Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường

Để đáp ứng với yêu cầu của luật bảo vệ môi trường ngày càng trở nên khắt khe,các nhà chế tạo ô tô đã không ngừng cải tiến sản phẩm của mình. Những tiến bộ mới đâytrong lĩnh vực tổ chức quá trình phun nhiên liệu nhờ ứng dụng thành tựu của kĩ thuật điềukhiển cũng như sử dụng các loại nhiên liệu khí để chạy động cơ đã tạo ra một viễn ảnhkhá lạc quan cho sự phát triển động cơ nhiệt truyền thống. Trong chương này, chúng ta sẽđề cập đến các xu hướng hoàn thiện động cơ......
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường XU HƯỚNG PHÁT TRIỂNChương 9 ĐỘNG CƠ Ô TÔ NHẰM LÀM GIẢM Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG Để đáp ứng với yêu cầu của luật bảo vệ môi trường ngày càng trở nên khắt khe,các nhà chế tạo ô tô đã không ngừng cải tiến sản phẩm của mình. Những tiến bộ mới đâytrong lĩnh vực tổ chức quá trình phun nhiên liệu nhờ ứng dụng thành tựu của kĩ thuật điềukhiển cũng như sử dụng các loại nhiên liệu khí để chạy động cơ đã tạo ra một viễn ảnhkhá lạc quan cho sự phát triển động cơ nhiệt truyền thống. Trong chương này, chúng ta sẽđề cập đến các xu hướng hoàn thiện động cơ đốt trong lắp trên các phương tiện giao thôngvận tải. 9.1. Cải thiện tính năng của động cơ truyền thống 9.1.1. Động cơ đánh lửa cưỡng bức làm việc với hỗn hợp cháy hoàn toàn lí thuyết Động cơ này được phát triển để bảo đảm tính hiệu quả của việc xử lí khí xả bằngbộ xúc tác 3 chức năng. Trong nhiều năm qua, loại động cơ này chưa có những cải tiến gìđáng kể. Các cải tiến hiện nay tập trung vào việc nâng cao tính kinh tế và giảm thời giankhởi động của bộ xúc tác. 9.1.1.1 Cải thiện hiệu suất Hiệu suất thực tế mà động cơ đạt được hiện nay còn cách xa so với hiệu suất líthuyết mà nó đạt được khi làm việc trong điều kiện khí trời. Kĩ thuật nâng cao hiệu suấtđược quan tâm hiện nay là giảm tổn thất bơm trong chu trình công tác và giảm tổn thấtnhiệt ở tải cục bộ nhờ hồi lưu khí xả. Kĩ thuật này đồng thời cũng góp phần làm giảm NOxvà tạo điều kiện thuận lợi cho việc xử lí khí xả bằng bộ xúc tác. Sự khác biệt giữa các kĩ thuật này thể hiện ở cách thức nạp khí xả hồi lưu. Chẳnghạn theo phương pháp Ricardo, khí mới nạp vào động cơ được thực hiện nhờ hai ống dẫnkhác nhau: một ống dẫn không khí giống như ống nạp truyền thống và ống còn lại, có độtiết lưu thay đổi theo điều kiện làm việc, dẫn hỗn hợp không khí và khí xả hồi lưu. Sựphân lớp khí nạp như vậy cần thiết trong trường hợp tỉ lệ khí xả hồi lưu cao. Hệ thống vừa mô tả có thể làm tăng hiệu suất khoảng từ 6÷8% đối với động cơ làmviệc với hỗn hợp cháy hoàn toàn lí thuyết. Sự phát sinh NOx ở nguồn, nghĩa là trước khi 165 Chương 9: Xu hướng phát triển động cơ ô tô nhằm làm giảm ô nhiễm môi trườngvào ống xả xúc tác, giảm từ 85÷90% nhưng nồng độ HC gia tăng khoảng 10%. Điều nàykhông gây khó khăn gì trong việc xử lí khi bộ xúc tác làm việc bình thường. Một hệ động cơ khác ngày nay đang được nghiên cứu áp dụng, đó là động cơ làmviệc theo chu trình Miller. Khác với chu trình Beau de Rochas, ở động cơ này hành trìnhnạp và nén khác với hành trình giãn nở và thải. Thực ra chỉ có quá trình nạp và nén đượcthực hiện khác với động cơ truyền thống: soupape nạp đóng trước ĐCD khi piston đixuống. Kết quả là tỉ số nén thực bị giảm nhưng điều đó không gây ảnh hưởng đến hiệusuất chu trình nhiệt của động cơ vì hiệu suất của chu trình bị ảnh hưởng chủ yếu bởi tỉ sốgiãn nở của khí cháy. Sử dụng chu trình Miller cho phép giảm tổn thất bơm. Bướm ga trở nên không cầnthiết vì thời gian mở soupape nạp quyết định lượng khí nạp vào cylindre. Hãng Mazda từnăm 1993 đã thương mại hóa ô tô trang bị động cơ làm việc theo chu trình này. Động cơMazda làm việc theo chu trình Miller có tỉ số nén và giãn nở khác nhau, nhưng soupapenạp đóng sau ĐCD chứ không phải trước ĐCD như chu trình Miller cổ điển. Thêm vào đó,sự định lượng khí nạp mới cũng được thực hiện nhờ bướm ga. Mặt khác động cơ cũngđược trang hệ thống tăng áp và hệ thống làm mát trung gian khí nạp. Việc áp dụng các hệthống này cho phép nâng cao tính năng của động cơ dù tỉ số nén thực tế bé. Thêm vào đó,việc sử dụng hệ thống tăng áp hạn chế được hiện tượng quay ngược khí ga vào đường nạp.So với động cơ cổ điển có cùng dung tích cylindre, động cơ Mazda có công suất vàmomen cao gấp 1,5 lần và suất tiêu hao nhiên liệu giảm từ 10 đến 15%. Một phương án khác nhằm cải thiện hiệu suất động cơ là cho ngưng hoạt động củasoupape nạp và xả của một vài cylindre khi động cơ làm việc ở chế độ tải cục bộ và tốc độthấp. Lợi ích chủ yếu của giải pháp này là giảm vùng áp suất thấp của chu trình. Khi đómột vài cylindre không hoạt động còn các cylindre khác hoạt động ở tải lớn hơn so với khinó làm việc theo phương pháp phối khí cổ điển. Kết quả là tổn thất bơm giảm. Kĩ thuậtnày làm giảm ma sát động cơ và cải thiện được quá trình cháy trong trường hợp tải rấtthấp. Hãng Mitsubishi từ năm 1994 đã phát triển hệ thống này. Hệ thống có tên gọi làMIVEC (Mitsubishi Innovative Valve timing and lift Electronic Control). Ngoài việc chongừng họat động một số soupape ở tải thấp, hệ thống này còn được trang bị thêm một hệthống điều chỉnh góc phối khí và độ nâng soupape. Động cơ trang bị hệ thống MI ...