Nghiên cứu ảnh hưởng của luân hồi áp suất thấp và luân hồi áp suất cao đến giảm phát thải NOx của động cơ diesel tăng áp

Nghiên cứu ảnh hưởng của luân hồi áp suất thấp và luân hồi áp suất cao đến giảm phát thải NOx của động cơ diesel tăng áp Nghiên cứu ảnh hưởng của luân hồi áp suất thấp và luân hồi áp suất cao đến giảm phát thải NOx của động cơ diesel tăng áp luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN ĐÌNH TUẤN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LUÂN HỒI ÁP SUẤT THẤP VÀ LUÂN HỒI ÁP SUẤT CAO ĐẾN GIẢM PHÁT THẢI NOX CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL TĂNG ÁP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội - Năm 2014 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN ĐÌNH TUẤN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LUÂN HỒI ÁP SUẤT THẤP VÀ LUÂN HỒI ÁP SUẤT CAO ĐẾN GIẢM PHÁT THẢI NOX CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL TĂNG ÁP Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS KHỔNG VŨ QUẢNG Hà Nội - Năm 2014 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập Các thông tin, số liệu luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng, cụ thể Kết nghiên cứu luận văn đắn, trung thực chưa có cơng bố cơng trình nghiên cứu khác Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2014 Học viên thực Trần Đình Tuấn i LỜI CẢM ƠN Tơi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện sau đại học, Viện Cơ khí động lực cho phép thực luận văn trường Đại học Bách khoa Hà Nội Tôi xin chân thành cảm ơn thầy, cô giảng viên Viện Cơ khí động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội trang bị kiến thức chuyên môn để thực luận văn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy phản biện, thầy hội đồng chấm luận văn đồng ý, đọc, duyệt cho ý kiến q báu để tơi hoàn chỉnh luận văn định hướng phát triển tương lai Tôi xin chân thành cảm ơn PGS Khổng Vũ Quảng, người tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình thực luận văn Cuối tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến giáo viên Trường Cao đẳng nghề LICOGI, bạn đồng nghiệp gia đình động viên, khuyến khích tơi suốt thời gian tham gia học tập nghiên cứu hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2014 Học viên thực Trần Đình Tuấn ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ viii MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ PHÁT THẢI CỦA ĐỘNG CƠ VÀ CÁC TIÊU CHUẨN PHÁT THẢI 1.1 Các thành phần phát thải động diesel 1.1.1 Khí NOX (Nitơ ơxit) 1.1.2 Chất thải dạng hạt - PM 10 1.1.3 Mơnơxít cácbon - Khí CO 10 1.1.4 Hyđrơcácbon - Khí HC 11 1.2 Tiêu chuẩn quy định phát thải phương tiện sử dụng động diesel .12 1.2.1.Tiêu chuẩn khí thải châu âu (Euro) 12 1.2.2 Tiêu chuẩn khí thải Mỹ 13 1.2.3 Tiêu chuẩn khí thải Nhật Bản 15 1.2.4 Một số quy định tiêu chuẩn phát thải Việt Nam phương tiện xe giới 16 1.3 Các phương pháp giảm phát thải độc hại cho động diesel .18 1.3.1 Giới thiệu chung .18 1.3.2 Các giải pháp giảm NOX cho động diesel 20 1.4 Thực trạng phát thải phương tiện sử dụng động diesel tăng áp 18 Kết luận chương 30 Chương NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢM PHÁT THẢI NOX BẰNG PHƯƠNG PHÁP LUÂN HỒI KHÍ THẢI CHO ĐỘNG CƠ DIESEL TĂNG ÁP 31 2.1 Khái quát chung luân hồi khí thải động diesel tăng áp 31 2.1.1 Khái quát chung luân hồi khí thải động diesel 31 iii 2.1.2 Luân hồi khí thải động diesel tăng áp 34 2.2 Hệ thống luân hồi áp suất cao 37 2.3 Hệ thống luân hồi áp suất thấp .39 2.4 Các cụm chi tiết hệ thống luân hồi khí thải 40 2.4.1 Van luân hồi khí thải (van EGR) 40 2.4.2 Két làm mát khí luân hồi 41 2.4.3 Đường ống dẫn khí luân hồi .42 Kết luận chương 42 Chương THIẾT KẾ, TÍNH TỐN HỆ THỐNG LUÂN HỒI KHÍ XẢ CHO ĐỘNG CƠ D1146TI 43 3.1 Thực trạng phát thải động D1146TI 43 3.2 Cơ sở thiết kế 43 3.2.1 Quan điểm thiết kế 43 3.2.2 Phương án thực .44 3.3 Tính tốn, thiết kế hệ thống luân hồi khí thải động D1146TI 44 3.3.1 Thiết kế, tính tốn hệ thống luân hồi áp suất cao .44 3.3.2 Thiết kế, tính tốn hệ thống ln hồi áp suất thấp 45 3.3.3 Nhận xét chung hệ thống luân hồi áp suất cao áp suất thấp: 46 3.3.4 Thiết kế tính tốn cụm chi tiết hệ thống 47 3.3.5 Thiết kế ống làm mát khí luân hồi (Bộ trao đổi nhiệt) .55 3.4 Bố trí tổng thể hệ thống luân hồi khí thải động D1146TI 60 Kết luận chương .61 Chương NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM 63 4.1 Mục đích thử nghiệm 63 4.2 Nội dung thử nghiệm 63 4.3 Thiết bị đối tượng thử nghiệm 63 4.3.1 Thiết bị thử nghiệm 63 4.3.2 Đối tượng thí nghiệm .70 4.4 Xác định chế độ chu trình thử 72 4.4.1 Chu trình thử nghiệm .72 iv 4.4.2 Các chế độ thử theo chu trình ECE R49 cho động D1146TI 74 4.4.3 Đặc tính mở van EGR 76 4.5 Thử nghiệm với hệ thống luân hồi áp suất cao luân hồi áp suất thấp .77 4.6 Đánh giá mức độ giảm phát thải NOx thực luân hồi áp suất cao luân hồi áp suất thấp 79 4.6.1 Ảnh hưởng luân hồi áp suất cao đến khả giảm phát thải NOX 79 4.6.2 Ảnh hưởng luân hồi áp suất thấp đến khả giảm phát thải NOX 79 4.7 Ảnh hưởng luân hồi áp suất thấp đến thành phần phát thải đặc tính kinh tế kỹ thuật động .79 4.7.1 Ảnh hưởng luân hồi áp suất thấp đến thành phần phát thải theo chu trình ECE R49 .79 4.7.2 Ảnh hưởng luân hồi áp suất thấp đến đặc tính kinh tế, kỹ thuật động .80 Kết luận chương .83 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .84 Kết luận chung 84 Hướng phát triển 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải CO Mơnơxít cácbon HC Hyđrơ cácbon PM Phát thải hạt NOx Ơxít nitơ SOx Ơxít lưu huỳnh DOC Diesel Oxidation Catalyst (bộ xúc tác ôxy hóa) EGR Exhaust Gas Recirculatio (hệ thống ln hồi khí thải) DPF Diesel Particulate Filter (bộ lọc phát thải hạt, dạng lọc kín) VOCs Volatile Organic Compounds (hàm lượng hỗn hợp chất hữu độc hại bay lên khơng khí) PM10 Phát thải hạt có kích thước nhỏ 10 µm TSP Tổng lượng bụi lơ lửng khơng khí TCCP Tiêu chuẩn cho phép TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam CRT Continuous Regeneration Trap (bộ lọc tái sinh liên tục) SCR Selective Catalyst Reduction (bộ xúc tác khử NOx) LNT Lean NOx Trap (bộ xúc tác hấp thụ NOx) SCRT Hệ thống xử lý khí thải tổng hợp gồm CRT SCR TN Thí nghiệm TA Khí tăng áp MN Máy nén Smoke Độ khói ppm ECE R49 Phần triệu Chu trình thử châu âu chế độ tĩnh động xe tải vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Lượng phát thải thành phần động diesel Bảng 1.2 Tiêu chuẩn khí thải với xe diesel hạng nặng, chu trình thử tĩnh 13 Bảng 1.3 Tiêu chuẩn khí thải cho động diesel từ 1.760 kg đến 3.500 kg (g/km) 13 Bảng 1.4 Tiêu chuẩn bang California cho mẫu xe từ 1996 đến 2003 14 Bảng 1.5 Giới hạn độc hại Mỹ động diesel lắp xe tải nặng (áp dụng toàn quốc) 14 Bảng 1.6 Tiêu chuẩn khí thải Nhật Bản cho xe khách sử dụng động diesel (g/km) 15 Bảng 1.7 Tiêu chuẩn khí thải động diesel cho xe hạng nặng thương mại GVW>3500 kg (>2500 kg trước năm 2005) 16 Bảng 1.8 Giới hạn tối đa cho phép chất khí thải gây nhiễm (Theo Tiêu chuẩn TCVN 6438:2001 17 Bảng 3.1 Kết đo thành phần phát thải động D1146TI với số quy định tiêu chuẩn phát thải 43 Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật động D1146T 70 Bảng 4.2 Diễn giải mode chu trình thử ECE R49 73 Bảng 4.3 Kết đo mô men công suất động D1146TI sau lắp hệ thống luân hồi khí thải EGR 100% tải 74 Bảng 4.4 Phát thải NOx theo chu trình thử ECE R49 lắp hệ thống luân hồi áp suất cao 79 Bảng 4.5 Phát thải NOx theo chu trình thử ECE R49 lắp hệ thống luân hồi áp suất thấp 79 Bảng 4.6 Kết thành phần phát thải có EGR khơng có EGR theo chu trình ECE R49 80 vii DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Số lượng tỷ lệ xe sử dụng động diesel Đức Hình 1.2 Đặc tính thành phần độc hại động diesel theo λ Hình 1.3 Tỷ lệ thành phần khí thải động diesel Hình 1.4 Sự hình thành NO phụ thuộc vào nhiệt độ theo thờ̀i gian t(ms) Hình 1.5 Biến thiên tỷ số NO2/NO theo tải động diesel Hình 1.6 Các giải pháp giảm phát thải NOX PM nhằm hướng tới tiêu chuẩn Châu Âu 19 Hình 1.7 a) Vịi phun thơng thường; b) Vịi phun tích chết nhỏ 20 Hình 1.8 Sơ đồ động sử dụng luân hồi khí thải 22 Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống LNT 23 Hình 1.10 Quá trình hấp thụ NOX hỗn hợp nghèo 24 Hình 1.11 Các phản ứng buồng xử lý 24 Hình 1.12 Chu trình hấp thụ tái tạocủa hệ thống LNT 25 Hình 1.13 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống SCR 26 Hình 2.1 Sơ đồ bố trí chung hệ thống luân hồi khí 31 Hình 2.2 Ảnh hưởng ln hồi khí xả đến lượng phát thải NOX 32 Hình 2.3 Ảnh hưởng loại khí đến hiệu giảm NOX 34 Hình 2.4 Áp suất tuabin, tăng áp tỷ lệ luân hồi tăng áp suất tuabin 35 Hình 2.5 Hệ thống luân hồi dùng tăng áp VGT 36 Hình 2.6 Đặc tính tăng áp VGT 36 Hình 2.7 Quan hệ vị trí cánh hướng gió tỷ lệ ln hồi 36 Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý hệ thống luân hồi khí xả ống venturi đặt đường nạp 37 Hình 2.9 Hệ thống luân hồi áp suất cao 38 Hình 2.10 Hệ thống luân hồi áp suất cao với ống venturi 39 Hình 2.11 Hệ thống luân hồi áp suất thấp 39 Hình 2.12 Van luân hồi khí thải thiết kế với đường nạp 41 Hình 2.13 Két làm mát khí ln hồi 41 Hình 2.14 Bố trí đường ống dẫn khí hệ thống luân hồi 42 viii 4.4 Xác định chế độ chu trình thử 4.4.1 Chu trình thử nghiệm Hình 4.11 Sơ đồ thể mode chu trình thử ECE R49 Chu trình thử nghiệm để đánh giá khả giảm NOX hệ thống lựa chọn theo chu trình thử ECE R49 Đây chu trình thử nghiệm khí thải 13 mode dành cho xe tải, tương đương TCVN 6567-2006 Các chế độ thử nghiệm theo chu trình ECE R49 trình bày Bảng 4.2 Hình 4.11 Theo chu trình thử có mode: - Mode 1,7,13: tương ứng động làm việc chế độ khơng tải, với trọng số tính 25/3% thời gian đo phút - Mode 2,3,4,5: tương ứng động làm việc tốc độ có Memax , với trọng số tính 8% thời gian đo phút - Mode 6: tương ứng động làm việc tốc độ có Memax , với trọng số tính 25% thời gian đo phút - Mode 8: tương ứng động làm việc tốc độ có Nemax, với trọng số tính 10% thời gian đo phút 72 - Mode 9, 10,11,12: tương ứng động làm việc độ có Nemax, với trọng số tính 2% thời gian đo phút Bảng 4.2 Diễn giải mode chu trình thử ECE R49 Trọng số tải Thời gian (%) (ph) - 25/3 10 25 50 75 6 100 25 - 25/3 100 10 75 10 50 11 25 12 10 - 25/3 Mode Chế độ thử nghiệm động % Tải Không tải Tốc độ ứng với chế độ đạt Memax Không tải 13 Tốc độ ứng với chế độ có Nemax Không tải Như để xác định chế độ thử động D1146TI theo mode thử chu trình thử ECE R49, ta cần xác định tốc độ mà động đạt Memax Nemax sở kết thử nghiệm đo đặc tính ngồi động băng thử Mặt khác để xác định độ mở van EGR mode chu trình thử để đảm bảo NOX giảm đạt yêu cầu phát thải PM tăng khơng q cao Vì mode chu trình thử cần phải thử nghiệm nhiều lần để lựa chọn tỷ lệ luân hồi tối ưu thể lưu đồ thử hình 4.11 73 4.4.2 Các chế độ thử theo chu trình ECE R49 cho động D1146TI 4.4.2.1 Xác định đặc tính ngồi động D1146TI Động D1146TI sau lắp hệ thống EGR lắp đặt băng thử động phòng thử động đốt Viện CKĐL, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đồng thời hệ thống nhiên liệu động hiệu chỉnh theo thông số kỹ thuật nhà sản xuất Trong bơm nhiên liệu vòi phun kiểm tra cân chỉnh theo thơng số làm việc bình thường động Khe hở nhiệt hiệu chỉnh kiểm tra lại để đảm bảo động làm việc bình thường Hệ thống làm mát bơi trơn kết nối với thiết bị điều khiển băng thử để đảm bảo động làm việc điều kiện nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ áp suất dầu bôi trơn phạm vi cho phép nhà sản xuất Sau kết thúc thời gian chạy rà, thực đo đặc tính tốc độ mức phát thải động Sau chạy thực nghiệm đo mô men công suất động D1146TI ta có kết tương ứng thể bảng 4.3 Bảng 4.3 Kết đo mô men công suất động D1146TI sau lắp hệ thống luân hồi khí thải EGR 100% tải Tốc độ Tải Mô men Công suất (vg/ph) (%) (Nm) (kW) 1000 100 720,72 75,01 1200 100 728,57 92,91 1400 100 738,18 107,97 1600 100 710,69 119,88 1800 100 690,99 128,97 2000 100 670,54 139,20 2200 100 600,16 136,09 74 Từ kết đo mô men công suất động D1146TI 100% tải ta có đường đặc tính ngồi động thể hình 4.12 Kết hình 4.12 thể đặc tính ngồi động D1146TI thử nghiệm (động sử dụng xe buýt) Dựa kết thử nghiệm cho thấy động sử dụng xe buýt sau thời gian dài sử dụng đạt mômen lớn 738,18Nm tốc độ 1400 vg/ph cơng suất lớn Hình 4.12 Sơ đồ thể đặc tính ngồi 139,20kW tốc độ 2000vg/ph động D1146TI Do động cũ nên tốc độ 2200vg/ph công suất động thấp công suất 2000vg/ph; mặt khác tốc độ 2200vg/ph động làm việc không ổn định rung giật nên tốc độ 2000vg/ph coi tốc độ định mức động D1146TI thử nghiệm 4.4.2.2 Tại tốc độ 1400 vg/ph Trên sở kết thử nghiệm đặc tính ngồi động theo chu trình thử ECE R49(chu trình thử khí thải châu âu), ta có tốc độ đạt Memax 1400vg/ph, mode 2,3,4,5,6 thực chế độ thử với tải tương ứng 10%, 25%, 50%, 75%, 100% 4.4.2.3 Tại tốc độ 2000 vg/ph Sau có kết thử nghiệm đặc tính ngồi động theo chu trình thử ECE R49 (chu trình thử khí thải châu âu), ta có tốc độ đạt Nemax 2000vg/ph, mode 8,9,10,11,12 thực chế độ thử với tải tương ứng 100%, 75%, 50%, 25%, 10% 75 4.4.3 Đặc tính mở van EGR Khi động làm việc, thực luân hồi ống venturi cần phải xây dựng đường đặc tính cho ống venturi van EGR van EGR có tác dụng mở cho khí thải quay đường nạp, cịn ống venturi có tác dụng tạo chênh áp để tăng khả luân hồi khí thải Lưu lượng luân hồi khí thải phụ thuộc vào độ mở van EGR chế độ tải động theo mode đo chu trình thử ECE R49 Do việc xây dựng đặc tính luân hồi tiến hành thực mở van EGR theo tỷ lệ: 0%, 20%, 40%, 60%, 80%, 100% để đo lưu lượng khơng khí nạp vào động chế độ tốc độ 1400 2000 vg/ph 25, 50 75% tải Đặc tính van EGR sau chạy thử nghiệm thể Hình 4.13 4.14 - Thực mở van EGR theo tỷ lệ: 5%, 10%, 15%,……100% để đo lưu lượng khơng khí nạp vào động đường tốc độ tải Sau tính %EGR theo cơng thức [2]: %EGR = Trong đó: s t Wegr − Wegr t Wegr 100% (4.1) W t egr : lưu lượng khí nạp khơng có ln hồi W s egr : lưu lượng khí nạp sau luân hồi Đặc tính van EGR sau chạy thử nghiệm thể Hình 4.13 4.14 Hình 4.13 Đặc tính van EGR Hình 4.14 Đặc tính van EGR tốc độ 1400 vg/ph tốc độ 2000 vg/ph 76 Ta thấy, tốc độ cố định tăng tải % luân hồi giảm Ví dụ tốc độ 1400vg/ph với 25% tải mở hồn tồn van EGR có tới 19,98% khí ln hồi 75% tải có 16,12% khí ln hồi Tại giải tải cố định tăng tốc độ % luân hồi giảm chế độ tải thấp tải cao ngược lại Ví dụ tốc độ 1400vg/ph với 25% tải mở hoàn toàn van EGR có tới 19,98% cịn tốc độ 2000vg/ph với 25% tải mở hồn tồn van ln hồi có 18,88% khí ln hồi tốc độ 1400vg/ph tải 75% mở hoàn toàn van luân hồi có 17,08% khí ln hồi tốc độ 2000vg/ph với 75% tải mở hoàn toàn van EGR có 17,28% khí ln hồi 4.5 Thử nghiệm với hệ thống luân hồi áp suất cao luân hồi áp suất thấp * Hoàn thiện, lắp đặt hiệu chỉnh hệ thống trước thực thử nghiệm * Các bước thực thử nghiệm: - Thực thử nghiệm với hệ thống luân hồi áp suất cao theo chu trình thử ECE R49 Hình 4.15 Hệ thống luân hồi áp suất cao lắp động D1146TI Hình 4.15 Hệ thống luân hồi áp suất cao lắp động D1146TI 77 Hình 4.15 thể sơ đồ lắp đặt hệ thống luân hồi áp suất cao động D1146TI áp suất đường ống thải cao đường ống nạp để khí thải từ đường thải quay đường nạp Van luân hồi điều khiển điện tử lắp phía sau làm mát khí luân hồi định lượng khí luân hồi - Thực thử nghiệm với hệ thống luân hồi áp suất thấp theo chu trình thử ECE R49 Hệ thống luân hồi áp suất thấp lắp động D1146TI thể hình 4.16 Thay lấy khí ln hồi phía trước tuabin trường hợp luân hồi áp suất cao, hệ thống lấy khí thải sau qua lọc tiêu âm làm mát để quay trở lại đường nạp vị trí phía trước máy nén Hình 4.16 Hệ thống ln hồi áp suất thấp lắp động D1146TI - Phân tích đánh giá kết 78 4.6 Đánh giá mức độ giảm phát thải NOx thực luân hồi áp suất cao luân hồi áp suất thấp 4.6.1.Ảnh hưởng luân hồi áp suất cao đến khả giảm phát thải NOX Bảng 4.4 Phát thải NOx theo chu trình thử ECE R49 lắp hệ thống luân hồi áp suất cao Thành phần Đơn vị Nguyên Luân hồi áp suất cao So sánh (%) Euro2 Euro3 NOX g/kW.h 14,532 13,548 -6,77 7,0 5,0 Sau thử nghiệm với hệ thống luân hồi áp suất cao lắp động D1146TI kết thể bảng 4.4 cho thấy lượng NOx giảm 6,77%, với tỷ lệ khơng đủ để giảm NOx theo u cầu đồng nghĩa với việc ảnh hưởng luân hồi áp suất cao đến NOx khơng nhiều ta không sử dụng phương án luân hồi áp suất cao 4.6.2 Ảnh hưởng luân hồi áp suất thấp đến khả giảm phát thải NOX Bảng 4.5 Phát thải NOx theo chu trình thử ECE R49 lắp hệ thống luân hồi áp suất thấp Thành phần Đơn vị Nguyên Luân hồi áp suất thấp So sánh (%) Euro2 Euro3 NOX g/kW.h 14,532 6,015 -58,61 7,0 5,0 Sau thử nghiệm với hệ thống luân hồi áp suất thấp lắp động D1146TI kết thử nghiệm thể bảng 4.5 cho thấy lượng phát thải NOX giảm 58,61% đạt tới ngưỡng tiêu chuẩn cho phép Euro Do hướng nghiên cứu tập trung ảnh hưởng luân hồi áp suất thấp đến khả giảm phát thải 4.7 Ảnh hưởng luân hồi áp suất thấp đến thành phần phát thải đặc tính kinh tế kỹ thuật động 4.7.1 Ảnh hưởng luân hồi áp suất thấp đến thành phần phát thải theo chu trình ECE R49 Kết Bảng 4.6 thể thành phần phát thải xác định theo chu trình thử ECE R49 trường hợp có lắp khơng lắp hệ thống EGR 79 Các kết cho thấy thành phần phát thải NOX giảm đáng kể đạt 58,61% động có lắp hệ thống EGR Cịn thành phần phát thải HC CO có tăng 34,24% 62,44% tương ứng Trong hàm lượng phát thải PM tăng tới 90,31% Như vậy, với phương pháp sử dụng hệ thống EGR hàm lượng NOX có giảm nhiên phát thải PM lại tăng Do địi hỏi phải có thực nghiệm để đánh giá khả phối hợp EGR DOC DPF để đảm bảo giảm NOX PM Bảng 4.6 Kết thành phần phát thải có EGR khơng có EGR theo chu trình ECE R49 Thành phần Đơn vị Khơng có Có So sánh EGR EGR % (+/-) HC g/kW.h 0,844 1,133 34,24 NOX g/kW.h 14,532 6,015 -58,61 CO g/kW.h 1,214 1,972 62,44 P-M g/kW.h 0,227 0,4326 90,31 4.7.2 Ảnh hưởng luân hồi áp suất thấp đến đặc tính kinh tế, kỹ thuật động Dựa kết thử nghiệm chế độ tải 25%, 50%, 75% 100% động D1145TI xác định Các kết thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng hệ thống luân hồi khí thải động thể Hình 4.17, 4.18 4.19 Cụ thể có số ảnh hưởng trực tiếp đến động sau: - Trên Hình 4.17 thể đặc tính mơ men động có lắp khơng lắp hệ thống EGR Các kết cho thấy lắp hệ thống EGR mơ men động chế độ tải giảm, mức giảm tăng tăng tải động 80 Hình 4.17 Đặc tính mơ men động chế độ 25%, 50%, 75% 100% tải trường hợp có lắp hệ thống EGR - Trên Hình 4.18 thể đặc tính cơng suất động trường hợp khơng lắp có lắp hệ thống EGR, kết cho thấy xu hướng khác có lắp hệ thống khơng lắp hệ thống EGR đặc tính cơng suất tương đồng với đặc tính mơ men động Các kết cho thấy lắp hệ thống EGR suất tiêu hao nhiên liệu tăng chế độ tải Hình 4.18 Đặc tính cơng suất động chế độ 25%, 50%, 75% 100% tải trường hợp khơng có có lắp hệ thống EGR - Trên Hình 4.19 thể đặc tính tiêu hao nhiên liệu động hai trường hợp có lắp khơng lắp hệ thống EGR Các kết cho thấy lắp hệ thống EGR suất tiêu hao nhiên liệu tăng chế độ tải 81 Hình 4.19 Đặc tính tiêu hao nhiên liệu động chế độ 25%, 50%, 75% 100% tải trường hợp khơng có có lắp hệ thống EGR - 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 cơng suất giảm không 4,5% tiêu hao nhiên liệu tăng không nhiều nằm giới hạn đặt đề tài 82 Kết luận chương Từ kết nghiên cứu chương giải vấn đề lựa chọn tỷ lệ luân hồi tối ưu cho động D1146TI ta đến kết luận: - Thực việc xây dựng đường đặc tính ngồi động van EGR - Lựa chọn tỷ lệ luân hồi thích hợp cho động D1146TI để giảm phát thải NOX đạt tiêu chuẩn Euro - Việc lắp đặt hệ thống luân hồi khơng ảnh hưởng nhiều đến đặc tính hoạt động động 83 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận chung Nội dung luận văn cho thấy tình hình phát thải loại phương tiện sử dụng động Diesel tăng áp gây tác động to lớn đến môi trường sức khỏe người Thông qua tác hại phát thải động diesel tăng áp, việc cắt giảm loại chất độc hại có khí thải vơ cấp thiết tồn xã hội Trong có phát thải động diesel tăng áp lắp nhiều xe buýt đặc biệt phát thải NOX Mặc dù có nhiều giải pháp kỹ thuật đưa để giảm phát thải NOX song áp dụng kỹ thuật luân hồi áp suất thấp bố trí động phù hợp với điều kiện kinh tế, kỹ thuật Việt Nam Thông qua kết nghiên cứu ảnh hưởng hệ thống luân hồi áp suất thấp thiết kế bố trí động thử nghiệm D1146TI khơng ảnh hưởng nhiều đến tính kỹ thuật hệ thống khác động Quá trình thử nghiệm thiết bị thử nghiệm xây dựng đặc tính luân hồi cho van EGR Đồng thời xác định tỷ lệ luân hồi thích hợp để giảm phát thải NOX Tuy nhiên sử dụng hệ thống luân hồi khí thải động làm cho cơng suất trung bình động giảm, suất tiêu thụ nhiên liệu trung bình tăng lên so với không áp dụng biện pháp giảm phát thải Hướng phát triển Kết nghiên cứu ảnh hưởng luân hồi áp suất cao luân hồi áp suất thấp đến giảm phát thải NOX động diesel tăng áp 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 tốn thiết kế để chế tạo hệ thống luân hồi khí thải áp dụng loại động diesel Ngồi nội dung luận văn cịn sử dụng làm tài liệu tham khảo cho việc nghiên cứu sinh viên ngành khí động lực 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Minh Tuấn (2008), Lý thuyết động đốt NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội [2] Al Bedwell Diesel and Hybrid Cars in Europe, Automotive World Briefing,1/2008 [3] 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 [4] Phạm Minh Tuấn, et.al (2008), Báo cáo hợp phần xe tải sạch, thực Công ty cổ phần môi trường đô thị Hà Nội thuộc Chương trình khơng khí Việt Nam-Thụy Sỹ [5] Bùi Văn Ga, Văn Thị Bông, Phạm Xuân Mai, Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tùng (1997), Ơtơ ô nhiễm môi trường, NXB Giáo dục [6] http://www.dieselnet.com/papers/9804mayer/index.html [7] http://www.vietbao.vn/O-to-xe-may/Hethongtieuchuankhithaichauau 10875510/351/ [8] 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 [9] 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 [10] 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 [11] Avinash Kumar Agrawal (2004), Effect of EGR on the exhaust gas temperature and opacity in compression ignition engines Department of 85 Mechanical Engineering and Environmental Egineering and Management, Indian Institute of Technology, paper 275-284 vol 29, part 3, June 2004 [12] Zelenka P, Aufinger H, Reczek W, Cartellieri W (1998), Cooled EGR – A technology for future efficient HD diesels, SAE 980190 [13] 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 [14] http://www.tienphong.vnxa-hoi524035Ha-Noi-30-xe-buyt-khong-dat-chuankhi-thai-tpp.html 86 ... cao luân hồi áp suất thấp 79 4.6.1 Ảnh hưởng luân hồi áp suất cao đến khả giảm phát thải NOX 79 4.6.2 Ảnh hưởng luân hồi áp suất thấp đến khả giảm phát thải NOX 79 4.7 Ảnh hưởng luân. .. (NOx) Phương pháp luân hồi khí thải để giảm phát thải NOX coi giải pháp hiệu - Phân tích đánh giá ảnh hưởng luân hồi áp suất thấp luân hồi áp suất cao đến khả giảm phát thải NOx động diesel tăng. .. GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN ĐÌNH TUẤN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LUÂN HỒI ÁP SUẤT THẤP VÀ LUÂN HỒI ÁP SUẤT CAO ĐẾN GIẢM PHÁT THẢI NOX CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL TĂNG ÁP Chuyên