Ô nhiễm do giao thông

Ô nhiễm do giao thông

Giới thiệu một số khái niệm cơ bản nhất:

Động cơ 2 kỳ (Lý Quốc Vũ)
Với câu ho?i, tại sao động cơ 2 ky?, hoặc la? chi? được sư? dụng ơ? công suất thấp, hoặc la? chi? sư? dụng ơ? động cơ có công suất rất cao, chúng ta hafy đi tư? nguyên lý hoạt dong va? cấu tạo cu?a nó. Trước tiên la? một link hi?nh a?nh cấu tạo cu?a loại na?y:
http://web.mit.edu/bridgham/Public/Engines/Doc.engines.html

Đi?ểm khác biệt cơ ba?n cu?a động cơ 2 ky? va? động cơ 4 ky? la? ơ? các quá tri?nh nạp va? tha?i. Động cơ 2 ky? không có riêng các ha?nh tri?nh nạp va? tha?i (chiếm một vo?ng quay trục khuy?u như động cơ 4 ky?), tha?i va? nạp gâ?n như cu?ng một lúc va? quan trọng la? hi?nh thức du?ng khí nạp mới đê? quét khí tha?i. Cufng chính vi? hi?nh thức na?y ma? một lượng khí nạp mới có thê? theo đươ?ng tha?i ra ngoa?i trước khi bị cháy, đó la? điê?u ma? không ai mong muốn vi? nó la?m thất thoát nhiên liệu va? gây ô nhiêfm môi trươ?ng. Đê? khắc phục điê?u na?y, ngươ?i ta du?ng rất nhiê?u biện pháp, tư? cách thức quét cho tới hi?nh dạng cấu tạo va? vị trí đặt cu?a hai cư?a nạp-tha?i. Chính vi? vậy ma? cấu tạo cu?a động cơ hai ky? đa dạng hơn rất nhiê?u so với động cơ 4 ky?.
Dưới đây la? một va?i hệ thống quét được sư? dụng nhiê?u hiện nay. :
1. Hệ thống quét vo?ng đặt ngang theo hướng song song
2. Hệ thống quét vo?ng đặt ngang theo hướng lệch tâm (cư?a quét đặt xiên, tạo với đươ?ng tâm một góc 30 độ, hướng do?ng khí quét đi lên tới nắp xilanh rô?i vo?ng xuống trước cư?a tha?i)
3. Hệ thống quét vo?ng đặt ngang phức tạp (có hai ha?ng cư?a quét, ha?nh trên đặt cao hơn cư?a tha?i va? được lắp van 1 chiê?u tự động, sau khi đóng cư?a tha?i vâfn có thê? nạp thêm môi chất mới nhơ? ha?ng cư?a trên na?y)
4. Hệ thống quét vo?ng đặt 1 bên ( Hệ thống na?y có khuyết điê?m la? hệ số khí sót tương đối lớn)
5. Hệ thống quét thă?ng qua xupap xa? ( hệ thống na?y sư? dụng một xupap xa? đặt trên nắp xilanh, cư?a quét đặt xung quanh xialnh theo hướng tiếp tuyến, do?ng khí quét chi? đi một chiê?u tư? dưới lên)
6. Hệ thống quét thă?ng qua cư?a tha?i (du?ng trong các loại động cơ piston đối đi?nh, la? hệ thống hoa?n ha?o nhất trong các loại hệ thống quét tha?i cu?a động cơ hai thi?, nhược điê?m lớn nhất la? pha?i du?ng tới nhưfng hai trục khuy?u).
Tóm lại, hệ thống quét ?" tha?i cu?a động cơ 2 ky? có thê? được phân loại tha?nh hai dạng: Hệ thống quét thă?ng va? hệ thống quét vo?ng.
Nhược điê?m lớn nhất cu?a động cơ 2 thi? la? tốn xăng va? gây ô nhiêfm. Đê? khắc phục nhưfng nhược điê?m trên, ngươ?i ta có nhiê?u phương án, có thê? quét sa?n vật cháy bă?ng không khí nén, sau đó tạo hoa? khí đậm đê? đưa va?o hoặc phun va?o xilanh động cơ ơ? cuối thơ?i ky? thay đô?i môi chất hoặc đâ?u ky? nén (du?ng với nhưfng động cơ có công suất lớn, vi? chă?ng ai lại đi du?ng khí nén đối với động cơ xe gắn máy)
Ơ? Thuỵ sif cufng đaf du?ng phương án bố trí hệ thống quét vo?ng đặt ngang theo hướng lệch tâm va?o động cơ hai ky? tăng, công suất tới 18.000 Hp chứ không chi? la? 3.000 hay 4.000 maf lực.
Hình động cơ 2 kỳ dùng xăng:

Động cơ trong giai đoạn hút:

Động cơ trong giai đoạn nén:

Động cơ đang vận hành:


Được khongaibiet2000 sửa chữa / chuyển vào 00:52 ngày 05/01/2006

Xăng
Hai chỉ số Octan: RON và MON
Giữa những năm 20 của thế kỷ trước, vào thời điểm General Motors quyết định thương mại hoá sản phẩm chất phụ gia "chì tetraetyl", hãng nhận ra sự cần thiết phải có một thông số định lượng xác định tính chất chống kích nổ của xăng.
Thông số này phải dễ hiểu, dễ xác định và hơn hết phải có độ chính xác cao vì nó được dùng làm cơ sở hàng đầu để phân loại, định giá cho các sản phẩm xăng thương mại, cũng như là yếu tố đóng một vai trò quan trọng đối với các nhà phát triển động cơ.
Năm 1927, Graham Egar đã hoàn tất những nghiên cứu của Thomas Midgley khi ông giới thiệu phương pháp xác định khả năng chống kích nổ của nhiên liệu thoả mãn tất cả các điều kiện của Detroit, dựa trên tỷ số thể tích của hai chất n-heptan và iso-octan và tên gọi ?ochỉ số Octan? bắt nguồn từ đây. Hiện nay, sau gần 80 năm ra đời, phương pháp do Edgar đề nghị vẫn là phương pháp xác định chỉ số chống kích nổ duy nhất được dùng trong các phòng tiêu chuẩn, phòng kiểm định chất lượng xăng trên thế giới.
Trải qua nhiều thập niên, có rất nhiều phương pháp đo chỉ số Octan được giới thiệu, ngoài sự phong phú về thiết kế của động cơ còn có cả sự phong phú về các điều kiện vận hành. Giai đoạn 1950-1960, người ta cố gắng thiết lập một phương pháp đo chỉ số Octan tiêu chuẩn mang tính toàn cầu, nhằm giảm thiểu sự tồn tại của quá nhiều phương pháp đo, quá nhiều tiêu chuẩn đánh giá riêng của mỗi nước, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển của ngành thương mại dầu khí.
Trong bối cảnh đó, phương pháp do ASTM (American Society for Testing Materials - Hiệp hội thử nghiệm vật liệu Hoa Kỳ) đề nghị dần trở nên thông dụng và cuối cùng các nhà kiểm định chất lượng đã thống nhất dùng MON (Motor Octane Number - chỉ số Octan động cơ) và RON (Research Octane Number - chỉ số Octan nghiên cứu).
Điều kiện đo của phương pháp MON rất khắc nghiệt, tốc độ động cơ cao và duy trì trong một thời gian dài, mang tải trọng lớn. Do vậy, thông số này thích hợp đối với các loại xe vận tải đường trường, tốc độ vận hành cao và ổn định.
Ngược lại, phương pháp RON vận hành ở điều kiện nhẹ nhàng hơn, không thích hợp với các trường hợp mang tải trọng lớn. RON phù hợp cho các loại xe chạy trong thành phố, thường xuyên thay đổi tốc độ và tải trọng nhẹ.
Giai đoạn 1940-1960, các kết quả đo RON trở thành một chỉ tiêu quan trọng đánh giá chất lượng xăng do nó có sự tương ứng với chỉ số Octan mà các nhà thiết kế động cơ yêu cầu. Nhưng, những năm cuối của thập niên 60 thế kỷ trước, các nhà chế tạo động cơ Đức khám phá ra rằng động cơ của họ tự phá huỷ khi chạy trên các xa lộ dài, thậm chí ngay cả khi chỉ số RON vẫn nằm trong yêu cầu kỹ thuật.
Thiết kế của động cơ có ảnh hưởng đáng kể đến yêu cầu về chỉ số Octan tối ưu của động cơ đó (cả về RON và MON). Những năm 1930, hầu hết các phương tiện giao thông vận tải có sự nhạy cảm đặc biệt với chỉ số RON, và người ta quên đi thông số MON. Trong khi đó, từ năm 1990, động cơ cần cả hai thông số này, điều đó có nghĩa là động cơ không thể làm việc bình thường chỉ với một thông số độc lập (RON hoặc MON) khi mà sự thay đổi RON sẽ kéo theo sự thay đổi MON.
Ngày nay, ở các loại xăng thương mại dùng cho các dòng xe hơi cao cấp, bên cạnh RON, MON, thông số RON - MON = ?ođộ nhạy? cũng được đưa vào chỉ tiêu kỹ thuật khi động cơ vận hành. Nguyên nhân đưa ra khái niệm ?ođộ nhạy? là do hai phương pháp này được tiến hành ở hai điều kiện khác nhau, đặc biệt là nhiệt độ hỗn hợp khí nạp và tốc độ động cơ. Loại nhiên liệu nào nhạy với sự thay đổi trong quá trình vận hành sẽ có sự chênh lệch lớn giữa RON và MON. Các nhiên liệu hiện nay thường có độ nhạy nằm trong khoảng 10.
Xăng không chì US 87 (87= (RON+MON)/2) của Mỹ được đề nghị có mức MON tối thiểu là = 82, tránh cho việc xăng có độ nhạy quá cao. Còn với các loại xăng bán ở Việt Nam như A90, A92 (chữ A do các nhà cung cấp xăng dầu Việt Nam đặt tên cho sản phẩm của mình), Mogas90, Mogas92 (Mogas - viết tắt của Motor Gasoline, một cách gọi phổ biến trên thế giới), chỉ số Octan được tính bằng giá trị nhỏ nhất của RON và giá trị MON được quy định không nhỏ hơn 82.

Động cơ Roto
Hiện tại chi? có Mazda la? tha?nh công trong việc đưa mâfu động cơ na?y va?o sa?n xuất ha?ng loạt với các mâfu xe như RX7, RX8.

Động cơ Diezen 2 kỳ

Tính êm dịu của động cơ
Mở đầu
Một động cơ tinh tế thì khi hoạt động phải êm dịu, không rung động và ít gây ồn. Những đặc tính này cũng giúp động cơ hoạt động ổn định hơn ở số vòng quay lớn, tăng tốc độ tối đa mà động cơ cho phép, từ đó nâng cao công suất của động cơ.
Tính êm dịu của động cơ phụ thuộc nhiều vào hình dạng, kết cấu cơ bản của động cơ thiết kế, số xy-lanh, cách bố trí xy-lanh (thẳng hàng, chữ V hoặc đối xứng) và góc bố trí (đối với động cơ chữ V). Nếu một kết cấu ít ưu điểm (về mặt êm dịu) được lựa chọn sử dụng, thông thường là vì tính nhỏ gọn hoặc vì lý do kinh tế, đối trọng hoặc trục cân bằng có thể được sử dụng để khử dao động, nhưng mặc hạn chế của nó là làm tiêu hao mất một phần nhỏ công suất của động cơ.
Việc gia cố thân máy, trục khuỷu, v.v..có thể khử một phần nào đó sự rung động và tiếng ồn của động cơ. Sau cùng, giảm thiểu việc sử dụng các chi tiết chịu ma sát có thể nâng cao hơn nữa tính êm dịu và làm việc yên tĩnh.
Làm đều công suất
Đối với động cơ 4 kỳ, một xy-lanh cần 720 độ góc quay của trục khuỷu (2 vòng) để thực hiện một chu trình. Nói cách khác, khi trục khuỷu quay 2 vòng thì quá trình cháy diễn ra một lần. Chỉ có 1 kỳ sinh công (kỳ nổ) tạo ra công có ích, trong khi đó, kỳ nạp, kỳ thải, kỳ nén lại tiêu tốn công, đặc biệt là kỳ nén. Do đó, động cơ một xy-lanh sinh ra công ở dạng xung tuần hoàn. Hình dưới thể hiện rõ công suất trong một chu kỳ được phân phối như thế nào.


Để làm đều công suất, tất cả các động cơ phải sử dụng một bánh đà nặng, tận dụng quán tính của nó để giữ cho động cơ quay đều ở tốc độ không đổi. Và dĩ nhiên, bánh đà càng nặng thì công suất sinh ra càng đều, nhưng nó cũng làm cho động cơ kém nhạy hơn, khó điều khiển hơn. Vì vậy sự rung động của động cơ không thể được loại trừ hoàn toàn bằng một bánh đà lớn.
Đó cũng là lý do mà chúng ta cần các loại động cơ nhiều xy-lanh. Trong khi động cơ một xy-lanh, mỗi một kỳ nổ ứng với hai vòng quay trục khuỷu, với động cơ 2 xy-lanh, một kỳ nổ chỉ ứng với một vòng quay trục khuỷu, với động cơ 3 xy-lanh một kỳ nổ chỉ ứng với 720độ/3 = 240 độ góc quay của trục khuỷu, động cơ 4 xy-lanh cứ 180 độ góc quay trục khuỷu (1/4 chu kỳ) sẽ có một kỳ nổ?Và chỉ với mỗi 60 độ góc quay của trục khuỷu, động cơ 12 xy-lanh đã có một kỳ nổ. Rõ ràng, động cơ có số xy-lanh càng nhiều thì công suất sinh ra càng đều.
Điều này giải thích tại sao chúng ta vẫn ưu chuộng động cơ V12 hơn động cơ 6 xy-lanh bố trí thẳng hàng, mặt dù cả hai loại này đều đạt đến độ cân bằng gần như hoàn hảo.
Nguyên nhân gây ra dao động
Nguyên nhân gây ra dao động là do chuyển động của các chi tiết bên trong, đặc biệt là piston và thanh truyền. Vì piston và thanh truyền chuyển động lên xuống một cách tuần hoàn mà không được cân bằng. Nếu động cơ của chúng ta là một động cơ đơn xy-lanh, nó cũng sẽ nhảy lên xuống một cách tuần hoàn theo quy luật chuyển động của piston.
Trên thực tế, dao động không chỉ xảy ra theo phương thẳng đứng. Vì thanh truyền không chỉ chuyển động lên xuống mà nó còn chuyển động sang trái và sang phải, nên dao động còn có thể xảy ra theo phương ngang. Tuy nhiên, nếu đem so sánh với piston, khối lượng của thanh truyền nhẹ hơn nhiều, vì vậy dao động theo phương ngang gây ra bởi sự di chuyển qua lại của thanh truyền là nhỏ hơn nhiều so với dao động theo phương đứng gây ra bởi piston.
Đó là đối với động cơ một xy-lanh, còn động cơ nhiều xy-lanh thì sao? Rắc rối hơn nhiều so với những gì mà chúng ta tưởng tượng. Tốt nhất là hãy bàn theo từng trường hợp một:
Động cơ 2 xy-lanh bố trí thẳng hàng
Vì động cơ nổ một lần ứng với mỗi vòng quay (720/2 = 360 độ góc quay trục khuỷu), 2 piston chuyển động hoàn toàn giống nhau về chiều lẫn vị trí. Điều này có nghĩa là dao động tổng cộng có độ lớn gấp đôi độ lớn của dao động do một xy-lanh sinh ra. Phương của dao động chủ yếu là phương chuyển động lên xuống của piston.
Đây là loại động cơ có hình dáng động học xấu cần được cải tiến, do đó chỉ có những loại xe mini rẻ nhất trước đây mới sử dụng, ví dụ như Fiat 128, Fiat Cinquecento và Honda Today, v.v? Ngày nay, có lẽ không còn mẫu xe sản xuất với số lượng lớn nào sử dụng loại động cơ này, ngay cả loại K-cars nhỏ nhất của Nhật. Mặc dù dung tích xy-lanh của K-cars chỉ là 660 c.c. và trên lý thuyết là thích hợp với 2 xy-lanh, nhưng người ta vẫn sử dụng 3 xy-lanh hoặc thậm chí là 4 xy-lanh để tránh vấn đề dao động của loại hai xy-lanh này.
Động cơ 3 xy-lanh thẳng hàng
Động cơ đốt cháy một lần ứng với mỗi 240 (độ) góc quay của trục khuỷu (720/3 = 240), kết cấu của trục khuỷu được biểu diễn như trong hình (thứ tự đốt cháy là: 1-3-2).

Có vẻ như bất kể trục khuỷu quay như thế nào, trọng tâm kết hợp của cả ba piston và thanh truyền sẽ giữ nguyên một vị trí, do đó không sinh ra dao động. Bằng việc phân tích toán học, chúng ta cũng có thể nhận thấy không có lực sinh ra theo phương đứng cũng như theo phương ngang. Vậy tại sao chúng ta vẫn nghe rằng động cơ 3 xy-lanh cần có trục cân bằng?
Trên thực tế, tính toán như vậy là sai vì nó đã thừa nhận rằng trục khuỷu của động cơ chỉ còn là một điểm, do đó lực từ 3 xy-lanh chỉ tác dụng lên một điểm này và bị khử lẫn nhau. Trên thực tế, các lực tác động lên ba điểm khác nhau trên trục khuỷu, thay vì triệt tiêu lẫn nhau, chúng làm cho trục khuỷu dao động ở hai đầu, đầu nọ đến đầu kia.
Để dễ hiểu, hãy quan sát hình dưới, nhìn từ hướng bên hông của động cơ. Piston 1 đang từ điểm chết trên chuyển động xuống, do đó sinh ra một lực hướng lên tác động vào đầu bên trái của trục khuỷu. Piston 2 cũng đang chuyển động xuống, tạo ra một lực hướng lên tác động vào điểm giữa của trục khuỷu. Còn piston 3 đi lên, gây ra một lực hướng xuống tác động vào đầu bên phải của trục khuỷu. Vì trọng tâm của động cơ nằm ở xy-lanh thứ 2, nên chúng ta có thể nhận thấy lực do piston 1 gây ra kéo đầu bên trái của động cơ đi lên, trong khi đó lực do piston 3 gây ra lại kéo đầu bên phải của động cơ đi xuống. Sau 180 độ, trạng thái sẽ bị đảo ngược hoàn toàn, đầu bên trái đi xuống còn đầu bên phải lại đi lên. Nói cách khác, đó là dao động tuần tự ở hay đầu mút với tâm dao động nằm ở xy-lanh 2.
giải pháp ?" trục cân bằng
Động cơ 3 xy-lanh thẳng hàng sẽ làm việc tốt hơn nếu được lắp thêm một trục cân bằng , dẫn động bằng trục khuỷu. Có một khối lượng (gọi nôm na là đối trọng) tại mỗi đầu của trục cân bằng. Đối trọng tại mỗi đầu chuyển động theo hướng lại với hướng chuyển động của piston ở đầu đó. Khi piston đi lên, đối trọng sẽ đi xuống. Khi piston đi xuống, đối trọng lại đi lên. Do đó dao động tuần tự ở hai đầu của động cơ có thể bị khử bởi trục cân bằng (dẫn động bằng trục khuỷu và quay cùng tốc độ với trục khuỷu).
Động cơ 4 xy-lanh thẳng hàng.
Như đã biết, Một động cơ 4 xy-lanh thẳng hàng cần phải có hai trục cân bằng quay ở vận tốc gấp đôi vận tốc của trục khuỷu để giảm dao động. Khác rất nhiều so với động cơ 3 xy-lanh, động cơ 3 xy-lanh chỉ cần một trục cân bằng quay cùng vận tốc với trục khuỷu. Và dĩ nhiên, dao động do động cơ 4 xy-lanh thẳng hàng sinh ra cũng không giống với động cơ 3 xy-lanh.
Người ta đã nghiên cứu vấn đề này bằng phương pháp phân tích toán học, và cũng đã viết một chương trình tính toán cho mô hình dao động. Kết quả thu được rất giống với những gì mà bạn có thể tìm thấy được ở bất kỳ một cuốn sách nào. Tuy nhiên, để giải thích cho dễ hiểu chúng ta cần một loại ngôn ngữ đơn giản hơn, đó là hình vẽ?

Hình bên biểu diễn một động cơ 4 xy-lanh thẳng hàng, thì nổ diễn ra một lần ứng với 720/4 = 180 (độ) góc quay trục khuỷu, 2 trong số 4 piston dịch chuyển đồng vị, cũng như phương, chiều, trong khi đó 2 piston còn lại cũng tạo thành một cặp tương tự. Để tránh dao động ở hai đầu như động cơ 3 xy-lanh, các nhà sản xuất luôn sắp xếp các piston như trong hình, đó là một cách bố trí đối xứng. Nói cách khác, piston 1 và piston 4 tạo thành một cặp đối xứng, piston 2 và piston 3 cũng tạo thành một cặp khác. Do đó, sự di chuyển của piston 1 được cân bằng bởi piston 4 đối xứng với nó, tương tự với piston 2 và piston 3.
Đó chỉ là dao động ở hai đầu quanh tâm của động cơ. Thế còn dao động tổng hợp lên / xuống thì sao? Có vẻ như chuyển động của piston 1 được cân bằng bởi piston 2, chuyển động của piston 3 được cân bằng bởi piston 4. Tuy nhiên, đây chỉ là bề ngoài, chuyên môn mà nói, nó chỉ chứng minh được sự cân bằng của lực cấp I (ở đây muốn nói đến lực quán tính tịnh tiến cấp I), lực cấp II (lực quán tính tịnh tiến cấp II) thường nhỏ hơn nhiều so với lực cấp I và thay đổi theo tần số gấp đôi tần số của lực cấp I. Song, với hình dáng của động cơ 4 xy-lanh thẳng hàng, nó là một bội số của lực cấp II, chính vì vậy khó có thể bỏ qua, đặc biệt là với các động cơ cỡ lớn.
Một cách giải thích khác đơn giản hơn bằng hình vẽ bên dưới, khi đem so sánh với một động cơ có tính cân bằng rất hoàn hảo - đối xứng ngang (động cơ đối đỉnh).

Như đã thấy, bất kể trục khuỷu quay như thế nào, động cơ đối xứng ngang luôn có các cặp piston ở các vị trí đối xứng, chuyển động cùng vận tốc và ngược hướng nhau, do đó tất cả các lực sinh ra đều được triệt tiêu lẫn nhau. (Nếu không vì vấn đề giá thành và đòi hỏi về tính nhỏ gọn, thì động cơ đối xứng ngang sẽ là sự lựa chọn tối ưu nhất). Ngược lại, với động cơ 4 xy-lanh thẳng hàng, khi trục khuỷu quay một góc nào đó, piston ở gần điểm chết trên đi được một quãng đường là b, lớn hơn so với quãng đường mà piston gần điểm chết dưới đi được (a). Vì động lượng theo phương phương thẳng đứng được tính bằng quãng đường đi được của piston nhân cho khối lượng piston và chia cho thời gian thực hiện quãng đường, chúng ta có thể thấy hai quãng đường a và b là khác nhau nên động lượng cũng khác nhau, do đó dao động bị triệt tiêu hoàn toàn là điều không thể. Lực tổng hợp là các lực cấp II như đã nói ở trên, lực này quay (thay đổi) theo tần số gấp đôi tốc độ quay của trục khuỷu.
Giải pháp ?" Hai trục cân bằng
Hành trình piston càng dài, piston và thanh truyền càng nặng thì dao động sinh ra bởi lực quán tính cấp II càng lớn. Có điều, các nhà sản xuất vẫn ưa thích động cơ 4 xy-lanh thẳng hàng vì ưu điểm về giá thành cũng như kích thước khuôn khổ của nó. Từ những năm 80, các kỹ sư ô tô để ý rằng các động cơ 4 xy-lanh thẳng hàng có dung tích trên 2 lít sẽ hoạt động tốt hơn khi lắp thêm hai trục cân bằng để khống chế dao động. Mặc dù việc gia cố thân máy, sử dụng giá thủy lực và piston có khối lượng nhẹ có thể khắc phục được nhược điểm trên, nhưng phát triển theo hướng tiếp tục cải tiến đã cho ra đời nhiều kiểu động cơ có dung tích trên 2 lít sử dụng trục cân bằng.
Trục cân bằng được phát minh vào đầu thế kỷ 20, bởi một chuyên gia ô tô người Anh, ông Frederick Lanchester. Mitsubishi đã sở hữu được bằng sáng chế và đưa vào sản xuất hàng loạt trong năm 1976 với chiếc Colt Celeste 2000, sau đó Fiat cũng sử dụng nó cho sê-ri động cơ Lamda, bao gồm cả Delta HF 1.6L và Croma, Lancia. Trong thời gian đó, Saab 9000 và Porsche 994 cũng đã được áp dụng. Tất cả các hãng này đều được sự cho phép của Mitsubishi.


Để khử dao động cấp II (dao động do lực quán tính cấp II gây ra), cần có một cặp trục cân bằng, được dẫn động từ động cơ, quay ngược chiều nhau và với vận tốc gấp đôi vận tốc của trục khuỷu. Đối trọng trên trục cân bằng sẽ khử lực cấp II, từ đó động cơ quay êm hơn.
Việc sử dụng hai trục cân bằng thay vì chỉ một trục lớn là do dao động của động cơ hầu hết theo phương đứng. Hai trục quay ngược nhau có thể khử các lực ngang của nhau, còn lực theo phương đứng có tác dụng khử dao động.
Nếu không có hai trục cân bằng, Porsche sẽ không thể chế tạo các động cơ 4 xy-lanh thẳng hàng dung tích 3 L trang bị cho 944 S2 và 968, đây là loại động cơ 4 xy-lanh thẳng hàng lớn nhất trong số các loại xe tân tiến nhất hiện nay.

Khí thải ô tô và bộ xử lý khí thải trong ô tô
Xe hơi là một phương tiện hữu dụng nhưng cũng là một trong những nguồn gây ô nhiễm chủ yếu. Để góp phần làm giảm lượng khí thải độc hại, các nhà sản xuất ôtô đã chế tạo ra một thiết bị trung hòa khí thải (catalytic converter) đang được sử dụng rộng rãi.

Vị trí của bộ trung hòa khí thải đặt trên xe hơi.
Chính những bộ trung hòa khí thải này là biện pháp giúp các hãng xe trên thế giới đáp ứng được những quy định ngày càng khắt khe về môi trường tại nhiều quốc gia. Để làm giảm lượng khí thải, những chiếc xe hiện đại rất chú trọng tới việc kiểm soát lượng nhiên liệu đốt cháy trong động cơ. Các kỹ sư cố gắng giữ tỷ lệ hỗn hợp không khí và nhiên liệu ở gần điểm lý tưởng nhất.
Trên lý thuyết, nếu đạt tới tỷ lệ này, nhiên liệu sẽ được đốt cháy hoàn toàn. Tỷ lệ tối ưu giữa xăng và không khí là 14,7:1, có nghĩa là để đốt hết một pound xăng (một pound khoảng bằng 0,45 kg), cần 14,7 pound không khí. Tỷ lệ xăng khí trên thực tế thay đổi tùy theo khi lái xe. Đôi khi hỗn hợp này có thể cao hơn 14,7 hoặc có thể thấp hơn (nhiều xăng hơn cần thiết).
Quy định về khí thải cao nhất trên thế giới hiện nay là tiêu chuẩn Euro IV. Hiện Trung Quốc đang thực hiện tiêu chuẩn Euro II trên toàn quốc đối với xe hơi, dự kiến sẽ áp dụng Euro III từ năm 2008. Trong khi đó, các thành phố lớn như Thượng Hải hay Bắc Kinh đã thực hiện Euro II từ đầu năm 2003.
Việt Nam chưa có quy định bắt buộc về khí thải với ôtô, xe máy sản xuất trong nước cũng như nhập khẩu. Một trong số xe hiếm hoi được giới thiệu đạt tiêu chuẩn về khí thải euro III là Fiat Albea của công ty Mekong.
Trong lượng khí mà một chiếc xe thải ra, bao gồm các khí sau:
- Khí nitrogen (ký hiệu N2, tức là nitơ): phần lớn đi thẳng qua động cơ xe.
- Carbon dioxide (CO2): sản phẩm của quá trình đốt cháy trong động cơ, do carbon trong nhiên liệu hòa trộn với oxy trong không khí.
- Hơi nước (H2O): cũng sinh ra từ quá trình đốt trong động cơ, do sự kết hợp giữ hydro trong nhiên liệu với oxy trong không khí.
Các chất trên không gây hại, dù CO2 góp phần làm nóng trái đất. Nhưng do quá trình cháy không bao giờ diễn ra hoàn hảo (không cháy hết nhiên liệu), từ đó mà một lượng chất có hại được sản sinh, gồm:
- Carbon oxide (CO): một khí độc không màu và không mùi.
- Hydrocarbon hay các chất hữu cơ tổng hợp dễ bay hơi (VOC): sinh ra chủ yếu từ nhiên liệu chưa cháy hết. Ánh sáng mặt trời tác động tới những khí này, tạo ra các chất oxy hóa, phản ứng với oxide nitrogen (oxit nitơ) tạo ra ozone (O3).
- Nitrogen oxide (nitơ oxit, NO và NO2, cùng gọi là NOx) góp phần tạo nên hiện tượng sương mù và mưa axit, đồng thời tác động xấu tới màng nhầy não người.
Đó chính là 3 chất có trong khí thải xe hơi mà nhiệm vụ của bộ trung hòa khí là làm giảm tối đa lượng khí này thoát ra môi trường.

a: lớp xúc tác khử
b: lớp xúc tác oxy hóa
c: lớp lọc ceramic
Đa số các xe hiện đại được trang bị bộ lọc 3 lớp. Chúng tập trung vào việc làm giảm lượng phân tử phân tử carbon monoxide, VOC và NOx có trong khí thải. Bộ trung hòa khí sự dụng hai lớp xúc tác, một làm giảm khí thải và một và oxy hóa chúng. Cả hai bao gồm cấu trúc ceramic được tráng phủ một lớp kim loại, thường là platinum, rhodium, và/hoặc palladium. Người ta cố gắng tạo ra bề mặt tiếp xúc lớn nhất giữa lớp ceramic với dòng khí thải chạy ngang, trong khi giảm xuống tối thiểu lượng chất xúc tác (catalyst) cần dùng vì giá thành rất đắt.
Một bộ trung hòa khí thải 3 lớp có cấu trúc như sau:
Lớp xúc tác khử (the Reduction Catalyst): lớp lọc đầu tiên của bộ trung hòa khí thải. Nó sử dụng platinum và rhodium để làm giảm khí NOx. Khi một phân tử NO hay NO2 tiếp xúc với lớp xúc tác, nguyên tử nitrogen sẽ bị tách ra khỏi phân tử, bám lại trên bề mặt lớp xúc tác. Các nguyên tử nitrogen kết hợp với nhau, tạo ra N2. (2NO => N2 + O2 hoặc 2NO2 => N2 + 2O2).
Lớp xúc tác oxy hóa (the Oxidization Catalyst): đây là lớp lọc thứ nhì. Nó làm giảm lượng hydrocarbon và carbon monoxide bằng cách đốt cháy (oxy hóa) chúng nhờ platinum và palladium. Lớp này giúp CO và hydrocarbon phản ứng với lượng oxy còn lại trong khí thải ra (2CO + O2 => 2CO2).
Đóng vai trò quan trọng trong việc biến khí độc hại thành các chất khí không ảnh hưởng đến môi trường là oxy. Lượng oxy này được điều chỉnh bởi máy tính. Lớp thứ ba chính là hệ thống kiểm soát dòng khí thải và sử dụng thông tin này để điều chỉnh hệ thống phun nhiên liệu. Một cảm biến không khí gắn giữa bộ trung hòa khí và động cơ (gần động cơ hơn). Cảm biến này thông báo cho máy tính về lượng không khí còn lại trong khí thải ra.

Lớp xúc tác làm bằng ceramic.
Máy tính sẽ tăng hoặc giảm lượng oxy trong khí thải bằng cách điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp khí và nhiên liệu. Sơ đồ kiểm soát này cho phép máy tính đảm bảo rằng tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu - khí trong động cơ gần đạt mức tối ưu. Và nó cũng đảm bảo đủ lượng oxy trong khí thải để cho phép sự lớp xúc tác oxy hóa đốt cháy lượng hydrocarbon và CO còn thừa sau kỳ nổ trong động cơ.
Bộ trung hòa khí có tác dụng rất lớn trong việc làm giảm sự ô nhiễm, và về thực chất, hiệu quả của nó còn có thể tăng hơn nữa. Một thiếu sót lớn nhất của hệ thống này nó chỉ làm việc tại một nhiệt độ đủ cao. Thời điểm khởi động xe sau một đêm trời lạnh, bộ trung hòa khí gần như không hoạt động.
Giải pháp đơn giản cho vấn đề này là gắn nó gần động cơ hơn nữa. Tức là đưa khí thải tới bộ trung hòa khí nhanh hơn. Nhưng điều đó lại dẫn đến việc làm giảm tuổi thọ của bộ catalytic converter. Hiệu ứng sốc nhiệt (giống như khi ta đổ nước nóng vào một cốc thủy tinh) sẽ ảnh hưởng tới chất liệu ceramic. Chất liệu này còn bất tiện ở chỗ không thể làm mỏng lớp bề mặt xúc tác như ý muốn, vừa không tăng được diện tích tiếp xúc với khí thải, vừa gây cản trở đối với luồng khí thoát ra. Để thay thế lớp ceramic, hiện nay người ta đã chế tạo được bộ lọc sử dụng kim loại, chịu nhiệt tốt hơn.
Làm nóng bộ trung hòa khí thải trước khi khởi động xe là một biện pháp khác để giảm tối thiểu những chất khí độc hại. Cách đơn giản nhất là sử dụng điện để sưởi. Có điều, hệ thống điện 12V trên phần lớn xe ôtô hiện nay không cung cấp đủ năng lượng để làm nóng bộ catalytic converter ở thời gian cần thiết. Ít ai có thể chờ được thời gian vài phút để cho bộ trung hòa khí kịp nóng trước khi khởi động xe. Những chiếc xe hybrid hiện nay, gắn một động cơ xăng thông thường với một động cơ điện, cho phép giải quyết khó khăn này một cách dễ dàng.
Bộ xử lý khí thải ôtô

Được khongaibiet2000 sửa chữa / chuyển vào 11:17 ngày 05/01/2006

Hệ số phát thải PM10 của các loại phương tiện giao thông:
Nhìn vào đây thấy là ô nhiễm PM10 do động cơ diesel là ghê thật.
Trong này có cả buses đang chạy ngoài phố đấy.
Source: năm 2005.

người ta đã xác định được trong khí thải của ÐCÐT có thể tồn tại các hợp chất hoá học có nguồn gốc như sau :
· Sản phẩm cháy hoàn toàn : dioxide carbon (CO2) và hơi nước (H2O).
· Sản phẩm cháy không hoàn toàn : aldehyde (CnHm . CHO), ketone (CnHm . CO), acid carboxylic (CnHm . COOH), monoxide carbon (CO), ...
· Hydrocarbon chưa cháy : HC .
· Sản phẩm phụ của quá trình cháy : oxide nitơ (NOx), ammonia (NH3), oxide lưu huỳnh (SOx), oxide chì, ...
Trung bình, sau khi tiêu thụ 100 lít xăng, một động cơ ôtô sẽ xả ra không khí những chất gây ô nhiễm với hàm lượng như sau : 10 - 15 kg CO, 0,3 - 1,5 kg NOx , 0,3 - 0,6 kg HC, 60 g CnHm.CHO (aldehyde) , 30 g SOx , 24 g NH3 , 30 - 60 g bụi hoá chất rắn (oxide chì, sunphát, bồ hóng).
Trong số những thành phần độc hại nói trên, monoxide carbon (CO), oxide nitơ (NOx), hydrocarbon (HC) và bồ hóng là những tác nhân gây ô nhiễm đáng lưu ý nhất và đã được hầu hết các tiêu chuẩn ô nhiễm của ôtô quy định phải được kiểm soát.