Ảnh hưởng của chiến lược sấy nóng đến nhiệt độ làm việc hiệu quả của bộ xúc tác chuyển đổi khí thải trên xe máy
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619
ẢNH HƯỞNG CỦA CHIẾN LƯỢC SẤY NÓNG ĐẾN NHIỆT ĐỘ
LÀM VIỆC HIỆU QUẢ CỦA BỘ XÚC TÁC CHUYỂN ĐỔI KHÍ THẢI
TRÊN XE MÁY
EFFECT OF HEATING STRATEGY ON LIGHTOFF TEMPERATURE
OF EXHAUST GAS CATALYTIC CONVERTOR OF MOTORCYCLE
Hoàng Đình Long1,*, Nguyễn Kim Kỳ2, Đinh Xuân Thành3
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
TÓM TẮT
Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu mô phỏng ảnh hưởng của chiến
Việc kiểm soát khí thải xe máy ở Việt Nam có ý nghĩa
đặc biệt quan trọng vì số lượng các phương tiện giao thông
này rất lớn và vẫn đang tăng nhanh, gây phát thải ô nhiễm
môi trường trầm trọng. Một trong những công nghệ kiểm
soát khí thải hiệu quả nhất của động cơ xăng là xử lý khí
thải bằng BXT 3 thành phần [1, 2]. Tuy nhiên, vấn đề tồn tại
với BXT này là chúng hầu như không hoạt động hoặc hoạt
động với hiệu quả rất thấp ở nhiệt độ dưới 523K (250oC) [3].
Do đó, trong giai đoạn sau khởi động lạnh của động cơ, ở
đó nhiệt lượng khí thải của động cơ khá thấp không đủ sấy
nóng nhanh BXT đến nhiệt độ làm việc hiệu quả, hầu hết
lượng khí thải với nồng độ độc hại cao của động cơ sẽ
không được xử lý và được thải trực tiếp vào khí quyển gây ô
nhiễm môi trường. Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng 60% -
80% tổng lượng khí thải CO và HC chưa cháy từ một
phương tiện cơ giới trang bị BXT 3 chức năng được tạo ra
trong vòng vài phút đầu tiên sau khi động cơ khởi động
lạnh theo các chu trình thử nghiệm [4]. Đối với xe máy,
cung đường di chuyển thường ngắn và khởi động lạnh
nhiều nên vấn đề này càng trầm trọng [5, 6]. Do đó, để
giảm phát thải một cách hiệu quả cho xe máy trang bị BXT
3 chức năng, cần phải có biện pháp tăng hiệu quả BXT
trong giai đoạn khởi động lạnh và chạy ấm máy. Chính vì
vậy, cần nghiên cứu sấy nóng bổ sung BXT trong giai đoạn
này để nó nhanh đạt đến nhiệt độ làm việc hiệu quả.
lược sấy nóng bổ sung bộ xúc tác khí thải (BXT) xe máy bằng dòng điện cao tần
trong giai đoạn khởi động lạnh và chạy ấm máy đến nhiệt độ làm việc hiệu quả
của BXT. Kết quả nghiên cứu trên động cơ xe Honda Lead 110 chỉ ra rằng với cùng
mức năng lượng cao tần có hạn được cung cấp từ bình acquy của mỗi lần sấy, việc
sấy bổ sung với công suất cao trong thời gian ngắn sẽ giúp tăng nhiệt độ BXT
nhanh hơn so với việc sấy bổ sung trong thời gian dài hơn nhưng với công suất
thấp hơn. Bằng chiến lược sấy nóng hợp lý có thể rút ngắn được thời gian từ lúc
khởi động lạnh đến lúc BXT đạt đến nhiệt độ làm việc hiệu quả 523K (250oC) ở
chế độ không tải nhanh từ 220s xuống 25s. Điều đó có nghĩa là thời gian không
làm việc hoặc làm việc không hiệu quả của BXT trong giai đoạn khởi động lạnh và
chạy ấm máy giảm trên 88% so với trường hợp không sấy nóng bổ sung BXT, do
đó giúp giảm đáng kể phát thải độc hại trong giai đoạn này.
Từ khóa: Xử lý khí thải, bộ xúc tác khí thải, sấy nóng bộ xúc tác bằng điện.
ABSTRACT
This paper presents the modeling results of the effect of additional heating
strategy of the exhaust gas catalytic convertor of motorcycles by high-frequency
current during the cold start and warm-up period on the convertor’s lightoff
temperature (effective working temperature). The study results on Honda Lead
110 engine show that with the same limited high-frequency energy supplied
from the battery of each additional heating period, the additional convertor
heating with high power in a short time helps increase convertor’s temperature
faster than the additional heating in longer time with lower power to heat the
convertor to its lightoff temperature. By a reasonable additional heating
strategy, it is possible to shorten the required time for the convertor to reach its
lightoff temterature of 523K (250oC) from 220s to 25s in fast idling mode. This
means that the inactive time of the convertor during engine cold start and warm
up is reduced by over 88% compared to the case of no additional heating, thus
significantly reducing harmful emissions during this period.
Đã có nhiều công trình nghiên cứu sấy nóng bổ sung
BXT để cải thiện hiệu quả của nó trong giai đoạn khởi động
lạnh và chạy ấm máy, nguyên tắc chung là sử dụng một
nguồn nhiệt bên ngoài hoặc tăng cường nhiệt từ khí thải
để sấy nóng nhanh BXT. Phương án lắp bộ xúc tác gần các
cửa thải [7] sẽ tận dụng tốt nhiệt khí thải, tuy nhiên ở chế
độ hoạt động đủ tải thì nhiệt khí thải vào bộ xúc tác sẽ khá
lớn cộng với nhiệt sinh ra từ các phản ứng ô xy hóa toàn bộ
khí thải cũng lớn dẫn đến bộ xúc tác quá nóng làm giảm độ
bền, tuổi thọ của nó. Chính vì vậy, phương án này ít được
sử dụng, thường BXT được đặt cách cửa thải một khoảng
400 - 500mm đối với xe máy và 1000 - 1500mm đối với ô tô.
Một phương án khác là phun bổ sung không khí và nhiên
liệu vào đường thải và đốt ở phía trước BXT [8]. Phương
Keywords: Exhaust after-treatment, exhaust gas catalytic converter,
electrically heated catalyst.
1Viện Cơ khí động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
2Trường Cao đẳng Công nghiệp và Thương mại
3Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
*Email: long.hoangdinh@hust.edu.vn
Ngày nhận bài: 04/5/2021
Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 30/5/2021
Ngày chấp nhận đăng: 25/6/2021
102
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY
pháp này khá hiệu nghiệm nhưng khó bố trí trên xe máy vì
rất cồng kềnh. Thay vào đó có thể dùng phương pháp tăng
nhiệt khí thải nhờ điều chỉnh đánh lửa muộn để sấy nóng
nhanh BXT [9]. Tuy nhiên, phương pháp này có thể gây quá
nóng cho các xu páp thải hoặc kết muội trong động cơ. Sấy
nóng BXT bằng năng lượng điện dùng dây điện trở cũng
x
rất được quan tâm nghiên cứu [10]. Tuy nhiên, việc sấy
nóng gián tiếp BXT qua truyền nhiệt từ dây điện trở đến khí
thải rồi khí thải sấy nóng BXT sẽ làm tăng thời gian trễ của
việc sấy nóng BXT đồng thời giảm hiệu suất chuyển đổi
năng lượng từ điện sang nhiệt của BXT. Do đó, thường phải
Hình 1. Sơ đồ BXT có sấy nóng bằng dòng điện cao tần
trang bị bộ sấy nóng với công suất cao nên phải cần một ắc
quy lớn, máy phát điện khỏe. Việc này khó thực hiện trên xe
máy. Gần đây, công nghệ đốt nóng trực tiếp lõi BXT bằng
năng lượng cao tần cũng đã được nghiên cứu cho BXT trên
ô tô. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, dùng dòng cao tần đốt
nóng trực tiếp lõi BXT làm từ các lá thép giúp tăng nhiệt độ
lõi BXT rất nhanh trong khi công suất điện yêu cầu thấp
hơn so với đốt nóng bằng dây điện trở nhiệt [11]. Phương
pháp này cũng đã được áp dụng nghiên cứu để sấy nóng
BXT có lõi được làm từ composit bằng cách đúc lẫn các hạt
kim loại vào trong lõi BXT, các hạt này sẽ được đốt nóng
trực tiếp bằng dòng cao tần và sau đó các hạt nóng sẽ
truyền nhiệt đốt nóng lõi gốm [12].
1. lõi BXT, 2. cảm biến nhiệt độ, 3. cuộn dây cao tần, 4. lớp cách điện, cách
nhiệt bằng amiang, 5. lớp cách nhiệt bằng sợi thủy tinh, 6. vỏ BXT
Hình 2. Mạch biến tần cung cấp điện cao tần cho cuộn dây
Tính ưu việt của phương pháp sấy nóng bằng dòng cao
tần đã được khẳng định. Tuy nhiên, các nghiên cứu chưa
chỉ rõ được diễn biến thay đổi nhiệt độ của lõi BXT trong
quá trình sấy nóng và chưa đưa ra được chiến lược sấy tối
ưu bằng dòng điện cao tần để đạt được nhiệt độ làm việc
hiệu quả của BXT.
Chính vì vậy bài báo đề cập đến việc nghiên cứu ảnh
hưởng của việc sấy nóng BXT khí thải xe máy trong giai
đoạn khởi động lạnh bằng dòng điện cao tần đến nhiệt độ
làm việc hiệu quả của BXT, từ đó đưa ra được chiến lược sấy
nóng phù hợp.
Việc nghiên cứu được thực hiện bằng mô phỏng trên xe
máy Honda Lead 110 có trang bị BXT và hệ thống sấy cao
tần. Dòng điện cao tần được tạo ra từ nguồn điện acquy
bằng mạch biến tần công suất cực đại 1000W có thể điều
chỉnh được công suất theo yêu cầu trong phạm vi công
suất cực đại.
Bộ xúc tác (BXT) có kết cấu gồm các lá thép hình sóng
dày 0,05mm phủ Al2O3 và chất xúc tác JM (gồm Pt, Pd, Rh
và CeO2) được xếp với độ rỗng = 0,76, tỉ trọng 1,85g/cm3,
lõi BXT có đường kính D = 35mm, dài LBXT = 60mm, thể tích
V = 51,3cm3, nặng 95g. Tỉ lệ chất xúc tác trong BXT là
2119g/m3, diện tích xúc tác 15m2/g chất xúc tác. BXT được
đặt cách cửa thải 400mm.
Động cơ nghiên cứu là động cơ xe Honda Lead 110, có
tốc độ chạy ấm máy ở không tải chuẩn đo được với xe Lead
110 nguyên bản không có BXT là 1500v/p. Tốc độ chạy ấm
máy không tải nhanh khi lắp BXT có thể chọn là 2500v/p [5].
2.2. Chế độ tính toán
Việc sấy nóng bổ sung BXT được thực hiện ở chế độ
khởi động lạnh và chạy ấm máy động cơ Honda Lead 110.
Xe nguyên bản không được trang bị BXT và chế độ chạy
chậm không tải của xe là không tải chuẩn ở 1500v/p. Khi
được trang bị BXT, các xe thường có thêm chế độ không tải
nhanh sau khởi động lạnh để tăng nhiệt khí thải sấy nóng
nhanh BXT. Tốc độ không tải nhanh thường là 2000v/p đối
với ô tô [4] và 2500v/p đối với xe máy [5]. Do đó, việc
nghiên cứu sấy nóng bổ sung BXT trong bài báo này được
thực hiện ở cả chế độ không tải chuẩn 1500v/p và không
tải nhanh 2500v/p sau khởi động lạnh để từ đó đề xuất
chọn chế độ sấy phù hợp.
2. THIẾT LẬP MÔ HÌNH MÔ PHỎNG
2.1. Mô hình BXT với cuộn dây đốt nóng bằng điện cao tần
Hình 1 thể hiện sơ đồ BXT và cuộn dây sấy nóng bằng
năng lượng điện cao tần. Dòng điện 1 chiều từ acquy được
mạch biến tần biến đổi thành dòng điện xoay chiều tần số
cao (trên 5000Hz) cấp cho cuộn dây 3 quấn quanh lõi BXT
làm bằng lá thép phủ chất xúc tác. Từ trường cao tần của
cuộn dây sẽ tạo ra trên các lá thép dòng điện cảm ứng nhờ
tác dụng của từ trường biến thiên cao tần. Dòng điện này
sẽ đốt nóng trực tiếp các lá thép nên quá trình đốt nóng rất
nhanh do nhiệt sinh ra trực tiếp trên các lá thép mà không
phải do truyền nhiệt từ ngoài vào. Công suất nhiệt đốt
nóng BXT được điều chỉnh theo các chiến lược sấy nóng
đặt ra.
Mục tiêu của việc sấy nóng bổ sung là trong thời gian
ngắn (30s - 50s) sau khởi động lạnh, nhiệt độ BXT phải đạt
đến nhiệt độ làm việc 523K (250oC) và duy trì ở trên giá trị
nhiệt độ này. Do đó, thời gian sấy không nên dài quá 50s.
Dựa vào yêu cầu này và khối lượng cùng nhiệt dung riêng
của vật liệu lõi BXT, có thể tính sơ bộ được công suất đốt
103
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 57 - No. 3 (June 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619
nóng tối thiểu là 340W và công suất điện của bộ đốt nóng
cao tần khoảng 400W. Với bộ acquy 12 vôn, thì dòng điện
cấp vào để đạt công suất này vào khoảng 33A, hoàn toàn
có thể được vì acquy khởi động có dòng cực đại đến 50A.
2.3. Mô hình truyền nhiệt sấy nóng BXT
Trạng thái nhiệt của lõi BXT phụ thuộc vào 3 yếu tố,
gồm trao đổi nhiệt giữa BXT và khí thải, nhiệt sinh ra do
được đốt nóng từ dòng điện cao tần, nhiệt sinh ra do phản
ứng ô xi hóa CO và HC. Tuy nhiên, như đã nói ở trên, trong
quá trình khởi động lạnh và chạy ấm máy nhiệt độ BXT còn
thấp nên tốc độ phản ứng xúc tác chuyển đổi CO và HC rất
thấp nên nhiệt sinh ra không đáng kể. Do đó, trong mô
hình chỉ tính đến trao đổi nhiệt giữa BXT và khí thải và sự
đốt nóng BXT từ dòng cao tần. Thêm nữa, lõi BXT được
cách nhiệt tốt với môi trường bên ngoài và từ trường trong
lõi BXT được giả thiết phân bố đều nên mô hình toán biểu
diễn các quá trình trong BXT được xây dựng trên cơ sở mô
hình một chiều không ổn định (tính đến yếu tố thời gian).
Phương trình cân bằng năng lượng của khí và lõi BXT được
viết như sau:
Để nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ sấy nóng đến
nhiệt độ lõi BXT, các chiến lược sấy được thực hiện ở cả chế
độ khởi động lạnh chạy ấm máy không tải chuẩn và khởi
động lạnh chạy ấm máy không tải nhanh, gồm: Với công
suất sấy 400W, thời gian sấy được thực hiện ở 3 mức 10s,
20s và 30s. Với công suất sấy 200W, thời gian sấy được thực
hiện ở 3 mức 30s, 40s và 50s.
Thông số khí thải vào BXT được đo bằng thực nghiệm ở
chế độ không tải chuẩn và không tải nhanh được thể hiện
trên các đồ thị hình 3 và 4.
Tg
t
Tg
x
(1)
δρgcpg
ρgucpg
hS(Ts Tg )
Ts2
Ts
t
(2)
η.Pheat hS(Tg Ts )
(1δ)ρscps
(1δ)ks
x2
Trong đó: ρg, ρs, Cpg, Cps là khối lượng riêng và nhiệt
dung riêng của khí và của vật liệu BXT, được xác đinh theo
[13]; Tg, Ts là nhiệt độ của khí và của lõi BXT; Pheat là công
suất điện đốt nóng 1 đơn vị thể tích lõi BXT; là hiệu suất
đốt nóng của dòng cao tần, xác định theo [14]; ks là hệ số
dẫn nhiệt của lõi BXT; u là tốc độ dòng khí; S là diện tích bề
mặt truyền nhiệt trên mỗi đơn vị thể tích BXT; h là hệ số
trao đổi nhiệt; là hệ số rỗng của lõi BXT.
Hình 3. Số liệu đo nhiệt độ khí thải T tại cửa vào BXT ở chế độ không tải
chuẩn và không tải nhanh
Hệ hai phương trình trên biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ
khí và nhiệt độ BXT dọc theo chiều dài và theo thời gian từ
khi khởi động với các điều kiện đầu và biên:
in ;
Tg (0,t) Tg
dT
dT
s
s
;
; x - tọa độ theo chiều
(L,t) 0
TS (x,0) Ta
(0,t)
dx
dx
dòng chảy; t - thời gian từ khi khởi động. Hệ số h được xác
Tin
định theo [13]; - nhiệt độ khí thải tại cửa vào bộ xúc tác.
Hình 4. Số liệu đo lưu lượng khí thải vào BXT ở chế độ không tải chuẩn và
không tải nhanh
g
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Các phương trình (1) và (2) ở trên kết hợp các điều kiện
đầu và điều kiện biên đã giới thiệu được giải bằng phương
pháp sai phân hữu hạn, thực hiện trên máy tính với ngôn
ngữ lập trình FORTRAN cho BXT lắp trên động cơ xe Honda
Lead 110 ở các chế độ khởi động lạnh và chạy ấm máy
không tải chuẩn và không tải nhanh. Lưu lượng Gg và nhiệt
độ khí thải vào BXT ở các chế độ chạy ấm máy sau khởi
động lạnh dựa trên các số liệu thực nghiệm nêu ở trên.
Các số liệu ở các đồ thị hình 3 và cho thấy, ngay sau khi
khởi động lạnh, nhiệt độ và lưu lượng khí thải tăng rất
nhanh trong khoảng 15s đầu. Sự tăng nhanh này là do
động cơ từ trạng thái nhiệt độ môi trường chuyển sang
trạng thái nhiệt độ làm việc, tốc độ cũng tăng từ tốc độ
khởi động lên tốc độ chạy không tải, quá trình cháy được
cải thiện dần khi động cơ ấm lên theo thời gian. Nhiệt độ
khí thải sau đó tiếp tục tăng trong quá trình chạy ấm máy
cho đến khi trạng thái nhiệt của động cơ đạt ổn định. Lưu
lượng khí thải sau khi đạt đỉnh ở khoảng 15s thì hơi giàm
dần một chút do nhiên liệu và khí nạp giảm khi nhiệt độ
động cơ tăng đến nhiệt độ ổn định. Số liệu nhiệt độ và lưu
lượng khí thải được hàm số hóa dưới dạng công thức giải
tích biểu diễn nhiệt độ và lưu lượng phụ thuộc thời gian từ
lúc khởi động lạnh để thuận tiện cho việc nhập liệu làm
thông số vào cho mô hình tính toán.
Kết quả tính toán mô phỏng nhiệt độ trung bình của lõi
BXT ở các chế độ chạy chậm không tải sau khởi động lạnh
với các chiến lược sấy nóng khác nhau được trình bày trên
các đồ thị hình 5 ÷ 8.
Hình 5 thể hiện nhiệt độ trung bình của lõi BXT được sấy
ở chế độ không tải chuẩn với công suất điện cao tần 200W
trong thời gian 30s, 40s và 50s so với trường hợp không
sấy. Đồ thị cho thấy, ở trường hợp không được sấy nóng bổ
104
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY
sung, BXT sẽ không đạt được nhiệt độ làm việc hiệu quả sấy 200W, thời gian sấy 30s, 40s và 50s (hình 7), có thể thấy
(523K) trong ít nhất 300s từ lúc khởi động lạnh. Với cùng ở trường hợp thời gian sấy 50s, nhiệt bộ lõi BXT cuối giai
công suất sấy, thời gian sấy càng dài thì nhiệt độ BXT cuối đoạn sấy đã đạt đến nhiệt độ yêu cầu để BXT làm việc hiệu
quá trình sấy càng cao. Với công suất sấy 200W, nhiệt độ quả. Sau đó, do nhiệt độ khí thải cao hơn nên BXT được sấy
BXT sau khi sấy ở cả ba trường hợp sấy này đều cao hơn tiếp và nhiệt độ của nó tiếp tục tăng, tiệm cận dần với nhiệt
khá nhiều so với không sấy nhưng đều nhỏ hơn nhiệt độ độ khí thải. Như vậy, chiến lược sấy 200W trong 50s giúp
yêu cầu 523K ít nhất trong 300s sau khi khởi động lạnh nên BXT đạt trạng thái nhiệt làm việc hiệu quả sau 50s từ lúc
có thể nói các chiến lược sấy này không hiệu quả ở chế độ khởi động lạnh.
chạy không tải chuẩn sau khởi động lạnh.
523K
523K
Hình 7. Nhiệt độ lõi BXT ở chế độ không tải nhanh với chiến lược sấy nóng
200W
Hình 5. Nhiệt độ lõi BXT ở chế độ không tải chuẩn với chiến lược sấy nóng
200W
Hình 8 thể hiện nhiệt độ trung bình của lõi BXT ở chế độ
không tải nhanh với chiến lược sấy nóng 400W với thời
Hình 6 thể hiện nhiệt độ trung bình của lõi BXT ở chế độ
gian sấy 10s, 20s và 30s. Có thể thấy, với thời gian sấy 30
không tải chuẩn với các chiến lược sấy nóng 400W. Có thể
giây, ở gần cuối giai đoạn sấy (25s) nhiệt độ lõi BXT đã vượt
thấy, với khoảng thời gian sấy 30s, nhiệt độ BXT cuối giai
nhiệt độ yêu cầu và lớn hơn nhiệt độ khí thải, sau đó BXT
đoạn sấy có cao hơn nhiệt độ yêu cầu để BXT làm việc hiệu
mất nhiệt cho khí thải làm cho nhiệt độ của nó giảm chút ít
quả nhưng do nhiệt độ khí thải rất thấp nên ngay sau khi
nhưng vẫn lớn hơn nhiệt độ yêu cầu để BXT làm biệc hiệu
kết thúc sấy nóng bổ sung, BXT mất nhiệt cho khí thải làm
quả. Sau đó nhiệt độ BXT lại tăng dần, tiệm cận nhiệt độ khí
cho nhiệt độ của lõi BXT giảm xuống thấp hơn nhiệt độ yêu
thải. Như vậy với chiến lược sấy 400W trong 30s, nhiệt độ
cầu 523K trong suốt ít nhất 300s đầu của quá trình chạy ấm
BXT vượt nhiệt độ yêu cầu để làm việc hiệu quả sau 25s từ
máy tương tự các trường hợp hình 5. Kết quả sác chiến lược
lúc khởi động lạnh. So với trường hợp không sấy bổ sung
sấy 20s và 10s còn kém hơn. Như vậy, các chiến lược sấy
BXT thì chiến lược sấy này đã rút ngắn thời gian BXT làm
400W ở chế độ không tải chuẩn cũng không hiệu quả.
việc không hiệu quả từ 220s xuống 25s, tương ứng rút
ngắn được 88% thời gian BXT không làm việc hoặc làm việc
không hiệu quả.
523K
523K
Hình 6. Nhiệt độ lõi BXT ở chế độ không tải chuẩn với chiến lược sấy nóng
400W
Hình 7 và 8 thể hiện nhiệt độ trung bình của lõi BXT ở
chế độ không tải nhanh với các chiến lược sấy nóng khác
nhau. Có thể thấy, ở chế độ không tải này nhiệt độ khí thải
cao hơn so với chế độ không tải chuẩn nên khi không sấy
bổ sung, BXT vẫn đạt nhiệt độ làm việc hiệu quả trong 300s
đầu của quá trình chạy ấm máy, cụ thể đạt được sau 220s
từ lúc khởi động lạnh. Ở các trường hợp sấy với công suất
Hình 8. Nhiệt độ lõi BXT ở chế độ không tải nhanh với chiến lược sấy nóng
400W
4. KẾT LUẬN
Qua kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của chiến lược sấy
nóng bổ sung BXT lắp trên xe Honda Lead bằng năng
105
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 57 - No. 3 (June 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619
[11]. Nickolas Leahey, et al., 2018. Induction Heating of Catalytic Converter
Systems and its Effect on Diesel Exhaust Emissions during Cold Start. SAE 2018-01-
0327.
lượng điện cao tần đến trạng thái nhiệt của lõi BXT, có thể
rút ra một số kết luận như sau:
- Ở chế độ chạy không tải chuẩn của xe, nhiệt độ BXT
không thể đạt được nhiệt độ làm việc hiệu quả (523K)
trong ít nhất 300s từ lúc khởi động lạnh kể cả khi được sấy
nóng bổ sung theo các chiến lược đã chọn.
[12]. Robin Crawford C., John Douglas B., 2015. Catalytic converter structures
with induction heating. US patent: US 20150075137A1.
[13]. Hausen H., 1983. Heat Transfer in Counter, Parallel and Cross Flow.
McGraw-Hill, NY.
- Ở chế độ không tải nhanh, nếu không được sấy nóng
bổ sung, BXT chỉ có thể đạt được nhiệt độ làm việc hiệu
quả (523K) sau 220s từ lúc khởi động lạnh. Như vậy thời
gian BXT không hoạt động hoặc hoạt động không hiệu quả
quá dài, gây phát thải lớn.
[15]. Le Van Doanh, Nguyen The Cong, Tran Van Thinh, 2009. Dien tu cong
suat Ly thuyet - Thiet ke - Ung dung. Science and Technics Publising House, Hanoi.
- Sấy 400W trong 30s ở chế độ không tải nhanh giúp
BXT đạt nhiệt độ làm việc hiệu quả sau 25s từ lúc khởi động
lạnh, trong khi sấy trên 50s với công suất 200W thì BXT đạt
nhiệt độ làm việc hiệu quả sau 50s từ lúc khởi động lạnh.
Với cùng năng lượng sấy nóng hợp lý cho BXT, sấy với công
suất lớn trong thời gian ngắn sẽ hiệu quả hơn sấy trong
thời gian dài hơn nhưng với công suất nhỏ hơn.
AUTHORS INFORMATION
Hoang Dinh Long1, Nguyen Kim Ky2, Dinh Xuan Thanh3
1School of Transportation Engineering, Hanoi University of Science and
Technology
2College of Industry and Trade
3Hanoi University of Industry
- Sấy nóng bổ sung BXT bằng năng lượng điện cao tần
ở chế độ không tải nhanh là biện pháp hữu hiệu để giúp
BXT nhanh đạt đến nhiệt độ làm việc hiệu quả.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. David Belton, Kathleen Taylor, 1999. Automobile exhaust emission
control by catalysts. Current Opinion in Solid State and Materials Science, Vol. 4,
p97-102.
[2]. Hu et al., 2008. Three-way catalyst meeting euro III emission standards
for motorcycles. Chinese Journal of Catalysis, Vol. 29, p677-679.
[3]. Burch S.D., T.F. Porter et al., 1995. Redungcing cold start emissions by
catalytic converter thermal management. SAE paper 950409.
[4]. Degobert P., 1995. Automobiles and Pollution. Paris: Society of
Automotive Engineers, Inc.
[5]. Zhao et al., 2009. Performance of Pd/CeO2-ZrO2-Al2O3 catalyst for
motorcycle. Journal of Rare Earths, Vol. 27, p728-732.
[6]. Manqun Lin et al., 2009. Influence factor analysis of light-off tests for
motorcycle catalytic converters. SAE Technical Paper No. 2009-32-0023.
[7]. MinSun et al., 2020. Effect of the loading sequence of CeO2 and Pd over
Al2O3 on the catalytic performance of Pd-only close-coupled catalysts. Molecular
Catalysis, Vol. 482, 100332.
[8]. Jianbing Gao et al., 2019. Review of thermal management of catalytic
converters to decrease engine emissions during cold start and warm up. Applied
Thermal Engineering, Vol.147, p. 177-187.
[9]. Hoang D.L., Chan S. H., 1999. Cold-Start Emissions Reduction from
Engines By Means of High Values of Ignition Retard Control. ICAT'99, Hanoi 21th-
24th, 1999.
[10]. Fatemeh Mianzarasvand, Alireza Shirneshan, Masoud Afrand, 2017.
Effect of electrically heated catalytic converter on emission characteristic of a
motorcycle engine in cold-start conditions: CFD simulation and kinetic study.
Applied Thermal Engineering, Vol. 27, p. 453-464.
106
5 trang
19/04/2022
1300
Bạn đang xem tài liệu "Ảnh hưởng của chiến lược sấy nóng đến nhiệt độ làm việc hiệu quả của bộ xúc tác chuyển đổi khí thải trên xe máy", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- anh_huong_cua_chien_luoc_say_nong_den_nhiet_do_lam_viec_hieu.pdf
