[Kỹ thuật – Xu hướng] Công nghệ Diesel sạch : Phương án tối ưu giúp giảm ô nhiễm ?

Bên cạnh ưu điểm nổi bật là tính tiết kiệm thì động cơ diesel bị người tiêu dùng ghẻ lạnh” vì tiếng ồn lớn và “bẩn”. Tuy nhiên sự phát triển của công nghệ Diesel sạch có làm thay đổi cái nhìn của khách hàng?

Động cơ diesel được sử dụng rộng rãi bởi vì chúng có khả năng tiết kiệm nhiên liệu hơn, thải ra khí CO2 ít hơn và sinh ra công suất lớn hơn các động cơ xăng thông thường. Nhưng ngược lại, việc chăm sóc, bảo dưỡng, động cơ diesel lại tốn kém hơn bên cạnh đó nó tạo ra lượng ôxít nitơ NOx và muội than nhiều hơn.

NOx là tên gọi chung của ôxít nitơ gồm các chất NO, NO2 và N2O hình thành do sự kết hợp giữa ôxy và nitơ ở điều kiện nhiệt độ cao. Chất ô nhiễm này ngày càng được quan tâm và trong một số trường hợp, nó là chất ô nhiễm chính làm giới hạn tính năng kỹ thuật của động cơ. Các ô-xít nitơ gây ảnh hưởng lớn đến sức khoẻ con người, thay đổi nhiệt độ khí quyển, ảnh hưởng đến các loài thực vật giảm sự quang hợp của chúng, ảnh hưởng đến sinh thái…Đây chính là nguyên nhân làm động cơ diesel bị “ghẻ lạnh”, đặc biệt ở những quốc gia phát triển luôn có yêu cầu rất cao về khí thải đổi với môi trường.

Vì sao động cơ diesel bẩn”?

Quá trình cháy trong động cơ diesel gồm hai giai đoạn: giai đoạn cháy đồng nhất diễn ra ngay sau kì cháy trễ và giai đoạn cháy khuếch tán. Sự phân bố nhiệt độ và thành phần khí cháy trong không gian buồng cháy là không đồng nhất. Trong buồng cháy động cơ diesel luôn tồn tại những khu vực hay các “túi” không khí có nhiệt độ thấp. Nhờ bộ phận không khí này mà NOx hình thành trong buồng cháy động cơ diesel và được làm mát.

Quá trình cháy của động cơ Diesel
Quá trình cháy của động cơ Diesel

Mặt khác, nhiệt độ cực đại là yếu tố ảnh hưởng lớn đến sự hình thành NOx trong quá trình cháy của động cơ diesel. Trong mọi loại động cơ, sản phẩm cháy của bộ phận nhiên liệu cháy trước tiên trong chu trình đóng vai trò quan trọng nhất đối với sự hình thành NOx. Vì sau khi hình thành, bộ phận sản phẩm cháy đó bị nén làm nhiệt độ gia tăng, do đó làm tăng nồng độ NOx. Ngoài ra ở các động cơ diesel tăng áp, sự gia tăng áp suất dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ khi cháy cũng là nguyên nhân làm tăng nồng độ NOx.

Hiện nay đang tồn tại một vài công nghệ ứng dụng để giảm bớt lượng khí thải ở động cơ diesel, nhưng Cơ quan bảo vệ môi trường của Mỹ (gọi tắt là EPA) và hiệp hội công nghiệp ôtô vẫn đang tiến hành các biện pháp đánh giá và phát triển công nghệ động cơ diesel sạch (gọi tắt là CDC – Clean Diesel Car), dựa vào đó cải tiến một vài công nghệ tốt nhất để thiết kế ra một động cơ vừa đáp ứng được yêu cầu về khí thải sạch, công suất cao mà giá thành hợp lý.

Động cơ diesel sạch là gì?

Phương pháp thiết kế động cơ diesel sạch (CDC) xoay quanh một loạt mẫu thiết kế thay đổi động cơ diesel truyền thống nhằm làm giảm lượng khí NOx sinh ra, duy trì những ưu điểm và cải thiện một cách hiệu quả động cơ diesel. Bản chất của công nghệ CDC là phát triển khả năng không chế lượng NOx sinh ra trong quá trình cháy của động cơ. Lượng NOx sinh ra được giảm đi đáng kể trong buồng đốt của động cơ nhưng không hề ảnh hưởng đến hiệu suất của động cơ. Những nghiên cứu của EPA ban đầu đã chứng minh được rằng với thiết kế mới của động cơ diesel, lượng NOx sinh ra bên trong xi lanh thấp hơn rất nhiều so với mức thông thường trong công nghiệp.

Những giải pháp được sử dụng trong công nghệ CDC:

– Sử dụng hệ thống nhiên liệu kiểu tăng áp bằng thủy lực để giảm muội than và giảm lượng khói sinh ra, tăng hiệu suất của động cơ.
Hệ thống tăng áp: Tăng công suất của động cơ và tăng hiệu quả của quá trình cháy, như vậy làm giảm lượng khí cháy sinh ra và tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu.
Khí xả có áp suất thấp: nhiệt độ cực đại là nguyên nhân chính ảnh hưởng đến sự hình thành NOx trong quá trình cháy của động cơ diesel do vậy sự hình thành khí NOx sẽ giảm đi nếu giảm bớt nhiệt độ buồng cháy.
Muội than đã qua xử lý: giảm bớt lượng khói thừa và lượng hiđro-cácbon (HC) không cháy hết, các-bon ôxít trong khí xả giảm thiểu, do vậy phù hợp tiêu chuẩn đặt ra trong tương lai.

Những thách thức mà công nghệ này phải đối mặt đó là giảm hạt khí thải sinh ra trực tiếp từ động cơ, chứng minh được sự thiết thực của việc áp dụng công nghệ này trên thực tiễn thế giới, giữ được giá trị, mức độ bền vững, từng bước tiếp cận những tiêu chuẩn chặt chẽ về khí thải những quốc gia phát triển.

Tương lai nào chờ đón CDC

Xét về mặt kỹ thuật, tỉ lệ năng lượng chứa trong dầu diesel nhiều hơn trong xăng là 15%. Chính vì vậy, sử dụng động cơ diesel sẽ được lợi về hiệu suất sử dụng năng lượng. Đồng thời, do giá bán của dầu diesel thấp hơn xăng, nên kèm theo đó là lợi ích về kinh tế. Vì vậy khi công nghệ Diesel sạch có thể khắc phục được những nhược điểm, đặc biệt là về tác hại đến môi trường thì hoàn toàn có thể tin tưởng vào sự phát triển mạnh mẽ trong tương lai.

Audi RS 5 đang nhận được nhiều sự chú ý
Audi RS 5 đang nhận được nhiều sự chú ý

Trong số những “đại gia” ô tô, Audi tỏ ra nhanh chân và nhỉnh hơn phần còn lại trong việc phát triển các mẫu ô tô gắn động cơ diesel. Từ lâu, RS5 TDi vốn là niềm tự hào của Audi, nẫu xe này có kiểu dáng chắc chắn, với khả năng tăng tốc từ 0 lên 100 km/h chỉ trong 4 giây và đạt tốc độ tối đa là 280 km/h. Trái tim của mẫu xe RS5 TDi là động cơ diesel 3 lít V6 twin-turbo, công suấtw 326 mã lực và mô-men xoắn 650Nm. Với một hiệu suất hoạt động mạnh mẽ như thế, thật đáng ngạc nhiên khi biết mẫu xe RS5 TDi này sử dụng động cơ diesel, thay vì động cơ xăng như truyền thống.

Với những cải tiến mới nhất nhằm thực hiện cam kết sử dụng công nghệ diesel sạch, Audi RS5 TDi giảm thiểu lượng nhiên liệu tiêu thụ còn 5,4 lít dầu diesel cho mỗi 100 km và kiểm soát lượng khí thải CO2 dưới mức 140 gram/km.

Trước sự “bứt tốc” của Audi, Volkswagen, BMW, Mercedes-Benz, Chevrolet cũng không thể ngồi yên. Volkswagen tung ra một lúc 4 dòng xe, Jetta (thể thao), Golf (gọn nhẹ), Passat (sedan) và Touareg (SUV) hòng chiếm lĩnh thị trường tại Mỹ. BMW cũng chuẩn bị cho ra mắt phiên bản sử dụng động cơ diesel thuộc dòng 3-Series trứ danh. Mercedes-Benz cũng gia nhập cuộc đua với các mẫu GL350 (SUV lớn), ML350 (SUV trung), GLK250 (SUV nhỏ) và S350 (sedan). Chevrolet chủ động lựa chọn phân khúc bình dân, với dòng xe Cruze Diesel có giá khởi điểm tầm 25.000 USD.

Dù cuộc đua vẫn chưa ngã ngũ nhưng rõ ràng, được lợi sau cùng vẫn là người tiêu dùng. Trong tương lai, họ sẽ có nhiều lựa chọn hơn để vừa tận dụng được sức mạnh vốn có của động cơ diesel truyền thống, vừa tận hưởng tính tiện dụng, gọn nhẹ và sạch của động cơ xăng. Bước chuyển này cũng thể hiện nỗ lực cải tiến không ngừng của các hãng xe để tìm một “giải pháp thứ ba”, chứ không sa vào lối mòn rằng: “Xe chạy xăng thì sạch và êm, xe chạy dầu (diesel) thì ồn và bụi”.

Theo Autonet

[Kỹ thuật – Xu hướng] Công nghệ Diesel sạch : Phương án tối ưu giúp giảm ô nhiễm ?
4.88 8 votes