Chƣơng 2 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP GIẢM PHÁT THẢI NOX
2.3. Lựa chọn giải pháp giảm phát thải cho động cơ D1146TI
2.3.1. Các phƣơng pháp luân hồi khí thải
2.3.1.1. Luân hồi tức thời
Luân hồi tức thời nhƣ thể hiện
trên Hình 2.2 là biện pháp cho khí
luân hồi đƣợc trở lại ngay trƣớc xupáp nạp. Bộ trao đổi nhiệt có nhiệm vụ làm và dự trữ khí luân hồi đƣợc đ t phía trƣớc van luân hồi. Khí ln hồi có thể đƣợc lấy ở vị trí trƣớc tuabin nhƣ ở trƣờng hợp hệ thống luân hồi áp suất cao.
Trƣờng hợp khí luân hồi lấy ở vị trí
sau tuabin nhƣ ở hệ thống luân hồi áp suất thấp thì phải sử dụng thêm máy nén để tăng áp suất cao hơn trên đƣờng nạp.
Khí đến từ van EGR Đƣờng nạp Các cực điện Van điện tử
Hình 2.2. Hệ thống luân hồi tức thời [12]
XP nạp Lò xo
Bộ trao đổi nhiệt
2.3.1.2. Luân hồi nội tại (Luân hồi xung)
Luân hồi nội tại nhƣ thể hiện trên Hình 2.3 là phƣơng pháp sử dụng cách thay đổi hành trình đóng mở xupáp để thay đổi góc trùng điệp của xupáp. Trong giai đoạn trùng điệp, do chênh lệch áp suất nên một lƣợng sản vật cháy trong xilanh sẽ đi vào đƣờng nạp, sau đó trong q trình nạp trở lại xilanh. Hiện tại phƣơng pháp này đƣợc áp dụng trong các hệ thống Valvetronic của BMW, VVT.i của Toyota hay Mi.VEC của Mitshubishi. Tuy nhiên, do góc trùng điệp của xupáp không thể mở
rộng quá lớn nên phƣơng pháp này có rất nhiều hạn chế trong việc giảm NOX và
giảm CmHn
2.3.1.3. Hệ thống luân hồi lai
Hệ thống luân hồi lai nhƣ thể hiện trên Hình 2.4 đƣợc sử dụng ở các động cơ tăng áp b ng tuabin.máy nén có sử dụng van xả trên tuabin để giảm bớt năng lƣợng trong khí xả ở những điều kiện tải lớn. Trong hệ thống này, khí luân hồi đƣợc lấy ở phía trƣớc
Khí nạp Khí thải Làm mát khí nạp Làm mát khí luân hồi Van EGR Máy nén Tuabin Bộ lọc PM Đƣ ờng nạ p Đƣ ờng thải
Hình 2.4. Hệ thống luân hồi lai [13]
Đƣờng thải Bộ trao đổi nhiệt Cam thải Vấu cam phụ cho van EGR Xupáp thải XP nạp Đƣờng nạp Khí nạp Khí thải
tuabin nhƣ trong hệ thống luân hồi áp suất cao và đƣa về phía trƣớc máy nén nhƣ ở hệ thống luân hồi áp suất thấp.
M c dù hệ thống này có những nhƣợc điểm của hệ thống luân hồi áp suất thấp nhƣng tạo ra độ chênh lệch áp suất giữa đƣờng thải và đƣờng nạp lớn mà không cần phải lắp thêm bơm hay các thiết bị tăng áp suất đƣờng thải. Do đó tỷ lệ luân hồi có
thể lớn làm tăng hiệu quả giảm NOX.
2.3.2. Các cụm chi tiết chính trong hệ thống luân hồi khí thải
Hệ thống luân hồi khí thải gồm các cụm chi tiết chính sau: van luân hồi (van EGR), két làm mát khí luân hồi, các đƣờng ống dẫn khí ln hồi. Ngồi ra, một số hệ thống luân hồi có sử dụng ống venturi ho c bơm khí luân hồi.
2.3.2.1. Van luân hồi khí thải (van EGR)
Dựa vào cấu tạo, van luân hồi chia làm 2 loại: van chân không và van điện. - Van luân hồi điều khiển b ng chân
khơng, tín hiệu điện từ bộ phận điều khiển EC đƣợc chuyển thành tín hiệu chân khơng nhờ bộ chuyển đổi điện khí. Trong mơi trƣờng chân không đƣợc tạo ra bởi bơm chân khơng, van đƣợc điều khiển đến vị trí cần thiết. Nhƣợc điểm của van chân khơng là có độ trễ trong khi đóng mở van.
- Van điều khiển b ng điện hoạt động
nhờ cuộn từ ho c động cơ bƣớc. Tín hiệu từ bộ phận điều khiển ECM đƣợc gửi đến bộ phận điều khiển b ng điện của van luân hồi. Bộ phận ECM thu nhận các tín hiệu nhƣ tốc độ, chế độ tải, vị trí bƣớm ga, nhiệt độ khí nạp... để gửi tín hiệu để điều khiển van luân hồi. Một số trƣờng hợp sử dụng tín hiệu từ cảm biến đo lƣu lƣợng khí nạp để kiểm tra vị trí của van luân hồi có phù hợp khơng. Thơng thƣờng hệ thống luân hồi không cần thêm cảm biến mà sử dụng các tín hiệu từ cảm biến sẵn có trên động cơ.
Hình 2.5. Van ln hồi khí thải
Van luân hồi thƣờng là chi tiết riêng rẽ nhƣng cũng có thể đƣợc thiết kế cùng với các chi tiết khác của động cơ nhƣ đƣờng ống nạp đƣợc thể hiện trên Hình 2.5.
2.3.2.2. Két làm mát khí luân hồi
Két làm mát khí luân hồi nhƣ thể hiện trên Hình 2.6 giúp tăng khả năng hấp thụ nhiệt trong quá trình cháy nên tăng đƣợc hiệu quả giảm
NOX vì lƣợng nhiệt này tỷ lệ với
lƣợng khí luân hồi, nhiệt dung riêng và chênh lệch giữa nhiệt độ quá
trình cháy và khí ln hồi. Khí ln hồi đƣợc làm mát chiếm thể tích nhỏ hơn trong mơi chất nạp, nhờ đó lƣợng ôxy nhiều hơn đảm bảo hiệu suất của quá trình cháy cao hơn. Két làm mát thƣờng gồm các ống và vỏ két trong đó khí ln hồi chảy trong ống và chất làm mát bao quanh ống.
Két làm mát cũng có nhiều kết cấu khác nhau với mục tiêu tạo diện tích trao đổi nhiệt lớn nhất với thể tích nhỏ nhất của két.
2.3.2.3. Đường ống dẫn khí luân hồi
Các đƣờng ống trong hệ thống ln hồi có nhiệm vụ dẫn khí ln hồi và nƣớc làm mát trong hệ thống luân hồi khí thải, đảm bảo tổn thất khí luân hồi ít nhất.
Các đƣờng ống của hệ thống đƣợc bố trí nhƣ trên Hình 2.7
Hình 2.7. Bố trí các đường ống dẫn khí trong hệ thống luân hồi
V ỏ lắp b ộ lọc D O C +D P F Hình 2.6. Két làm mát khí ln hồi
2.4. Lựa chọn van EGR 2.4.1. Đ c điểm của van EGR