(Đồ án tốt nghiệp) nghiên cứu động cơ HCCI tính toán cải tạo động cơ diesel hoạt động theo nguyên lý HCCI

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG

NGHIÊN CỨU ĐỘNG CƠ HCCI
TÍNH TỐN CẢI TẠO ĐỘNG CƠ DIESEL HOẠT ĐỘNG
THEO NGUYÊN LÝ HCCI

Sinh viên thực hiện: LÊ ĐỨC HIỀN

Đà Nẵng – Năm 2019

i


LỜI NÓI ĐẦU
Sự ra đời của động cơ đốt trong là một bước tiến vĩ đại của nền khoa học thế
giới. Động cơ đốt trong được sử dụng như là nguồn động lực phổ biến trong các lĩnh
vực công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, ngư nghiệp, quân sự, giao thông vận tải…
Tuy nhiên trong những thập kỷ gần đây những lo ngại nghiêm trọng đã được
đặt ra liên quan đến tác động mơi trường của khí thải phát sinh từ hoạt động của các
động cơ này. Ngoài ra, trữ lượng dầu mỏ hữu hạn trên thế giới dần cạn kiệt. Vì vậy xu
hướng phát triển động cơ đốt trong hiện nay là nâng cao hiệu suất, nâng cao tính kinh
tế nhiên liệu, giảm các thành phần phát thải độc hại. Để giải quyết các vấn đề này một
công nghệ đốt cháy mới đó là cơng nghệ HCCI (nén cháy hỗn hợp đồng nhất) được
đưa ra với các ưu điểm hiệu suất nhiệt cao, tiết kiệm nhiên liệu và lượng phát thải
NOx và PM thấp. Cơng nghệ HCCI có khả năng đáp ứng các yêu cầu khắt khe về khí
thải cũng như giảm áp lực đến nguồn nhiên liệu dầu mỏ.
Đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu động cơ HCCI” sẽ làm rõ các vấn đề của động
cơ HCCI: Giới thiệu, phân tích hoạt động, kết cấu một số hệ thống, ưu nhược điểm,
khả năng ứng dụng cho động cơ HCCI.

Được sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy giáo Trần Văn Nam, cùng toàn thể
các thầy trong Khoa Cơ Khí Giao Thơng đã tạo điều kiện cho chúng em hồn thành đồ
án này. Nhưng do chưa có kinh nghiệm và trình độ của bản thân cịn hạn chế nên trong
đồ án khơng tránh khỏi những sai sót. Rất mong được sự chỉ bảo, đóng góp của các
thầy, các bạn để đồ án ngày càng được hoàn thiện hơn.

Đà Nẵng, ngày 2 tháng 6 năm 2019
Sinh viên thực hiện
Lê Đức Hiền
Tô Bá Hiếu

ii


LỜI CAM ĐOAN

Chúng em xin cam đoan đề tài: “Nghiên cứu động cơ HCCI” là một cơng trình
nghiên cứu của bản thân. Đề tài là một sản phẩm mà chúng em đã nỗ lực nghiên cứu
trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp. Trong q trình viết bài có sự tham khảo một số
tài liệu có nguồn gốc rõ ràng, được nêu rõ trong phần tài liệu tham khảo, các số liệu
trình bày trong đồ án là hồn tồn trung thực.
Sinh viên thực hiện

iii


MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................. i
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... iii

MỤC LỤC ..................................................................................................................... iv
DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ ....................................................................... vii
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ........................................................ xi
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................12
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ HCCI ...........................................................3
1.1. Sự phát triển của động cơ HCCI ..........................................................................3
1.2. HCCI là gì? ...........................................................................................................6
1.3. Cơ sở lý thuyết......................................................................................................7
1.3.1. Đặc điểm quá trình cháy của động cơ HCCI.................................................7
1.3.2. Hình thành hỗn hợp đồng nhất trong động cơ HCCI ..................................10
1.4. Ưu điểm và nhược điểm động cơ HCCI .............................................................15
1.4.1. Ưu điểm của động cơ HCCI ........................................................................15
1.4.2. Nhược điểm động cơ HCCI .........................................................................16
Chương 2: LÝ THUYẾT VỀ ĐỘNG CƠ HCCI ...........................................................19
2.1. Nguyên lý hoạt đông của động cơ HCCI ...........................................................19
2.1.1. Chu trình làm việc động cơ HCCI ...............................................................19
2.1.2. Vùng hoạt động của động cơ HCCI và các phương pháp điều khiển quá
trình cháy ...............................................................................................................21
2.2. Kết cấu động cơ HCCI .......................................................................................25

iv


2.2.1. Khái quát các hệ thống cơ bản ....................................................................25
2.2.2. Hệ thống nhiên liệu động cơ HCCI .............................................................26
2.2.2.1. Hệ thống nhiên liệu diesel HCCI .........................................................26
2.2.2.2. Hệ thống nhiên liệu GDI - HCCI .........................................................35
2.2.3. Hệ thống đánh lửa HCCI .............................................................................37
2.2.4. Hệ thống phân phối khí thơng minh ............................................................41
2.2.5. Hệ thống tuần hồn khí xả EGR ..................................................................50

2.2.6. Hệ thống điều khiển.....................................................................................53
2.2.6.1. Bộ điều khiển trung tâm ECU ..............................................................54
2.2.6.2. Các cảm biến dùng trong hệ thống .......................................................55
Chương 3: ĐỘNG CƠ HCCI LÀM NGUỒN ĐỘNG LỰC CHO Ơ TƠ .....................63
3.1. Nghiên cứu, tính tốn, cải tạo động cơ diesel làm việc theo nguyên lý HCCI ..63
3.1.1. Phương án cải tạo động cơ ..........................................................................65
3.1.1.1. Cung cấp nhiên liệu vào động cơ .........................................................65
3.1.1.2 Bộ giảm áp suất CNG ............................................................................66
3.1.1.3 Điều chỉnh tải cho động cơ ....................................................................68
3.1.1.4. Giảm tỷ số nén và điều chỉnh lượng nhiên liệu diesel .........................70
3.1.2. Tính tốn cải tạo động cơ ............................................................................72
3.1.2.1. Tính tốn giảm tỷ số nén của động cơ ..................................................72
3.1.2.2. Tính tốn nhiệt động cơ ........................................................................73
3.1.2.3. Tính tốn bộ hịa trộn venturi ...............................................................77
3.1.2.4. Tính tốn thiết kế van tiết lưu...............................................................82
3.2. Tính kinh tế kỹ thuật của động cơ HCCI ...........................................................85
3.3. Đánh giá phát thải của động cơ HCCI ................................................................91
3.3.1. NOx .............................................................................................................91
3.3.2. PM ...............................................................................................................92

v


3.3.3. HC và CO ....................................................................................................92
3.4. Nghiên cứu tính tốn động cơ SKYACTIVcủa Mazda......................................93
3.4.1. Giới thiệu về công nghệ SKYACTIV của Mazda .......................................93
3.4.2. Ưu điểm của động cơ SKYACTIV-X .........................................................93
3.4.3. Công nghệ SPCCI của Mazda .....................................................................94
3.4.4. Những giải pháp công nghệ nâng cao hiệu suất động cơ SKYACTIV-X ..97
3.4.5. Cấu tạo động cơ SKYACTIV-X .............................................................. 103

3.3.6. Chu trình làm việc động cơ SKYACTIV-X ............................................. 104
3.3.7. Đánh giá hiệu quả động cơ ....................................................................... 105
Chương 4: KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ ĐỀ XUẤT ...................................................... 109
4.1. Kết luận............................................................................................................ 109
4.2. Kiến nghị đề xuất............................................................................................. 110
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................... 111

vi


DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Bảng 3.1: Thơng số kỹ thuật động cơ cải tạo
Bảng 3.2: Thành phần khí CNG
Bảng 3.3: Các thơng số chọn dùng trong tính tốn nhiệt cho diesel
Bảng 3.4: Các thông số chọn sử dụng trong tính tốn nhiệt cho CNG
Bảng 3.5: Kết quả tính tốn nhiệt động cơ trước cải tạo và sau cải tạo
Bảng 3.6: Bảng giá trị hệ số an
Bảng 3.7: Xác định tiết diện lưu thơng của van ứng với hành trình L
Bảng 3.8: Bốn kỳ hoạt động cuả bốn xy lanh
Hình 1.1: Mơ hình phát triển động cơ HCCI (động cơ diesel bầu nhiệt 2 kỳ)
Hình 1.2: Minh họa các đặc tính cháy động cơ đánh lửa (SI), động cơ nén cháy (CI) và
động cơ nén cháy hỗn hợp đồng nhất (HCCI)
Hình 1.3: Đặc điểm tỏa nhiệt của động cơ xăng đánh lửa cưỡng bức
Hình 1.4: Đặc điểm tỏa nhiệt của động cơ HCCI
Hình 1.5: Đặc điểm tỏa nhiệt của động cơ diesel nén cháy
Hình 1.6: Các phương pháp hình thành hỗn hợp động nhất trên động cơ HCCI
Hình 1.7: Quy luật phun xung nhiên liệu
Hình 1.8: So sánh tia phun nhiên liệu của động cơ diesel thông thường (a) và
động cơ HCCI (b)

Hình 1.9: So sánh bố trí kim phun trong buồng đốt diesel thơng thường và
động cơ HCCI
Hình 2.1: Chu trình làm việc động cơ HCCI hình thành hỗn hợp bên ngồi
Hình 2.2: Chu trình làm việc động cơ HCCI hình thành hỗn hợp bên trong
Hình 2.3: Vùng hoạt động của động cơ HCCI với nhiên liệu xăng
Hình 2.4: Các giá trị áp suất trung bình (bar) trong vùng hoạt động của HCCI
vii


Hình 2.5: Hệ thống nhiên liệu Common Rail - HCCI
Hình 2.6: Cấu tạo lọc nhiên liệu
Hình 2.7: Bơm bánh răng ăn khớp trong
Hình 2.8: Cấu tạo bơm cao áp loại ba piston
Hình 2.9: Nguyên lý hoạt động bơm cao áp
Hình 2.10: Cấu tạo và hoạt động ống phân phối
Hình 2.11: Bộ hạn chế áp suất
Hình 2.12: Van xả áp
Hình 2.13: Cấu tạo vịi phun
Hình 2.14: Sơ đồ ngun lý hoạt động mạch điều khiển
Hình 2.15: Động cơ trang bị hệ thống phun xăng trực tiếp
Hình 2.16: Nguyên lý hoạt động hệ thống nhiên liệu GDI – HCCI
Hình 2.17: Hoạt động mạch điều khiển hệ thống nhiên liệu GDI - HCCI
Hình 2.18: Hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS
Hình 2.19: Nguyên lý hoạt động hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS
Hình 2.21: Các thành phần của hệ thống đánh lửa trực tiếp
Hình 2.20: Bản đồ ESA
Hình 2.22: Cấu tạo bơ bin và bugi đánh lửa
Hình 2.23: Cấu tạo bộ điều khiển trục cam
Hình 2.24: Van điều khiển dầu phối khí trục cam
Hình 2.25 : Làm sớm thời điểm phối khí

Hình 2.26 : Làm muộn thời điểm phối khí
Hình 2.27: Giữ ngun thời điểm phối khí.
Hình 2.28: Trục cam và cị mổ
Hình 2.29: Cấu tạo van điều khiển dầu vấu cam
Hình 2.30: Mạch thủy lực của hệ thống VVTL-i
Hình 2.31: Động cơ hoạt động ở tốc độ thấp và trung bình
viii


Hình 2.32: Động cơ hoạt động ở tốc độ cao
Hình 2.33: Sơ đồ hệ thống điều khiển thay đổi góc phối khí VVT-i
Hình 2.34: Hệ thống tuần hồn khí xả EGR
Hình 3.35: Cấu tạo van EGR chân khơng
Hình 2.36: Cấu tạo van EGR điện từ
Hình 2.37: Sơ đồ ngun lí điều khiển
Hình 2.38: Sơ đồ cấu tạo ECU
Hình 2.39: Cấu tạo và hoạt động của cảm biến vị trí trục khuỷu
Hình 2.40: Cấu tạo cảm biến trục cam
Hình 2.41: Cấu tạo và hoạt động của cảm biến kích nổ
Hình 2.42: Cảm biến áp suất ống phân phối
Hình 2.43: Cấu tạo và hoạt động của cảm biến oxy
Hình 2.44: Sơ đồ mạch điện cảm biến
Hình 2.45: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Hình 2.46: Sơ đồ mạch điện cảm biến nước làm mát
Hình 2.47: Cảm biến bàn đạp ga loại phần tử Hall
Hình 2.48: Cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp
Hình 2.49: Ngun lí hoạt động của cảm biến
Hình 3.1: Đơng cơ diesel YANMAR TS 230R
Hình 3.2: Bộ hịa trộn loại cùng chiều
Hình 3.3: Bộ hịa trộn loại trực giao

Hình 3.4: Kết cấu bộ giảm áp
Hình 3.5: Kết cấu van cơn
Hình 3.6: Kết cấu van cánh
Hình 3.7: Kết cấu van cầu
Hình 3.8: Cơ cấu điều chỉnh lượng nhiên liệu bơm cao áp

ix


Hình 3.9: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ cải tạo
Hình 3.10: Kết cấu bộ hịa trộn thiết kế
Hình 3.11: Sơ đồ tính tốn van tiết lưu
Hình 3.12: Cấu tạo của van tiết lưu thiết kế
Hình 3.13: Thơng số có ích của động cơ khi thiết lập q trình cháy HCCI
Hình 3.14: Các thơng số chỉ thị của động cơ khi thiết lập quá trình cháy HCCI
Hình 3.15: Quan hệ giữa ηe và pe
Hình 3.16: Quan hệ giữa ge và pe
Hình 3.17: Quan hệ giữa NOx và pe
Hình 3.18: Quan hệ giữa HC và pe
Hình 3.19: Quan hệ giữa CO2 và pe
Hình 3.20: Quan hệ giữa SMOKE và pe
Hình 3.21: So sánh phát thải NOx của các loại động cơ
Hình 3.22: Động cơ SKYACTIV-X của Mazda
Hình 3.23: Cơng nghệ SPCCI
Hình 3.24: Phân phối hỗn hợp nhiên liệu khơng khí trong SPCCI
Hình 3.25: Các yếu tố ảnh hưởng và lộ trình kỹ thuật cho việc đốt cháy lý tưởng
Hình 3.26: Hệ thống khí xả 4-2-1
Hình 3.27: Tác động của áp lực khí thải xylanh trước lên xylanh sau
Hình 3.28: Piston động cơ SKYACTIV-X
Hình 3.29: Ảnh hưởng của tỷ số nén đoạn nhiệt đến hiệu suất nhiệt

Hình 3.30: Mối quan hệ giữa nhiệt độ đốt cháy và tỷ số nén đoạn nhiệt
Hình 3.31: Hệ số tỷ số nén đoạn nhiệt ở các tỷ lệ hỗn hợp khác nhau
Hình 3.32: Cấu tạo động cơ SKYACTIV-X
Hình 3.33: Chu trình làm việc động cơ SKYACTIV-X
Hình 3.34: Biểu đồ so sánh mơ-men xoắn

x


Hình 3.35: Biểu đồ so sánh tính kinh tế nhiên liệu
Hình 3.36: Xu hướng nhiệt độ đốt cháy và phát thải NOx theo hệ số dư lượng khí
Hình 3.37: Mối quan hệ giữa tỷ lệ nhiên liệu khơng khí và lượng khí thải NOx

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

ĐCĐT

: Động Cơ Đốt Trong.

ĐCT

: Điểm Chết Trên.

ĐCD

: Điểm Chết Dưới.

HCCI

: Homogeneous Charge Compression Ignition.

CAI

: Controlled Auto Ignition.

EFI

: Electronic Fuel Injection.

GDI

: Gasoline Direct Injection.

FSI

: Fuel Stratified Injection.

VVT

: Variable Valve Timing.

VVT-i

: Variable Valve Timing with intelligence.

VVTL-i : Variable Valve Timing and Lift intelligent system.
EGR

: Exhaust Gas Recirculation.

ESA

: Electronic Spark Advance.

DIS

: Direct Ignition System.

SI

: Spark Ignition Engine.

CI

: Compression Ignition Engine.

VCR

: Variable Compression Ratio.

ECU

: Electronic Control Unit.

SCV

: Van điện từ cung cấp nhiên liệu bơm cao áp.

xi

SPCCI

: Spark Controlled Compression Ignition.

RCCI

: Reactivity Controlled Compression Ignition.

MỞ ĐẦU

I.

Đặt vấn đề

Kể từ khi ra đời động cơ đốt trong (ĐCĐT) đã đóng một vai trị quan trọng, cả
về mặt xã hội và kinh tế, trong việc định hình thế giới hiện đại. nhất là trong lĩnh vực
giao thông vận tải, cùng với việc thiếu các giải pháp thay thế thực tế, có nghĩa là vận
tải đường bộ ở hiện tại khơng thể tồn tại mà khơng có chúng. Tuy nhiên, trong những
thập kỷ gần đây, những lo ngại nghiêm trọng đã được đặt ra liên quan đến tác động
môi trường của khí thải phát sinh từ hoạt động của các động cơ này. Do đó, việc thắt
chặt luật pháp, hạn chế mức độ chất ơ nhiễm có thể phát ra từ các phương tiện giao
thơng đã được các chính phủ trên thế giới đưa ra. Ngoài ra, những lo ngại về trữ lượng
dầu hữu hạn của thế giới và gần đây hơn là do khí thải CO2 gây ra biến đổi khí hậu đã
dẫn đến việc đánh thuế nặng nề đối với vận tải đường bộ, chủ yếu đối với nhiên liệu.
Hai yếu tố này đã dẫn đến áp lực lớn đối với các nhà sản xuất xe để nghiên cứu, phát
triển và sản xuất những chiếc xe sạch hơn và tiết kiệm nhiên liệu hơn. Mặc dù có
những cơng nghệ về mặt lý thuyết có thể cung cấp nhiều lựa chọn thay thế cho động
cơ đốt trong có lợi cho môi trường hơn, chẳng hạn như pin nhiên liệu, nhưng vấn đề
thực tế là chi phí, hiệu quả và khả năng dự trữ năng lượng sẽ ngăn chúng thay thế

ĐCĐT trong tương lai gần. Trong những năm gần đây, việc áp dụng bộ chuyển đổi
xúc tác ba chiều trong động cơ xăng SI đã cho phép giảm phát thải CO, HC và NOx ra
khỏi động cơ hơn 90%. Nhưng để cho phép xử lý có hiệu quả các khí thải độc hại này
thì động cơ phải hoạt động với điều kiện hịa khí chuẩn (α=1) với sai số 1% ra ngoài
giới hạn trên, hoạt động của thiết bị sẽ bị rối loạn. Với yêu cầu như vậy sẽ ngăn động
cơ hoạt động với hỗn hợp hịa khí nghèo, giúp tiết kiệm nhiên liệu.
Hiện nay nghiên cứu cải thiện và nâng cao hiệu quả quá trình cháy vẫn là một
xu hướng để phát triển động cơ đốt trong. Một công nghệ đốt cháy mới gọi là nén cháy

xii


Nghiên cứu động cơ HCCI

hỗn hợp đồng nhất (HCCI) với hiệu suất nhiệt cao, hoạt động với lượng hỗn hợp nhạt
giúp tiết kiệm nhiên liệu, nhưng với mức phát thải NOx, PM thấp mà không cần đến
các hệ thống xử lý khí thải đắt tiền, phức tạp và khơng hiệu quả.
Kỹ thuật HCCI đã được nghiên cứu từ rất lâu, tuy nhiên, do chỉ áp dụng được
trong vùng tải nhỏ nên rất khó triển khai trên các động cơ thực tế chạy với các vùng tải
thay đổi khác nhau. Một số hãng ô tô như General Motors, Mercerdes-Benz, Huyndai
cũng đã cố gắng thương mại hóa kỹ thuật HCCI trên động cơ xe của mình nhưng đều
thất bại. Mazda chính là hãng đầu tiên đưa ra được động cơ thương mại với kỹ thuật
này với tên gọi là Skyactiv. Mazda đã có 2 thế hệ động cơ trên nền tảng Skyactiv với
tên gọi Skyactiv-G (Gasoline) và Skyactiv-D (Diesel). Năm 2019 Hãng đã giới thiệu
Skyactiv X lắp trên Mazda 3. Đây là động cơ lai giữa động cơ xăng và động cơ diesel.
Được quảng bá là loại động cơ mới có tính đột phá với hiệu suất nhiệt rất cao lên tới
56%, cao hơn 30% so với thế hệ động cơ xăng hiện tại, Skyactiv-G (phun xăng trực
tiếp).
Có thể nói rằng tương lai của động cơ lắp trên ô tô bên cạnh ô tô điện, ô tô lai
hybrid, sẽ là động cơ HCCI. Động cơ HCCI chưa được trang bị trong chương trình

chính khóa của ngành Động lực, vì vậy “Nghiên cứu động cơ HCCI” là đề tài giúp
sinh viên tìm hiểu sâu hơn về cơng nghệ mới, phân tích được ưu điểm nhược điểm và
khả năng ứng dụng của nó vào trong thực tế là nhu cầu cần thiết hiện nay. Đây sẽ là
nguồn tài liệu đóng góp một phần vào công việc học tập và nghiên cứu sau này.
II.

Đối tượng, phạm vi và mục đích nghiên cứu

− Đối tượng nghiên cứu: Động cơ HCCI
− Phạm vi nghiên cứu: Nguyên lý hoạt động, kết cấu và khả năng ứng dụng
động cơ HCCI làm nguồn động lực cho ơ tơ

− Mục đích nghiên cứu: Phân tích, lý giải về nguyên lý hoạt động, kết cấu và
khả năng ứng dụng của động cơ HCCI vào thực tế
III.

Cấu trúc đồ án tốt nghiệp
Cấu trúc đồ án gồm các phần:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về động cơ HCCI
Chương 2: Lý thuyết động cơ HCCI

SVTH: Lê Đức Hiền, Tô Bá Hiếu

GVHD: Trần Văn Nam

2


Nghiên cứu động cơ HCCI

Chương 3: Động cơ HCCI làm nguồn động lực cho ô tô
Chương 4: Kết luận và kiến nghị đề xuất

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ HCCI

1.1. Sự phát triển của động cơ HCCI
Động cơ đốt trong (động cơ loại piston) là một loại động cơ nhiệt, hoạt động
nhờ q trình biến đổi từ hố năng sang nhiệt năng do nhiên liệu được đốt cháy, rồi
sang dạng cơ năng, quá trình này được thực hiện trong xi lanh động cơ. Năng lượng
được giải phóng qua quá trình đốt cháy, quá trình đốt cháy được thực hiện chủ yếu qua
hai phương pháp. Đốt cháy cưỡng bức tiêu biểu cho động cơ xăng và tự bốc cháy tiêu
biểu cho động cơ diesel.
+ Động cơ đốt cháy cưỡng bức (SI) trong đó nhiên liệu và khơng khí hịa trộn
với nhau thành một hỗn hợp hịa khí đồng nhất và được đốt cháy cưỡng bức nhờ
nguồn nhiệt bên ngoài (tia lửa điện).
+ Động cơ nhiên liệu tự cháy (CI) trong đó nhiên liệu được phun vào trong
buồng cháy và tự bốc cháy nhờ nhiệt độ cao của môi chất cuối q trình nén.
Mỗi phương pháp đốt nhiên liệu điều có những ưu điểm và nhược điểm của nó.
Trong đó động cơ đốt cháy cưỡng bức (SI) thì có ưu điểm là lượng phát thải dạng hạt
(PM) hầu như bằng không và nhược điểm là bị hạn chế bởi tỷ số nén do hiện tượng
kích nổ nên hiệu suất nhiệt nhỏ hơn động cơ CI. Đối với động cơ CI thì có ưu điểm là
hiệu suất nhiệt cao tuy nhiên lượng phát thải dạng hạt lớn.
Tuy nhiên những năm gần đây việc lo ngại nghiêm trọng đã được đặt ra liên
quan đến tác động mơi trường của khí thải hạt và khí phát sinh từ hoạt động của các
động cơ này. Do đó, việc thắt chặt luật pháp, hạn chế mức độ các chất ơ nhiễm có thể
phát ra, đã được các chính phủ trên thế giới đưa ra. Ngồi ra, những lo ngại về trữ
lượng dầu hữu hạn của thế giới. Hai yếu tố này đã dẫn đến áp lực lớn đối với con
người để nghiên cứu cho ra đời các động cơ thân thiện hơn với môi trường và tiết kiệm
SVTH: Lê Đức Hiền, Tô Bá Hiếu

GVHD: Trần Văn Nam

3


Nghiên cứu động cơ HCCI

nhiên liệu. Một trong số đó là động cơ cháy nén hỗn hợp đồng nhất (HCCI), về mặt
nào đó động cơ HCCI kết hợp các tính năng tốt nhất của cả động cơ xăng đánh lửa
(SI) và động cơ nén cháy (CI). Giống như động cơ SI, nhiên liệu được trộn đều với
khơng khí giúp giảm thiểu phát thải hạt và giống như động cơ CI, nhiên liệu và khơng
khí được nén đến áp suất và nhiệt độ cao tự bốc cháy, dẫn đến hiệu quả cao.
Trong các nghiên cứu được công bố vài thập trước đây người ta sử dụng thuật
ngữ HCCI cho động cơ nhiên liệu diesel và CAI (Control auto ignition - tự cháy có
điều khiển) cho động cơ nhiên liệu xăng [6], tuy nhiên về bản chất đều là hỗn hợp
nhiên liệu khơng khí được hịa trộn trước, đồng nhất và hỗn hợp nhiên liệu tự bốc
cháy.
Ngày nay công nghệ HCCI/CAI thường được coi là một quá trình đốt cháy mới
trong động cơ đốt trong piston [6]. Tuy nhiên nguyên lý cháy này đã được áp dụng
cách đây hơn 100 năm trên động cơ diesel bầu nhiệt hai kỳ hoặc bốn kỳ, Trong động
cơ này dầu hỏa, hoặc dầu thô được phun lên bề mặt của buồng được làm nóng (bầu
nhiệt) từ rất sớm trong hành trình nén, để có nhiều thời gian cho nhiên liệu bay hơi và
trộn với khơng khí tạo hỗn hợp đồng nhất. Trong quá trình khởi động, bầu nhiệt được
đốt nóng ở bên ngồi bằng đèn khị hoặc đầu đốt. Khi động cơ đã khởi động, bầu nhiệt
được giữ nóng bởi khí đốt bên trong. Bầu nhiệt nóng đến mức nhiên liệu được phun và
bay hơi ngay lập tức khi nó tiếp xúc với bề mặt. Thiết kế sau đó được đặt kim phun
qua đường thơng kết nối giữa bầu nhiệt và buồng đốt chính để có thể tạo ra hỗn hợp
đồng nhất hơn, dẫn đến quá trình đốt cháy hỗn hợp đồng nhất tự động.

SVTH: Lê Đức Hiền, Tô Bá Hiếu

GVHD: Trần Văn Nam

4


Nghiên cứu động cơ HCCI
1

2

8

3

4

7

5

6

Hình 1.1: Mơ hình phát triển động cơ HCCI (động cơ diesel bầu nhiệt 2 kỳ) [8]
1. Bầu nhiệt; 2. Kim phun; 3. Piston; 4. Thanh truyền; 5. Trục khuỷu; 6. Các te;
7. Lọc khí; 8. Giảm thanh.
Hỗn hợp đồng nhất tự động bốc cháy đã được quan sát và được tìm thấy mà
nhiều người lái xe đã gặp phải với động cơ xăng chế hòa khí của họ trong những năm
sáu mươi và bảy mươi, là động cơ tiếp tục hoạt động sau khi hệ thống đánh lửa đã tắt,

loại đốt cháy tương tự cũng được tìm thấy là nguyên nhân gây ra hiện tượng
“dieseling” hoặc các sự cố khởi động nóng gặp phải trong các động cơ xăng có tỷ số
nén cao.
Nghiên cứu đầu tiên được ghi nhận về q trình đốt cháy có kiểm soát được
thực hiện bởi Nikolai Semonov vào những năm 1930. Vào năm 1979 Onishi và
Noguchi đã nghiên cứu CAI một cách có hệ thống trên một động cơ xăng hai kỳ [9],
[10]. Sau cơng trình tiên phong của Onishi và Noguchi, nghiên cứu và phát triển động
cơ xăng 2 kỳ đã đạt đến đỉnh cao trong giới thiệu của Honda về động cơ CAI sản xuất
đầu tiên cho ô tô, động cơ xe máy ARC 250 2 kỳ [11]. Năm 1983 Najt và Foster đã áp
dụng thành công quy trình cháy CAI cho động cơ 4 kỳ một xi lanh [12]. Cơng việc sau
đó đã được Thring mở rộng để kiểm tra ảnh hưởng của EGR bên ngoài và tỷ lệ khơng
khí / nhiên liệu đối với hiệu suất của động cơ [13]. Trong cơng trình này, Thring đã
giới thiệu thuật ngữ nén cháy hỗn hợp đồng nhất (HCCI) từ đó đã được nhiều người
SVTH: Lê Đức Hiền, Tơ Bá Hiếu

GVHD: Trần Văn Nam

5


Nghiên cứu động cơ HCCI

khác áp dụng để mô tả loại quá trình đốt cháy này cả trong động cơ xăng và diesel.
Năm 1992, Stockinger và cộng sự lần đầu tiên cho thấy một động cơ xăng bốn xi-lanh
có thể được vận hành nhờ khả năng tự cháy của nhiên liệu trong phạm vi tốc độ và tải
rất hạn chế bằng cách tăng tỷ số nén và sấy nóng trước khí nạp [14]. Những năm 1990
Olsson et al dã sử dụng kết hợp isooctan và heptan thông qua điều khiển vịng kín, tỷ
số nén cao và sấy nóng khơng khí [15], quá trình đốt cháy tự động đã đạt được trong
một phạm vi tốc độ và tải lớn trên động cơ diesel 6 xi-lanh 12 lít.
Đặc biệt vào những năm 2000 tại châu Âu các nhiên cứu thay đổi pha phân

phối khí đã được áp dụng vào động cơ HCCI/CAI. Nhờ khả năng giữ lại một phần khí
thải trong xi lanh có tác dụng gia nhiệt hoặc làm nhạt hỗn hợp nhiên liệu khơng khí để
điều khiển q trình cháy HCCI/ CAI.
1.2. HCCI là gì?
Thuật ngữ HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) được đưa ra để
biểu thị một nguyên lý cháy mới trong động cơ đối trong, nguyên lý cháy do nén hỗn
hợp đồng nhất.

Hình 1.2: Minh họa các đặc tính cháy động cơ đánh lửa (SI), động cơ nén cháy (CI)
và động cơ nén cháy hỗn hợp đồng nhất (HCCI)
Động cơ HCCI tự đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu và khơng khí đã hịa trộn, bằng
cách nén hỗn hợp đến nhiệt độ bốc cháy. Vì vậy, người ta có thể nói rằng HCCI là sự
pha trộn của cả động cơ SI và động cơ CI. Nhiên liệu và khơng khí được trộn sẵn
giống như động cơ SI, quá trình tự cháy do nén giống động cơ CI.

SVTH: Lê Đức Hiền, Tô Bá Hiếu

GVHD: Trần Văn Nam

6


Nghiên cứu động cơ HCCI

Động cơ HCCI có thể hoạt động với hỗn hợp hịa khí rất nhạt so với các loại
động cơ thông thường. Tỷ lệ nhiên liệu và khơng khí trong động cơ HCCI rất nhạt,
điều này làm cho nhiệt độ đốt cháy thấp dẫn đến lượng khí thải NOx cực thấp. Hỗn
hợp nhạt này cũng dẫn đến mức tiêu thụ nhiên liệu thấp so với động cơ SI thơng
thường. Vì diện tích bị cháy trong động cơ HCCI rất nhạt và được trộn sẵn, khơng có
sự đốt cháy khuếch tán nên sự hình thành PM khơng đáng kể.

Q trình đốt cháy mà ở đó tất cả các hỗn hợp nhiên liệu và khơng khí được đốt
cháy đồng thời mọi điểm trong không gian buồng đốt nên quá trình đốt diễn ra rất
nhanh rút ngắn thời gian đốt, điều này làm cải thiện hiệu suất động cơ, vì vậy động cơ
HCCI có hiệu suất tương đương với động cơ CI.
Các đặc điểm đốt cháy trê�nh 3.17 là NOx
giảm đáng kể với chế độ LPG - HCCI (phun diesel thí điểm) so với động cơ chạy chế
độ diesel thơng thường. Tuy nhiên động cơ chạy ở chế độ LPG-HCCI (phun diesel thí
điểm) khi tăng tải cao hơn thì lượng NOx có xu hướng tăng giống như động cơ diesel,
lý do này là mối quan hệ giữa quá trình cháy HCCI và quá trình cháy khuếch tán,
trong khi quá trình cháy hỗn hợp đồng nhất LPG thường có mức phát thải NOx thấp,
khi tăng tải thì hỗn hợp trở nên đậm hơn và tốc độ giả phóng nhiệt lớn, làm tăng nhiệt
độ trong xi lanh kết hợp với sự đốt cháy khuếch tán của diesel phun mồi với nhiệt độ
cao kết quả lượng NOx tăng.
• Hydrocacbon (HC)
Hình 3.18 cho thấy mối quan hệ giữa sự hình thành HC và áp suất có ích trung
bình pe cho các tải khác nhau. Sự hình thành HC là từ sự hiện diện carbon khơng cháy
trong động cơ. Khí thải HC chủ yếu bắt nguồn từ quá trình đốt cháy HCCI, nhiệt độ
đốt cháy thấp ngăn ngừa sự hình thành NOx, nhưng nhiệt độ đốt cháy trở nên q thấp
nên khơng thể oxy hóa hoàn toàn nhiên liệu. Nhiệt độ đốt cháy thấp này dẫn đến lượng
khí thải HC khơng cháy cao. Trong điều kiện không tải lượng HC tạo ra khi động cơ
chạy bằng LPG phun nhiên liệu diesel lớn hơn so với khi chạy bằng diesel. Hơn nữa
khi tải tăng, sự hình thành HC giảm nhanh với động cơ chạy bằng LPG (phun diesel
thí điểm) khi đạt được nhiệt độ cao hơn.

SVTH: Lê Đức Hiền, Tô Bá Hiếu

GVHD: Trần Văn Nam

89

Nghiên cứu động cơ HCCI

Hình 3.17: Quan hệ giữa NOx và pe

Hình 3.18: Quan hệ giữa HC và pe

• Carbon Dioxide (CO2)
Hình 3.19 cho thấy mối quan hệ giữa lượng CO2 và áp suất có ích trung bình pe
ứng với các tải khác nhau. Trên hình thì lượng CO2 được phát hiện tăng dần cùng với
sự gia tăng tải khi đông cơ hoạt động ở hai chế độ diese và HCCI-LPG. Đồng thời ở
mức tải tối đa, CO2 đo được ở chế độ HCCI-LPG thấp hơn so với động cơ ở chế độ
diesel
• Độ mờ của khói (SMOKE)
Hình 3.20 cho thấy mối quan hệ giữa độ mờ của khói (%) và áp suất có ích
trung bình pe đối với các mức tải khác nhau. Độ mờ của khói tăng khi tăng lượng
carbon không cháy. Carbon không cháy sẽ tiếp tục hình thành muội than dẫn đến hình
thành khói. Khi áp suất có ích trung bình pe đạt từ 0 đến 3 bar, độ mờ của khói tăng
theo lượng carbon khơng cháy được hình thành bởi chế độ cháy HCCI-LPG, sau đó độ
mờ của khói giảm dần khi tăng tải. Trong trường hợp cháy ở chế độ diesel độ mờ của
khói tăng liên tục khi tăng tải

SVTH: Lê Đức Hiền, Tô Bá Hiếu

GVHD: Trần Văn Nam

90


Nghiên cứu động cơ HCCI

Hình 3.19: Quan hệ giữa CO2 và pe

Hình 3.20: Quan hệ giữa SMOKE và pe

3.3. Đánh giá phát thải của động cơ HCCI
Kết quả đánh giá dựa trên bài báo cáo thực nghiệm của Rudolf H. Stanglmaier
và Charles E. Roberts [21]. Thực nghiệm được thực hiện trên 3 loại động cơ: HCCI, DI
diesel, DI diesel với EGR (cùng loại động cơ) và nồng độ khí thải của các loại động cơ
đo theo các mức % tải. Tỷ số nén của các loại động cơ đều là 16:1.
3.3.1. NOx
Một trong những lợi ích quan trọng nhất của quá trình cháy HCCI là giảm được
lượng lớn nồng độ NOx trong khí thải, giảm tới 90 – 98% so với q trình đốt cháy
thơng thường. Cơ chế của sự giảm phát thải NOx này là việc đốt cháy hỗn hợp hịa khí
nhạt và giảm nhiệt độ trong buồng đốt cùng với sử dụng hệ thống tuần hồn khí thải
EGR (NOx hình thành khi nhiệt độ cháy cực đại lớn hơn 2000ºC).

Hình 3.21: So sánh phát thải NOx của các loại động cơ
SVTH: Lê Đức Hiền, Tô Bá Hiếu

GVHD: Trần Văn Nam

91


Nghiên cứu động cơ HCCI

Trên Hình 3.21 là kết quả về so sánh nồng độ NOx trong khí thải của 3 loại
động cơ: HCCI, DI diesel, DI diesel với EGR (cùng loại động cơ) theo các mức % tải.
Tỷ số nén của các loại động cơ đều là 16:1. Kết quả này cho thấy q trình đốt cháy

HCCI có thể giảm lượng lớn NOx khi tải thấp và trung bình, nhưng lợi thế giảm NOx
của quá trình đốt cháy HCCI lại giảm mạnh so với DI-Diesel và DI diesel với EGR, khi ở
chế độ tải lớn lượng NOx trong khí thải tăng lên một cách nhanh chóng.
Thực nghiệm cịn cho thấy tỷ lệ hỗn hợp khơng khí nhiên liệu ảnh hưởng tới sự
hình thành NOx trong quá trình cháy HCCI và góc đánh lửa HCCI sớm cũng ảnh
hưởng lớn đến phát sinh NOx vì khi tăng góc đánh lửa sớm điểm bắt đầu cháy xuất hiện
sớm hơn trong chu trình công tác, áp suất cực đại xuất hiện gần ĐCT hơn do đó giá trị
của nó cao hơn và đồng thời cũng làm tăng nhiệt độ cháy cực đại tạo điều kiện thuận lợi
cho sự hình thành NOx. Khi đánh lửa sớm HCCI ở mức tải cao làm tăng suất tiêu hao
nhiên liệu và lượng NOx cũng tăng đáng kể. Tuy nhiên, khi ở điều kiện tải thấp đến trung
bình, đánh lửa HCCI sớm tăng suất tiêu hao nhiên liệu mà khơng tăng lượng khí thải
NOx.
3.3.2. PM
Trong khí xả động cơ HCCI với nhiên liệu diesel phát thải PM gần như là
khơng hình thành trong q trình cháy. Như chúng ta đã biết, bồ hóng hình thành với
điều kiện khu vực giàu nhiên liệu (λ< 0.8) và nhiệt độ trên 1400K. Với việc hình thành
hỗn hợp khơng khí nhiên liệu nhạt, và nguyên lý cháy HCCI hỗn hợp sẽ nén cháy xảy
ra gần như đồng thời tại mọi điểm trong khơng gian buồng cháy q trình cháy gần
như hồn tồn cùng với nhiệt độ cháy cực đại thấp nên không hình thành PM. Tuy
nhiên ngoại lệ cho điều này có thể xảy ra là khâu chuẩn bị hỗn hợp kém dẫn đến sự
lắng đọng nhiên liệu lỏng trên buồng đốt, hay ở khe kẽ các chi tiết như thành vách
xilanh, xécmăng...sẽ hình thành PM.
3.3.3. HC và CO
Trái ngược với phát thải NOx và PM, quá trình đốt HCCI thường phát thải HC
và CO cao hơn so với quá trình đốt cháy diesel thơng thường. Ngun nhân chính hình
thành HC và CO trong khí thải là do nhiệt độ cháy giảm và hỗn hợp hịa khí lỗng, mức
độ ln hồi khí thải EGR cao và việc chuẩn bị hỗn hợp hòa khí cũng có ảnh hưởng lớn
đến phát thải HC đối với quá trình đốt cháy nhiên liệu lỏng HCCI, vì sự lắng đọng nhiên
liệu lỏng trên bề mặt buồng đốt có thể dẫn đến sự gia tăng đáng kể lượng phát thải HC.

SVTH: Lê Đức Hiền, Tô Bá Hiếu

GVHD: Trần Văn Nam

92


Nghiên cứu động cơ HCCI

3.4. Nghiên cứu tính tốn động cơ SKYACTIVcủa Mazda
3.4.1. Giới thiệu về công nghệ SKYACTIV của Mazda
Tăng hiệu suất động cơ là một mục tiêu chính cho bất kỳ nhà sản xuất ô tô hay
kỹ sư nào khi muốn phát triển một dòng động cơ mới, nhưng có một trở ngại lớn đang
được thế giới rất quan tâm đó là khí thải động cơ và tác động nguy hiểm của nó đối
với sức khỏe con người và mơi trường, do đó nhiều cơng trình nghiên cứu đã và đang
được thực hiện để có thể vừa tăng hiệu suất cho động cơ mà vẫn vượt qua được các
tiêu chí về khí thải động cơ.
Trong những năm gần đây, Mazda đã phát triển một công nghệ mới thực hiện
một số thay đổi trên đặc tính cơ bản của động cơ để có một động cơ có hiệu suất nhiên
liệu cao và phát thải thấp, công nghệ này được gọi là SKYACTIV. Công nghệ
SKYACTIV là một bước đột phá lớn trong ngành công nghệ ô tô của thương hiệu
Mazda Nhật Bản, đưa nền công nghệ ô tô phát triển lên một tầm cao mới. Nó bao gồm
các phiên bản động cơ SKYACTIV-G dùng nhiên liệu xăng với tỷ số nén động cơ lên
tới 14:1 và SKYACTIV-D dùng nhiên liệu diesel.
Đầu năm 2019, Mazda tiếp tục khiến các nhà sản xuất ô tô trên thế giới không
khỏi ngạc nhiên khi cho ra mắt động cơ thế hệ mới phiên bản SKYACTIV-X. Dịng
động cơ thương mại hóa đầu tiên trên thế giới hoạt động theo nguyên lí nén cháy hỗn
hợp đồng nhất HCCI, là sự kết hợp giữa động cơ xăng và động cơ diesel cho tỉ số nén
lên đến 16:1 cao nhất trên thế giới đối với động cơ sử dụng nhiên liệu xăng, mức phát
thải thấp hơn 30% khi di chuyển ở tốc độ thấp và thấp hơn 20% khi di chuyển ở điều

kiện vận hành bình thường so với phiên bản SKYACTIV-G [28].
3.4.2. Ưu điểm của động cơ SKYACTIV-X
SKYACTIV-X là sự kết hợp giữa hai loại đông cơ nên nó sở hữu ưu điểm của
cả động cơ xăng và động cơ diesel:
+ Công suất động cơ lớn
+ Tiết kiệm nhiên liệu
+ Phát thải động cơ giảm
+ Hoạt động tốt ở tốc độ cao
+ Hiệu suất cao

SVTH: Lê Đức Hiền, Tô Bá Hiếu

GVHD: Trần Văn Nam

93


Nghiên cứu động cơ HCCI

Hình 3.22: Động cơ SKYACTIV-X của Mazda
3.4.3. Công nghệ SPCCI của Mazda
Để tạo ra được một động cơ mang cả ưu điểm của động cơ xăng và động cơ
diesel việc sử dụng công nghệ HCCI trên động cơ được coi là phù hợp. Mazda đã xem
xét HCCI từ giai đoạn phát triển của SKYACTIV-G bằng cách tiếp cận từng bước gần
hơn với tỷ số nén cao như động cơ diesel vì thế khả năng thực hiện HCCI đã được
nhìn thấy. Nhưng kết quả là động cơ xăng đã không thể đạt được đánh lửa nén giống
như động cơ diesel [27].
Tuy nhiên trong khi thúc đẩy quá trình đánh lửa nén sử dụng đánh lửa tia lửa
vấn đề đã được giải quyết. Mazda gọi cơng nghệ đó là đánh lửa nén kiểm soát tia lửa
SPCCI (Spark Controlled Compression Ignition) [27] và việc đánh lửa đã được Mazda

tối ưu dưới sự kiểm soát của một bộ xử lý điện tử phức tạp (ECU), tia lửa sẽ được đưa
vào buồng đốt hỗn hợp có kiểm sốt để ngăn chặn q trình kích nổ trong động cơ.
Việc sử dụng cơng nghệ SPCCI cho phép phạm vi mà vùng đánh lửa nén có thể diễn
ra bao trùm tồn bộ phạm vi đốt. Điều đó có nghĩa là ứng dụng tiềm năng của đánh lửa
nén được mở rộng đáng kể, cho phép công nghệ này được sử dụng trong hầu hết các
điều kiện lái xe. Nói cách khác, bởi vì một bugi được sử dụng mọi lúc, động cơ có thể
chuyển đổi liền mạch qua lại giữa hai chế độ đốt bằng cách sử dụng đánh lửa nén và
đốt bằng cách sử dụng đánh lửa bằng bugi [22].

SVTH: Lê Đức Hiền, Tô Bá Hiếu

GVHD: Trần Văn Nam

94


Nghiên cứu động cơ HCCI

Hình 3.23: Cơng nghệ SPCCI [22]
Các tính năng cơng nghệ chính của SPCCI:
Mặc dù SPCCI là một cơng nghệ hồn tồn mới, nhưng nó vẫn hoạt động dựa
trên hai cơ sở là nén và đánh lửa mà Mazda đã tinh chỉnh và kết hợp lại một cách
chính xác [22]. Để làm được điều này, Mazda đã phát triển thêm một số công nghệ cơ
bản. Thiết kế piston có kết cấu mới và hệ thống phun nhiên liệu siêu cao áp để hỗ trợ
đánh lửa nén, trang bị bộ siêu nạp để cung cấp lượng khơng khí lớn hơn và kết hợp với
cảm biến trong xi lanh phục vụ cho việc điều khiển toàn bộ động cơ. So với các cấu
trúc phức tạp trước đây được yêu cầu để sử dụng khái niệm HCCI, phần cứng cho
SPCCI rất đơn giản và gọn gàng, khơng có sự phức tạp không cần thiết.
+ Sử dụng hiệu ứng nén được tạo bởi sự truyền lửa:
Cơ chế SPCCI có thể được gọi là một hệ thống trong đó hiệu ứng nén của quá

trình đốt cháy cục bộ do bugi đánh lửa được sử dụng để giúp cho hỗn hợp đồng nhất
đạt được áp suất và nhiệt độ cần thiết để mang lại sự đánh lửa nén. Thời gian và lượng
áp suất cần thiết trong tình trạng thay đổi liên tục tùy thuộc vào điều kiện lái xe. Hệ
thống SPCCI có thể kiểm soát thời gian đánh lửa của bugi nên áp suất và nhiệt độ
trong buồng đốt được tối ưu hóa mọi lúc.

SVTH: Lê Đức Hiền, Tô Bá Hiếu

GVHD: Trần Văn Nam

95


Nghiên cứu động cơ HCCI

+ Phân bố mật độ nhiên liệu trong hỗn hợp nhiên liệu khơng khí:

Hình 3.24: Phân phối hỗn hợp nhiên liệu khơng khí trong SPCCI [23]
SKYACTIV-X kiểm sốt việc phân phối hỗn hợp nhiên liệu khơng khí để đốt
cháy hỗn hợp nhiên liệu khơng khí lỗng bằng cơ chế SPCCI. Đầu tiên, một hỗn hợp
nhiên liệu khơng khí lỗng được phun vào và phân phối khắp buồng đốt phục vụ cho
quá trình đánh lửa nén. Tiếp theo, nhiên liệu được phun chính xác và xốy để tạo ra
một vùng hỗn hợp nhiên liệu khơng khí đủ giàu để được đốt cháy bằng tia lửa và để
giảm thiểu lượng NOx được tạo ra. Bằng cách sử dụng các kỹ thuật này, SPCCI đảm
bảo quá trình đốt cháy được ổn định.
+ Kiểm sốt hỗn hợp nhiên liệu khơng khí để ngăn chặn sự cháy bất thường:
• Phun tách nhiên liệu:
Để ngăn chặn sự cháy bất thường có thể xảy ra khi hỗn hợp nhiên liệu khơng
khí đồng nhất bị nén trong thời gian dài, SPCCI áp dụng hệ thống phun nhiên liệu
tách, trong đó một phần nhiên liệu được phun vào kỳ nạp và một phần được phun vào

kỳ nén được đốt cháy xung quanh bugi. Điều này không chỉ phân phối mật độ của hỗn
hợp nhiên liệu khơng khí để cho phép SPCCI diễn ra mà cịn giảm thiểu độ trễ thời
gian cho đến khi hỗn hợp nhiên liệu khơng khí bốc cháy khi nén, kiểm sốt hiệu quả
quá trình đốt cháy bất thường.

SVTH: Lê Đức Hiền, Tô Bá Hiếu

GVHD: Trần Văn Nam

96