TIỂU LUẬN 2 NĂNG LƯỢNG MỚI TRÊN ô TÔ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TIỂU LUẬN NĂNG LƯỢNG MỚI TRÊN Ô TÔ Lớp: 02CLC Tên: Phạm Trường Quốc Vũ Mssv: 19145338 Giáo viên giảng dạy: PGS TS Lý Vĩnh Đạt TP.HCM, 10/2021 STT: 30 MỤC LỤC I Tiêu chuẩn khí xả khu vực Châu Á (Nhật Bản, Việt Nam) ii Tiêu chuẩn khí xả Nhật Bản ii 1.1 Tiêu chuẩn cho xe chở khách loại nhỏ ii 1.2 Tiêu chuẩn cho xe hoạt động ngành thương mại .iv 1.3 Tiêu chuẩn cho xe thương mại hạng nặng vii 1.4 Tiêu chuẩn cho động không lưu thông đường (nonroad) .ix Tiêu chuẩn khí xả Việt Nam xi II Quy trình thử nghiệm khí xả khu vực Châu Á (Nhật Bản) .xi Chu trình thử 10 mode xi Chu trình thử 10 – 15 mode xii Chu trình thử – mode xiii Chu trình thử 13 – mode xiii III Phân tích phương pháp giảm khí xả động Diesel xv Bộ lọc hạt khí xả động Diesel (DPF) xv 1.1 Cấu trúc lọc hạt khí xả Diesel .xv 1.2 Cách thức hoạt động lọc hạt khí xả động Diesel xvi 1.3 Làm cách để tái tạo lọc hạt khí xả động Diesel (DPF) xvi Hệ thống tuần hồn khí thải EGR .xviii Hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel xxi 3.1 Giới thiệu hệ thống Common Rail Diesel: .xxi 3.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống Common Rail Diesel: xxii 3.3 Một hệ thống Common Rail Diesel gồm có thành phần bản: .xxiii 3.4 Ưu điểm: .xxiv Hệ thống xử lý khí thải Deutz – (SCR) Selective Catalytic Reduction xxv NHĨM: i I Tiêu chuẩn khí xả khu vực Châu Á (Nhật Bản, Việt Nam) Tiêu chuẩn khí xả Nhật Bản 1.1 Tiêu chuẩn cho xe chở khách loại nhỏ Hai loại tiêu chuẩn thiết lập Nhật Bản, ký hiệu “trung bình” “tối đa” (tiêu chuẩn “tối đa” thể ngoặc đơn bảng sau) Các tiêu chuẩn "trung bình" phải đáp ứng giới hạn phê duyệt kiểu mức trung bình sản xuất Các tiêu chuẩn "tối đa" thường phải đáp ứng giới hạn riêng sản xuất hàng loạt giới hạn phê duyệt kiểu doanh số bán hàng 2000 cho kiểu xe năm Tiêu chuẩn khí thải tơ chạy động diesel liệt kê Bảng 1A Ngày thực đề cập đến mẫu xe Một số tiêu chuẩn cho phép độ trễ lên đến năm mơ hình sản xuất Trọng lượng xe 1250 kg * CO 0,63 0,12 0,28 0,052 0,63 0,024 d 0,14 0,013 0,63 0,024 d 0,08 0,005 0,024 d 0,15 0,005 2018 WLTP 0,63 1986 10-15 mode 2,1 (2,7) 0,40 (0,62) 0,90 (1,26)   2,1 (2,7) 0,40 (0,62) 0,60 (0,84)   1992 NHÓM: ii 1994 2,1 (2,7) 0,40 (0,62) 0,60 (0,84) 0,20 (0,34) 1998 2,1 (2,7) 0,40 (0,62) 0,40 (0,55) 0,08 (0,14) 2002 a 2005 b JC08 c 2009 e 2018 WLTP 0,63 0,12 0,30 0,056 0,63 0,024 d 0,15 0,014 0,63 0,024 d 0,08 0,005 0,63 0,024 d 0,15 0,005 * - trọng lượng quán tính tương đương (EIW); trọng lượng xe 1265 kg a - 10/2002 xe sản xuất nước, 09/2004 xe nhập b – cho tất loại xe c – cho tất pha thử d – khơng có thành phần metal e – 10/2009 mẫu xe nước; 09/2010 cho mơ hình có nhập Bảng 1A Tiêu chuẩn khí thải Nhật Bản ô tô chở khách chạy động diesel, g / km Tiêu chuẩn áp dụng cho xe khách sử dụng động diesel, sử dụng chu trình thử 10-15 mode để tính tốn lượng phát thải phương tiện Trong giai đoạn 2005÷2001 q trình tính tốn lượng phát thải trung bình khí thải tính tốn theo chu trình thử khác sau: - Năm 2005 88% chu trình thử 10-15 mode + 12% chu trình thử 11 mode - Năm 2008 25% vòng thử khởi động lạnh + 75% chu trình thử 10- 15 mode - Năm 2011 25 vòng thử khởi động lạnh + 75% vòng thử khởi động ấm - Năm 2005 nhiên liệu sử dụng chứa 50 ppm hàm lượng lưu huỳnh Ngày Thử nghiệm CO NMHC NHÓM: NOx PM a iii Trung bình Trung bình Trung bình Trung bình 2009 JC08 1,15 0,05 0,05 0,005 2018 WLTP 1,15 0,10 0,05 0,005 a  Từ năm 2009, giá trị PM áp dụng cho loại xe có động xăng DI đốt cháy trang bị chất xúc tác hấp phụ NOx; từ năm 2020, giá trị PM áp dụng cho tất phương tiện sử dụng động xăng DI, bao gồm xe DI theo phương pháp phân tích Bảng 1B Tiêu chuẩn khí thải Nhật Bản ô tô chở khách chạy xăng LPG, g / km Các thủ tục kiểm tra thay đổi số trường hợp Chu trình 10 mode cũ thay chế độ thử nghiệm 10-15 mode có hiệu lực từ năm 11/1991 tô sản xuất nước 04/1993 ô tô nhập Quy định năm 2005 đưa chu trình chế độ JC08 áp dụng hồn toàn vào năm 2011 (các phương tiện thử nghiệm sử dụng nhiên liệu 50 ppm S theo tiêu chuẩn năm 2005) Từ năm 2018, khí thải kiểm tra chu kỳ kiểm tra WLTP 1.2 Tiêu chuẩn cho xe hoạt động ngành thương mại Tiêu chuẩn khí thải cho loại xe dùng lĩnh vực thương mại sử dụng động diesel tóm tắt hai bảng sau: - Bảng 1C: cho xe du lịch loại nhỏ (với băng thử Chassis dynamometer) - Các xe tải hạng nhẹ xe bus thử với chu trình thử 10-15 mode - Chu trình thử cho động xe tải hạng nặng mode Trọng lượng xe Ngày Thử Đơn CO NHÓM: HC NOx PM iv * ≤ 1700 kg > 1700 kg nghiệm vị (tối đa) (tối đa) (tối đa) (tối đa) G/km 2,1 (2,7) 0,40 (0,62) 0,90 (1,26)   1993 2,1 (2,7) 0,40 (0,62) 0,60 (0,84) 0,20 (0,34) 1997 2,1 (2,7) 0,40 (0,62) 0,40 (0,55) 0,08 (0,14) 2002 0,63 0,12 0,28 0,052 2005 b JC08 c 0,63 0,024 ngày 0,14 0,013 2009 0,63 0,024 ngày 0,08 0,005 0,63 0,024 ngày 0,15 0,005 1988 10-15 mode 2018 WLTP 1988 mode ppm 790 (980) 510 (670) DI: 380 (500) IDI: 260 (350)   1993 10-15 mode G km 2,1 (2,7) 0,40 (0,62) 1,30 (1,82) 0,25 (0,43) 1997 a 2,1 (2,7) 0,40 (0,62) 0,70 (0,97) 0,09 (0,18) 2003 0,63 0,12 0,49 0,06 2005 b JC08 c 0,63 0,024 ngày 0,25 0,015 2009 e 0,63 0,024 ngày 0,15 0,007 0,63 0,024 ngày 0,24 0,007 2019 WLTP NHÓM: v * - Gross vehicle weight : tải trọng phương tiện a - 1997: xe hộp số khí; 1998: xe hộp số tự động b - Cho tất phương tiện, năm 2005 c - Tất chu trình thử, năm 2001 d - Khơng chứa CH e – 10/2009 cho mơ hình nước; 09/2010 cho mơ hình có nhập Bảng 1C Tiêu chuẩn khí thải xe thương mại hạng nhẹ chạy diesel GVW ≤ 3500 kg (≤ 2500 kg trước năm 2005) Trọng lượng xe Mini ≤ 1700 kg > 1700 kg Năm Thử nghiệm CO NMHC NOx PM a (trung bình) (trung bình) (trung bình) (trung bình) 2009 JC08 4.02 0,05 0,05 0,005 2019 WLTP 4.02 0,10 0,05 0,005 2009 JC08 1,15 0,05 0,05 0,005 2019 WLTP 1,15 0,10 0,05 0,005 2009 JC08 2,55 0,05 0,07 0,007 2019 WLTP 2,55 0,15 0,07 0,007 a  Từ năm 2009, giá trị PM áp dụng cho loại xe có động xăng DI đốt cháy trang bị chất xúc tác hấp phụ NOx; từ năm 2020, giá trị PM áp dụng cho tất phương tiện sử dụng động xăng DI, bao gồm xe DI theo phương pháp phân tích Bảng 1D Tiêu chuẩn khí thải xe thương mại hạng nhẹ chạy xăng LPG, g/km GVW ≤ 3500 kg NHÓM: vi 1.3 Tiêu chuẩn cho xe thương mại hạng nặng a Động Diesel Tiêu chuẩn khí thải động diesel sử dụng cho xe thương mại hạng nặng tóm tắt Bảng 1E Năm Thử nghiệm Đơn vị CO HC NOx PM (tối đa) (tối đa) (tối đa) (tối đa) 1988/89 mode ppm 790 (980) 510 (670) DI: 400 (520) IDI: 260 (350)   1994 g/ kWh 7,40 (9,20) 2,90 (3,80) DI: 6,00 (7,80) IDI: 5,00 (6,80) 0,70 (0,96) 1997 a 7,40 (9,20) 2,90 (3,80) 4,50 (5,80) 0,25 (0,49) 2003 b 2,22 0,87 3,38 0,18 2,22 0,17 ngày 2.0 0,027 2,22 0,17 ngày 0,7 0,01 2,22 0,17 ngày 0,4 0,01 13 mode 2005 c JE05 2009 e 2016 f WHTC a - Năm 1997: GVW ≤ 3500 kg; 1998: 3500 12000 kg b - 2003: GVW ≤ 12000 kg; Năm 2004: GVW> 12000 kg c - thực đầy đủ đến hết năm 2005 d - hiđrocacbon không chứa metan e - Năm 2009: GVW> 12000 kg; 2010: GVW ≤ 12000 kg f - 2016: GVW> 7500 kg; 2017: máy kéo; 2018: 3500 3500 kg (> 2500 kg trước năm 2005) b Động xăng LPG NHÓM: vii Tiêu chuẩn khí thải động chạy xăng LPG cho xe thương mại hạng nặng tóm tắt Bảng Khơng có tiêu chuẩn động chạy xăng LPG hạng nặng công bố cho khung thời gian sau năm 2018 Năm 2009 CO HC NOx PM (tối đa) (tối đa) (tối đa) (tối đa) 16.0 0,23 d 0,7 0,01 a Thử nghiệm JE05 a - Giá trị PM áp dụng cho phương tiện đốt cháy, phun trực tiếp trang bị chất xúc tác khử NOx kiểu hấp thụ Bảng 1F Tiêu chuẩn khí thải động xăng LPG dùng cho xe thương mại hạng nặng, g/kWh GVW> 3500 kg 1.4 Tiêu chuẩn cho động không lưu thông đường (nonroad) a Tiêu chuẩn dành cho phương tiện giới đặc biệt (Bộ GTVT) Các tiêu chuẩn Bộ GTVT bắt đầu có hiệu lực từ tháng 10 năm 2003 (Bảng 1G) Phát thải đo theo chu trình ISO 8178-4 C1 Khói đo theo JCMAS T-004 Công suất kW C O HC NOx P M g / kWh Khói Ngày %   19-37 5.0 1,5 8.0 0,8 40% 10/2003 37-75 5.0 1,3 7.0 0,4 75130 5.0 1,0 6.0 0,3 130560 3.5 1,0 6.0 0,2 Bảng 1G Tiêu chuẩn phát thải cho phương tiện giới đặc biệt (MOT), g / kWh b Tiêu chuẩn máy xây dựng (MOC) NHÓM: viii Tiêu chuẩn khí thải Máy xây dựng (MOC) trình bày Bảng 1H Các tiêu chuẩn “Giai đoạn 2” MOC phù hợp với tiêu chuẩn Bộ GTVT (Bảng 1G) Phát thải đo chu kỳ C1 ISO 8178 mode Công suất CO kW HC NOx PM Ngày g / kWh   Giai đoạn 1.4.1996 a 1.4.1997 b 1.4.1998 c 7,5-15 5,7 2,40 12.4 - 15-30 5,7 1,90 10,5 - 30-260 5.0 1,30 9.2 - 8-19 5.0 1,50 9.0 0,80 2003.10 19-37 5.0 1,50 8.0 0,80 37-75 5.0 1,30 7.0 0,40 75-130 5.0 1,0 6.0 0,30 Giai đoạn a - áp dụng cho xây dựng đường hầm (1997.4.1 cho 7,5-15 kW) b - xây dựng chung, máy (máy xúc, máy kéo, máy ủi) c - xây dựng chung, máy khác Bảng 1H Tiêu chuẩn phát thải thiết bị xây dựng điêzen (MOC), g / kWh NHÓM: ix Mode 10 11 12 13 Tốc độ (%) không tải 40 40 không tải 60 60 80 80 60 60 60 80 60 Công suất (%) 20 40 20 40 40 60 60 80 95 80 Tỷ lệ khối lượng 0,410/2 0,037 0,027 0,410/2 0,029 0,064 0,041 0,032 0,077 0,055 0,049 0,037 0,0142 Bảng II-4.1 Chu trình thử 13 mode cho động diesel Mode Tốc độ (%) không tải 40 40 không tải 60 60 80 80 60 10 60 11 60 12 80 13 60 * : giảm tới không tải Công suất (%) 40 60 20 40 40 60 60 80 95 20 20* Tỷ lệ khối lượng 0,314/2 0,036 0,039 0,314/2 0,088 0,117 0,058 0,028 0,066 0,034 0,028 0,096 0,096 Bảng II-4.2 Chu trình thử 13-mode cho động xăng (hoặc động khí hóa lỏng) NHĨM: xiii III Phân tích phương pháp giảm khí xả động Diesel Bộ lọc hạt khí xả động Diesel (DPF) Với tiêu chuẩn ngày khắt khe nước giới khí thải nhà kính việc bảo vệ môi trường, hệ thống động đốt ngày nhiều nhằm đáp ứng tiêu chuẩn khắt khe Do lọc hạt khí xả động diesel (DPF) tiêu chuẩn quan trọng dòng xe diesel đại 1.1 Cấu trúc lọc hạt khí xả Diesel Bộ lọc hạt khí xả động Diesel (DPF) loại bỏ hạt từ khí thải động Diesel thơng qua q trình lọc vật lý Có nhiều loại lọc, phổ biến loại nguyên khối gốm (cordierite silicon cacbua) với cấu trúc tổ ong Chúng bao gồm thành phần như: Thành lõi lọc (nguyên khối) có cấu tạo gồm lỗ rỗng kích thước nhỏ, kiểm sốt kỹ lưỡng q trình gia cơng sản xuất Tổng độ xốp vật liệu thường từ 45 đến 50% hơn, kích thước lỗ trung bình từ 10 đến 20 μm  Lớp phủ xúc tác: Chức lớp phủ xúc tác cung cấp chất cho kim loại xúc tác (kim loại quý) Ngoài ra, lớp phủ xúc tác cịn có nhiệm vụ tách biệt mặt vật lý ngăn chặn phản ứng hố học khơng mong muốn thành phần bên xúc tác phức tạp Vật liệu phủ xúc tác bao gồm NHÓM: xiv oxit kim loại phi quý vô alumin, oxit silic, oxit xeri, dioxit titan, oxit zirconi zeolit  Kim loại xúc tác: chất xúc tác kim loại quý có bùn xúc tác chúng sử dụng bước thứ hai gọi ngâm tẩm  Mảng gốm sứ (bảo vệ): bao bọc xung quanh thành lõi lọc Cung cấp khả cách nhiệt, bảo vệ khỏi chấn động học rung động xe.  1.2 Cách thức hoạt động lọc hạt khí xả động Diesel Bộ lọc hạt tương tự chuyển đổi xúc tác động xăng (mặt cắt – tổ ong) Tuy nhiên, lọc lọc hạt khí xả động diesel có đường kính lớn thành xốp Ngồi ra, chúng phủ lớp phủ xúc tác tạo tảng cho hạt kim loại xúc tác làm nóng Khí thải qua chất xúc tác oxy hóa diesel (DOC), sau qua lọc hạt khí xả động diesel, khí thải qua lọc phải chui qua tường xốp lọc giữ lại hạt bồ hóng Sau khí thải đường sau lọc với khí thải Để giảm lượng khí thải từ xe chạy động diesel, lọc hạt khí xả động diesel thu giữ lưu giữ muội than, chúng phải đốt cháy định kỳ để tái tạo lọc Quá trình tái tạo đốt cháy muội than dư thừa đọng lại lọc, giúp ngăn chặn khí thải độc hại khói đen tượng đặc trưng động diesel tăng tốc 1.3 Làm cách để tái tạo lọc hạt khí xả động Diesel (DPF) Chìa khóa để trì lọc hạt khí xả động diesel (DPF) đảm bảo tự phục hồi chứa đầy muội than (kích hoạt đèn cảnh báo) Hai kiểu tạo bao gồm thụ động chủ động a Tái tạo lọc thụ động NHÓM: xv Quá trình tái tạo thụ động xảy nhiệt động tăng lên đến mức muội than kết hợp với oxy để tạo carbon dioxide Vì carbon dioxide chất khí, qua lọc Ví dụ, xe tải chở đầy tải di chuyển với tốc độ ổn định tạo đủ nhiệt động để xảy phản ứng hóa học – tái tạo thụ động Cần lưu ý tro tàn sản phẩm phụ q trình đốt cháy, khơng lượng nhiệt từ động chuyển hóa Theo thời gian, tro tích tụ đến mức bị tắc lọc cần phải loại bỏ làm lọc Bộ lọc sau cài đặt lại sử dụng lại Tái tạo thụ động xảy xe điều khiển bình thường nhiên người lái xe khơng biết có xảy hay khơng Tái tạo lọc thụ động khơng phải lúc giữ cho DPF suốt ngày làm việc, đó, chúng cần có q trình tái tạo lọc tích cực b Tái tạo lọc tích cực NHĨM: xvi Tái tạo thụ động phần hoạt động bình thường động cơ, nhiên trình tái tạo lọc tích cực địi hỏi động phải thực thơng qua điều khiển ECU NHĨM: xvi i Q trình tái tạo lọc tích cực diễn động không tạo đủ nhiệt cần thiết Khi mức muội than đạt đến điểm định, động phun nhiên liệu vào buồng đốt, dịng khí thái thừa nhiên liệu qua chất xúc tác oxy hóa (DOC) giúp oxy hóa nhiên liệu để tạo nhiệt Nhiệt tạo từ trình oxy hóa nhiên liệu sau sử dụng để chuyển hóa muội than thành carbon dioxide c Tái tạo lọc hạt khí xả động diesel trình bảo dưỡng Cả trình tái tạo chủ động thụ động diễn tự động khơng cần đầu vào trình điều khiển Q trình tái tạo chủ động tự động xảy lúc xe di chuyển Nhiệt độ khí thải đạt 1500℉ (800 ℃) Tuy nhiên trình bảo dưỡng sửa chữa, vấn đề tái tạo lọc can thiệp cách kích hoạt tái tạo lọc thiết chun dụng thiết bị chẩn đốn bên ngồi Chúng ta nhận biết q trình tái tạo lọc có diễn hay khơng đèn báo bảng đồng hồ, đèn bật sáng nhiên liệu bắt đầu bơm vào, làm tăng nhiệt độ lọc Bộ lọc hạt khí xả động diesel DPF công nghệ cũ sử dụng cách rộng rãi nhờ tính tiện lợi, độ ổn định hiệu q trình lọc mang lại nhiều tích cực cho mơi trường Hệ thống tuần hồn khí thải EGR Động Diesel có xu hướng phát thải khí Nitrogen Oxide (NOx) cao môi trường, gây nguy hại cho sức khỏe người Nguyên nhân dẫn đến việc nhiệt độ cao xilanh động diesel có tỷ số nén cao Để kiểm soát làm giảm lượng NOx, nhà sản xuất sử dụng hệ thống tuần hồn khí thải EGR – Exhaust Gas Recirculation Tái tuần hồn khí thải kỹ thuật sử dụng động xăng diesel Cơ chế hoạt động hệ thống tuần hồn khí thải EGR  Khí thải hịa trộn vào dịng khí từ môi trường, sản phẩm cháy làm tăng nhiệt dung riêng xilanh, điều giúp làm giảm nhiệt độ lửa  Trong động SI (Spark-Ignited), đến 15% lượng khí thải chuyển trở lại buồng nạp hệ thống tuần hồn khí xả EGR Lượng khí thải tuần hoàn mức hệ thống gây nên lửa đốt cháy khơng hồn tồn Mặc dù EGR gây nên cháy chậm đáng kể, điều phần lớn bù lại cách tăng thời gian đánh lửa (tăng góc đánh lửa sớm) Hệ thống tuần hồn NHĨM: xvi ii khí thải EGR có ảnh hưởng đến hiệu suất động cơ, điều phần lớn phụ thuộc vào thiết kế động – dẫn đến cân nhắc lựa chọn hiệu suất vấn đề tiêu chuẩn khí thải Thiết kế hoạt động hệ thống tuần hồn khí thải EGR  Van EGR điều khiển dựa vào tín hiệu áp suất chân khơng, định lượng khí thải đưa vào xilanh Nó bao gồm lị xo màng chịu lực chân không liên kết với buồng chân không EGR Áp suất chân không chuyển từ cổng tín hiệu nằm phía bướm ga, kết nối với buồng chân không EGR thông qua ECU  Khi khơng hoạt động, van EGR vị trí đóng lực lị xo thắng áp suất chân khơng Các kỹ sư thiết kế cấu khí thải tuần hồn trạng thái khơng tải, gây tình trạng khơng hoạt động hoạt động không ổn định  Khi áp suất chân khơng lớn, ECU kích hoạt mở buồng chân khơng EGR hút lị xo màng lên mở van, lượng khí thải theo đường van mở trở lại buồng góp NHĨM: xix Lợi ích hệ thống tuần hồn khí thải EGR  Hệ thống tuần hồn khí thải EGR đưa phần khí thải trở lại vào buồng đốt Logic đằng sau hệ thống EGR đơn giản Khí thải có nhiệt độ nóng so với khí “trong lành” nạp vào động Nhiệt lượng khiến khơng khí nở làm giảm đáng kể lượng oxy khơng khí, dẫn đến thể tích hịa khí bị đốt cháy xilanh giảm  Hệ thống tuần hồn khí thải EGR làm cho nhiệt lượng sinh thấp nhiệt độ xilanh thấp Khi khơng có đủ nhiệt độ, khả hình thành Nito oxide giảm, nhiệt độ khí thải xilanh bị hạn chế Nhờ cải thiện NHÓM: xx tuổi thọ động Bộ chuyển đổi xúc tác giai đoạn (Bầu lọc catalytic) tiếp tục giảm lượng NOx khí thải xuống mức chấp nhận theo tiêu chuẩn khí thải Mở rộng Hệ thống tuần hồn khí thải EGR có van điều khiển đường chân không giúp ngăn hoạt động EGR nhiệt độ động thấp Hệ thống hữu ích đặc biệt động diesel nơi mà chuyển đổi xúc tác khơng thể kích thích q trình khử hóa học hàm lượng oxy dư cao Vì vậy, lượng khí thải NOx không thay đổi điều kiện vận hành Hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel Khí thải động Diesel thủ phạm gây nên ô nhiễm môi trường Động diesel cho hiệu kinh tế động xăng, nhiên cịn hạn chế q trình sử dụng như: Thải khói đen lớn tăng tốc, tiêu hao nhiên liệu mức cao tiếng ồn lớn… Ngày nay, hầu tiên tiến giới sử dụng hệ thống nhiên liệu (HTNL) Common Rail Diesel lắp cho loại ô tô Hệ thống giải nhược điểm nêu 3.1 Giới thiệu hệ thống Common Rail Diesel: Trong động Diesel hiện đại, áp suất phun thực cho vòi phun cách riêng lẽ, nhiên liệu áp suất cao chứa hộp chứa (Rail) hay gọi “Ắc quy thủy lực”và phân phối đến vịi phun theo u cầu Lợi ích vòi phun Common Rail làm giảm mức độ tiếng ồn, nhiên liệu phun áp suất cao nhờ kết hợp điều khiển điện tử, kiểm soát lượng phun, thời điểm phun Do làm hiệu suất động tính kinh tế nhiên liệu cao So với hệ thống cũ dẫn động cam, hệ thống Common Rail Diesel linh hoạt việc đáp ứng thích nghi để điều khiển phun nhiên liệu cho động diesel như:  Phạm vi ứng dụng rộng rãi (cho xe du lịch, khách,tải nhẹ, tải nặng, xe lửa tàu thủy) NHÓM: xxi     Áp suất phun đạt đến 1500 bar Thay đổi áp suất phun tùy theo chế độ hoạt động động Có thể thay đổi thời điểm phun Phun chia làm ba giai đoạn: Phun sơ khởi, phun phun kết thúc 3.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống Common Rail Diesel: Tương tự HTNL diesel thông thường, hình III-3: Nhiên liệu bơm cung cấp đẩy từ thùng nhiên liệu đường ống thấp áp qua bầu lọc (3) đến Bơm cao áp (2) Từ nhiên liệu bơm cao áp nén đẩy vào ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao (7) (ắc quy thủy lực) đưa đến vòi phun Common Rail (9) sẵn sàng để phun vào xy lanh động Việc tạo áp suất phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt với hệ thống Common Rail Áp suất phun tạo độc lập với tốc độ lượng nhiên liệu phun Nhiên liệu trữ với áp suất cao ắc quy thủy lực Lượng phun định điều khiển bàn đạp ga, thời điểm phun áp suất phun tính tốn ECU dựa biểu đồ liệu lưu  Sau ECU EDU điều khiển kim phun vòi phun xy lanh động để phun nhiên liệu nhờ thông tin từ cảm biến (10) với áp suất phun đến 1500bar  Nhiên liệu thừa vòi phun qua ắc quy thủy lực trở bơm cao áp, van điều khiển áp suất bơm mở để trở thùng nhiên liệu (1)  Trên ắc quy thủy lực có gắn cảm biến áp suất đầu cuối có bố trí van an tồn (8), áp suất tích trữ ắc quy thủy lực (7) lớn giới hạn van an toàn mở để nhiên liệu tháo thùng chứa (hình 4) NHĨM: xxi i Hình III-3 Với phương pháp áp suất phun lên đến 1500 bar thực thời điểm động lúc thấp tốc Trong hệ thống Common Rail trình phun chia thành cách phun:  Phun mồi (hay Phun sơ khởi- Pre-injection Pilot- injection)  Phun (Main injection)  Phun thứ cấp (Post-injection) 3.3 Một hệ thống Common Rail Diesel gồm có thành phần bản:  Bơm áp suất cao với van điều chỉnh áp suất van đo lường  Các cảm biến ( tốc độ quay trục khuỷu, trục cam, bàn đạp ra, lưu lượng khơng khí nước làm mát, cảm biến áp suất Rail …)  Các cấu chấp hành (Vòi phun điều khiển van solenoid, tăng áp, hồi lưu khí xả, đồng hồ đo áp suất…)  Bộ điều khiển điện tử (ECU, EDU) kiểm sốt lượng phun xác, điều chỉnh áp suất giám sát điều kiện hoạt động động NHÓM: xxi ii 3.4 Ưu điểm: Qua phân tích ta kết luận Hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel có ưu điểm sau:      Tiêu hao nhiên liệu thấp Phát thải ô nhiễm thấp Động làm việc êm dịu, giảm tiếng ồn Cải thiện tính động Thiết kế phù hợp để thay cho động Diesel sử dụng Động Diesel hệ “cũ”, trình làm việc hệ thống cung cấp nhiên liệu tạo tiếng ồn lớn Khi khởi động tăng tốc đột ngột lượng khói đen thải lớn.Vì làm tiêu hao nhiên liệu nhiễm cao Ở Hệ thống nhiên liệu Common Rail áp suất phun lên đến 1500 bar, phun thời điểm Mọi chế độ làm việc động lúc thấp tốc mà áp suất phun không thay đổi Với áp suất cao, nhiên liệu phun tơi nên trình cháy Động làm việc êm dịu nhờ cải tiến Bơm cao áp (hình 6) Với kiểu bơm pittơng bố trí hình lệch 120 độ Hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt suất cao, giảm tải trọng động động Các giai đoạn phun sơ khởi làm giảm thời gian cháy trể phun thứ cấp tạo cho q trình cháy hồn thiện Ngồi ra, hệ thống ứng dụng điều khiển điện tử cho động cơ, lắp thêm hồi lưu khí xả (EGR) tăng áp góp phần cải thiện tính động Trong phải kể đến vịi phun Common Rail, thực phun lưu áp suất cao Vịi phun có van trợ lực điện từ: Nó thành phần xác cao, chế tạo chịu độ kín khít cực cao Các van, kim phun cuộn điện từ định vị thân vòi phun Dòng nhiên liệu từ giắc nối mạch áp suất cao qua van tiết lưu vào buồng chứa van điều khiển Có áp suất bên vịi phun áp suất ắcquy thủy lực, ta thấy vòi phun thiết kế làm việc áp suất cao chi tiết lò xo, van bi, kim phun van điện từ làm việc phải xác Một ưu điểm Hệ thống nhiên liệu Common Rail hãng Bosch q trình thiết kế nhằm mục đích thay cho Hệ thống nhiên liệu Diesel cũ, tức việc bố trí thành phần lắp đặt chúng động phù hợp với động tồn Tuy nhiên, Hệ thống nhiên liệu Common Rail tồn là:  Thiết kế chế tạo phức tạp địi hỏi có ngành cơng nghệ cao  Khó xác định lắp đặt chi tiết Common Rail động cũ NHÓM: xxi v Hệ thống xử lý khí thải Deutz – (SCR) Selective Catalytic Reduction SCR hệ thống công nghệ kiểm sốt khí thải tích cực tiên tiến, đưa chất làm giảm chất lỏng thông qua chất xúc tác đặc biệt vào dòng xả động diesel Nguồn khử mỡ thường urê tơ, cịn gọi Diesel Exhaust Fluid (DEF) DEF thiết lập phản ứng hóa học chuyển oxi nitơ thành nitơ, nước lượng nhỏ carbon dioxide (CO2), thành phần tự nhiên khơng khí thở, sau bị thải qua ống xả xe Công nghệ SCR thiết kế phép phản ứng giảm nitơ oxit (NOx) diễn bầu khí oxy hóa Nó gọi “chọn lọc” làm giảm mức NOx cách sử dụng Amoniac chất khử hệ thống chất xúc tác Phản ứng hóa học gọi “giảm”, DEF chất khử có phản ứng với NOx để chuyển chất ô nhiễm thành nitơ, nước lượng nhỏ CO2 DEF bị phá vỡ nhanh để tạo ammonia oxy hóa dịng thải Cơng nghệ SCR đạt mức giảm NOx lên tới 90% Tại SCR quan trọng? Công nghệ SCR công nghệ tiết kiệm chi phí tiết kiệm nhiên liệu giúp giảm phát thải động diesel Tất động diesel dùng cho xe tải nặng sản xuất sau ngày tháng năm 2010 phải đáp ứng tiêu chuẩn khí thải EPA nhất, số tiêu chuẩn nghiêm ngặt giới, giảm lượng hạt bụi (PM) oxit nitơ (NOx) xuống mức gần khơng SCR làm giảm lượng phát thải NOx lên đến 90% đồng thời giảm lượng phát thải HC CO 50-90% phát thải NHÓM: xx v PM từ 30-50% Các hệ thống SCR kết hợp với lọc hạt diesel để giảm lượng phát thải cho PM Trong ngành công nghiệp xe tải thương mại, số nhà khai thác xe tải SCR trang bị báo cáo mức tăng trưởng kinh tế nhiên liệu 3-5% Ngoài ra, thiết bị ngoại vi, bao gồm thiết bị xây dựng nơng nghiệp, phải đáp ứng tiêu chuẩn khí thải Tier EPA yêu cầu giảm tương ứng NOx, PM chất ô nhiễm khác SCR sử dụng đâu? SCR sử dụng nhiều thập kỷ để giảm lượng khí thải nguồn cố định Ngoài ra, tàu biển toàn giới trang bị công nghệ SCR, bao gồm tàu chở hàng, phà tàu lai Với lợi ích cao lợi ích kinh tế mơi trường, SCR cơng nhận cơng nghệ kiểm sốt khí thải đặc biệt hữu ích việc đáp ứng tiêu chuẩn khí thải động diesel EPA 2010 Mỹ xe hạng nặng tiêu chuẩn khí thải Tier cho động tìm thấy động off- Thiết bị đường Hệ thống SCR tìm thấy số lượng ngày tăng phương tiện vận chuyển hành khách NHÓM: xx vi NHÓM: xx vii ... đa) 2, 1 (2, 7) 0,40 (0, 62) 0,70 (0,98)   1990 2, 1 (2, 7) 0,40 (0, 62) 0,50 (0, 72)   1994 2, 1 (2, 7) 0,40 (0, 62) 0,50 (0, 72) 0 ,20 (0,34) 1997 2, 1 (2, 7) 0,40 (0, 62) 0,40 (0,55) 0,08 (0,14) 20 02? ?a 20 05 b... G/km 2, 1 (2, 7) 0,40 (0, 62) 0,90 (1 ,26 )   1993 2, 1 (2, 7) 0,40 (0, 62) 0,60 (0,84) 0 ,20 (0,34) 1997 2, 1 (2, 7) 0,40 (0, 62) 0,40 (0,55) 0,08 (0,14) 20 02 0,63 0, 12 0 ,28 0,0 52 2005 b JC08 c 0,63 0, 024  ngày... 0,40 (0, 62) 0,60 (0,84)   19 92 NHÓM: ii 1994 2, 1 (2, 7) 0,40 (0, 62) 0,60 (0,84) 0 ,20 (0,34) 1998 2, 1 (2, 7) 0,40 (0, 62) 0,40 (0,55) 0,08 (0,14) 20 02? ?a 20 05 b JC08 c 20 09 e 20 18 WLTP 0,63 0, 12 0,30