CHỦ ĐỀ NHÓM 5: Sự hình thành chất độc hại trong khí xả động cơ diessel
trang bị hệ thống nhiên liệu Common rail và giải pháp giảm thiểu
ĐẶT VẤN ĐỀ
-

Nâng cao chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật (tiêu hao nhiên liệu, tiếng ồn,...)
Giảm thiểu ô nhiêm môi trường

Một trong những vấn đề cấp bách được đặt ra hiện nay đối với con người trong
quá trình phát triển là sự cạn kiệt nguồn tài nguyên – nhiên liệu hóa thạch và ô nhiễm
môi trường. Vì vậy mà các công nghệ mới ra đời ra đời đều hướng đến mục đích tiết
kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường. Trên thế giới ôtô là phương tiện giao
thông phổ biến nhất hiện nay và là một trong các tác nhân chính gây ô nhiễm môi
trường không khí. Do đó, vấn đề cải tiến công nghệ đối với động cơ ôtô, nhằm tiết
kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường càng trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết. Đối với
động cơ diesel, do những đặc thù riêng về cấu tạo và nguyên lý hoạt động nên việc cải
tạo động cơ theo hướng trên thường tập trung chủ yếu vào cải tiến hệ thống nhiên liệu
của động cơ. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, hệ thống nhiên liệu trên
động cơ diesel cũng có những sự thay đổi lớn so với ban đầu. Ngày nay trên các động
cơ diesel hiện đại, hệ thống nhiên liệu được điều khiển hoàn toàn bằng điện tử nhờ
vào máy tính và các thiết bị điện tử siêu chính xác, mà điển hình là hệ thống nhiên
liệu Common rail. Hệ thống nhiên liệu mới này giúp cho động cơ tiết kiệm nhiên liệu,
nâng cao công suất và giảm sự phát thải chất độc hại của khí thải. Hệ thống nhiên liệu
Common rail được khá nhiều hãng sản xuất động cơ chế tạo và được sử dụng rộng rãi
trên các ôtô ở các nước phát triển, đặc biệt là Châu Âu. Đây là một trong những công
nghệ đáp ứng được những yêu cầu mới trong quá trình phát triển, và là lựa chọn tốt
nhất trong tương lai gần đối với động cơ diesel.

ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Phát thải khí xả của Động cơ diesel trang bị hệ thống nhiên liệu
Common rail.


Hình a: Đặc tính các thành phần độc hại của động cơ diesel theo
1.1.1 Monoxit cacbon (CO)
Monoxit cac bon được hình thành
từ phản ứng:
2C + O2 = 2CO
Trong quá trình giãn nở:
CO + 2H2O = CO2 + H2
Trong điều kiện nhiệt độ:
2


CO + O2 CO2
Từ khi nhiệt độ trong quá trình giãn nở < trở đi, nồng độ CO không đổi và chính là
nồng độ CO trong khí thải.
Trong khí thải động cơ diesel, (thừa ô xy) và khá lớn nhưng vẫn có thành phần CO mặc
dù nó khá nhỏ là do vẫn có những vùng (thiếu ô xy). Dựa vào Hình a ta thấy khi tăng,
ban đàu CO giảm do nồng độ ô xy tăng và đạt cực tiểu tại . Tiếp tục tăng , CO tăng do tỷ
lệ tái hợp của CO với ô xy trong quá trình giãn nở giảm đi nên lượng CO còn lại trong
khí thải tăng lên.
1.1.2 Hydro cacbon (HC)
Hàm lượng HC chưa cháy ở khu vực nghèo như Hình b phụ thuộc vào nhiều yếu
tố như: lượng nhiên liệu phun trong thời kỳ cháy trễ, tỷ lệ không khí kéo theo vào tia
phun và những điều kiện lý hóa ảnh hưởng đến sự tự cháy của nhiên liệu xylanh.

Hình b: Sự phân bố nhiên liệu tia phun
Do lớn nên trong động cơ diesel so với động cơ xăng cũng nhỏ hơn. Khi tăng,
nhiệt độ cháy giảm nên phần nhiên liệu không cháy được sẽ tăng lên. Đối với phương
pháp hỗn hợp màng, do hiệu ứng sát vách ảnh hưởng mạnh nên lớn hơn so với trường
hợp hỗn hợp thể tích. Nếu tổ chức xoáy lốc và hòa trộn tốt trong quá trình hình thành hỗn

Các hạt P-M có kích thước từ 0,01 đến 1. Phần lớn hạt có kích thước nhỏ hơn 0,3
nên rất dễ bị hít vào và gây tổn thương cho đường hô hấp và phổi. Thành phần của P-M
phụ thuộc rất nhiều vào chế độ làm việc của động cơ và phương pháp hình thành khí hỗn
hợp. Thông thường, trong P-M chứa:
4


-

40% dầu bôi trơn
31% bồ hóng
14% các muối sun-phát ngậm nước
7% nhiên liệu điesel
8% các loại khác còn lại

II. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần chất độc hại trong khí xả
của động cơ diesel
Kĩ thuật tổ chức quá trình cháy của động cơ diesel ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ
phát sinh ô nhiễm. Động cơ diesel phun trực tiếp, có suất tiêu hao nhiên liệu riêng thấp
hơn so với động cơ có buồng cháy ngăn cách khoảng 10% và mức độ phát sinh bồ hóng
cũng thấp hơn khi động cơ làmviệc ở tải cục bộ. Tuy nhiên, động cơ phun trực tiếp làm
việc ồn hơn và phát sinh nhiều chất ô nhiễm khác (,). Vì vậy, ngày nay dạng buồng cháy
này chỉ dùng với động cơ ôtô tải hạng nặng. Việc hạn chế mức độ phát sinh ô nhiễm tối
ưu đối với động cơ diesel cần phải cân đối giữa nồng độ 2 chất ô nhiễm chính là và bồ
hóng.
2.1. Ảnh hưởng của góc phun sớm và tối ưu hoá hệ thống phun
Ảnh hưởng của chất lượng hệ thống phun đối với động cơ phun trực tiếp lớn hơn
đối với động cơ phun gián tiếp về phương diện phát sinh ô nhiễm. Trong cả hai trường
hợp, sự thay đổi góc phun sớm có ảnh hưởng ngược nhau đối với sự phát sinh , HC và bồ
hóng. Tăng góc phun sớm làm tăng áp suất cực đại và nhiệt độ quá trình cháy, do đó làm

theo chế độ động cơ. Vượt quá áp suất này, với cùng lượng phát sinh , lượng hạt rắn phát
sinh giảm nhưng suất tiêu hao nhiên liệu và độ ồn của quá trình cháy gia tăng do sự tăng
đột ngột của áp suất. Điều này có thể khắc phục được bằng cách dùng một tia phun mồi.
Quy luật phun cũng có ảnh hưởng quan trọng đến quá trình phát sinh các chất ô
nhiễm. Thời gian phun rút ngắn, áp suất phun cao cho phép gia tốc quá trình cung cấp
6


nhiên liệu dẫn đến giảm lượng HC không cháy hết. Các tiến bộ mới đây về kĩ thuật phun
nhằm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm bao gồm quy luật phun hai giai đoạn, quy luật
phun hình chữ nhật (phun đều đặn nhiên liệu và cắt nhanh khi kết thúc phun) để tránh
hiện tượng phun rớt. Phun rớt là nguyên nhân làm tăng hydrocacbure chưa cháy và hạt
rắn trong khí xả động cơ.
Đối với động cơ có buồng cháy ngăn cách, sự khống chế lưu lượng nhiên liệu kèm
theo việc giảm góc phun sớm có thể làm giảm 30% lượng trong khí thải nhưng làm tăng
lượng HC lên 100%, CO lên 70% và bồ hóng lên 150%. Để có thể đảm bảo qui luật phun
phù hợp ở mọi chế độ làm việc của động cơ cả về phương diện phát ô nhiễm lẫn tính
năng kinh tế-kĩ thuật, trên những động cơ thế hệ mới hiện nay người ta sử dụng cảm biến
λ lắp trên đường xả. Kết hợp thông số cho bởi cảm biến này với các cảm biến áp suất,
nhiệt độ khí nạp và tốc độ động cơ người ta co thể điều khiển chính xác thời điểm phun
và lượng nhiên liệu cung cấp cho mỗi chu trình. Giải pháp này đặc biệt có lợi đối với
động cơdiesel lắp trên ô tô nhằm giảm độ khói khi gia tốc.
2.2 Ảnh hưởng của dạng hình học buồng cháy
Dạng buồng cháy hợp lí cho phép tránh được lớp nhiên liệu bám trên thành do đó
giảm được nồng độ HC trong khí xả. Đối với động cơ phun trực tiếp, biện pháp có hiệu
quả nhất để làm giảm nồng độ bồ hóng là gia tăng cường độ rối và kết hợp với việc sử
dụng vòi phun nhiều lỗ. Buồng cháy tốt cần thỏa mãn các điều kiện sau đây:
- Hành trình tự do của tia nhiên liệu trong buồng cháy lớn.
- Bề mặt buồng cháy trên piston đủ lớn để tránh sự giao thoa của các tia phun.
- Cường độ rối cao trong vùng phân bố tia nhiên liệu.

nhiên liệu-không khí ngay từ lúc bắt đầu giai đoạn cháy trễ (tăng cường xoáy lốc). Nhưng
điều này gây nhược điểm là làm tăng áp suất cực đại trong buồng cháy cùng với sự tăng
tiếng ồn và mức độ phát sinh .
Hướng tia phun trong buồng cháy dự bị cho phép điều chỉnh được tốc độ hòa trộn
nhiên liệu-không khí, do đó cải thiện sự phát sinh bồ hóng. Hướng tia phun cũng ảnh
hưởng đến lượng nhiên liệu bám trên thành và đó là nguồn phát sinh HC. Vị trí của vòi
phun trong buồng cháy phụ cũng có ảnh hưởng đến sự hình thành .
2.4. Ảnh hưởng của chế độ làm việc của động cơ và chế độ quá độ
Khi giảm tốc độ động cơ từ 750 đến 680 v/phút, nồng độ các chất ô nhiễm đều
giảm khi đo theo chu trình FTP75: HC (-14%); CO(-2%); NO (-3%) và bồ hóng (-5%).
Trong thử nghiệm động cơ theo chu trình tiêu chuẩn cũng như trong thực tế, sự thay đổi
chế độ tốc độ là yếu tố làm gia tăng sự phát ô nhiễm. Nồng độ bồ hóng trong khí xả
độngcơ diesel gia tăng rất mạnh khi gia tốc vì độ đậm đặc trung bình của hỗn hợp gia
tăng. Lượng gia tăng này càng lớn khi thời gian gia tốc càng dài. Để giảm thời gian gia
tốc, cần phải tối ưu hóa việc thiết kế động cơ để có thể:
- Giảm momen quán tính các bộ phận chuyển động quay
- Giảm thể tích các bộ phận nạp thải
- Giảm nhiệt dung riêng của hệ thống làm mát
- Gia tăng công suất dự trữ
2.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ khí
8


Giảm nhiệt độ khí nạp sẽ làm giảm nhiệt độ cực đại của quá trình cháy và do đó
nồng độ NOx cũng giảm. Vì vậy, ở động cơ tăng áp người ta có khuynh hướng làm mát
khí sau máy nén để đảm bảo nhiệt độ khí nạp không vượt quá 500 độ C. Nhưng sự làm
mát khí nạp có thể kéo dài thời kì cháy trễ làm tăng mức độ phát sinh ô nhiễm như đã nêu
(những giọt nhiên liệu bám vào thành cylindre làm tăng thành phần HC và bồ hóng trong
khí xả). Khi khởi động động cơ ở trạng thái nguội, sự sấy buồng cháy hay sấy khí nạp là
cần thiết để làm giảm mức độ phát sinh HC và khói trắng. Việc sấy nóng khí nạp có thể

chế độ gia tốc lớn để hạn chế nồng độ bồ hóng. Hồi lưu khí xả tối ưu cho phép giảm được
9


40% NOx mà không làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu cũng như không làm tăng CO và
bồ hóng. Kết hợp với tăng áp, hệ thống hồi lưu khí xả cho phép làm giảm đồng thời NOx,
HC và bồ hóng.
2.8 Điều khiển vòi phun và hệ thống hồi lưu khí xả
Việc điều chỉnh các thông số công tác động cơ thường có tác dụng mâu thuẫn
nhau đối với các chất ô nhiễm khác nhau. Tuy nhiên, do mức độ ảnh hưởng đó không
đồng đều ở các điểm làm việc khác nhau của động cơ nên ở mỗi chế độ công tác ta có thể
lựa chọn một bộ thông số điều khiển tối ưu đối với các chất ô nhiễm HC, và bồ hóng.
Việc điều khiển phức tạp như vậy chỉ có thể thực hiện được nhờ hệ thống điện tử. Hệ
thống điều khiển điện tử phải thỏa mãn các điều kiện sau:
- Độ chính xác cao và nhạy, làm việc ổn định theo thời gian.
- Có khả năng điều chỉnh theo nhiều thông số
- Mềm dẻo trong lập chương trình hệ thống điều khiển để có thể áp dụng trong các điều
kiện sử dụng ô tô khác nhau (tùy theo yêu cầu của luật môi trường của từng quốc gia)
- Thực hiện việc điều chỉnh động cơ theo những chỉ tiêu cho trước. Thêm vào đó, hệ
thống phải hoạt động tin cậy trong mọi tình huống, phải được bảo vệ chống nhiễu và
chống hỏng hóc, bảo trì dễ dàng nhờ hệ thống chẩn đoán nhanh. Khi hoạt động, máy tính
điều khiển chuyên dụng nhận số liệu từ các cảm biến: vị trí thanh răng hay cần gia tốc, vị
trí kim phun, tốc độ động cơ, nhiệt độ không khí nạp,nhiệt độ nhiên liệu, nhiệt độ nước
làm mát, áp suất trong xilanh,... Sau khi xử lí, máy tính phát tín hiệu điều khiển đến bộ
phận chấp hành. Bộ phận này sẽ tác động lên cơ cấu điều khiển lượng nhiên liệu chu
trình, thời điểm bắt đầu phun, lượng khí xả hồi lưu, tỉ số truyền của hộp số. Hệ thống
điều khiển điện tử hoàn hảo như vậy cho phép làm giảm đồng thời nồng độ bồ hóng, và
tăng tính kinh tế của động cơ so với hệ thống điều khiển cơ khí, đặc biệt là kết hợp bộ
điều khiển quá trình phun và điều khiển góc phun sớm, mức độ phát ô nhiễm của động cơ
có thể giảm đi 3 lần.

2.10.2. Ảnh hưởng của thành phần thơm
Thành phần thơm của nhiên liệu diesel ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ số cetane.
Nhiên liệu không cháy hết, hạt rắn, SOF gia tăng theo hàm lượng thơm. Nồng độ ít bị
ảnh hưởng. Động cơ diesel phun trực tiếp, ít bị ảnh hưởng bởi thành phần thơm.
2.10.3. Ảnh hưởng của chỉ số cetane

11


Lượng bồ hóng giảm khi thời gian cháy trễ kéo dài, nghĩa là khi dùng nhiên liệu
có chỉ số cetane thấp. Tuy nhiên việc sử dụng nhiên liệu có chỉ số cetane thấp có thể dẫn
đến những nhược điểm quan trọng: gia tăng độ ồn nếu quá trình cháy bắt đầu quá muộn,
gia tăng lượng nhiên liệu bám trên thành cylindre và buồng cháy làm tăng mức độ phát
sinh HC và bồ hóng.
Kéo dài thời gian cháy trễ do giảm chỉ số cetane dẫn đến sự gia tăng HC, hạt rắn và CO.
Mức độ phát sinh ô nhiễm của động cơ phun gián tiếp: NOx ít bị ảnh hưởng bởi chỉ số
cetane. Đối với động cơ có buồng cháy ngăn cách, ảnh hưởng của chỉ số cetane chủ yếu
đến bộ phận SOF dẫn xuất (extractible), thành phần hạt rắn không hòa tan dường như
không bị ảnh hưởng.
Chỉ số cetane cũng ảnh hưởng đến sự phát sinh khói xanh hay khói trắng, sương mù
trong khí xả gồm những hạt nhiên liệu không cháy, hiện tượng gặp khi khởi động hay khi
làm việc trên cao áp suất giảm.
2.10.4. Ảnh hưởng của thành phần lưu huỳnh
Thành phần lưu huỳnh là một trong những đặc trưng quan trong được qui định
nghiêm ngặt đối với nhiên liệu diesel. Ở Pháp thành phần lưu huỳnh cho phép là 0,3%. Ở
Châu Âu, thành phần lưu huỳnh dao động từ 0,05% đến 0,65%. Ở Thụy sĩ, thành phần
lưu huỳnh giới hạn 0,2% còn ở California, người ta hướng tới giới hạn 0,05%.Đại bộ
phận chất ô nhiễm do lưu huỳnh gây ra tồn tại dưới dạng : Nhiên liệuchứa 0,3% lưu
huỳnh thì ở trong khí xả có khoảng 100ppm . Tuy nhiên, một bộ phận (khoảng 2 đến 3%)
bị oxy hóa thành SO3 và acide sulfurique.

phun trực tiếp nước trong cylindre hay phun trong dòng khí nạp. Giải pháp đầu tiên
dường như có hiệu quả nhất. Nước có tác dụng làm giảm nhiệt độ dẫn đến giảm ; mặt
khác, do kéo dài thời kì cháy trễ, nó làm gia tăng lượng nhiên liệu cháy trong giai đoạn
hòa trộn trước và giảm lượng bồ hóng hình thành chủ yếu trong giai đoạn cháy khuếch
tán. Điều này thấy rõ ở hình bên dưới. Kết quả này trình bày tỉ lệ giảm mức độ phát sinh
bồ hóng theo tải của động cơmột cylindre phun trực tiếp theo hai giá trị nồng độ nước
trong dầu. Người ta có thể làm giảm được 70% bồ hóng khi pha vào 10% nước.
13


14


Thành phần SOF hấp thụ bởi hạt rắn cũng gia tăng theo tỉ lệ nước. Hydrocarbure chưa
cháy gia tăng do giảm nhiệt độ cháy; sự gia tăng nhiệt độ khí nạp cũng không phải là một
biện pháp kinh tế để bù trừ sự gia tăng HC. Người ta nhận thấy rằng thành phần HAP có
mặt trong SOF tăng theo thành phần nước.

15


Sự pha nước vào nhiên liệu không phải là giải pháp hữu hiệu làm giảm ô nhiễm trong quá
trình cháy Diesel vì nếu nó làm giảm nhưng lại làm tăng HC và CO, việc làm giảm bồ
hóng còn phụ thuộc vào chế độ tải của động cơ.
III.

Một số giải pháp cụ thể để giảm thiểu phát thải độc hại trong khí xả
động cơ ô tô:

Trong khí xả của động cơ điêzen có các thành phần độc hại chính là CO, , , và P-M.

.Nhiên liệu được phun trực tiếp vào buồng đốt và phân bố đều .Vòi phun có nhiều lỗ
và áp suất phun từ 175 ÷ 200 kg /cm2 . Góc độ tia phun và đỉnh piston có dạng phù
hợp cho tia phun ra hoà trộn đều với không khí để cháy được hoàn toàn.
- Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, tổn thất nhiệt ít, tiết kiệm nhiên liệu, khởi động dễ.
- Nhược điểm: Tỷ số nén cao, áp suất phun lớn, phải dùng kim phun có nhiều lỗ nên
dễ bị nghẹt.
III.2.1.1.
Hình thành hỗn hợp trong buồng cháy ngăn cách:
III.2.1.1.1. Hình thành hỗn hợp trong buồng cháy phụ:

- Loại này có buồng đốt phụ đặt trên nắp máy chiếm khoảng 25 ÷ 150 kg/cm2 và bốt

cháy ngay 1/3 lượng nhiên liệu phun → áp suất tăng cao đột ngột đẩy phần nhiên
liệu còn lại vào buồng đốt chính và đốt cháy hoàn toàn. Do nhiên liệu được cháy ở
buồng đốt phụ mà ở buồng đốt chính số nhiên liệu được sấy nóng ,và tán nhuyễn
18


nên cháy tốt. Bởi vậy kim phun không cần có lỗ tia nhỏ để tạo sương. Loại này
được ứng dụng trên động cơ caterpilat, toyota,...
- Ưu điểm: Áp suất phun thấp nên dùng kim phun có lỗ ít bị nghẹt. Áp suất cháy
không lớn
- Khuyết điểm: Hao nhiên liệu, khó khởi động
III.2.1.2.

Hình thành hỗn hợp trong buồng cháy lốc xoáy:

- Buồng đốt này thường chiếm từ 50 ÷ 80% thể tích buồng đốt ,có dạng hình trụ hay

hình cầu đặt trên nắp xylanh .Nó thông với buồng đốt chính trong xy lanh bằng 1 hay

cháy ngăn cách cho kết quả ảnh hưởng của góc phun sớm đến thành phần là rất
nhỏ. Nói chung, giảm góc phun sớm là một biện pháp chỉ dùng để giảm .
Ngoài ra, có thể sử dụng giải pháp luân hồi khí thải; hệ thống nhiên liệu
Common rail; dùng mê-tha-nol; dùng nhiều xu páp có thể thiết kế vị trí vòi phun
cũng như đường nạp thích hợp hơn, hoàn thiện hệ thống phun nhiên liệu (tăng áp
suất phunđối động cơ buồng cháy thống nhất, điều chỉnh qui luật phun đối với hệ
thống phun điện tử); làm mát khí thải luân hồi; thiết kế hệ thống nạp có thể điều
chỉnh được chế độ xoáy và rối của môi chất; tối ưu hóa hệ thống tăng áp; cải thiện
chất lượng nhiên liệu như tăng số xê-tan, giảm hàm lượng cac-bua thơm và đặc biệt
là giảm hàm lượng tạp chất lưu huỳnh để giảm P-M...
B.

Xử lý khí thải
Đối với động cơ diesel, việc điều chỉnh tải trọng được thực hiện bằng điều
chỉnh chất tức hệ số dư lượng không khí thay đổi trong một phạm vi rấtrộng nên
không thể dùng bộ xử lý ba thành phần (đòi hỏi ). Xử lý khí thải trong động cơ
điêzen bao gồm một số biện pháp thông dụng được trình bày dưới đây.
a. Xử lý nhiệt

Về nguyên tắc, xử lý nhiệt ở động cơ điêzen cũng giống như động cơ xăng,
chủyếu nhằm mục đích giảm các thành phần CO và. Nói chung, để xử lý nhiệt có
hiệu quả nhiệt độ đối với khí thải phải rất cao nên chi đạt được ở chế độ toàn tải.
Ngoài ra, thể tích bình phải đủ lớn để thời gian lưu thông của khí trong bình đủ lớn
cho phản ứng diễn ra triệt để. Ví dụ, với động cơ có =10 l, nhiệt độ khí thải ở
chếđộ toàn tải là 800°C thì thể tích buồng phản ứng tối thiểu là 150 1. Do đó,
phương pháp xử lý nhiệt dùng cho động cơ ô tô không phù hợp vì chế độ tải luôn
thay đổi tức ít khi vận hành lâu ở chế độ toàn tải và buồng phản ứng quá cồng
kềnh nên rất khó bố trí.
b. Xử lý xúc tác
* Bộ xử lý xúc tác ô xy hóa với chất xúc tác kim loại, thường dùng là pla-tin, có tác

xốp của lõi lọc, các phần tử của muội than sẽ được giữ lại.
Tùy theo kết cấu của lõi lọc, người ta chia lọc P-M thành hai loại là lọc bề mặtvà
lọc thể tích. Các lỗ của lõi lọc bề mặt có đường kính nhỏ hơn kích thước P-M cần
lọc, do đó P-M bám trên bề mặt của lõi lọc. Lọc bề mặt có thể lọc tới 80% P-M chủ
yếu là muội than. Tuy nhiên, diện tích bề mặt lồi lọc nhanh chóng bị che phủ bởi PM nên sức cản của bộ lọc tăng lên nhanh chóng. Trái lại, lọc thể tích có đường kính
các lỗ rỗng cùa lõi lọc lớn hơn đường kính P-M cần lọc nên các hạt P-M sẽ chui vào
lõi lọc và bị giữ lại. Rõ ràng là so với bề mặt, lọc thể tích giữ được nhiều P-M hơn
và thời gian giữa hai lần bảo dưỡng lọc dài hơn. Tuy nhiên, khả năng lọc của lọc thể
tích thấp hơn, chỉ có thể lọc được 40 đến 80% lượng P-M của khí thải.

22


Muội than trong P-M bắt đầu cháy ở 500 đến 550°C, khí thải động cơ chỉ có thể
đạt nhiệt độ này ở chế độ tải lớn và toàn tải. Do đó, muội than bị giữ lại trong lõi lọc
hầu hết không thể cháy khi động cơ làm việc bình thường. Sau một thời gian làm
việc lượng P-M giữ trong lõi lọc tăng lên làm tăng sức cản của bộ lọc trên đường
thải, do đó phải bảo dưỡng lọc bằng cách đốt P-M trong lõi lọc. Quá trình này được
gọi là tái sinh lọc, thông thường đối với ô tô được thực hiện một lần sau khoảng 50
đến 500 km.
4. Những nhược điểm của hệ thống nhiên liệu truyền thống:
Dựa cơ sở lý thuyết trong quá trình hoạt động của động cơ sử dụng nhiên liệu Diesel và
kết cấu của một số hệ thống nhiên liệu truyền thống, cho thấy các nhược điểm của công
nghệ phun nhiên liệu truyền thống:
- Đối với vòi phun: Dùng áp suất nhiên liệu trong bơm cao áp nâng kim của vòi phun
để cấp nhiên liệu cho buồng đốt (có áp suất mở vòi phun ít thay đổi - đối với vòi phun
kín tiêu chuẩn dùng cho các buồng đốt thống nhất áp suất mở vòi phun vào khoảng 15 ÷
60 MPa)
- Đối với bơm cao áp:
Kết hợp với vòi phun của hệ thống nhiên liệu truyền thống, bơm cao áp tạo áp

Hệ thống nhiên liệu Common rail có các đặc điểm:
- Vòi phun: hệ thống dùng vòi phun điện tử, việc đóng mở vòi phun được thực hiện
bằng dòng điện từ hệ thống điều khiển nên không phụ thuộc vào áp suất phun và rút
ngắn thời gian phun. - Bơm cao áp: thực hiện nhiệm vụ nén nhiên liệu rồi chuyển đến
ống phân phối nên nhiên liệu có thể được nén đến áp suất rất cao và duy trì liên tục mà
không phụ thuộc vào tốc độ động cơ. Do đó, áp suất phun được nâng cao và ổn định
trong quá trình phun.
- ECM thực hiện nhiệm vụ điều khiển quá trình phun nhiên liệu dựa vào các thông số
từ môi trường và chế độ làm việc của động cơ, nên hệ thống sẽ tối ưu hóa trong quá
trình tính toán và điều khiển hệ thống.
- Đặc tính phun của hệ thống Common rail là thực hiện quy luật phun hai giai đoạn
chính:
+ Giai đoạn phun mồi vào xylanh trước điểm chết trên với góc phun lớn, có thể diễn ra
sớm trước điểm chết trên ( ĐCT), nếu thời điểm phun xuất hiện nhỏ hơn độ nhiên liệu
có thể bám vào bề mặt của piston, thành xi lanh làm loãng dầu bôi trơn. Do lượng nhiên
liệu phun ít nên áp suất sẽ không tăng đột ngột. Kết quả quá trình cháy được cải thiện.
Quá trính phun sơ khởi đóng vai trò gián tiếp trong việc là tăng công suất động cơ.
+ Sau khi nhiên liệu mồi phát hỏa sẽ thực hiện giai đoạn phun chính, lượng nhiên liệu
trong giai đoạn này sẽ cháy nhanh, do điều kiện thuận lợi của nhiên liệu cháy trong giai
đoạn phun mồi tạo ra, vì vậy thời gian chậm cháy được rút ngắn, tăng chất lượng quá
trình cháy, tăng công suất, hiệu suất và động cơ hoạt động êm hơn, đồng thời làm giảm
các thành phần độc hại trong khí xả. Những đặc điểm trên của hệ thống Common rail sẽ
giúp cho động cơ tăng công suất, hiệu suất và giảm các thành phần độc hại trong khí
thải của động cơ so với các động cơ dùng công nghệ phun nhiên liệu truyền thống.
24


+ Ngoài ra còn có giai đoạn phun thứ cấp: Dùng để đốt cháy kết hợp với hệ thống hồi
lưu khí thải EGR (Exhaust Gas Recirculation) để làm giảm lượng .
5.1. CHỨC NĂNG