lần so với hệ thống đánh lửa tia lửa điện truyền thống không phụ thuộc vào phân bố hỗn hợp buồng cháy Trong trường hợp đó, gia tăng áp suất diễn nhanh chóng hiệu suất động cải thiện đáng kể Phân tích đường cong áp suất cho thấy chế độ làm việc ổn định, gia tăng áp suất loại động tương tự động Diesel Lượng nhiên liệu phun mồi nhỏ, nhỏ lượng nhiên liệu cần thiết để trì chế độ không tải động Diesel Vòi phun không làm mát đầy đủ nên cần phải lưu ý tượng kẹt kim phun Tỉ số nén động lưỡng nhiên liệu lựa chọn vừa đủ để đảm bảo nhiên liệu phun mồi tự bốc cháy không làm tự cháy hỗn hợp ga-không khí để tránh tượng cháy kích nổ Tỉ số nén thông thường 13 động có đường kính xi lanh D=150mm; 11,5 động có D=250mm 10,5 động có D=500mm 8.3.1.3 So sánh hai phương pháp đánh lửa 132 Chương 8: Động sử dụng nhiên liệu khí: giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường Ưu điểm phương pháp lưỡng nhiên liệu là: - Độ tin cậy đánh lửa cao, hiệu đánh lửa kéo dài đánh lửa với độ đậm đặc hỗn hợp với điều kiện mức độ rối hỗn hợp ga-không khí đủ lớn - Dễ dàng chuyển đổi sang lại động Diesel có cố hệ thống ga - Hiệu suất nhiệt động học cao Nhược điểm phương pháp lưỡng nhiên liệu tỉ số nén cao làm hạn chế công suất cực đại theo tính chất nhiên liệu khí, việc đánh lửa tia lửa điện cho phép lựa chọn tỉ số nén tối ưu cho loại ga sử dụng Tuy nhiên việc giảm tỉ số nén dẫn tới việc giảm hiệu suất nhiệt động 8.3.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu Cho đến nay, hệ thống phun nhiên liệu khí vào đường nạp nhờ độ chân không họng Venturi dùng phổ biến Tuy nhiên, hệ thống phun nhiên liệu nghiên cứu áp dụng thể nhiều ưu điểm hơn, đặc biệt hệ thống phun nhiên liệu dạng khí hóa lỏng trước soupape nạp Hệ thống có ưu điểm ngăn chặn bốc cháy hỗn hợp đường nạp, hiệu suất động nâng cao mức độ phát ô nhiễm giảm rõ rệt LPG cung cấp cho động dạng khí hay dạng lỏng Ưu điểm việc sử dụng GPL dạng khí đồng hoàn hảo hỗn hợp ga-không khí tránh tượng ướt thành đường nạp nhiên liệu lỏng, tượng nhạy cảm động khởi động động làm việc chế độ chuyển tiếp Điều cho phép làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm (từ 30 đến 80% so với động xăng nguyên thủy) Nhược điểm việc cung cấp dạng trình điều khiển dài cung cấp ga liên tục làm hạn chế khả khống chế tỉ lệ không khí/ga, đặc biệt giai đoạn độ động Cũng cần nhấn mạnh thêm công suất động giảm khoảng từ đến 8% tổn thất lượng không khí nạp khí ga chiếm chỗ Hệ thống cung cấp LPG cách phun dạng lỏng cho phép sử dụng ưu LPG để hạn chế nhược điểm Ưu điểm việc phun LPG lỏng tạo khả kiểm soát độ đậm đặc lần phun với thời gian ngắn áp dụng biện pháp hữu hiệu nhằm giới hạn mức độ phát ô nhiễm động làm việc chế độ độ Sự bốc LPG làm giảm đáng kể nhiệt độ khí nạp làm tăng hệ số nạp động Mặt khác, màng nhiên liệu lỏng bám đường nạp không đáng kể so với động làm việc với xăng Điều thuận lợi cho việc làm giảm mức độ phát sinh HC Tuy nhiên việc sử dụng vòi phun thay chế hòa khí làm giảm thời gian tạo hỗn hợp mật độ nhiên liệu cung cấp dẫn đến không đồng hỗn hợp có nguy làm tăng nồng độ CO khí xả 133 Chương 8: Động sử dụng nhiên liệu khí: giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường 8.3.2.1 Bộ chế hòa khí Có nhiều dạng chế hòa khí dựa nguyên tắc ống Venturi Sau nghiên cứu số dạng Bộ chế hòa khí dạng màng Hình 8.4 thể sơ đồ mặt cắt chế hòa khí dạng màng Khi dừng động cơ, van C đóng đồng thời đường vào không khí ga tác dụng lò xo R Màng M chịu áp suất khí nạp bên bên kia, chịu áp suất sau họng venturi truyền qua nhờ bốn lỗ F Khi lưu lượng không khí tăng dần, van xa dần khỏi đế, tạo tiết diện lưu thông cho lõi định dạng O Biên dạng lõi xác định theo nhiệt trị nhiên liệu Bộ phận cho phép đạt hỗn hợp có thành phần không đổi toàn phạm vi hoạt động động Sự điều chỉnh tinh thực nhờ tác động vào hai phận sau: - Bộ giãn nở đường ga cho phép điều chỉnh áp suất ga-không khí tác động lên độ đậm đặc hỗn hợp chủ yếu chế độ tải thấp - Bướm V tạo tổn thất áp suất thay đổi tác động chủ yếu công suất động đạt cực đại Ga Không Hình 8.4 : Bộ chế hòa khí dạng màng Bộ chế hòa khí dạng van modul hóa Hình 8.5 biểu diễn mặt cắt chế hòa khí kiểu van modul hóa Khí ga hút vào phía sau bướm sau modul hóa lưu lượng nhờ định lượng Khi sử dụng hệ thống động khác cấn thay đổi định lượng gicleur tiêu chuẩn Hệ thống cho phép động làm việc lưỡng nhiên liệu xăng ga, chế hòa khí xăng lắp phía trước họng ga Không 134 Ga Vb: Vít chống xoay Chương 8: Động sử dụng nhiên liệu khí: giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường Hình 8.6 : Họng Venturi vạn Hình 8.5: Bộ chế hòa khí dạng van modul hóa Họng Venturi vạn Họng Venturi vạn (hình 8.6) thiết kế để dùng cho chế hòa khí hỗn hợp Nó giống đệm lắp đặt nơi đường nạp: - Giữa bầu lọc gió chế hòa khí xăng - Ở đế chế hòa khí, phía trước bướm ga Hình 8.7: Tạo hỗn hợp cách dẫn khí ga vào họng chế hòa khí nguyên thủy –ng ga đặt thẳng vào họng Dạng cải tạo dùng họng Venturi nguyên thủy động xăng Ga ống dẫn tới vùng chân không họng (hình 8.7) –ng dẫn theo đường trục chế hòa khí hay vuông góc với đường trục cách khoan xuyên qua thành chế hòa khí Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu Venturi ô tô đại Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu khí nhờ độ chân không họng ống Venturi ô tô đại trình bày hình 8.8 LPG nén bình chứa với áp suất từ ÷ 10 bar sau giãn nở bay đến áp suất nạp thấp áp suất khí trời Nhờ độ chân không họng, LPG hút vào đường nạp 135 Chương 8: Động sử dụng nhiên liệu khí: giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường Lưu lượng LPG cung cấp khống chế phận giãn nở độ chân không ống Venturi Với chế hòa khí đại, lưu lượng LPG điều khiển vi xử lý chuyên dụng Hệ thống cung cấp nhiên liệu kèm với ống xả xúc tác giải pháp lí tưởng để làm giảm ô nhiễm Tuy nhiên, việc nạp nhiên liệu dạng khí ảnh hưởng xấu đến hệ số nạp làm giảm công suất momen động so với động cỡ chạy nhiên liệu lỏng Bộ giãn nở Bình nhiên liệu LPG Lọc khí Venturie –ng xả xúc tác Cảm biến Phun xăng Máy tính LPG Bộ chuyển xăng/LPG Hình 8.8: Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu ống Venturi ô tô đại 8.3.2.2 Cung cấp ga trực tiếp nhờ soupape ga Hình 8.9: Cung cấp ga soupape ga 136 Chương 8: Động sử dụng nhiên liệu khí: giải pháp làm giảm ô nhiễm môi trường Đối với động ga công suất lớn, ga thường cung cấp soupape đặc biệt đặt trước cửa nạp hay xi lanh (hình 8.9) Soupape điều khiển cánh tay đòn hay xi lanh thủy lực Soupape ga mở trễ chút so với soupape nạp để tránh thất thoát ga đường xả giai đoạn trùng điệp Lượng ga nạp vào điều chỉnh nhờ thời gian mở soupape ga hay độ chênh áp ga không khí 8.3.2.3 Phun nhiên liệu Nhiên liệu LPG cung cấp hệ thống phun vào cổ góp (phun tập trung) hay phun vào trước soupape nạp cylindre (phun riêng rẽ) Áp suất nhiên liệu trước vòi phun hai kiểu phun cao áp suất khí Nhiên liệu phun vào đường nạp động dạng khí hay lỏng, phun nhiên liệu dạng lỏng có nhiều hứa hẹn Hình 8.10 trình bày sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG (phun nhiên liệu dạng lỏng) động lưỡng nhiên liệu (LPG xăng) Nhiên liệu LPG dạng lỏng từ bình nhiên liệu hút nhờ bơm chuyển trì áp suất dư đường ống khoảng bar để tránh bốc Nhiên liệu sau đưa qua lọc điều áp trước dẫn đến vòi phun Vòi phun vi xử lý chuyên dụng điều khiển cách tự động Bộ vi xử lý nhận phần lớn tín hiệu cần thiết từ hệ thống cung cấp nhiên liệu xăng có bổ sung thêm thông tin đặc thù khác hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG Bộ vi xử lý xăng Bộ vi xử lý LPG Cảm biến oxy Vòi phun xăng –ng xả xúc tác Hòi lưu LPG Vòi phun LPG Lọc gió Bình chứa LPG Bơm Điều hòa áp suất 137 Chương 9: Xu hướng phát triển động ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường cải thiện hệ số nạp từ làm tăng hiệu suất động Mặt khác, modul hóa khoảng trùng điệp soupape cho phép làm giảm mức độ phát sinh HC NOx Trong thực tế, người ta phối hợp việc điều chỉnh góc độ phối khí với thay đổi luật nâng soupape Nhìn chung, độ nâng soupape chế độ tốc độ thấp nhỏ độ nâng chế độ tốc độ cao Hệ thống hãng Honda phát triển với tên gọi VTEC (Variable valve Timing and lift Electronic Control) Nó trang bị động có soupape cho cylindre Mỗi soupape mở theo một luật riêng phụ thuộc chế độ làm việc động 9.1.1.2 Gia tốc trình khởi động xúc tác Các xúc tác chức lắp đặt ô tô hoạt động hiệu sau động làm việc khoảng 2-3 phút Thường sau khoảng thời gian xúc tác đạt nhiệt độ khởi động Để gia tốc giai đoạn sấy, người ta đặt ống xúc tác gần động điều không phù hợp động làm việc tải cao Vì vậy, người ta nghiên cứu giải pháp khác phức tạp Một giải pháp lắp đặt trước xúc tác xúc tác khởi động Bộ xúc tác khởi động có đặc điểm nhiệt dung thấp khởi động nhanh cho phép xử lí khí xả sau khởi động động Ngoài người ta áp dụng số kĩ thuật khác như: - Sấy xúc tác điện: Bộ xúc tác cho phép xử lí triệt để khí xả để đạt tiêu chuẩn ULEV Việc sấy thường thực xúc tác khởi động Công suất điện (cũng lượng cần thiết) để gia tốc việc khử chất ô nhiễm tới giới hạn cho trước trường hợp thấp trường hợp sấy trực tiếp xúc tác Trong trường hợp cụ thể người ta sử dụng sấy có công suất điện khoảng 1kW tiêu thụ chưa đầy 4Wh để đảm bảo khí xả động thỏa mãn tiêu chuẩn ULEV Các giá trị lượng tiêu tốn tăng lên lần sấy đặt ống xúc tác - Sấy nhiệt đốt nhiên liệu: lượng tỏa đốt cháy phận nhiên liệu sót lượng nhiên liệu phun vào khí xả (hình 9.1) Cả trường hợp cần phải cấp thêm lượng không khí phụ vào ống xả để đảm bảo đốt cháy lượng nhiên liệu Hình 9.2 giới thiệu ví dụ giảm ô nhiễm nhờ sấy xúc tác Nhiên liệu Không khí thứ cấp –ng xả Động Vòi đốt 167 Bộ xúc tác Chương 9: Xu hướng phát triển động ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường Hình 9.1: Gia nhiệt xúc tác vòi đốt nhiên liệu Mức độ ô nhiễm động hoạt động với xúc tác cũ Sãy điện 3,5kW Sãy đốt nhiên liệu lại khí xả (15kW) Sãy vòi đốt nhiên liệu đường xả (15kW) Hình 9.2: Hiệu xử lí khí xả nhờ sấy độ xúcôtác Mức nhiễm (giá trị tương đối) - Phun không khí: Việc phun không khí thực sau soupape xả bắt đầu khởi động động Giải pháp cho phép điều chỉnh thành phần khí xả phù hợp với điều kiện xử lí tối ưu xúc tác ba chức năng, đồng thời tạo điều kiện oxy hóa trước CO HC góp phần làm tăng nhiệt độ xúc tác - Lưu giữ tạm thời HC: Việc lưu giữ tạm thời HC khí xả thực hấp thụ (hình 9.3) Hệ thống kèm với xúc tác khởi động ‘Bẫy’ chứa than hoạt tính Động Bộ xúc tác khởi động Van điều khiển Bộ xúc tác ba chức Hình 9.3: Hệ thống xúc tác có thêm lưu giữ tạm thời HC Hiện nhà chế tạo tiếp tục nghiên cứu hệ thống để phát triển áp dụng năm tới Mặc dù chúng cần có hệ thống điều khiển phức tạp đắt tiền mang lại hiệu cao xử lí khí xả 9.1.1.3 Động đánh lửa cưỡng phun trực tiếp, 168 Chương 9: Xu hướng phát triển động ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường làm việc với hỗn hợp nghèo Loại động cho phép nâng cao hiệu suất cách cho động làm việc với hỗn hợp nghèo Việc thiết kế chế tạo động phức tạp nên chúng chưa áp dụng rộng rãi (chủ yếu áp dụng Nhật) Tuy nhiên tính ưu việt chúng nhiều mặt, nhà chế tạo khẩn trương nghiên cứu phát triển loại động Nến đánh lửa Vòi phun nhiên liệu Không khí Các ống tách dòng đường nạp Đầu piston định hình Hỗn hợp đậm Hình 9.4: Tạo hỗn hợp tải thấp động Mitsubishi Động làm việc với hỗn hợp nghèo hệ chế tạo dựa việc tối ưu hóa đồng hỗn hợp nhiên liệu phân bố nhiên liệu buồng cháy Nhờ vậy, trình cháy loại động tiến hành cách bình thường với độ đậm đặc hỗn hợp thấp so với động cổ điển khoảng (f=0,7 - 0,8) Suất tiêu hao nhiên liệu (g/kWh) f=1 Mức độ phát sinh NOx (g/kWh) f điều chỉnh 169 Giới hạn ổn định Chương 9: Xu hướng phát triển động ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường Hình 9.5: Ảnh hưởng độ đậm đặc đến suất tiêu hao nhiên liệu mức độ phát sinh NOx động Honda VTEC Động làm việc với hỗn hợp phân lớp cho phép nâng cao thêm hiệu suất công tác Việc thiết kế chế tạo loại động quan tâm Kĩ thuật động làm việc với hỗn hợp phân lớp dựa việc tạo buồng cháy hỗn hợp đậm đặc cục (gần đánh lửa) đủ để khởi động đảm bảo lan tràn màng lửa phù hợp điều kiện thành phần hỗn hợp có độ đậm đặc thấp Hiện nay, hỗn hợp phân lớp dùng động làm việc tải thấp; động làm việc với tải cao, động sử hỗn hợp cháy hoàn toàn lí thuyết 9.1.2 Động Diesel Động Diesel tiếp tục cải tiến để nâng cao hiệu suất dù có nhiều ưu điểm mặt Về phương diện hạn chế mức độ phát sinh ô nhiễm động Diesel, giải pháp kĩ thuật nói chung giai đoạn thí nghiệm Cho tới năm cuối thập niên 1990, kĩ thuật áp dụng hạn chế đắt tiền làm việc chưa thật đáng tin cậy Các giải pháp là: Bộ xúc tác giảm NOx Lọc bồ hóng Việc áp dụng xúc tác oxy hóa động Diesel không vấp phải trở ngại đặc biệt Chỉ có điều cần ý hiệu cao hàm lượng lưu huỳnh nhiên liệu thấp Kĩ thuật xúc tác loại trừ NOx phát triển Việc ứng dụng kĩ thuật đặt số vấn đề kĩ thuật, đặc biệt vấn đề làm việc ổn định xúc tác theo thời gian Mặt khác, xúc tác loại trừ NOx đòi hỏi nhiên liệu không chứa lưu huỳnh Tuy hiệu thấp xúc tác chức người ta lạc quan tin kĩ thuật áp dụng tương lai gần Kĩ thuật lọc bồ hóng có nhiều hứa hẹn áp dụng ô tô du lịch ô tô vận tải Tuy nhiên, việc áp dụng kĩ thuật đòi hỏi tiến lõi lọc lần kĩ thuật tái sinh lọc (xem chương 7) 170 Chương 9: Xu hướng phát triển động ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường Đối với xe bus hoạt động thành phố, vùng nhạy cảm vấn đề ô nhiễm, việc trang bị hệ thống lọc bồ hóng cần thiết cho dù giá thành cao, không, nguồn lượng cạnh tranh (khí, điện) làm vị trí độc tôn động Diesel lắp chủng loại ô tô Về phương diện hiệu suất, động Diesel phun trực tiếp có suất tiêu hao nhiên liệu thấp động phun gián tiếp khoảng 15% Ưu điểm chắn khai thác triệt để trình phát triển loại động Diesel Đồng thời, tương lai gần đây, thừa hưởng tiến động Diesel nói chung nghiên cứu phát triển Sau đề cập đến vài tiến áp dụng Những tiến đặc biệt liên quan đến động Diesel lắp xe du lịch chúng áp dụng ô tô tải Các nghiên cứu cải thiện động Diesel trước hết liên quan đến việc hoàn thiện kĩ thuật phun, đặc biệt việc áp dụng kĩ thuật phun điều khiển điện tử cho phép nâng cao momen công suất, giảm ồn, giảm ô nhiễm Các cải tiến liên quan chủ yếu đến áp suất phun, dạng quy luật phun độ xác lượng nhiên liệu phun Mức độ phát sinh bồ hóng (tương đối) Áp suất phun Mức độ phát sinh (tương đối) Hình 9.6: Ảnh hưởng áp suất phun đến quanNOx hệ NO x/bồ hóng Một ví dụ điển hình kĩ thuật phun phát triển hệ thống ‘ray chung’ (common-rail) Trong hệ thống này, áp suất phun modun hóa cách tùy ý theo tải theo tốc độ động Nói chung, áp suất phun trường hợp cao nhiều so với áp suất phun hệ thống cổ điển, đầy tải tốc độ cao Theo kĩ thuật này, nhiên liệu phun với áp suất cao thời gian ngắn Điều cho phép hạn chế phát sinh hạt bồ hóng lại làm gia tăng lượng NOx 171 Chương 9: Xu hướng phát triển động ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường Khi động làm việc chế độ tốc độ thấp tải cục bộ, có hai xu hướng nghiên cứu Hướng phổ biến ưu tiên cho hiệu suất cao; nhiên liệu phun áp suất cao làm tăng momen động so với động cỡ sử dụng hệ thống phun cổ điển Hướng thứ hai giảm mạnh áp suất phun động làm việc chế độ để làm giảm phát sinh NOx Nói chung tối ưu nồng độ NOx bồ hóng luôn có lợi áp suất phun cao (hình 9.6) Việc sử dụng hệ thống ‘ray chung’ thuận lợi cho việc lắp đặt hệ thống phun mồi Sự phun trước lượng nhỏ nhiên liệu làm giảm tốc độ tỏa nhiệt ban đầu giảm lượng nhiên liệu cung cấp vào buồng cháy giai đoạn cháy trễ Kết nồng độ NOx tiếng ồn giảm đáng kể mà không làm tăng lượng bồ hóng Tính mềm dẻo lớn hệ thống phun kết hợp với hệ thống hồi lưu khí xả cho phép đạt tỉ lệ tối ưu nồng độ NOx bồ hóng chế độ làm việc đồng thời giúp cải thiện tính kinh tế-kĩ thuật động Tuy nhiên, tính phức tạp nên hệ thống chưa áp dụng rộng rãi Sự gia tăng số lượng soupape cylindre sử dụng hệ thống tăng áp làm tăng lượng không khí nạp cho chu trình, biện pháp làm tăng công suất momen động Việc áp dụng kĩ thuật hồi lưu khí xả động làm việc tải cục áp dụng rộng rãi động chủng loại ô tô khác để làm giảm NOx nhằm thỏa mãn quy định luật môi trường Cuối cùng, kĩ thuật điều khiển điện tử hoạt động hệ thống động (hệ thống phun, hệ thống hồi lưu khí xả ) thay kỹ thuật điều khiển khí nhằm làm tăng độ nhạy tính mềm dẻo hệ thống Các tiến kĩ thuật vừa nêu không liên quan đến động Diesel phun trực tiếp mà phần lớn kĩ thuật áp dụng động có buồng cháy dự bị phun gián tiếp Vì vậy, động phun gián tiếp tiếp tục cải tiến tương lai 9.2 Các kĩ thuật động kì Chúng ta khảo sát sau kĩ thuật nghiên cứu mạnh mẽ ngày nhằm nâng cao tính kinh tế-kĩ thuật giảm mức độ phát sinh ô nhiễm động xăng kì để sử dụng chúng ô tô Động kì ngày dùng phổ biến xe máy, tàu thể thao, động gia dụng (máy cắt cỏ, máy cày ) Trong lĩnh vực này, động kì mạnh rõ rệt công suất riêng gọn nhẹ Tuy nhiên loại động có nhược điểm hiệu suất thấp mức độ phát sinh ô nhiễm cao, đặc biệt CO, HC 172 Chương 9: Xu hướng phát triển động ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường Những nghiên cứu thực năm gần để cải thiện động kì, đặc biệt kĩ thuật phun trực tiếp nhiên liệu, cho phép nâng cao tính động cho mục đích sử dụng truyền thống (mô tô, máy móc gia dụng, hàng hải) mà phát triển để sử dụng ô tô Tóm tắt nguyên lí làm việc động kì đánh lửa cưỡng Động kì cổ điển thường sử dụng hỗn hợp chuẩn bị từ bên động nhờ chế hòa khí Chu trình công tác bao gồm trình nạp, nén, cháy, giãn nở thải Tất trình thực vòng quay trục khuỷu thay vòng động kì Hình 9.7 trình bày tóm tắt sơ đồ nguyên lí làm việc động kì nén khí nhờ carter Kĩ thuật thường dùng động cỡ nhỏ Nạp Cháy dãn nở Nén cylindre nạp vào Thải Thải Đường thông Thải nén Thải, quét khí lí làm việc dộng kì Hình 9.7: Nguyên Cylindre động có cửa, gọi cửa nạp, cửa thải cửa quét Đó lỗ có kích thước chuẩn giữ vai trò tương tự soupape động kì Khi piston chuyển động lên xuống, lỗ đóng mở theo quy luật định trước Mặt khác, hỗn hợp 173 Chương 9: Xu hướng phát triển động ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường nhiên liệu không khí trước đưa vào cylindre chuyển vào carter nhờ độ chân không tạo piston lên Chu trình làm việc động bao gồm giai đoạn sau: Piston lên, nén hỗn hợp nạp hỗn hợp nhiên liệu không khí vào carter Cháy, giãn nở thải Cuối kì giản nỡ, cửa quét mở, hỗn hợp khí từ carter vào cylindre đẩy khí cháy Đây giai đoạn quét khí mà hoàn thiện định tính kinh tế-kĩ thuật động kì Đóng cửa quét thải sau bắt đầu lại kì nén Các thành tựu nghiên cứu động kì Động kì hệ sử dụng kĩ thuật phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng cháy Kĩ thuật cho phép hạn chế thất thoát nhiên liệu theo theo khí xả giai đoạn quét khí đó, mặt làm tăng tính kinh tế động mặt khác, làm giảm nồng độ HC khí xả Vòi phun áp suất thấp thông thường Cân nhờ trục cam IAPAC Thể tích chứa khí nén Soupape IAPAC Nến đánh lửa Làm mát Đường chuyển khí với tiết diện thay đổi Đường thải Van chiều Piston có phản xạ Hình 9.8: Động kì IAPAC lắp ô tô Momen cực đại (Nm) 135-2000 v/phút Tiêu hao nhiên liệu (l/100km) Động kì (4 xy lanh, 1360cm3) ) IAPAC kì (3động xy lanh, Hình 9.9: So sánh hai ô tô có cùngĐộng công suất sử 2dụng 21230cm kì IAPAC động kì Hai kĩ thuật quan tâm nhất: 174 Chương 9: Xu hướng phát triển động ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường Phun nhiên liệu lỏng áp suất cao nhà chế tạo ô tô PSA Renault (Pháp), Chrysler (Mỹ), Subaru (Nhật) đặc biệt quan tâm Phun nhiên liệu khí nén Hãng Orbital (Úc) Viện Quốc gia Dầu mỏ Pháp IFP nghiên cứu Kĩ thuật phun nhiên liệu không khí nén tóm tắt sau: Nhiên liệu dẫn tới trước soupape vòi phun cổ điển dạng áp suất thấp (hình 9.8) Trong giai đoạn mở soupape, hỗn hợp giàu không khí nhiên liệu phun tơi trực tiếp vào buồng cháy áp suất thấp Sự phun nhiên liệu khí nén cho phép đạt tia phun với hạt nhiên liệu bé phân bố hợp lí buồng cháy Sự phun nhiên iệu khí nén thực cách độc lập so với kì quét khí Điều cho phép hạn chế tối đa lọt nhiên liệu theo khí xả Khí thải động kì hệ chứa NOx kết hợp nhiều yếu tố khác Trước hết, động kì không bị cường hóa động kì công suất Mặt khác, thành tựu phát triển cho phép động làm việc với hỗn hợp nghèo cho phép hồi lưu phận khí xả lớn Vì vậy, cần sử dụng xúc tác oxy hóa đủ để đạt mức độ ô nhiễm (CO, HC, NOx) giới hạn cho phép dự kiến áp dụng vào năm 2000 Hình 9.9 so sánh mức độ phát sinh ô nhiễm động kì động kì đại (IAPAC) (Injection Assistée Par Air Comprimé) Kết cho thấy động kì có tính ưu việt đáng kể mức độ phát sinh ô nhiễm (CO, HC, NOx) Mặt khác việc sử dụng động ô tô cho phép giảm suất tiêu hao nhiên liệu khoảng 17% tăng momen lên khoảng 20% tốc độ thấp trung bình so với động kì Nói chung động kì hệ thỏa mãn quy định khắt khe luật môi trường từ năm 1994 người ta chế tạo động kì thỏa mãn tiêu chuẩn ULEV Tuy nhiên động kì cần phải vượt qua chướng ngại khác để qua mặt loại động cạnh tranh với Trước hết giảm tiếng ồn sau giải vấn đề bôi trơn cho động Giải triệt để vấn đề làm tăng khả ứng dụng rộng rãi động kì phương tiện vận tải Tương lai động kì: Cho tới nay, việc áp dụng động kì ô tô bước chờ đợi mô tô, chắn kĩ thuật động kì cổ điển thay kĩ thuật phun trực tiếp Những mô tô hai kì hệ chắn chiếm lĩnh thị trường đầy tiềm Đông nam Á, Trung Quốc Ở số quốc gia khu vực này, số lượng xe máy tăng 10% năm chúng tiêu thụ 50% lượng nhiên liệu sử dụng nước Các động hai kì kiểu cũ lắp mô tô thải khí trời từ 30-40% lượng nhiên liệu nạp vào buồng cháy Thông thường mô tô nhỏ tiêu thụ từ đến lít 100km Mức tiêu thụ không khác so với ô tô đại công suất nhỏ Tuy nhiên dùng động kì hệ suất tiêu hao nhiên liệu giảm từ 30 đến 50% 175 Chương 9: Xu hướng phát triển động ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường 9.3 Động kì đánh lửa cưỡng phun trực tiếp Phun trực tiếp nhiên liệu vào buồng cháy cho phép động kì đánh lửa cưỡng làm việc với hỗn hợp nghèo (φ = 0,3 - 0,4) Tổn thất áp suất đường nạp bé, có thể bỏ qua toàn phạm vi hoạt động động từ không tải đến toàn tải Ngoài việc giảm tổn thất bơm, việc áp dụng kĩ thuật phun trực tiếp cho phép tăng độ xác việc định lượng nhiên liệu cải thiện điều kiện cháy chế độ tải thấp Nói chung, kĩ thuật cho phép làm tăng hiệu suất động Giống động phun gián tiếp, trình cháy hỗn hợp nghèo quan tâm động làm việc tải cục tốc độ thấp Trong điều kiện phân lớp mạnh độ đậm đặc cho phép động làm việc tốt hỗn hợp nghèo Điều thực nhờ giảm góc phun sớm (khi piston lên) hạn chế khuếch tán không khí vào tia nhiên liệu Ở chế độ đầy tải tốc độ cao, nhiên liệu phun vào buồng cháy sớm, giai đoạn nạp cho hỗn hợp nhiên liệu không khí với độ đậm đặc φ = có thời gian phân bố đồng không gian buồng cháy Bướm khống chế mức độ xoáy lốc trạng thái mở Bướm khống chế mức độ xoáy lốc trạng thái đóng Tải thấp tải trung bình (phun trễ) Tải lớn Hình 9.10: Nguyên lí làm việc động Toyota D-4 Năm 1996, hãng Mitshubishi thương mại hóa ô tô lắp động phun xăng trực tiếp Động có đặc điểm dạng đường nạp thiết kế đặc biệt, vị trí lắp đặt hợp lí phối hợp với mặt phản xạ đỉnh piston, tạo thuận lợi cho phân lớp độ đậm đặc theo chuyển động dòng khí Nhiên liệu phun với áp suất cao (50bar) Sự bay nhiên liệu lỏng dẫn đến giảm nhiệt độ khí nạp sử dụng tỉ số nén động cao so với động cổ điển (có thể nâng tỉ số nến lên đến 12) Do đó, hiệu suất động gia tăng suất tiêu hao nhiên liệu giảm đến 25% 176 Chương 9: Xu hướng phát triển động ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường Người ta phân lớp hỗn hợp buồng cháy theo dịch chuyển vùng xoáy lốc Phương án áp dụng động mẫu D-4 hãng Toyota sáng chế Các giai đoạn công tác động giới thiệu hình 9.10 Khi động làm việc với hỗn hợp nghèo, phân lớp thực nhờ tiết lưu hai ống nạp nhờ thiết kế hợp lí ống nạp lại 9.4 Quan hệ tối ưu tính kinh tế-kĩ thuật mức độ phát sinh ô nhiễm động Có thể tương lai yếu tố định đến mức độ ô nhiễm khí xả động NOx Nếu thể tính động ô tô tương lai theo đặc trưng mức độ phát sinh NOx suất tiêu hao nhiên liệu thể vị trí đặc trưng loại động khác hình 9.12 Sự thể có tính gần chưa xét đến cải tiến tương lai Tuy nhiên giúp xác định khuynh hướng phát triển động cơ: Động Diesel động xăng làm việc với hỗn hợp nghèo (phun trực tiếp hay gián tiếp) có bất lợi tương đương phương diện phát sinh NOx Sự hứa hẹn động kì hệ mớI Động đánh lửa cưỡng làm việc với hỗn hợp cháy hoàn toàn lí thuyết có mức độ phát sinh ô nhiễm thấp suất tiêu hao nhiên liệu cao Một khuynh hướng khác cho loại động có trang bị hệ thống xử lí ô nhiễm đường xả chúng thỏa mãn luật môi trường người ta so sánh tính kinh tế-kĩ thuật động dựa mức tiêu thụ lượng, công suất riêng giá thành Hình 9.12 cho thấy việc áp dụng kĩ thuật tiên tiến cho phép làm tăng thêm hiệu suất động khoảng 30% Động kì có khả tăng thêm 40% công suất riêng, có tính kĩ thuật tốt 1,5 NOx (g/dậm) Phun xÙng trùc tiỏp GDI, Tiởu chuẻn Hoa KÈ 1991 1,0 Diesel kÈ XÙng, hçn hîp nghỉo ẽ tội côc bé, f =1 toÌn tội DI IDI Tiởu chuẻn Hoa KÈ 0,5 XÙng kÈ XÙng kÈ, f =1 177 ULEV 10 SuÊt tiởu hao nhiởn liơu (lÝt/100 km) Chương 9: Xu hướng phát triển động ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường Hình 9.11: Quan hệ suất tiêu hao nhiên liệu phát sinh NOx loại động khác (dung tích xy lanh 1,5-1,8 lít) Lợi hay thiệt công suất riêng (%) Xăng kì, phun trực tiếp Xăng kì, f=1,phun gián tiếp 1995 Xăng kì, hỗn hợp nghèo PGT 2000 PTT Lợi suất tiêu hao nhiên liệu (%) Ô tô trung bình năm 1994, Xăng, f=1, 65kW Diesel phun trực tiếp Hình 9.12: Lợi công suất suất tiêu hao nhiên liệu động đốt tương lai 9.5 Nhiên liệu tái sinh Rất khó mà dự đoán tỉ lệ nhiên liệu tái sinh toàn lượng tiêu thụ cho giao thông vận tải đến thập niên đầu kỷ 21 Những yếu tố ảnh hưởng đến tình trạng là: Tính khắt khe luật môi trường, mức độ tiêu thụ lượng, mức độ thải chất khí gây hiệu ứng nhà kính Các điều kiện sở vật chất phục vụ giao thông Tâm lí người sử dụng Ở Hoa Kì, theo dự báo, số sản phẩm không truyền thống khí dầu mỏ hóa lỏng LPG khí thiên nhiên NGV chiếm ưu với mức độ tiêu thụ theo thứ tự khoảng 3% tổng lượng xăng tiêu thụ năm 2010 Tuy nhiên tình trạng giao thông Hoa Kì đặc biệt (xăng chiếm đại phận thị trường nhiên liệu, luật môi trường khắt khe) nên tổng quát hóa dự báo cho khu vực khác giới Nhiên liệu sinh học sử dụng vài khu vực giới (Châu Âu, Mĩ, Brazil Châu Phi) Ở Châu Âu người ta dự kiến sử dụng đất nông nghiệp để sản xuất nhiên liệu sinh học với mục tiêu thay 5% tổng lượng nhiên liệu truyền thống tương lai Khí thiên nhiên có trữ lượng lớn phân bố hầu khắp châu lục nên nguồn nhiên liệu dồi cho ô tô Tuy nhiên yếu tố định cho việc phổ 178 Chương 9: Xu hướng phát triển động ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường biến rộng rãi ô tô dùng khí thiên nhiên lợi ích thực chúng (tính kinh tế-kĩ thuật, vần đề ô nhiễm môi trường), tâm lí người sử dụng (mức độ an toàn), việc xây dựng hạ tầng sở phục vụ cho ô tô sử dụng khí thiên nhiên (xem chương 8) Người ta dự đoán Mĩ vào năm 2010 có khoảng 25% ô tô sử dụng NGV Methanol dường nhiều hứa hẹn trở thành nhiên liệu thay Trên đề cập đến ưu LPG nhiên liệu tái sinh đặc biệt nhấn mạnh phổ biến rộng rãi chúng số vùng giới (Hà Lan, Ý, Viễn Đông) Trên phạm vi toàn cầu, việc sử dụng LPG cho ô tô chiếm khoảng 3% lượng nhiên liệu lỏng truyền thống tương lai gần 9.6 Ô tô dùng điện Hình 9.13 biểu diễn phát triển dự kiến hàng năm ô tô dùng điện đến năm 2010 Châu Âu, Châu Mĩ Nhật Bản Người ta ước tính chừng triệu ô tô điện sản xuất hàng năm ba khu vực nói Tuy thị trường ô tô điện có giá trị tuyệt đối đáng kể chiếm tỉ lệ thấp (khoảng 3%) so với ô tô cổ điển dùng động nhiệt Về mặt kĩ thuật, ô tô chạy điện có nhược điểm quan trọng lượng dự trữ thấp (khoảng 100 lần thấp ô tô dùng động nhiệt truyền thống) giá thành ban đầu cao (khoảng 30-40% cao so với ô tô dùng động nhiệt) Những chướng ngại khác cần giải để đưa ô tô chạy điện vào ứng dụng thực tế cách đại trà khả gia tốc, thời gian nạp điện, vần đề sưởi điều hòa không khí ô tô Số ô tô bán (1000chiếc/năm) Những tiến quan trọng gần tính kĩ thuật bình điện có nhiều hứa hẹn áp dụng năm tới Khả chứa điện tăng từ 35-50Wh/kg bình điện chì a-xít hay nickelcadmium đến 70Wh/kg bình điện Ni-MH (hydrure kim loại) tăng đến 160Wh/kg bình điện Lithium dạng ion hay polymère 1200 1000 Hoa kì 800 600 Nhật 400 Châu Âu 200 1995 2000 2005 2010 Hình 9.13: Dự báo số lượng ô tô điện đến năm 2010 Khả hoạt động độc lập ô tô tăng từ 80km (giá trị chưa thỏa mãn người tiêu dùng) đến 300 chí 500km tương lai Khoảng 179 Chương 9: Xu hướng phát triển động ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường đường hoạt động độc lập chấp nhận ô tô hoạt động thành phố hay vùng ven đô Hiện người ta quan tâm nghiên cứu ô tô vừa hoạt động nhiệt, vừa hoạt động điện Khi chạy với tải tốc độ cao, ô tô sử dụng động nhiệt chạy thành phố, ô tô dùng động điện Về phương diện ô nhiễm, ô tô chạy điện lí tưởng giới hạn mức độ gây ồn không phát sinh chất gây ô nhiễm thông thường bồ hóng chất độc dạng khí khác Ô tô điện xếp vào loại ô tô (ZEV: Zero Emission Vehicles) Tuy nhiên, kĩ thuật sản xuất điện nhiều gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt nhiệt điện Mức độ phát ô nhiễm phương pháp sản xuất điện phụ thuộc vào đặc tính nhiên liệu sử dụng công nghệ xử lí chất thải Kĩ thuật sản xuất điện đa dạng quốc gia khác (77% điện Pháp sản xuất lượng nguyên tử, 53% điện Đức sản xuất than ) Đó yếu tố quan trọng cần quan tâm xem xét tính ô nhiễm ô tô dùng điện Về phương diện phát sinh chất khí gây hiệu ứng nhà kính, ô tô dùng điện đương nhiên có lợi so với ô tô dùng động nhiệt Tuy nhiên lợi hay nhiều phụ thuộc loại nhiên liệu dùng sản xuất điện So với nhiên liệu truyền thống, mức độ có lợi (tính theo CO2 tương đương 1km) lên đến khoảng 90% điện sản xuất lượng nguyên tử, khoảng 20% sản xuất điện nhiên liệu gần không lợi sản xuất điện than Sự thâm nhập ô tô điện vào sống nhân loại theo nhịp độ trình bày hình 8.12 phải nhân tố góp phần cải thiện đáng kể vần đề ô nhiễm môi trường đô thị? Câu hỏi cần có thời gian để suy nghĩ Thật vậy, ô tô điện đưa vào hoạt động thay ô tô dùng động nhiệt xử lí ô nhiễm triệt để với thành tựu công nghệ đại Vì mức độ lợi mặt ô nhiễm dùng động điện không đáng kể, chắn có lợi thay ô tô cũ ô tô dùng động nhiệt Ở không muốn làm hẹp cánh cửa mở ô tô điện vào năm đầu kỉ 21 mà phát triển theo cải tiến, hoàn thiện hay phát minh quan trọng công nghệ Tuy nhiên, phát triển ô tô không cho phép giải cách nhanh chóng vấn đề ô nhiễm môi trường đô thị xây dựng toàn cấu hạ tầng sở phục vụ chúng thời gian ngắn Ô tô chạy điện giai đoạn đầu có ảnh hưởng quan trọng đến vấn đề tâm lí xã hội Thật vậy, hạn chế tính kĩ thuật bán kính hoạt động ô tô, trở 180 Chương 9: Xu hướng phát triển động ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường ngại vấn đề nạp điện, khả sử dụng dịch vụ tự phục vụ góp phần làm thay đổi thói quen người dùng làm thay đổi cách sống 181 [...]... pháp làm giảm ô nhiễm môi trường 0 ,4 Giới hạn Euro 96 0,2 HC (g/km) 0,2 1 0 ,4 0,6 0,8 1,0 2 3 CO (g/km) Hình 8. 14: So sánh mức độ phát ô nhiễm của ô tô dùng xăng và LPG Bảng 8.3: Mức độ phát ô nhiễm của ô tô sử dụng LPG so với các tiêu chuẩn khắt khe nhất hiện nay Chất ô nhiễm CO HC NOx Giới hạn cho phép Europe 2000 California (g/km) ULEV (g/mile) 2,30 1,70 0,20 0, 04 0,15 0,20 Mức độ phát ô nhiễm Chu trình... ô Hiện nay người ta cũng quan tâm nghiên cứu những ô tô vừa hoạt động bằng nhiệt, vừa hoạt động bằng điện Khi chạy với tải và tốc độ cao, ô tô sử dụng động cơ nhiệt còn khi chạy trong thành phố, ô tô dùng động cơ điện Về phương diện ô nhiễm, ô tô chạy điện rất lí tưởng về giới hạn mức độ gây ồn cũng như không phát sinh các chất gây ô nhiễm thông thường như bồ hóng và các chất độc dạng khí khác Ô tô. .. định cho hệ thống cung cấp LPG Hình 8.17 giới thiệu một trạm cung cấp LPG cho ô tô ở Pháp Hình 8.17: Một trạm cung cấp LPG cho ô tô ở Pháp 144 Chương 9 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỘNG CƠ Ô TÔ NHẰM LÀM GIẢM Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG Để đáp ứng với yêu cầu của luật bảo vệ môi trường ngày càng trở nên khắt khe, các nhà chế tạo ô tô đã không ngừng cải tiến sản phẩm của mình Những tiến bộ mới đây trong lĩnh vực tổ chức... 5% 8 .4. 2 Mức độ phát ô nhiễm Ô tô sử dụng LPG phát sinh rất ít ô nhiễm Đây là đặc điểm rất đáng quan tâm đối với công tác bảo vệ môi trường 8 .4. 2.1 Các chất ô nhiễm thông thường Như được giới thiệu trên hình 8. 14, sự phát sinh ô nhiễm trong khí xả động cơ LPG giảm đi rất đáng kể so với động cơ xăng Bảng 8.3 cho thấy một ô tô sử dụng LPG thõa mãn một cách dễ dàng tiêu chuẩn Cộng đồng Châu Âu 2000 và tiêu... nhiên liệu và gần như không lợi gì khi sản xuất điện bằng than Sự thâm nhập ô tô điện vào cuộc sống của nhân loại ngay cả theo nhịp độ trình bày trên hình 8.12 phải chăng là một nhân tố góp phần cải thiện đáng kể vần đề ô nhiễm môi trường ô thị? Câu hỏi này cần có thời gian để suy nghĩ Thật vậy, khi một ô tô điện được đưa vào hoạt động nó sẽ thay thế một ô tô dùng động cơ nhiệt được xử lí ô nhiễm triệt... Động cơ 2 kì IAPAC lắp trên ô tô Momen cực đại (Nm) 135-2000 v/phút Tiêu hao nhiên liệu (l/100km) Động cơ 4 kì (4 xy lanh, 1360cm3) 3 ) cơ IAPAC kì (3động xy lanh, Hình 9.9: So sánh hai ô tô có cùngĐộng công suất khi sử 2dụng cơ 21230cm kì IAPAC và động cơ 4 kì Hai kĩ thuật mới đang được quan tâm nhất: 1 74 Chương 9: Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường Phun nhiên liệu lỏng... lai Khí thiên nhiên có trữ lượng rất lớn và được phân bố hầu khắp trên các châu lục nên nó là nguồn nhiên liệu dồi dào cho ô tô Tuy nhiên yếu tố quyết định cho việc phổ 178 Chương 9: Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường biến rộng rãi ô tô dùng khí thiên nhiên là lợi ích thực sự của chúng (tính năng kinh tế-kĩ thuật, vần đề ô nhiễm môi trường) , tâm lí của người sử dụng (mức... các hệ thống trên ô tô LPG 8 .4 Tổng hợp kinh nghiệm về ô tô dùng LPG Sử dụng LPG làm nhiên liệu cho động cơ nói chung là rất có lợi không những về tính kinh tế mà còn làm giảm rất rõ rệt mức độ ô nhiễm môi trường so với động cơ sử dụng nhiên liệu cổ điển (xăng, diesel) 8 .4. 1 Tính năng của ô tô LPG Tính năng của động cơ LPG thường được so sánh với động cơ xăng cùng cỡ 8 .4. 1.1 Momen, công suất Trước đây... ô tô này cũng không cho phép giải quyết một cách nhanh chóng vấn đề ô nhiễm môi trường ô thị vì không thể xây dựng toàn bộ cơ cấu hạ tầng cơ sở phục vụ chúng trong một thời gian ngắn Ô tô chạy điện trong giai đoạn đầu sẽ có ảnh hưởng quan trọng đến vấn đề tâm lí xã hội Thật vậy, sự hạn chế tính năng kĩ thuật cũng như bán kính hoạt động của ô tô, trở 180 Chương 9: Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm... Nhật 40 0 Châu Âu 200 0 1995 2000 2005 2010 Hình 9.13: Dự báo số lượng ô tô điện đến năm 2010 Khả năng hoạt động độc lập của ô tô vì vậy có thể tăng từ 80km (giá trị này hiện nay chưa thỏa mãn người tiêu dùng) đến 300 thậm chí 500km trong tương lai Khoảng 179 Chương 9: Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường đường hoạt động độc lập này có thể chấp nhận được đối với ô tô hoạt ... giảm ô nhiễm môi trường liệu cho ô tô nhằm mục đích giảm ô nhiễm môi trường tỉ lệ đáng kể, chẳng hạn Hà Lan, Ý (42 %) Các số liệu chưa kể động ô tô chuyên dụng sử dụng LPG (chẳng hạn ô tô chạy... LPG cho ô tô Pháp 144 Chương XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỘNG CƠ Ô TÔ NHẰM LÀM GIẢM Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG Để đáp ứng với yêu cầu luật bảo vệ môi trường ngày trở nên khắt khe, nhà chế tạo ô tô không ngừng... vậy, ô tô điện đưa vào hoạt động thay ô tô dùng động nhiệt xử lí ô nhiễm triệt để với thành tựu công nghệ đại Vì mức độ lợi mặt ô nhiễm dùng động điện không đáng kể, chắn có lợi thay ô tô cũ ô tô