Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của hệ thống luân hồi khí xả tới lượng phát thải trên động cơ ô tô

Bài viết này nêu lên tình trạng luân hồi khí thải của động cơ góp phần làm giảm đáng kể lượng phát thải NOX, COX, HC, việc tìm tỷ lệ luân hồi tối ưu tại các chế độ tải và tốc độ khác nhau là vô cùng quan trọng vì với tỷ lệ luân hồi tối ưu này công suất của động cơ giảm không đáng kể, không ảnh hưởng tới tính năng vận hành của động cơ, đồng thời tiêu hao nhiên liệu lại tăng không đáng kể. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của hệ thống luân hồi khí xả tới lượng phát thải trên động cơ ô tô KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG LUÂN HỒI KHÍ XẢ TỚI LƯỢNG PHÁT THẢI TRÊN ĐỘNG CƠ Ô TÔ Giảng viên hướng dẫn: ThS. Vũ Văn Định Sinh viên thực hiện: Lê Hoàng Văn Lớp: CQ.56.CKOT Vương Xương Kiên Lớp: CQ.54.CKOT Trần Thị Hoàng Phi Lớp: CQ.59.KTOTO.1 Ngô Tấn Vũ Lớp: CQ.59.CK Tóm tắt: Hệ thống luân hồi khí xả (EGR) được phát minh để kiểm soát mức độ ô nhiễm môi trường của xe hơi vào đầu những năm 1970. Luân hồi khí thải của động cơ góp phần làm giảm đáng kể lượng phát thải NOX, COX, HC, việc tìm tỷ lệ luân hồi tối ưu tại các chế độ tải và tốc độ khác nhau là vô cùng quan trọng vì với tỷ lệ luân hồi tối ưu này công suất của động cơ giảm không đáng kể, không ảnh hưởng tới tính năng vận hành của động cơ, đồng thời tiêu hao nhiên liệu lại tăng không đáng kể. Bằng việc sử dụng phần mềm GT-POWER để mô phỏng hệ thống phân phối khí của động cơ, đề tài đã xác định được tỷ lệ luân hồi tối ưu tại các chế độ tải và tốc độ động cơ khác nhau. Từ khóa: Hệ thống luân hồi khí xả (ERG); Lượng phát thải của động cơ; Phần mềm GT- POWER; Tỷ lệ luân hồi tối ưu 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Xe cơ giới là một nguồn chính gây ô nhiễm không khí tại các thành phố lớn. Các thành phần độc hại trong khí thải xe cơ giới làm ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người, các thành phần khí như CO2, CH4, N2O là tác nhân gây hiệu ứng nhà kính, làm biến đổi khí hậu đe dọa đến sự sống trên trái đất. Hình 1. Phát thải độc hại từ các loại phương tiện khác nhau ở Việt Nam Hình 1 thể hiện phát thải từ các loại phương tiện khác nhau, trong đó, xe mô tô và xe gắn máy là nguồn phát thải chính các khí CO, HC, VOC, trong khi NOX và SOX chủ yếu do xe tải P a g e 68 | 82 KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 sử dụng động cơ diesel gây ra. Ngoài ra, phương tiện sử dụng nhiên liệu diesel cũng được biết đến là nguồn gây ra phát thải hạt (PM). Để giảm lượng phát thải do các phương tiện cơ giới gây ra có nhiều cách: - Công nghệ xử lý khí xả trước khi đốt: Sử dụng công nghệ và nhiên liệu sạch; Điều chỉnh các thông số của động cơ; Sử dụng hệ thống cung cấp nhiên liệu điều khiển điện tử. - Sử dụng hệ thống luân hồi khí xả. - Công nghệ xử lý khí xả sau khi đốt: Khử xúc tác không chọn lọc (SNCR); Khử xúc tác chọn lọc (SCR); Phân hủy trực tiếp bằng xúc tác. Trong đó việc sử dụng hệ thống luân hồi khí xả để giảm lượng phát thải là phương pháp được sử dụng tương đối rộng rãi trên các ô tô hiện nay. Mục tiêu của hệ thống luân hồi khí xả là giảm nồng độ HC, CO, NOX bằng cách tuần hoàn khí thải trở lại hệ thống nạp động cơ trong điều kiện có tải. Hệ thống này có thể dùng cho động cơ xăng và động cơ diesel. Trên cơ sở nghiên cứu, xây dựng mô hình động cơ bằng phần mềm GT-POWER, đề tài đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của công suất động cơ khi sử dụng hệ thống luân hồi khí xả, đồng thời cũng tìm ra được tỷ lệ luân hồi tối ưu của khí xả tại các chế độ tải và tốc độ khác nhau. 2. CÁC NỘI DUNG CHÍNH 2.1. Giới thiệu động cơ khảo sát Động cơ khảo sát là động cơ K20Z2 lắp trên xe Honda Civic 2.0 i-VTEC của hãng Honda, đây là loại động cơ xăng thế hệ mới. Mỗi xylanh được trang bị 4 xupap trong đó gồm 2 xupap nạp và 2 xupap thải nên đáp ứng được nhu cầu nạp đầy, thải sạch cho động cơ. Buồng cháy được thiết kế với góc nghiêng giữa xupap nạp và xupap thải là 55 độ, làm tăng diện tích xupap nạp từ đó có thể tăng được tiết diện nạp. Bugi được đặt ở tâm buồng cháy, đỉnh piston được khoét lõm. Có hệ thống đóng, mở van nạp biến thiên thông minh. Động cơ có công suất 144 kW/6000 v/p có hệ thống đánh lửa trực tiếp, hệ thống nhiên liệu phun trực tiếp được điều khiển bởi ECU. Bảng 1. Các thông số kỹ thuật của động cơ K20Z2 Tên động cơ K20Z2 Loại động cơ Động cơ xăng 4 thì DOHC i-VTEC, làm mát bằng nước Bố trí xylanh 4 xylanh thẳng hàng, nằm ngang Dung tích công tác 1998 cm3 Đường kính xylanh, d 86 mm Hành trình piston, s 86 mm Tỉ số nén 9,6 Công suất tối đa 144/6000 kW/v/p Mô men xoắn tối đa 182/4000 N.m/rpm P a g e 69 | 82 KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 Truyền động bằng xích, 4 xupap DOHC i-VTEC mỗi Truyền động xu páp xylanh Hệ thống phun nhiên ...