Nghiên cứu quá trình cháy do nén hỗn hợp nhiên liệu có hoạt tính khác nhau (RCCI) trên động cơ diesel

LỜI CAM ĐOAN Tôi, , xin cam đoan đề tài nghiên cứu riêng hướng dẫn GS TS Luận án có sử dụng phần kết tơi nhóm nghiên cứu thực Đề tài cấp Bộ Giáo dục Đào tạo “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống cấp nhiên liệu điều khiển động nén cháy kiểm sốt hoạt tính nhiên liệu (RCCI) nhằm giảm phát thải tiêu thụ nhiên liệu”, mã số B2018-BKA-59, đề tài Khoa học Công nghệ cấp Bộ năm 2018 Ths chủ nhiệm đề tài Tôi chủ nhiệm đề tài đồng ý cho sử dụng phần kết nghiên cứu đề tài cấp Bộ vào việc viết luận án Tôi xin cam đoan số liệu kết nêu luận án trung thực chưa công bố công trình khác! TẬP THỂ HƯỚNG DẪN Người hướng dẫn Hà Nội, tháng 08 năm 2022 Người hướng dẫn i Nghiên cứu sinh LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Phịng Đào tạo, Trường Cơ Khí, Khoa Cơ khí Động lực cho phép thực đề tài nghiên cứu Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Xin cảm ơn Phòng Đào tạo Khoa Cơ khí Động lực hỗ trợ giúp đỡ suốt q trình tơi thực luận án Tơi xin chân thành cảm ơn GS TS hướng dẫn tơi tận tình chu tơi thực hồn thành luận án Tơi xin chân thành biết ơn thầy, cô Khoa Cơ Khí Động Lực – Trường Cơ Khí - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội giúp đỡ dành cho điều kiện thuận lợi để hồn thành luận án Tơi xin cảm Tổng Cơng Ty Máy Động Lực Máy Nông Nghiệp Việt Nam CTCP, Ban Kỹ Thuật Nghiên Cứu Phát Triển đồng nghiệp hậu thuẫn, động viên suốt q trình nghiên cứu học tập Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy, đồng ý đọc duyệt góp ý kiến quý báu để tơi hồn chỉnh luận án Cuối xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình bạn bè, người động viên khuyến khích tơi suốt thời gian tơi tham gia nghiên cứu thực nghiên cứu Hà Nội, ngày 20 tháng 08 năm 2022 Nghiên cứu sinh ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC HÌNH VẼ ix DANH MỤC BẢNG BIỂU xii MỞ ĐẦU xiii i Lý chọn đề tài ii xiii Mục đích nghiên cứu xiv iii Đối tượng phạm vi nghiên cứu xiv iv Phương pháp nghiên cứu xiv v Ý nghĩa khoa học thực tiễn xiv vi Điểm luận án xv vii Bố cục luận án xv CHƯƠNG TỔNG QUAN 1 Vấn đề tiêu thụ nhiên liệu ô nhiễm môi trường Tổng quan động cháy nhiệt độ thấp 2 1 2 Động cháy nén hỗn hợp đồng (HCCI) Động nén cháy hòa trộn trước PCCI Động RCCI Tổng quan phương pháp điều khiển hoạt tính nhiên liệu động RCCI Điều khiển phun cho động dùng lưỡng nhiên liệu Sử dụng đơn nhiên liệu kết hợp phụ gia 10 Tình hình nghiên cứu RCCI 11 Nghiên cứu nước 11 Nghiên cứu nước 16 Tổng quan giải pháp công nghệ chuyển đổi động diesel sang động RCCI 18 Tỷ lệ nhiên liệu 18 Phương pháp phun 19 Luân hồi khí thải EGR 21 iii Tỷ số nén 5 21 Hình dạng đỉnh piston 22 Nghiên cứu mặt kết cấu nhằm chuyển đổi động diesel truyền thống sang động RCCI 22 1Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 628 Cách tiếp cận 28 Phương pháp nghiên cứu 29 1Kết luận chương 729 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH HỖN HỢP VÀ CHÁY TRONG ĐỘNG CƠ RCCI 30 2Quá trình cháy động LTC 130 2Cơ sở lý thuyết tính tốn q trình cháy động 2cơ RCCI 33 Xác định thời điểm bắt đầu cháy (SOC) 34 Xác định thời gian cháy 37 Xác định góc cháy 50% (CA50) 38 2 2Cơ sở lý thuyết mô trình cháy RCCI 3phần mềm AVLBOOST 39 2Phương trình nhiệt 2động 2học 2393 2Mơ3hình cháy 41 Mơ hình truyền nhiệt 43 Mơ hình tính tốn thành phần khí thải động RCCI 51 Thiết kế thay đổi hệ thống nhiên liệu diesel 51 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu xăng 61 Thay đổi tỉ số nén động 64 Chế tạo đường ống thải 65 44 2Cơ4sở lý thuyết tính 2tốn tốc độ tỏa nhiệt xy lanh 45 Kết luận chương 48 CHƯƠNG CHUYỂN ĐỔI ĐỘNG CƠ DIESEL XY LANH SANG ĐỘNG CƠ RCCI VÀ MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM AVLBOOST 50 3Đối tượng chuyển đổi nhiên liệu 50 3Đối tượng chuyển đổi 3501 Nhiên liệu lựa chọn 51 3Thiết kế, chế tạo chi tiết, hệ thống nhằm chuyển đổi động diesel sang iv Động sau chuyển đổi sang động common rail 66 3Mô động RCCI 371 Xây dựng mơ hình mơ 71 Chế độ mơ 72 Đánh giá tính xác mơ hình mơ 73 Kết mô động RCCI phần mềm AVL-BOOST 75 3 3 3Kết luận chương 479 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 80 4Mục đích thực nghiệm 180 4Sơ đồ bố trí thực nghiệm 280 4Quy trình phạm vi thực nghiệm 381 4Đánh giá ảnh hưởng thời điểm phun đến động 4RCCI 82 4 4 4 4 Đặc điểm nhiên liệu trình 85 cháy Kết luận 82 87 Đặc điểm So sánh động khí thải RCCI động tiêu truyền thống hao vùng làm việc 88 4Đánh giá kết mô thực nghiệm 94 4Đánh 1giá số 4thị,5 có ích mơ thực nghiệm 94 Đánh giá áp suất mô thực nghiệm 94 4Kết luận chương 97 KẾT LUẬN CHUNG 98 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 PHỤ LỤC 109 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Tiếng việt aTDC after Top Dead Center Sau điểm chết BDM Burn Duration Model Mơ hình cháy thời gian thực BMEP Brake Mean Effective Pressure Áp suất thị trung bình bTDC before Top Dead Center Trước điểm chết CA50 Crank Angle 50 CAD Crank Angle Degrees CDC Conventional Diesel Combustion COM Control Oriented Model DARE Discrete-time Algebraic Phương trình Riccati rời rạc Riccati Equation DI Direct Injection Phun trực tiếp DICI Direct Injection Compression Ignition Động phun trực tiếp cháy DPF Diesel Oxidation Catalyst Diesel Particulate Filter Bộ xúc tác xi hóa nén Bộ lọc chất thải dạng hạt EGO Exhaust Gas Oxygen Cảm biến xi khí thải EGR Exhaust Gas Recycling Luân hồi khí thải EOC End of Combustion Kết thúc trình cháy EVC Exhaust Valve Closing Thời điểm đóng xu páp xả EVO Exhaust Valve Opening Thời điểm mở xu páp xả GHG Green House Gas Khí gây hiệu ứng nhà kính HCCI Homogeneous Charge Compression Ignition HRF High Reactivity Fuel Động hỗn hợp đồng cháy nén liệu hoạt tính cao Nhiên HTHR High Temperature Heat Release Tỏa nhiệt nhiệt độ cao HRR Heat Release Rate Tốc độ tỏa nhiệt HTO High Temperature Oxidation Oxy hóa nhiệt độ cao DOC vi Tiếng Anh Góc quay hỗn hợp cháy 50% Góc quay trục khuỷu Q trình cháy động diesel truyền thống Mơ hình điểu khiển ICE Động đốt IVC Internal Combustion Engine Intake Valve Closure IVO Intake Valve Opening Thời điểm mở xu páp nạp KIM Knock Integral Model Mô hình kích nổ tích hợp LRF Low Reactivity Fuel Nhiên liệu hoạt tính thấp LNT Lean NOx Trap Bộ bẫy NOx hịa khí nghèo LTC Low Teamperature Combustion Cháy nhiệt độ thấp LTHR Low Temperature Heat Release Tỏa nhiệt nhiệt độ thấp NG Natural Gas Khí tự nhiên LQI Linear Quadratic Integral Low Temperature Tích phân bậc tuyến tính LTO Oxy hóa nhiệt độ thấp MKIM Oxidation Modified Knock Integral Mơ hình kích nổ tích hợp sửa đổi Model ON Octane Number Chỉ số Octan PCCI Partially Premixed Compression Ignition PCI Premixed Compression Ignition Động cháy nén hỗn hợp hòa trộn trước phần Động cháy nén hỗn hợp PM Particualte Matter Phát thải dạng hạt PFI Port Fuel Injection PFS Hệ thống phun xăng trước xupap nạp Nhiên liệu phân lớp phần Partial Fuel Stratification Peak Pressure Rise Rate Tốc độ đạt đỉnh áp suất PPRR vii Thời điểm đóng xu páp nạp RCCI Reactivity Controlled Compression Ignition Động nén cháy kiểm soát hoạt tính nhiên liệu Máy nén nhanh RCM Rapid Compression Machine RHS Right Hand Side Phía bên phải RI Ringing Intensity Cường độ rung RON Chỉ số Octan SCR Research Octane Number Selective Catalytic Reduction SOC Start of Combustion Bắt đầu cháy SOI Start of Injection Bắt đầu phun Bộ xúc tác khử NOx ... trình cháy nén hỗn hợp nhiên liệu có hoạt tính khác (RCCI) động diesel? ?? ii Mục đích nghiên cứu Luận án có mục đích tổng thể đánh giá khả thiết lập chế độ cháy RCCI động chuyển đổi từ động diesel. .. tính thấp Trên giới phố biến nhiên liệu xăng diesel, lựa chọn ban đầu cho hầu hết nghiên cứu động RCCI Trong nhiên liệu xăng nhiên liệu hoạt tính thấp LRF nhiên liệu diesel nhiên liệu hoạt tính cao... nhiên liệu nhỏ -18o CA ATDC động hoạt động theo chế cháy LTC, với tỷ lệ nhiên liệu hoạt tính thấp nhỏ 0,2 động hoạt động theo chế cháy PCCI Động RCCI hoạt động vùng tỉ lệ nhiên liệu hoạt tính