Động cơ diesel được phát minh bởi Rudolf Diesel [18, 19]. Động cơ này ra đời sớm nhưng khơng phát triển như động cơ xăng vì nĩ gây tiếng ồn, khí thải bẩn. Tuy nhiên cùng với sự phát triển của kĩ thuật cơng nghệ, các vấn đề trên đã được giải quyết và động cơ diesel ngày càng trởi nên phổ biến và hữu dụng hơn. Nhờ vào những ưu điểm vượt trội của nĩ như: hiệu suất moment xoắn cao,
bền, tiết kiệm nhiên liệu và khả nnawg duy trì cơng suất trong diều kiện hoạt động rộng. Chính vì vậy nĩ được sử dụng rộng rãi trong cơng nghiệp như dung làm động cơ cho xe tải, máy xây dựng, nơng nghiệp và cơng nghiệp nhẹ, các nhà máy điện, tàu thủy…[17]
Động cơ diesel 4 thì:
Cấu tạo:
Hình 2.12. Cấu tạo dộng cơ diesel 4 thì
Nguyên lí hoạt động:
- Động cơ diesel làm việc theo nguyên tắc 4 kì: hút, nén, nổ và xả. - Kì hút: khơng khí được hút đầy vào xylanh, sau đĩ van hút đĩng lại.
- Kì nén: khơng khí trong xylanh được nén tới một thể tích xác định ( trong kì nén nhiệt độ và áp suất tăng lên), khi đĩ nhiên liệu diesel được phu vào buồn nén.
- Kì nổ: nhiên liệu cháy, khí cháy dãn nở trong khi tất cả các van đĩng lại, tăng áp lực tác động lên đầu pittong làm máy chuyển động.
thành một vịng của động cơ và bắt đầu vịng tiếp theo bằng việc đĩng van xả. Như vậy quá trình hoạt động của động cơ diesel cĩ 1 kì sinh cơng và 3 kì khơng tải.
Động cơ diesel 2 thì:
Cấu tạo
Hình 2.13. Cấu tạo dộng cơ diesel 2 thì
Nguyên lí hoạt động:
Động cơ diesel cĩ nguyên lí hoạt động tương đối giống động cơ diesel 4 thì. Điểm khác biệt là giai đọa hút và xả khơng thực hiện riêng rẽ.
Bản chất quá trình cháy.
Nhiên liệu sau khi vào xylanh khơng tự cháy ngay mà phải cĩ thời gian oxy hĩa sâu các hydrocarbon trong nhiên liệu, tạo hợp chất chứa oxi trung gian cĩ khả năng tự bốc cháy. Khoảng thời gian đĩ gọi là thời gian cảm ứng hay thời gian cháy trễ. Thời gian cảm ứng càng ngắn càng tốt, lúc đĩ nhiên liệu sẽ cháy điều hịa.
chất n-parafin, vì các cấu tử này dễ bị oxy hĩa. Cịn các iso-parafin và hợp chất hydrocarbon thơm rất khĩ bị oxy hĩa nên thời gian cháy trễ dài, khả năng tự bốc cháy kém. Cĩ thể sắp xêp theo chiều giảm khả năng oxy hĩa của các hydrocarbon như sau:
n-parafin < naphten < n-olefin < iso-naphten < iso-parafin < iso-olefin < HC thơm Như vậy, quy luật về ảnh hưởng của thành phần hydrocarbon đến tính chất cháy của nhiên liệu trong động cơ diesel hồn tồn ngược với tính chất cháy trong động cơ xăng.
Ơ nhiễm từ động cơ diesel
Động cơ diesel chuyển đổi năng lượng hĩa học thành cơ năng. Gasole là hỗn hợp của các hydrocarbon mà trong quá trình cháy lí tưởng chỉ sinh ra CO2 và H2O. Nhưng trong thực tế người ta quan sát thấy một vài sản phẩm khí và rắn khác. Điều này là do một các tạp chất chứa trong các hydrocarbon (lưu huỳnh, nitơ, kim loại...) và mặt khác nĩ liên quan tới quá trình cháy phức tạp của các phản ứng hĩa học trong quá trình cháy.
Bảng 2-6. Hàm lượng khí thải từ động cơ diesel
CO2 2-12% H2O 2-12% O2 3-17% NOx 50-1000 ppm Hydrocarbon 20-300 ppm CO 10-500 ppm SO2 10-30 ppm N2O 3 ppm
Ngoại trừ CO2 và H2O, hầu hết các thành phần trong khí thải động cơ diesel đều cĩ ảnh hưởng xuất tới sức khỏe con người và mơi trường. Nồng độ khí thải CO2 cũng phải nằm trong giới hạn cho phép, vượt quá giới hạn cũng sẽ ảnh hưởng tới sức khỏe con người và mơi trường.
Việc tận dụng một cách tối đa các nguồn nhiên liệu hĩa thạch đã và đang dẫn tới vấn đề cạn kiệt nguồi tài nguyên, đồng thơi tăng sức ép lên mơi trường do khí thải mà nĩ sinh ra. Chình vì vậy, yêu cầu cấp bách là phải sử dụng một cách hiệu quả, tiết kiêm nguồn nhiên liệu hĩa thạch hiện cịn và tìm ra được nguồn nguyên liệu thay thế, đảm bảo cho tương lai. Bởi vậy xu thế trong ngành năng lượng hiện nay đang chuyển dần sang các loại năng lượng tái tạo, năng lượng sạch, một trong số đĩ phải kể đến năng lượng sinh học.