- Tuy nhiên, kĩ thuật này hiện nay chưa được áp dụng trên động cơ ô tô (thời gian tiếp xúc cần thiết lớn, độc tính của ammoniac...). - Tuy nhiên, điều kiện trong khí xả động cơ còn khác biệt nhiều so với điều kiện thí nghiệm tối ưu đối với phản ứng trên vì:. - Trong thực tế, bộ xúc tác khử NO x ở động cơ Diesel không cần phải đạt tính năng cao như bộ xúc tác ba chức năng. - Cũng giống như các bộ xúc tác khác, việc xử dụng bộ xúc tác khử NO x trên đường xả động cơ Diesel cần phải đi kèm với việc sử dụng nhiên liệu không chứa lưu huỳnh.. - Mức độ phát sinh bồ hóng của động cơ Diesel lắp trên ô tô du lịch ở Châu Âu đã giảm từ 0,50 g/km xuống 0,08g/km, thỏa mãn tiêu chuẩn ô nhiễm năm 1996 của EU. - Với tốc độ tiến bộ như hiện nay trong nghiên cứu quá trình cháy và nâng cao tính chất nhiên liệu, trong những năm tới đây, các thế hệ động cơ Diesel mới có thể thỏa mãn được tiêu chuẩn Euro 2000 (khoảng 0,05 g/km).. - Tránh tập trung nhiên liệu ở những vùng có nhiệt độ cao là điều kiện tiên quyết để hạn chế mức độ phát sinh bồ hóng. - Tuy nhiên, trên các phương tiện vận tải động cơ thường xuyên tăng giảm tải trong khi vận hành và đó là nguyên nhân cơ bản phát sinh bồ hóng trong động cơ Diesel hiện đại.. - Giảm công suất động cơ cũng là cách giảm nồng độ bồ hóng nhưng công suất động cơ Diesel càng lớn thì hiệu quả kinh tế càng cao. - Các nhà khoa học đã và đang ra sức tìm kiếm các giải pháp hoàn thiện quá trình cháy trong động cơ Diesel để giảm nồng độ bồ hóng trong khí xả đến mức thấp nhất.. - Chính vì lẽ đó, việc lọc bồ hóng trên đường xả của động cơ Diesel rất được quan tâm trong những năm gần đây cho dù kĩ thuật này còn phức tạp và tốn kém.. - Bồ hóng trong khí xả có kích thước rất bé. - Kĩ thuật lọc bồ hóng. - bẫy hạt bồ hóng.. - Hiệu quả lọc, độ chịu đựng gradient nhiệt và rung động cơ học của lõi lọc này rất tốt.. - Nút gốm Bồ hóng bị giữ lại. - Lưới lọc tĩnh điện được áp dụng trong các thiết bị lọc bụi công nghiệp cũng có nhiều triển vọng được sử dụng trong các bộ lọc bồ hóng động cơ Diesel. - Dùng vòi đốt bằng nhiên liệu Diesel trong đường xả hay đuốc xúc tác để gia nhiệt dường như có nhiều triển vọng nhất.. - Nhiên liệu được phun bằng khí nén. - ECU cắt nhiên liệu qua vòi đốt để kết thúc quá trình tái sinh khi áp suất trên đường xả nhỏ hơn một giá trị định trước.. - Nguyên lí của đuốc xúc tác là phun nhiên liệu hydrocarbure (lỏng hay khí) vào bộ xúc tác đặt trong đường xả. - Sự toả nhiệt do oxy hóa lượng nhiên liệu này làm tăng nhiệt độ khí để oxy hóa bồ hóng. - Các nghiên cứu gần đây cho thấy một số oxyde kim loại có khả năng làm giảm nhiệt độ xúc tác bồ hóng xuống xấp xỉ nhiệt độ khí xả khi động cơ làm việc bình thường (350°C). - Hình 7.17: Tái sinh lọc bằng đốt bồ hóng. - Khí nén Khí xả động cơ. - Hệ thống điều khiển Nhiên liệu. - chất khác nhau đối với bồ hóng. - Khi động cơ Diesel làm việc với tải trung bình, nhiệt độ khí xả có thể đạt đến giới hạn cần thiết cho quá trình xúc tác. - Trong trường hợp động cơ làm việc ở chế độ tải thấp, cần gia nhiệt thêm cho khí thải nhưng năng lượng bổ sung thấp hơn nhiều so với các bộ tái sinh lọc khác. - Hình 7.18: Hiệu quả xúc tác bồ hóng. - Tuy nhiên, trong trường hợp đó nó cũng oxy hóa lưu huỳnh chứa trong nhiên liệu dẫn đến sự phát sinh SO 3 và acide sulfuric làm giảm tuổi thọ của lọc. - Pha chất phụ gia vào nhiên liệu cho phép tái sinh lọc một cách liên tục, không cần tác động gì đến động cơ hoặc đến lọc. - Hình 7.19: Sử dụng chất phụ gia và tái sinh lọc bồ hóng. - Lọc bồ hóng đã và đang được tiếp tục nghiên cứu nhằm làm giảm mức độ gây ô nhiễm của khí xả động cơ Diesel. - Trong bất kì trường hợp nào, việc sử dụng chất phụ gia trong nhiên liệu phải thỏa mãn tiêu chuẩn an toàn đối với sức khỏe con người.. - ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ:. - Do đó, để nâng cao hiệu quả của việc chống ô nhiễm môi trường do phương tiện vận tải gây ra, chúng ta cần tác động đến nhiên liệu: nâng cao tính năng của nhiên liệu truyền thống hoặc sử dụng các loại nhiên liệu ‘sạch’. - Sử dụng nguồn nhiên liệu khí để chạy động cơ ngoài việc đa dạng hóa nguồn năng lượng còn góp phần đáng kể vào việc giải quyết vần đề ô nhiễm môi trường do động cơ đốt trong gây ra.. - Phần 1: NHIÊN LIỆU KHÍ HÓA LỎNG LPG. - Nhiên liệu khí hóa lỏng (LPG: khí dầu mỏ hóa lỏng) thường thuộc nhóm hydrocarbure có 3 hay 4 nguyên tử C (C 3 -C 4. - Loại nhiên liệu này được phát triển và thương mại hóa từ những năm 1950. - Việc nghiên cứu sử dụng chúng cho động cơ đốt trong trên phương tiện giao thông vận tải đã bắt đầu trong những năm gần đây. - Tuy việc áp dụng loại nhiên liệu này trên ô tô cần những thiết bị cồng kềnh hơn nhiên liệu lỏng nhưng nó cho phép giảm được mức độ phát ô nhiễm và đó chính là điểm mà các nhà chế tạo ô tô quan tâm nhất hiện nay.. - Là sản phẩm trung gian giữa khí thiên nhiên và dầu thô, nhiên liệu khí hóa lỏng có thể thu được từ công đoạn lọc dầu hoặc làm tinh khiết khí thiên nhiên. - Vì vậy, nguồn gốc khí hóa lỏng phụ thuộc vào xuất xứ nhiên liệu. - Lượng khí hóa lỏng làm nhiên liệu cho ô tô đường trường hiện chỉ chiếm một tỉ lệ khiêm tốn: 1% ở Pháp, 3% ở Mỹ, 8% ở Nhật.... - đối với loại nhiên liệu này.. - Ở một số nước Châu Á, Hàn Quốc và Nhật Bản chẳng hạn, để giảm ô nhiễm môi trường đô thị, chính phủ các nước này khuyến khích, tiến tới bắt buộc taxi phải dùng nhiên liệu khí hóa lỏng. - Hiện nay toàn bộ taxi Hàn Quốc đều dùng loại nhiên liệu này.. - Nhiên liệu (1%) Công nghiệp (15%). - Nhiên liệu (42%) Gia dụng (20%). - Đặc tính nhiên liệu khí hóa lỏng. - Theo tiêu chuẩn Châu Âu, nhiên liệu khí hóa lỏng phải có từ 19 đến 50%. - Ở Châu Á, thành phần nhiên liệu khí hóa lỏng khá ổn định, chứa chủ yếu là hydrocarbure C 4 , chẳng hạn như ở Hàn Quốc chỉ có butane là khí hóa lỏng được sử dụng chính thức. - Hình 8.3 so sánh thành phần nhiên liệu khí hóa lỏng của Pháp và Mĩ.. - Cũng cần nhấn mạnh thêm rằng nhiên liệu khí hóa lỏng chứa rất ít lưu huỳnh.. - Do đó, động cơ dùng LPG phát rất ít các chất ô nhiễm gốc lưu huỳnh và hiệu quả của bộ lọc xúc tác được cải thiện.. - Nhiên liệu khí hóa lỏng có nhiệt trị riêng theo khối lượng (PCI m ) cao, cao hơn cả xăng hay dầu diesel (bảng 8.1). - Tuy nhiên do khối lượng riêng của nó thấp, nhiệt trị riêng theo thể tích (PCI) thấp hơn nhiên liệu lỏng.. - Bảng 8.1: So sánh LPG và các loại nhiên liệu cổ điển Thông số đặc trưng Eurosuper Diesel Propane. - Nhiên liệu khí hóa lỏng được đặc trưng bởi chỉ số octane nghiên cứu (RON) cao, có thể dễ dàng đạt đến 98. - Chỉ số octane động cơ (MON) của LPG cũng cao hơn xăng.. - Có hai dạng động cơ sử dụng nhiên liệu khí hóa lỏng hiện nay. - Dạng thứ nhất nguyên thủy là động cơ xăng, được lắp đặt thêm hệ thống cung cấp nhiên liệu đặc biệt để làm việc với LPG. - Dạng thứ hai là động cơ đánh lửa cưỡng bức được thiết kế để dùng nhiên liệu LPG. - Trong cả hai trường hợp, nguyên lí cũng như kết cấu của hệ thống cung cấp nhiên liệu cho ô tô có những đặc điểm giống nhau. - Phần sau đây sẽ trình bày những cải tạo kĩ thuật khi chuyển động cơ đánh lửa cưỡng bức dùng nhiên liệu lỏng sang dùng nhiên liệu khí.. - Dạng đánh lửa này được áp dụng cho động cơ ô tô và động cơ công nghiệp có công suất trung bình.. - Đối với động cơ ga dùng cho ô tô, hệ thống đánh lửa giống như hệ thống đánh lửa của động cơ xăng nguyên thủy.. - Đánh lửa bằng cách phun nhiên liệu mồi. - Đánh lửa được thực hiện bằng sự tự cháy của một lượng nhỏ nhiên liệu lỏng phun trước khi piston đến ĐCT.. - Nguyên tắc này giống như ở động cơ Diesel, chỉ có khác là việc điều chỉnh công suất được thực hiện bằng cách điều chỉnh thể tích khí ga nạp vào xi lanh còn lượng nhiên liệu lỏng phun mồi vẫn giữ cố định. - Người ta gọi loại động cơ này là Diesel-ga hay lưỡng nhiên liệu (Dual-fioul). - Phương pháp này chỉ được áp dụng cho động cơ công nghiệp công suất lớn (lớn hơn 1000kW).. - Các hạt nhiên liệu lỏng phun vào buồng cháy sẽ tự bốc cháy và tạo ra chừng ấy điểm đánh lửa trong hỗn hợp nhiên liệu-không khí.. - Trong trường hợp đó, sự gia tăng áp suất diễn ra nhanh chóng hơn và hiệu suất động cơ được cải thiện đáng kể.. - Phân tích đường cong áp suất cho thấy ở chế độ làm việc ổn định, sự gia tăng áp suất của loại động cơ này tương tự động cơ Diesel.. - Lượng nhiên liệu phun mồi rất nhỏ, nhỏ hơn cả lượng nhiên liệu cần thiết để duy trì chế độ không tải của động cơ Diesel. - Tỉ số nén của động cơ lưỡng nhiên liệu cũng được lựa chọn vừa đủ để đảm bảo nhiên liệu phun mồi tự bốc cháy nhưng không làm tự cháy hỗn hợp ga-không khí để tránh hiện tượng cháy kích nổ. - Tỉ số nén thông thường là 13 đối với động cơ có đường kính xi lanh D=150mm. - 11,5 đối với động cơ có D=250mm và 10,5 đối với động cơ có D=500mm.. - Ưu điểm của phương pháp lưỡng nhiên liệu là:. - Dễ dàng chuyển đổi sang lại động cơ Diesel khi có sự cố hệ thống ga.. - Nhược điểm của phương pháp lưỡng nhiên liệu là tỉ số nén cao làm hạn chế công suất cực đại theo tính chất nhiên liệu khí, trong khi đó việc đánh lửa bằng tia lửa điện cho phép lựa chọn tỉ số nén tối ưu cho từng loại ga sử dụng. - Tuy nhiên việc giảm tỉ số nén sẽ dẫn tới việc giảm hiệu suất nhiệt của động cơ.. - Hệ thống cung cấp nhiên liệu. - Cho đến nay, hệ thống phun nhiên liệu khí vào đường nạp nhờ độ chân không tại họng Venturi được dùng phổ biến nhất. - Tuy nhiên, những hệ thống phun nhiên liệu mới đang được nghiên cứu áp dụng thể hiện nhiều ưu điểm hơn, đặc biệt là hệ thống phun nhiên liệu ở dạng khí hóa lỏng ngay trước soupape nạp. - Hệ thống này có ưu điểm là ngăn chặn sự bốc cháy của hỗn hợp trên đường nạp, hiệu suất của động cơ được nâng cao và mức độ phát ô nhiễm giảm đi rõ rệt.. - LPG có thể cung cấp cho động cơ ở dạng khí hay dạng lỏng. - Ưu điểm của việc sử dụng GPL dưới dạng khí là sự đồng nhất hoàn hảo của hỗn hợp ga-không khí và tránh hiện tượng ướt thành đường nạp bởi nhiên liệu lỏng, hiện tượng này rất nhạy cảm khi động cơ khởi động và khi động cơ làm việc ở chế độ chuyển tiếp. - Cũng cần nhấn mạnh thêm rằng công suất động cơ giảm đi khoảng từ 5 đến 8%. - Sự bốc hơi LPG làm giảm đáng kể nhiệt độ khí nạp do đó làm tăng hệ số nạp của động cơ. - Mặt khác, màng nhiên liệu lỏng bám trên đường nạp không đáng kể gì so với khi động cơ làm việc với xăng. - Tuy nhiên việc sử dụng vòi phun thay vì bộ chế hòa khí do làm giảm thời gian tạo hỗn hợp và mật độ nhiên liệu cung cấp dẫn đến sự không đồng nhất của hỗn hợp và do đó có nguy cơ làm tăng nồng độ CO trong khí xả.. - Biên dạng của lõi này được xác định theo nhiệt trị của nhiên liệu. - Bộ phận này cho phép đạt được hỗn hợp có thành phần không đổi trong toàn bộ phạm vi hoạt động của động cơ. - Bướm V tạo ra một tổn thất áp suất thay đổi và tác động chủ yếu khi công suất động cơ đạt cực đại.. - Khi sử dụng hệ thống này trên các động cơ khác nhau chỉ cấn thay đổi bộ định lượng và gicleur tiêu chuẩn. - Hệ thống này cho phép động cơ làm việc lưỡng nhiên liệu xăng và ga, bộ chế hòa khí xăng được lắp phía trước họng ga.
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt