4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Ước tính hiệu quả của các phương pháp kiểm sốt q trình đốt cháy khác nhau
Trong phần này, các kỹ thuật thông thường như thời điểm phun chậm, điều tiết khí nạp cũng như các phương pháp dựa trên VVA bao gồm chu trình Miller và iEGR được phân tích và so sánh, xét về hiệu quả của chúng đối với việc quản lý nhiệt độ khí thải và các tác động đến hiệu suất chuyển hóa nhiên liệu và khí thải.
Hình 3 cho thấy tổng quan về sự gia tăng EGT so với sự thay đổi phần trăm trong mức tiêu thụ nhiên liệu của các phương pháp kiểm sốt q trình đốt cháy khác nhau khi so sánh với trường hợp cơ bản vận hành với hiệu suất nhiên liệu tối đa. Nó chứng minh rằng bằng cách trì hỗn giai đoạn đốt cháy thông qua thời gian phun chậm, EGT được tăng lên với chi phí phạt hiệu suất nhiên liệu, dẫn đến mức tiêu thụ nhiên liệu cao nhất khi EGT được tăng lên đến 200 °C. Đối với các phương pháp điều chỉnh lượng khí nạp và iEGR, EGT có thể tăng lên hơn 200 °C, nhưng với NIE thấp hơn. Đây là kết quả của việc tăng diện tích vịng bơm do áp suất đường ống nạp thấp hơn trong phương pháp điều tiết khí nạp và áp suất ngược xả cao hơn đối với chiến lược iEGR, như đã trình bày trong nghiên cứu trước đây của chúng tơi [22].
Trong khi đó, chu trình Miller thơng qua phương pháp LIVC hoạt động có và khơng có iEGR hiệu quả hơn trong việc tăng EGT với mức phạt tiết kiệm nhiên liệu thấp hơn. Tuy nhiên, việc áp dụng chu trình Miller đã làm tăng đáng kể lượng khí thải HC và CO chưa được đốt cháy, như trong Hình 4. Điều này là do tỷ số nén hiệu quả thấp hơn và giảm nhiệt độ đốt cháy. Mặc dù việc đưa iEGR vào vận hành chu trình Miller về cơ bản có thể làm giảm đáng kể lượng khí thải CO và HC chưa cháy, nhưng khả năng hạn chế phát thải NOx là không đủ. Vì vậy, một EGR bên ngồi được làm mát đã được giới thiệu nhằm cố gắng đạt được mức phát thải NOx từ động cơ thấp hơn đồng thời cải thiện hiệu suất nhiên liệu và quản lý EGT trong phần tiếp theo của nghiên cứu.
Hình 3. So sánh hiệu quả của các phương pháp quản lý EGT khác nhau.
Hình 4. Ảnh hưởng của chu trình Miller khi vận hành và khơng có iEGR trên khí thải. 4.2 Phân tích áp suất trong xi lanh và tốc độ tỏa nhiệt
Theo thảo luận và phân tích ở phần trên, chu trình Miller với phương pháp iEGR đã được chứng minh là một công nghệ cho phép tăng EGT hiệu quả trong khi vẫn duy trì mức tiêu thụ nhiên liệu hợp lý khi so sánh với các công nghệ khác. Để giảm hơn nữa mức độ phát thải NOx của động cơ, eEGR đã được giới thiệu cho chu trình Miller hoạt động với iEGR.
Hình 5 cho thấy áp suất trong xi lanh và cấu hình HRR cho đường cơ sở và các trường hợp chu trình Miller hoạt động với iEGR và eEGR. So sánh được thực hiện với NIE tối đa đạt được thơng qua việc tối ưu hóa thời gian phun (SOI). SOI được tối ưu hóa của chu trình Miller kết hợp với phương pháp iEGR muộn hơn so với trường hợp cơ sở. Phương pháp này dẫn đến việc giải phóng nhiệt chậm nhất nhưng HRR đỉnh cao nhất là do mức độ đốt trước hỗn hợp cao hơn. Việc bổ sung eEGR nâng cao SOI được tối ưu hóa và do đó bắt đầu q
trình đốt cháy, đặc biệt là khi sử dụng eEGR 44%. Cũng có thể thấy rằng iEGR nâng cao SOC của chu trình Miller với eEGR là 44% ở SOI không đổi. Điều này là do khí dư nóng được đưa vào qua iEGR, làm tăng nhiệt độ khí trong q trình nén. So với hoạt động cơ bản, chu trình Miller vận hành với iEGR và eEGR làm giảm đáng kể áp suất trong xi lanh, đặc biệt trong các trường hợp có eEGR cao hơn 44%. HRR cao nhất dường như cao hơn so với hoạt động của động cơ cơ bản do tỷ lệ đốt cháy hỗn hợp trước tăng lên.
Hình 5. Áp suất trong xi lanh, HRR và tín hiệu phun dầu diesel cho đường cơ sở tối ưu và chu trình Miller hoạt động với iEGR và eEGR