Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu quá trình cháy do nén hỗn hợp nhiên liệu có hoạt tính khác nhau (RCCI) trên động cơ diesel

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ "Nghiên cứu quá trình cháy do nén hỗn hợp nhiên liệu có hoạt tính khác nhau (RCCI) trên động cơ diesel" trình bày các nội dung tổng quan về: Vấn đề tiêu thụ nhiên liệu và ô nhiễm môi trường; Tổng quan về động cơ cháy ở nhiệt độ thấp; Tình hình nghiên cứu về RCCI...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu quá trình cháy do nén hỗn hợp nhiên liệu có hoạt tính khác nhau (RCCI) trên động cơ diesel TỔNG QUAN1.1 Vấn đề tiêu thụ nhiên liệu và ô nhiễm môi trường Giao thông vận tải hiện nay là một thành phần thiết yếu trong cuộc sống con người. Xã hội càng pháttriển càng yêu cầu các phương tiện giao thông an toàn, tin cậy và thân thiện với môi trường do đó việc pháttriển các công nghệ ô tô mới ngày càng trở nên quan trọng. Theo World Energy Outlook (2011) của cơ quanNăng lượng thế giới (IEA) nhu cầu về năng lượng thế giới tăng 1/3 từ năm 2010 đến năm 2035 và lượng phátthải CO2 liên quan đến năng lượng dự kiến tăng 20% ( tăng đến 37GtCO2 vào năm 2035) [1]. Dự trữ xăngdầu đang cạn kiệt nhanh chóng ảnh hướng lớn đến quá trình phát triển của động cơ ô tô do đó các nghiên cứutập trung vào phát triển năng lượng thay thế và các mô hình động cơ mới có hiệu suất nhiệt cao giảm thiểuphát thải độc hại ra môi trường. Động cơ phun trực tiếp cháy do nén và động cơ đánh lửa điện tử (SI) là những động cơ phổ biến trênô tô hiện nay. Trong quá trình phát triển động cơ phun trực tiếp cháy do nén đã trở nên hiệu quả hơn, hiệusuất nhiệt tăng và giảm đáng kể độ rung động nhờ sử dụng các công nghệ kiểm soát quá trình cháy nhưcommon rail, luân hồi khí thải EGR,… Các công nghệ này ngoài tăng hiệu suất động cơ còn giảm các phátthải độc hại như nitrogen oxides (NOx), hạt bồ hóng (PM), carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC),carbon dioxide (CO2)… Ngoài ra nhằm giảm phát thải thụ động các bộ xử lý khí thải cũng đã được phát triểnnhư bộ xử lý khí thải ba thành phần, bộ lọc phát thải hại (DPF) bộ lọc oxy hóa nhiên liệu (DOC), bộ xúc táckhử có chọn lọc (SCR), và bẫy NOx tinh gọn (LNT) là những công nghệ phổ biến. Tuy nhiên chi phí và phứctạo trong quá trình chế tạo lắp đặt cũng ảnh hướng lớn đến sự phát triển của động cơ phun trực tiếp cháy donén [2]. Việc sử dụng động cơ điện và động cơ hybrid cũng là công nghệ nhằm kiểm soát khí thải do động cơđiện có hiệu suất và công suất cao nhưng không có phát thải. Tuy nhiên xe sử dụng động cơ điện và động cơhybrid cũng gặp phải hạn chế do giá thành cao hơn động cơ đốt trong và khan hiếm nhiên liệu thô (đất hiếm)mặt khác kính thước và trọng lượng lớn khiến tỷ lệ xe điện và xe hybrid cũng còn khá nhỏ. Hình 1.1 dự đoánsự tăng trưởng tương đối của các công nghệ ô tô khác nhau tới năm 2035Hình 1.1: Dự đoán tăng trưởng tương đối của các công nghệ ô tô khác nhau tới năm 2035 [3] Từ Hình 1.1 có thể thấy ô tô sử dụng động cơ đốt trong vẫn còn rất phổ biến do đó rất cần các côngnghệ kiểm soát quá trình cháy giúp động cơ cháy sạch hơn và hiệu quả hơn, giảm thiếu phát thải khí nhàkính ra môi trường. Nhiều mô hình cháy được nghiên cứu trên thế giới nổi bật lên là nghiên cứu về quá trìnhcháy nhiệt độ thấp (LTC) có triển vọng đáp ứng được những thách thức nghiêm ngặt về phát thải mà động cơđốt trong phải đối mặt. Các nhà nghiên cứu tập trung vào phát triển công nghệ cháy LTC do lượng phát thảiNOx và PM cực thấp và hiệu suất cao. [2] 11.2 Tổng quan về động cơ cháy ở nhiệt độ thấp Trong động cơ cháy nhiệt độ thấp LTC, hỗnhợp nhiên liệu-không khí đồng nhất được đưa vàotrong xi-lanh trong quá trình nạp. Sau khi xupapnạp đóng piston bắt đầu nén hỗn hợp nhiên liệu-không khí làm tăng nhiệt độ và áp suất trong xi-lanh. Khi piston tiệm cận điểm chết trên áp suất vànhiệt độ cao dẫn tới quá trình oxi hóa và tự cháycủa nhiên liệu. Thời điểm bắt đầu cháy SOC củađộng cơ cháy nhiệt độ thấp LTC có thể được kiểmsoát bằng sự hợp của tỉ số nén, nhiệt độ khí nạp, ápsuất Theo Wåhlin F (2007) [5], động cơ cháy nhiệt độ thấp là một quá trình cháy có thể tích không đổitrong thời gian cháy rất ngắn do đó hiệu suất nhiệt cao nhiệt độ cháy thấp hơn. Động cơ cháy nhiệt độ thấpcó tiềm năng phát thải thấp hơn đãng kể so với động cơ thông thường với việc giảm phát thải NOx và PM.Do hỗn hợp đồng nhất nên không có những vùng có nhiên liệu đậm dẫn tới không có vùng nhiệt độ cháy caolà giảm sự hình thành phát thải NOx và PM Các động cơ ứng dụng cơ chế cháy nhiệt độ thấp LTC hiện nay có thể kể đến là động cơ nạp đồngnhất cháy do nén HCCI, động cơ hòa trộn trước cháy do nén PCCI và động cơ nén cháy kiểm soát hoạt tínhnhiên liệu RCCI. 1.2.1 Động cơ cháy do nén hỗn hợp đồng nhất (HCCI) Động cơ HCCI đã cho thấy hiệu quả giảm phátthải NOx và PM trong khi vẫn giữ được hiệu suất cao[6, 7]. Về bản chất động cơ HCCI là kết hợp giữa độngcơ xăng và động cơ diesel, trong đó nhiên liệu đượcphun trên đường ống nạp nhằm hình thành hỗn hợpđồng nhất giống động cơ xăng, hỗn hợp này được nạpvào trong xy lanh ở thời kỳ hút, ở quá trình nén hỗnhợp được nén đến ngưỡng nhiệt độ tự cháy ở cuối kỳnén giống động cơ diesel [8], tuy nhiên điểm bắt đầucháy sẽ xuất phát tại nhiều vị trí tr ...