Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật cơ khí: Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro

Mục tiêu của luận án "Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro" là nghiên cứu tổng quan về các biện pháp giảm phát thải độc hại cho động cơ diesel từ đó chọn giải pháp nghiên cứu cho động cơ diesel đang lưu hành tại Việt Nam; Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và lắp đặt hệ thống EHSy cho động cơ diesel R180.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật cơ khí: Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương pháp luân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro MỞ ĐẦU Động cơ diesel được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như quân sự, kinh tế quốc dân…do có cácchỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao hơn hẳn động cơ xăng. Tuy nhiên, do sử dụng nhiên liệu hóa thạch truyền thốngnên động cơ diesel phát thải nhiều các chất độc hại như CO, HC, NOx và PM. Hiện nay, sự gia tăng nhanh vềsố lượng các phương tiện vận tải và thiết bị động lực trang bị loại động cơ này đang gây ô nhiễm môi trườngtrầm trọng, đặc biệt là ô nhiễm do phát thải NOx và PM. Do vậy, việc nghiên cứu giảm phát thải của động cơlà rất cần thiết để bảo vệ môi trường. Có nhiều phương pháp kiểm soát phát thải độc hại đã và đang đượcnghiên cứu áp dụng như xử lý khí thải, luân hồi khí thải, sử dụng phụ gia nhiên liệu, sử dụng nhiên liệu thaythế có nguồn gốc sinh học và bổ sung hydro… Công nghệ xử lý khí thải đã và đang được sử dụng khá phổ biến trên các động cơ diesel hiện đại ngày nay.Để xử lý được tất cả các thành phần phát thải độc hại cần trang bị hệ thống xử lý khí thải phức tạp gồm bộ xửlý DOC để xử lý CO và HC, bộ xử lý DPF để lọc bụi, bộ xử lý SCR kết hợp DEF để giảm NOx. Việc trang bịcác bộ xử lý khí này giúp giảm đáng kể các thành phần phát thải của động cơ diesel. Tuy nhiên, kết cấu hệthống xử lý khí thải này khá cồng kềnh, chi phí tốn kém và sử dụng phức tạp nên thường không được trang bịtrên các động cơ thế hệ cũ. Phương pháp luân hồi khí thải EGR cũng được xem là một phương pháp hiệu quả để giảm phát thải NOxcủa động cơ diesel và đã được sử dụng từ lâu. Tuy nhiên, công nghệ này lại làm giảm hiệu suất động cơ vàtăng hàm lượng CO, HC và PM trong khí thải nên cần được sử dụng kết hợp với các biện pháp xử lý khác. Các phương pháp sử dụng phụ gia nhiên liệu, sử dụng nhiên liệu thay thế có nguồn gốc sinh học và sử dụngnhiên liệu hydro cũng có hiệu quả đáng kể không chỉ giảm phát thải mà còn cải thiện tính năng kinh tế kỹ thuậtcủa động cơ nhưng còn một số bất cập như giá thành hiện tại đắt đỏ và thường làm tăng NOx. Riêng đối với nhiên liệu hydro, nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy nhiên liệu này có đặc điểm cháy nhanh,trị số ốc-tan cao nên dùng được trên động cơ có tỷ số nén cao, góp phần tăng hiệu suất nhiệt và cho phép độngcơ có thể làm việc ở tốc độ cao, nhờ đó mà dễ dàng tăng công suất động cơ. Tức là, nhiên liệu hydro khôngnhững giúp giảm phát thải CO, HC và PM mà còn giúp tăng hiệu suất và giảm tiêu hao nhiên liệu của độngcơ. Tuy nhiên, nhiên liệu hydro có nhược điểm so với nhiên liệu diesel là nhiệt trị mole rất thấp nên nếu khôngthay đổi kết cấu động cơ khi chuyển từ động cơ diesel sang động cơ chạy hoàn toàn bằng hydro thì công suấtđộng cơ sẽ bị giảm nhiều. Thêm nữa, việc sản xuất, vận chuyển và tích trữ bảo quản nhiên liệu hydro đủ đểthay thế hoàn toàn diesel khá khó khăn và tốn kém do nhiên liệu có tỷ trọng rất thấp. Do đó, nhiều nhà nghiêncứu quan tâm đến việc sử dụng hydro làm nhiên liệu bổ sung vào các nhiên liệu truyền thống. Với phươngpháp này, hydro chỉ được cấp một tỷ lệ nhất định vào trong động cơ để hòa trộn với nhiên liệu chính là dieselđể cải thiện quá trình cháy của động cơ. Kết quả nghiên cứu cho thấy với việc bổ sung khí hydro, quá trìnhcháy trong động cơ trở nên triệt để hơn, hiệu suất nhiệt tăng và do đó giảm suất tiêu hao nhiên liệu, đồng thờigiảm được thành phần khí thải độc hại CO, HC và PM trong khi không cần thay đổi kết cấu động cơ so vớikhi dùng diesel. Tại Việt Nam có một số lượng lớn các động cơ diesel sử dụng công nghệ cũ trang bị hệ thống nhiên liệudiesel cơ khí cổ điển và không được trang bị hệ thống kiểm soát khí thải toàn diện, khí thải chỉ qua bình tiêuâm rồi được thải trực tiếp ra môi trường. Có thể kể đến đó là các loại động cơ được lắp đặt trên các xe vận tảivới tải trọng trung bình, trên các máy phát điện cỡ nhỏ, máy phục vụ nông nghiệp như họ động cơ D4BB sửdụng bơm cao áp phân phối Bosch của Hyundai, D6CA sử dụng bơm cao áp dãy Bosch của Isuzu, họ động cơR180 sử dụng bơm cao áp đơn của Trung Quốc…. Phần lớn các động cơ diesel đang lưu hành ở Việt Namhiện nay thuộc loại này. Các loại động cơ này đang là nguồn ô nhiễm lớn, nếu không được kiểm soát sẽ là mốiđe dọa trầm trọng đối với môi trường. Chính vì vậy, để kiểm soát đồng thời tất cả các thành phần phát thải của động cơ diesel hiện hành và đặcbiệt là NOx và PM với giá thành thấp có thể sử dụng phương pháp kết hợp luân hồi khí thải với bổ sung khíhydro hoặc khí giàu hydro vào động cơ. Với phương pháp này, NOx sẽ giảm nhờ luân hồi khí thải, còn CO,HC và PM sẽ giảm nhờ sự cải thiện quá trình cháy của nhiên liệu hydro bổ sung. Đây chính là lý do cần thựchiện đề tài “Nghiên cứu giảm phát thải độc hại của động cơ diesel đang lưu hành bằng phương phápluân hồi khí thải kết hợp bổ sung khí hydro”. ...