(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi

(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy HCCI trong buồng cháy thể tích không đổi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN PHI TRƯỜNG NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH HỖN HỢP VÀ CHÁY HCCI TRONG BUỒNG CHÁY THỂ TÍCH KHƠNG ĐỔI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội – 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN PHI TRƯỜNG NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH HỖN HỢP VÀ CHÁY HCCI TRONG BUỒNG CHÁY THỂ TÍCH KHƠNG ĐỔI Ngành: Kỹ thuật khí động lực Mã số: 9520116 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS.LÊ ANH TUẤN TS.NGUYỄN TUẤN NGHĨA Hà Nội - 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa cơng cơng bố cơng trình khác! Hà nội, ngày tháng 01 năm 2022 TMTT HƯỚNG DẪN Nghiên cứu sinh GS.TS Lê Anh Tuấn TS Nguyễn Tuấn Nghĩa i Nguyễn Phi Trường LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn trường Đại học Bách khoa Hà Nội, phịng Đào tạo, Viện Cơ khí Động lực, Bộ môn Động đốt trong, Trung tâm nghiên cứu Động cơ, nhiên liệu khí thải cho phép giúp đỡ thực luận án thời gian học tập, nghiên cứu Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Tôi xin chân thành cảm ơn Bộ mơn Kỹ Thuật Hệ Thống Cơng nghiệp, khoa Cơ khí, trường Đại học Thủy lợi giúp đỡ thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn trường KING MONGKUTK’S INSTITUTE OF TECHNOLOGY LAKRABANG cho phép giúp đỡ thời gian học tập nghiên cứu trường Tôi xin chân thành cảm ơn GS.TS Lê Anh Tuấn TS Nguyễn Tuấn Nghĩa hướng dẫn tơi tận tình chu đáo mặt chun mơn để tơi thực hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn GS.TS Chinda Charoenphonphanich, PGS.TS Prathan Srichai giúp đỡ tận tình thời gian học tập nghiên cứu trường KING MONGKUTK’S INSTITUTE OF TECHNOLOGY LAKRABANG Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, Ban chủ nhiệm Khoa Công nghệ Ô tô thầy Khoa hậu thuẫn động viên tơi suốt q trình nghiên cứu học tập Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến nhà khoa học, thầy đọc duyệt góp ý kiến q báu để tơi hoàn chỉnh luận án định hướng nghiên cứu trương lai Cuối xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình bạn bè, người động viên khuyến khích tơi suốt thời gian tham gia nghiên cứu thực cơng trình Nghiên cứu sinh Nguyễn Phi Trường ii MỤC LỤC MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ xi MỞ ĐẦU xvi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung Buồng cháy CVCC 1.2 Tình hình nghiên cứu HCCI CVCC 12 Nghiên cứu nước 12 Nghiên cứu nước 13 1.3 Kết luận chương 28 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH HỖN HỢP VÀ CHÁY HCCI TRONG CVCC 29 2.1 Hình thành hỗn hợp CVCC 29 Tạo nhiệt độ áp suất buồng cháy CVCC 29 Phương pháp hình thành hỗn hợp hệ thống CVCC 29 Hình thành hỗn hợp trước thời điểm CNLM_hình thành hỗn hợp đồng HCCI 30 Hình thành hỗn hợp sau thời điểm CNLM 31 2.2 Phương pháp hình thành hỗn hợp đồng CVCC 33 Phun nhiên liệu trước thời điểm CNLM 33 Phun nhiên liệu sau thời điểm CNLM 33 2.3 Cơ chế phá vỡ chất lỏng, giọt chất lỏng cấu trúc tia phun 34 Cơ chế phá vỡ chất lỏng [66] 34 Cơ chế phá vỡ giọt chất lỏng 37 Cấu trúc tia phun 37 2.4 Cơ sở hóa lý trình cháy 40 Áp suất ban đầu 40 Giới hạn cháy thấp 43 Nhiệt độ lửa đoạn nhiệt 44 Tính tốn lượng khí cháy hỗn hợp 44 iii Phản ứng dây chuyền 45 Thời gian cháy trễ 46 Tốc độ tỏa nhiệt 47 2.5 Kết luận chương 47 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CVCC 49 3.1 Thiết kế chế tạo CVCC 49 Sơ đồ bố trí chung yêu cầu buồng cháy CVCC 49 Tính tốn buồng cháy 51 Tính tốn bulơng buồng cháy 60 Tính tốn kiểm nghiệm buồng cháy 61 3.2 Chế tạo phận buồng cháy 65 Chế tạo thân buồng cháy 66 Chế tạo nắp buồng cháy 66 Chế tạo mặt bích giữ kính quan sát 66 3.3 Thiết kế, chế tạo hệ thống điều khiển 68 Sơ đồ khối thuật toán điều khiển 69 Ngơn ngữ lập trình điều khiển 70 Phần cứng Arduino 71 Lập trình điều khiển hệ thống 71 3.4 Các hệ thống khác 72 Hệ thống nhiên liệu áp suất cao (common Rail) 72 Hệ thống hòa trộn hỗn hợp 73 Hệ thống đánh lửa 75 Hệ thống cung cấp khí 75 Hệ thống thải 76 Hệ thống làm mát 77 Hệ thống thông tin 78 Hệ thống sấy 80 3.5 Kết luận chương 81 CHƯƠNG 4: MƠ PHỎNG Q TRÌNH HÌNH THÀNH HỖN HỢP VÀ CHÁY HCCI TRONG CVCC 82 4.1 Xây dựng mơ hình mơ 82 Phương trình mơ tả q trình cháy 82 iv Phương pháp mô 84 Đối tượng mô 85 Mơ hình mơ 86 4.2 Các chế độ mô 87 Điều kiện biên 88 Mô hình lưới tính tốn 88 4.3 Kết thảo luận 92 Quá trình bay nhiên liệu CVCC 92 Q trình hịa trộn nhiên liệu CVCC 94 Độ tin cậy mơ hình 95 Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình cháy buồng cháy CVCC 96 Ảnh hưởng nồng độ ôxy đến trình cháy CVCC 98 4.4 kết luận chương 99 CHƯƠNG 5: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 100 5.1 Mục đích thử nghiệm 100 Đối tượng thử nghiệm 100 Nhiên liệu thử nghiệm 100 5.2 Quy trình phạm vi thử nghiệm 102 Thử nghiệm phun nhiên liệu trước thời điểm CNLM 102 Thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ ơxy đến q trình cháy 103 Thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến trình cháy 104 5.3 Sơ đồ bố trí thử nghiệm trang thiết bị 104 Sơ đồ bố trí thử nghiệm 104 Trang thiết bị thử nghiệm 105 5.4 Kết thử nghiệm thảo luận 105 Đánh giá độ tin cậy CVCC 105 Thực nghiệm đánh giá chất lượng hỗn hợp HCCI 106 Đặc tính cháy nhiên liệu B0, B10 hịa trộn trước thời điểm CNLM 107 Đặc tính cháy nhiên liệu B0 B10 hịa trộn sau CNLM 110 Ảnh hưởng nồng độ ôxy đến trình cháy 112 v Ảnh hưởng nhiệt độ môi trường bên đến q trình cháy hỗn hợp hịa trộn sau CNLM 114 5.5 Kết luận chương 116 KẾT LUẬN CHUNG 117 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 119 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO 121 PHỤ LỤC LUẬN ÁN PHỤ LỤC PHỤ LỤC PHỤ LỤC 30 PHỤ LỤC 31 PHỤ LỤC 45 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải NCS Nghiên cứu sinh HCCI Cháy nén hỗn hợp đồng CI Cháy nén SI Cháy cưỡng CO Carbonmonoxide TDC Điểm chết HC Hyđrô cácbon B0 Nhiên liệu Diesel truyền thống B10 10% Diesel sinh học 90% Diesel thể tích PFI Hỗn hợp đồng hình thành bên ngồi buồng cháy PCCI Cháy nén hỗn hợp hình thành từ trước NOx Ôxit nitơ PM Chất thải dạng hạt PCI Cháy nén hỗn hợp hịa trộn NDI Thu hẹp góc phun nhiên liệu SOC Thời điểm bắt đầu cháy MK Hệ thống điều biến động lực học phản ứng cháy HPLI Phun muộn hỗn hợp hòa trộn đồng HCLI Phun muộn hình thành hỗn hợp nạp đồng CVCC Buồng cháy thể tích khơng đổi DC C2H2 Nguồn điện chiều Axetylen H2 Hydro O2 Ôxy N2 Nitơ PC Máy tính ERG Luân hồi khí thải vii DME Dymethyl ete CFD Mô động lực học chất lỏng GFD Biểu đồ phân phối nhiên liệu LFD Biểu đồ phân phối nhiên liệu cục IMEP Áp suất thị trung bình HRR Tốc độ tỏa nhiệt PG Khí tổng hợp CPG Khí cơng nghiệp CNG Khí nén thiên nhiên A/F Tỉ lệ khơng khí - nhiên liệu CA Góc quay trục khuỷu E0 Xăng nguyên chất E20 Hỗn hợp pha trộn 20% ethanol 80% xăng thể tích E85 Hỗn hợp pha trộn 85% ethanol 15% xăng thể tích E100 Ethanol nguyên chất ADB Liên kết đơi trung bình ngun tử cacbon AC Số nguyên tử cacbon trung bình CO2 Cacbonic E20S80 Tỉ lệ thể tích 20% ethanol/80% diesel sinh học B20S80 Tỉ lệ thể tích 20% butanol/80% diesel sinh học SMD Đường kính trung bình Sauter B10S1080 10% n-butanol, 10% diesel sinh học đậu nành 80% diesel khối lượng B5S1580 5% n-butanol, 15% diesel sinh học đậu nành 80% diesel khối lượng B0S20D80 0% n-butanol, 20% diesel sinh học đậu nành 80% diesel khối lượng KL Hệ số đánh giá tập trung bồ hóng HVO Dầu thực vật CPG Khí nén sản suất viii ... HÌNH THÀNH HỖN HỢP VÀ CHÁY HCCI TRONG CVCC 29 2.1 Hình thành hỗn hợp CVCC 29 Tạo nhiệt độ áp suất buồng cháy CVCC 29 Phương pháp hình thành hỗn hợp hệ thống CVCC 29 Hình. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN PHI TRƯỜNG NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH HỖN HỢP VÀ CHÁY HCCI TRONG BUỒNG CHÁY THỂ TÍCH KHƠNG ĐỔI Ngành: Kỹ thuật khí... CVCC 29 Hình thành hỗn hợp trước thời điểm CNLM _hình thành hỗn hợp đồng HCCI 30 Hình thành hỗn hợp sau thời điểm CNLM 31 2.2 Phương pháp hình thành hỗn hợp đồng CVCC