Ảnh hưởng của hydro tới hình thành muội than của động cơ Diesel có luân hồi khí thải

Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu mô phỏng ảnh hưởng của việc bổ sung hydro trên đường ống nạp tới sự hình thành muội than trong động cơ diesel có trang bị hệ thống luân hồi khí thải.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ảnh hưởng của hydro tới hình thành muội than của động cơ Diesel có luân hồi khí thải HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 ẢNH HƯỞNG CỦA HYDRO TỚI HÌNH THÀNH MUỘI THAN CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL CÓ LUÂN HỒI KHÍ THẢI EFFECT OF HYDROGEN ON SOOT FORMATION OF DIESEL ENGINE INTERGRATED EXHAUST GAS RECIRCULATION TRỊNH XUÂN PHONG1*, HOÀNG ĐÌNH LONG1, PHẠM NGỌC ANH2 1 Viện Cơ khí động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 2 Khoa Công nghệ ô tô, Trường Cao đẳng Cơ khí nông nghiệp *Email liên hệ: txphong@nute.edu.vn như các thông số vận hành. Tóm tắt Để xử lý được tất cả các thành phần phát thải độc Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu mô hại cần trang bị hệ thống xử lý khí thải gồm bộ xử lý phỏng ảnh hưởng của việc bổ sung hydro trên DOC (Diesel Oxidation Catalysts) để xử lý CO và HC, đường ống nạp tới sự hình thành muội than trong bộ xử lý DPF (Diesel Particulate Filter) để lọc bụi, bộ động cơ diesel có trang bị hệ thống luân hồi khí xử lý SCR (Selective Catalytic Reduction) kết hợp thải. Động cơ nghiên cứu là động cơ diesel R180, DEF (Diesel Exhaust Fluid) để giảm NOx. Việc trang 4 kỳ, một xi lanh. Phần mềm mô phỏng là phần bị các bộ xử lý khí thải động cơ diesel giúp giảm đáng mềm AVL Boost. Chế độ nghiên cứu là chế độ kể các thành phần phát thải của động cơ. Tuy nhiên, 2600 (v/ph). Kết quả nghiên cứu cho thấy hydro kết cấu hệ thống xử lý khí thải này khá cồng kềnh, chi có vai trò tích cực trong việc giảm hình thành phí tốn kém và sử dụng phức tạp. muội than. Cụ thể với tỷ lệ hydro tối ưu khối lượng Phương pháp luân hồi khí thải EGR (Exhaust Gas muội than giảm trung bình là 22% so với động cơ Recirculation) được xem là một phương pháp hiệu nguyên bản. quả để giảm phát thải NOx của động cơ diesel và đã Từ khóa: Động cơ diesel, bổ sung hydro, luân hồi được sử dụng từ lâu. Tuy nhiên, công nghệ này lại làm khí thải, giảm hình thành muội than. giảm hiệu suất động cơ và tăng hàm lượng CO, HC và PM trong khí thải nên cần được sử dụng kết hợp với Abstract các biện pháp xử lý khác. Nhiên liệu hydro được coi This paper presents the results of simulation study là nguồn nhiên liệu đầy tiềm năng với nhiệt trị khối on the effect of hydrogen addition to the intake lượng cao, tốc độ cháy nhanh được hy vọng là loại manifold on soot formation of diesel engines nhiên liệu khả thi cho việc giảm phát thải độc hại cho equipped with exhaust gas recirculation system. động cơ diesel có luân hồi khí thải. The research engine is a single-cylinder R180, 4- Theo Bose [2] và cộng sự khi cung cấp hydro với stroke diesel engine. The simulation software is khối lượng là 0,15kg/h cho động cơ có EGR0%, AVL Boost software. The study mode is the EGR10% và EGR20% , hệ số nạp giảm khi thực hiện 2600rpm mode. Research results show that EGR và bổ sung hydro. Khi thực hiện EGR10% và hydrogen has play an important role in reducing EGR20% phát thải khói, CO, CO 2 và HC đều tăng. soot formation. Specifically, with the optimal Nếu bổ sung hydro cho các trường hợp luân hồi thì hydrogen ratio, the amount of soot reduced on các phát thải kể trên đều giảm hơn so với động cơ average by 22% compared to the original engine. nguyên bản. Giảm nhiều nhất lần lượt là 42% (khói), Keywords: Diesel engine, hydrogen addition, 45,8% (CO ở 80% tải), 40,5% (CO2 ở 80% tải ), 58% EGR, reduction soot formation. (HC ở 80% tải) với EGR0%. Khi thực hiện EGR10% và 20% phát thải NOx giảm. Việc bổ sung hydro sẽ làm gia tăng phát thải NO x nhưng vẫn thấp hơn động 1. Giới thiệu cơ nguyên bản. Động cơ diesel là nguồn động lực vô cùng quan Yadav [3] và cộng sự khi nghiên cứu bổ sung trọng trong ngành giao thông vận tải. Tuy nhiên khí hydro với khối lượng 40mg/hr trên động cơ 1 xi lanh, thải lại chứa nhiều các chất độc hại như muội than, công suất định mức 3,5kW kết quả cho thấy BTE tăng NOx và các chất gây ô nhiễm khác như CO, HC,... 1,83%; CO2 giảm 10%; CO giảm 21,7%; HC giảm đang là vấn đề đáng lo ngại của toàn cầu. Nồng độ các 5,13%. chất ô nhiễm này phụ thuộc vào đặc tính động cơ cũng 132 SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021) HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 Một nghiên cứu khác tại Việt Nam của tác giả Anh 2.2. Mô hình mô phỏng Tuan Hoang [4] và cộng sự nghiên cứu bổ sung hydro Mô hình mô phỏng được trình bày ở Hình 1. với lưu lượng 25 l/p với EGR10% và EGR20% trên Các thông số cơ bản được nhập vào mô hình bao động cơ D243. Kết quả cho thấy: Hiệu suất nhiệt động gồm đường kính xi lanh, hành trình piston, kiểu loại cơ tăng lên 5%, tiêu hao nhiên liệu giảm đến 8%. động cơ,... Mô hình cho quá trình cháy của động cơ Lượng khí thải CO và HC giảm mạnh trong khi khí lưỡng nhiên liệu ...