Tên luận án:
XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN KHÍ THẢI PHÁT TÁN VÀO MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ Ô TÔ SỬ DỤNG LƯỠNG NHIÊN LIỆU DIESEL-LPG
Ngành:
Kỹ thuật ô tô máy kéo
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án tập trung nghiên cứu vấn đề ô nhiễm môi trường không khí do khí thải từ động cơ diesel, đồng thời giải quyết bài toán cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch thông qua việc ứng dụng động cơ lưỡng nhiên liệu diesel-LPG. Mục đích nghiên cứu là xác định hàm lượng các thành phần khí thải và đánh giá hiệu quả giảm phát thải khi lắp đặt hệ thống cung cấp khí hóa lỏng (LPG) vào động cơ diesel.
Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm. Về mặt lý thuyết, luận án sử dụng phần mềm AVL-BOOST để mô phỏng quá trình làm việc của động cơ và tính toán hàm lượng phát thải, dựa trên lý thuyết về quá trình trao đổi nhiệt, trao đổi chất và mô hình cháy Vibe 2 vùng. Về mặt thực nghiệm, thí nghiệm được tiến hành trên băng thử hiện đại theo chu trình ECE tại Cục Đăng kiểm Việt Nam để xác định khí thải độc hại, từ đó hiệu chỉnh kết quả tính toán lý thuyết.
Đối tượng nghiên cứu là động cơ diesel tăng áp FAWDE-4DX23-110 lắp trên ô tô cỡ nhỏ và trung bình. Luận án đã xây dựng mô hình mô phỏng động cơ trên phần mềm AVL-BOOST và tiến hành kiểm chứng độ chính xác của mô hình. Kết quả mô phỏng cho thấy khi sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel-LPG, hàm lượng CO tăng (77,42% ở chế độ LPG thay thế 10% diesel và 151,8% ở chế độ LPG thay thế 20% diesel), NOx giảm (3,427% và 6,178% tương ứng), và bồ hóng/PM giảm (16,76% và 25,4% tương ứng) so với sử dụng 100% diesel. Nghiên cứu cũng khảo sát ảnh hưởng của góc phun sớm và pha phân phối khí đến lượng phát thải.
Kết quả thực nghiệm trên động cơ FAWDE-4DX23-110 chuyển đổi sang sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel-LPG cho thấy độ khói giảm ở tất cả các tốc độ làm việc. Phát thải CO và HC tăng nhưng vẫn đạt tiêu chuẩn EURO II, trong khi NOx giảm 4,2% và PM giảm 21,4% khi LPG thay thế 20% diesel. Sự sai khác giữa kết quả mô phỏng và thực nghiệm được đánh giá là không nhiều, khẳng định tính chấp nhận được của mô hình AVL-BOOST.
Luận án kết luận rằng động cơ lưỡng nhiên liệu diesel-LPG là một hướng nghiên cứu tiềm năng để giảm khói bụi và có ý nghĩa thực tiễn cao. Đề xuất kiến nghị bao gồm việc ứng dụng phương án đã nghiên cứu, sử dụng bộ lọc khí thải dạng ô xy hóa để xử lý CO và HC tăng, và tiếp tục nghiên cứu tối ưu hóa tỷ lệ hòa trộn LPG.
Mục lục chi tiết:
-
MỞ ĐẦU
- 1. Lý do chọn đề tài
- 2. Mục đích nghiên cứu
- 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- 4. Phương pháp nghiên cứu
- 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
-
Chương I. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
- 1.1. Tổng quan về ô nhiễm môi trường do phát thải của ô tô
- 1.1.1. Sự phát triển phương tiện giao thông ở Việt Nam
- 1.1.2. Tình hình ô nhiễm môi trường do phát thải của ô tô ở Việt Nam
- 1.2. Tình hình sản xuất và sử dụng LPG
- 1.2.1. Tình hình sản xuất LPG
- 1.2.1.1. Tình hình sản xuất LPG trên thế giới
- 1.2.1.1. Tình hình sản xuất LPG ở Việt Nam
- 1.2.2. Tình hình sử dụng LPG
- 1.3. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về khí thải của động cơ diesel và động cơ diesel - LPG
- 1.3.1. Các kết quả nghiên cứu trên thế giới
- 1.3.2. Các kết quả nghiên cứu trong nước
- 1.4. Kết luận chương I
-
Chương II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THÀNH PHẦN KHÍ THẢI CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL VÀ ĐỘNG CƠ DIESEL - LPG
- 2.1. Chọn phương án hòa trộn lưỡng nhiên liệu diesel - LPG
- 2.2. Cơ sở lý thuyết động cơ diesel và động cơ diesel - LPG
- 2.2.1. Quá trình cháy trong động cơ diesel
- 2.2.2. Quá trình cháy trong động cơ lưỡng nhiên liệu diesel - LPG
- 2.2.3. Cơ sở mô hình hóa quá trình hình thành hỗn hợp và cháy trong động cơ lưỡng nhiên liệu Diesel - LPG
- 2.3. Các thành phần khí thải
- 2.4. Cơ sở tính toán các thành phần phát thải trong động cơ diesel và động cơ diesel - LPG
- 2.4.1. Tính toán phát thải NOx
- 2.4.2. Tính toán phát thải CO
- 2.4.3. Tính toán phát thải HC
- 2.4.4. Tính toán phát thải bồ hóng (Soot)
- 2.5. Kết luận chương II
-
Chương III. XÂY DỰNG MÔ HÌNH XÁC ĐỊNH CÁC THÀNH PHẦN KHÍ THẢI CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL VÀ ĐỘNG CƠ DIESEL - LPG
- 3.1. Phần mềm AVL BOOST
- 3.2. Ứng dụng phần mềm AVL-BOOST tính toán các thành phần khí thải của động cơ FAWDE - 4DX23
- 3.2.1. Các thông số cơ bản của động cơ FAWDE- 4DX23
- 3.2.2. Nhiên liệu diesel và LPG
- 3.2.2.1. Nhiên liệu diesel
- 3.2.2.2. Khí hóa lỏng (LPG)
- 3.2.3. Xây dựng mô hình động cơ diesel trên AVL-BOOST
- 3.2.4. Kiểm chứng độ chính xác của mô hình
- 3.2.5. Xây dựng mô hình động cơ diesel - LPG trên AVL-BOOST.
- 3.2.6. Kết quả tính toán mô phỏng
- 3.3. Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số kết cấu đến lượng phát thải của động cơ diesel - LPG bằng phương pháp mô phỏng
- 3.3.1. Ảnh hưởng của góc phun sớm đến lượng phát thải của động cơ diesel - LPG
- 3.3.2. Ảnh hưởng của pha phân phối khí đến phát thải của động cơ diesel - LPG
- 3.4. Kết luận chương III
-
Chương IV. THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
- 4.1. Mục tiêu và nội dung thử nghiệm
- 4.1.1. Mục tiêu thử nghiệm
- 4.1.2. Nội dung thử nghiệm
- 4.2. Thiết bị thí nghiệm
- 4.2.1. Sơ đồ thiết bị thí nghiệm
- 4.3. Lựa chọn và lắp đặt hệ thống cung cấp LPG vào động cơ diesel thí nghiệm
- 4.4. Quy trình thí nghiệm
- 4.4.1. Điều kiện thí nghiệm
- 4.4.2. Thí nghiệm đo khí xả động cơ diesel nguyên thủy
- 4.4.3. Thí nghiệm đo khí xả động cơ lưỡng nhiên liệu diesel - LPG
- 4.5. Kết quả thử nghiệm và đánh giá
- 4.5.1. Tiêu chuẩn EURO về phát thải của động cơ diesel
- 4.5.2. Kết quả đánh giá động cơ thử nghiệm
- 4.5.3. Đánh giá chất lượng phát thải của động cơ diesel khi sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel – LPG
- 4.5.3.1. Phát thải CO
- 4.5.3.2. Phát thải HC
- 4.5.3.3. Phát thải NOx
- 4.5.3.4. Độ khói
- 4.5.3.5. Phát thải trung bình
- 4.5.4. Đánh giá kết quả mô phỏng và thực nghiệm
- 4.5.1.1. So sánh kết quả mô phỏng và thực nghiệm đối với động cơ nguyên bản theo chu trình ECE R49
- 4.5.4.2. So sánh kết quả mô phỏng và thực nghiệm đối với động cơ diesel - LPG theo chu trình ECE R49
- 4.6. Kết luận chương IV
-
KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ
- I. Kết luận chung
- II. Kiến nghị
-
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
- Bài báo
- Công trình khoa học