Tên luận án:
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CUNG CẤP NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KÉP (LPG - DIESEL)
Ngành:
Kỹ thuật Cơ khí Động lực (Mã số: 62.52.01.16)
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án "Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel sử dụng nhiên liệu kép (LPG - Diesel)" của Nguyễn Văn Long Giang, bảo vệ năm 2018 tại Đại học Đà Nẵng, tập trung giải quyết vấn đề tăng nhu cầu nhiên liệu và ô nhiễm môi trường từ động cơ đốt trong. Với tiềm năng của khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) như một nhiên liệu sạch, giá thành rẻ và dễ thích ứng, luận án nghiên cứu khả năng sử dụng LPG thay thế một phần diesel trong động cơ hiện hành. Mục tiêu là đưa ra giải pháp chuyển đổi và điều khiển tỷ lệ cung cấp nhiên liệu kép LPG-Diesel, đánh giá ảnh hưởng của LPG đến tính năng kinh tế, kỹ thuật và phát thải để tìm ra các giá trị vận hành tối ưu.
Đối tượng nghiên cứu là động cơ Diesel TOYOTA 3C-TE, trong đó tác giả thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển cung cấp LPG, đồng thời tiến hành nghiên cứu thực nghiệm tại các phòng thí nghiệm chuyên ngành. Nội dung nghiên cứu bao gồm phương pháp cung cấp nhiên liệu kép, mô hình hóa quá trình cháy và hình thành phát thải, cũng như ảnh hưởng của các thông số liên quan.
Kết quả nghiên cứu cho thấy việc cấp LPG vào đường nạp là phương pháp phù hợp, không yêu cầu thay đổi cấu trúc động cơ. Luận án đã xây dựng thành công mô hình mô phỏng và mạch điều khiển hệ thống nhiên liệu kép LPG-Diesel hoạt động tin cậy. Thực nghiệm trên động cơ 3C-TE cho thấy động cơ đạt 98,5% mô men cực đại và 85% công suất cực đại so với chạy hoàn toàn diesel, với tỷ lệ LPG thay thế tối đa là 40% ở toàn tải. Khi sử dụng nhiên liệu kép, độ mờ khói giảm đáng kể (trên 77% ở 40% LPG thay thế) và NOx giảm 6,7%, trong khi CO và HC tăng. Góc phun sớm hợp lý được xác định là 14º.
Luận án khẳng định tính khả thi của việc chuyển đổi động cơ diesel hiện hành sang sử dụng nhiên liệu kép LPG-Diesel, góp phần giảm muội than và NOx, giảm phụ thuộc vào nhiên liệu truyền thống và định hướng phát triển nhiên liệu thay thế trong giao thông. Các hướng phát triển tiếp theo bao gồm nghiên cứu độ bền, ứng dụng thực tế để giảm ô nhiễm đô thị, sử dụng bộ lọc khí thải và tối ưu hóa tỷ lệ hòa trộn LPG.
Mục lục chi tiết:
- MỞ ĐẦU
- I. Mục đích nghiên cứu
- II. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- III. Nội dung nghiên cứu
- IV. Phương pháp nghiên cứu
- V. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- VI. Cấu trúc luận án
- CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
- 1.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng LPG cho động cơ đốt trong
- 1.1.1 Các kết quả nghiên cứu trong nước
- 1.1.2 Các kết quả nghiên cứu trên thế giới
- 1.2 Đặc điểm của khí hóa lỏng
- 1.2.1 Tính chất lý hóa của LPG
- 1.2.2 Ưu điểm của LPG so với các loại nhiên liệu truyền thống
- 1.2.3 Tình hình sản xuất LPG
- 1.3 Kết luận chương 1
- CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KÉP LPG - DIESEL
- 2.1 Quá trình cháy trong động cơ Diesel và LPG - Diesel
- 2.1.1 Quá trình cháy trong động cơ Diesel
- 2.1.2 Quá trình cháy trong động cơ LPG - Diesel
- 2.2 Các giả thiết để nghiên cứu về động cơ sử dụng nhiên liệu kép LPG - Diesel
- 2.3 Cơ sở lý thuyết tính toán mô phỏng quá trình cháy động cơ LPG - Diesel
- 2.3.1 Phương trình nhiệt động học thứ nhất
- 2.3.2 Mô hình hỗn hợp môi chất
- 2.3.3 Mô hình truyền nhiệt
- 2.3.4 Mô hình cháy trong xi lanh
- 2.3.5 Mô hình hình thành phát thải các chất độc hại.
- 2.4 Mô phỏng động cơ sử dụng nhiên liệu kép LPG – Diesel với phần mềm AVL - BOOST
- 2.4.1 Phần mềm mô phỏng AVL BOOST
- 2.4.2 Ứng dụng phần mềm AVL BOOST trong tính toán mô phỏng:
- 2.4.3 Xây dựng mô hình mô phỏng động cơ Diesel Toyota 3C – TE
- 2.4.3.1 Các thông số cơ bản của động cơ Toyota Diesel 3C - TE
- 2.4.3.2 Đánh giá độ tin cậy của mô hình mô phỏng
- 2.4.4 Xây dựng mô hình mô phỏng động cơ Toyota 3C-TE sử dụng nhiên liệu kép LPG - Diesel
- 2.5 Kết quả mô phỏng động cơ sử dụng nhiên liệu kép LPG - Diesel
- 2.5.1 Ảnh hưởng tỷ lệ nhiên liệu LPG thay thế đến đặc tính Mômen của động cơ sử dụng nhiên liệu kép LPG - Diesel
- 2.5.2 Ảnh hưởng tỷ lệ nhiên liệu LPG thay thế đến đặc tính Công suất của động cơ sử dụng nhiên liệu kép LPG - Diesel
- 2.5.3 Ảnh hưởng tỷ lệ nhiên liệu LPG thay thế đến nhiệt độ quá trình cháy của động cơ sử dụng nhiên liệu kép LPG – Diesel
- 2.5.4 Ảnh hưởng tỷ lệ nhiên liệu LPG thay thế đến áp suất quá trình cháy của động cơ sử dụng nhiên liệu kép LPG - Diesel
- 2.5.5 Phát thải NOx trong quá trình cháy của động cơ sử dụng nhiên liệu kép LPG - Diesel
- 2.5.6 Phát thải CO trong quá trình cháy của động cơ sử dụng nhiên liệu kép LPG - Diesel
- 2.5.7 Phát thải muội than (SOOT)
- 2.5.8 Ảnh hưởng của góc phun sớm đến diễn biến áp suất trong xilanh động cơ
- 2.6 Kết luận chương 2
- CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CUNG CẤP LPG TRONG ĐỘNG CƠ NHIÊN LIỆU KÉP (LPG-DIESEL)
- 3.1 Hệ thống điều khiển nhiên liệu Diesel bằng điện tử của động cơ 3C – TE.
- 3.1.1 Quá trình điều khiển lưu lượng nhiên liệu.
- 3.1.2 Quá trình điều khiển thời điểm phun nhiên liệu.
- 3.2 Nghiên cứu thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG cho động cơ thực nghiệm
- 3.2.1 Sơ đồ nguyên lý cung cấp nhiên liệu LPG cho động cơ thực nghiệm
- 3.2.2 Hệ thống điều khiển cung cấp nhiên liệu kép Diesel – LPG
- 3.2.3 Cơ sở tính toán lượng nhiên liệu LPG cung cấp cho động cơ
- 3.3 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mạch bộ điều khiển cung cấp khí LPG cho động cơ 3C-TE
- 3.4 Kết luận chương 3
- CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
- 4.1 Mục đích, đối tượng và trang thiết bị thực nghiệm
- 4.1.1 Mục đích và đối tượng thực nghiệm
- 4.1.2 Điều kiện thực nghiệm
- 4.2 Các quy trình thực nghiệm
- 4.2.1 Thực nghiệm đặc tính kỹ thuật động cơ Diesel 3C – TE.
- 4.2.2 Thực nghiệm hệ thống điều khiển cung cấp nhiên liệu kép (LPG – Diesel).
- 4.2.3 Thực nghiệm các đặc tính và thông số ảnh hưởng đến động cơ sử dụng nhiên liệu kép (LPG – Diesel)
- 4.2.4 Thực nghiệm phát thải (HC, CO, NOx và độ mờ khói) khi động cơ sử dụng nhiên liệu kép (LPG – Diesel)
- 4.3 Kết quả thực nghiệm và thảo luận
- 4.3.1 Đặc tính kỹ thuật động cơ Diesel 3C – TE thực tế.
- 4.3.2 Đánh giá hoạt động của hệ thống điều khiển cung cấp nhiên liệu kép (LPG - Diesel).
- 4.3.3 Đánh giá ảnh hưởng các đặc tính và thông số đến động cơ sử dụng nhiên liệu kép (LPG – Diesel)
- 4.3.4 Đánh giá ảnh hưởng đến phát thải (HC, CO, NOx và muội than) của động cơ sử dụng nhiên liệu kép (LPG – Diesel)
- 4.4 Kết luận chương 4
- KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
- Kết luận:
- Hướng phát triển: