Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu hoàn thiện buồng cháy thống nhất cho động cơ diesel cỡ nhỏ.Nghiên cứu hoàn thiện buồng cháy thống nhất cho động cơ diesel cỡ nhỏ.Nghiên cứu hoàn thiện buồng cháy thống nhất cho động cơ diesel cỡ nhỏ.Nghiên cứu hoàn thiện buồng cháy thống nhất cho động cơ diesel cỡ nhỏ.Nghiên cứu hoàn thiện buồng cháy thống nhất cho động cơ diesel cỡ nhỏ.Nghiên cứu hoàn thiện buồng cháy thống nhất cho động cơ diesel cỡ nhỏ.Nghiên cứu hoàn thiện buồng cháy thống nhất cho động cơ diesel cỡ nhỏ.Nghiên cứu hoàn thiện buồng cháy thống nhất cho động cơ diesel cỡ nhỏ.Nghiên cứu hoàn thiện buồng cháy thống nhất cho động cơ diesel cỡ nhỏ.Nghiên cứu hoàn thiện buồng cháy thống nhất cho động cơ diesel cỡ nhỏ.Nghiên cứu hoàn thiện buồng cháy thống nhất cho động cơ diesel cỡ nhỏ.Nghiên cứu hoàn thiện buồng cháy thống nhất cho động cơ diesel cỡ nhỏ.
MỞ ĐẦU i Lý chọn đề tài Ngày nay, cơng nghiệp tồn giới ngày phát triển, đặc biệt quốc gia châu Âu Để tạo hệ thống máy móc thay sức người đặc biệt giao thông, động diesel đóng vai trị quan trọng Ngay sau nhà khoa học Rudolf Diesel sáng chế động diesel, ngành công nghiệp sản xuất xe giới thực coi động diesel đối tượng quan trọng phát triển Dù có nhiều ưu điểm vượt trội, tiết kiệm nhiên liệu động xăng khoảng 30% động diesel phổ biến động xăng hạn chế cố hữu tiếng ồn khí thải Tuy nhiên nhờ cải tiến mạnh mẽ cơng nghệ vật liệu, lọc hóa dầu, động diesel có điều kiện khắc phục hạn chế Ngày nay, tiếng ồn loại động giảm đáng kể trình đốt cháy nhiên liệu tốt hơn, khí thải giảm nhờ lọc xúc tác, thời gian khởi động nhanh hơn, tương đương với động xăng Động diesel với ưu điểm trội sức kéo lớn, đặc biệt chi tiết động có tuổi thọ độ bền cao, nên động diesel nhà khoa học hướng tới để nghiên cứu nhằm khắc phục hạn chế, cải thiện tính kinh tế, kỹ thuật phát thải Tại Việt Nam nay, động diesel hệ bắt đầu sử dụng mà quá trình cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước diễn nhanh chóng rộng khắp, đặc biệt lĩnh vực công nghiệp Việc ứng dụng thiết bị máy móc sản xuất nơng nghiệp ngày trở nên phổ biến Từ khâu gieo trồng đến khâu thu hoạch khâu vận chuyển, chế biến nông sản ứng dụng động diesel Do đặc điểm địa lý nên sản xuất nông nghiệp Việt Nam coi quy mô nhỏ Do loại động sử dụng đa phần loại động cỡ nhỏ Từ đặt vấn đề phát thải, tiêu hao nhiên liệu tính hiệu động sản xuất nước động lưu hành thị trường cần thiết Luận án nghiên cứu cải tiến kết cấu hình học buồng cháy thống cho động diesel xi-lanh cỡ nhỏ nhằm hoàn thiện kết cấu buồng cháy đỉnh piston động sản xuất nước Do vậy, đề tài “Nghiên cứu hoàn thiện buồng cháy thống cho động diesel cỡ nhỏ” góp phần cải tiến thiết kế động diesel xi-lanh cỡ nhỏ dùng máy nông nghiệp nước ta ii Mục tiêu nội dung nghiên cứu luận án - Đưa quy trình tính tốn hồn thiện kết cấu buồng cháy thống cho động diesel xi lanh cỡ nhỏ - Đưa kết cấu buồng cháy thống hợp lý giúp cải thiện tính kinh tế phát thải động diesel xylanh Tổng công ty Máy động lực Máy nông nghiệp Việt Nam sản xuất iii Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu luận án động diesel xi-lanh cỡ nhỏ sản xuất nước, sử dụng máy nông nghiệp iv Phương pháp nghiên cứu Luận án sử dụng phương pháp kết hợp nghiên cứu lý thuyết, tính tốn mơ nghiên cứu thực nghiệm, đó: Nghiên cứu lý thuyết để đưa giải pháp thay đổi kết cấu buồng cháy thống động diesel cỡ nhỏ Nghiên cứu mô nhằm đánh giá kết cấu buồng cháy thống bao gồm: - Mô diễn biến nhiệt độ xi-lanh phần mềm AVLBoost - Mô hệ thống nhiên liệu động phần mềm AVLHydsim - Mô đánh giá yếu tố buồng cháy kỳ động phần mềm Ansys-ICE Nghiên cứu thực nghiệm phịng thí nghiệm để đánh giá động cải tiến động nguyên ban đầu kiểm chứng độ tin cậy mơ hình mơ v Phạm vi giới hạn nghiên cứu - Nghiên cứu tính tốn thiết kế, chế tạo buồng cháy thống cho động diesel cỡ nhỏ - Việc nghiên cứu thực nghiệm thực Trung tâm nghiên cứu Động cơ, nhiên liệu khí thải, Viện Cơ khí động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội vi Ý nghĩa khoa học đề tài - Luận án đưa quy trình tính tốn hồn thiệt kết cấu buồng cháy thống cho động diesel xi-lanh cỡ nhỏ - Phương pháp nghiên cứu kết hợp mô công cụ đại nghiên cứu thực ngiệm ứng dụng luận án có sở khoa học đáng tin cậy - Kết nghiên cứu luận án sở quan trọng lựa chọn tính tốn thiết kế động diesel xi-lanh cỡ nhỏ sản xuất nước vii Bố cục luận án Thuyết minh luận án trình bày gồm phần sau: - Mở đầu - Chương1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu - Chương 2: Cơ sở lý thuyết phần mềm tính tốn - Chương 3: Tính tốn mô - Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm - Kết luận chung hướng phát triển Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Xu hướng chung sử dụng động diesel 1.1.1 Xu hướng sử dụng động diesel giới Động đốt nói chung có vai trị quan trọng phát triển văn minh góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội Động đốt trở thành nguồn động lực phục vụ nhiều lĩnh vực hoạt động người Xét riêng lĩnh vực nông nghiệp – lĩnh vực có lịch sử phát triển lâu đời – động diesel sử dụng chiếm tỉ lệ lớn Tại quốc gia lớn Hoa Kỳ, động diesel đóng vai trị cung cấp lượng cho phần lớn thiết bị nông nghiệp nói riêng phương tiện giao thơng vận tải nói chung Trong lĩnh vực nơng nghiệp, nói khơng có loại động khác thay cho động diesel xét tính hiệu chi phí Động diesel kết hợp hiệu tính kinh tế lượng, cơng suất, hiệu suất, độ bền độ tin cậy 1.1.2 Xu hướng sử dụng động diesel Việt Nam Tại Việt Nam, năm qua, với phát triển kinh tế đất nước, nhu cầu lại, vận chuyển hàng hóa người dân tăng nhanh dẫn tới số lượng phương tiện giao thông đặc biệt phương tiện sử dụng nhiên liệu diesel tăng lên nhanh xe buýt, xe khách, xe tải phương tiện chuyên dụng khác 1.1.3 Động diesel sử dụng nông nghiệp Việt Nam Tại Việt Nam, dân số sống nghề nông chiếm 70% dân số nước, 57% lực lượng lao động xã hội làm việc ngành nông nghiệp tạo chưa đầy 20% GDP, dẫn đến chênh lệch thu nhập nông dân thị dân ngày cao Do vậy, q trình cơng nghiệp hóa, thị hóa hội nhập kinh tế quốc tế, sản phẩm khí phục vụ nơng nghiệp Việt Nam quan tâm hơn, với đa dạng chủng loại sản phẩm gồm: động đốt đến 30 mã lực, máy làm đất (máy cày bánh), máy thu hoạch (gặt đập liên hợp, gặt lúa xếp dãy, máy tuốt lúa), máy bơm nước, máy phun thuốc sâu, máy bảo quản chế biến (xay xát lúa gạo, máy sấy) [4] 1.2 Các giải pháp công nghệ cải thiện tính kinh tế, kĩ thuật động cơ diesel 1.2.1 Nhóm giải pháp kết cấu 1.2.1.1 Thay đổi kết cấu vòi phun 1.2.1.2 Lựa chọn góc phun sớm thích hợp 1.2.1.3 Thay đổi áp suất phun 1.2.1.4 Thay đổi lượng phun mồi 1.2.1.5 Dùng hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử 1.2.1.6 Cải tiến đường ống nạp động 1.2.1.7 Thay đổi kết cấu buồng cháy động 1.2.2 Nhóm giải pháp sử dụng nhiên liệu thay 1.3 Các dạng buống cháy phổ biến động diesel 1.3.1 Buồng cháy ngăn cách a Buồng cháy xoáy lốc b Buồng cháy dự bị 1.3.2 Buồng cháy thống a Buồng cháy hịa khí thể tích b Buồng cháy thể tích màng c Buồng cháy màng 1.3.3 Ưu nhược điểm buồng cháy thống so với buồng cháy ngăn cách a Ưu điểm - Kết cấu buồng cháy nhỏ gọn nên tổn thất nhiệt nhỏ, dẫn đến suất tiêu hao nhiên liệu thấp (dưới 200g/kWh) - Động buồng cháy thống sử dụng phổ biến kết cấu buồng cháy hình thành hịa khí thể tích màng nên động làm việc êm - Ứng suất nhiệt nắp xilanh đỉnh pittong nhỏ, dễ khởi động lạnh - Tổn hao giới nhất, hiệu suất cao - Kết cấu buồng cháy, nắp xylanh đơn giản, bố trí xu páp dễ dàng - Dễ tăng áp cho động b Nhược điểm Vịi phun có nhiều lỗ với kích thước lỗ phun nhỏ, áp suất phun lớn (lớn 200 bar) nên khó chế tạo Q trình làm việc dễ gây tắc kẹt cặn bẩn nhiên liệu Động sinh nhiều NOx, động nhỏ nhiều HC Tính thích ứng buồng cháy với chế độ hoạt động động bị hạn chế Đối với loại buồng cháy thể tích – màng buồng cháy dạng màng đường nạp phải thiết kế để để tạo chuyển động hợp lí dịng khí nạp (thường tiếp tuyến với xylanh) q trình hịa trộn dẫn đến kết cấu đường nạp nắp xylanh phức tạp 1.4 Các nghiên cứu cải tiến buồng cháy thống động diesel cỡ nhỏ 1.4.1 Các nghiên cứu giới 1.4.2 Các nghiên cứu Việt Nam 1.5 Đề xuất giải pháp cải thiện tính kinh tế, kỹ thuật phát thải cho động diesel dung nông nghiệp VN Hiện nay, Việt Nam, phần lớn động diesel máy nông nghiệp sản xuất có chuyển đổi sang loại buồng cháy thống Đây loại buồng cháy có tính kinh tế nhiên liệu cao, tính phát thải tốt có nhiều ưu điểm so với loại buồng cháy ngăn cách sử dụng trước Tuy nhiên, việc sản xuất nước đơn tuân theo quy trình cơng nghệ chuyển giao chưa thực có nghiên cứu 1.6 Đối tượng nghiên cứu 1.7 Phương pháp thực đề tài Từ mục tiêu nội dung nêu tham khảo luận án tiến sĩ, cơng trình khoa học trước đây, NCS đưa phương án thực đề tài nghiên cứu cách sử dụng kết hợp phương pháp thực nghiệm mô Do khả chế tạo tiến hành thực nghiệm đo đạc hạn chế, luận án sử dụng công cụ mô để tiến hành đánh giá kết cấu buồng cháy thống khác Cụ thể luận án sử dụng phần mềm AVL-Boost, AVL-Hydsim Ansys ICE Đây phần mềm thương mại hóa, có độ xác cao sử dụng nhiều nghiên cứu nước Các phần mềm sử dụng để đánh giá thống số nhiệt động học động Quá trình thực nghiệm tiến hành với đôi tượng động trước sau cải tiến, kết thực nghiệm sở quan trọng, khẳng định tính tin cậy mơ hình mơ khẳng định kết nghiên cứu Sau kết thực nghiệm sử dụng để so sánh thông số tính kinh tế, kỹ thuật phát thải động trước sau cải tiến Các phương pháp nêu giúp NCS thực trình nghiên cứu cách nhanh chóng, xác hiệu giúp luận án rõ ràng mạch lạc 1.8 Xây dựng lưu đồ thực luận án Hình 1.16 Lưu đồ thực luận án 1.9 Kết luận chương Từ nghiên cứu tổng quan trên, NCS rút số kết luận sau: Động diesel cỡ nhỏ nông nghiệp trước thường sử dụng buồng cháy ngăn cách khó khăn sử dụng buồng cháy thống Những năm gần đây, với tiến công nghệ chế tạo máy, động diesel cỡ nhỏ dần chuyển sang sử dụng buồng cháy thống cho thấy có cải thiện tính kinh tế phát thải Tuy vậy, việc lựa chọn kết cấu buồng cháy thống phù hợp để nâng cao tính kinh tế phát thải động diesel cỡ nhỏ cần thiết phải có nghiên cứu cụ thể công cụ đại Đã có nhiều cơng trình khoa học nước nghiên cứu cải tiến kết cấu buồng cháy thống động diesel Tuy nhiên, nghiên cứu chưa đưa quy trình chưa thực tính tốn theo quy trình cụ thể Hơn nữa, hầu hết dừng nghiên cứu lý thuyết mà chưa chế tạo thực nghiệm kiểm chứng, đặc biệt đối tượng động diesel xy-lanh cỡ nhỏ dùng máy nông nghiệp Việc nghiên cứu xây dựng quy trình tính tốn, đồng thời kết hợp nghiên cứu lý thuyết, mô thực nghiệm để hoàn thiện kết cấu buồng cháy thống vấn đề cần thiết để nâng cao tính kinh tế kỹ thuật, giảm phát thải cho động diesel xy lanh cỡ nhỏ Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHẦN MỀM TÍNH TỐN 2.1 Lý thuyết hình thành hỗn hợp cháy động diesel 2.1.1 Quá trình hình thành hỗn hợp động diesel 2.1.2 Quá trình hình thành hỗn hợp động diesel buồng cháy thống 2.1.3 Các thơng số chung ảnh hưởng đến q trình hình thành hỗn hợp cháy động diesel sử dụng buồng cháy thống 2.1.3.1 Các thông số hệ thống nhiên liệu 2.1.3.2 Ảnh hưởng tỷ só nén động 2.1.3.3 Các thông số đường nạp 2.1.4 Ảnh hưởng thơng số hình học đến q trình hình thành hồ khí động diesel buồng cháy thống 2.1.4.1 Kết cấu buồng cháy đỉnh piston 2.1.4.2 Các kết cấu khác 2.1.5 Các mơ hình tốn học 2.1.5.1 Mơ hình tốn học buồng cháy thống a Các phương trình bảo tồn b Chuyển khối c Trao đổi nhiệt 2.1.5.2 Mơ hình phân rã tia phun “Kelvin-Helmholtz RayleighTaylor” 2.1.5.3 Mơ hình bay nhiên liệu 2.2 Cơ sở lý thuyết phần mềm sử dụng tính tốn cải tiến buồng cháy thống 2.2.1 Cơ sở lý thuyết Ansys ICE 2.2.1.1 Các phương trình bảo tồn 2.2.1.2 Các phương trình tính tốn tia phun 2.2.2 Cơ sở lý thuyết AVL-Boost AVL Hydsim 2.2.2.1 Cơ sở lý thuyết phần mềm AVL Boost 2.2.2.2 Cơ sở lý thuyết phần mềm AVL Hydsim 2.3 Quy trình bước thực tính tốn cải tiến buồng cháy thống Hình 2.12 Sơ đồ bước thực 10 2.4 Kết luận chương Hình thành hỗn hợp cháy động diesel yếu tố quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu trình cháy hiệu suất làm việc động Việc cải tiến kết cấu buồng cháy thống cho động diesel xylanh cỡ nhỏ thực nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng hình thành hỗn hợp cháy động Phương pháp nghiên cứu ứng dụng mô kết hợp với thực nghiệm để cải tiến động áp dụng rộng rãi giới Việt Nam Trong nghiên cứu này, NCS sử dụng phần mềm mô như: AVL Boost, AVL Hydsim Ansys ICE Đây công cụ mô đáng tin cậy tính tốn thiết kế động Trong đó, phần mềm Ansys ICE cơng cụ chuyên dụng mô chiều, sử dụng để mơ q trình hình thành hỗn hợp cháy động Chương TÍNH TỐN MƠ PHỎNG Đánh giá thông số piston nguyên Các thông số kết cấu piston nguyên khảo sát đánh giá dựa sở lý thuyết kết cấu động [37] Kết khảo sát kết cấu piston sở đưa trường hợp thay đổi kết cấu buồng cháy đảm bảo không ảnh hưởng lớn đến tiêu độ bền, độ cân piston Bảng 3.1 Cơ sở lựa chọn thơng số kích thước piston theo đường kính D TT Thơng số Giá trị (0,08÷0,2)D Chiều dày đỉnh piston Khoảng cách c từ đỉnh đến xéc(0.6÷2) măng thứ Chiều cao H piston (1÷1,7)D Vị trí chốt piston đến chân (0,65÷0,9)D piston Đường kính chốt piston dch (0,35÷0,5)D Đường kính lỗ chốt d0 (0,4÷0,7) dch Số rãnh xéc-măng khí (4÷6) 3.1 11 Chiều dày hướng kính t xéc(1/25÷1/35)D măng khí Chiều cao a xéc-măng khí (0,5÷1)t 10 Số rãnh xéc-măng dầu (1÷4) Bảng 3.2 Thơng số piston ngun động RV125-2 [38] TT Thơng số kích thước Giá Đơn Ghi Cở thiết kế trị vị đo Chiều dày đỉnh 8,56 mm (0,09)D (0,08÷0,2)D piston Khoảng cách c từ 10,7 mm (1,25) (0.6÷2) đỉnh đến xéc-măng thứ Chiều cao H 88,2 mm (0,94)D (1÷1,7)D piston Vị trí chốt piston 47 mm (0,5)D (0,65÷0,9)D đến đỉnh piston Đường kính chốt 27 mm (0,29)D (0,35÷0,5)D piston dch Đường kính lỗ 17 mm (0,63)D (0,4÷0,7) dch chốt d0 Số rãnh xéc-măng rãnh (4÷6) khí Chiều dày hướng 4,7 mm (1/20)D (1/25÷1/35)D kính t xéc-măng khí Chiều cao a xéc2 mm (0,43)t (0,5÷1)t măng khí 10 Số rãnh xéc-măng rãnh (1÷4) dầu 11 Kết cấu buồng cháy Các phương án thiết kế thể bảng 2.3 12 Độ sâu buồng cháy 13 Đường kính đáy buồng cháy 12 Bảng 3.3 Các trường hợp thay đổi kết cấu đỉnh piston Trường hợp TH1-NB TH2 TH3 TH4 TH5 d (mm) 47 45 44,5 49 50 h 15,5 17 17,5 14,25 13,75 d/h 3,00÷1 2,65÷1 2,54÷1 3,43÷1 3,64÷1 Vk/Vc 0,770 0,771 0,774 0,771 0,776 ε 18,00 17,99 17,94 17,98 17,92 Hình 3.1 Các trường hợp thay đổi kết cấu đỉnh piston 3.2 Mô động với trường hợp buồng cháy phần mềm AVL-Boost 13 3.2.1 Xây dựng mơ hình mơ Hình 3.2 Mơ hình mơ động cải tiến có buồng cháy thống 3.2.2 Các chế độ mô Bảng 3.4 Các chế độ thực nghiệm mơ hình mơ Tốc độ % Tải TT động 25 50 75 100 (v/ph) 1000 x 1200 x 1400 x 1600 x x x x 1800 x 2000 x 2200 x x x x 14 3.2.3 Kết mô Hình 3.3 Diễn biến nhiệt độ buồng cháy động 3.3 Xác định quy luật cấp nhiên liệu động RV125-2 phần mềm AVL-Hydsim 3.3.1 Xây dựng mơ hình Hình 3.4 Mơ hình mơ hệ thống nhiên liệu động cải tiến 15 3.3.2 Các chế độ mô Các chế độ mô xác định giống với trường hợp mô phần mềm AVL-Boost 3.3.3 Kết mô 3.3.3.1 Kết độ nâng kim theo góc quay trục khuỷu 3.3.3.2 Lưu lượng phun nhiên liệu theo góc quay trục khuỷu 3.4 Mô đánh giá ảnh hưởng kết cấu buồng cháy đỉnh piston phần mềm Ansys - ICE 3.4.1 Mơ q trình nạp Mục tiêu nghiên cứu mô đường nạp luận án nhằm khảo sát kết cấu đường nạp nguyên so với số kết cấu thay đổi Từ có số đánh giá sơ kết cấu đường nạp trạng động Những thơng số hình học xét đến họng nạp dạng xoắn ốc vị trí theo khơng gian ba chiều họng nạp, diện tích mặt cắt ngang, bề rộng chiều cao họng nạp [40] 3.4.1.1 Cơ sở xác định thơng số hình học họng nạp ảnh hưởng đến hệ số nạp Bảng 3.5 Các thơng số hình học họng nạp nghiên cứu Các biến tạo độ xoắn S, R, W, β Các biến cửa nạp S, θ Các biến tọa độ họng nạp T, X, Y Hình 3.5 Thơng số hình học họng nạp a Các thơng số hình học họng nạp xoắn ốc, b) Các mặt cắt ngang họng nạp Hình 3.6 Các phương án cải tiến biên dạng đường nạp động 16 PA1) Bán kính cong R46, đường kính miệng 42mm, PA2) Bán kính cong R38, đường kính miệng 42mm PA nguyên PA3) Bán kính cong R42, đường kính miệng 46mm 3.4.1.2 Xây dựng mơ hình mơ q trình nạp Bảng 3.6 Các giá trị điều kiện biên mô hình mơ STT Điều kiện biên Giá trị Khí nạp vào 300 K Đường ống nạp 330 K Piston 448 K Xu páp nạp-thải 430 K Xi lanh 448 K Nắp máy 448 K 3.4.1.3 Kết mơ q trình nạp Kết mô cho thấy với biên dạng đường nạp theo PA2 (nguyên bản) hệ số nạp động có giá trị cao trường hợp cịn lại 3.4.2 Mơ q trình cháy 3.4.2.1 Xây dựng mơ hình mơ q trình cháy 3.4.2.2 Kết mơ q trình cháy Kết mơ q trình cháy động với 5TH buồng cháy khác cho thấy: Áp suất động TH2 có giá trị cao trường hợp nguyên bản, TH khác có khác biệt với động có buồng cháy nguyên Các tiêu phát thải động có buồng cháy theo TH2 giảm nhiều so với động nguyên 3.5 Kết luận chương Từ nội dung thực Chương rút số kết luận sau: - Từ sở lý thuyết trình bày chương 2, NCS tiến hành lựa chọn đưa kết cấu buồng cháy với thơng số kích thước hình học thay đổi để tiến hành mơ nhằm chọn kết cấu tốt - Kết mơ q trình nạp phần mềm Ansys ICE cho thấy kết cấu đường nạp nguyên cho thông số hệ số nạp lớn 17 - Kết mơ q trình cháy phần mềm Ansys ICE cho thấy với biên dạng kết cấu đỉnh piston động có buồng cháy thống theo TH2 cho kết tốt nhất, cụ thể p-Sim-TH2 = 81,45 bar - Kết mô thành phần phát thải trường hợp đỉnh piston khác cho thấy hàm lượng CO giảm tối đa 13,12% TH2, hàm lượng PM giảm tối đa 9,93% TH2, hàm lượng NOx tăng tối đa 8,69% TH2 so với TH1 (buồng cháy nguyên bản) - Kết cấu buồng cháy đỉnh piston theo TH2 lựa chọn để tiến hành chế tạo thực nghiệm chương Chương NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 4.1 Nội dung thực nghiệm a b c Hình 4.1 Các mẫu Piston buồng cháy thống thực nghiệm a, Piston theo TH1 (NB), b Piston theo TH2 4.2 Mục tiêu phạm vi thực nghiệm 4.2.1 Mục tiêu thực nghiệm Quá trình thực nghiệm động cải tiến động nguyên tiến hành băng thử nhằm mục đích đánh giá tính kinh tế, kỹ thuật phát thải chúng Kết thực nghiệm băng thử so sánh với số kết tính tốn lý thuyết mô phần mềm AVL-Boost, AVL-Hydsim, Ansys ICE để kiểm chứng độ tin cậy hiệu chỉnh mơ hình 4.2.2 Đối tượng phạm vi thực nghiệm Nghiên cứu tiến hành thực nghiệm xây dựng đặc tính ngồi đặc tính tải động diesel ngun RV125-2 động cải tiến với mẫu buồng cháy đỉnh piston lựa chọn chương 4.3 Nội dung thực nghiệm Thiết kế chế tạo piston với kết cấu buồng cháy đỉnh 18 Thay thế, lắp đặt piston mới; thay lắp đặt nắp Lắp đặt động cải tiến lên thử, chỉnh băng thử Tiến hành thực nghiệm đặc tính kinh tế, kỹ thuật phát thải động 4.4 Thiết kế chế tạo kết cấu đỉnh piston động cải tiến Hình 4.2 Hình ảnh Piston gia công máy phay CNC 4.5 Trang thiết bị thực nghiệm 4.5.1 Lắp đặt mơ hình lên băng thử 4.5.2 Băng thử DW16 4.5.3 Thiết bị phân tích khí thải 4.5.4 Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu 4.5.5 Cảm biến đo áp suất 4.5.6 Nhiên liệu thực nghiệm 4.5.7 Sơ đồ bố trí hệ thống thực nghiệm 4.5.8 Chế độ thực nghiệm Động nguyên động cải tiến với buồng cháy khác đưa lên băng thử thực nghiệm đặc tính kinh tế, kỹ thuật phát thải theo chế độ đường đặc tính tải động Ở đặc tính tải, động thực nghiệm tốc độ 1600 2200 với mức tải 10%, 50%, 75% 100% tải 4.6 Kết thực nghiệm thảo luận 4.6.1 So sánh tính kinh tế, kỹ thuật động Kết đo đạc đánh giá tính kinh tế lượng hệ thống chế độ mô men lớn tốc độ định mức thể hình 4.14 đến hình 4.17 19 Hình 4.3 So sánh cơng suất ĐC cải tiến ĐC nguyên 1600 v/ph Hình 4.4 So sánh cơng suất ĐC cải tiến ĐC nguyên 2200 v/ph 20 Hình 4.5 So sánh tiêu hao nhiên liệu ĐC cải tiến ĐC nguyên 1600 v/ph Hình 4.6 So sánh tiêu hao nhiên liệu ĐC ccải tiến ĐC nguyên 2200 v/ph 21 4.6.2 Tổng hợp kết so sánh thực nghiệm với mô Để đánh giá độ tin cậy mơ hình mơ phỏng, NCS tiến hành so sánh thông số kinh tế kỹ thuật phát thải động cải tiến kết thực nghiệm mơ chế độ đặc tính tải tốc độ 1600v/p 2200 v/p Để đánh giá so sánh trực quan hơn, NCS tiến hành xây dựng đường đồ thị thể kết mô kết thực nghiệm dựa số liệu thu từ thực nghiệm mơ Hình 4.7 Đồ thị so sánh công suất mô thực nghiệm Hình 4.8 Đồ thị so sánh suất tiêu hao nhiên liệu mô thực nghiệm 22 Kết mô thực nghiệm xác định có giá trị tương đương với sai lệch 6% Vậy mơ hình mơ động phần mềm mơ có độ tin cậy cao sử dụng việc nghiên cứu 4.7 Kết luận Từ nội dung thực chương rút số kết luận sau: NCS tiến hành chế tạo thay thành công kết cấu đỉnh piston lựa chọn mô chương vào động nguyên RV125-2 Các thông số kinh tế, kỹ thuật động nguyên động cải tiến so sánh Kết cho thấy động cải tiến có cơng suất tăng 9,3% so với động nguyên Tiêu hao nhiên liệu động cải tiến kết cấu buồng cháy giảm đến tối đa 8,51% Các tiêu phát thải: CO, PM giảm trung bình 7.7%, HC giảm trung bình 7.5%; phát thải NOx tăng trung bình 5% Các kết mô so sánh với kết thực nghiệm có sai số tối đa 6% Từ kết luận mơ hình mơ chương đáng tin cậy sử dụng nghiên cứu Các tính kinh tế phát thải động cải tiến thể ưu việt so với động nguyên Điều thể hiệu ý nghĩa trình cải tiến KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN KẾT LUẬN Qua nội dung trình bày, phân tích đánh giá xuyên suốt toàn luận án, đồng thời qua q trình nghiên cứu đánh giá mơ phỏng, lý thuyết thực nghiệm, NCS đến kết luận sau: Nghiên cứu đưa quy trình tính tốn cải tiến hồn thiện buồng cháy thống động diesel cỡ nhỏ tiến hành áp dụng quy trình cho đối tượng động cụ thể NCS ứng dụng công cụ đại phần mềm mô để đánh giá phương án cải tiến buồng cháy đỉnh piston đường nạp khác động diesel xy lanh cỡ nhỏ NCS chế tạo, lắp đặt thực nghiệm thành công kết cấu động 23 buồng cháy thống cải tiến để so sánh với động ban đầu chưa tiến hành cải tiến Kết cho thấy thông số công suất động tăng 9,3%, tiêu hao nhiên liệu giảm tới 8,51% Các tiêu phát thải: CO, PM giảm trung bình 7.7%, HC giảm trung bình 7.5% Tuy nhiên giá trị phát thải NOx tăng trung bình 5% Phương pháp cải tiến buồng cháy thống nghiên cứu luận án hoàn toàn ứng dụng nghiên cứu sản xuất động máy nông nghiệp Việt Nam để tiết kiệm chi phí thời gian thiết kế Tuy vậy, kết nghiên cứu chưa thực mong muốn NCS, nhiều điểm hạn chế, lớn việc dừng mức chạy thực nghiệm động nguyên cải tiến mà chưa thực nhiều kết cấu cải tiến khác Trong tương lai, NCS mong muốn tiếp tục hồn thiện nghiên cứu để đóng góp vào cơng giới hóa ngành nơng nghiệp Việt Nam HƯỚNG PHÁT TRIỂN Nội dung nghiên cứu trình bày luận án tiếp tục phát triển hoàn thiện theo hướng sau đây: Ứng dụng mô để tiếp tục đánh giá nhiều kết cấu đỉnh piston đường nạp để tối ưu kết cấu Tiến hành chế tạo chạy thực nghiệm kết cấu đường nạp khác để kiểm chứng kết mô đường nạp Ứng dụng công cụ mô để tiếp tục nghiên cứu cải tiến kết cấu khác động 24 ... hạn nghiên cứu - Nghiên cứu tính tốn thiết kế, chế tạo buồng cháy thống cho động diesel cỡ nhỏ - Việc nghiên cứu thực nghiệm thực Trung tâm nghiên cứu Động cơ, nhiên liệu khí thải, Viện Cơ khí động. .. đề tài ? ?Nghiên cứu hoàn thiện buồng cháy thống cho động diesel cỡ nhỏ? ?? góp phần cải tiến thiết kế động diesel xi-lanh cỡ nhỏ dùng máy nông nghiệp nước ta ii Mục tiêu nội dung nghiên cứu luận... cháy phổ biến động diesel 1.3.1 Buồng cháy ngăn cách a Buồng cháy xoáy lốc b Buồng cháy dự bị 1.3.2 Buồng cháy thống a Buồng cháy hịa khí thể tích b Buồng cháy thể tích màng c Buồng cháy màng 1.3.3