Cơ chế hình thành CO và HC trong quá trình cháy của động cơ đốt trong

Hình 4.10 trình bày ảnh hưởng của hệ số khí sót xb đến nồng độ CO trong khí xảđộng cơ Toyota. Khi tăng hệ số khí sót, nhiệt độ cháy giảm làm giảm tốc độ phản ứngphân giải CO2 thành CO do đó nồng độ CO trong sản phẩm cháy giảm. Vì vậy, hệ thốnghồi lưu khí xả EGR lắp trên các động cơ hiện đại để khống chế nồng độ NOx đồng thờicũng góp phần làm giảm nồng độ CO ở chế độ tải thấp.......
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cơ chế hình thành CO và HC trong quá trình cháy của động cơ đốt trong Chương 4: Cơ chế hình thành CO và HC trong quá trình cháy của động cơ đốt trong 4.2.5. Ảnh hưởng của hệ số khí sót Hình 4.10 trình bày ảnh hưởng của hệ số khí sót xb đến nồng độ CO trong khí xảđộng cơ Toyota. Khi tăng hệ số khí sót, nhiệt độ cháy giảm làm giảm tốc độ phản ứngphân giải CO2 thành CO do đó nồng độ CO trong sản phẩm cháy giảm. Vì vậy, hệ thốnghồi lưu khí xả EGR lắp trên các động cơ hiện đại để khống chế nồng độ NOx đồng thờicũng góp phần làm giảm nồng độ CO ở chế độ tải thấp. 4.3. Cơ chế hình thành hydrocarbure chưa cháy HC 4.3.1. Sự phát sinh hydrocarbure chưa cháy trong khí xả động đốt trong Sự phát sinh hydrocarbure chưa cháy HC, hay nói một cách tổng quát hơn, sự hìnhthành các sản phẩm hữu cơ, là do quá trình cháy không hoàn toàn hoặc do một bộ phậnhỗn hợp nằm ngoài khu vực lan tràn màng lửa. Điều này xảy ra do sự không đồng nhất củahỗn hợp hoặc do sự dập tắt màng lửa ở khu vực gần thành hay trong các không gian chết,nghĩa là ở khu vực có nhiệt độ thấp, khác với sự hình thành CO và NOx diễn ra trong phađồng nhất ở những khu vực có nhiệt độ cao. Đánh lửa Đóng soupape xả Mở soupape xả 104 Nồng độ trong 10 3 khí xả C3H8 102 C2H4 10 CH4 1 0 100 200 300 400 Độ góc quay trục khuỷu sau ĐCT Hình 4.11: Biến thiên nồng độ một số hydrocarbure theo góc quay trục khuỷu HC bao gồm các thành phần hydrocarbure rất khác biệt, có độc tính khác nhau đốivới sức khỏe con người cũng như có tính phản ứng khác nhau trong quá trình biến đổi hóahọc trong bầu khí quyển. Thông thường HC chứa một bộ phận lớn méthane. Thêm vào đó,chúng còn có các thành phần chứa oxygène có tính phản ứng cao hơn như aldehyde,cetone, phenol, alcool... Nếu thành phần chứa carbon chỉ chiếm vài phần trăm trong HCcủa động cơ đánh lửa cưỡng bức thì aldehyde có thể đạt đến 10% trong HC động cơDiesel và trong số aldehyde này, formaldehyde chiếm tới 20% tổng số thành phần chứacarbon. 46 Chương 4: Cơ chế hình thành CO và HC trong quá trình cháy của động cơ đốt trong Những chất còn lại trong hỗn hợp sau khi màng lửa đi qua không phải là nguồnphát sinh HC chính đo được trên đường xả của động cơ đốt trong. Hình 4.11 biểu diễn sựbiến thiên nồng độ các thành phần hydrocarbure theo góc quay trục khuỷu đo được trênthành buồng cháy của động cơ một cylindre. Chúng ta thấy rằng, ngay khi màng lửa điqua, nồng độ HC đo được thấp hơn HC có mặt trong khí xả. Vào cuối chu trình, nồng độHC lại tăng lên. Thật vậy, khi màng lửa đã lan đến khu vực gần thành thì nó bị dập tắt vàchính HC thoát ra từ các vùng không bị cháy đóng vai trò chủ yếu trong việc làm tăngnồng độ HC. 4.3.2. Cơ chế tôi màng lửa Tôi màng lửa hay sự dập tắt màng lửa diễn ra khi nó tiếp xúc với thành buồngcháy. Quá trình tôi màng lửa có thể xảy ra trong những điều kiện khác nhau: màng lửa bịlàm lạnh khi tiếp xúc với thành trong quá trình dịch chuyển hoặc màng lửa bị dập tắt trongnhững không gian nhỏ liên thông với buồng cháy, chẳng hạn như khe hở giữa piston vàthành cylindre (hình 4.12). Hỗn hợp Vùng chưa cháy màng lửa bị kẹt Sản phẩm cháy Hình 4.12: Sự hình thành HC do tôi màng lửa trên thành buồng cháy Khi màng lửa bị tôi, nó giải phóng một lớp mỏng hỗn hợp chưa cháy hay cháykhông hoàn toàn trên các bề mặt tiếp xúc (culasse, piston, cylindre, soupape...) hay ởnhững không gian chết. Bề dày của vùng bị tôi phụ thuộc vào những yếu tố khác nhau: nhiệt độ và áp suấtcủa hỗn hợp khí, tốc độ lan tràn màng lửa, hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng, tình trạng bềmặt của thành buồng cháy, lớp muội than, nhiệt độ thành buồng cháy... Người ta có thể sửdụng những công thức thực nghiệm để tính kích thước bé nhất của không gian chết đểmàng lửa có thể đi qua mà không bị dập tắt. Quá trình tôi màng lửa diễn ra theo hai giai đoạn: trong giai đoạn đầu, màng lửa bịtắt khi nhiệt lượng hấp thụ vào thành buồng cháy cân bằng với nhiệt lượng do m ...