Nghiên cứu mô phỏng mô hình cháy hcci trên phần mềm avl boost

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỖ VĂN TRẤN ĐỖ VĂN TRẤN KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGHIÊN CỨU MƠ PHỎNG MƠ HÌNH CHÁY HCCI TRÊN PHẦN MỀM AVL - BOOST LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT KHÓA 2012B HÀ NỘI – 2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỖ VĂN TRẤN NGHIÊN CỨU MƠ PHỎNG MƠ HÌNH CHÁY HCCI TRÊN PHẦN MỀM AVL - BOOST Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN THỊ THU HƯƠNG HÀ NỘI - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu luận văn riêng tơi hồn tồn trung thực chưa công bố cơng trình khác! Hà Nội, tháng 10 năm 2014 Học viên Đỗ Văn Trấn i LỜI CẢM ƠN Với tư cách tác giả luận văn này, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Trần Thị Thu Hương, người có tạo điều kiện có góp ý hữu ích mặt chun mơn để tơi hồn thành luận văn Đồng thời xin trân trọng cảm ơn thầy cô môn Động đốt Phịng thí nghiệm Động đốt – Viện Cơ khí Động lực, Viện Đào tạo Sau đại học giúp đỡ sở vật chất suốt thời gian học tập làm luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình bạn bè, người động viên chia sẻ với nhiều suốt thời gian học tập làm luận văn Học viên Đỗ Văn Trấn ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỂ ĐỘNG CƠ HCCI 1.1 Sơ lược phát triển động HCCI 1.2 Đặc điểm cháy phát thải động HCCI 10 1.2.1 Đặc điểm cháy động HCCI 12 1.2.2 Đặc điểm phát thải động HCCI 12 1.3 Nhiên liệu thay sử dụng cho động HCCI 14 1.4 Kết luận 18 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP HÌNH THÀNH HỖN HỢP VÀ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH CHÁY HCCI 19 2.1 Hình thành hỗn hợp động HCCI 19 2.1.1 Hình thành hỗn hợp động HCCI 19 2.1.2 Hình thành hỗn hợp động HCCI diesel 20 2.2 Điều khiển trình cháy động HCCI 30 2.2.1 Điều khiển thời điểm cháy luân hồi khí thải 32 2.2.2 Điều khiển hiệu suất nén 36 2.2.3 Điều khiển nhiệt độ khí nạp 36 2.2.4 Điều khiển tỷ số nén 37 2.2.5 Hệ thống nhiên liệu kép 38 2.3 Kết luận 39 CHƯƠNG MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ HCCI TRÊN PHẦN MỀM AVL – BOOST 3.1 Tổng quan phần mềm AVL Boost 41 3.1.1 Giới thiệu phần mềm AVL Boost 41 3.1.2 Cơ sở lý thuyết 43 3.2 Trình tự mơ 46 3.2.1 Đối tượng mô 46 iii 3.2.2 Xây dựng mơ hình mơ 47 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 51 4.1 Đánh giá ảnh hưởng tăng áp đến đặc tính cháy HCCI 51 4.2 Đánh giá ảnh hưởng sấy nóng khí nạp đến đặc tính cháy HCCI 56 4.3 Đánh giá ảnh hưởng luân hồi khí xả tới đặc tính cháy HCCI 61 4.4 Đánh giá ảnh hưởng tỷ số nén đến đặc tính cháy HCCI 65 4.5 Kết luận 70 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỂ TÀI 71 iv DANH MỤC KÝ HIỆU, THUẬT NGỮ VIẾT TẮT A/F Tỷ lệ khơng khí nhiên liệu ARC Hoạt động cháy triệt để ATAC Hoạt động gia nhiệt cho buồng cháy CA Góc quay trục khuỷu CAI Tự cháy có điều khiển CI Động diesel CIHC Nén đốt cháy hỗn hợp nạp đồng ĐCD Điểm chết ĐCĐT Động đốt ĐCT Điểm chết EGR Ln hồi khí xả FTM Kiểm sốt nhanh nhiệt độ khí nạp HCCI PFI Cháy nén hỗn hợp đồng nhất, hình thành hỗn hợp bên ngồi HCCI Cháy nén hỗn hợp đồng HCCI-DI Cháy nén hỗn hợp đồng nhất, phun trực tiếp HCLI Phun muộn hình thành hỗn hợp nạp đồng HiMICS Hệ thống phun thông minh nhiều giai đoạn hỗn hợp đồng HPLI Phun muộn hỗn hợp hòa trộn cao IVC Đóng van nạp MK Điều biến động lực học MULDIC Cháy nén hỗn hợp hình thành nhiều giai đoạn NADI Thu hẹp góc phun nhiên liệu NVO Độ trùng điệp van âm PCCI Cháy nén hỗn hợp hình thành từ trước PCI Cháy nén hỗn hợp hòa trộn PREDIC Cháy nén hỗn hợp nghèo hình thành từ trước SI Động xăng SOI Thời điểm cháy tsn Tỷ số nén UNIBUS Hệ thống cháy đồng vùng lớn λ Hệ số dư không khí v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Giới hạn phát thải theo tiêu chuẩn châu Âu Bảng 3.1 Thông số động AVL 5402 47 Bảng 3.2 Tính chất nhiên liệu n-heptan 47 Bảng 3.3 Chức phần tử mơ hình 48 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Hình 2.1 Phương pháp hình thành hỗn hợp động HCCI 19 Hình 2.2 Phương pháp hình thành hỗn hợp động diesel HCCI 21 Hình 2.3 Tia phun động HCCI động diesel truyền thống 23 Hình 2.4 So sánh chất lượng hỗn hợp PREDIC diesel truyền thống 24 Hình 2.5 So sánh hình dạng phun diesel truyền thống PREDIC 24 Hình 2.6 Quy luật cấp nhiên liệu hệ thống MULDIC .25 Hình 2.7 Bản đồ vùng làm việc động UNIBUS 26 Hình 2.8 Kết cấu buồng cháy hệ thống NADI 27 Hình 2.9 Ảnh hưởng phun muộn đến tốc độ tỏa nhiệt 28 Hình 2.10 Bản đồ vùng hoạt động động sử dụng hệ thống HCLI HPLI 29 Hình 2.11 Sơ đồ điều khiển thời điểm cháy động HCCI theo vịng kín .31 Hình 2.12 Minh họa nhiệt tích lũy xác định thời điểm cháy .31 Hình 2.13 Ảnh hưởng luân hồi nội đến tải thời điểm cháy .33 Hình 2.14 Minh họa khí sót bị giữ lại xilanh sử dụng NVO 33 Hình 2.15 Minh họa khí thải nạp lại xilanh van xả mở trở lại 34 Hình 2.16 Sơ đồ thí nghiệm hệ thống sử dụng khí luân hồi 35 Hình 2.17 Ảnh hưởng khí luân hồi đến đặc tính cháy HCCI 35 Hình 2.18 Thời điểm cháy hàm góc đóng van nạp 36 Hình 2.19 Sơ đồ hệ thống FTM 37 Hình 2.20 Ảnh hưởng nhiệt độ khí nạp đến tốc độ tỏa nhiệt 37 Hình 2.21 Ảnh hưởng tỷ số nén đến trình cháy động HCCI 38 Hình 2.22 Nhiệt độ tự cháy theo chế HCCI nhiên liệu khác 39 Hình 2.23 Hệ thống nhiên liệu kép điều khiển thời điểm cháy động HCCI 39 Hình 3.1 Giao diện phần mềm AVL-BOOST 41 Hình 3.2 Giao diện làm việc BOOST .41 Hình 3.3 Mơ hình cân lượng xilanh động 43 Hình 3.4 Mơ hình HCCI động AVL5402 49 Hình 4.1 Ảnh hưởng tăng áp đến tốc độ tỏa nhiệt 51 Hình 4.2 Ảnh hưởng tăng áp tới tốc độ tăng áp suất xilanh 53 Hình 4.3 Ảnh hưởng tăng áp tới nhiệt độ xilanh .54 vii Hình 4.4 Ảnh hưởng tăng áp tới áp suất xilanh .55 Hình 4.5 Ảnh hưởng sấy nóng khí nạp đến tốc độ tỏa nhiệt .57 Hình 4.6 Ảnh hưởng sấy nóng khí nạp đến tốc độ tăng áp suất 58 Hình 4.7 Ảnh hưởng sấy nóng khí nạp tới nhiệt độ xilanh 59 Hình 4.8 Ảnh hưởng sấy nóng khí nạp tới áp suất xilanh .60 Hình 4.9 Ảnh hưởng luân hồi khí xả đến tốc độ tỏa nhiệt 61 Hình 4.10 Ảnh hưởng luân hồi khí xả tới tốc độ tăng áp suất 62 Hình 4.11 Ảnh hưởng luân hồi khí xả đến nhiệt độ xilanh .64 Hình 4.12 Ảnh hưởng ln hồi khí xả tới áp suất xilanh 65 Hình 4.13 Ảnh hưởng tỷ số nén đến tốc độ tỏa nhiệt xilanh .66 Hình 4.14 Ảnh hưởng tỷ số nén đến tốc độ tăng áp suất xilanh 67 Hình 4.15 Ảnh hưởng tỷ số nén đến áp suất xilanh 68 Hình 4.16 Ảnh hưởng tỷ số nén đến nhiệt độ xilanh 69 viii 4.5 Kết luận Kết mô tham số điều khiển thời điểm cháy theo chế HCCI: nhiệt độ khí nạp, áp suất khí nạp, tỷ lệ luân hồi khí xả, tỷ số nén Nhiệt độ khí nạp ảnh hưởng trực tiếp đến thời điểm bắt đầu cháy, với nhiên liệu nheptan nhiệt độ khí nạp khơng cần sấy nóng cao, đặc biệt làm việc với tải lớn Áp suất khí nạp ảnh hưởng đến thời điểm cháy thông qua vận động rối hỗn hợp tăng nhiệt độ khí nạp Động làm việc với hỗn hợp nhạt hiệu suất nhiệt cải thiện đáng kể so với khơng tăng áp Khí ln hồi ảnh hưởng q trình cháy nhờ tác dụng sấy nóng hỗn hợp nạp pha loãng hỗn hợp nạp Tỷ số nén ảnh hưởng đến thời điểm cháy thông qua thay đổi lượng cấp cho trình nén Trong bốn phương án luân hồi khí xả biện pháp thực dễ dàng để điều khiển thời điểm cháy theo chế HCCI, vùng làm việc động mở rộng hơn, động làm việc êm dịu 70 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỂ TÀI Cháy nén hỗn hợp đồng (HCCI) mơ hình cháy động đốt Với mơ hình cháy khí thải động hồn tồn đáp ứng u cầu khắt khe tiêu chuẩn khí thải Đây hướng mà nhiều nhà khoa học giới quan tâm tính ưu việt mơ hình cháy Tuy nhiên, khái niệm mẻ tài liệu hay cơng trình nghiên cứu cơng bố hạn hẹp, đặc biệt động loại chưa thương mại hóa gặp nhiều khó khăn nghiên cứu sản xuất Đề tài “Nghiên cứu mơ mơ hình cháy HCCI phần mềm AVL – BOOST” mục đích làm sáng tỏ vấn đề mơ hình cháy Với nội dung đề tài đưa nhìn tổng quan khái niệm cháy HCCI: khái niệm, đặc điểm cháy, đặc tính tỏa nhiệt, hình thành hỗn hợp, điều khiển trình cháy, khó khăn gặp phải mơ hình cháy Với mơ hình cháy HCCI khó khăn lớn khả kiểm soát thời điểm cháy, đặc biệt động làm việc chế độ tải lớn Ngoài ra, nội dung nghiên cứu làm sáng tỏ tham số kiểm soát thời điểm cháy nhờ sử dụng phần mềm AVL – Boost Đánh giá ảnh hưởng tham số: áp suất khí nạp, nhiệt độ khí nạp, tỷ lệ khí luân hồi, tỷ số nén động cơ, đến điều khiển trình cháy HCCI HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Nghiên cứu giải pháp cho động HCCI làm việc chế độ tải lớn, nghiên cứu thử nghiệm thiết lập chế độ cháy HCCI động cơ, nghiên cứu sử dụng nhiên liệu thay cho động HCCI 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Nguyễn Đức Khánh, (2002), “Nghiên cứu khả điều khiển trình cháy động HCCI phương pháp ln hồi khí thải” Tiếng nước ngồi Akagawa H, Miyamoto T, Harada A, Sasaki S, Shimazaki N, Hashizume T (1999), “Approaches to solve problems of the premixed lean Diesel combustion”, SAE International, SAE no 1999-01-0183 Alex M.K.P.Taylor, (2008), “Science review of internal combustion engines”, Energy Policy, (36), Paper 4657–4667 Ali Aldawood, Sebastian Mosbach, Markus Kraft, “HCCI Combustion Control Using Dual-Fuel Approach: Experimental and Modeling Investigations”, SAE, paper 2012-01-114 Arcoumanis C, Bae C, Crookes R, Kinoshita E, (2008), “The potential of dimethyl ether (DME) as an alternative fuel for compression-ignition engines: a review”, Fuel, (87), paper 1014–30 Arcoumanis C, Kamimoto T., (2009), Flow and Combustion in Reciprocating Engines, Springer-Verlag Berlin Heidelberg Automotive Engineer,(1997), “Honda readies activated radical combustion twostroke engine for production motorcycle”, SAE, pp 90–92 AVL–List GmbH (2011), BOOST Theory, Hans–List–Platz 1, A–8020 Graz, Austria AVL–List GmbH (2011), BOOST Users Guide, Hans–List–Platz 1, A–8020 Graz, Austria 10 Benajes J, Molina S, Riesco J M, Novella R (2004), “Enhancement of the premixed combustion in a heavy duty Diesel engine by adjusting injection conditions”, Proceedings of conference on thermo-and fluid dynamic processes in Diesel engines, Thiesel 2004, Valencia, Spain 11 BMW Group (2003), “Recent developments in BMW’s diesel technology”, DOE DEER conference 72 12 Brakora JL, Reitz RD, (2010), “Investigation of NOx predictions from biodiesel-fueled HCCI engine simulations using a reduced kinetic mechanism”, SAE, paper no 2010-01-0577 13 C Baumgarten (2005), “Mixture formation in Internal Combustion Engines”, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 14 Can Cinar, Özer Can, Fatih Sahin, H Serdar Yucesu, (2010), “Effects of premixed diethyl ether (DEE) on combustion and exhaust emissions in a HCCIDI diesel engine”, Applied Thermal Engineering, (30), pp360–365 15 Christensen M, (2002), HCCI combustion, PhD thesis, Lund University, Faculty of Engineering 16 Christensen M, Johansson B (1998), “Influence of mixture quality on homogeneous charge compression ignition”, SAE International, SAE no 982454 17 Curran HJ, Fischer SL, Dryer FL, (2000), “The reaction kinetics of dimethyl ether II: Lowtemperature oxidation in flow reactors”, Int J Chem Kinet, (32), pp741–59 18 Curran HJ, Pitz WJ, Marinov NM, Westbrook CK, Dagaut P, Boettner J-C, et al (1998), “A wide range modeling study of dimethyl ether oxidation”, Int J Chem Kinet, (30), pp229–41 19 Curran HJ, Pitz WJ, Marinov NM, Westbrook CK, Dagaut P, Boettner J-C, et al.,(1998), “A wide range modeling study of dimethyl ether oxidation”, Int J Chem Kinet, (30), pp 229–41 20 Fairbanks, J.,(2005), “the 60 percent efficient diesel engine: fantasy, possibility or very probable? In: Technical Session 6, Waste Heat Recovery, 11th Diesel Engine Emissions Reduction Conference” http://www1.eere.energy gov/vehicles and fuels/ resources/proceedings/2005_deer_presentations.html 21 Fischer SL, Dryer FL, Curran HJ, (2000), “The reaction kinetics of dimethyl ether I: High-temperature pyrolysis and oxidation in flow reactors”, Int J Chem Kinet, (32), pp713–40 22 Fiveland SB, Assanis DN, (2000), “A four-stroke homogeneous charge compression ignition engine simulation for combustion and performance studies”, SAE, paper 2000-01-0332 73 23 Goldsborough SS, Van Blarigan P, (1999), “A numerical study of a free piston IC engine operating on homogeneous charge compression ignition combustion”, SAE, paper 1999-01-0619 24 Groenendijk A, Müller E, (2002), “Mixture Formation and Combustion Control forLow Emission DI Diesel Combustion with HCCI-Characteristics”, THIESEL 2002 , paper 145–157 25 Gussak, L., Karpov, V., and Tikhonov, Y., (1975), “The application of lagprocess in prechamber engines”, SAE, Paper 750890 26 Hampson GJ, (2005), “Heat release design method for HCCI in diesel engines”, SAE, paper 2005-01-3728 27 Haraldsson G, Hyvönen J, Tunestål P and Johansson B, (2004), “HCCI closedloop combustion control using fast thermal management”, SAE Transactions, (3), paper 599– 610 28 Hardy W, Reitz R D (2006), “A study of the effects of high EGR, high equivalence ratio, and mixing time on emissions levels in a heavy-duty Diesel engine for PCCI combustion”, SAE International, SAE no 2006-01-0026 29 Hardy W, Reitz R D.,(2006), “A study of the effects of high EGR, high equivalence ratio, and mixing time on emissions levels in a heavy-duty Diesel engine for PCCI combustion”, SAE, paper 2006-01-0026 30 Hashizume T, Miyamoto T, Akagawa H, Tsujimura K (1998), “Combustion and emission characteristics of multiple-stage Diesel combustion”, SAE International, SAE no 980505 31 Herbinet O, Pitz WJ, Westbrook CK, (2008), “Detailed chemical kinetic oxidation mechanism for a biodiesel surrogate”, Combust Flame, 154:507–28 32 Hoffman SR, Abraham J, (2009), “A comparative study of n-heptane, methyl decanoate, and dimethyl ether combustion characteristics under homogeneouscharge compression–ignition engine conditions”, Fuel, (88), 1099–108 33 Hosseini V, Checkel MD, (2006), “Using reformer gas to enhance HCCI combustion of NG in a CFR engine”, SAE, paper 2006-01-3247 34 Hua Zhao (2007), HCCI and CAI engines for the automotive industry, Woodead publishing limited, Cambridge England 74 35 Ishibashi Y, Asai M, (1996), “Improving the Exhaust Emission of Two-Stroke Enginesby Applying the Activated Radical Combustion”, SAE, paper 960742 36 Ishii H, Koike N, Suzuki H, Odaka M (1997), “Exhaust purification of Diesel engines by homogeneous charge with compression ignition – part 2: analysis of combustion phenomena and NOx formation by numerical simulation with experiment”, SAE International, SAE no 970315 37 Iwabuchi Y, Kawai L, Shoji T, Takeda Y (1999), “Trial of new concept Diesel combustionsystem – Premixed Compression Ignition Combustion”, SAE International, SAE no 1999-01-0185 38 Kaiser EW, Wallington TJ, Hurley MD, Platz J, Curran HJ, Pitz WJ, (2000), “Experimental and modeling study of premixed atmospheric-pressure dimethyl ether–air flames”, J Phys Chem A, (104), pp 8194–206 39 Kaneko N, Ando H, Ogawa H, Miyamoto N (2002), “Expansion of the operating range with in-cylinder water injection in a premixed charge compression ignition engine”, SAE International, SAE no 2002-01-1743 40 Kee RJ, Rupley FM, Miller JA, (1991), “Chemkin-II: A FORTRAN chemical kinetics package for the analysis of gas-phase chemical kinetics”, Sandia National Labs Report, SAND89-8009B 41 Kimura S, Ogawa H, Matsui I, Enomoto Y (2002), “An experimental analysis of low temperature and premixed combustion for simultaneous reduction of NOx and particulate emission in direct injection Diesel engines”, International Journal of Engine Research, Vol no 4, 249–259 42 Kimura, S., Aoki, O., Ogawa, H., Muranaka, S (1999), “New Combustion Concept for Ultra-clean and High Efficiency Small DI Diesel Engines”, SAE, Paper 1999-01-3681 43 Koopmans L, Denbratt I.,(2001), “A four-stroke camless engine, operated in homogeneous charge compression ignition mode with a commercial gasoline”, SAE, paper 2001-01-3610 44 Lavoie GA, Heywood JB, Keck JC, (1970), “Experimental and theoretical investigation of nitric oxide formation in internal combustion engines”, Combust Sci Technol, (1), pp313–26 75 45 Lavy, J., Dabadie, J., Angelberger, C., (2000), “Innovative ultra-low NOx controlled auto-ignition combustion process for gasoline engines: the 4-SPACE project”, SAE, paper 2000-01-1837 46 Lavy, J., Dabadie, J., Angelberger, C., Duret, P., (2000), “Innovative ultra-low NOx controlled auto-ignition combustion process for gasoline engines: the 4SPACE project”, SAE, paper 2000-01-1837 47 Lei Shi, Yi Cui, Kangyao Deng, Haiyong Peng, Yuanyuan Chen, (2006), “Study of low emission homogeneous charge compression ignition (HCCI) engine using combined internal and external exhaust gas recirculation (EGR)” Energy, (31), paper 2665–2676 48 Lu X, Han D, Huang Z, (2011), “Fuel design and management for the control of advanced compression-ignition combustion modes”, Prog Energy Combust Sci, (37), paper 741–83 49 Mack JH, Flowers DL, Buchholz BA, Dibble RW, (2005), “Investigation of HCCI combustion of diethyl ether and ethanol mixtures using carbon 14 tracing and numerical simulations”, Proc Combust Inst,(30), pp 2693–700 50 Marinov NM, Westbrook CK, Pitz WJ, (1996), Detailed and global chemical kinetics model for hydrogen, In: Chan SH editor Trasnport Phenomena in Combustion Washington, DC Taylor and Francis, pp 118–41 51 Mase Y, Kawashima J, Eguchi M, Sato T, (1998), “Nissan’s new multivalve DI Diesel engine series”, SAE International, SAE no 981039 52 Matsuda Y (2005), “Toyota’s environmental challenge: Prius lobbying kit”, Presentation at SAE Fuel & lubricant meeting 2005, Rio de Janeiro, Brazil 53 N.P.Komninos, C.D.Rakopoulos, (2012), “Modeling HCCI combustion of biofuels: A review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, (16), pp1588– 1610 54 Najt P.M, Foster D.E, (1983), “Compression-ignited homogeneous charge combustion”, SAE, paper 830264 55 Ng CKW, Thomson MJ, (2004), “A computational study of the effect of fuel reforming, EGR and initial temperature on lean ethanol HCCI combustion”, SAE, paper 2004-01-0556 76 56 Noguchi, M., Tanaka Y., Tanaka T., Takeuchi Y., (1979),“A study on gasoline engine combustion by observation of intermediate reactive products during combustion”, SAE, paper 790840 57 Okude K, Mori K, Shiino S, Moriya T (2004), “Premixed Compression Ignition (PCI) combustion for simultaneous reduction of NOx and soot in Diesel engine”, SAE International, SAE no 2004-01-1907 58 Olsson J-O, Tunestål P, Johansson B, (2001), “Closed-loop control of an HCCI engine”, SAE, paper 2001-01-1031 59 Olsson J, Tunestål P, Johansson B,(2011), “Closed loop control of an HCCI engine”, SAE, paper2001-01-1031 60 Onishi, S., Jo, S., Shoda, K., Jo, P., (1979), “Active thermo-atmosphere combustion (ATAC) – A new combustion process for internal combustion engines”, SAE, paper 790507 61 P Saisirirat, C Togbe´,S Chanchaona, F Foucher C Mounaim-Rousselle, P Dagaut, (2011), “Auto-ignition and combustion characteristics in HCCI and JSR using 1-butanol/n-heptane and ethanol/n-heptane blends”, Proceedings of the Combustion Institute, (33), pp 3007–3014 62 Pfahl U (2005), “Combustion, aftertreatment and control key elements for emission reductionof US HSDI Diesel engines”, Proceedings of ERC – 2005 symposium, Madison, USA 63 Ryan III T.W, Callahan T.J.,(1996), “Homogeneous charge compression ignition of diesel fuel”, SAE, paper961160 64 Ryan T W, Callahan T J (1996), “Homogeneous charge compression ignition of Diesel fuel”, SAE International, SAE no 961160 65 Ryan T W, Gray A W (1997), “Homogeneous charge compression ignition (HCCI) of Diesel fuel”, SAE International, SAE no 971676 66 Shaver G M, Roelle M J and Gerdes J C, (2006), “Modeling cycle-to-cycle dynamics and mode transition in hcci engines with variable valve actuation”, Control Engineering Practice, (3), paper 213–222 67 Smith GP, Golden DM, Frenklach M, Moriarty NW, Eiteneer B, Goldenberg M, et al GRI-Mech v.3.0; 2011 http://www.me.berkeley.edu/gri mech/ 77 68 Stanglemaier RH, Roberts CE, (1999), “Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI): benefits, compromises and future engine applications”, SAE, paper 1999-01-3682 69 Stockinger V, Schanpertons, H., Kuhlmann, U., (1992), “Investigations on a gasoline engine working with self-ignition by compression, MTZ, vol 53, pp 80–85 70 Strandh P, Bengtsson J, Johansson R, Tunestål P and Johansson B, (2005), “Variable valve actuation for timing control of a homogeneous charge compression ignition engine”, SAE Technical, Paper 2005-01-0147 71 Suzuki T, Kakegawa T, Hikino K, Obata A (1997a), “Development of Diesel combustion for commercial vehicles”, SAE International, SAE no 972685 72 Suzuki T, Yokata H, Kudo Y, Nakajima H, Kakegawa T (1997b), “A new concept for low emission Diesel combustion”, SAE International, SAE no 970891 73 Szybist JP, Song J, Alam M, Boehman AL, (2007), “Biodiesel combustion, emissions and emission control”, Fuel Process Technol, (88), pp 679–91 74 Takeda Y, Keiichi N (1996), “Emission characteristics of premixed lean Diesel combustion with extremely early staged fuel injection”, SAE International, SAE no 961163 75 Thring, R.H, (1989), “Homogeneous-charge compression – ignition engines”, SAE, paper 892068 76 Tsurushima T, Shimazaki N, Asaumi Y, (2000), “Gas Sampling Analysis of Combus-tion Processes in a Homogeneous Charge Compression Ignition Engine”, Int J EngineResearch, (4), pp 337–352 77 Velji A, Günthner M, Spicher U, (2003), “Direkteinspritzung im Ottomotor mit Fremdund Kompressionszündung–Brennverfahren der Zukunft? 5.Tagung Direktein-spritzung im Ottomotor (in German), In:Spicher U(ed) Direkteinspritzung im Otto motor IV”, Haus der Technik Fachbuch Band 24, pp 1–25 78 Walter B, Gatellier B (2002), “Development of the high-power NADI concept using dualmode Diesel combustion to achieve zero NOx and particulate emissions”, SAE International, SAE no 2002-01-1744 78 79 Walter B, Monteiro L, Miche M, Gatellier B (2004), “Improvement of exhaust and noise emissions of the NADI concept using pre-mixed type combustion with multiple stages injection”, Congrès Le Diesel: aujourd’hui et demain, Société des ingénieurs d’automobile, Lyon, France 80 Woschni G, (1967), “A universally applicable equation for the instantaneous heat transfer coefficient in the internal combustion engine”, SAE, paper 670931 81 Yanagihara H (2001), “Ignition timing control at Toyota UNIBUS combustion system”, IFP international Congress, Rueil-Malmaison, France 82 Yao M, Zheng Z, Liu H., (2009), “Progress and recent trends in homogeneous charge compression ignition (HCCI) engines”, Prog Energy Combust Sci, (35), paper 398–437 83 Yoshikawa T, Reitz RD, (2008), “Development of an improved NOx reaction mechanism for low temperature diesel combustion modeling”, SAE, paper no 2008-01- 2413 84 Zhao H, Peng Z, Milliams J, Ladommatos N, (2001), “Understanding the Effects of Re-cycled Burnt Gases on the Controlled Autoignition (CAI) Combustion in Four-Stroke Gasoline Engines”, SAE, paper 2001-01-3607 85 Zhao H, Mohammed Ojapah, Alasdair Cairns.,(2001), “Performance and analysis of a 4-stroke multi-cylinder gasoline engine with CAI combustion”, SAE, paper 2002-01-0420 79 PHỤ LỤC CƠ CHẾ ĐỘNG LỰC HỌC PHẢN ỨNG CỦA C7H14 (file C7H16_skel_mech.inp) O2+H=>OH+O 8.7600E+13 0.000 7.4697E+03 OH+O=>O2+H 1.2500E+13 0.000 3.5244E+02 H2+OOH+H 5.8300E+04 2.700 3.1635E+03 H2+OHH2O+H 1.1800E+08 1.600 1.6599E+03 2OHH2O+O 1.2000E+09 1.100 5.0528E+01 2H+MH2+M 1.9500E+18 -1.000 0.0000E+00 O2 3rd body: 4.0000E-01 H2O 3rd body: 6.5000E+00 CO 3rd body: 7.5000E-01 C7H16 3rd body: 3.0000E+00 N2 3rd body: 4.0000E-01 2O+MO2+M O2 3rd body: 4.0000E-01 H2 O 3rd body: 6.5000E+00 CO 3rd body: 7.5000E-01 CH4 3rd body: 3.0000E+00 C7H16 3rd body: 3.0000E+00 N2 3rd body: 4.0000E-01 H+OH+MH2O+M O2 3rd body: 4.0000E-01 H2O 3rd body: 6.5000E+00 CO 3rd body: 7.5000E-01 CH4 3rd body: 3.0000E+00 C7H16 3rd body: 3.0000E+00 N2 3rd body: 4.0000E-01 H+O2+MHO2+M 3.1500E+17 -1.000 0.0000E+00 2.6400E+22 -2.000 0.0000E+00 5.9500E+19 -1.400 0.0000E+00 -1- H2 3rd body: 2.5000E+00 H2 O 3rd body: 1.2000E+01 CO 3rd body: 1.9000E+00 CO2 3rd body: 3.8000E+00 10 HO2+H=>2OH 1.4700E+14 0.000 5.0518E+02 11 HO2+H=>H2+O2 2.5400E+13 0.000 3.4882E+02 12 HO2+H=>H2O+O 2.4400E+13 0.000 8.6603E+02 13 HO2+O=>OH+O2 2.1500E+13 0.000 -2.0448E+02 14 HO2+OHH2O+O2 4.9400E+13 0.000 15 2HO2=>H2O2+O2 2.8700E+11 0.000 -6.2547E+02 16 2OH+MH2O2+M 2.7300E+22 -2.000 O2 3rd body: 4.0000E-01 H2O 3rd body: 6.5000E+00 CO 3rd body: 7.5000E-01 CH4 3rd body: 3.0000E+00 C7H16 3rd body: 3.0000E+00 N2 3rd body: 4.0000E-01 0.0000E+00 0.0000E+00 17 H2O2+H=>H2O+OH 1.1700E+13 0.000 1.8043E+03 18 H2O2+OOH+HO2 2.7500E+13 0.000 3.2237E+03 19 H2O2+OHH2O+HO2 4.5300E+12 0.000 5.0518E+02 20 CO+OHCO2+H 5.9900E+06 1.500 -2.5018E+02 21 CO+HO2=>CO2+OH 1.5000E+14 0.000 22 CO+O+M=>CO2+M 7.3600E+13 0.000 -2.2854E+03 O2 3rd body: 4.0000E-01 H2 O 3rd body: 6.5000E+00 CO 3rd body: 7.5000E-01 CH4 3rd body: 3.0000E+00 C7H16 3rd body: 3.0000E+00 N2 3rd body: 4.0000E-01 -2- 1.1872E+04 23 CHO+M=>CO+H+M O2 3rd body: 4.0000E-01 H2O 3rd body: 6.5000E+00 CO 3rd body: 7.5000E-01 CH4 3rd body: 3.0000E+00 C7H16 3rd body: 3.0000E+00 N2 3rd body: 4.0000E-01 24 CO+H+M=>CHO+M O2 3rd body: 4.0000E-01 H2O 3rd body: 6.5000E+00 CO 3rd body: 7.5000E-01 CH4 3rd body: 3.0000E+00 C7H16 3rd body: 3.0000E+00 N2 3rd body: 4.0000E-01 3.7300E+14 0.000 7.9388E+03 5.2500E+14 0.000 3.6930E+02 25 CHO+H=>CO+H2 8.9900E+13 0.000 0.0000E+00 26 CHO+OH=>CO+H2O 1.2000E+14 0.000 0.0000E+00 27 CHO+O2=>CO+HO2 3.3500E+12 0.000 0.0000E+00 28 CH2O+M=>CHO+H+M 1.5800E+36 -5.500 4.8665E+04 O2 3rd body: 4.0000E-01 H2O 3rd body: 6.5000E+00 CO 3rd body: 7.5000E-01 CH4 3rd body: 3.0000E+00 C7H16 3rd body: 3.0000E+00 N2 3rd body: 4.0000E-01 29 CH2O+H=>CHO+H2 1.1700E+08 1.600 1.0898E+03 30 CH2O+O=>CHO+OH 3.3300E+11 0.600 1.3953E+03 31 CH2O+OH=>CHO+H2O 3.3200E+09 1.200 -2.2854E+02 32 CH2O+HO2=>CHO+H2O2 3.3000E+12 0.000 6.5796E+03 33 CH3+O=>CH2O+H 1.0100E+14 0.000 0.0000E+00 -3- 34 CH3+H(+M)CH4(+M) 2.2100E+14 0.000 0.0000E+00 Fall-Off LOW Parameters 6.2570E+23 -1.8000E+00 TROE 4.2000E-01 2.3700E+03 Parameters 0.0000E+00 0.0000E+00 35 CH3+O2=>CH2O+OH 2.8900E+11 0.000 4.4986E+03 36 CH3+HO2=>CH4+O2 3.8300E+12 0.000 0.0000E+00 37 2CH3=>C2H4+H2 1.1400E+14 0.000 1.6118E+04 38 2CH3C2H5+H 3.3800E+13 0.000 7.3855E+03 39 CH4+HH2+CH3 1.0700E+04 3.000 4.0416E+03 40 CH4+OOH+CH3 5.8100E+08 1.600 4.2701E+03 41 CH4+OHH2O+CH3 1.4200E+07 1.800 1.3953E+03 42 C2H3+O2=>CH2O+CHO 5.7600E+12 0.000 0.0000E+00 43 C2H4+HC2H3+H2 6.0700E+14 0.000 7.5659E+03 44 C2H4+O=>CHO+CH3 1.6100E+07 1.900 8.9985E+01 45 C2H4+OHC2H3+H2O 2.0400E+13 0.000 2.9951E+03 46 C2H5(+M)=>C2H4+H(+M) 1.4800E+13 0.000 2.0088E+04 Fall-Off LOW Parameters 1.0000E+16 0.0000E+00 1.5156E+04 TROE 0.0000E+00 4.2280E+02 0.0000E+00 Parameters 47 C2H4+H(+M)=>C2H5(+M) 1.0500E+12 0.500 9.1595E+02 Fall-Off LOW Parameters 1.2000E+42 -7.6200E+00 3.5075E+03 TROE 0.0000E+00 0.0000E+00 Parameters 4.2280E+02 48 C3H6C2H3+CH3 3.6500E+15 0.000 4.3182E+04 49 C3H6+O=>C2H4+CH2O 7.0300E+13 0.000 2.5260E+03 50 C3H6+O=>C2H5+CHO 2.9000E+12 0.000 0.0000E+00 51 C3H6+OH=>C2H5+CH2O 8.8900E+12 0.000 0.0000E+00 52 NC3H7CH3+C2H4 9.5700E+13 0.000 1.5613E+04 53 NC3H7H+C3H6 1.0600E+14 0.000 1.8632E+04 54 NC3H7+O2=>C3H6+HO2 9.6900E+11 0.000 2.5139E+03 55 C5H11_1=>C2H4+NC3H7 2.7100E+13 0.000 1.4302E+04 56 C7H16+H=>C7H15_3+H2 1.6500E+07 2.000 2.5139E+03 -4- 57 C7H16+O=>C7H15_3+OH 5.1600E+13 0.000 2.6222E+03 58 C7H16+OH=>C7H15_3+H2O 2.3100E+09 1.300 3.4882E+02 59 C7H16+HO2=>C7H15_3+H2O2 5.9600E+12 0.000 8.5643E+03 60 C7H16+CH3=>C7H15_3+CH4 7.4200E+11 0.000 4.7873E+03 61 C7H16+O2=>C7H15_3+HO2 3.4600E+13 0.000 2.3973E+04 62 C7H15_3+2O2=>OC7H13O+2OH 1.8600E+12 0.000 0.0000E+00 63 OC7H13O=>CH2O+C5H11_1+CO 1.8000E+13 0.000 7.5539E+03 64 N+NON2+O 2.7000E+13 0.000 1.7866E+02 65 N+O2NO+O 9.0000E+09 1.000 3.2713E+03 66 N+OHNO+H 3.3600E+13 0.000 1.9376E+02 -5- ... CHƯƠNG MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ HCCI TRÊN PHẦN MỀM AVL - BOOST 3.1 Tổng quan phần mềm AVL Boost 3.1.1 Giới thiệu phần mềm AVL Boost Hình 3.1 Giao diện phần mềm AVL BOOST Hình 3.2 Giao diện làm việc BOOST. .. 2.3 Kết luận 39 CHƯƠNG MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ HCCI TRÊN PHẦN MỀM AVL – BOOST 3.1 Tổng quan phần mềm AVL Boost 41 3.1.1 Giới thiệu phần mềm AVL Boost 41 3.1.2 Cơ sở lý thuyết... điểm cháy động HCCI 39 Hình 3.1 Giao diện phần mềm AVL- BOOST 41 Hình 3.2 Giao diện làm việc BOOST .41 Hình 3.3 Mơ hình cân lượng xilanh động 43 Hình 3.4 Mơ hình HCCI động AVL5 402