Hình 9.5: Ảnh hưởng của độđậm đặc đến suất tiíu hao nhiín liệu vă mức độ phât sinh NOx của động cơ Honda VTEC
Động cơ lăm việc với hỗn hợp phđn lớp cho phĩp nđng cao thím hiệu suất công tâc. Việc thiết kế chế tạo loại động cơ năy rất được quan tđm hiện nay. Kĩ thuật động cơ
lăm việc với hỗn hợp phđn lớp dựa trín việc tạo ra trong buồng chây một hỗn hợp đậm
đặc cục bộ (gần nếu đânh lửa) đủđể khởi động vă đảm bảo sự lan trăn măng lửa phù hợp trong điều kiện thănh phần hỗn hợp có độđậm đặc thấp nhất. Hiện nay, hỗn hợp phđn lớp chỉ dùng khi động cơ lăm việc ở tải thấp; khi động cơ lăm việc với tải cao, động cơ sử hỗn hợp chây hoăn toăn lí thuyết.
9.1.2. Động cơ Diesel
Động cơ Diesel cũng sẽđược tiếp tục cải tiến để nđng cao hiệu suất dù hiện nay nó
đê có nhiều ưu điểm về mặt năy.
Về phương diện hạn chế mức độ phât sinh ô nhiễm của động cơ Diesel, câc giải phâp kĩ thuật nói chung vẫn còn ở trong giai đoạn thí nghiệm. Cho tới những năm cuối của thập niín 1990, câc kĩ thuật năy vẫn còn âp dụng rất hạn chế vì nó đắt tiền vă lăm việc chưa thật đâng tin cậy. Câc giải phâp đó lă:
. Bộ xúc tâc giảm NOx
. Lọc bồ hóng
Việc âp dụng bộ xúc tâc oxy hóa trín động cơ Diesel không vấp phải trở ngại gì
đặc biệt. Chỉ có điều cần chú ý lă hiệu quả của nó cao khi hăm lượng lưu huỳnh trong nhiín liệu thấp.
Kĩ thuật xúc tâc loại trừ NOxđang được phât triển. Việc ứng dụng kĩ thuật năy đặt ra một số vấn đề về kĩ thuật, đặc biệt lă vấn đề lăm việc ổn định của bộ xúc tâc theo thời gian. Mặt khâc, bộ xúc tâc loại trừ NOx đòi hỏi nhiín liệu không được chứa lưu huỳnh. Tuy hiện nay hiệu quả của nó thấp hơn bộ xúc tâc 3 chức năng nhưng người ta có thể lạc quan tin rằng kĩ thuật năy sẽđược âp dụng trong một tương lai gần.
Kĩ thuật lọc bồ hóng có nhiều hứa hẹn sẽđược âp dụng trín ô tô du lịch cũng như
ô tô vận tải. Tuy nhiín, việc âp dụng kĩ thuật năy đòi hỏi những tiến bộ cả về lõi lọc lần kĩ
Đối với xe bus hoạt động trong thănh phố, vùng nhạy cảm đối với vấn đề ô nhiễm, việc trang bị hệ thống lọc bồ hóng lă cần thiết cho dù giâ thănh của nó còn cao, nếu không, những nguồn năng lượng cạnh tranh (khí, điện) sẽ lăm mất đi vị trí độc tôn của
động cơ Diesel lắp trín chủng loại ô tô năy.
Về phương diện hiệu suất, động cơ Diesel phun trực tiếp có suất tiíu hao nhiín liệu thấp hơn động cơ phun giân tiếp khoảng 15%. Ưu điểm năy chắc chắn sẽ được khai thâc triệt để trong quâ trình phât triển của loại động cơ Diesel. Đồng thời, trong tương lai gần đđy, nó cũng thừa hưởng những tiến bộ mới về động cơ Diesel nói chung hiện đang
được nghiín cứu vă phât triển. Sau đđy chúng ta sẽđề cập đến một văi tiến bộ có thểđược âp dụng. Những tiến bộ năy đặc biệt liín quan đến động cơ Diesel lắp trín xe du lịch nhưng chúng cũng có thểđược âp dụng đối với ô tô tải.
Câc nghiín cứu cải thiện động cơ Diesel trước hết liín quan đến việc hoăn thiện kĩ
thuật phun, đặc biệt lă việc âp dụng kĩ thuật phun điều khiển điện tử cho phĩp nđng cao momen vă công suất, giảm ồn, giảm ô nhiễm... Câc cải tiến năy sẽ liín quan chủ yếu đến âp suất phun, dạng quy luật phun vă độ chính xâc của lượng nhiín liệu phun.
Hình 9.6: Ảnh hưởng của âp suất phun đến quan hệ NOx/bồ hóng
Một ví dụđiển hình về câc kĩ thuật phun mới lă sự phât triển hệ thống ‘ray chung’ (common-rail). Trong hệ thống năy, âp suất phun có thể được modun hóa một câch tùy ý theo tải vă theo tốc độ động cơ. Nói chung, âp suất phun trong trường hợp năy cao hơn nhiều so với âp suất phun trong hệ thống cổđiển, nhất lă khi đầy tải vă tốc độ cao. Theo kĩ
thuật năy, nhiín liệu được phun với âp suất cao trong thời gian ngắn. Điều năy cho phĩp hạn chế sự phât sinh hạt bồ hóng nhưng lại lăm gia tăng lượng NOx.
Mức độ phât sinh bồ
hóng (tương đối) Âp suất
phun
Mức độ phât sinh NOx (tương đối)
Khi động cơ lăm việc ở chế độ tốc độ thấp vă tải cục bộ, có hai xu hướng nghiín cứu. Hướng phổ biến nhất lă ưu tiín cho hiệu suất cao; nhiín liệu được phun dưới âp suất rất cao lăm tăng momen của động cơ so với động cơ cùng cỡ sử dụng hệ thống phun cổ điển. Hướng thứ hai lă giảm mạnh âp suất phun khi động cơ lăm việc ở câc chếđộ năy để
lăm giảm sự phât sinh NOx. Nói chung sự tối ưu giữa nồng độ NOx vă bồ hóng luôn luôn có lợi khi âp 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 nhiín liệu sẽ lăm giảm tốc độ tỏa nhiệt ban đầu do giảm lượng nhiín liệu cung cấp văo buồng chây trong giai đoạn chây trễ. Kết quả lă nồng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
độ NOx vă tiếng ồn giảm đi đâng kể mă không lăm tăng lượng bồ hóng.
Tính mềm dẻo rất lớn của hệ thống phun mới năy kết hợp với hệ thống hồi lưu khí xả cho phĩp đạt được tỉ lệ tối ưu nhất giữa nồng độ NOx vă bồ hóng ở mọi chếđộ lăm việc
đồng thời nó cũng giúp cải thiện tính năng kinh tế-kĩ thuật của động cơ. Tuy nhiín, do tính phức tạp nín hệ thống năy hiện nay vẫn chưa được âp dụng rộng rêi.
Sự gia tăng số lượng soupape ở mỗi cylindre cũng như sử dụng hệ thống tăng âp lăm tăng lượng không khí nạp cho mỗi chu trình, đó lă những biện phâp lăm tăng công suất vă momen của động cơ.
Việc âp dụng kĩ thuật hồi lưu khí xả khi động cơ lăm việc ở tải cục bộ sẽ được âp dụng rộng rêi trín động cơ của câc chủng loại ô tô khâc nhau để lăm giảm NOx nhằm thỏa mên câc quy định của luật môi trường.
Cuối cùng, kĩ thuật điều khiển điện tử câc đối với sự hoạt động của câc hệ thống
động cơ (hệ thống phun, hệ thống hồi lưu khí xả...) sẽ thay thế kỹ thuật điều khiển cơ khí nhằm lăm tăng độ nhạy vă tính mềm dẻo của câc hệ thống.
Câc tiến bộ kĩ thuật vừa níu không chỉ liín quan duy nhất đến động cơ Diesel phun trực tiếp mă phần lớn những kĩ thuật năy cũng có thể được âp dụng đối với động cơ có buồng chây dự bị vă phun giân tiếp. Vì vậy, động cơ phun giân tiếp cũng sẽđược tiếp tục cải tiến trong tương lai.
9.2. Câc kĩ thuật mới đối với động cơ 2 kì
Chúng ta sẽ khảo sât sau đđy những kĩ thuật đang được nghiín cứu mạnh mẽ ngăy nay nhằm nđng cao tính năng kinh tế-kĩ thuật vă giảm mức độ phât sinh ô nhiễm của động cơ xăng 2 kì để có thể sử dụng chúng trín ô tô.
Động cơ 2 kì ngăy nay được dùng phổ biến trín xe mây, tău thể thao, câc động cơ
gia dụng (mây cắt cỏ, mây căy...). Trong câc lĩnh vực năy, động cơ 2 kì có thế mạnh rõ rệt về công suất riíng vă sự gọn nhẹ. Tuy nhiín loại động cơ năy có nhược điểm lă hiệu suất thấp vă mức độ phât sinh ô nhiễm cao, đặc biệt lă CO, HC.
Những nghiín cứu được thực hiện trong những năm gần đđy để cải thiện động cơ 2 kì, đặc biệt lă kĩ thuật phun trực tiếp nhiín liệu, đê cho phĩp nđng cao tính năng động cơ
không những cho câc mục đích sử dụng truyền thống (mô tô, mây móc gia dụng, hăng hải) mă còn được phât triển để sử dụng trín ô tô.
1. Tóm tắt nguyín lí lăm việc của động cơ 2 kì đânh lửa cưỡng bức
Động cơ 2 kì cổđiển thường sử dụng hỗn hợp được chuẩn bị từ bín ngoăi động cơ
nhờ bộ chế hòa khí. Chu trình công tâc bao gồm câc quâ trình nạp, nĩn, chây, giên nở vă thải. Tất cả câc quâ trình năy chỉ thực hiện trong 1 vòng quay trục khuỷu thay vì 2 vòng nhưởđộng cơ 4 kì. Hình 9.7 trình băy tóm tắt sơđồ nguyín lí lăm việc của động cơ 2 kì nĩn khí nhờ carter. Kĩ thuật năy hiện nay thường được dùng nhất trín động cơ cỡ nhỏ.
Hình 9.7: Nguyín lí lăm việc của dộng cơ 2 kì
Cylindre động cơ có 3 cửa, được gọi lă cửa nạp, cửa thải vă cửa quĩt. Đó lă những lỗ có kích thước chuẩn giữ vai trò tương tự như câc soupape ởđộng cơ 4 kì. Khi piston chuyển động lín xuống, câc lỗđó sẽđóng mở theo quy luật định trước. Mặt khâc, hỗn hợp
Nạp