Quá trình phát triển công nghệ điều khiển điện tử động cơ diesel

Quá trình phát triển công nghệ điều khiển điện tử động cơ diesel
Công nghệ điều khiển điện tử động cơ diesel ra đời vào những năm 1970; kể từ những năm 1980, công ty Lucas của Anh, công ty Robert Bosch GmbH của Đức, hãng ô tô Mercedes-Benz, công ty Detroit Diesel Corporation thuộc tập đoàn General của Mỹ, Cummins, Caterpillar, Công ty Bell Motor của Nhật Bản và Komatsu đều đang cạnh tranh gay gắt để phát triển và đưa ra thị trường các sản phẩm mới nhằm đáp ứng các quy định về khí thải ngày càng nghiêm ngặt.
    Do động cơ diesel có mô-men xoắn cao, tuổi thọ dài, mức tiêu thụ nhiên liệu thấp và lượng khí thải ít, nên các phương tiện và máy móc xây dựng chạy bằng diesel là giải pháp thực tế và đáng tin cậy nhất cho các vấn đề về năng lượng. Do đó, việc sử dụng động cơ diesel ngày càng rộng rãi, số lượng cũng ngày càng tăng. Trong khi đó, các yêu cầu về hiệu suất công suất động cơ, hiệu suất kinh tế, khí thải và kiểm soát ô nhiễm tiếng ồn cũng ngày càng cao. Việc dựa vào hệ thống phun nhiên liệu điều khiển cơ học truyền thống đã không thể đáp ứng được những yêu cầu này, rất khó để đạt được thể tích phun, áp suất phun và thời điểm phun hoạt động chính xác theo yêu cầu tối ưu. Trong những năm gần đây, nhờ sự phát triển nhanh chóng của công nghệ máy tính, công nghệ cảm biến và công nghệ thông tin, độ tin cậy, chi phí, kích thước và các khía cạnh khác của các sản phẩm điện tử đã có thể đáp ứng các yêu cầu của hệ thống điều khiển điện tử động cơ diesel, và việc thực hiện hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử trở nên rất dễ dàng.
    Trên thực tế, lượng khí thải CO và HC từ động cơ diesel thấp hơn nhiều so với động cơ xăng; lượng khí thải NOx của hai loại động cơ này tương đương nhau, nhưng động cơ diesel thải ra nhiều hạt bụi hơn – đây chính là đặc điểm của cơ chế đốt cháy trong động cơ diesel. Động cơ diesel hoạt động theo cơ chế đốt cháy không đồng nhất, thời gian hình thành hỗn hợp dễ cháy rất ngắn, và quá trình hình thành hỗn hợp dễ cháy diễn ra song song với quá trình đốt cháy. Qua phân tích quy luật phun nhiên liệu của động cơ diesel, người ta nhận thấy rằng: sự phun sương của nhiên liệu được phun vào, chất lượng dòng khí bên trong xi-lanh và hình dạng buồng đốt có ảnh hưởng trực tiếp đến tiến trình quá trình đốt cháy và sự hình thành các khí thải độc hại. Việc cải thiện áp suất phun và hiệu quả phun sương của nhiên liệu diesel, cùng với việc áp dụng các kỹ thuật như phun trước (pre-injection) và phun phụ (sub-jet), có thể giúp cải thiện hiệu quả việc kiểm soát khí thải.
    Sau nhiều năm nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ mới, động cơ diesel ngày nay đã có sự khác biệt rất lớn so với trước đây. Các động cơ diesel hiện đại thường sử dụng hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử tiên tiến, hệ thống common rail áp suất cao, công nghệ tăng áp làm mát; nhờ đó, các chỉ số như trọng lượng, tiếng ồn, khói thải, v.v. đã đạt được những bước đột phá lớn, tiệm cận với mức của động cơ xăng. Với việc ban hành và triển khai các tiêu chuẩn kiểm soát khí thải quốc tế ngày càng nghiêm ngặt (ví dụ: tiêu chuẩn Euro IV, V), cả động cơ xăng lẫn động cơ diesel đều đang phải đối mặt với những thách thức nghiêm trọng; một giải pháp là áp dụng công nghệ phun nhiên liệu điều khiển điện tử. Hiện nay, các công nghệ điều khiển điện tử cho động cơ diesel được áp dụng tại các nước phát triển đã đạt đến mức 60%.