Những chiếc xe sử dụng động cơ diesel sạch vừa cải thiện nhiên liệu vừa giảm thiểu chất độc hại trong khí thải đang cho thấy triển vọng lớn trong kinh doanh. Trước đây xe chạy bằng diesel không được ưa chuộng tại Nhật Bản vì gây ô nhiễm môi trường nhưng hiện tại dòng xe này với khuynh hướng thân thiện với môi trường đang trên con đường phục hồi. Bài viết này sẽ giải thích về kỹ thuật đặc trưng của xe hơi chạy bằng động cơ Clean Diesel.
Không ít những chiếc ô tô chạy bằng động cơ diesel bị xa lánh vì tác động của nó đến môi trường. Chính vì thế việc sử dụng xe hơi chạy bằng diesel đang đặt dấu hỏi lớn. Kẻ châm ngòi đầu tiên là chiếc xe thể thao đa năng CX-5 được công ty xe hơi MAZDA bán ra thị trường vào tháng 2/2012. Cho đến tháng 12 năm 2012, tổng lượng xe bán ra đạt đến 35438 chiếc, vươn lên vị trí hàng đầu trong bảng xếp hạng những chiếc xe bán chạy nhất trong nước năm 2012. CX-5 gồm 2 loại là xe chạy bằng xăng và xe chạy bằng động cơ Clean Diesel đã hạn chế lượng khí thải của oxit Nitơ (NOx) và vật chất dạng hạt (PM), trong đó số lượng xe chạy bằng động cơ Clean Diesel bán được chiếm 80% lên đến con số 26835 chiếc, tăng gấp 3 lần so với năm 2011.
Số đơn đặt hàng trong nước của “Atenza kiểu mới” (một loại xe cỡ vừa của MAZDA) được bán ra vào tháng 11/2012 đạt tới 9000 chiếc trong vòng chưa tròn 2 tháng, vượt xa chỉ tiêu đề ra là 1000 chiếc trong 1 tháng. Ở hãng xe này thì 70% lượng đặt hàng là loại xe chạy bằng động cơ Clean Diesel. “SKYACTIV-D là một loại động cơ diesel sạch, có đặc điểm nổi bật nhất là tỉ số nén thấp”, ông Nakai Eji – Trưởng phòng bộ phận phát triển tính năng động cơ, hệ thống truyền tải động lực đã cho biết.
Vậy “tỉ số nén thấp” là gì? Để hiểu rõ được vấn đề này, trước hết chúng ta cùng đi tìm hiều về cơ cấu của xe chạy bằng động cơ diesel
Mất năng lực cạnh tranh vì việc thắt chặt những quy định về khí thải
Xe diesel sử dụng loại dầu nhẹ rẻ hơn xăng, thêm vào đó tỉ lệ tiêu hao nhiên liệu cũng thấp. Ở Nhật, trong những năm 1980, xe đa năng “LEISURE” (RV) đã lưu hành rộng rãi, đến năm 1995 thì chiếm đến 11% tổng số lượng xe hơi trong nước. Tuy nhiên, bắt đầu là luật về xe Nox được thi hành năm 1993 và sau đó là quy chế khí thải cho xe diesel ngày càng trở nên gay gắt hơn. Từ năm 1991, thủ đô Tokyo triển khai chiến dịch “No Diesel”, khuyến khích người dân không đi xe diesel vì gây tác động xấu đến môi trường. Gánh nặng chi phí của các nhà sản xuất để ứng phó với những quy chế đó ngày càng tăng, mặt khác dẫn đến sự ưa chuộng của xe diesel bị giảm đáng kể,thị trường trong nước dường như mất hẳn. Trong khi ở Nhật hình ảnh của xe chạy bằng động cơ diesel trở nên mờ dần thì ở châu Âu nó lại chiếm một nửa trong tổng số các loại xe mới được bán. Đối với Nhật Bản ưu tiên tước giảm khí NOx, PM và nghiêm ngặt hơn quy chế khí thải, thì ở Châu Âu lại chú trọng tước giảm khí CO2 và tăng cường quy chế tiêu thụ nhiên liệu.
Ngyên lý hoạt động của động cơ diesel được chia làm 4 kỳ. Đầu tiên là hạ piston đồng thời hút không khí vào xilanh, quá trình thứ 1 gọi kỳ nạp. Tiếp theo là đẩy piston lên điểm chết cao nhất và nén không khí, quá trình thứ 2 gọi là kỳ nén. Sau đó là phun nhiên liệu vào trong không khí đã được nén và được làm nóng. Ở nhiệt độ cao, nhiên liệu sẽ tự động đốt cháy đồng thời piston bị đẩy xuống dưới do sự giãn nở không khí, đây là kỳ đốt cháy. Cuối cùng là kỳ thải, dựa vào quán tính piston được đẩy lên trên đồng thời khí thải được đưa ra ngoài.
Đối với động cơ xăng hút cả hỗn hợp không khí có lẫn nhiên liệu vào xilanh thì động cơ diesel chỉ hút không khí. Thêm vào đó, điểm khác biệt chủ yếu giữa 2 loại động cơ này là ở động cơ xăng không có bộ phận đánh lửa đính kèm. Nếu hiện tượng tự động đốt cháy xảy ra trước khi không khí và nhiên liệu trộn lẫn vừa đủ với nhau thì sẽ xảy ra hiện tượng cháy không đều. Do đó, xe diesel dễ sinh ra khí NOx hay PM.
Ở động cơ xăng hiệu suất cháy cao nhất khi piston tiến đến gần điểm chết trên. Tuy nhiên, do nhiệt độ và áp suất cao nên trong lúc không khí và nhiên liệu chưa được hòa trộn kỹ thì dễ xảy ra hiện tượng đánh lửa, và phát sinh khí NOx và PM. Nhưng nếu đợi cho áp suất và nhiệt độ giảm rồi mới phun nhiên liệu thì sẽ giảm được lượng nhiên liệu tiêu thụ. Từ giữa những năm 90, “Common Rail” – thiết bị phun nhiên liệu dùng cho động cơ diesel đã được chế tạo ra. Tích trữ nhiên liệu áp suất cao vào ống tích áp (ống phân phối) rồi điều chỉnh thời gian phun, lượng nhiên liệu phun bằng vòi phun. Hơn nữa, loại ống này có thể phun nhiều lần trong một chu kỳ. Nếu phun ở áp suất cao thì nhiên liệu và không khí hòa lẫn với nhau dễ dàng hơn, do đó có thể ngăn chặn được sự phát sinh của khí PM. Ngoài ra nhiệt độ càng cao thì NOx càng trở nên dễ phát sinh. Vì vậy, bằng việc phun một lượng ít nhiên liệu ở giai đoạn nén khí rồi làm cho cháy từ từ sẽ tránh được hiện tượng nhiêt độ tăng đột ngột.
Ống phân phối có hiệu quả cao trong việc giảm thiểu những chất có hại trong khí thải. Tuy nhiên, ngoài giá thành trang thiết bị cao, thì hệ thống Ure SCR (chất khử chọn lọc) xử lý Nox ở kỳ thải cần nhiều trang thiết bị. Hơn thế nữa cùng với việc thắt chặt các quy định cũng cần thêm nhiều trang thiết bị phụ trợ khác, chính vì vậy sẽ dẫn đến khoản chi phí khổng lồ.
<Còn tiếp>
Người dịch: Nguyễn Hạnh Trang
Nguồn: nikkei.com
