Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN 978 604 82 2548 3 231 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ SẤY TỚI QUÁ TRÌNH CHÁY HCCI Phạm Vũ Nam1, Đặng Ngọc Duyên1, Nguyễn Đức Ngọc1, Khương Thị H[.]
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ SẤY TỚI QUÁ TRÌNH CHÁY HCCI Phạm Vũ Nam1 , Đặng Ngọc Duyên1 , Nguyễn Đức Ngọc , Khương Thị Hà2 Khoa Cơ khí - Trường Đại học Thủy lợi, email: nampv@tlu.edu.vn Khoa Cơ khí, Trường Đại học Giao thông vận tải GIỚI THIỆU CHUNG Hiện nhà khoa học tập trung nghiên cứu phát triển mơ hình cháy nén hỗn hợp đồng (homogeneous charge compression ignition - HCCI) cho động đốt ưu điểm trội sau: Phát thải NOx PM thấp, gần không; hiệu suất tương đương với động diesel thông thường; sử dụng đa dạng loại nhiên liệu thay thiết lập q trình cháy HCCI mà tác động nhiều vào kết cấu động nguyên Nghiên cứu trình bày ảnh hưởng nhiệt độ sấy nóng khí nạp tới khả làm việc động HCCI, động chuyển đổi từ động diesel truyền thống thông qua giải pháp phun nhiên liệu n - heptan đường nạp Sơ đồ bố trí thử nghiệm thể hình Các thiết bị, hệ thống thử nghiệm lắp băng thử động tạo thành hệ thống thử nghiệm nghiên cứu động đốt bao gồm: Băng thử điện DW16, động nghiên cứu xylanh Kubota BD178F(E), thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu Fuel Balance 733S, hệ thống điều khiển ECU, thiết bị xác định nồng độ khí thải CEBII, Smoke meter số thiết bị phụ trợ khác Hình ảnh lắp đặt động thử nghiệm hệ thống trên Hình PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm Động thử nghiệm động diesel Kubota BD178F(E), xy lanh, không tăng áp, làm mát khơng khí, động sử dụng xupap (1 nạp, thải), buồng cháy thống Hệ thống nhiên liệu động thử nghiệm cải tạo lại nhằm cung cấp n heptan vào đường nạp động với áp suất 3KG/cm2 nhờ bơm nhiên liệu Khơng khí trước hịa trộn với n - heptan qua gia nhiệt để tăng nhiệt độ khơng khí, giải pháp nhằm tránh tượng bám thành n - heptan hỗ trợ cho trình bay nhiên liệu thử nghiệm 231 Hình Sơ đồ bố trí thử nghiệm Hình Lắp đặt động thử nghiệm hệ thống băng thử Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 Thực nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ sấy nóng khí nạp tới trình cháy HCCI cho động KubotaBD178F(E) với lượng n - heptan phun vào đường nạp chế độ: - Tốc độ 1200(vg/ph) ÷ 2400(vg/ph), với khoảng chia 400vg/ph; - Chế độ tải: 10%, 20% 30% tải tương ứng với giá trị mô men là: 1,24N.m; 2,48N.m 3,72N.m; - Nhiệt độ sấy nóng khí nạp từ 50o C ÷ 90o C, với khoảng chia 10o C Hình Áp suất xy lanh Với chế độ xác định áp suất, tốc động HCCI thay đổi nhiệt độ khí nạp độ tỏa nhiệt, tốc độ tăng áp suất, thành phần phát thải: CO, HC, CO2 , NOx, PM; xác định thời điểm bắt đầu xuất lửa lạnh (SOC - Start of combustion 1), thời điểm bắt đầu cháy (SOC 2) KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Các kết thu từ trình thử nghiệm cho thấy động HCCI hoạt động ổn định chế độ thử nghiệm, nhiên khn khổ báo cáo trình bày kết chế độ 30% tải, tốc độ 2400vg/ph Hình Tốc độ tăng áp suất xy lanh động HCCI thay đổi nhiệt độ khí nạp Trên hình thể tốc độ tỏa nhiệt động HCCI chế độ tốc độ 2400vg/ph Hình thể áp suất xy lanh 30% tải nhiệt độ khí nạp khác động HCCI thay đổi nhiệt độ khí nạp Khi tăng dần nhiệt độ khí nạp động 2400 vg/ph 30% tải, giá trị cực đại hoạt động theo nguyên lý cháy HCCI, điều thể qua đường đặc tính tốc áp suất gần không thay đổi đỉnh độ tỏa nhiệt tuân theo lý thuyết đạt giá trị cực đại có xu hướng sớm cháy HCCI tăng nhiệt độ sấy nóng khí nạp Trên hình tốc độ tăng áp suất động HCCI chế độ tốc độ 2400vg/ph 30% tải nhiệt độ khí nạp khác Khi nhiệt độ khí nạp tăng, tốc độ tăng áp suất tăng theo Trên hình thể tốc độ tỏa nhiệt động HCCI chế độ tốc độ 2400vg/ph 30% tải nhiệt độ khí nạp khác Khi tăng dần nhiệt độ khí nạp động hoạt động theo nguyên lý cháy HCCI, điều thể qua đường đặc tính tốc Hình Tốc độ tỏa nhiệt động HCCI độ tỏa nhiệt thay đổi nhiệt độ khí nạp 3.1 Kết đặc tính cháy HCCI 232 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 3.2 Kết phát thải động HCCI NHẬN XÉT VÀ THẢO LUẬN Thử nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ sấy nóng khí nạp tới động HCCI thấy rằng: - Động hoạt động theo nguyên lý HCCI chế độ thử nghiệm; - Động HCCI hoạt động ổn định 2400vg/ph 30% tải nhiệt độ khí nạp 500 C đến 70o C với ưu điểm NOx nhỏ PM, tiêu thơng số có ích thị không thay đổi nhiều; - Tại chế độ tốc độ lớn 2400vg/ph, 30% tải nhiệt độ lớn 70o C động khơng cịn đảm bảo đặc tính cháy HCCI tiêu kỹ thuật Do khơng nên sấy nhiệt độ 70o C - Cần thêm biện pháp để động làm việc ổn định dải tải trọng cao Khi tăng nhiệt độ sấy nóng khí nạp, nheptan bay tốt hơn, tốc độ phản ứng tăng, nhiệt độ xy lanh tăng nên NOx tăng, bên cạnh q trình đo phát thải động HCCI thay đổi nhiệt độ khí nạp khơng phát thành phần PM khí xả (Hình 6) Bên cạnh phát thải CO có xu hướng giảm tăng nhiệt độ sấy nóng khí nạp, n- heptan bay tốt hơn, tốc độ phản ứng tăng, nhiệt độ xy lanh tăng nên lượng CO chuyển thành CO2 tăng nên CO giảm, ngược với CO phát thải CO2 động HCCI tăng nhiệt độ khí nạp có xu hướng tăng, phát thải HC động HCCI tăng nhiệt độ khí nạp có xu hướng tăng TÀI LIỆU THAM KHẢO khơng nhiều (Hình 7) Hình Phát thải NOx PM động HCCI thay đổi nhiệt độ khí nạp [1] Akhilendra Pratap Singh, Avinash Kumar Agarwal (2016), “Effect of Intake Charge Temperature and EGR on BiodieselFuelled HCCI Engine”, SAE Technical Paper 201628-0257 [2] Erlands son., O., (2002) “Early Swedish hotbulb engine - efficiency and performance compared to contemporary gasoline and diesel engines”, SAE paper 2002-01-0115 [3] Hampson GJ (2005), “Heat release design method for HCCI in diesel engines”, SAE paper 2005-01-3728 [4] Zhao.H et al (2002), “Performance and analysis of a stroke multi - cylinder gasoline engine with CAI combustion”, SAE paper 2002-01-0420 [5] Sjoberg M, Dec JE (2004), “An investigation of the relationship between measured intake temperature, BDC temperature, and combustion phasing for premixed and DI HCCI engines”, SAE paper2004-01-1900 Hình Phát thải HC, CO CO2 động HCCI thay đổi nhiệt độ khí nạp 233 ... phát thải động HCCI NHẬN XÉT VÀ THẢO LUẬN Thử nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ sấy nóng khí nạp tới động HCCI thấy rằng: - Động hoạt động theo nguyên lý HCCI chế độ thử nghiệm; - Động HCCI hoạt động ổn... Khi nhiệt độ khí nạp tăng, tốc độ tăng áp suất tăng theo Trên hình thể tốc độ tỏa nhiệt động HCCI chế độ tốc độ 2400vg/ph 30% tải nhiệt độ khí nạp khác Khi tăng dần nhiệt độ khí nạp động hoạt động... Tốc độ tăng áp suất xy lanh động HCCI thay đổi nhiệt độ khí nạp Trên hình thể tốc độ tỏa nhiệt động HCCI chế độ tốc độ 2400vg/ph Hình thể áp suất xy lanh 30% tải nhiệt độ khí nạp khác động HCCI