B GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐI HC BÁCH KHOA HÀ NI
Nguyn Duy Tiến
NGHIÊN CU NÂNG CAO HIU QU B XÚC TÁC BA THÀNH PHN
CHO ĐỘNG CƠ SỬ DNG NHIÊN LIỆU XĂNG PHA CN
Ngành: K thuật cơ khí động lc
Mã s: 9520116
LUN ÁN TIẾN SĨ K THUẬT CƠ KHÍ ĐNG LC
NGƯỜI HƯỚNG DN KHOA HC:
1. PGS.TS. Nguyn Thế Lương
2. PGS.TS. Trn Quang Vinh
Hà Ni 2022
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây đ tài nghiên cu do tôi thc hin. Lun án s dng
mt phn kết qu do tôi và nhóm nghiên cu thc hiện trong Đ tài cp B “Nghiên
cu thiết kế chế to b xúc tác ba thành phn phù hp vi xăng pha cồn (E5-E20) lp
trên ôtô”, số B2016-BKA18 do PGS.TS Nguyn Thế Lương m Ch nhim đề
tài, cơ quan ch trì là Trường Đại hc Bách khoa Hà Nội. Tôi đã được Ch nhiệm đề
tài đồng ý cho s dng mt phn kết qu nghiên cu của Đề tài cp B này vào vic
viết lun án.
Tôi xin cam đoan các số liu kết qu nêu trong lun án là trung thc và chưa từng
được ai công b trong các công trình nào khác.
TẬP THỂ HƯỚNG DẪN
Hà Nội, ngày tháng năm 2022
Người hướng dẫn 1
Người hướng dẫn 2
Nghiên cứu sinh
PGS.TS Nguyễn Thế Lương
PGS.TS Trần Quang Vinh
Nguyễn Duy Tiến
ii
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên cho phép tôi gi li cảm ơn chân thành đến Trường Đại hc Bách
khoa Ni, Phòng đào to, Viện khí Động lc, B môn Động đốt trong
Trung tâm Nghiên cứu Động cơ, nhiên liệu khí thi đã cho phép giúp đ tôi
thc hin lun án trong thi gian hc tp, nghiên cu tại Trường Đại hc Bách khoa
Hà Ni.
Tôi xin chân thành cảm ơn hai giáo viên ng dn PGS.TS Nguyn Thế ơng
và PGS.TS Trần Quang Vinh đã hướng dn tận tình và chu đáo về chuyên môn, giúp
tôi có th thc hin và hoàn thành lun án.
Tôi xin bày t lòng biết ơn sâu sắc đến các thy phn bin, các thy trong
Hội đồng chm luận án đã đồng ý đc duyt và góp các ý kiến quý báu đ tôith
hoàn chnh luận án cũng như đưa ra những định hướng nghiên cứu trong tương lai.
Cui cùng, xin gi li cảm ơn chân thành tới gia đình bạn đng nghip,
những người đã luôn đng viên khuyến khích trong sut thi gian nghiên cu và thc
hin công trình này.
Nghiên cu sinh
Nguyn Duy Tiến
iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i
LI CẢM ƠN ............................................................................................................. ii
MC LC ................................................................................................................ vii
DANH MC CÁC KÝ HIU .................................................................................. vii
DANH MC CÁC T VIT TT ......................................................................... viii
DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ TH .............................................................................. x
DANH MC CÁC BNG BIU ............................................................................ xiv
M ĐẦU .................................................................................................................... 1
i. Lý do chọn đề tài ................................................................................................. 1
ii. Mc tiêu và ni dung nghiên cu ca lun án ................................................... 1
iii. Đi tưng và phm vi nghiên cu .................................................................... 2
iv. Phương pháp nghiên cu.................................................................................. 3
v. Ý nghĩa khoa hc và thc tin ........................................................................... 3
vi. Đim mi ca Lun án ...................................................................................... 3
vii. B cc ca Lun án .......................................................................................... 4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ...................................................................................... 5
1.1. Tng quan v phát thi trên động cơ xăng ...................................................... 5
1.1.1. Tình hình ô nhim môi trưng do khí thi t động cơ đốt trong ............. 5
1.1.2. Phát thải độc hại trong động xăng ảnh hưởng ca chúng ti sc
khe con người và môi trường ........................................................................... 6
1.2. Các bin pháp gim phát thải độc hi t khí thi động cơ xăng ................. 8
1.2.1. Kim soát phát thi t bên trong động cơ ................................................ 9
1.2.2. S dng nhiên liu thay thế ................................................................... 10
1.2.3. X lý khí thi sau ca thi bng b xúc tác khí thi ba thành phn ...... 11
1.3. Ảnh hưởng ca nhiên liệu ng pha cồn ti phát thi của động hoạt động
ca BXT ............................................................................................................... 20
1.3.1. Ảnh hưởng ca nhiên liệu xăng pha cn ti phát thi ca động cơ ....... 20
1.3.2. Ảnh hưởng ca nhiên liệu xăng pha cồn ti hot đng ca BXT ......... 22
1.4. Tng hp các nghiên cu nâng cao hiu qu BXT ....................................... 26
1.4.1. Các nghiên cứu trong nước .................................................................... 26
1.4.2. Các nghiên cu trên thế gii .................................................................. 28
1.5. Hướng tiếp cn và ni dung nghiên cu ca lun án .................................... 32
CHƯƠNG 2. XÂY DNG MÔ HÌNHPHNG B XÚC TÁC KHÍ THI BA
THÀNH PHN TRÊN PHN MM AVL BOOST ............................................... 34
2.1. Cơ sở thuyết mô phng ............................................................................. 34
2.1.1. Lý thuyết v các phn ng xúc tác din ra trong BXT .......................... 34
iv
2.1.2. Lý thuyết v đặc điểm l rng trong khi xúc tác có cu trúc dng t ong
.......................................................................................................................... 36
2.1.3. Lý thuyết s khuếch tán trong lp vt liu trung gian ........................... 38
2.1.4. thuyết tính toán λ theo thành phn khí thi thuyết tính toán lưu
ng khí thi đi vào BXT ............................................................................... 40
2.1.5. Lý thuyết tính toán tốc độ ca các phn ng din ra trong b x lý xúc tác
.......................................................................................................................... 41
2.1.6. Mô hình trao đi nhit gia khí thi và BXT ........................................ 44
2.2. Quy trình mô phng trên phn mm AVL Boost.......................................... 44
2.3. Xây dng mô hình mô phng BXT............................................................... 45
2.3.1. Xây dng mô hình ................................................................................. 45
2.3.2. Nhp d liu cho mô hình...................................................................... 46
2.4. Thc nghiệm xác đnh các thông s đầu vào ca BXT ................................ 50
2.4.1. Đối tượng và nhiên liu th nghim ...................................................... 50
2.4.2. Chế độ th nghim ................................................................................. 51
2.4.3. Trang thiết b th nghim ...................................................................... 52
2.4.4. Kết qu th nghim ................................................................................ 52
2.4.5. Tính toán lưu lưng khí thi .................................................................. 54
2.5. Hiu chun mô hình mô phng ..................................................................... 55
2.6. Kết luận chương 2 ......................................................................................... 57
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CU NÂNG CAO HIU QU B XÚC TÁC KHÍ THI
BA THÀNH PHN KHI S DNG NHIÊN LIỆU XĂNG PHA CỒN ................ 58
3.1. Đánh giá hiệu qu chuyn đổi các thành phn phát thi ca BXTEMT khi s
dng nhiên liệu xăng pha cồn............................................................................... 59
3.2. Xác định hiu sut mc tiêu ca BXT ci tiến .............................................. 63
3.3. Nghiên cu mô phng nâng cao hiu qu BXT thông qua điều chnh các thông
s k thut ca BXT ............................................................................................. 64
3.3.1. Ảnh hưởng ca mt đ l ti hiu sut x lý ca BXT ......................... 64
3.3.2. Ảnh hưởng ca th tích BXT ................................................................. 65
3.3.3. Ảnh hưởng của lượng kim loi quý ....................................................... 67
3.3.4. Ảnh hưởng ca t l Pt/Rh..................................................................... 68
3.4. Nghiên cu nâng cao hiu qu BXT thông qua s dng h xúc tác mi ...... 69
3.4.1. Nghiên cu mô phng BXT khi s dng h xúc tác CuO-MnO2 .......... 70
3.4.2. Nghiên cu kết hp h xúc tác mi (CuO)0,3-(MnO2)0,7 vi h xúc tác kim
loi quý Pt/Rh (BXTct) .................................................................................... 74
3.3. Kết luận chương 3 ......................................................................................... 77
CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QU CA B XÚC TÁC CI
TIN ......................................................................................................................... 79
4.1. Nghiên cu chế to BXTct ............................................................................ 79