Đang tải... (xem toàn văn)
(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu riêng Các số liệu kết nêu luận án trung thực chưa công bố đề tài nghiên cứu khác Hà Nội, tháng 02 năm 2022 Nghiên cứu sinh Trịnh Xuân Phong i LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Phịng Đào tạo, Viện Cơ khí Động lực Bộ môn Động đốt cho phép thực luận án Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Xin cảm ơn Phòng Đào tạo Viện Cơ khí Động lực hỗ trợ giúp đỡ suốt q trình tơi làm luận án Tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Hồng Đình Long hướng dẫn tơi tận tình chu đáo mặt chun mơn để tơi thực hồn thành luận án Tơi xin chân thành biết ơn Quý thầy, cô Bộ môn Động đốt Trung tâm nghiên cứu Động cơ, nhiên liệu khí thải - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội giúp đỡ dành cho điều kiện thuận lợi để hoàn thành luận án Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định hậu thuẫn động viên tơi suốt q trình nghiên cứu học tập Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Thầy phản biện, Thầy hội đồng chấm luận án đồng ý đọc, duyệt góp ý kiến q báu để tơi hoàn chỉnh luận án định hướng nghiên cứu tương lai Cuối xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình bạn bè, người động viên khuyến khích tơi suốt thời gian tham gia nghiên cứu thực cơng trình Nghiên cứu sinh Trịnh Xn Phong ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC BẢNG BIỂU x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ xii MỞ ĐẦU Chương NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Phát thải động diesel phương pháp kiểm soát 1.1.1 Đặc điểm phát thải động diesel 1.1.2 Các công nghệ giảm phát thải độc hại cho động diesel Luân hồi khí thải động diesel 1.2.1 Giới thiệu chung 1.2.2 Các phương pháp luân hồi 1.2.2.1 Luân hồi nội 1.2.2.2 Hệ thống luân hồi áp suất cao 1.2.2.3 Hệ thống luân hồi áp suất thấp 1.2.2.4 Hệ thống luân hồi kết hợp 10 1.2.2.5 Luân hồi tức thời 11 1.2.3 Đặc điểm làm việc động luân hồi khí thải 11 1.2.3.1 Các nghiên cứu nước 11 1.2.3.2 Các nghiên cứu nước 11 1.2.3.3 Tóm tắt đặc điểm làm việc động diesel luân hồi khí thải 14 Bổ sung hydro động đốt 14 1.3.1 Tính chất hydro 14 1.3.2 Sản xuất, lưu trữ vận chuyển hydro 15 1.3.2.1 Sản xuất 15 1.3.2.2 Lưu trữ vận chuyển 17 1.3.3 Sử dụng hydro làm nhiên liệu động đốt 18 iii 1.3.4 Bổ sung hydro động diesel 20 1.3.4.1 Các nghiên cứu nước 20 1.3.4.2 Các nghiên cứu nước 21 1.3.4.3 Tóm tắt đặc điểm động diesel bổ sung hydro 24 Kết hợp bổ sung hydro luân hồi khí thải động 25 Nội dung nghiên cứu luận án 26 Kết luận chương 27 Chương NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ DIESEL HIỆN HÀNH SỬ DỤNG LUÂN HỒI KHÍ THẢI VÀ BỔ SUNG HYDRO 28 Giới thiệu chung 28 2.1.1 Mục đích nghiên cứu mô 28 2.1.2 Lựa chọn phần mềm mô 28 Cơ sở lý thuyết phần mềm AVL Boost 28 Xây dựng mơ hình mơ động R180 có EHSy 29 2.3.1 Thiết lập mơ hình 29 2.3.1.1 Các thông số động R180 30 2.3.1.2 Các phần tử mơ hình 30 2.3.2 Nhập liệu cho mơ hình 30 2.3.2.1 Khai báo thông số cho mơ hình 30 2.3.2.2 Xây dựng mơ hình lưỡng nhiên liệu 31 2.3.2.3 Vòi phun hydro 31 2.3.2.4 Van EGR 32 2.3.2.5 Bộ làm mát khí luân hồi 32 2.3.2.6 Thiết lập phần tử động xi-lanh (Cylinder) 33 2.3.3 Khai báo biến thực mô 39 2.3.3.1 Khai báo biến 39 2.3.3.2 Các nội dung mô 41 Hiệu chỉnh mơ hình đánh giá độ tin cậy 41 Kết tính tốn mơ thảo luận 43 2.5.1 Đặc tính tải 1500 v/p 43 2.5.1.1 Hệ số Lambda 43 2.5.1.2 Suất tiêu hao nhiên liệu 45 2.5.1.3 Phát thải NOx 46 iv 2.5.1.4 Phát thải soot 48 2.5.1.5 Phát thải CO 50 2.5.1.6 Tỉ lệ hydro bổ sung EGR hợp lý 51 2.5.2 Đặc tính tải 2600 v/p 52 2.5.2.1 Hệ số lambda 52 2.5.2.2 Suất tiêu hao nhiên liệu 53 2.5.2.3 Phát thải NOx 55 2.5.2.4 Phát thải soot 56 2.5.2.5 Phát thải CO 58 2.5.2.6 Tỉ lệ hydro bổ sung EGR hợp lý 59 2.5.3 Đặc tính ngồi 60 2.5.3.1 Các thông số làm việc phát thải 60 2.5.3.2 Tỉ lệ hydro bổ sung EGR hợp lý 61 2.5.4 Thảo luận 61 Kết luận chương 63 Chương NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG EHSy CHO ĐỘNG CƠ DIESEL R180 64 Giới thiệu chung 64 Thiết kế bố trí chung hệ thống EGR cung cấp nhiên liệu động R180 64 Nghiên cứu thiết kế hệ thống cung cấp hydro cho động R180 66 3.3.1 Cơ sở tính tốn thiết kế 66 3.3.1.1 Bình nhiên liệu hydro 67 3.3.1.2 Van chống cháy ngược 68 3.3.1.3 Bộ giảm áp 68 3.3.1.4 Vòi phun hydro 68 3.3.1.5 Cảm biến đo lượng tiêu thụ hydro 70 3.3.2 Lắp đặt hệ thống cung cấp hydro 71 Nghiên cứu thiết kế hệ thống EGR cho động R180 71 3.4.1 Cơ sở tính tốn thiết kế 71 3.4.1.1 Đường ống thải 71 3.4.1.2 Van EGR 72 3.4.1.3 Mạch điện điều khiển 74 3.4.1.4 Bộ làm mát khí luân hồi 74 v 3.4.2 Lắp đặt hệ thống EGR 75 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống điều khiển EHSy 76 3.5.1 Sơ đồ tổng quát 76 3.5.2 Các cảm biến công tắc 77 3.5.2.1 Cảm biến tốc độ động thời điểm phun hydro 77 3.5.2.2 Cảm biến vị trí tay điều khiển 78 3.5.2.3 Công tắc chọn chế độ làm việc 78 3.5.2.4 Tín hiệu điều khiển người thí nghiệm 78 3.5.3 Các cấu chấp hành 79 3.5.3.1 Động servo 79 3.5.3.2 Vòi phun hydro 80 3.5.3.3 Van EGR 80 3.5.4 Thiết kế ECU điều khiển 81 3.5.4.1 Phần cứng 81 3.5.4.2 Phần mềm 81 3.5.5 Thuật toán code chương trình 82 3.5.5.1 Thuật toán xác định tốc độ thực, tốc độ đặt vị trí van EGR động 82 3.5.5.2 Thuật toán điều khiển góc quay servo, thời gian mở vịi phun, van EGR 84 3.5.5.3 Code chương trình Labview 86 Kết luận chương 87 Chương NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 88 Mục đích thử nghiệm 88 Đối tượng phạm vi thử nghiệm 88 4.2.1 Đối tượng thử nghiệm 88 4.2.2 Phạm vi thử nghiệm 88 Sơ đồ bố trí trang thiết bị quy trình thử nghiệm 88 Kết thí nghiệm thảo luận 90 4.4.1 Đặc tính tải 1500 vịng/phút 90 4.4.1.1 Hệ số lambda 91 4.4.1.2 Suất tiêu hao nhiên liệu 91 4.4.1.3 Phát thải thải NOx 91 4.4.1.4 Phát thải khói 92 vi 4.4.1.5 Phát thải HC 92 4.4.1.6 Phát thải CO 93 4.4.1.7 Diễn biến áp suất buồng đốt 93 4.4.2 Đặc tính tải 2600 vịng/phút 94 4.4.2.1 Hệ số lambda 94 4.4.2.2 Suất tiêu hao nhiên liệu 94 4.4.2.3 Phát thải NOx 95 4.4.2.4 Phát thải khói 95 4.4.2.5 Phát thải HC 95 4.4.2.6 Phát thải CO 96 4.4.2.7 Diễn biến áp suất buồng đốt 96 4.4.3 Đặc tính ngồi 97 4.4.3.1 Các thông số làm việc phát thải 97 4.4.3.2 Diễn biến áp suất buồng đốt 99 4.4.4 Thảo luận 100 Kết luận chương 100 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 112 DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC 113 vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu AVLBoost AVL-MCC BSFC BTDC BTE BXT BXLKT CA CNG CO CO2 CRDi CRT DE DHE DOC DPF DEF ĐCĐT E5 ECU EGR EHSy g/ct HR H5 H5E5 HC HCCI HES ICE IMEP ISFC IVC IVO Diễn giải Phần mềm mô chiều hãng AVL (Áo) Mô hình cháy MCC Suất tiêu hao nhiên liệu có ích Trước điểm chết Hiệu suất nhiệt Bộ xúc tác Bộ xử lý khí thải Góc quay trục khuỷu Khí thiên nhiên nén Mơ-nơ-xit cácbon Các-bon đi-ơ-xít Hệ thống diesel phun diesel điện tử Bộ lọc tái sinh liên tục Động diesel Động lưỡng nhiên liệu diesel-hydro Bộ xúc tác ơ-xy hóa Bộ lọc phát thải dạng hạt Dung dịch hỗ trợ giảm phát thải động diesel Động đốt Luân hồi khí thải tỉ lệ 5% Bộ điều khiển động Phương pháp luân hồi khí thải Phương pháp kết hợp bổ sung luân hồi khí thải bổ sung hydro đường ống nạp Gam chu trình Tỉ lệ hydro bổ sung Tỉ lệ bổ sung hydro 5% Động diesel thực đồng thời bổ sung hydro 5% luân hồi khí thải 5% Hydro carbon Động cháy nén hỗn hợp đồng Phương pháp bổ sung hydro đường ống nạp Động đốt Áp suất thị có ích trung bình Suất tiêu hao nhiên liệu thị Van nạp đóng Van nạp mở Hệ số dư lượng khơng khí viii Đơn vị g/kWh Độ % Độ MPa g/kWh - LNT lpm mAIR mD mH MP NB NO NOx PCI PCCI PM PPM PWM RPM R180 SCR SFC Smoke Soot SOx VĐK xúc tác hấp thụ NOx Lít phút Lưu lượng khơng khí Lưu lượng diesel Lưu lượng hydro Các điểm đo Động diesel nguyên chưa qua cải tạo Nitric oxide Ơxít nitơ Cháy nén hỗn hợp hịa trộn Cháy nén hỗn hợp hòa trộn trước Phát thải hạt Phần triệu Độ rộng xung Vòng phút Động R180 Bộ xúc tác có chọn lọc Suất tiêu hao nhiên liệu Độ khói Bồ hóng Ơxít lưu huỳnh Vi điều khiển ix g/s g/s g/s v/p g/kWh (%) g/kWh - DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Một số nghiên cứu EGR cho động có trình cháy đại 14 Bảng 1.2 Một số tính chất hydro, mê-tan, xăng diesel 15 Bảng Thông số kỹ thuật động R180 30 Bảng 2 Các phần tử mơ hình 30 Bảng Thông số liệu nhập cho mơ hình 30 Bảng Các thông số phần tử điều kiện biên 33 Bảng Các thơng số hình học, vật lý đường ống 33 Bảng Độ nâng xu-páp nạp theo góc quay trục khuỷu 36 Bảng Độ nâng xu-páp thải theo góc quay trục khuỷu 36 Bảng Bảng thơng số hiệu chỉnh mơ hình AVL MCC theo loại nhiên liệu 38 Bảng Bảng thơng số hiệu chỉnh mơ hình AVL MCC theo người dùng 38 Bảng 10 Diễn biến hệ số lambda đặc tính tải 1500 (v/p) 43 Bảng 11 Diễn biến ge đặc tính tải tốc độ 1500 (v/p) 45 Bảng 12 Diễn biến phát thải NOx đặc tính tải 1500 (v/p) 47 Bảng 13 Diễn biến phát thải soot đặc tính tải tốc độ 1500 (v/p) 49 Bảng 14 Diễn biến phát thải CO đặc tính tải 1500 (v/p) 50 Bảng 15 Diễn biến hệ số lambda đặc tính tải 2600 (v/p) 52 Bảng 16 Diễn biến ge đặc tính tải 2600 (v/p) 54 Bảng 17 Diễn biến phát thải NOx đặc tính tải 2600 (v/p) 55 Bảng 18 Diễn biến phát thải soot đặc tính tải 2600 (v/p) 57 Bảng 19 Diễn biến phát thải CO đặc tính tải 2600 (v/p) 58 Bảng Thông số kỹ thuật giảm áp 68 Bảng Thơng số kỹ thuật vịi phun hydro [108] 69 Bảng 3 Thông số kỹ thuật cảm biến đo tiêu hao nhiên liệu hydro 70 Bảng Thông số kỹ thuật van EGR 74 Bảng Các thông số kỹ thuật động servo MG995 79 Bảng Hệ số lambda 1500 (v/p) 91 Bảng ge 1500 (v/p) 91 Bảng Phát thải NOx 1500 (v/p) 92 Bảng 4 Phát thải smoke 1500 (v/p) 92 x ... lọc phát thải dạng hạt Dung dịch hỗ trợ giảm phát thải động diesel Động đốt Luân hồi khí thải tỉ lệ 5% Bộ điều khiển động Phương pháp luân hồi khí thải Phương pháp kết hợp bổ sung luân hồi khí thải. .. bổ sung hydro đường ống nạp Gam chu trình Tỉ lệ hydro bổ sung Tỉ lệ bổ sung hydro 5% Động diesel thực đồng thời bổ sung hydro 5% luân hồi khí thải 5% Hydro carbon Động cháy nén hỗn hợp đồng Phương. .. Chương NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Phát thải động diesel phương pháp kiểm soát 1.1.1 Đặc điểm phát thải động diesel 1.1.2 Các công nghệ giảm phát thải độc hại cho động diesel Luân hồi
