Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số kết cấu đến đặc tính làm việc và phát thải của động cơ diesel chuyển đổi sử dụng khí thiên nhiên nén (cng)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN THANH TÂM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THƠNG SỐ KẾT CẤU ĐẾN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ PHÁT THẢI CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL CHUYỂN ĐỔI SỬ DỤNG KHÍ THIÊN NHIÊN NÉN (CNG) 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 TRẦN THANH TÂM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ KẾT CẤU ĐẾN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ PHÁT THẢI CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL CHUYỂN ĐỔI SỬ DỤNG KHÍ THIÊN NHIÊN NÉN (CNG) Ngành: Kỹ thuật Cơ 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 TRẦN ĐĂNG QUỐC HÀ NỘI - 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN THANH TÂM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THƠNG SỐ KẾT CẤU ĐẾN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ PHÁT THẢI CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL CHUYỂN ĐỔI SỬ DỤNG KHÍ THIÊN NHIÊN NÉN (CNG) Ngành: Kỹ thuật Cơ 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 TRẦN ĐĂNG QUỐC 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 công bố cơng trình khác! Hà Nội, tháng … năm 2022 TM TT HƯỚNG DẪN GS.TS Lê Anh Tuấn Nghiên cứu sinh TS Trần Đăng Quốc i Trần Thanh Tâm LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Phòng Đào tạo, Viện Cơ khí Động lực Bộ mơn Động đốt cho phép thực luận án Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Xin cảm ơn Phịng Đào tạo Viện Cơ khí Động lực hỗ trợ giúp đỡ suốt q trình tơi làm luận án Tơi xin chân thành cảm ơn GS.TS Lê Anh Tuấn TS Trần Đăng Quốc hướng dẫn tơi tận tình chu đáo mặt chun mơn để tơi thực hồn thành luận án Tơi xin chân thành biết ơn Quý thầy, cô Bộ môn Động đốt Trung tâm nghiên cứu Động cơ, nhiên liệu khí thải - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội giúp đỡ dành cho điều kiện thuận lợi để hoàn thành luận án Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định hậu thuẫn động viên tơi suốt q trình nghiên cứu học tập Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy phản biện, thầy hội đồng chấm luận án đồng ý đọc, duyệt góp ý kiến q báu để tơi hoàn chỉnh luận án định hướng nghiên cứu tương 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 Trần Thanh Tâm ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU vi DANH MỤC HÌNH VẼ viii DANH MỤC BẢNG BIỂU xi MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài II Mục tiêu đề tài III Đối tượng phạm vi nghiên cứu .3 IV Phương pháp nghiên cứu V Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án VI Các điểm luận án VII Bố cục luận án .5 CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1 Nguồn gốc khí thiên nhiên 1.1.1 Nguồn gốc hữu 1.1.2 Nguồn gốc vô 1.1.3 Phân biệt nguồn gốc khí thiên nhiên 1.2 Trữ lượng khí thiên nhiên 1.2.1 Thế giới 1.2.2 Ở Việt Nam 1.3 Đặc điểm khí thiên nhiên 10 1.3.1 Thành phần 10 1.3.2 Tính chất đặc trưng 11 1.3.3 So sánh khí thiên nhiên với nhiên liệu gốc dầu mỏ 12 1.4 Khái niệm thông số kết cấu vận hành .13 1.4.1 Thông số kết cấu 13 1.4.2 Thông số vận hành 14 1.5 Tổng quan nghiên cứu động đốt sử dụng khí thiên nhiên 15 1.5.1 Các nghiên cứu nước 16 1.5.2 Các nghiên cứu nước 21 1.6 Kết luận chương 23 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH CHÁY Ở ĐỘNG CƠ ĐỐT CHÁY CƯỠNG BỨC SỬ DỤNG KHÍ THIÊN NHIÊN 25 iii 2.1 Tổng quan cháy cưỡng 25 2.2 Định luật bảo toàn khối lượng 26 2.3 Định luật thứ nhiệt động học 27 2.4 Một số mơ hình cháy cưỡng .28 2.4.1 Mơ hình cháy không chiều (Zero dimensional combustion model) 29 2.4.2 Mơ hình cháy Fractal (Fractal combustion model) 32 2.5 Mơ hình xác định trị số Ốc-tan yêu cầu (ON: Required Octane Number) 42 2.6 Mơ hình xác định vận tốc squish bên xylanh động (Squish velocity)43 2.7 Kết luận chương 44 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ THIÊN NHIÊN 45 3.1 Giới thiệu chung 45 3.2 Xây dựng điều khiển mơ hình mơ động .47 3.2.1 Lựa chọn phần tử cho mô hình kết nối phần tử 47 3.2.2 Nhập liệu chung cho mơ hình 48 3.2.3 Nhập liệu cho phần tử 49 3.2.4 Điều khiển mơ hình để xác định ảnh hưởng thông số vận hành thông số kết cấu đến trị số Ốc-tan yêu cầu 55 3.2.5 Điều khiển mơ hình để xác định ảnh hưởng kết cấu buồng cháy, vị trí đặt bugi đến thời gian cháy 56 3.2.6 Điều khiển mơ hình để xác định ảnh hưởng thông số kết cấu đến đặc tính làm việc động 56 3.2.7 Kết cấu hình học đỉnh piston 57 3.3 Hiệu chuẩn đánh giá độ xác mơ hình 58 3.4 Kết mô thảo luận .60 3.4.1 Ảnh hưởng thông số kết cấu vận hành đến trị số ốc tan yêu cầu 60 3.4.2 Ảnh hưởng tỷ số nén đến mô men công suất 70 3.4.3 Ảnh hưởng thông số kết cấu vận hành đến thời gian cháy 72 3.4.4 Ảnh hưởng hình dạng buồng cháy đến mơ men cơng suất 76 3.4.5 Ảnh hưởng thông số kết cấu đến khí thải 81 3.5 Kết luận chương 82 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 84 4.1 Chuyển đổi động diesel xylanh S1100 thành động khí thiên nhiên 84 4.1.1 Lắp đặt hệ thống đánh lửa 85 4.1.2 Vị trí lắp cảm biến áp suất 90 iv 4.1.3 Cảm biến lưu lượng khí nạp 91 4.1.4 Hệ thống cung cấp nhiên liệu khí thiên nhiên 91 4.1.5 Lựa chọn kết cấu hình học thay đổi tỷ số nén động 93 4.2 Mục đích thử nghiệm 95 4.3 Sơ đồ hệ thống thử nghiệm 95 4.4 Trang thiết bị thử nghiệm 96 4.4.1 Phanh điện APA100 97 4.4.2 Thiết bị đo lượng nhiên liệu 98 4.4.3 Tủ phân tích khí CEB-II 99 4.4.4 Cảm biến đo áp suất 99 4.5 Quy trình phạm vi thử nghiệm .99 4.5.1 Quy trình thử nghiệm 99 4.5.2 Phạm vi thử nghiệm 100 4.6 Kết thử nghiệm thảo luận 100 4.6.1 Ảnh hưởng hình dạng đỉnh piston tỷ số nén đến mơ men, công suất 100 4.6.2 Ảnh hưởng hình dạng đỉnh piston tỷ số nén đến khả cháy 103 4.6.3 Ảnh hưởng hình dạng đỉnh piston tỷ số nén đến khí thải 105 4.6.4 So sánh kết tính tốn mơ với kết thực nghiệm 108 4.7 Kết luận chương 111 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO 113 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 121 v DANH MỤC VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Ký hiệu/ viết tắt Diễn giải AVL Boost Phần mềm mô hãng AVL A/F Tỷ lệ khơng khí nhiên liệu BMEP Áp suất có ích trung bình CNG Nhiên liệu khí thiên nhiên nén LNG Khí thiên nhiên hố lỏng IMEP Áp suất thị trung bình QLHV Nhiệt trị thấp nhiên liệu ε Tỷ số nén λ Hệ số dư lượng khơng khí CO Cacbon monoxide CO2 Điơxít cacbon HC Hydro cacbon NOx Nitric oxide PM Các chất thải dạng hạt CH4 Methane O2 Ô xi He Hê-li Ar Argon N2 Nitơ H2S Hyđrơ sulfít Me Mơ men có ích Ne Cơng suất có ích ge Suất tiêu hao nhiên liệu Gnl Lượng nhiên liệu IT Thời điểm đánh lửa n Tốc độ động ma Lưu khối khí nạp mf Lưu khối nhiên liệu cấp HRR Tốc độ giải phóng nhiệt ON Chỉ số Ốc-tan vi Ký hiệu/ viết tắt Diễn giải TKE Động rối dịng mơi chất MFB Hệ số khối lượng nhiên liệu cháy ĐCT Điểm chết ĐCD Điểm chết Db Đường kính lõm đỉnh piston Hb Độ sâu vết lõm đỉnh piston OB Vị trí tâm lõm đỉnh piston OS Vị trí lắp đặt bugi α Góc quay trục khuỷu MFB Khối lượng nhiên liệu cháy P Áp suất xylanh V Thể tích buồng cháy Q Nhiệt lượng Cm Tốc độ trung bình piston ∆αc Thời gian cháy ηv Hệ số nạp WOT Bướm gió IEA Cơ quan lượng quốc tế TNHH Trách nhiệm hữu hạn MTV Một thành viên Air Khơng khí Fuel Nhiên liệu vii Carbon monoxide (CO) sản phẩm q trình cháy khơng hồn tồn nhiên liệu Hydro carbone (HC), xuất CO chủ yếu thiếu ô xy cục màng lửa lan đến vùng hỗn hợp bị tắt Hình 4.28 thể kết thí nghiệm đo tủ phân tích khí CEB II thay đổi CO theo tốc độ động Mặc dù thời gian hồ trộn nhiên liệu khơng khí lúc nhiên liệu khỏi vòi phun bắt đầu hoà trộn đường ống nạp kết thúc trình cháy giá trị CO đo khác Kích thước Db OB ảnh hưởng đến HC mà cịn ảnh hưởng CO, kết sản phẩm q trình cháy khơng hồn thiện Từ kết HC CO đo tủ phân tích CEB II kết hợp với phân tích tốc độ giải phóng nhiệt nhiên liệu bên buồng cháy suy kiểu đỉnh piston PS1 phù hợp với nhiên liệu khí thiên nhiên so với hai kiểu cịn lại PS2 PS3 Hình 4.28 Cacbon Oxit thay đổi theo tốc độ động Đối với thành phần khí thải NOx nhiên liệu khí thiên nhiên, hình thành NOx trường hợp phụ thuộc chủ yếu vào ba tác nhân chủ yêu: nồng độ Ô-xi, nhiệt độ để phản ứng xảy thời gian phản ứng buồng cháy Hình 4.29 kết NOx đo từ thử nghiệm tốc độ động tăng, khoảng n = 1000 ÷ 2000 (vịng/phút) xu hướng thay đổi NOx giống giá trị khác Do PS1 PS2 đốt cháy nhiều nhiên liệu nên nhiệt độ buồng cháy cao nên kích hoạt phản ứng tạo thành NOx nhanh nhiều so với PS3 107 Hình 4.29 Nitơ Oxit thay đổi theo tốc độ động 4.6.4 So sánh kết tính tốn mơ với kết thực nghiệm Trên sở kết thu từ thực nghiệm động diesel chuyển đổi sử dụng nhiên liệu khí thiên nhiên, so sánh kết tính tốn mơ với kết thực nghiệm, nhằm đánh giá độ xác mơ hình Cụ thể so sánh kết tính tốn mơ phần mềm AVL Boost với kết thực nghiệm động S1100 chuyển đổi sử dụng nhiên liệu khí thiên nhiên với tỷ số nén ε =11,5; ε =12,5 kết cấu phần trụ lõm đỉnh piston tâm, lệch tâm Bảng 4.3 So sánh công suất động thực nghiệm tính tốn mơ Tốc độ Cơng suất động Ne (Kw) động PS1 PS2 PS3 (v/ph) ( ε = 11,5 tâm) ( ε = 12,5 tâm) ( ε = 12,5 lệch tâm) Thực Mơ Thực Mô Thực Mô nghiệm nghiệm nghiệm 1000 3,86 4,21 3,55 4,09 3,13 2,91 1400 5,99 6,46 5,57 5,88 5,24 5,11 1800 7,34 7,49 7,3 6,97 7,23 6,69 2000 7,84 7,71 7,96 7,64 7,73 7,24 108 Hình 4.30 So sánh công suất động thực nghiệm tính tốn mơ Bảng 4.4 So sánh phát thải CO thực nghiệm tính tốn mơ Tốc độ động (v/ph) Phát thải CO (ppm) PS1 ( ε = 11,5 tâm) PS2 ( ε = 12,5 tâm) PS3 ( ε = 12,5 lệch tâm) Thực nghiệm Mô Thực nghiệm Mô Thực nghiệm Mô 1000 773 684 704 771 796 784 1400 723 629 687 724 730 759 1800 524 511 588 599 557 686 2000 335 291 409 346 353 491 Hình 4.31 So sánh phát thải CO thực nghiệm tính tốn mơ Qua kết thể bảng 4.3; 4.4; 4.5; 4.6 hình vẽ kết cơng suất khí thải Hình 4.30, Hình 4.31, Hình 4.32, Hình 4.33 để kiểm chứng mơ hình mơ thực tế động S1100 chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu khí thiên nhiên chế độ 100% tải với tốc độ khác Kết so sánh động chuyển đổi sử dụng nhiên liệu CNG mô thực nghiệm cho thấy diễn biến công suất phát thải động có xu hướng giống nhau, sai số lỗi chuẩn trung bình lớn cơng suất động Ne 0,54 khí thải CO: 138; HC: 403,86 với khí thải NOx 246 Bảng 4.5 So sánh phát thải HC thực nghiệm tính tốn mơ Tốc độ động (v/ph) Phát thải HC (ppm) (ε PS1 = 11,5 (ε PS2 = 12,5 tâm) 109 (ε PS3 = 12,5 lệch tâm) tâm) 1000 Thực nghiệm 2261 Mô 1994 Thực nghiệm 3121 Mô 2910 Thực nghiệm 3849 Mô 3710,07 1400 2028 1729 2535 2298 3441 3127,24 1800 1670 1386 1797 1501 2757 2354,52 2000 1787 1500 2018 1704 2988 2584,14 Hình 4.32 So sánh phát thải HC thực nghiệm tính tốn mơ Bảng 4.6 So sánh phát thải NOx thực nghiệm tính tốn mơ Tốc độ động (v/ph) 1000 Phát thải NOx (ppm) PS1 ( ε = 11,5 tâm) Thực Mô nghiệm 862 1052 (ε PS2 = 12,5 tâm) (ε PS3 = 12,5 lệch tâm) Thực nghiệm 957 Mô 1143 Thực nghiệm 800 Mô 995,75 1400 1128 1276 1206 1380 1055 1249,94 1800 949 1159 997 1243 899 1111,94 2000 691 886,5 719 920 713 833,17 110 Hình 4.33 So sánh phát thải NOx thực nghiệm tính tốn mơ Qua so sánh kết tính tốn mơ thực nghiệm cho thấy, mơ hình động S1100 chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu khí thiên nhiên đảm bảo độ tin cậy Vì hồn tồn sử dụng mơ hình phục vụ cho nghiên cứu 4.7 Kết luận chương Động diesel xylanh S1100 chuyển đổi thành động sử dụng hồn tồn khí thiên nhiên với số tỷ số nén kết cấu hình dạng buồng cháy Qua phân tích số liệu thực nghiệm thu từ ba piston có kích thước hình học đỉnh khác (PS1, PS2 PS3) kết luận rút sau: Tỷ số nén, kết cấu buồng cháy động disel S1100 chuyển đổi sử dụng nhiên liệu khí thiên nhiên ảnh hưởng lớn đến công suất phát thải; Để giảm nguy xuất kích nổ, nâng cao cơng suất, giảm phát thải độc hại động diesel xylanh S1100 chuyển đổi thành động khí thiên nhiên cháy cưỡng lựa chọn tỷ số nén ε = 11.5; Nâng cao tính kinh tế, giảm phát thải động diesel xylanh S1100 chuyển đổi thành động khí thiên nhiên cháy cưỡng phần trụ lõm đỉnh piston có đường tâm trùng với đường tâm xylanh kích thước: Db = 66mm; Hb = 19mm; Mơ hình động S1100 chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu khí thiên nhiên số liệu nghiên cứu mô đảm bảo độ tin cậy 111 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Sau thực nghiên cứu ảnh hưởng tỷ số nén, hình dạng buồng cháy đến thời gian cháy phát thải động diesel chuyển đổi sử dụng khí thiên nhiên nén, kết luận luận án rút sau: Luận án bước đầu chuyển đổi động diesel xilanh (ký hiệu S1100) thành động đốt cháy cưỡng sử dụng nhiên liệu khí thiên nhiên với số tỷ số nén ( ε = 11, ; ε = 12, ) kết cấu đỉnh piston mới; Kết thực nghiệm rằng, tỷ số nén, hình dạng đỉnh piston ảnh hưởng lớn đến thời gian cháy phát thải động Các kết thu từ thực nghiệm chứng minh rằng, thay đổi hình dạng buồng cháy đỉnh piston rút ngắn thời gian cháy động nghiên cứu Kết cấu hình học đỉnh piston gián tiếp góp phần khắc phục nhược điểm tốc độ cháy chậm nhiên liệu khí thiên nhiên; Luận án xây dựng thành cơng mơ hình động sử dụng nhiên liệu khí thiên nhiên phần mềm AVL Boost dùng để khảo sát ảnh hưởng tỷ số nén, hình dạng đỉnh piston đến thời gian cháy phát thải động Kết nghiên cứu mô xác định tỷ số nén giới hạn, kết cấu buồng cháy vị trí đặt bugi đánh lửa cho động diesel xylanh chuyển đổi thành động cháy cưỡng với nhiên liệu khí thiên nhiên; Bộ liệu mơ hình động sử dụng nhiên liệu khí thiên nhiên phần mềm mơ AVL Boost, hệ thống thực nghiệm động CNG sau chuyển đổi từ động diesel nguyên luận án phát triển, ứng dụng việc khảo sát ảnh hưởng số thông số kết cấu đến đặc tính làm việc phát thải động tài liệu tham khảo hữu ích; làm sở cho việc chuyển đổi động diesel sang sử dụng nhiên liệu khí thiên nhiên Các kết nghiên cứu đồng thời góp phần giảm phát thải khí nhà kính giải vấn đề an ninh lượng nước ta; Hướng phát triển đề tài nghiên cứu nâng cao hiệu suất nhiệt động sau chuyển đổi hướng đến phát triển động sử dụng khí thiên nhiên hệ đạt hiệu suất nhiệt cao thoả mãn tiêu chuẩn khí thải 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] https://nangluongvietnam.vn/vai-tro-cua-khi-thien-nhien-trong-tien-trinhphat-trien-dat-nuoc-18249.html https://www.pvgas.com.vn/sanpham-dichvu/khi-thien-nhien-nen-cng https://mt.gov.vn/vn/tin-tuc/68763/ha-noi no-luc-doi-moi nang-cao-chatluong-xe-buyt.aspx Semin, Rosli Abu Bakar, “A Technical Review of Compressed Natural Gas as an Alternative Fuel for Internal Combustion Engines”, American J of Engineering and Applied Sciences, volume 1, issue 4, pages: 302-311, 2008 Manoj Gwalwanshi, Gaurav Mittal, “A Review of Natural Gas—Diesel Dual Fuel Engines”, Advances in Fluid and Thermal Engineering, Select Proceedings of FLAME 2020 https://cng-vietnam.com/kien-thuc/tim-hieu-ve-khi-tu-nhien https://vi.wikipedia.org/wiki/Kh%C3%AD_thi%C3%AAn_nhi%C3%AAn https://nangluongvietnam.vn/bang-chay-nguon-nang-luong-cua-tuong-lai6927.html Aneta Skorek, Renata Włodarczyk, “The Use of Methane in Practical Solutions of Environmental Engineering”, Journal of Ecological Engineering, Volume 19, Issue 2, March 2018, pages: 172–178 Konstantinos Gounari, Deligeorgiou Georgios, “Natural Gas as a Source of Energy”, Proceeding of the International Conference on Advances In Management, Economics And Social Science– MES 2014, pages: 6-9 IEA “Database documentation Natural Gas Documentation 2021”, International Energy Agency https://moit.gov.vn/bao-ve-nen-tang-tu-tuong-cua-dang/ket-qua-tich-cuc-cuanganh-nang-luong-giai-doan-2016-2020-ta.html TS Trần Ngọc Toản, “Dầu khí Việt Nam: Hiện trạng thách thức phát triển – Bài 1”, Tạp chí Năng lượng Việt nam, 24.5.2017 TS Nguyễn Ngọc Sơn, “Dầu khí Việt Nam: Hiện trạng thách thức phát triển – Bài 3”, Tạp chí Năng lượng Việt nam, 31.5.2017 Florida power & light company, “Natural gas specs sheet”, Fuel oil purchase contract, 11/06/2003 113 [16] Wanazelee Wan Abu Bakar, Rusmidah Ali, “Natural Gas”, Open access peer-reviewed chapter, August 18th 2010 [17] Richard Hutter, Johannes Ritzmann, Philipp Elbert and Christopher Onder, “Low-Load Limit in a Diesel-Ignited Gas Engine”, Energies 2017, volume 10, Issue 1450, pages: of 27 [18] Clean cities US department of Energy, “Alternative Fuels Data Center Fuel Properties Comparison”, January 2021 [19] Devarajan Ramasamy, K Kadirgama, M.M Rahman and Z.A Zainal, “Analysis of compressed natural gas burn rate and flame propagation on a sub-compact vehicle engine”, International Journal of Automotive and Mechanical Engineering, Volume 11, pp 2405-2416, January-June 2015 [20] T Korakianitis, A.M Namasivayam, R.J Crookes, “Natural-gas fueled spark-ignition (SI) and compression-ignition (CI) engine performance and emissions”, Progress in Energy and Combustion Science, volume 37 (2011), pages: 89-112 [21] Phạm Minh Tuấn, “Động đốt trong”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2001 [22] Suzana Kahn Ribeiro, Shigeki Kobayashi, “Chapter - Transport and its infrastructure”, In Climate Change 2007 [23] Muhammad Imran Khan, Tabassum Yasmin, Abdul Shakoor, “Technical overview of compressed natural gas (CNG) as a transportation fuel”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 51 (2015), pages: 785– 797 [24] Dori Yuvenda, Bambang Sudarmanta, Arif Wahjudia, Oki Muraza, “Improved combustion performances and lowered emissions of CNG-diesel dual fuel engine under low load by optimizing CNG injection parameters”, Fuel Journal, Volume 269 (2020), pages: 117-202 [25] Jinlong Liu, Cosmin E Dumitrescu, “Flame development analysis in a diesel optical engine converted to spark ignition natural gas operation”, Applied Energy Journal, Volume 230 (2018), pages: 1205–1217 [26] Mirko Baratta, Nicola Rapetto, “Fluid-dynamic and numerical aspects in the simulation of direct CNG injection in spark-ignition engines”, Computers & Fluids Journal, Volume 103 (2014), pages: 215–233 114 [27] Shiqiang Zhang, Chunshu Li, Ruilin Liu, Jingyang Bao and Miao Chi, “Effects of the variable valve lift difference on in-cylinder gas flow in a fourvalve gasoline engine”, Journal of Automobile Engineering, Proceeding Institution of Mechanical Engineer Part D, pages: 1-12 [28] Jacques Boree and Paul C Miles, “Chapter In-Cylinder Flow”, Book of Engines—Fundamentals, 2014, ISBN: 978-0-470-97402-5 [29] Jinlong Liu, Cosmin E Dumitrescu, “3D CFD simulation of a CI engine converted to SI natural gas operation using the G-equation”, Fuel Journal, Volume 232 (2018), pages: 833–844 [30] R R Taine, J Stephenson and S T Elder, “Characteristics of Diesel Engines Converted to Spark Ignition Operation Fuelled with Natural Gas”, SAE, International Congress and Exposition Detroit, Michigan, February 29March 1988 [31] Jinlong Liu, Hemanth Kumar Bommisetty, Cosmin Emil Dumitrescu, “Experimental Investigation of a Heavy-Duty Compression-Ignition Engine Retrofitted to Natural Gas Spark-Ignition Operation”, Journal of Energy Resources Technology, November 2019, Volume 141, pages: 112207-1112207-12 [32] Alberto Boretti, “Advantages of converting Diesel engines to run as dual fuel ethanoleDiesel”, Journal of Applied Thermal Engineering, Volume 47 (2012), pages: 1-9 [33] Bruce Chehroudi, “Use of Natural Gas in Internal Combustion engines” International Non-renewable Energy Sources Congress, Tehran, Iran, December 26-30, 1993, pages: 1-21 [34] Md Ehsan and Shafiquzzaman Bhuiyan, “Dual Fuel Performance of a Small Diesel Engine for applications with Less Frequent Load Variations”, International Journal of Mechanical & Mechatronics, Engineering IJMME Volume 9, Issue 10, 2009 [35] LIM Pei Li, Thesis “The Effect of Compression Ratio on the CNG-Diesel Engine”, University of Southern Queensland, October, 2004 [36] Michael D Gerty, “Effects of operating conditions compression ratio and gasoline performate on SI engine knock limits”, Master of Science in Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology, June 2005 115 [37] Abhay Tiwari, “Converting a Diesel Engine to Dual-Fuel Engine Using Natural Gas”, International Journal of Energy Science and Engineering, Volume 1, Number 5, 2015, pages: 163-169 [38] N Ravi Kumar, Y M C Sekhar, and S Adinarayana, “Effects of Compression Ratio and EGR on Performance, Combustion and Emissions of Di Injection Diesel Engine”, International Journal of Applied Science and Engineering, 2013, Volume 11, Issue 1, pages: 41-49 [39] Martyn Roberts “Benefits and challenges of variable Compression Ratio (VCR)”, paper Number 03p-227, 2002 Society of Automotive Engineers [40] Amjad Shaik, N Shenbaga Vinayaga Moorthi and R Rudramoorthy, “Variable Compression ratio Engine a future power plant for automobiles an overview”, proc.IMechE Vol 221 part D: J.Automobile Engineering, April 2007 [41] Ragadia Sadiq Y, “Theoritical Investigaiton of Influence of Compression Ratio on Performance And Emissions of Spark Ignition Engine”, International Journal of Scientific Research, Volume 5, Issue 4, April 2016 [42] M Mittal, G Zhu, and H Schock, “Fast mass-fraction-burned calculation using the net pressure method for real-time applications”, Journal of Automobile Engineering, Proceeding Mechanical Engineering 2009, Volume 223, Part D, pages: 389-394 [43] Ismail Altına, Atilla Bilgin, Ismet Sezer, “Theoretical investigation on combustion characteristics of ethanol-fueled dual-plug SI engine”, Fuel 257 (2019), 116068, pages: 1-7 [44] Jinlong Liu, “Investigation of Combustion Characteristics of a Heavy-Duty Diesel Engine Retrofitted to Natural Gas Spark Ignition Operation”, Doctor of Philosophy, West Virginia University, 2018 [45] Zuohua Huang, Bing Liu, “Combustion Characteristics and Heat Release Analysis of a Spark-Ignited Engine Fueled with Natural Gas-Hydrogen Blends”, Journal of Energy & Fuels, Volume 21, 2007, pages: 2594-2599 [46] Saeed Ghaffarzadeh, Ali Nassiri Toosia, Vahid Hosseini, “An experimental study on low temperature combustion in a light duty engine fueled with diesel/CNG and biodiesel/CNG”, Journal of Fuel 2019, pages: 1-10 [47] Chondanai Vipavanich, Sathaporn Chuepeng, and Sompol Skullong, “Heat Release Analysis and Thermal Efficiency of a Single Cylinder Diesel Dual Fuel 116 Engine with Gasoline Port Injection”, Case Studies in Thermal Engineering 2018 [48] Jie Liu, Junle Wang, Hongbo Zhao, “Optimization of the Combustion Chamber and Fuel Injection of a Diesel/Natural gas dual fuel Engine”, (2019) [49] V L Maleev, “Internal Combustion Engines Theory and Design”, ISBN: 007-085471-8 [50] D Gosman, “Flow processes in cylinders - The Thermaldynamics and Gas Dynamics of Internal-Combustion Engines”, Volume II [51] Vinayaka Rajashekhar Kiragi, C.V Mahesh, C.R Rajashekhar, Naveen P & Mohan Kumar S.P “Studies of Squish and Tumble Effect On Performance Of Multi Chambered Piston Ci Engine”, International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA) ISSN: 2248-9622, Vol 2, Issue 5, September- October 2012, pp.874-878 [52] Dr.V.V Prathibha Bharathi, V.V Naga Depthi, Dr.R Ramachandra, V Pandurangadu, K Govindarajulu, “Study of Swirl and Tumble Motion Using CFD”, Volume Issue No 11, IJESC, pp:36-39 [53] John L Lumley, “Engines – an introduction”, Cambridge University Press, 1999 [54] Mohd Aizad Sazrul Sabrudin, Mohd Farid Muhamad Said and Zulkarnain Abdul Latiff, “Effects of asymmetric intake valve lift configuration towards incylinder air flow behavior”, VOL 12, NO 7, APRIL 2017, Asian Research Publishing Network [55] Stephen R Turns, “An Introduction to Combustion Concepts and Applications” [56] P Gandhidasan, A Ertas, E E Anderson “Review of Methanol and Compressed Natural Gas (CNG) as Alternative for Transportation Fuels”, Journal of Energy Resources Technology, June 1991, Vol 113, pp; 101-107 [57] Mahmut Kaplan, “Influence of swirl, tumble and squish flows on combustion characteristics and emissions in internal combustion enginereview”, International Journal of Automotive Engineering and Technologies, e-ISSN: 2146 – 9067, July 10, 2019 [58] Tanaji Balawant Shinde, “Experimental investigation on effect of combustion chamber geometry and port fuel injection system for CNG engine”, OSR Journal of Engineering (IOSRJEN) ISSN: 2250-3021 Volume 2, Issue 7(July 2012), PP 49-54 www.iosrjen.org 117 [59] Johansson, B., & Olsson, K (1995) “Combustion Chambers for Natural Gas SI Engines Part I: Fluid Flow and Combustion” SAE Transactions, Journal of Engines, 104(SAE Technical Paper 950469) http://www.sae.org/technical/papers/950469 [60] John B Heywood, “Internal Combustion Engine Fundamentals” [61] WangZhi, LiuHui, Rolf DReitz, “Knocking combustion in spark-ignition engines”, (2017), https://doi.org/10.1016/j.pecs.2017.03.004 [62] Kapil Dev Choudharya , Ashish Nayyarb , M.S Dasgupta,” Effect of compression ratio on combustion and emission characteristics of C.I Engine operated with acetylene in conjunction with diesel fuel”,(2018), https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.11.051 [63] Senthil Ramalingam, Paramasivam Chinnaia, Silambarasan Rajendran, ”Influence of Compression Ratio on the Performance and Emission Characteristics of Annona Methyl Ester Operated DI Diesel Engine”, (2014), https://doi.org/10.1155/2014/832470 [64] Rronald m dell patrick t moseley david ajrand, “ towards sustainable road transport”, (2014) pages 109-156, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-4046160.00004-9 [65] John H Weaving, “Internal Combustion Engineering: Science & Technology” [66] John B Heywood, “Internal Combustion Engine Fundamentals” [67] Nguyễn Tuấn Thanh, Phạm Minh Tuấn, Bùi Nhật Huy, Khổng Văn Nguyên , Vũ Văn Quang, “ Nghiên cứu môn đánh giá động rcci so với động diesel nguyên phần mềm avl-boost”, (2021) [68] Văn Huy Phạm, “ Nghiên cứu tính tốn mơ động diesel sử dụng nhiên liệu Dimethyl ether (DME)”, (2014) [69] Nguyễn Lan Hương, Lương Cơng Nhớ, Hồng Anh Tuấn, “ Nghiên cứu tính tốn mơ động Diesel sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Dimethyl Ether (DME) Diesel”,( 2015) [70] Phạm Tất Thắng, Nguyễn Xuân Tuấn,” Nghiên cứu sử dụng nhiên liệu cng cho động ja31e dùng xe urban concepte tham gia thi shell eco – marathon”, (2018) [71] Lê Văn Tụy,” Tính tốn mơ cung cấp nhiên liệu khí thiên nhiên (CNG) phun trực tiếp động có tỷ số nén cao”, (2009) 118 [72] Ngô Văn Dũng, “ Nghiên cứu mô động diesel sử dụng nhiên liệu SYNGAS”, (2014) [73] Hoàng Đình Long, Nguyễn Viết Thanh, Nguyễn Duy Tiến, Phạm Minh Tuấn, “Nghiên cứu thực nghiệm sử dụng khí thiên nhiên nén (CNG) động diesel hành”, (2017) [74] Nguyễn Sĩ Thắng cộng sự, “Ứng dụng công nghệ chuyển đổi động xăng sang sử dụng khí thiên nhiên nén CNG”, Tạp chí Năng lượng nhiệt số 105, 5/2012, ISSN 0868-3336, [75] Đinh Xuân Thành , Phạm Hòa Bình, Chu Đức Hùng, Nguyễn Ngơ Long, Nguyễn Huy Chiến, “Nghiên cứu sử dụng LPG nhiên liệu thay cho động đốt - khả sử dụng việt nam”, (2019) [76] Bùi Văn Chinh, Nguyễn Cẩm Vân, Nguyễn Đức Khánh, Hoàng Văn Lợi, ”Nghiên cứu cải thiện tính làm việc động sử dụng nhiên liệu xăng sinh học điều kiện lạnh”, (2021) [77] Nguyễn Thành Trung, “Nghiên cứu chế chuyển đổi sang sử dụng CNG nâng cao hiệu sử dụng liệu tự nhiên ”, (2017) [78] Phạm Hữu Tân, “Chuyển đổi động Diesel tàu thủy cỡ nhỏ sang sử dụng nhiên liệu CNG nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường”, (2012) [79] Trần Thanh Hải Tùng, Huỳnh Phước Sơn, Nguyễn Đình Q, ”Mơ trình cháy động cp Vikyno RV125-2 sử dụng nhiên liệu kép CNG-Diesel phần mềm Fluent”, (2015) [80] Bùi Văn Ga, Trần Diễn (2006), “So sánh đặc tính động 100cc chạy xăng LPG với phụ kiện DATECHCO-GA5”, Tạp chí GTVT, số [81] Bùi Văn Ga cộng (2004), “Sử dụng nhiên liệu LPG xe gắn máy xe bus cỡ nhỏ”, Hội nghị Khoa học công nghệ Đăng kiểm Việt Nam, [82] Bùi Văn Ga cộng sự, “Thử nghiệm khí biogas động xe máy”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Đại học Đà Nẵng, Số (18), pp, 1-5, 2007, [83] Nguyễn Tất Tiến (2000) “Nguyên lý động đốt trong”, NXB giáo dục [84] AVL Boost user guide [85] S Bari, S.N Hossain, I Saas, “A review on improving airflow characteristics inside the combustion chamber of CI engines to improve the performance with higher viscous biofuels”, Fuel 264 (2020) 116769 119 [86] “Effect of combustion chamber shape on tumble flow squish-generated flow and burn rate”, JSAE Review 23 (2002) 291-296 [87] Harshavardhan, B and Mallikarjuna, J., "Effect of Combustion Chamber Shape on In-Cylinder Flow and Air-Fuel Interaction in a Direct Injection Spark Ignition Engine - A CFD Analysis," SAE Technical Paper 2015-260179, 2015, https://doi.org/10.4271/2015-26-0179 [88] AVL LIST GmbH, “Theory AVL-BOOST version 2011.1”, A-8020 Graz, Austria, http://www avl.com [89] Trần Đăng Quốc (2015), “Thiết kế, chế tạo hệ thống thay đổi tỷ số nén vô cấp cho động xylanh cỡ nhỏ sử dụng nhiên liệu khí lỏng”, đề tài khoa học công nghệ cấp bộ, mã số B2015-01-106 120 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Trần Thanh Tâm1, Trần Đăng Quốc2 Lê Anh Tuấn2, “Nghiên cứu tổng quan sử dụng CNG làm nhiên liệu cho động diesel”, Hội nghị khoa học cơng nghệ tồn quốc Cơ khí - Động lực, ngày 13 tháng năm 2016 ThS NCS Trần Thanh Tâm; TS Trần Đăng Quốc; PGS TS Lê Anh Tuấn “Nghiên cứu mối tương quan tỷ số nén trị số ốc-tan yêu cầu động diesel xy-lanh sử dụng nhiên liệu CNG” Tạp chí Giao thông vận tải Số 11/2017 NCS Trần Thanh Tâm, KS Giang Trung Hiếu, ThS Nguyễn Minh Thắng, GS.TS Phạm Minh Tuấn, TS Trần Đăng Quốc, “Nghiên cứu mô ảnh hưởng độ sâu đỉnh piston đến thông số vận hành động xylanh sử dụng nhiên liệu CNG”, Tạp chí Cơ khí Việt Nam số 1+2 năm 2019 Tran Dang Quoc1,a*, Tran Thanh Tam2,b and Le Anh Tuan3,c, “Experimental Investigation into the Influence of Compression Ratio on Operating Characteristics of Single Cylinder CNG Engine with Port Injection”, Applied Mechanics and Materials ISSN: 1662-7482, Vol 889, pp 396-402 doi:10.4028/ www.scientific.net/ AMM 889.396 © 2019 Trans Tech Publications, Switzerland Online: 2019-03-06 Anh Tuan Le, Dang Quoc Tran, Thanh Tam Tran, Anh Tuan Hoang & Van Viet Pham, “Performance and combustion characteristics of a retrofitted CNG engine under various piston-top shapes and compression ratios”, Energy Sources ISSN: (Print) (Online) Journal homepage: https://www.tandfonline.com/loi/ueso20 Online: 10 Aug 2020 121 ... TÂM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THƠNG SỐ KẾT CẤU ĐẾN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ PHÁT THẢI CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL CHUYỂN ĐỔI SỬ DỤNG KHÍ THIÊN NHIÊN NÉN (CNG) Ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực Mã số: ... VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN THANH TÂM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THƠNG SỐ KẾT CẤU ĐẾN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ PHÁT THẢI CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL CHUYỂN ĐỔI SỬ DỤNG KHÍ THIÊN NHIÊN... thành cơng số thơng số kết cấu đến tính làm việc phát thải động sử dụng nhiên liệu khí thiên nhiên Là sở cho nghiên cứu chuyên sâu hình thành hỗn hợp, cháy điều chỉnh kết cấu buồng cháy động khí thiên