MỤC LỤC

MỤC LỤC...1

LỜI NÓI ĐẦU.....2

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU VỀ QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG ĐÁNH LỬA TRUYỀN THỐNG........... 5

1.1. Cơ sở lý thuyết ......................................................................................... 5

1.1.1 Tỷ lệ nhiên liệu – không khí............................................................. 5

1.1.2 Tỷ lệ hỗn hợp khí lý tưởng............................................................... 6

1.1.3 Hệ số dư lượng không khí................................................................. 6

1.1.4 Tính đồng nhất của hỗn hợp cháy.................................................... 8

1.1.5 Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp cháy đến công suất (Ne) và suất tiêu hao (ge) của động cơ............ 8

1.1.6 Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp cháy tới hiệu suất của động cơ 9

1.1.7 Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp cháy đến độ độc hại của khí thải         11

1.1.8 Sự phân bố hỗn hợp cháy giữa các xylanh..................................... 11

1.2. Đánh giá một số quá trình tác động đến quá trình cháy của động cơ xăng......... 13

1.2.1 Quá trình thải................................................................................. 14

1.2.2 Quá trình nạp................................................................................. 15

1.2.3 Quá trình nén................................................................................. 22

1.2.4 Quá trình cháy trong động cơ......................................................... 26

1.3. Kết luận................................................................................................... 31

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ ĐỘNG CƠ HCCI SO VỚI ĐỘNG CƠ XĂNG ĐÁNH LỬA TRUYỀN THỐNG....32

2.1. Khái quát về động cơ HCCI.................................................................. 32

2.1.1. Giới thiệu về động cơ HCC............................................................ 32

2.1.2. Đánh giá chung về động cơ HCCI................................................. 33

2.2. Đặc điểm kết cấu động cơ HCCI........................................................... 40

2.2.1. Khái quát các hệ thống cơ bản....................................................... 40

2.2.2. Hệ thống đánh lửa......................................................................... 44

2.3. Hệ thống nhiên liệu động cơ HCCI....................................................... 47

2.4. Nguyên lý hoạt động của động cơ HCCI.............................................. 51

2.5. Một số giải pháp khắc phục và nâng cao chất lượng quá trình cháy cho động cơ HCCI....61

2.6. Kết luận................................................................................................... 73

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CÁC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ TRÊN ĐỘNG CƠ HCCI.... 74

3.1. Công nghệ phun xăng trực tiếp GDI..................................................... 74

3.1.1. Giới thiệu về công nghệ phun xăng trực tiếp GDI......................... 74

3.1.2. Ứng dụng của hệ thống phun xăng trực tiếp trên động cơ HCCI... 77

3.2. Hệ thống thay đổi tỷ số nén VCR.......................................................... 79

3.3. Một số hệ thống điều khiển điện tử trên động cơ.................................. 79

3.3.1 Hệ thống VVT-I............................................................................. 80

3.3.2 Hệ thống VVTL-I........................................................................... 83

3.3.3 Hệ thống điều khiển bộ sấy nóng cảm biến ôxy/cảm biến tỷ lệ không khí nhiên liệu..... 84

3.3.4 Hệ thống điều khiển điều hòa không khí......................................... 85

3.3.5 Hệ thống điều khiển AI (Air Injection) /AS (Air Suction).................. 86

3.3.6 Hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu................................................... 86

3.3.7 Hệ thống điều khiển khí nạp........................................................... 87

3.3.8 Hệ thống ETCS-I............................................................................ 88

3.4.  Hệ thống kiểm soát khí xả..................................................................... 89

3.4.1 Giới thiệu tổng quan và nguyên lý làm việc của hệ thống............... 89

3.4.2 Bộ lọc khí xả.................................................................................. 90

3.4.3 Hệ thống giảm chấn (DP)............................................................... 92

3.4.4. Hệ thống cắt nhiên liệu khi giảm tốc độ......................................... 93

3.4.5. Hệ thống tuần hoàn khí xả (EGR)................................................. 93

3.4.6. Hệ thống thông gió cưỡng bức cho hộp trục khuỷu (PCV)............ 96

3.5. Kết luận chương 3.................................................................................. 97

KẾT LUẬN.................................................................................................... 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................. 99

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành ôtô giữ một vị trí quan trọng trong hoạt động và phát triển của xã hội. Ôtô được sử dụng phổ biến để phục vụ nền kinh tế quốc dân và trong lĩnh vực quốc phòng. Quá trình ra đời và phát triển của động cơ ô tô trải qua nhiều giai đoạn từ đơn giản đến hiện đại mà đặc biệt quan trọng là sự phát triển của các loại động cơ tiết kiệm nhiên liệu hay với những công suất khác nhau.

Cùng với sự phát triển tiến bộ khoa học kỹ thuật và công nghệ mới, động cơ sử dụng công nghệ HCCI ngày càng được tối ưu hóa, khắc phục những hạn chế thường gặp ở những ở động cơ xăng đánh lửa truyền thống đơn giản ban đầu sử dụng bugi đánh lửa đã cải tiến thành động cơ sử dụng công nghệ HCCI.

Chính từ những sự phát triển về công nghệ mà động cơ xăng đánh lửa truyền thống đã dần được thay thế và sử dụng động cơ với công nghệ HCCI.

Chính vì thế, việc nghiên cứu khai thác càng phức tạp hơn, nhất là đối với cán bộ kỹ thuật ngành xe máy quân đội. Bản thân là một học viên ngành xe máy , em chọn đề tài “Nghiên cứu, khai thác động cơ sử dụng công nghệ HCCI” để củng cố tốt hơn kiến thức của mình, đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ khi ra trường về đơn vị công tác.

                                                                                   TPHCM, ngày ... tháng ... năm 20...

                                                                            Học viên thực hiện

                                                                              ....................

Chương 1

NGHIÊN CỨU VỀ QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG ĐÁNH LỬA TRUYỀN THỐNG

1.1. Cơ sở lý thuyết.

Quá trình tạo hỗn hợp cháy được coi là có chất lượng cao khi nó thoả mãn được những yêu cầu sau:

Nhiên liệu phải được hòa trộn đều với toàn bộ lượng khí có trong buồng cháy, hay nói cách khác: hỗn hợp cháy phải đồng đều.

1.1.1.Tỷ lệ nhiên liệu - không khí

Hệ thống nhiên liệu trên động cơ xăng có chức năng làm thay đổi tỷ lệ nhiên liệu – không khí; để có được tỷ lệ hỗn hợp khí tối ưu cho mọi chế độ làm việc khác nhau của động cơ.

1.1.2.Tỷ lệ hỗn hợp khí lý tưởng.

Tỷ lệ hỗn hợp khí lý tưởng 1/14,7 được giới thiệu ở hình 1.2 gọi là lý tưởng bởi vì lượng oxy trong không khí của hỗn hợp khí này hoàn toàn thích ứng với lượng hydro trong nhiên liệu giúp cho quá trình cháy của hỗn hợp khí được hoàn chỉnh nhất. Sẽ xảy ra trình trạng nhiều nhiên liệu đối với hỗn hợp khí có tỷ lệ 1/14, cũng như quá trình dư thừa oxy đối với hỗn hợp có tỷ lệ 1/16.

Trên đây là đồ thị về ảnh hưởng của  hệ số dư lượng không khí λ đối với công suất P và suất tiêu hao nhiên liệu g­­­­­e.

+  λ = 1 Lượng không khí nạp bằng lượng không khí yêu cầu lý tưởng.

+ λ  <1 Thiếu không khí nạp hay hỗn hợp khí giàu nhiên liệu. Công suất động cơ tăng,  λ trong khoảng 0,85 - 0,95.

+  λ >1 Dư không khí nạp hay hỗn hợp khí nghèo nhiên liệu. Công suất động cơ giảm,  λ trong khoảng 1,05 - 1,30, đồng thời suất tiêu hao nhiên liệu cũng giảm.

+  λ > 1,3 Hỗn hợp quá nghèo nhiên liệu, không thể tiếp tục cháy được.

1.1.5 Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp cháy đến công suất (Ne) và suất tiêu hao nhiên liệu (ge ) của động cơ.

 Dạng điển hình của đường Ne và getheo đặc tính điều chỉnh hỗn hợp cháy của động cơ xăng, tức là đường cong thể hiện đặc điểm biến thiên của Ne và ge theo λ khi động cơ chạy ở tốc độ quay không đổi trong điều kiện giữ nguyên vị trí bướm ga. 

1.1.6. Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp cháy tới hiệu suất của động cơ.

 Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp cháy tới hiệu suất của động cơ xăng được thể hiện trên hình 2.5. Đường nét đứt biểu diễn đặc điểm biến thiên của hiệu suất lý thuyết (ηt ) theo λ; ηtsẽ giảm nhanh khi  giảm trong khu vực λ≤ 1 do phần nhiên liệu cháy không hoàn toàn tăng. Ở khu vực λ ≥1, nhiên liệu cháy hoàn toàn và nhiệt lượng chu trình là không đổi (Q = Const). 

1.1.8. Sự phân bố hỗn hợp cháy giữa các xylanh.

 Thực trạng cho thấy rằng thành phần hoà khí cung cấp cho từng xylanh riêng biệt không giống hệt nhau cả về chất và lượng. Nguyên nhân chính là do khi nhiên liệu chuyển động dọc theo đường ống nạp, thì có một màng mỏng nhiên liệu được tạo thành dọc theo vách ống ở một tỷ lệ thấp so với lượng hỗn hợp cháy ở dạng hơi. 

* Kết luận:

Qua phân tích trên ta thấy rằng quá trình tạo hỗn hợp cháy ở động cơ xăng có ảnh hưởng trực tiếp đến hàng loạt các chỉ tiê u công tác của động cơ như: hiệu suất, công suất, suất tiêu hao nhiên liệu, độ độc hại khí thải, tính năng khởi động, sự làm việc ổn định,... Do đó, muốn cho hỗn hợp cháy có chất lượng tốt thì phải đảm bảo các điều kiện sau:

- Tỷ lệ giữa không khí và nhiên liệu thể hiện qua hệ số dư lượng không khí phải thích hợp với từng chế độ làm việc của động cơ.

- Nhiên liệu trong hỗn hợp cháy phải giúp cho quá trình cháy tốt nhất, tức là nhiên liệu phải ở trạng thái hơi, phần nhiên liệu chưa bốc hơi phải là  hạt có kích thước nhỏ.

1.2. Đánh giá một số quá trình tác động đến quá trình cháy của động cơ xăng

* Khái niệm chung về quá trình trao đổi khí:

Chu trình công tác của động cơ đốt trong là tập hợp các quá trình làm việc kế tiếp nhau. Đó là các quá trình nạp, nén, cháy - dãn nở và thải. Trong các quá trình kể trên thì quá trình cháy - dãn nở là quá trình chủ yếu, trong đó nhiệt năng của nhiên liệu được biến thành cơ năng. 

1.2.1.Quá trình thải

Quá trình thải thực tế được bắt đầu từ thời điểm mở supap thải (b’) đến supap thải được đóng hoàn toàn (d) và được chia làm 3 giai đoạn.

A. Giai đoạn 1 (b’b’’)

Đây là giai đoạn thải tự do. Đoạn b’ b’’ trên đồ thị công dài hay ngắn tùy thuộc và từng loại động cơ và được chọn theo thực nghiệm. Đặc điểm của từng giai đoạn này là áp suất khí trong xi lanh p_xl lớn hơn áp suất giới hạn p_th.

B. Giai đoạn 2 (b’’r)

Giai đoạn này được gọi là giai đoạn thải cưỡng bức do pít tông chuyển động từ ĐCD đến ĐCT. Đặc điểm của giai đoạn này là áp suất khí trong xi lanh và tốc độ lưu động của dòng khí đều giảm xuống và nhỏ hơn áp suất  và tốc độ giới hạn. Sản vật cháy được thải ra nhờ chuyển động đi lên của pit tông. 

1.2.3. Quá trình nén

Mục đích, diễn biến, đặc điểm của quá trình nén thực tế

Mục đích:

Quá trình nén trong động cơ được bắt đầu từ khi pít tông đi từ ĐCD lên ĐCT sau khi đã đóng kín hoàn toàn supap nạp hoặc các cửa nạp. Quá trình nén của động cơ có ba mục đích sau:

- Mở rộng phạm vi nhiệt độ của chu trình công tác, nghĩa là do có quá trình nén nên chất lượng quá trình cháy tốt hơn, nhiệt độ cháy cao và nhiệt độ cuối quá trình dãn nở thấp nhằm nâng cao hiệu suất nhiệt của chu trình.

- Đảm thu được trong thực tế một tỷ số dãn nở cho phép lớn nhất.

a. Áp suất p_c

Áp suất cuối quá trình nén p_c  được xác định trên cơ sở phương trình trạng thái của quá trình nén đa biến :

p_c  V_a^nl   = p_c V_c^nl

b. Nhiệt độ T_c

Nhiệt độ cuối quá trình nén T_c  được xác định trên cơ sở phương trình đặc tính của khí tại điểm đầu và điểm cuối của quá trình nén:

p_aV_a = RM_aT_a

p_cV_c = RM_cT_c

d.Tình trạng kỹ thuật

Tình trạng kỹ thuật của động cơ ảnh hưởng đến chỉ số nén đa biến trung bình rất khác nhau. Nếu nhóm xi lanh- pit tông bị mòn nhiều thì hiện tượng lọt khí sẽ tăng và làm cho chỉ số n₁ giảm.

e. Chế độ làm việc không ổn định của động cơ

Những chế độ làm việc không ổn định của động cơ mà có liên  quan đến làm tăng phụ tải và số vòng quay của trục khuỷu đều dẫn đến làm trị số n₁ so với những chế độ làm việc ổn định.

1.2.4. Quá trình cháy trong động cơ

A.  Khái quát chung

Trong quá trình thực thì nhiệt lượng giả thiết được cấp vào chính là lượng nhiệt được tỏa ra do quá trình cháy của nhiên liệu với oxy, của không khí. Vậy quá trình cháy trong động cơ đốt trong là quá trình chuyển từ hóa năng của nhiên liệu sang nhiệt lượng được tiến hành thông qua các phản ứng ô xy hóa của các cacbuahydro chứa trong nhiên liệu dưới tác dụng của nhiệt độ.

B.  Hình thành màng lửa

Muốn có được màng lửa thì phải cung cấp cho các phân tử hỗn hợp khí một lượng động năng đủ để phát triển phản ứng với tốc độ cao.Trong động cơ xăng lượng động năng đó là nguồn nhiệt của tia lửa điện.Trong động cơ xăng màng lửa được tạo thành nhờ tác động của một nguồn nhiệt lớn giữa 2 cực của bugi đến một thể tích nhỏ của hỗn hợp cháy. Qúa trình cháy như vậy là quá trình cháy ở nhiệt độ cao ( 1200¸2300^oK)

1.3. Kết luận chương 1.

Qua phân tích, tìm hiểu các thông số và những yếu tố hình thành quá trình cháy trên động cơ SI (Spark ignition – động cơ đánh lửa truyền thống) ta có thể rút ra một số kết luận như sau:

a. Các yếu tố hình thành sự cháy:

 Không khí (lượng O₂ thực tế); nhiên liệu (xăng); nguồn nhiệt (^oC).

Vì vậy cần phải có sự hòa trộn với tỷ lệ thích hợp giữa không khí và nhiên liệu (tạo thành hòa khí lý tưởng) và sự tác động của nguồn nhiệt.

 Hình thành nên quá trình cháy. Đây cũng chính là đặc điểm cơ bản của động cơ xăng đánh lửa truyền thống.

b. Theo lý thuyết cháy sớm

Sự nung nóng quá mức quá mức các chi tiết của buồng cháy, khi nhiệt độ của chúng vượt quá giới hạn (700 – 800^oC) có thể gây ra cháy sớm của hỗn hợp cháy trong quá trình nén, trước khi pít tông đi đến ĐCT. 

Chương 2

PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ ĐỘNG CƠ HCCI SO VỚI ĐỘNG CƠ XĂNG ĐÁNH LỬA TRUYỀN THỐNG

2.1. Khái quát về động cơ HCCI

2.1.1. Giới thiệu về động cơ HCCI

Động cơ HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition Engine): Là một thuật ngữ được R.H Thring (Viện Nghiên cứu Tây Nam - San Antonio Texas) đưa ra để miêu tả nguyên lý cháy mới cho ĐCĐT sau khi mở rộng phát triển mô hình của Najt và Foster. HCCI được hiểu là nguyên lý cháy do nén hỗn hợp đồng nhất cho ĐCĐT : Một hình thức động cơ lai giữa động cơ diesel và động cơ xăng. 

2.1.2. Đánh giá chung về động cơ HCCI

Đối với động cơ xăng sử dụng bộ chế hoà khí, hiện tượng tự cháy hỗn hợp đồng nhất thường xảy ra sau khi động cơ hoạt động một thời gian ở chế độ tải lớn dù bugi không còn đánh lửa, do nhiệt độ các chi tiết rất cao và thời gian cháy trễ lớn khiến hoà khí tự cháy.

A. Ưu điểm của động cơ HCCI

Động cơ HCCI là sự kết hợp giữa động cơ động cơ xăng đốt cháy cưỡng bức SI (Spark Ignition) và động cơ diesel nén cháy CI (Compression

Ignition). Một động cơ HCCI hoàn thiện gồm nhiều công nghệ tiên tiến như phun nhiên trực tiếp hoặc phun trên đường nạp, pha phối khí thông minh, hệ thống tuần hoàn khí xả EGR, hệ thống thay đổi tỷ số nén..

B. Khuyết điểm

Khó hình thành hỗn hợp nghèo, đồng nhất: Yêu cầu của động cơ HCCI đó là hình thành được hỗn hợp nghèo mà đồng nhất để đảm bảo chất lượng quá trình cháy cũng như yêu cầu về tính kinh tế, để làm được điều này phải điều khiển một cách chính xác các thông số đầu vào, hệ thống nhiên liệu, nạp xả...

2.2. Đặc điểm kết cấu động cơ HCCI

2.2.1. Khái quát các hệ thống cơ bản

- Thân động cơ và cấu hình buồng đốt.

- Thân động cơ vẫn sử dụng các chi tiết của động cơ xăng hay diesel tùy thuộc vào loại nhiên liệu sử dụng, ngoài ra cần đảm bảo độ bền, độ cứng vững do áp suất sinh ra lớn có thể gây thiệt hại cho động cơ.

- Buồng cháy được sử dụng cho động cơ HCCI chủ yếu là buồng cháy thống nhất vì có nhiều ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và tiết kiệm chi phí.

2.2.2. Hệ thống đánh lửa

Tuy có nhiều phương pháp hỗ trợ động cơ HCCI hoạt động ở chế độ khởi động, cầm chừng tuy nhiên phương pháp sử dụng bugi đánh lửa được cho là tối ưu vì:

- Dễ dàng thiết kế, lắp ráp do đã có sẵn trên thị trường và tiết kiệm chi phí sản xuất.

- Điều khiển quá trình chuyển tiếp dễ dàng, hoạt động chính xác, kết cấu nhỏ gọn.

2.3. Hệ thống nhiên liệu động cơ HCCI

Động cơ HCCI sử dụng hệ thống phun nhiên liệu điện tử, những nghiên cứu gần đây cho thấy động cơ HCCI sử dụng hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp như GDI - HCCI hay Common Rail - HCCI có những kết quả tích cực trong việc hình thành hỗn hợp đồng nhất, điều khiển quá trình cháy, giảm tiêu hao nhiên liệu và giảm nồng độ các chất độc hại trong khí thải. 

2.4. Nguyên lý hoạt động của động cơ HCCI

Nguyên lý hoạt động của động cơ HCCI giống như diesel đó là động cơ nén cháy. Tuy nhiên có hai cách hình thành hỗn hợp đồng nhất đó là chuẩn bị hỗn hợp không khí - nhiên liệu trong buồng đốt bằng cách phun nhiên liệu trực tiếp hoặc chuẩn bị hỗn hợp từ trước bằng cách phun trên đường nạp như động cơ xăng.

Như vậy tổng nhiệt lượng tỏa ra trong động cơ đánh lửa cưỡng bức

được tính như sau:

^{Q =} J ^q.^dm

Trong đó

q: Nhiệt lượng trên một đơn vị khối lượng hỗn hợp nhiên liệu/không khí.

dm: Phần khối lượng của màng lửa cháy.

Đối với động cơ diesel nén cháy: ^Q ~ \^mp '^dqp ^J^md '^dqd

Quá trình giải phóng nhiệt của động cơ HCCI khác so với động cơ diesel và động cơ xăng: Cháy gần như đồng thời, không có hiện tượng lan tràn ngọn lửa

Tổng nhiệt lượng sinh ra trong động cơ HCCI được tính như sau:

                        Q = I m .dq

2.5. Một số giải pháp khắc phục và nâng cao chất lượng quá trình cháy cho động cơ HCCI

Từ những nhược điểm và hạn chế của động cơ HCCI nhiều đề tài nghiên cứu được triển khai chủ yếu về các hướng chính: Hình thành được hỗn hợp đồng nhất, điều khiển được quá trình cháy, mở rộng dải làm việc và chuyển tiếp giữa các chế độ một cách dễ dàng, phương pháp giảm thiểu HC và CO. Sau đây sẽ trình bày một số phương pháp nhằm giải quyết những hạn chế động cơ HCCI.

Theo nghiên cứu của Ryan’s đối với động cơ HCCI diesel, nếu tỷ số nén thay đổi từ 8:1 đến 12:1 thì nhiệt độ bắt đầu xảy ra tự cháy sẽ tăng khoảng 200°K.

- Điều khiển quá trình chuyển tiếp và mở rộng chế độ HCCI.

 Nguyên lý HCCI chỉ phù hợp đối với động cơ hoạt động ở tải nhỏ và trung bình trong thực tế đa số động cơ làm việc ở tải nặng, vì vậy để động cơ HCCI có thể ứng dụng vào trong thực tế cần có những phương pháp giúp cho nguyên lý cháy HCCI hoạt động ở tải nặng mà vẫn đảm bảo các chỉ tiêu khí xả, công suất, giảm tiêu hao nhiên liệu, tuổi thọ...

- Sử dụng các chất phụ gia trong chế độ khởi động và chạy cầm chừng để tăng khả năng tự cháy của nhiên liệu.

Chương 3

NGHIÊN CỨU CÁC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ TRÊN ĐỘNG CƠ HCCI

3.1. Công nghệ phun xăng trực tiếp GDI

3.1.1. Giới thiệu về công nghệ phun xăng trực tiếp GDI

A. Tổng quan về hệ thống GDI

a. Những đặc tính kỹ thuật của động cơ GDI

- Đường ống nạp thẳng góc với pít tông, tạo được sự lưu thông của lưu lượng gió tối ưu nhất.

- Hình dạng đỉnh pít tông lồi, lõm như hình vẽ tạo thành buồng cháy tốt nhất, tạo được sự hòa trộn nhiên liệu + không khí tối ưu nhất (hơn cả loại phun xăng MPI)

B. Sơ đồ cấu tạo hệ thống.

Hệ thống nhiên liệu cuả động cơ GDI về cơ bản bao gồm: bơm tạo áp suất phun, hệ thống phân phối và ổn định áp suất (common rail), kim phun, hệ thống điều khiển phun, và các thiết bị phụ khác như : thùng nhiên liệu, lọc, bơm chuyển tiếp, van an toàn, ...

C. Nguyên lý làm việc.

Ở động cơ GDI, nhiên liệu được đưa trực tiếp vào buồng đốt ở kỳ nạp hoặc kỳ nén. Để đưa được nhiên liệu vào buồng đốt động cơ trong kỳ nén, hệ thống nhiên liệu phải đáp ứng được yêu cầu áp suất phun nhiên liệu cuả kim phun phải lớn hơn áp suất trong buồng đốt ở kỳ nén, đồng thời để nhiên liệu được phun tơi hòa trộn tốt với không khí trong buồng đốt thì áp suất phun đòi hỏi phải lớn hơn áp suất không khí trong buồng đốt ở kỳ nén rất nhiều.

3.1.2. Ứng dụng của hệ thống phun xăng trực tiếp trên động cơ HCCI.

A. Phương cách hình thành hỗn hợp đối với hệ thống phun xăng trực tiếp.

- Tạo một vùng hỗn hợp đậm đồng nhất xung quanh điện cực trung tâm bugi, còn vùng xung quanh là hỗn hợp phân bố dạng phân lớp với thành phần nghèo.            

- Tạo hỗn hợp đồng nhất và phân lớp, giữa các lớp không có đường chuyển tiếp.

B. Kết cấu buồng đốt

Đỉnh piston lồi, lõm sẽ điều khiển được dòng chuyển động của hòa khí bên ngoài cũng như bên trong buồng đốt, nó giữ một vai trò quan trọng trong việc hòa trộn giữa các thành phần hỗn hợp nhiên liệu + không khí. Hỗn hợp nhiên liệu này được phun vào buồng đốt của động cơ ở cuối kỳ nén, sau đó được di chuyển tới bugi. 

3.2. Hệ thống thay đổi tỷ số nén VCR

- Đối với các xe lai giữa SI và HCCI, khi chuyển từ chế độ SI sang chế độ HCCI thì nó cần có một tỷ số nén lớn hơn, để có thể tạo ra áp suất và nhiệt độ cao cho hỗn hợp ( không khí và xăng ) tự bốc cháy sinh công đây piston đi xuống. Muốn làm được điều này yêu cầu trên xe phải được trang bị những hệ thống thay đổi  tỷ số nén theo từng chế độ hoạt động của động cơ. 

3.3. Một số hệ thống điều khiển điện tử trên động cơ.

Tất cả những hệ thống này đều được điều khiển bởi ECU động cơ.

- ETCS-i (Electronic Throttle Control System-intelligent - Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử - thông minh)

- VVT-i (Variable Valve Timing-intelligent - Thời điểm phối khí thay đổi - Thông minh)

3.3.1 Hệ thống VVT-i

A. Sơ đồ hệ thống

B. Nguyên lý làm việc

Van điều khiển dầu phối khí trục cam chọn đường dầu đến bộ điều khiển VVT-i tương ứng với độ lớn dòng điện từ ECU động cơ. Bộ điều khiển VVT-i quay trục cam nạp tương ứng với vị trí nơi mà đạp áp suất dầu vào, để làm sớm, làm muộn hoặc duy trì thời điểm phối khí.

3.3.5. Hệ thống điều khiển AI (Air Injection) /AS (Air Suction)

Hệ thống điều khiển AI/AS là một hệ thống mà cung cấp không khí vào đường ống xả để đốt cháy lại khí chưa cháy hết trong khí xả nhằm giảm khí ô nhiễm HC và CO. 

3.3.7. Hệ thống điều khiển khí nạp

Hệ thống điều khiển khí nạp được chia thành 2 đường vào lọc khí, một trong hai đường vào này có lắp một van, nó mở và đóng để đạt được hiệu quả nạp không khí phù hợp với tốc độ động cơ. Điều này làm giảm tiếng ồn nạp ở dải tốc độ thấp.

3.4.  Hệ thống kiểm soát khí xả

3.4.1 Giới thiệu tổng quan và nguyên lý làm việc của hệ thống

A. Tổng quan hệ thống kiểm soát khí xả

B. Mô tả hệ thống

Phải có trình độ công nghệ cao mới có thể bảo đảm rằng tổng lượng các thành phần (CO/HC/NOx) trong khí thải đáp ứng các quy định về khí thải.

C. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các thành phần trong hệ thống kiểm soát khí thải

Khái quát:

Bộ lọc khí xả làm cho các chất độc hại (CO, HC, NOx) phản ứng hoá học với các chất vô hại (H₂O, CO₂, N₂) khi luồng khí xả đi qua.

Nói chung, platin, palađi, iriđi, rôđi ... được sử dụng làm chất xúc tác trong ô tô.

 3.4.2 Bộ lọc khí xả

Các loại bộ lọc khí xả

- Chất xúc tác ôxy hoá: oxy hoá HC hoặc CO và tạo thành H2O hoặc CO2 không độc hại.

- Chất xúc tác khử ôxy: tách ôxy ra khỏi NOx và tạo thành N2 vô hại.

3.4.3 Hệ thống giảm chấn (DP)

Sự cần thiết

Khi bướm ga đóng vào thời điểm động cơ đang chạy với tốc độ cao thì sẽ tạo ra áp suất chân không rất mạnh trong đường ống nạp. Một phần nhiên liệu bị dính vào thành trong của đường ống sẽ bay hơi, làm cho hỗn hợp không khí-nhiên liệu trở nên quá giàu. 

3.4.5. Hệ thống tuần hoàn khí xả (EGR)

Sự cần thiết

Hệ thống EGR đưa một phần khí xả vào tái tuần hoàn trong hệ thống nạp khí.

Khi khí xả được trộn lẫn với hỗn hợp không khí-nhiên liệu thì sự lan truyền ngọn lửa trong buồng đốt bị chậm lại, bởi vì phần lớn khí xả là trơ (không cháy được).

3.5. Kết luận chương 3.

- Nghiên cứu được cấu tạo và nguyên lý làm việc của các hệ thống điều khiển điện tử trên động cơ HCCI.

- Khái quát được công nghệ thay đổi tỷ số nén VCR trên động cơ HCCI.

KẾT LUẬN

Qua thời gian học tập và nghiên cứu về chuyên ngành “Công nghệ kỹ thuật ô tô” tại Trường Sỹ quan Kỹ thuật Quân sự, em được khoa tin tưởng giao cho đề tài tốt nghiệp“Nghiên cứu, khai thác động cơ sử dụng công nghệ HCCI ”.Đây là một đề tài rất thiết thực nhưng còn nhiều khó khăn.

Với sự cố gắng của em và dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy : ThS…….…. cùng với sự giúp đỡ của quý thầy trong Khoa Ô Tô,các bạn trong lớp, em đã hoàn thành đề tài đáp ứng được yêu cầu đưa ra. Song trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, với khả năng và kinh nghiệm còn hạn chế nên không thể tránh khỏi thiếu sót. Vì vậyem rất mong sự đóng góp, chỉ bảo của quý thầy để đề tài của em được hoàn thiện hơn và đó chính là những kinh nghiệm nghề nghiệp cho em sau khi ra trường.

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy trong khoa, đặc biệt là thầy thầy : ThS…….…. đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn em để đề tài của em được hoàn thành.

Qua đây, em xin được kính chúc thầy và gia đình luôn nhiều sức khỏe, hạnh phúc và thành đạt.

Em xin trân trọng cảm ơn !

TÀI LIỆU THAM KHẢO.

        1. Lại Văn Định. “Tính kinh tế nhiên liệu của ô tô”.

Học viện kỹ thuật quân sự, năm 2006.

        2. Lại Văn Định, Vy Hữu Thành. “Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong”.

Học viện kỹ thuật quân sự, năm 1996.

        3. Hà Quang Minh. “Nguyên lý, kết cấu và khai thác các hệ thống phun xăng trên động cơ ô tô hiện đại”.

Học viện kỹ thuật quân sự, năm 2009.

        4. Trần Quốc Toản. “Giáo trình lý thuyết động cơ đốt trong”.

Trường sỹ quan kỹ thuật quân sự, năm 2008

        5. Nguyễn Văn Bình, Nguyễn Tất Tiến. “Nguyên lý động cơ đốt trong”.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"