Báo cáo chuyên đề Kỹ thuật ô tô máy kéo và động cơ đốt trong

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ (SEMINAR)

KỸ THUẬT ÔTÔ MÁY
KÉO
VÀ ĐỘNG CƠ ÑOÁT TRONG


KHÁC VỚI BÁO CÁO
TỔNG QUAN
BÁO CÁO TỔNG QUAN: VẤN ĐỀ CHƯA
BIẾT, SẼ NGHIÊN CỨU
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ: VẤN ĐỀ ĐÃ
BIẾT VÀ NẮM RẤT VỮNG, BÁO CÁO
CHO MỌI NGƯỜI BIẾT ĐỂ ỨNG DỤNG
Có thể là nghiên cứu của người
báo cáo, hoặc của người khác hoặc
các thông tin chuyên đề tổng hợp


CẤU TRÚC BÁO CÁO
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

GIỚI THIỆU VẤN ĐỀ
TỔNG QUAN CỦA VẤN ĐỀ
CÁC TÍNH CHẤT QUAN TRỌNG CỦA VẤN ĐỀ

NỘI DUNG VẤN ĐỀ
KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG
NHỮNG TỒN TẠI CỦA VẤN ĐỀ
HƯỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN


GIỚI THIỆU VẤN ĐỀ
1.
2.
3.
4.
5.

Nêu lên, gợi mở, phát biển vấn đề trong
một bối cảnh nào đó
Vấn đề đã nêu có thực sự có tính thời sự
hay không
Tác giả đã tiếp cận vấn đề ra sao?
Những biên giới hay các miền vấn đề khác
có liên quan
Các nguồn tài liệu trích dẫn, tham khaûo


TỔNG QUAN VẤN ĐỀ
1.
2.
3.
4.
5.
6.

7.

Tình hình nghiên cứu vấn đề trên thế giới
Tình hình nghiên cứu ở Việt nam
Những điểm cần chú ý hay cần đặt ra
Mục tiêu của báo cáo
Ý nghóa khoa học
Ý nghóa kinh tế – kỹ thuật – xã hội
Đối tượng và phạm vi của vấn đề


1.
2.
3.
4.
5.
6.

CÁC TÍNH CHẤT QUAN
TRỌNG
CỦA VẤN ĐỀ

Tính chất vó mô, tầm thế giới hoặc khu vực
Tính chất vi mô, trong nước hoặc tại một đơn
vị nghiên cứu
Những điểm quan trọng của vấn đề
Mô tả cụ thể các điểm quan trọng
Các hướng đã nghiên cứu về các tính chất
quan trọng
Tính chất quan trọng nào cần tập trung trong

bối cảnh vi mô


NỘI DUNG
CỦA VẤN ĐỀ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Xuất xứ nguồn gốc
Mô tả các đặc điểm chính của vấn đề
Các nội dung chi tiết theo hướng quan trọng
Các nội dung nhánh
Các nội dung có liên quan
Các thông số kỹ thuật – công nghệ cụ thể
Các ảnh hưởng – tác động kinh tế, xã hội,
môi trường


KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG
CỦA VẤN ĐỀ
1.
2.
3.
4.
5.

6.
7.
8.

Tính công nghệ của vấn đề
Khả năng ứng dụng về mặt công nghệ
Khả năng ứng dụng trong nghiên cứu lý
thuyết
Khả năng ứng dụng trong thực tế
Khả năng ứng dụng tại chỗ
Khả năng ứng dụng đại trà
Giá thành, chi phí khi đưa ra ứng dụng
Tính khả thi của vấn đề khi đưa ra ứng dụng


1.
2.
3.
4.
5.
6.

NHỮNG TỒN TẠI VÀ KHẢ
NĂNG NGHIÊN CỨU PHÁT
TRIỂN
CỦA VẤN ĐỀ

Những tồn tại chính của vấn đề
Những điểm mà tác giả hoặc đơn vị nghiên
cứu chưa giải quyết được

Lý do của những tồn tại chưa nghiên cứu
được
Hướng giải quyết
Hướng nghiên cứu phát triển
Tính khả thi của việc nghiên cứu phát triển


BỘ XÚC TÁC CATALYST xử
 Trước 1966: không
khí thải
lýkiểm
khísoát
thải

 1966 - 1968 California và US Federal Government: quy
định HC và CO
 1970: Clean Air Act (USA) limits levels of CO, HC and
NOx
 1973: Japan
 1984: Europe – Euro 0


BỘ XÚC TÁC CATALYST (Động cơ
xăng)
Bộ xúc tác oxy hóa (Oxidation
converter): Pt, Pd, kiểm soát CO và HC

Bộ xúc tác 3way (3 chất): kiểm soát
CO, HC và NOx cho động cơ dùng xăng
không chì

Độ phát ô nhiễm và hiệu
quả xúc tác


3 WAY CATALYST
Làm việc trong một window với “lamda” ~ 1: cho phép xử
lý đồng thời CO, HC và NOx. Cần có cảm biến lamda để
kiểm soát. Các loại Catalysts 3W:
 Hạt catalyst (pellets)
 Tổ ong nguyên khối (honeycomb monolith)
 Các bản catalyst song song (parallel plates)
 Gạc, lưới sợi (fibres pad and gauze)
 Kim loại nung kết (sintered metals)
Lựa chọn vật liệu nền phụ thuộc vào lónh vực ứng dụng.
Hiện nay thường dùng loại catalyst honeycomb monolith với
các ưu điểm sau:
 Tỉ số diện tích bề mặt-thể tích lớn với sự giảm
áp suất nhỏ
 Mạng tổ ong đảm bảo phân bố dòng khí đi qua đồng
đều với hiệu ứng “kênh-channelling” nhỏ
 Các hạt trong dòng khí (nếu có) đi qua catalyst sẽ dễ


CẤU TẠO CATALYST


Một vài thông số CATALYST
Conversion: XA = (CAo _ CA)/CAo

CAo/CA : Inlet/Outlet concentration
Space Velocity: SV = QV/V
Q: Volumetric flowrate, V: Reactor volume (porous)
Space time: VReactor/Vfeed flowrate
Residence time: length of time molecules spend in reactor
Cells density: number of cells per square inch (cpsi) of crosssectional area. Cells/cm2 = cpsi/6.4516
Open frontal area (porosity): % free cross-sectional area
available for flow, e.g. calculate the % open frontal area for a 400
cpsi monolith with square shaped cells, 1.1x1.1mm: 400 x
(1.1x1.1) x 100/25.42 = 75%. (before washcoat is applied)


Tính chất của các loại vật liệu khác nhau
dùng cho loaïi ceramic monoliths
Material

Composition

Maximum
temperatu
re, 0C

Coefficient of
thermal
expansion (20
to 10000C), 0C-1

Cordierite

2MgO.2Al2O3.5S

iO2

1350

1.1 x 10-6

Alumina

Al2O3

1800

8.8 x 10-6

Mullite

3Al2O3.2SiO2

1650

4.2 x 10-6

Lithium
aluminum
silicate

Li2O.Al2O3.4SiO2

1300

0.6 x 10-6

Aluminum
Al2O3.TiO2
1700
0.8 x 10-6
titanate
Catalyst duøng cho ôtô hiện nay là Cordierite
Honeycomb vì có độ dãn nở nhiệt thấp, độ ổn
định nhiệt cao, độ xốp lớn, sức bền oxy hóa cao


tính chất đặc trưng của vật liệu Cordierite Hone

lexander và Umehara. “Introduction to Catalitic combustion _ R. E. Hay
TT

Tên gọi

Tính chaát

1

Crystal structure

Cordierite,
2MgO.2Al2O3.5SiO2

2

Coefficient of thermal
expansion (400 – 800oC)

<1.0 x 10-6 oC-1

3

Heat capacity

837J/kg.K

4

Softening temperature

1400oC

5

Melting point

1455oC

6

Total pore volume

0.2 cm3/g

7

Porosity

35%

8

Mean pore diameter

9

Compressive strength,
A
kg/cm2

C

B

4 m
A>85
B>11
C>1


Tính chất của catalyst có 400 cpsi (62
cells/cm2), với độ dày khác nhau
cordierite ceramic substrate (NGK Locke
Inc)
Tên gọi

Wall thickness,
mm
Cell pitch, mm
Porosity, %
Bulk density, kg/m3
Open frontal area,
%
Geometric surface
area, m2/m3

WT1
0.15

WT2
0.10

1.27
35

1.27
28

430
75

320
83.4

2730

2880


tính chất đặc trưng của vật liệu Cordierite Hone

 Kích thước lỗ: 1mm,
 Chiều dày: từ 0.10 –
0.15mm
 Dạng lỗ: vuông, tam giác,
tròn, hexagonal, hình sinus…

Thép hợp kim
Fecracloy:
C
< 0.03%
Si
Cr
Al
Y

0.2 to 0.4%
15.0 to22.0%
4.0 to 5.2%
0.05 to 0.4%


nh dạng các kênh của catalyst Cordierite Honeyco


nh dạng các kênh của catalyst Cordierite Honeyco

CATALYST dùng cho động cơ
xăng

Bề mặt nền được phủ một lớp vật liệu
washcoat (high surface area material) mà trên
đó có sự phân bố của các chất xúc
tác (catalysts).
Bề dày của washcoat khoảng 10 -150m,
độ dày này có thể không đồng đều.
Vật liệu washcoat: -Al2O3
Diện tích bề mặt cao từ 10m 2/g – 1000m2/g.
Thông thường trong khoảng: 10m2/g - 100m2/g
Kích thước lỗ xốp (pore size) khoảng từ
2nm – 20nm hoặc lớn hôn


CATALYST dùng cho động cơ
 Các chất catalysts: Pt,xăng
Pd, (dùng cho phản ứng oxy

hóa) Rh dùng cho phản ứng khử NOx. Các vật liệu
này ít bị mất hoạt hoá bởi lưu huỳnh ở nhiệt độ dưới
5000C. Tính oxy hóa cao đối với HC.
 Ngoài ra: có các vật liệu tăng hoạt tính và làm ổn
định, chống lão hóa: Cerium, Lanthanum, Barium,
Zirconium, Nickel, Fe, Si, Sn…
 Tỉ lệ hoạt hóa:
@ không có cerium: Pd>Rh>Pt,

@ có cerium: Rh>Pd ~ Pt
 Thường dùng:
@ Pt, Pd/Al2O3
 Lượng các chất xúc tác:
@ (Pt-Rh)/Al2O3 hoặc (Pd-Rh)/Al
2O
3
3
@- Pd, Pt khoaûng 40g/ft – 120g/ft3
@- Rh khoaûng 4.5g/ft3 – 8.5g/ft3 (Pt hoặc Pd/Rh = 5/1)
Ví dụ: một xe hơi có dung tích động cơ 1.2 lít, sử dụng
catalyst nhóm PGM với 1.4g/l chứa 1.75g Pt và Rd với tỉ
lệ Pt/Rd = 5/1


CATALYST dùng cho động cơ xăng:
sự giảm áp suất trong catalist


Các hiện tượng xảy ra trong
Các3way
phản ứng
Catalytic và động hoá hoïc
catalyst

Conversion as a function
of temperature : rate
controlling regimes