Tài liệu Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường doc

165 Chương 9 XU HƯỚNG PHÁT TRI Ể N ĐỘNG CƠ Ô TÔ NH Ằ M LÀM GI Ả M Ô NHI Ễ M 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 quá trình phun nhiên liệu nhờ ứng dụng thành tựu của kĩ thuật điều khiển cũng như sử dụng các loại nhiên liệu khí để chạy động cơ đã tạo ra một viễn ảnh khá lạc quan cho sự phát triển động cơ nhiệt truyền thống. Trong chương này, chúng ta sẽ đề cập đến các xu hướng hoàn thiện động cơ đốt trong lắp trên các phương tiện giao thông vận tải. 9.1. Cải thiện tính năng của động cơ truyền thống 9.1.1. Động cơ đánh lửa cưỡng bức làm việc với hỗn hợp cháy hoàn toàn lí thuyết Động cơ này được phát triển để bảo đảm tính hiệu quả của việc xử lí khí xả bằng bộ xúc tác 3 chức năng. Trong nhiều năm qua, loại động cơ này chưa có những cải tiến gì đáng kể. Các cải tiến hiện nay tập trung vào việc nâng cao tính kinh tế và giảm thời gian khởi động của bộ xúc tác. 9.1.1.1 Cải thiện hiệu suất Hiệu suấ t thực tế mà động cơ đạt được hiện nay còn cách xa so với hiệu suất lí thuyết mà nó đạt được khi làm việc trong điều kiện khí trời. Kĩ thuật nâng cao hiệu suất được quan tâm hiện nay là giảm tổn thất bơm trong chu trình công tác và giảm tổn thất nhiệt ở tải cục bộ nhờ hồi lưu khí xả. Kĩ thuật này đồng thời cũng góp phần làm giảm NO x và tạo điều kiện thuận lợi cho việc xử lí khí xả bằng bộ xúc tác. Sự khác biệt giữa các kĩ thuật này thể hiện ở cách thức nạp khí xả hồi lưu. Chẳng hạn theo phương pháp Ricardo, khí mới nạp vào động cơ được thực hiện nhờ hai ống dẫn khác nhau: một ống dẫn không khí giống như ống nạp truyền thống và ống còn lại, có độ tiết lưu thay đổi theo điều kiện làm việc, dẫn hỗn hợp không khí và khí xả hồi lưu. Sự phân lớp khí nạp như vậy cần thiết trong trường hợp tỉ lệ khí xả hồi lưu cao. Hệ thống vừa mô tả có thể làm tăng hiệu suất khoảng từ 6÷8% đối với động cơ làm việc với hỗn hợp cháy hoàn toàn lí thuyết. Sự phát sinh NO x ở nguồn, nghĩa là trước khi Chương 9: Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường 166 vào ống xả xúc tác, giảm từ 85÷90% nhưng nồng độ HC gia tăng khoảng 10%. Điều này không gây khó khăn gì trong việc xử lí khi bộ xúc tác làm việc bình thường. Một hệ động cơ khác ngày nay đang được nghiên cứu áp dụng, đó là động cơ làm việc theo chu trình Miller. Khác với chu trình Beau de Rochas, ở động cơ này hành trình nạp và nén khác với hành trình giãn nở và thải. Thực ra chỉ có quá trình nạp và nén được thực hiện khác với động cơ truyền thống: soupape nạp đóng trước ĐCD khi piston đi xuống. Kết quả là tỉ số nén thực bị giảm nhưng điều đó không gây ảnh hưởng đến hiệu suất chu trình nhiệt của động cơ vì hiệu suất của chu trình bị ảnh hưởng chủ yếu bởi tỉ số giãn nở của khí cháy. Sử dụng chu trình Miller cho phép giảm tổn thất bơm. Bướm ga trở nên không cần thiết vì thời gian mở soupape nạp quyết định lượng khí nạp vào cylindre. Hãng Mazda từ năm 1993 đã thương mại hóa ô tô trang bị động cơ làm việc theo chu trình này. Động cơ Mazda làm việc theo chu trình Miller có tỉ số nén và giãn nở khác nhau, nhưng soupape nạp đóng sau ĐCD chứ không phải trước ĐCD như chu trình Miller cổ điển. Thêm vào đó, sự định lượng khí nạp mới cũng được thực hiện nhờ bướm ga. Mặt khác động cơ cũng được trang hệ thống tăng áp và hệ thống làm mát trung gian khí nạp. Việc áp dụng các hệ thống này cho phép nâng cao tính năng của động cơ dù tỉ số nén thực tế bé. Thêm vào đó, việc sử dụng hệ thống tăng áp hạn chế được hiện tượng quay ngược khí ga vào đường nạp. So với động cơ cổ điển có cùng dung tích cylindre, động cơ Mazda có công suất và momen cao gấp 1,5 lần và suất tiêu hao nhiên liệu giảm từ 10 đến 15%. Một phương án khác nhằm cải thiện hiệu suất động cơ là cho ngưng hoạt động của soupape nạp và xả của một vài cylindre khi động cơ làm việc ở chế độ tải cục bộ và tốc độ thấp. Lợi ích chủ yếu của giải pháp này là giảm vùng áp suất thấp của chu trình. Khi đó một vài cylindre không hoạt động còn các cylindre khác hoạt động ở tải lớn hơn so với khi nó làm việc theo phương pháp phối khí cổ điển. Kết quả là tổn thất bơm giảm. Kĩ thuật này làm giảm ma sát động cơ và cải thiện được quá trình cháy trong trường hợp tải rất thấp. Hãng Mitsubishi từ năm 1994 đã phát triển hệ thống này. Hệ thống có tên gọi là MIVEC (Mitsubishi Innovative Valve timing and lift Electronic Control). Ngoài việc cho ngừng họat động một s ố soupape ở tải thấp, hệ thống này còn được trang bị thêm một hệ thống điều chỉnh góc phối khí và độ nâng soupape. Động cơ trang bị hệ thống MIVEC cho phép giảm suất tiêu hao nhiên liệu đến 30% ở chế độ không tải và giảm hơn 15% khi thử theo chu trình tiêu chuẩn của Nhật. Công suất và momen của động cơ có thể cao hơn 15% so với động cơ cổ điển. Kĩ thu ật điều chỉnh góc độ phối khí theo tải động cơ cũng là hướng nghiên cứu được nhiều nhà chế tạo quan tâm. Thường hướng lựa chọn thiên về việc làm giảm đến mức thấp nhất khoảng trùng điệp của các soupape ở chế độ tải thấp để làm giảm lượng khí sót trong cylindre và cải thiện quá trình cháy. Trong trường hợp tải lớn, góc độ trùng điệp của các soupape phải tăng lên để tạo điều kiện thuận lợi cho việc nạp đầy cylindre nghĩa là Chương 9: Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường 167 cải thiện hệ số nạp và từ đó làm tăng hiệu suất động cơ. Mặt khác, sự modul hóa khoảng trùng điệp của soupape cho phép làm giảm mức độ phát sinh HC và NO x . Trong thực tế, người ta có thể phối hợp giữa việc điều chỉnh góc độ phối khí với sự thay đổi luật nâng soupape. Nhìn chung, độ nâng của soupape ở chế độ tốc độ thấp nhỏ hơn độ nâng ở chế độ tốc độ cao. Hệ thống này đã được hãng Honda phát triển với tên gọi là VTEC (Variable valve Timing and lift Electronic Control). Nó được trang bị trên động cơ có 4 soupape cho mỗi cylindre. Mỗi soupape mở theo một một luật riêng phụ thuộc chế độ làm việc của động cơ. 9.1.1.2. Gia tốc quá trình khởi động bộ xúc tác Các bộ xúc tác 3 chức năng hiện nay được lắp đặt trên ô tô chỉ hoạt động hiệu quả sau khi động cơ đã làm việc khoảng 2-3 phút. Thường sau khoảng thời gian này bộ xúc tác mới đạt được nhiệt độ khởi động. Để gia tốc giai đoạn sấy, người ta có thể đặt ống xúc tác gần động cơ nhưng điều này không phù hợp khi động cơ làm việc ở tải cao. Vì vậy, người ta nghiên cứu những giải pháp khác phức tạp hơn. Một trong những giải pháp đó là lắp đặt ở trước bộ xúc tác chính một bộ xúc tác khởi động. Bộ xúc tác khởi động này có đặc điểm là nhiệt dung thấp và khởi động nhanh do đó nó cho phép xử lí khí xả ngay sau khi khởi động động cơ. Ngoài ra người ta cũng áp dụng một số những kĩ thuật khác như: - Sấy bộ xúc tác bằng điện: Bộ xúc tác này cho phép xử lí triệt để khí xả để đạt được tiêu chuẩn ULEV. Việc sấy thường được thực hiện ở bộ xúc tác khởi động. Công suất điện (cũng chính là năng lượng cần thiết) để gia tốc việc khử các chất ô nhiễm tới một giới hạn cho trước trong trường hợp đó thấp hơn là trong trường hợp sấy trực tiếp bộ xúc tác chính. Trong trường hợp cụ thể người ta sử dụng bộ sấy có công suất điện khoảng 1kW tiêu thụ chưa đầy 4Wh để đảm bảo khí xả động cơ thỏa mãn tiêu chuẩn ULEV. Các giá trị năng lượng tiêu tốn này sẽ tăng lên ít nhất 2 lần khi bộ sấy đặt ngay ở ống xúc tác chính. - Sấy bằng nhiệt do đốt nhiên liệu: năng lượng tỏa ra có thể do đốt cháy bộ phận nhiên liệu còn sót hoặc lượng nhiên liệu phun vào khí xả (hình 9.1). Cả 2 trường hợp đều cần phải cấp thêm một lượng không khí phụ vào ống xả để đảm bảo đốt cháy lượng nhiên liệu này. Hình 9.2 giới thiệu một ví dụ về giảm ô nhiễm nhờ sấy bộ xúc tác. Không khí thứ cấp N hiên liệu Vòi đốt Bộ xúc tác – ng xả Động cơ Chương 9: Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường 168 Hình 9.1: Gia nhiệt bộ xúc tác bằng vòi đốt nhiên liệu Hình 9.2: Hiệu quả xử lí khí xả nhờ sấy bộ xúc tác - Phun không khí: Việc phun không khí được thực hiện ngay sau soupape xả bắt đầu khi khởi động động cơ. Giải pháp này cho phép điều chỉnh thành phần khí xả phù hợp với điều kiện xử lí tối ưu bằng bộ xúc tác ba chức năng, đồng thời nó cũng tạo điều kiện oxy hóa trước CO và HC góp phần làm tăng nhiệt độ bộ xúc tác. - Lưu giữ tạm thời HC: Việc lưu giữ tạm thời HC trong khí xả được thực hiện ở bộ hấp thụ (hình 9.3). Hệ thống này có thể đi kèm với bộ xúc tác khởi động. Hình 9.3: Hệ thống xúc tác có thêm bộ lưu giữ tạm thời HC Hiện nay các nhà chế tạo đang tiếp tục nghiên cứu các hệ thống này để có thể phát triển áp dụng trong những năm tới. Mặc dù chúng cần có một hệ thống điều khiển phức tạp và đắt tiền nhưng mang lại hiệu quả rất cao trong xử lí khí xả. 9.1.1.3. Động cơ đánh lửa cưỡng bức phun trực tiếp, Mức độ ô nhiễm khi động cơ hoạt động với bộ xúc tác cũ Sãy bằng đốt nhiên liệu còn lại trong khí xả (15kW) Sãy điện 3,5kW Sãy bằng vòi đốt nhiên liệu trên đường xả (15kW) Mức độ ô nhiễm (giá trị tương đối) ‘Bẫy’ chứa than hoạt tính Bộ xúc tác ba chức năng Van điều khiển Bộ xúc tác khởi động Động cơ Chương 9: Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường 169 làm việc với hỗn hợp nghèo Loại động cơ này cho phép nâng cao hiệu suất bằng cách cho động cơ làm việc với hỗn hợp nghèo. Việc thiết kế chế tạo động cơ này rất phức tạp nên cho tới nay chúng vẫn chưa được áp dụng rộng rãi (chủ yếu áp dụng ở Nhật). Tuy nhiên do tính ưu việt của chúng về nhiều mặt, các nhà chế tạo đang khẩn trương nghiên cứu phát triển loại động cơ này. Hình 9.4: Tạo hỗn hợp ở tải thấp của động cơ Mitsubishi Động cơ làm việc với hỗn hợp nghèo thế hệ đầu tiên được chế tạo dựa trên việc tối ưu hóa sự đồng nhất của hỗn hợp nhiên liệu cũng như sự phân bố nhiên liệu trong buồng cháy. Nhờ vậy, quá trình cháy trong các loại động cơ này được tiến hành một cách bình thường với độ đậm đặc của hỗn hợp thấp hơn so với động cơ cổ điển khoảng (f=0,7 - 0,8). N ến đánh lửa Vòi phun nhiên liệu Các ống tách dòng đường nạp Đầu piston định hình Hỗn hợp rất đậm Không khí Suất tiêu hao nhiên liệu (g/kWh) Mức độ phát sinh NOx (g/kWh) f = 1 f điều chỉnh Giới hạn ổn định Chương 9: Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường 170 Hình 9.5: Ảnh hưởng của độ đậm đặc đến suất tiêu hao nhiên liệu và mức độ phát sinh NO x của động cơ Honda VTEC Động cơ làm việc với hỗn hợp phân lớp cho phép nâng cao thêm hiệu suất công tác. Việc thiết kế chế tạo loại động cơ này rất được quan tâm hiện nay. Kĩ thuật động cơ làm việc với hỗn hợp phân lớp dựa trên việc tạo ra trong buồng cháy một hỗn hợp đậm đặc cục bộ (gần nếu đánh lửa) đủ để khởi động và đảm bảo sự lan tràn màng lửa phù hợp trong điều kiện thành phần hỗn hợp có độ đậm đặc thấp nhất. Hiện nay, hỗn hợp phân lớp chỉ dùng khi động cơ làm việc ở tải thấp; khi động cơ làm việc với tải cao, động cơ sử hỗn hợp cháy hoàn toàn lí thuyết. 9.1.2. Động cơ Diesel Động cơ Diesel cũng sẽ được tiếp tục cải tiến để nâng cao hiệu suất dù hiện nay nó đã có nhiều ưu điểm về mặt này. Về phương diện hạn chế mức độ phát sinh ô nhiễm của động cơ Diesel, các giải pháp kĩ thuật nói chung vẫn còn ở trong giai đoạn thí nghiệm. Cho tới những năm cuối của thập niên 1990, các kĩ thuật này vẫn còn áp dụng rất hạn chế vì nó đắt tiền và làm việc chưa thật đáng tin cậy. Các giải pháp đó là: . Bộ xúc tác giảm NO x . Lọc bồ hóng Việc áp dụng bộ xúc tác oxy hóa trên động cơ Diesel không vấp phải trở ngại gì đặc biệt. Chỉ có điều cần chú ý là hiệu quả của nó cao khi hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu thấp. Kĩ thuật xúc tác loại trừ NO x đang được phát triển. Việc ứng dụng kĩ thuật này đặt ra một số vấn đề về kĩ thuật, đặc biệt là vấn đề làm việc ổn định của bộ xúc tác theo thời gian. Mặt khác, bộ xúc tác loại trừ NO x đòi hỏi nhiên liệu không được chứa lưu huỳnh. Tuy hiện nay hiệu quả của nó thấp hơn bộ xúc tác 3 chức năng nhưng người ta có thể lạc quan tin rằng kĩ thuật này sẽ được áp dụng trong một tương lai gần. Kĩ thuật lọc bồ hóng có nhiều hứa hẹn sẽ được áp dụng trên ô tô du lịch cũng như ô tô vận tải. Tuy nhiên, việc áp dụng kĩ thuật này đòi hỏi những tiến bộ cả về lõi lọc lần kĩ thuật tái sinh lọc (xem chương 7). Chương 9: Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường 171 Đối với xe bus hoạt động trong thành phố, vùng nhạy cảm đối với vấn đề ô nhiễm, việc trang bị hệ thống lọc bồ hóng là cần thiết cho dù giá thành của nó còn cao, nếu không, những nguồn năng lượng cạnh tranh (khí, điện) sẽ làm mất đi vị trí độc tôn của động cơ Diesel lắp trên chủng loại ô tô này. Về phương diện hiệu suất, động cơ Diesel phun trực tiếp có suất tiêu hao nhiên liệu thấp hơn động cơ phun gián tiếp khoảng 15%. Ưu điểm này chắc chắn sẽ được khai thác triệt để trong quá trình phát triển của loại động cơ Diesel. Đồng thời, trong tương lai gần đây, nó cũng thừa hưởng những tiến bộ mới về động cơ Diesel nói chung hiện đang được nghiên cứu và phát triển. Sau đây chúng ta sẽ đề cập đế n một vài tiến bộ có thể được áp dụng. Những tiến bộ này đặc biệt liên quan đến động cơ Diesel lắp trên xe du lịch nhưng chúng cũng có thể được áp dụng đối với ô tô tải. Các nghiên cứu cải thiện động cơ Diesel trước hết liên quan đến việc hoàn thiện kĩ thuật phun, đặc biệt là việc áp dụng kĩ thuật phun điều khiển điện tử cho phép nâng cao momen và công suất, giảm ồn, giảm ô nhiễm Các cải tiến này sẽ liên quan chủ yếu đến áp suất phun, dạng quy luật phun và độ chính xác của lượng nhiên liệu phun. Hình 9.6: Ảnh hưởng của áp suất phun đến quan hệ NO x /bồ hóng Một ví dụ điển hình về các kĩ thuật phun mới là sự phát triển hệ thống ‘ray chung’ (common-rail). Trong hệ thống này, áp suất phun có thể được modun hóa một cách tùy ý theo tải và theo tốc độ động cơ. Nói chung, áp suất phun trong trường hợp này cao hơn nhiều so với áp suất phun trong hệ thống cổ điển, nhất là khi đầy tải và tốc độ cao. Theo kĩ thuật này, nhiên liệu được phun với áp suất cao trong thời gian ngắ n. Điều này cho phép hạn chế sự phát sinh hạt bồ hóng nhưng lại làm gia tăng lượng NO x . Mức độ phát sinh b ồ hóng (tương đối) Áp su ấ t p hun Mức độ phát sinh NOx (tương đối) Chương 9: Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường 172 Khi động cơ làm việc ở chế độ tốc độ thấp và tải cục bộ, có hai xu hướng nghiên cứu. Hướng phổ biến nhất là ưu tiên cho hiệu suất cao; nhiên liệu được phun dưới áp suất rất cao làm tăng momen của động cơ so với động cơ cùng cỡ sử dụng hệ thống phun cổ điển. Hướng thứ hai là giảm mạnh áp suất phun khi động cơ làm việc ở các chế độ này để làm giảm sự phát sinh NO x . Nói chung sự tối ưu giữa nồng độ NO x và bồ hóng luôn luôn có lợi khi áp suất phun cao (hình 9.6). Việc sử dụng hệ thống ‘ray chung’ cũng thuận lợi cho việc lắp đặt hệ thống phun mồi. Sự phun trước một lượng nhỏ nhiên liệu sẽ làm giảm tốc độ tỏa nhiệt ban đầu do giảm lượng nhiên liệu cung cấp vào buồng cháy trong giai đoạn cháy trễ. Kết quả là nồng độ NO x và tiếng ồn giảm đi đáng kể mà không làm tăng lượng bồ hóng. Tính mềm dẻo rất lớn của hệ thống phun mới này kết hợp với hệ thống hồi lưu khí xả cho phép đạt được tỉ lệ tối ưu nhất giữa nồng độ NO x và bồ hóng ở mọi chế độ làm việc đồng thời nó cũng giúp cải thiện tính năng kinh tế-kĩ thuật của động cơ. Tuy nhiên, do tính phức tạp nên hệ thống này hiện nay vẫn chưa được áp dụng rộng rãi. Sự gia tăng số lượng soupape ở mỗi cylindre cũng như sử dụng hệ thống tăng áp làm tăng lượng không khí nạp cho mỗi chu trình, đó là những biện pháp làm tăng công suất và momen của động cơ. Việc áp dụng kĩ thuật hồi lưu khí xả khi động cơ làm việc ở tải cục bộ sẽ được áp dụng rộng rãi trên động cơ của các chủng loại ô tô khác nhau để làm giảm NO x nhằm thỏa mãn các quy định của luật môi trường. Cuối cùng, kĩ thuật điều khiển điện tử các đối với sự hoạt động của các hệ thống động cơ (hệ thống phun, hệ thống hồi lưu khí xả ) sẽ thay thế kỹ thuật điều khiển cơ khí nhằm làm tăng độ nhạy và tính mềm dẻo của các hệ thống. Các tiến bộ kĩ thuật vừa nêu không chỉ liên quan duy nhất đến động cơ Diesel phun trực tiếp mà phần lớn những kĩ thuật này cũng có thể được áp dụng đối với động cơ có buồng cháy dự bị và phun gián tiếp. Vì vậy, động cơ phun gián tiếp cũng sẽ được tiếp tục cải tiến trong tương lai. 9.2. Các kĩ thuật mới đối với động cơ 2 kì Chúng ta sẽ khảo sát sau đây những kĩ thuật đang được nghiên cứu mạnh mẽ ngày nay nhằm nâng cao tính năng kinh tế-kĩ thuật và giảm mức độ phát sinh ô nhiễm của động cơ xăng 2 kì để có thể sử dụng chúng trên ô tô. Động cơ 2 kì ngày nay được dùng phổ biến trên xe máy, tàu thể thao, các động cơ gia dụng (máy cắt cỏ, máy cày ). Trong các lĩnh vực này, động cơ 2 kì có thế mạnh rõ rệt về công suất riêng và sự gọn nhẹ. Tuy nhiên loại động cơ này có nhược điểm là hiệu suất thấp và mức độ phát sinh ô nhiễm cao, đặc biệt là CO, HC. Chương 9: Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường 173 Những nghiên cứu được thực hiện trong những năm gần đây để cải thiện động cơ 2 kì, đặc biệt là kĩ thuật phun trực tiếp nhiên liệu, đã cho phép nâng cao tính năng động cơ không những cho các mục đích sử dụng truyền thống (mô tô, máy móc gia dụng, hàng hải) mà còn được phát triển để sử dụng trên ô tô. 1. Tóm tắt nguyên lí làm việc của động cơ 2 kì đánh lửa cưỡng bức Động cơ 2 kì cổ điển thường sử dụng hỗn hợp được chuẩn bị từ bên ngoài động cơ nhờ bộ chế hòa khí. Chu trình công tác bao gồm các quá trình nạp, nén, cháy, giãn nở và thải. Tất cả các quá trình này chỉ thực hiện trong 1 vòng quay trục khuỷu thay vì 2 vòng như ở động cơ 4 kì. Hình 9.7 trình bày tóm tắt sơ đồ nguyên lí làm việc của động cơ 2 kì nén khí nhờ carter. Kĩ thuật này hiện nay th ường được dùng nhất trên động cơ cỡ nhỏ. Hình 9.7: Nguyên lí làm việc của dộng cơ 2 kì Cylindre động cơ có 3 cửa, được gọi là cửa nạp, cửa thải và cửa quét. Đó là những lỗ có kích thước chuẩn giữ vai trò tương tự như các soupape ở động cơ 4 kì. Khi piston chuyển động lên xuống, các lỗ đó sẽ đóng mở theo quy luật định trước. Mặt khác, hỗn hợp N ạp 1. Nén trong cylindre và nạp vào 2. Cháy và dãn nở Thải Thải Đường thông 3. Thải, quét khí 4. Thải và nén Chương 9: Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường 174 nhiên liệu không khí trước khi đưa vào cylindre được chuyển vào carter nhờ độ chân không tạo ra khi piston đi lên. Chu trình làm việc của động cơ bao gồm các giai đoạn sau: . Piston đi lên, nén hỗn hợp và nạp hỗn hợp nhiên liệu không khí mới vào carter. . Cháy, giãn nở và thải. . Cuối kì giản nỡ, cửa quét mở, hỗn hợp khí mới từ carter đi vào cylindre và đẩy khí cháy ra ngoài. Đây là giai đoạn quét khí mà sự hoàn thiện của nó quyết định tính năng kinh tế-kĩ thuật của động cơ 2 kì. . Đóng cửa quét và thải sau đó bắt đầu lại kì nén. 2. Các thành tựu mới trong nghiên cứu động cơ 2 kì Động cơ 2 kì thế hệ mới sử dụng kĩ thuật phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng cháy. Kĩ thuật này cho phép hạn chế sự thất thoát nhiên liệu ra ngoài theo theo khí xả trong giai đoạn quét khí do đó, một mặt làm tăng tính kinh tế của động cơ và mặt khác, làm giảm nồng độ HC trong khí xả. Hình 9.8: Động cơ 2 kì IAPAC lắp trên ô tô Hình 9.9: So sánh hai ô tô có cùng công suất khi sử dụng động cơ 2 kì IAPAC và động cơ 4 kì Hai kĩ thuật mới đang được quan tâm nhất: Vòi phun áp suất thấp thông thường Th ể tích chứa khí nén Đường chuy ể n khí với tiết diện thay đổi Cân bằng nhờ trục cam IAPAC Soupape IAPAC N ến đánh lửa Làm mát Piston có bản phản xạ Đường thải Van một chiều Momen cực đại (Nm) 135-2000 v/ p hú t Tiêu hao nhiên liệu (l/100km) Động cơ 4 kì (4 xy lanh, 1360cm 3 ) Động cơ IAPAC 2 kì (3 xy lanh, 1230cm 3 ) [...]... liệu sử dụng trong nước Các động cơ hai kì kiểu cũ lắp trên mô tô thải ra khí trời từ 30-40% lượng nhiên liệu nạp vào buồng cháy Thông thường mô tô nhỏ tiêu thụ từ 2 đến 4 lít trên 100km Mức tiêu thụ này không khác mấy so với ô tô hiện đại công suất nhỏ Tuy nhiên nếu dùng động cơ 2 kì thế hệ mới suất tiêu hao nhiên liệu có thể giảm từ 30 đến 50% 175 Chương 9: Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm làm. .. 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 điện được xếp vào loại ô tô sạch (ZEV:... 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 động trong thành phố hay vùng ven ô Hiện nay người... nhiên liệu truyền thống trong tương 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) ,... dụng tỉ số nén của động cơ cao hơn so với động cơ cổ điển (có thể nâng tỉ số nến lên đến 12) Do đó, hiệu suất động cơ gia tăng và suất tiêu hao nhiên liệu có thể giảm đến 25% 176 Chương 9: Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường Người ta cũng có thể phân lớp hỗn hợp trong buồng cháy theo sự dịch chuyển của các vùng xoáy lốc Phương án này được áp dụng trên động cơ mẫu D-4 do hãng...Chương 9: Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường Phun nhiên liệu lỏng dưới áp suất cao được các nhà chế tạo ô tô PSA và Renault (Pháp), Chrysler (Mỹ), Subaru (Nhật) đặc biệt quan tâm Phun nhiên liệu bằng khí nén được Hãng Orbital (Úc) và Viện Quốc gia Dầu mỏ Pháp IFP nghiên cứu Kĩ thuật phun nhiên liệu bằng không khí nén được tóm tắt như sau: Nhiên liệu được dẫn tới... được xử lí ô nhiễm triệt để với những thành tựu của công nghệ hiện đại Vì vậy mức độ lợi về mặt ô nhiễm khi dùng động cơ điện sẽ không đáng kể, chắc chắn là ít có lợi hơn khi thay ô tô cũ bằng ô tô mới dùng động cơ nhiệt Ở đây chúng ta không muốn làm hẹp cánh cửa đã mở ra đối với ô tô điện vào những năm đầu của thế kỉ 21 mà sự phát triển của nó đi theo những sự cải tiến, hoàn thiện hay phát minh quan... hîp nghỉo ẽ tội côc bé, f =1 khi toÌn tội DI IDI Tiởu chuẻn Hoa KÈ 0,5 XÙng 2 kÈ 4 XÙng 4 kÈ, f =1 5 6 177 7 8 9 ULEV 10 SuÊt tiởu hao nhiởn liơu (lÝt/100 km) Chương 9: Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường Hình 9.11: Quan hệ giữa suất tiêu hao nhiên liệu và sự phát sinh NOx đối với các loại động cơ khác nhau (dung tích xy lanh 1,5-1,8 lít) Lợi hay thiệt công suất riêng (%)... trọng về công nghệ Tuy nhiên, sự phát triển của 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... khi sản xu t điện bằng nhiên liệu và gần như không lợi gì khi sản xu t 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 . khởi động Động cơ Chương 9: Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường 169 làm việc với hỗn hợp nghèo Loại động cơ này cho. Chương 9: Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường 172 Khi động cơ làm việc ở chế độ tốc độ thấp và tải cục bộ, có hai xu hướng