Xây dựng đặc tính van luân hồi EGR cho hệ thống luân hồi áp suất thấp lắp trên động cơ diesel tăng áp

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn công trình nghiên cứu riêng cá nhân Các kết quả, số liệu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Hà Nội, tháng năm 2014 Học viên thực Trần Văn Tuấn i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Khổng Vũ Quảng người tận tình hướng dẫn, bảo, giúp đỡ em suốt trình làm luận văn Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo giáo Bộ môn Động Cơ Đốt Trong, Phòng thí nghiệm ĐCĐT, Viện Cơ khí động lực, Viện Đào tạo sau đại học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em thời gian làm luận văn Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy cô giáo phản biện Hội đồng chấm luận văn đọc, có ý kiến quý báu để em hoàn chỉnh luận văn cách tốt có định hướng nghiên cứu tương lai Em xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám Hiệu Trường Cao đẳng nghề LICOGI Tổng công ty xây dựng phát triển hạ tầng, Bộ xây dựng, lãnh đạo khoa giới xây dựng đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình học tập Cuối lời cảm ơn tới đồng nghiệp, gia đình bạn bè người động viên khuyến khích suốt thời gian học tập thực luận văn Học viên thực Trần Văn Tuấn ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii Chương CÁC GIẢI PHÁP GIẢM PHÁT THẢI ĐỘC HẠI CHO ĐỘNG CƠ DIESEL 18 2.1 Giới thiệu chung 18 Kết luận chương 71 4.1 Mục đích xây dựng đặc tính van EGR 72 4.4 Trang thiết bị thử nghiệm 73 4.4.1 Sơ đồ bố trí thiết bị thử nghiệm 73 Kết luận chung 96 Hướng phát triển 96 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải iii CO HC PM NOx SOx DOC EGR DPF PM10 TSP TCCP TCVN SCR CRT LNT SCRT TN TA MN TB USB COM Smoke ppm HSU TP Mônôxit cácbon Hyđrô cácbon Phát thải hạt (Particulate Matter ) Ôxít nitơ Ôxít lưu huỳnh Bộ xúc tác ôxy hóa (Diesel Oxidation Catalyst ) Hệ thống luân hồi khí thải (Exhaust Gas Recirculatio ) Bộ lọc phát thải hạt, dạng lọc kín (Diesel Particulate Filter) Phát thải hạt có kích thước nhỏ 10 µm Tổng lượng bụi lơ lửng không khí Tiêu chuẩn cho phép Tiêu chuẩn Việt Nam Bộ xúc tác khử NOx (Selective Catalyst Reduction) Bộ lọc tái sinh liên tục (Continuous Regeneration Trap) Bộ xúc tác hấp thụ NOx (Lean NOx Trap) Hệ thống xử lý khí thải tổng hợp gồm CRT SCR Thực nghiệm Khí tăng áp Máy nén Tuabin Cổng giao tiếp máy tính Cổng giao tiếp máy tính dạng nối tiếp Độ khói Phần triệu Độ mờ khói Thành phố DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Sự gia tăng phương tiện giới Việt Nam Bảng 1.2 Bùng nổ giao thông giới (ước tính) Bảng 1.3 Số liệu dự báo mức độ tăng trưởng kinh tế phương tiện tham gia giao thông đô thị lớn Việt Nam số nước khu vực iv Bảng 1.4 Lượng phát thải thành phần động diesel Bảng 1.5 Tiêu chuẩn khí thải với xe diesel hạng nặng, chu trình thử tĩnh 13 Bảng 1.6 Tiêu chuẩn khí thải cho động diesel từ 1.760 kg đến 3.500 kg (g/km) 14 Bảng 1.7 Tiêu chuẩn bang California cho mẫu xe từ 1996 đến 2003 14 Bảng 1.8 Giới hạn độc hại Mỹ động diesel lắp xe tải nặng (áp dụng toàn quốc) 15 Bảng 1.9.Tiêu chuẩn khí thải Nhật Bản cho xe khách sử dụng động diesel (g/km) 15 Bảng 1.10.Tiêu chuẩn khí thải động diesel cho xe hạng nặng thương mại GVW>3500 kg (>2500 kg trước năm 2005) 16 Bảng 1.11 Giới hạn tối đa cho phép chất khí thải gây ô nhiễm (Theo Tiêu chuẩn TCVN 6438:2001) 17 Bảng 4.1 Các thông số kỹ thuật động D1146TI 73 Bảng 4.2 Diễn giải mode chu trình thử ECE R49 83 Bảng 4.3 So sánh NOX với EGR 25% tải 1400 (v/ph) 86 Bảng 4.4 So sánh NOX với EGR 50% tải và1400 (v/ph) 86 v Bảng 4.5 So sánh NOX với EGR 75% tải 1400 (v/ph) 87 Bảng 4.6 So sánh NOX với EGR 25% tải và2000 (v/ph) 88 Bảng 4.7 So sánh NOX với EGR 50% tải 2000 (v/ph) 88 Bảng 4.8 So sánh NOX với EGR 75% tải 2000 (v/ph) 89 Bảng 4.9 Kết đo thành phần phát thải có lắp hệ thống EGR theo13 mode chu trình thử ECE R49 92 Bảng 4.10 Kết thành phần phát thải có EGR EGR theo chu trình ECE R49 96 DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Số lượng ôtô xe máy hoạt động hàng năm Việt Nam Hình 1.2 Số lượng tỷ lệ xe sử dụng động diesel Đức Hình 1.3 Đặc tính thành phần độc hại động diesel theo λ Hình 1.4 Tỷ lệ thành phần khí thải động diesel Hình 1.5 Sự hình thành NO phụ thuộcvào nhiệt độ theo thời gian t (ms) Hình 1.6 Biến thiên tỷ số NO2/NO theo tải động diesel vi Hình 2.1 Các giải pháp giảm phát thải NOX và PM nhằm hướng tới các tiêu chuẩn Châu Âu 19 Hình 2.2 a) Vòi phun thông thường; b) Vòi phun tích chết nhỏ 20 Hình 2.3 Sơ đồ động sử dụng hệ thống EGR 22 Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống LNT 23 Hình 2.5 Quá trình hấp thụ NOX hỗn hợp nghèo 24 Hình 2.6 Các phản ứng buồng xử lý 24 Hình 2.7 Chu trình hấp thụ tái tạo hệ thống LNT 25 Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống SCR 26 Hình 2.9 Các chất độc hại xử lý qua DOC 29 Hình 2.10 Cấu tạo xúc tác DOC 30 Hình 2.11 Nguyên lý, kết cấu lọc kín DPF 31 Hình 2.12 Lõi lọc lọc chất thải dạng hạt DPF 32 Hình 2.13 Hiệu lọc PM sử dụng DPF 32 vii Hình 2.14 Cấu tạo hệ thống CRT 34 Hình 2.15 Kết cấu phận lọc PM 35 Hình 2.16 Sơ đồ nguyên lý hệ thống CRT 36 Hình 2.17 Đưa thêm Glycol vào khí thải trước cho qua xúc tác 36 Hình 2.18 Sơ đồ bố trí chung hệ thống luân hồi khí thải 38 Hình 2.19 Ảnh hưởng luân hồi khí xả đến lượng phát thải NOX 39 Hình 2.20 Ảnh hưởng loại khí đến hiệu giảm NOX 41 Hình 2.21 Áp suất tuabin, tăng áp tỷ lệ luân hồi tăng áp suất tuabin 42 Hình 2.22 Hệ thống luân hồi dùng tăng áp VGT 42 Hình 2.23 Đặc tính tăng áp VGT 43 Hình 2.24 Quan hệ vị trí cánh hướng gió tỷ lệ luân hồi 43 Hình 2.25 Sơ đồ nguyên lý hệ thống luân hồi khí xả ống venturi đặt đường nạp 43 Hình 2.26 Hệ thống luân hồi tức thời 44 Hình 2.27 Hệ thống luân hồi nội 44 viii Hình 2.28 Hệ thống luân hồi lai 45 Hình 2.29 Hệ thống luân hồi áp suất cao 46 Hình 2.30 Hệ thống luân hồi áp suất cao với ống venturi 46 Hình 2.31 Hệ thống luân hồi áp suất thấp 47 Hình 2.32 Van luân hồikhí thải thiết kế với đường nạp 49 Hình 2.33 Két làm mát khí luân hồi 49 Hình 2.34 Bố trí đường ống dẫn khí hệ thống luân hồi 50 Hình 3.1 Hình dạng kết cấu ống venturi 52 Hình 3.2 Ảnh hưởng hệ số thu hẹp đến tổn thất áp suất tỷ lệ luân hồi 52 Hình 3.3 Ảnh hưởng hình dạng ống venturi tới tổn thất áp suất tỷ lệ luân hồi 53 Hình 3.4 Ảnh hưởng dạng ống khuếch tán tới tổn thất áp suất 54 Hình 3.5 Phần ruột ống venturi 55 Hình 3.6 Các vị trí đặt ống venturi 56 Hình 3.7 Bố trí van EGR điều khiển khí động 57 ix Hình 3.8 Kết cấu van EGR điện từ điều khiển cuộn dây 58 Hình 3.9 Cấu tạo van EGR điện từ điều khiển động điện chiều có chổi than 58 Hình 3.10 Kết cấu van EGR điện từ điều khiển động điện chiều không chổi than 59 Hình 3.11 Cấu tạo động điện chiều không chổi than 59 Hình 3.12 Sơ đồ khối vi xử lý 60 Hình 3.13 Khối truyền nhận tín hiệu USB TO COM 61 Hình 3.14 Khối hiển thị kết điều khiển van luân hồi EGR 61 Hình 3.15 Khối công suất điều khiển động điện chiều không chổi than 62 Hình 3.16 Sơ đồ thuật toán chương trình điều khiển van EGR 63 Hình 3.17 Giao diện chương trình điều khiển van EGR 64 Hình 3.18 Quá trình thiết kế mạch lập trình điều khiển van EGR 64 Hình 3.19 Vị trí lắp van điều khiển luân khồi khí thải động D1146TI 65 Hình 3.20 Các giai đoạn trao đổi nhiệt khí luân hồi 67 x Đặc tính van EGR sau chạy thử nghiệm thể Hình 4.13 4.14 Hình 4.13 Đặc tính van EGR tốc độ 1400 (v/ph) Hình 4.14 Đặc tính van EGR tốc độ 2000 (v/ph) Ta thấy, tốc độ cố định tăng tải % luân hồi giảm Ví dụ tốc độ 1400 (v/ph) với 25% tải mở hoàn toàn van EGR có tới 19,98% khí luân hồi 75% tải có 17,64% khí luân hồi Tại giải tải cố định tăng tốc độ % luân hồi giảm chế độ tải thấp tải cao ngược lại Ví dụ tốc độ 1400 (v/ph) với 25% tải mở hoàn toàn van EGR có tới 19,98% tốc độ 2000 (v/ph) với 25% tải mở hoàn toàn van luân hồi có tới 18,83% khí luân hồi tốc độ 1400 (v/ph) tải 75% mở hoàn toàn van luân hồi có tới 17,08% khí luân hồi tốc độ 2000 (v/ph) với 75% tải mở hoàn toàn van EGR có 17,28% khí luân hồi 4.6.2 Mức độ giảm phát thải NOX theo tỷ lệ luân hồi chế độ thử 4.6.2.1 Ở tốc độ 1400 (v/ph) a Tại chế độ 25% tải Kết thử nghiệm thể Hình 4.15 cho thấy: với mức 25% tải thành phần phát thải NOX giảm tương ứng với tăng tỷ lệ khí Bảng So sánh NOđộ với luân hồi,4.3 mờEGR khói (Smoke) lại tăng lên tương ứng X Cụ thể, ứng với tỷ lệ luân 19,98% (độ mở van EGR = 100%) độ giảm 25% tải -1400 (v/ph)Độ mở van EGR hồi (%)% luân NOX đạt tới 32,51 hồiNO% so với không luân hồi thể Bảng 4.3, X (ppm)Thay % (+/-)00,0011320,00208,32973đó độ mờđổikhói tăng nhanh % EGR 14,054013,42901-20,416016,7184825,098018,79805-28,8910019,98764-32,51 > 18,79 % Do để đảm bảo đạt tỷ lệ 84 Hình 4.15 Lượng NOX độ mờ khói theo % EGR 25% tải -1400 (v/ph) giảm NOX không làm tăng lượng PM nên chọn %EGR khoảng 18% hợp lý b Tại chế độ 50% tải Kết thử nghiệm thể Hình 4.16 cho thấy: với mức 50% tải thành phần phát thải NOX giảm tỷ lệ luân hồi tăng Ứng với tỷ lệ luân hồi 18,68% (độ mở van EGR = 100%) NOX giảm tới 52,82% so với không luân hồi thể Bảng 4.4 độ mờ khói lạităng tăng tỷ lệ luân hồi Vì để đảm bảo lượng phát thải PM không cao nên lựa chọn % EGR < 18% hợp lý Bảng 4.4 So sánh NOX với EGR 50% tải - 1400 (v/ph)Độ mở van EGR (%) % luân hồiNOX (ppm)Thay đổi % (+/-)00,0014880,00206,26103130,714011,50885- 40,526014,8877847,728017,09716- 51,8810018,68702- 52,82 Hình 4.16 Lượng NOX độ mờ khói theo %EGR 50% tải - 1400 (v/ph) c Tại chế độ 75% tải Kết thử nghiệm thể Hình 4.17 cho thấy: với mức 75% tải thành phần phát thải NOX giảm tăng tỷ lệ luân hồi 85 Bảng 4.5 So sánh NOX với EGR 75% tải-1400 (v/ph) Độ mở EGR % % luân hồi NOX (ppm) Thay đổi % (+/-) 20 0,00 5,32 1687 1148 0,00 - 31,95 40 60 10,24 13,73 920 772 - 45,47 - 54,24 80 100 16,12 17,64 676 593 - 59,93 - 64,85 Hình 4.17 Lượng NOX độ mờ khói theo %EGR 75% tải - 1400 (v/ph) Ứng với tỷ lệ luân hồi 17,64% (độ mở van EGR = 100%) NO X giảm tới 64,85% so với không luân hồi thể Bảng 4.5, độ mờ khói lại tăng cao với tăng tỷ lệ luân hồi Do chế độ tải %EGR nên lựa chọn thấp 17% để đảm bảo lượng phát thải PM không cao 4.6.2.2 Ở tốc độ 2000 (v/ph) a Tại chế độ 25% tải Kết thử nghiệm thể Hình 4.18 cho thấy: với mức 25% tải thành phần phát thải NOX giảm lượng tỷ lệ luân hồi tăng Ứng với tỷ lệ luân hồi 18,83% (độ mở van EGR = 100%) NO X giảm tới 30,56% so với không luân hồi thể Bảng 4.6, độ mờ khói lại tăng tỷ lệ thuận với % EGR tăng không cao Do chế độ tải Bảng 4.6 So sánh NOX với EGR chọn %EGR với giá trị cao mà đảm bảo PM tăng không cao 25% tải - 2000 (v/ph)Độ mở EGR %% luân hồiNOX (ppm)Thay đổi % (+/.)00,009000,00206,6778612,674011,81698-22,446015,4266426,228017,54640-28,8910018,83625-30,56 86 Hình 4.18 Lượng NOX độ mờ khói Bảng 4.6 So sánh NOX với EGR 25% tải - 2000 (v/ph) Độ mở EGR % % luân hồi NOX (ppm) Thay đổi % (+/-) 0,00 900 0,00 20 6,67 786 -12,67 40 11,81 698 -22,44 60 15,42 664 -26,22 b 80Tại chế độ 50% tải 17,54 640 100 Hình 4.18 Lượng NOX độ mờ khói theo %EGR 25% tải - 2000 (v/ph) -28,89 18,83 625 -30,56 Kết thử nghiệm thể Hình 4.19 cho thấy: với mức 50% tải thành phần phát thải NOX giảm tỷ lệ luân hồi tăng.Ứng với tỷ lệ luân hồi 17,99% (độ mở van EGR = 100%) NOX giảm tới 48,68% so với không luân hồi thể Bảng 4.7, độ mờ khói tăng không cao Do chế độ lựa chọn %EGR cao để đảm bảo giảm NO X theo yêu cầu Bảng 4.7 So sánh NOX với EGR 50% tải - 2000 (v/ph)Độ mở EGR %% luân hồiNOX (ppm)Thay đổi % (+/-)00,0015900,00205,90119125,094011,241034-34,976014,44923-41,958016,6285846,0410017,99816-48,68 Hình 4.19 Lượng NOX độ mờ khói theo% EGR 50% tải - 2000 (v/ph) c Tại chế độ 75% tải Bảng Sothử sánhnghiệm NOX vớiđược EGR thể Hình 4.20 cho thấy: với mức 75% tải Kết4.8 75% tải - 2000 mở EGR cácở thành phần phát(v/ph) thảiĐộ NO giảm tăng tỷ lệ luân hồi X %% luân hồiNOX (ppm)Thay đổi % (+/-)00,0020470,00205,00136433,374010,601122-45,196013,9796452,918015,65878-57,1110017,28825-59,70 87 Hình 4.20 Lượng NOX độ mờ khói theo %EGR 75% tải - 2000 (v/ph) Ứng với tỷ lệ luân hồi 17,28% (độ mở van EGR = 100%) NO X giảm lớn tới 59,70% so với không luân hồi (Bảng 4.8) Tuy nhiên độ mờ khói lại tăng cao với tăng tỷ lệ luân hồi Do để đảm bảo lượng phát thải PM không cao nên lựa chọn % EGR < 16% Nhận xét: Thông qua kết thử nghiệm động D1146TI tốc độ 1400 (v/ph) 2000 (v/ph) ứng với chế độ tải 25%, 50% 75% Ta rút số kết luận sau: - Ở chế độ tải tốc độ động khác cho kết đường đặc tính van luân hồi khí thải lắp động D1146TI khác - Kết thử nghiệm sở để lựa chọn điều chỉnh tỷ lệ luân hồi cho phù hợp với chế độ làm việc động đảm bảo tiêu chuẩn phát thải NOX đồng thời không làm tăng cao lượng phát thải PM 4.6.3 Ảnh hưởng luân hồi khí thải đến đặc tính kỹ thuật động Dựa kết thử nghiệm chế độ tải 25%, 50%, 75% 100% động D1146TI xác định Các kết thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng hệ thống luân hồi khí thải động thể Hình 4.21, 4.22 4.23 Cụ thể có số ảnh hưởng trực tiếp đến động sau: 88 - Trên Hình 4.21 thể đặc tính mô men động có lắp không lắp hệ thống EGR Các kết cho thấy lắp hệ thống EGR mô men động chế độ tải giảm, mức giảm tăng tăng tải động Hình 4.21 Đặc tính mô men động chế độ 25%, 50%, 75% 100% tải trường hợp có lắp hệ thống EGR - Trên Hình 4.22 thể đặc tính công suất động trường hợp không lắp có lắp hệ thống EGR, kết cho thấy xu hướng khác có lắp hệ thống không lắp hệ thống EGR đặc tính công suất tương đồng với đặc tính mô men động Hình 4.22 Đặc tính công suất động chế độ 25%, 50%, 75% 100% tải trường hợp có lắp hệ thống EGR 89 - Trên Hình 4.23 thể đặc tính tiêu hao nhiên liệu động hai trường hợp có lắp không lắp hệ thống EGR Các kết cho thấy lắp hệ thống EGR suất tiêu hao nhiên liệu tăng chế độ tải Hình 4.23 Đặc tính tiêu hao nhiên liệu động chế độ 25%, 50%, 75% 100% tải trường hợp có lắp hệ thống EGR Hai trường hợp lắp không lắp hệ thống EGR có khác do: - Khi lắp hệ thống EGR gây tượng cản động học đường nạp có sử dụng ống venturi Hơn thực việc luân hồi khí thải làm xuất thành phần sản vật cháy vào đường nạp, làm giảm lượng khí nạp vào động - Mặt khác có phần sản vật cháy đưa vào buồng cháy nên ảnh hưởng đến trình cháy làm giảm hiệu trình cháy Các tượng nguyên nhân làm giảm mô men công suất làm tăng tiêu hao nhiên liệu động Tuy nhiên, với hệ thống EGR lắp cho động D1146TI công suất giảm không 4,5% tiêu hao nhiên liệu tăng không nhiều nằm giới hạn đặt đề tài 4.6.4 Mức độ giảm phát thải động sau lắp EGR Bảng 4.9 thể kết đo thành phần phát thải NO X, CO, HC theo chu trình đo phát thải ECE R49 có 13 mode trường hợp có lắp không lắp hệ thống EGR 90 Bảng 4.9 Kết đo thành phần phát thải có lắp hệ thống EGR theo13 mode chu trình thử ECE R49 Mode Không có EGR nđc (v/ph) NOX CO HC (ppm) (ppm) (ppm) Có EGR λ (-) NOX (ppm) HC (ppm) CO (ppm) λ (-) % EGR 700 328 169 65 13,28 328 169 65 13,28 0,00 1387 699 363 121 6,04 558 428 55 4,82 19,58 1400 1112 304 87 4,24 765 335 40,7 3,42 19,49 1400 1497 245 80 2,46 703 326,4 98 1,98 18,63 1400 1689 239 157 1,94 613 331 262 1,56 18,58 1400 1798 243 230 1,59 508 333 453,6 1,28 18,59 700 328 169 65 13,28 328 169 65 13,28 0,00 2000 1950 203 267 1,78 687 266,7 375,7 1,35 18,66 2000 2050 169 122 2,13 824 240 260 1,61 18,50 10 2000 1580 163 61 2,79 815 216,8 63 2,16 19,16 11 2006 902 220 73 4,24 625 275 40 3,31 18,83 12 2000 555 235 85 5,75 444 294 49,8 4,66 18,74 13 700 328 169 65 13,28 328 169 65 13,28 0,00 Các kết cho thấy mode lượng phát thải NO X giảm đáng kể, HC CO giảm mode có chế độ tải chế độ tải nhỏ, phần lớn mode lại hàm lượng HC CO tăng Kết thực nghiệm có ảnh hưởng đến thành phần phát thải thể rõ Hình 4.24, 4.25, 4.26, 4.27, 4.28 4.29 Cụ thể ảnh hưởng sau: - Ảnh hưởng đến phát thải NOX Kết thể Hình 4.24, với chế độ thử nghiệm theo chu trình ECE R49 phát thải NOX giảm cho luân hồi khí thải Giá trị NO X trung bình theo ppm chế độ có luân hồi khí thải giảm 46,36% Tại chế độ 50%, 75% 100% tải giá trị NOX giảm nhiều hơn, giá trị trung bình chế độ giảm tới 60,23% Giá trị NO X giảm nhiều hai chế độ mômen lớn 91 (mode 6) công suất lớn (mode 8) với giá trị giảm tương ứng 71,72% 64,76% Như vậy, cho khí thải luân hồi đường nạp làm giảm lượng không khí nạp vào động cơ, đồng thời có khí luân hồi vào xilanh làm giảm nhiệt độ trình cháy động cơ, điều làm cho phát thải NOX Hình 4.24 Phát thải NOx chế độ thử nghiệm theo chu trình ECE R49 giảm đáng kể - Ảnh hưởng đến phát thải độ khói Kết thể Hình 4.25 Ta thấy động luân hồi khí thải làm cho nhiệt độ trình cháy giảm xuống, đồng thời lượng không khí nạp giảm, làm cho phát thải độ khói tăng lên hầu hết chế độ thử nghiệm Tương ứng với chế độ 50%, 75% 100% tải, thành phần phát thải Hình 4.25 Phát thải độ khói chế độ thử nghiệm theo chu trình ECE R49 NOX giảm nhiều phát thải độ khói tăng lên nhiều Giá trị trung bình độ khói chế độ tăng tới 125,42% Tuy nhiên giá trị độ khói trung bình chế độ có luân hồi khí thải tăng tới 82,65% - Ảnh hưởng đến phát thải CO Kết Hình 4.26 thể hiện, phát thải CO luân hồi không luân hồi khí thải theo chu trình thử nghiệm ECE R49 Theo kết cho thấy với chế độ thử nghiệm chế độ tải 10% 25% động luân hồi khí thải cho phát 92 thải CO nhỏ trường hợp không luân hồi Bởi trường hợp phần khí thải vào đường nạp có tác dụng sấy nóng đường nạp, tạo nhiệt độ xilanh tăng lên làm tăng khả bay nhiên liệu Chính làm giảm lượng phát thải CO Giá trị CO trường hợp giảm tới 54,44% mode 2, trung bình chế Hình 4.26 Phát thải CO chế độ thử nghiệm theo chu trình ECE R49 độ CO giảm tới 48,47% Tuy nhiên, chế độ tải tăng lên giá trị CO trường hợp luân hồi cao so với không luân hồi khí thải - Ảnh hưởng đến phát thải HC Nồng độ phát thải HC động có luân hồi khí thải không luân hồi khí thải thể Hình 4.27 Khi động có luân hồi khí thải HC tăng chế độ thử nghiệm, giá trị HC trung bình chế độ có luân hồi tăng 29,44% Giá trị HC tăng nhiều chế độ tải lớn mode phát thải HC tăng 41,44% Hình 4.27 Phát thải HC chế độ thử nghiệm theo chu trình ECE R49 Kết phát thải HC tăng khí luân hồi làm giảm nhiệt độ trình cháy, làm cho nhiên liệu bám vào thành vách xilanh bay hơn, làm tăng hiệu ứng sát vách dẫn đến phát thải HC tăng 93 - Ảnh hưởng đến công suất tiêu thụ nhiên liệu Kết Hình 4.28 4.29 thể luân hồi khí thải công suất động giảm không đáng kể, đồng thời lượng nhiên liệu tiêu thụ gần không thay đổi chế độ thử nghiệm Giá trị công suất giảm nhiều chế độ mômen lớn (mode 6), nhiên giá trị giảm tới 5,92% có luân hồi Còn chế độ công suất lớn (mode 8) giá trị công suất động có luân hồi giảm tới 4,26% Ở chế độ tải nhỏ khí luân hồi làm tăng khả bay nhiên liệu nên làm trình cháy tốt công suất chế độ tăng lên mode 12 công suất tăng lên 3,34% Giá trị công suất toàn chế độ có luân hồi khí thải giảm không đáng kể, giảm tới 1,79% Hình 4.28 Công suất động chế độ thử nghiệm theo chu trình ECE R49 Hình 4.29 Tiêu thụ nhiên liệu chế độ thử nghiệm theo chu trình ECE R49 Như sử dụng hệ thống luân hồi khí thải không làm ảnh hưởng nhiều đến tính kỹ thuật động - Ảnh hưởng đến thành phần phát thải theo chu trình ECE R49 Kết Bảng 4.10 thể thành phần phát thải xác định theo chu trình thử ECE R49 trường hợp có lắp không lắp hệ thống EGR Các kết cho thấy thành phần phát thải NO X giảm đáng kể đạt 58,54% động có lắp hệ thống EGR Còn thành phần phát thải HC CO có tăng 34,24% 62,44% tương ứng Trong hàm lượng phát thải PM tăng tới 94 90,31% Như vậy, với phương pháp sử dụng hệ thống EGR hàm lượng NO X có giảm nhiên phát thải PM lại tăng Do đòi hỏi phải có thực nghiệm để đánh giá khả phối hợp EGR DOC DPF để đảm bảo giảm NOX PM Bảng 4.10 Kết thành phần phát thải có EGR EGR theo chu trình ECE R49 Thành phần Đơn vị Không có EGR Có EGR So sánh % (+/-) HC g/kW.h 0,844 1,133 34,24 NOX g/kW.h 14,823 6,146 -58,54 CO g/kW.h 1,214 1,972 62,44 PM g/kW.h 0,227 0,4326 90,31 Kết luận chương Nội dung chương đề cập đến vấn đề để xác định tỷ lệ luân hồi theo chế độ làm việc độ mở van, ta phải xây dựng đặc tính van EGR Để giải quyến vấn đề tác giả tiến hành công việc thử nghiệm động D1146TI, kết thử nghiệm cho thấy : - Xây dựng đặc tính van luân hồi Từ lựa chọn tỷ lệ luân hồi tối ưu cho động D1146TI để giảm phát thải NOx đạt tiêu chuẩn Euro - Xác định mức độ giảm phát thải động sau lắp hệ thống luân hồi khí thải - Việc lắp đặt hệ thống luân hồi không ảnh hưởng nhiều đến đặc tính hoạt động động 95 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận chung Nội dung luận văn cho thấy tình hình phát triển nhanh chóng phương xe tiện giới phát thải loại phương tiện gây tác động to lớn đến môi trường sức khỏe người Thông qua tác hại phát thải động cơ, việc cắt giảm loại chất độc hại có khí thải vô cấp thiết toàn xã hội Trong có phát thải loại xe buýt sử dụng động diesel tăng áp đặc biệt phát thải NO X Mặc dù có nhiều giải pháp kỹ thuật đưa để giảm phát thải NO X song áp dụng kỹ thuật luân hồi áp suất thấp bố trí động phù hợp với điều kiện kinh tế, kỹ thuật Việt Nam Hệ thống luân hồi áp suất thấp thiết kế bố trí động thử nghiệm D1146TI không ảnh hưởng nhiều đến tính kỹ thuật hệ thống khác động Thông qua thiết bị thử nghiệm xây dựng đặc tính luân hồi cho van EGR Đồng thời xác định tỷ lệ luân hồi tối ưu để giảm phát thải NOX Tuy nhiên sử dụng hệ thống luân hồi khí thải động làm cho công suất trung bình của động giảm, suất tiêu thụ nhiên liệu trung bình tăng lên so với không áp dụng các biện pháp giảm phát thải Hướng phát triển Kết nghiên cứu giảm phát thải NO X hệ thống luân hồi khí thải sở nghiên cứu giảm thành phần phát thải độc hại khác động diesel tăng áp Kết nghiên cứu luận văn tiền đề cho việc tính toán thiết kế để chế tạo hệ thống luân hồi khí thải áp dụng loại động diesel Ngoài nội dung luận văn sử dụng làm tài liệu tham khảo cho việc nghiên cứu sinh viên ngành khí động lực 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Cục Đăng kiểm Việt Nam Vụ KHCN&MT, Bộ GTVT,2009 [2] GS.TSKH Phạm Ngọc Đăng, Viện khoa học công nghệ GTVT, Bộ GTVT, Bàn giải pháp phát triển giao thông đô thị bền vững giao thông xanh đô thị nước ta, Giao thông vận tải phát triển bền vững hội nhập, Hà Nội 2010 [3] PGS.TS Doãn Minh Tâm, tình hình giải pháp ATGT đường ATGT đô thị Việt Nam, Giao thông vận tải, phát triển bền vững hội nhập, Hà Nội 2010 [4] PGS.TS Phạm Minh Tuấn, Khí thải động ô nhiễm môi trường, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 8/2008 [5] http://www.tienphong.vnxa.hoi524035Ha.Noi.30.xe.buyt.khong.dat.chuan khi.thai.tpp.html [6] Phạm Minh Tuấn (2008), Lý thuyết động đốt NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội [7] Al Bedwell Diesel and Hybrid Cars in Europe, Automotive World Briefing,1/2008 [8] Khương Thị Hà (2009), Các biện pháp giảm phát thải độc hại động diesel Luận văn thạc sỹ ngành Động Đốt trong, khóa 2007 2009, Đại học Bách khoa Hà Nội [9] Phạm Minh Tuấn, et.al (2008), Báo cáo hợp phần xe tải sạch, thực hiện tại Công ty cổ phần môi trường và đô thị Hà Nội thuộc Chương trình không khí sạch Việt Nam.Thụy Sỹ [10] Bùi Văn Ga, Văn Thị Bông, Phạm Xuân Mai, Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tùng (1997), Ôtô ô nhiễm môi trường, NXB Giáo dục [11] http://www.dieselnet.com/papers/9804mayer/index.html 97 [12] http://www.vietbao.vn/O.to.xe.may/Hethongtieuchuankhithaichauau 10875510/351/ [13] Hitoshi Yokomura, Susumu Kohketsu and Koji Mori (2005), EGR System in a Turbocharged and Intercooled Heavy.Duty Diesel Engine Expansion of EGR Area with Venturi EGR System Mitsubishi Technical Review 2005 [14] Đinh Xuân Thành (2011), Nghiên cứu khả giảm khí thải độc hại cho động diesel tăng áp lắp xe buýt Luận án tiến sĩ kỹ thuật ngành Động đốt trong, Đại học Bách khoa Hà Nội [15] Đỗ Hải Âu (2012), Nghiên cứu giải pháp xử lý nhằm giảm thiểu phát thải dạng hạt từ động diesel Luận văn cao học ngành Động đốt trong, Đại học Bách khoa Hà Nội [16] Avinash Kumar Agrawal (2004), Effect of EGR on the exhaust gas temperature and opacity in compression ignition engines Department of Mechanical Engineering and Environmental Egineering and Management, Indian Institute of Technology, paper 275.284 vol 29, part 3, June 2004 [17] Zelenka P, Aufinger H, Reczek W, Cartellieri W (1998), Cooled EGR – A technology for future efficient HD diesels, SAE 980190 [18] Khổng Vũ Quảng, Nguyễn Duy Tiến, Phạm Hữu Tuyến, Phạm Minh Tuấn, Lê Anh Tuấn, Vũ Khắc Thiện, Đinh Xuân Thành, Phạm Minh Hiếu, Đỗ Hữu Đức, Nguyễn Minh Đồng, “Nghiên cứu công nghệ giảm phát thải cho động diesel lắp xe buýt Hà Nội” Đề tài nghiên cứu Khoa học Phát triển công nghệ cấp Thành Phố Hà Nội, Mã số 01C.09/02.2010.2, Thời gian thực 01/2010 đến 06/2011 theo số định 116/2009/QĐ.UBND 98 ... phát thải độc hại cho động diesel - Chương Tính toán thiết kế hệ thống luân hồi khí thải động diesel tăng áp - Chương Xây dựng đặc tính van EGR hệ thống luân hồi áp suất thấp lắp động D1146TI -... Xây dựng đặc tính van luân hồi EGR cho hệ thống luân hồi áp suất thấp lắp động diesel tăng áp trước hết để thêm kiến thức, kỹ chuyên ngành cho thân, từ có hiểu biết bản, sâu sắc phương pháp... dụng động diesel II Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài 2.1 Mục đích Đề tài nhằm xác định đặc tính van luân hồi EGR cho hệ thống luân hồi áp suất thấp được lắp động diesel tăng áp