- 1 -
MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU 3
1.Tính thời sự của đề tài 3
2.Mục đích của đề tài 4
3.Nội dung chính của luận văn 4
4.Phương pháp nghiên cứu của đề tài 4
5.Phạm vi nghiên cứu của đề tài 4
6.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 5
PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH CHÁY ĐẾN THÀNH PHẦN
KHÍ THẢI TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL 7
1.1.QUÁ TRÌNH CHÁY TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL 7
1.1.1.Diễn biến quá trình cháy trong động cơ diesel 7
1.1.1.1.Giai đoạn chuẩn bị cháy 8
1.1.1.2.Giai đoạn tăng áp suất 8
1.1.1.3.Giai đoạn tăng nhiệt độ 9
1.1.1.4.Giai đoạn cháy rớt 9
1.1.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy trong động cơ diesel 10
1.1.2.1.Các yếu tố ảnh hưởng đến giai đoạn chuẩn bị cháy 10
1.1.2.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến các giai đoạn còn lại của quá trình cháy 12
1.1.3.Thành phần của khí xả động cơ diesel 13
1.1.4.Sự hình thành NOx trong động cơ 13
1.1.4.1.Sự hình thành mônôxit nitơ (NO) 15
1.1.4.2.Sự hình thành điôxit nitơ (NO2) 15
1.1.4.3.Sự hình thành Prôtôxit nitơ (N2O) 17
1.2.CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN THÀNH PHẦN KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL
18
1.2.1.Ảnh hưởng của các yếu tố kết cấu động cơ 18
1.2.1.1.Ảnh hưởng của hình dạng buồng cháy 18
1.2.1.2.Ảnh hưởng của mức độ xoáy lốc 19
1.2.1.3.Ảnh hưởng của hệ thống tăng áp 20
3.1.PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 58
3.2.ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP HẠN CHẾ NỒNG ĐỘ ĐỘC TỐ TRONG KHÍ XẢ
ĐỘNG CƠ DIESEL 59
3.2.1.Phương pháp thay đổi nhiên liệu dùng cho động cơ 59
3.2.2.Phương pháp tác động vào quá trình cháy 59
3.2.3.Phương pháp xử lý thông qua các thiết bị phía sau động cơ 59
Phụ lục 62
Tài liệu tham khảo 81
- 3 -
PHẦN MỞ ĐẦU
1.Tính thời sự của đề tài
Trên thế giới hiện nay, vấn đề môi trường đang là một trong những vấn đề cấp
bách đối với toàn thể nhân loại. Các thiên tai ngày nay phần lớn do con người tạo ra
như: thủng tầng ozôn, mưa axit, hiệu ứng nhà kính, các hiện tượng bất thường trong tự
nhiên gây lụt lội, hạn hán … đã và đang tiếp tục xảy ra mà chính con người phải gánh
chịu mọi hậu quả.
Xuất phát từ thực trạng trên, tất cả các tổ chức trên thế giới trong đó có các cơ
quan bảo vệ môi trường đã ban hành và sửa đổi nhiều luật lệ, quy định, nghị định cụ
thể nhằm hạn chế sự phát sinh các chất ô nhiễm tới môi trường sống và bầu khí quyển
nói riêng đó là: các chất khí SO
x
, NO
x
, CO
x
, HC thải ra phải được giảm đến mức thấp
nhất ở các nước phát triển và hạn chế sự gia tăng ở các nước đang phát triển. Việc thải
các chất khí gây hiệu ứng nhà kính cần phải được hạn chế hết sức ở những nước có thu
nhập cao và ngăn chặn sự phát sinh nguồn thải mới ở những nước có thu nhập thấp.
Và các nhà chức trách vẫn lớn tiếng cảnh báo rằng: nếu các nhà chế tạo và người
Phân tích ảnh hưởng của quá trình cháy đến thành phần khí thải động cơ diesel,
tính toán nồng độ NO
x
trên động cơ mẫu, từ đó tìm ra các biện pháp tối ưu để giảm
thiểu nồng độ NO
x
trong khai thác mà vẫn duy trì được các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật
khác của động cơ.
3.Nội dung chính của luận văn
Mở đầu: Tổng quan
Chương I: Phân tích ảnh hưởng của quá trình cháy đến thành phần khí thải trong
động cơ diesel.
Chương II: Lựa chọn công thức tính và chương trình tính
Chương III: Phân tích kết quả và đề xuất một số giải pháp nhằm hạn chế nồng độ
độc tố trong khí xả động cơ diesel.
4.Phương pháp nghiên cứu của đề tài
Về lý thuyết: Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý luận thông qua các tài liệu liên
quan đến quá trình cháy và cơ chế hình thành NO
x
trong quá trình cháy nhiên liệu.
Về thực nghiệm: Tính toán nồng độ NO
x
trên động cơ 6чHCл, trên cơ sở phân
tích và đánh giá kết quả nhận được sẽ đề xuất một số biện pháp nhằm hạn chế nồng độ
độc tố trong khí xả động cơ diesel.
5.Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Phạm vi nghiên cứu của đề tài được giới hạn bởi tạo lập một số tình huống tương
đương thông qua việc thay đổi một thông số hay một nhóm thông số đầu vào để tính
toán mà kết quả sẽ được lấy làm cơ sở để đánh giá sự hình thành NO
x
nhờ nhiệt độ cao trong xylanh, các hạt nhiên liệu sẽ nhanh chóng bay hơi kèm theo
những biến đổi về vật lý, hình thành khí hỗn hợp và chuẩn bị cho nó bốc cháy. Quá
trình này chiếm một khoảng thời gian nhất định và được gọi là thời gian chuẩn bị
cháy, ký hiệu là τ
i
(giây), tương ứng với một khoảng góc quay ϕ
i
(độ) của trục khuỷu.
- 8 -
Quá trình cháy trong động cơ diesel bao gồm nhiều quá trình trung gian kế tiếp
nhau nhưng để cho việc nghiên cứu được dễ dàng, người ta chia qúa trình cháy thành 4
giai đoạn trên cơ sở căn cứ vào bản chất các quá trình xảy ra trong xylanh động cơ.
1.1.1.1.Giai đoạn chuẩn bị cháy
Giai đoạn chuẩn bị cháy được xác định bằng khoảng thời gian từ lúc nhiên liệu
bắt đầu phun vào xilanh động cơ (điểm c’) đến khi áp suất trong xylanh động cơ bắt
đầu tăng đột ngột, tức là đường cong áp suất biểu thị quá trình cháy tách khỏi đường
cong nén (điểm c). Giai đoạn này trong xylanh động cơ diễn ra hàng loạt các quá trình
phức tạp: sấy nóng nhiên liệu, bay hơi, phân huỷ các phần tử có liên kết dài thành các
phần tử có liên kết ngắn, ôxy hoá. Nhiên liệu đưa vào trong xylanh động cơ ở giai
đoạn thứ nhất chiếm 30 ÷ 40 % lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình. Giai đoạn này
được đặc trưng bằng thời gian chuẩn bị cháy τ
i
(giây) hay góc chuẩn bị cháy ϕ
i
(độ góc
quay trục khuỷu). Giữa thời gian chuẩn bị cháy và góc chuẩn bị cháy có quan hệ với
nhau theo công thức:
n
i
i
=
ϖ
d
dP
max
Hoặc tốc độ tăng áp suất trung bình: W
tb
=
ϕ
∆
∆P
Hai thông số trên đánh giá mức độ làm việc nhẹ nhàng, tin cậy của động cơ. Trị
số W, W
tb
lớn, động cơ làm việc cứng có tiếng gõ. Khi tốc độ tăng áp suất quá cao có
thể dẫn đến hư hỏng bệ đỡ, trục khuỷu của động cơ và các chi tiết khác. Khi động cơ
làm việc bình thường, giá trị của W nằm trong khoảng 1÷ 6 (kg/cm
2
.độ GQTK).
Sở dĩ trong giai đoạn này có sự toả nhiệt mãnh liệt là vì phần nhiên liệu phun vào
trong giai đoạn chuẩn bị cháy đã bắt đầu bốc cháy. Nhiệt lượng toả ra trong giai đoạn
này chiếm khoảng 1/3 số nhiệt lượng do nhiên liệu cung cấp.
1.1.1.3.Giai đoạn tăng nhiệt độ
Giai đoạn này được tính từ lúc áp suất trong xilanh động cơ đạt giá trị cực đại
Thời gian của giai đoạn chuẩn bị cháy rất ngắn τ
i
= 0,005 ÷ 0,001 (giây). Thời
gian chuẩn bị cháy và quy luật cấp nhiên liệu hay lượng nhiên liệu cấp trong thời gian
chuẩn bị cháy có ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ tăng áp suất và độ cứng của động cơ
làm việc êm, tránh được các hư hỏng do các ứng suất cơ gây ra. Các yếu tố ảnh hưởng
đến thời gian chuẩn bị cháy bao gồm các yếu tố hoá học, các yếu tố vật lý, các yếu tố
cấu tạo và các yếu tố khai thác.
Các yếu tố về hoá học bao gồm thành phần, tính chất và cấu trúc của nhiên liệu,
nồng độ ôxy trong buồng đốt, lượng khí sót còn sót lại của chu trình trước và các chất
phụ gia kích thích quá trình cháy khi pha thêm vào nhiên liệu.
Trong các yếu tố về hoá học thì thành phần và tính chất của nhiên liệu có ảnh
hưởng đáng kể đến giai đoạn chuẩn bị cháy. Trị số xêtan của nhiên liệu sử dụng càng
lớn càng rút ngắn thời gian chuẩn bị cháy và do vậy tốc độ tăng áp suất sẽ giảm đi.
Tăng nồng độ ôxy, giảm lượng khí sót trong buồng đốt hay pha thêm các chất phụ gia
kích thích quá trình cháy vào trong nhiên liệu đều có thể làm rút ngắn thời gian chuẩn
bị cháy.
Các yếu tố vật lý bao gồm áp suất, nhiệt độ cuối kỳ nén và mật độ không khí
trong buồng đốt.
Trong các yếu tố vật lý thì áp suất và nhiệt độ cuối kỳ nén có ảnh hưởng nhiều
nhất đến giai đoạn chuẩn bị cháy. Tăng áp suất và nhiệt độ cuối quá trình nén sẽ rút
ngắn được τ
i
. Tuy nhiên người ta cũng chứng tỏ được rằng khi nhiệt độ cuối kỳ nén
nhỏ hơn 400°C thì ảnh hưởng của T
c
đến τ
i
mới thấy rõ. Còn khi T
c
triển, tính kinh tế của động cơ giảm xuống.
Chất lượng tạo hỗn hợp sẽ làm thay đổi quá trình ôxy hoá các hạt nhiên liệu
trong thời gian chuẩn bị cháy và do đó thời gian chuẩn bị cháy sẽ dài ra hay ngắn đi.
Chất lượng tạo hỗn hợp phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng phun nhiên liệu và chuyển
động xoáy lốc của dòng không khí cuối kỳ nén. Động cơ có buồng cháy xoáy lốc có
khả năng tạo hỗn hợp tốt hơn động cơ có buồng cháy thống nhất.
0 9
10
10
11
12 13
14 15
20
30
40
400 800 1200
6
7
8
9
10
- 12 -
Vật liệu chế tạo piston cũng có ảnh hưởng đáng kể tới thời gian chuẩn bị cháy,
đặc biệt là ở chế độ khởi động. Những động cơ có piston chế tạo bằng nhôm khi ở chế
độ khởi động sẽ khó khởi động hơn hoặc dễ bị nhảy van an toàn do thời gian chuẩn bị
cháy kéo dài. Ở những động cơ này, thời gian chuẩn bị cháy bị kéo dài chủ yếu do khả
năng truyền nhiệt tốt của piston và khe hở giữa piston và xilang lớn do hệ số giãn nở
nhiệt lớn, điều này làm giảm chỉ số nén đa biến và dẫn đến làm giảm áp suất và nhiệt
độ cuối kì nén.
Các yếu tố về khai thác bao gồm các điều kiện về môi trường như áp suất, nhiệt
τ
ϕ
=
Thay đổi quy luật cấp nhiên liệu sẽ làm q
i
thay đổi, vì vậy trong những động cơ
diesel tàu thuỷ hiện đại, người ta chế tạo cam nhiên liệu có biên dạng thay đổi nhằm
thay đổi vận tốc của piston bơm cao áp. Áp suất phun nhiên liệu ở giai đoạn đầu của
những bơm cao áp loại này có thể nhỏ hơn 2 ÷ 3 lần so với giai đoạn cuối.
Giai đoạn cháy thứ 3 là giai đoạn cháy khi piston đã đi từ ĐCT xuống ĐCD.
Thời gian của giai đoạn 3 phụ thuộc vào thời gian của giai đoạn 1, giai đoạn 2 và góc
cấp nhiên liệu toàn bộ. Thay đổi góc cấp nhiên liệu toàn bộ sẽ làm cho thời gian của
giai đoạn 3 thay đổi. Khi góc cấp nhiên liệu toàn bộ không đổi việc kéo dài hay rút
ngắn thời gian của giai đoạn 1 sẽ làm thay đổi giai đoạn 3.
Có thể dùng thông số sau để phân tích đường cong quá trình cháy đó là:
- 13 -
tb
i
Y
ϕ
ϕ
−= 1
Trong đó:
ϕ
i
: góc quay trục khuỷu tương ứng với thời gian chuẩn bị cháy
ϕ
tb
: góc cấp nhiên liệu toàn bộ
Từ công thức trên có thể thấy.
2
và H
2
O. Ngoài ra còn có CO và HC
sinh ra trong điều kiện thiếu không khí. Cuối cùng là các hợp chất của NO
x
và SO
x
sinh ra trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao.
1.1.4.Sự hình thành NO
x
trong động cơ
Hợp chất NO
x
là tên gọi chung cho ôxit nitơ, bao gồm hai ôxit: đó chính là ôxit
nitơ (NO) và điôxit nitơ (NO
2
). Về bản chất, NO
x
là chất khí tồn tại trong khí xả có
hàm lượng độc tố cao. Tuy có hàm lượng nhỏ trong khí xả nhưng lại là một trong
- 14 -
những thành phần chủ yếu gây ô nhiễm bên cạnh những chất như CO
2
, SO
2
, HCHO,
Ch
4
… Vì thế, việc xác định tỷ lệ NO
Sự hình thành NO
2
cũng được thể hiện qua các phương trình phản ứng sau:
NO + H
2
O <=> NO
2
+ HO
NO + O
3
<=> NO
2
+ O
2
Bởi vậy, việc đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu và không khí trong buồng đốt của
xilanh động cơ diesel sẽ tạo ra một lượng NO
x
rất lớn thải vào bầu khí quyển. Khi
nhiệt độ càng cao, khả năng hoạt hoá của nitơ càng lớn tạo các phản ứng nhanh, mạnh
hơn, hình thành lượng NO
x
lớn hơn trong cùng một thời gian công tác của động cơ. Vì
vậy, tất cả các yếu tố tác động nhằm nâng cao nhiệt độ buồng đốt đều làm tăng mức độ
ô nhiễm của NO
x
đối với môi trường.
Theo lý thuyết nói chung NO
x
sinh ra theo 3 cơ chế: NO
x
N + O
2
<=> NO + O + 136 kJ/mol (2)
N + OH <=> NO + N (3)
Phản ứng (3) chủ yếu xảy ra trong vùng giàu nhiên liệu khi nồng độ hiđrô trong
hỗn hợp cháy cao. Còn các phản ứng khác diễn ra mạnh trong khu vực đang phản ứng
cũng như trong vùng sản phẩm cháy. Trong buồng cháy của động cơ, dưới tác dụng
của áp suất cao, bề dày màng lửa không đáng kể và tồn tại trong thời gian rất ngắn, so
đó hầu như toàn bộ NO hinhg thành phía sau màng lửa. Tuy nhiên, chính bộ phận nhỏ
NO được tạo ra trong khu vực phản ứng (hoặc là trong màng lửa) mới có thể tạo ra
những chất còn lại của họ NO
x
như NO
2
, N
2
O … Vì tốc độ phản ứng tạo NO thấp hơn
nhiều so với tốc độ phản ứng cháy, nên trong khu vực phản ứng cháy nồng độ NO ít
chịu ảnh hưởng của nồng độ ôxy. Theo thí nghiệm Heywoos, sau điểm chết trên
khoảng 20° thì nồng độ NO không thay đổi nữa và bằng chính giá trị đo được trên
đường xả, nghĩa là toàn bộ NO được sinh ra tại giai đoạn cháy mãnh liệt nhất và có
nhiệt độ cao nhất. Từ đó cũng cho biết rằng nồng độ No phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ
của phản ứng cháy.
1.1.4.2.Sự hình thành điôxit nitơ (NO
2
)
Qua việc tính toán nồng độ của các chất trong sản phẩm cháy theo điều kiện cân
bằng nhiệt động cho thấy: trong điều kiện cháy bình thường của hỗn hợp đồng nhất,
nồng độ NO
2
2
+ O → NO + O
2
Trong trường hợp NO
x
sinh ra trong ngọn lửa bị làm mát ngay bởi môi chất có
nhiệt độ thấp thì sẽ không thể trở lại dạng NO ban đầu, nghĩa là lượng NO
2
tạo ra tử
NO sẽ được duy trì trong sản phẩm cháy và trong dòng khí xả của động cơ.
- 17 -
Khi động cơ diesel làm việc ở chế độ tải thấp thì trong buồng cháy tồn tại nhiều
vùng lạnh có khả năng làm giảm và ngăn chặn phản ứng ngược, trong trường hợp này
tỷ lệ NO
2
có trong NO
x
là rất lớn.
Hình 1.3: Tỷ lệ NO
2
/NO
x
theo tải ứng với các tốc độ khác nhau của động cơ
Ngoài ra, NO
2
cũng hình thành từ NO trên đường xả khi tốc độ thải nhỏ và có sự
hiện diện của ôxy trong khí xả, lượng NO
2
hònh thành trên đường xả chiếm khoảng 5
÷ 10% tổng lượng thải NO
2
O) chủ yếu hình thành từ các sản phẩm trung gian NH và NCO
khi chúng tác dụng với NO, được thể hiện qua các phản ứng sau:
NH + NO → N
2
O + H
NCO + NO → N
2
O + CO
100 200 300 400
5
10
15
20
25
30
0
¸p suÊt cã Ých trung b×nh (kPa)
Tû lÖ NO
2
/NO
x
(%)
1700 (v/p)
2000 (v/p)
2400 (v/p)
- 18 -
Cơ chế hình thành N
2
O bị giới hạn ở vùng hyđrat hoá, nơi có mất độ nguyên tử
kết cấu, tình trạng kỹ thuất và yếu tố khai thác. Các yếu tố kết cấu như: mức độ xoáy
lốc, dạng buồng cháy, việc tăng áp động cơ… Còn các yếu tố khai thác như: hệ số dư
lượng không khí, hồi lưu khí xả, cung cấp nhiên liệu, phụ tải và vòng quay động cơ,
tính chất nhiên liệu, nhiệt độ cực đại, các chế độ vận hành động cơ.
1.2.1.Ảnh hưởng của các yếu tố kết cấu động cơ
1.2.1.1.Ảnh hưởng của hình dạng buồng cháy
Theo các nghiên cứu cho thấy, hình dạng buồng cháy ảnh hưởng lớn đến tính
năng kinh tế - kỹ thuật và mức độ phát sinh ô nhiễm của động cơ, Nếu xét trong các
điều kiện như nhau giữa hai kiểu buồng cháy thống nhất và buồng cháy phân cách thì
nồng độ NO
x
trong kiểu buồng cháy thống nhất lớn hơn. Sự khác nhau này có thể được
giải thích là: trong động phun gián tiếp (buồng cháy phân cách) hỗn hợp quá đậm
trong buồng cháy phụ và quá loãng trong buồng cháy chình có tác dụng làm giảm tốc
độ tạo thành NO
x
.
Người ta đã tính được rằng, một bộ phận nhỏ NO được hình thành trong buồng
cháy chính (không quá 35%), còn phần lớn được hình thành trong buồng cháy phụ ở
môi trường hỗn hợp đậm đặc. Ngay sau đó NO chuyển sang buồng cháy chính ở đó
các phản ứng phân giải NO bị ngăn chặn do hoà trộn bới không khí thừa. Chính vì
phần lớn NO sinh ra trong buồng cháy phụ nên việc tăng thể tích buồng cháy phụ sẽ
tăng nồng độ NO ở động cơ phun gián tiếp.
- 19 -
Hỡnh 1.4 cho thy s nh hng ca t s th tớch bung chỏy ph trờn bung
chỏy chớnh n nng NO
x
trong ng c phun giỏn tip. T s ny c ký hiu V
r
,
1,1
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Độ đậm hỗn hợp
Nồng độ NOx (ppm)
50% tải
70% tải
Toàn tải
Vr = 0,4
Vr = 0,35
Vr = 0,3
- 20 -
Hình 1.5 thể hiện sự ảnh hưởng của tỷ số xoáy lốc đến sự phát sinh bồ hóng và
NO
x
trong xilanh động cơ. Hình vẽ đã chỉ ra sự trái ngược nhau giữa việc phát sinh hai
độc tố phổ biến này khi tỉ số xoáy lốc tăng lên hoặc giảm đi.
Hình 1.5: Ảnh hưởng của tỉ số xoáy lốc đến NO
x
và bồ hóng
Mức độ xoáy lốc khí nạp cũng ảnh hưởng đến suất tiêu hao nhiên liệu của động
cơ. Khi tỉ số xoáy lốc tăng sẽ làm tăng tốc độ hình thành NO
x
1800
0,2
0,4
0,6
0,8
Nång ®é NO
x
(ppm)
NOx
Bå hãng
Khèi luîng bå hãng (g/m3)
TØ sè xo¸y lèc
- 21 -
1.2.2.Ảnh hưởng của các yếu tố khai thác động cơ
1.2.2.1.Ảnh hưởng của hệ số dư lượng không khí
Rất nhiều người cho rằng, tỷ số hoà trộn giữa nhiên liệu và không khí trong sự
tạo thành hỗn hợp cháy trong xilanh là yếu tố quan trọng trong việc xác định tốc độ
hình thành NO
x
và thanhg phần khí thải từ động cơ. Đối với động cơ diesel, hệ số dư
lượng không khí trung bình (α
TB
) của hỗn hợp phụ thuộc trực tiếp vào lượng nhiên liệu
cấp cho chu trình. Theo tính toán, tỉ lệ cần thiết giữa không khí và nhiên liệu để đốt
cháy hoàn toàn nhiên liệu là:
Tỷ lệ = Khối lượng không khí / Khối lượng nhiên liệu = 14,5 (lần)
Đây là hệ số tỷ lệ không khí tối ưu cho quá trình cháy xảy ra hoàn toàn trong
xilanh. Nếu tỷ lệ trên nhỏ hơn 14,5 thì hỗn hợp đó được gọi là hỗn hợp “no”. Ngược
lại, nếu lượng không khí nhiều để tỷ lệ trên lớn hơn 14,5 thì được gọi là hỗn hợp
“đói”.
, tức là tốc độ tạo
thành và nồng độ NO
x
giảm đi. Vì vậy hệ số khí sót γ
r
càng cao thì nồng độ NO
x
càng
thấp. Tuy nhiên, khí sót tăng lên có xu hướng làm tăng CO và bồ hóng, và khi tỉ lệ khí
sót vượt quá giới hạn cho phép sẽ làm tốc độ cháy giảm dẫn đến quá trình cháy không
hoàn toàn, gây mất ổn định đến quá trình làm việc của động cơ. Vì vậy, tỉ lệ tối ưu của
hồi lưu khí xả cần phải được chọn kỹ để có thể vừa giảm mức độ phát sinh NO
x
, vừa
đảm bảo tính kinh tế - kỹ thuật của động cơ.
1918
171615
0
270
280
290
300
310
2
4
6
8
10
TØ lÖ kh«ng khÝ/nhiªn liÖu
Nång ®é HC, NO
x
thông qua nhiệt độ và áp suất
cực đại trong xilanh. Khi tăng góc phun sớm sẽ làm cho thời điểm bắt đầu cháy xuất
hiện sớm do đó làm tăng giá trị áp suất cực đại, và do hỗn hợp cháy sớm nên thời gian
sản phẩm cháy tồn tại ở nhiệt độ cao sẽ dài. Đó là hai điều kiện thuận lợi thúc đẩy hình
thành NO
x
nhanh hơn. Vì thế khi tăng góc phun sớm sẽ làm tăng nồng độ NO
x
trong
khí xả.
10 20 30
0
50
100
150
200
250
Tû lÖ khÝ x¶ håi luu (%)
Tû lÖ HC, NO , bå hãng (%)
HC
Bå hãng
NO
x
- 24 -
Hình 1.8: Quan hệ giữa NO
x
và bồ hóng khi thay đổi góc phun sớm
Hình 1.8 thể hiện mối quan hệ giữa NO
x
Hµm luîng NO
x
(g/kW.h)
Bå hãng (g/kW.h)
- 25 -
Hình 1.9: Ảnh hưởng của thời gian và thời điểm cấp nhiên liệu đến NO
x
và bồ hóng
Tốc độ phun nhiên liệu cũng ảnh hưởng đến nồng độ NO
x
và bồ hóng. Với tốc độ
phun cao ở động cơ phun trực tiếp sẽ làm tăng mức độ hoà trộn nhiên liệu – không khí,
hỗn hợp cháy mãnh liệt hơn làm nhiệt độ cực đại T
max
cao hơn, do đó làm tăng nồng độ
NO
x
và lượng bồ hóng giảm đi.
Hình 1.10: Ảnh hưởng của áp suất phun đến độ khói đen và nồng độ NO
x
Hình 1.10 cho thấy ảnh hưởng của áp suất phun (tốc độ phun) đến độ khói đen và
nồng độ NO
x
của động cơ diesel phun trực tiếp.
Quy luật phun nhiên liệu cũng giữ vai trò quan trọng trong việc phát sinh các chất
§CT
5
30 25 20
15
10
(ppm)
50 100 150 200 250
0
500
1000
1500
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
§é khãi
NO
x
Copyright: Tài liệu đại học ©