Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Hình 2.3: Ảnh hưởng của NO2 đến quang hợp

Hình 2.3: Ảnh hưởng của NO2 đến quang hợp

Tải bản đầy đủ - 0trang

Tiếp theo là các phản ứng với sự tham gia của các ngun tử có tính

năng hoạt hố cao:

N2 + O



NO + N



(2.2)



N + O2



NO + O



(2.3)



Ngồi ra NO còn được hình thành từ các phản ứng sau:

N + OH



NO + H



(2.4)



N2 + O2

2NO

(2.3)

NO được tạo thành trong màng lửa và trong sản phẩm cháy phía sau

màng lửa. Trong động cơ, quá trình cháy diễn ra trong điều kiện áp suất cao,

vùng phản ứng rất mỏng, thời gian cháy rất ngắn, thêm vào đó áp suất trong

xilanh tăng trong quá trình cháy, điều này làm nhiệt độ của bộ phận khí cháy

trước cao hơn nhiệt độ đạt được ngay sau khi ra khỏi màng lửa nên đại bộ

phận NO hình thành trong khu vực sau màng lửa.

2.4.1.2. Sự hình thành NO2 (peoxit nitơ)

NO2 được hình thành từ NO và các chất trung gian của sản phẩm cháy

theo phản ứng:

NO + HO2



NO2 + OH



(2.6)



Trong điều kiện nhiệt độ cao NO2 tạo thành có thể được phân giải theo

phản ứng:

NO2 + O



NO + O2



(2.7)



Khi NO2 sinh ra trong ngọn lửa bị làm mát ngay bởi mơi chất có nhiệt

độ thấp thì phản ứng (2.7) bị khống chế, nghĩa là NO2 tiếp tục tồn tại trong

sản vật cháy.

2.4.1.3. Sự hình thành N2O

N2O chủ yếu hình thành từ các chất trung gian NH và NCO khi chúng

tác dụng với NO:



NH + NO



N2 O + H



NCO + NO



N2O + CO



(2.8)

(2.9)



Kho¸ ln tèt nghiƯp

N2O chủ yếu được hình thành ở vùng oxy hố có nồng độ nguyên tử H

cao mà H là chất tạo ra sự phân huỷ mạnh N2O theo phản ứng:

N2O + H



NH + NO



(2.10)



N2O + H



N2



(2.11)



+ OH



Chính vì vậy N2O chiếm tỉ lệ rất thấp trong khí thải của động cơ đốt trong.

2.4.2. Cơ chế hình thành CO (monoxit cacbon)

CO được hình thành trong phản ứng cháy thiếu oxy

2C + O2 = 2CO

Khi hệ số dư lượng khơng khí  càng nhỏ tức là nồng độ oxy trong

hỗn hợp ít thì nồng độ CO trong khí xả càng lớn.

+ Khi   1, quá trình cháy thiếu oxy nên sinh ra nhiều CO.

+ Khi   1, về lý thuyết thừa oxy nhưng vẫn có một lượng nhỏ CO.

Lý do là trong buồng cháy vẫn có những vùng cục bộ có   1, tại đó q

trình cháy thiếu oxy.

2.4.3. Cơ chế hình thành HC (hydrocacbon)

Sự phát sinh HC là do quá trình cháy khơng hồn tồn hoặc do một bộ

phận hỗn hợp nằm ngoài khu vực lan tràn màng lửa. Điều này xảy ra do sự

không đồng nhất của hỗn hợp hoặc do sự dập tắt của màng lửa ở khu vực gần

thành hay trong các không gian chết, nghĩa là ở khu vực có nhiệt độ thấp. sự

hình thành HC trong động cơ đánh lửa cưỡng bức được giải thích theo các cơ

chế sau:

- Sự tôi màng lửa trên thành bưồng cháy: trong quá trình cháy, màng

lửa lan tràn khắp buồng cháy. Lớp hồ khí sát vách các chi tiết có nhiệt độ

thấp nên khi màng lửa lan tràn tới đây sẽ bị dập tắt, do đó nhiên liệu tại đây

khơng được đốt cháy.



Kho¸ ln tèt nghiƯp

- Ảnh hưởng của các không gian chết: các không gian chết được xem

là nguyên nhân chủ yếu phát sinh HC như: khe hở giữa pittông, xecmăng và

xilanh, không gian quanh nấm và đế xupap . . . Trong quá trình nén, hỗn hợp

bị đẩy vào các không gian chết. Do tỷ số giữa diện tích bề mặt và thể tích của

khơng gian chết lớn nên lượng hỗn hợp dồn vào đây bị làm mát nhanh chóng.

Trong q trình cháy, do sự dồn ép của màng lửa, hồ khí tiếp tục được đẩy

vào khơng gian chết. Khi màng lửa lan tràn tới không gian chết thì bị dập tắt

do nhiệt độ thấp, hồ khí tại đây không được đốt cháy.

- Sự hấp thụ và giải phóng HC ở màng dầu bơi trơn: pha dầu bơi trơn

vào nhiên liệu sẽ làm gia tăng mức độ phát sinh HC. Khi pha 5% dầu bôi trơn

vào nhiên liệu thì nồng độ HC trong khí xả có thể tăng gấp đôi hay gấp 3 so

với trường hợp động cơ làm việc với nhiên liệu không pha dầu bôi trơn.

Trong q trình nạp, màng dầu bơi trơn được tráng trên mặt gương xilanh.

Khi cháy hết nhiên liệu, màng dầu bay hơi, giải phóng hơi nhiên liệu và q

trình này tiếp tục trong thời kì giãn nở và thải. Trong quá trình đó, một bộ

phận hơi này sẽ hồ trộn với khí cháy ở nhiệt độ cao và bị oxy hố, một bộ

phận khác hồ trộn với hỗn hợp khí cháy ở nhiệt độ thấp, khơng bị oxy hố,

làm tăng HC.

- Nồng độ HC tăng theo độ đậm đặc của hỗn hợp. Tuy nhiên, khi độ

đậm đặc của hỗn hợp quá thấp, HC cũng tăng do sự bỏ lửa hay do sự cháy

khơng hồn tồn ở một số chu trình cơng tác.



CHƯƠNG 3:

SỬ DỤNG LPG - GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO HIỆU SUẤT

NHIỆT VÀ GIẢM Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG



3.1. Đặc tính của LPG

3.1.1. Thành phần chính của LPG

LPG là khí dầu mỏ hóa lỏng (Liquefied Petroleum Gas), là hỗn hợp

khí chủ yếu gồm 2 hydrocacbon no là propan (C3H8) và butan (C4H10) đã

được hóa lỏng với áp suất khoảng 7atm. Thành phần hỗn hợp LPG có tỉ lệ

propan/butan: 50/50 ± 10% (mol).

3.1.2. Tính chất của LPG

o



Ở nhiệt độ 0 C trong mơi trường khơng khí bình thường, với áp suất

bằng áp suất khí quyển, LPG bị biến dạng từ thể lỏng sang thể hơi theo tỉ lệ

thể tích 1lít LPG thể lỏng hóa thành khoảng 250 lít ở thể hơi.

3



LPG là nhiên liệu nhẹ, ρ=0,51÷0,58 (g/cm ), vận tốc bay hơi nhanh, dễ

dàng khuếch tán hòa trộn với khơng khí tạo thành hỗn hợp cháy nổ.

Ở thể lỏng, tỷ trọng của LPG nhẹ hơn nước: butan từ 0,55÷0,58 lần,

propan từ 0,5÷0,53 lần; ở thể hơi trong mơi trường khơng khí với áp suất bằng

áp suất khí quyển, LPG nặng hơn so với khơng khí: butan 2,07 lần, propan

1,55 lần.

LPG khơng mùi, khơng màu, khơng vị, khơng có độc tố. Nhiệt độ của

o



o



LPG khi cháy rất cao khoảng 1900 C÷1950 C. Trị nhiệt của LPG vào khoảng

12000 kcal/kg.

LPG không lẫn tạp chất ăn mòn và các tạp chất có chứa lưu huỳnh, vì

vậy khơng làm ăn mòn các thiết bị sử dụng.



3.1.3. Chỉ số ốctan

LPG có chỉ số ốctan cao khoảng từ 98÷100, vì vậy LPG có tính chống

kích nổ cao mà không cần pha thêm chất phụ gia.

3.2. Hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG

Hệ thống phun nhiên liệu khí vào đường ống nạp nhờ độ chân không

tại họng venturi được dùng phổ biến. Tuy nhiên, những hệ thống phun nhiên

liệu mới thể hiện nhiều ưu điểm hơn, đặc biệt là hệ thống phun nhiên liệu khí

hóa lỏng ngay trước xupap nạp. Hệ thống này có ưu điểm là ngăn chặn sự bốc

cháy của hỗn hợp trên đường nạp, hiệu suất của động cơ được nâng cao và

mức độ phát ô nhiễm giảm đi rõ rệt.

LPG có thể cung cấp cho động cơ ở dạng khí hay dạng lỏng. Ưu điểm

của việc sử dụng LPG dưới dạng khí là sự đồng nhất hồn hảo của hỗn hợp

ga-khơng khí và tránh hiện tượng ướt thành đường nạp bởi nhiên liệu lỏng,

hiện tượng này rất nhạy cảm khi động cơ khởi động và khi làm việc ở chế độ

chuyển tiếp. Điều này cho phép giảm mức độ phát sinh ô nhiễm (từ 30 đến

80% so với động cơ xăng). Nhược điểm của việc cung cấp dạng này là quá

trình điều khiển dài và sự cung cấp ga liên tục làm hạn chế khả năng khống

chế tỉ lệ khơng khí/ga, đặc biệt là giai đoạn quá độ của động cơ; công suất của

động cơ giảm đi khoảng từ 5 đến 8% do tổn thất lượng khơng khí nạp do khí

ga chiếm chỗ.

Hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG bằng cách phun ở dạng lỏng có thể

sử dụng ưu thế của LPG để hạn chế những nhược điểm trên. Ưu điểm của

việc phun LPG lỏng là tạo khả năng kiểm soát được độ đậm đặc ở mỗi lần

phun với thời gian rất ngắn, từ đó có thể khống chế được mức độ phát ơ

nhiễm khi động cơ làm việc ở chế độ quá độ. Sự bốc hơi của LPG làm giảm

đáng kể nhiệt độ khí nạp, do đó làm tăng hệ số nạp của động cơ. Mặt khác,



Kho¸ ln tèt nghiƯp

màng nhiên liệu mỏng bám trên đường nạp không đáng kể so với khi động cơ

làm việc với xăng. Điều này cho phép giảm mức độ phát sinh HC.

Tuy nhiên, việc sử dụng vòi phun thay vì bộ chế hòa khí do làm giảm

thời gian tạo hỗn hợp và mật độ nhiên liệu cung cấp dẫn đến sự không đồng

nhất của hỗn hợp và do đó có nguy cơ làm tăng nồng độ CO trong khí xả.

3.2.1. Bộ chế hòa khí

3.2.1.1. Bộ chế hòa khí dạng màng



Khơng khí



Hình 3.1: Sơ đồ mặt cắt bộ chế hồ khí dạng màng

Khi dừng động cơ, van C mở đồng thời đường vào khơng khí và ga

dưới tác dụng của lò xo R. Màng M chịu áp suất của khí nạp ở một bên, bên

kia chịu áp suất sau họng venturi được truyền qua nhờ bốn lỗ F. Khi lưu

lượng khơng khí tăng dần, van xa dần khỏi đế, tạo ra một tiết diện lưu thông

cho bởi lõi định dạng O. Biên dạng của lõi này được xác định theo nhiệt trị

của nhiên liệu. Bộ phận này cho phép đạt được hỗn hợp có thành phần khơng

đổi trong toàn bộ phạm vi hoạt động của động cơ. Sự điều chỉnh tinh được

thực hiện nhờ tác động vào hai bộ phận sau:

- Bộ giãn nở trên đường ga cho phép điều chỉnh áp suất ga-khơng khí

và tác động lên độ đậm đặc của hỗn hợp.

- Bướm V tạo ra một tổn thất áp suất thay đổi và tác động chủ yếu khi

cơng suất động cơ đạt cực đại.



Kho¸ ln tèt nghiƯp

3.2.1.2. Bộ chế hòa khí dạng van modul hóa

Khơng khí



Hình 3.2: Bộ chế hồ khí dạng modul hố

Trước khi được hút vào phía sau bướm, khí ga đã được modul hóa bởi

một bộ định lượng. Khi sử dụng hệ thống này trên các động cơ khác nhau chỉ

cần thay đổi bộ định lượng và giclơ tiêu chuẩn. Hệ thống này cho phép động

cơ làm việc lưỡng nhiên liệu xăng và ga, bộ chế hòa khí xăng được lắp phía

trước họng ga.

3.2.1.3. Họng venturi



Hình 3.3: Họng Venturi

Họng venturi dùng để tạo ra độ chân không nhằm hút nhiên liệu vào

đường ống nạp. Nó có thể được lắp đặt giữa bầu lọc gió và bộ chế hòa khí

xăng hoặc ở đế chế hòa khí, phía trước bướm ga.



Kho¸ ln tèt nghiƯp

3.2.1.4. Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu venturi trên ô tơ



Venturi

Ống xả xúc tác



Hình 3.4: Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu ống Venturi trên ô tô hiện đại

LPG được nén trong bình chứa với áp suất từ 7÷10 bar sau đó được

giãn nở và bay hơi đến một áp suất thấp hơn áp suất khí trời. Nhờ độ chân

khơng tại họng Venturi, LPG được hút vào đường nạp.

Lưu lượng LPG cung cấp được khống chế bởi bộ phận giãn nở và độ

chân không ở ống Venturi. Với bộ chế hòa khí hiện đại, lưu lượng LPG được

điều khiển bởi một bộ vi xử lý chuyên dụng.

Hệ thống nhiên liệu này đi kèm với ống xả xúc tác giúp làm giảm

lượng phát sinh ô nhiễm môi trường rất tốt. Tuy nhiên, việc nạp nhiên liệu

dưới dạng khí ảnh hưởng xấu đến hệ số nạp làm giảm công suất và momen

động cơ so với động cơ cùng cỡ chạy bằng nhiên liệu lỏng.



Kho¸ ln tèt nghiƯp

3.2.2. Cung cấp ga trực tiếp bằng xupap ga

Đối với động cơ ga có cơng suất lớn, ga thường được cung cấp bằng

một xupap đặc biệt được đặt trước cửa nạp hay ngay trong xilanh. Xupap này

có thể được điều khiển bởi một cánh tay đòn hay bởi một xilanh thủy lực.

Xupap ga được mở trễ hơn xupap nạp để tránh thất thoát ga ra đường xả trong

giai đoạn trùng điệp. Lượng ga nạp vào được điều chỉnh bởi thời gian mở

xupap ga hay độ chênh áp giữa ga và khơng khí.



Ga



Khơng

khí



Hình 3.5: Cung cấp ga bằng xupap ga

3.2.3. Hệ thống phun nhiên liệu LPG

Nhiên liệu LPG có thể được cung cấp bằng hệ thống phun vào cổ góp

(phun tập trung) hay phun vào trước xupap nạp của từng xilanh (phun riêng

rẽ). Áp suất nhiên liệu trước vòi phun của hai kiểu phun này đều cao hơn áp

suất khí quyển. Nhiên liệu phun vào động cơ có thể dưới dạng khí hay lỏng,

nhưng phun nhiên liệu dưới dạng lỏng có nhiều ưu điểm.



ống xả xúc tác



Hình 3.6: Hệ thống phun nhiên liệu LPG dưới dạng lỏng

Nhiên liệu LPG dưới dạng lỏng từ bình nhiên liệu được hút nhờ một

bơm chuyển và duy trì áp suất dư trên đường ống nạp khoảng 5 bar để tránh

sự bốc hơi. Nhiên liệu sau đó được đưa qua bộ lọc và bộ điều áp trước khi dẫn

đến vòi phun.

Vòi phun được bộ vi xử lý điều khiển một cách tự động. Bộ vi xử lý

này nhận phần lớn các tín hiệu cần thiết từ các cảm biến của hệ thống cung

cấp nhiên liệu của động cơ xăng đã có và được bổ sung thêm những thông tin

đặc thù khác của hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG.

Hệ thống phun LPG lỏng cải thiện đáng kể tính năng của động cơ cả

về hiệu suất cũng như mức độ phát sinh ô nhiễm. Công suất và momen tăng

do tăng hệ số nạp còn suất tiêu hao nhiên liệu giảm do điều chỉnh tốt lượng

nhiên liệu theo chế độ làm việc của động cơ.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Hình 2.3: Ảnh hưởng của NO2 đến quang hợp

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×