(Đồ án hcmute) nghiên cứu và mô phỏng sự ảnh hưởng của kim phun đến công suất động cơ diesel bằng avl fire

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA KIM PHUN ĐẾN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ DIESEL BẰNG AVL FIRE GVHD: TS NGUYỄN VĂN LONG GIANG SVTH: BÙI VÕ QUỐC THỊNH LÊ TRẦN PHÚ THỊNH SKL010580 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO -🙢 🕮 🙠 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA KIM PHUN ĐẾN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ DIESEL BẰNG AVL FIRE SVTH : BÙI VÕ QUỐC THỊNH MSSV : 18145246 SVTH : LÊ TRẦN PHÚ THỊNH MSSV : 18145249 GVHD : TS NGUYỄN VĂN LONG GIANG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO -🙢 🕮 🙠 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Tên đề tài: NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA KIM PHUN ĐẾN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ DIESEL BẰNG AVL FIRE SVTH : BÙI VÕ QUỐC THỊNH MSSV : 18145246 SVTH : LÊ TRẦN PHÚ THỊNH MSSV : 18145249 GVHD : TS NGUYỄN VĂN LONG GIANG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2022 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** -Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: BÙI VÕ QUỐC THỊNH MSSV: 18145246 Lớp: 18145CL7B Họ tên sinh viên: LÊ TRẦN PHÚ THỊNH MSSV: 18145249 Lớp: 18145CL7A Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Long Giang Ngày nhận đề tài: 10/09/2022 Ngày nộp đề tài: / /2022 Tên đề tài: Nghiên cứu sự ảnh hưởng kim phun đến công suất động Diesel AVL Fire Nội dung thực đề tài: - Nghiên cứu sự ảnh hưởng đường kính kim phun đến công suất động Diesel - Thực mô phần mềm - Đánh giá kết mô so sánh với động 4HK1 Sản phẩm: - tập thuyết minh TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: BÙI VÕ QUỐC THỊNH MSSV: 18145256 LÊ TRẦN PHÚ THỊNH MSSV: 18145249 Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô Tên đề tài: Nghiên cứu sự ảnh hưởng kim phun đến công suất động Diesel AVL Fire Họ tên Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Long Giang I.NHẬN XÉT Về hình thức trình bày tính hợp lý cấu trúc đề tài Về nội dung đánh giá chất lượng đề tài,ưu/khuyết điểm giá trị thực tiễn) II.NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG III ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ 1.Đề nghị (cho phép bảo vệ hay khơng): 2.Điểm đánh giá(theo thang điểm 10): Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: BÙI VÕ QUỐC THỊNH MSSV: 18145256 LÊ TRẦN PHÚ THỊNH MSSV: 18145249 Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô Tên đề tài: Nghiên cứu sự ảnh hưởng kim phun đến công suất động Diesel AVL Fire Họ tên Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Long Giang I.NHẬN XÉT Về hình thức trình bày tính hợp lý cấu trúc đề tài Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài,ưu/khuyết điểm giá trị thực tiễn) II.NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG III ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ 1.Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không): 2.Điểm đánh giá(theo thang điểm 10): Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN Tên đề tài: Nghiên cứu sự ảnh hưởng kim phun đến công suất động Diesel AVL Fire Họ tên Sinh viên: BÙI VÕ QUỐC THỊNH MSSV: 18145256 LÊ TRẦN PHÚ THỊNH MSSV: 18145249 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Sau tiếp thu điều chỉnh theo góp ý Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản biện thành viên Hội đồng bảo vệ Đồ án tốt nghiệp hoàn chỉnh theo yêu cầu nội dung hình thức Chủ tịch Hội đồng: Giảng viên hướng dẫn: Giảng viên phản biện: Tp Hồ Chí Minh, ngày….tháng.…năm 2022 LỜI CẢM ƠN Nhờ vào đồ tài tốt nghiệp “Nghiên cứu mô sự ảnh hưởng kim phun đến công suất động Diesel AVL FIRE” em học nhiều kiến thức kĩ việc tính tốn nghiên cứu tài liệu,đồng thời em biết sử dụng phân chia thời gian làm việc cách hợp lý,em củng cố trao dồi kiến thức cũ mơn học tính toán động đốt trong,nguyên lý động đốt trong,bên cạnh đồng thời thúc đẩy q trình tìm tịi học hỏi ngoại ngữ qua tìm kiếm tài liệu nước ngoài.Từ kiến thức em giúp em hiểu nguyên lý hoạt động ô tô kiến thức chuyên sâu Chúng em xin gửi đến thầy Nguyễn Văn Long Giang lời cảm ơn chân thành giúp chúng em thực báo cáo cách chỉnh chu thầy bỏ thời gian để giúp nhóm chúng em thực chỉnh chữ vấn đề liên quan đến việc nghiên cứu.Đã cung cấp cho chúng em phịng máy tính vấn nhiều phần mềm dẫn kiến thức quan trọng để ứng dụng vấn đề nghiên cứu Bài nghiên cứu đến sự ảnh hưởng kim phun tới động động phần mềm AVL chúng em thầy cô hướng dẫn bảo kỹ để ứng dụng vào việc nghiên cứu q trình mơ thực trình theo trình tự cách hợp lý để quản lý thông tin thời gian làm bài,em củng cố trao đổi kiến thức tổng hợp tất môn mà tụi em học môn lớp xưởng động hết thúc đẩy chúng em tìm tịi học hỏi qua tài liệu kiếm ,các kiến thức chuyên ngành cung cấp cho chúng em qua vấn đề báo cáo Khi thực nghiên cứu chưa có thời gian tìm hiểu kỹ lưỡng phần mềm nên nhóm chúng em khó hồn thành cách hồn chỉnh nên mong sự đóng góp thầy Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn nhà trường thầy cô tạo điều kiện tốt chúng em thực báo cáo tốt nghiệp Nhóm sinh viên thực đề tài Bùi Võ Quốc Thịnh– Lê Trần Phú Thịnh TÓM TẮT Vấn đề cần thực - Động 4HK1 - Nghiên cứu tính tốn CFD - Lý thuyết phun nhiên liệu, cháy hình thành khí xả động - Phần mềm mô AVL Fire Các hướng tiếp cận - Tham khảo đồ án thu thập liệu khóa trước, góp ý thầy hướng dẫn, sách liệu để đưa phương án nghiên cứu Cách giải vấn đề - Thực mô phần mềm AVL FIRE - Tìm kiếm tài liệu mạng nước nghe theo sự hướng dẫn thầy Nguyễn Văn Long Giang Kết thu - So sánh ưu nhược kim phun, chọn đường kính phù hợp với động mơ - Tìm cách nâng cao hiệu suất động Diesel thông qua mô MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT Vấn đề cần thực Các hướng tiếp cận Cách giải vấn đề Kết thu DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU 10 DANH MỤC CÁC HÌNH 13 DANH MỤC CÁC BẢNG 16 Chương TỔNG QUAN 1.1 Mục tiêu nghiên cứu 1.2 Mục tiêu nghiên cứu đối tượng nghiên cứu 1.2.1 Đối tượng nghiên cứu 1.2.2 Phạm vi nghiên cứu 1.3 Các nghiên cứu nước 1.3.1 Trong nước 1.3.2 Ngoài nước 1.4 Nội dung nghiên cứu Chương NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT 2.1 Sơ lược sự phát triển động Diesel 2.2 Lý thuyết phun nhiên liệu phân tích chùm tia phun 2.2.1 Lý thuyết phun nhiên liệu 2.2.1.1 Lý thuyết trình phun nhiên liệu động Diesel 7 2.2.1.2 Sự Ảnh hưởng đường kính lỗ tia phun q trình mơ phun nhiên liệu AVL Fire 10 2.2.2 Ảnh hưởng đường kính lỗ tia phun đến chùm tia phun 2.2.2.1 Tổng quát chùm tia phun 18 18 Cũng giống vận tốc đạt với tốc độ 4000 vịng /phút lượng muội than sinh vị trí sinh nhiều góc quay 790 độ đến 810 độ.Và Đặc biệt đường kính kim phun giảm dần đường kính so với đường kính kim phun D1 D2 D3 D4 D5 tỷ lệ nghịch khí trục khủy đạt 810 ,830 độ Biểu đồ tỷ lệ khối lượng muội than 0.03 Tỷ lệ khối lượng muội than 0.025 0.02 0.015 0.01 0.005 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Rpm(vòng/phút) D1 D2 D3 D4 D5 Hình 20.Biểu đồ tỷ lệ khối lượng muội than 88 4.3 Kết luận Biểu đồ so sánh đặc tính ngồi động vận tốc 2400(vịng/phút) Cơng suất 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Muội than Momen Nox D1 Suất tiêu hao nhiên liệu D2 D3 D4 D5 Hình 21.Biểu đồ so sánh đặc tính ngồi động vận tốc 2400(vòng/phút) Nhận xét: - Khi vận tốc 2400 vịng /phút suất tiêu hao nhiên liệu ,công suất momen Giúp người sử dụng cho đáp án không giống - Đối với phát thải Nox phun có đường kính lớn cho kết phải thả nhỏ đường kính kim phun khác ngược lại - Đối với đường kính nhỏ mặt phát thải muội than thu kết nhỏ đường kính khác ngược lại đường kính tăng lượng phát thải tăng lên 89 Biểu đồ so sánh đặc tính ngồi động vận tốc 2800(vịng/phút) Cơng suất 100 80 60 40 Muội than Momen 20 Suất tiêu hao nhiên liệu Nox D1 D2 D3 D4 D5 Hình 22.Biểu đồ so sánh đặc tính ngồi động vận tốc 2800(vịng/phút) Nhận xét: - Đối với vận tốc động 2800 vịng /phút momen,suất tiêu hao nhiên liệu công suất khác đường kính lỗ phun nhỏ thơng số tăng - Về đường kính lớn độ phát thải NOx nhỏ đường kính kim phun cịn lại Nox tăng lên đường kính kim phun giảm - Giống xét mặt khí thải đường kính lớn muội than cho phát thải bé kim phun cịn lại đường kính giả lượng khí phát thải tăng lên 90 Biểu đồ so sánh đặc tính ngồi động vận tốc 3400(vịng/phút) Cơng suất 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Muội than Suất tiêu hao nhiên liệu Nox D1 Momen D2 D3 D4 D5 Hình 23.Biểu đồ so sánh đặc tính ngồi động vận tốc 3400(vịng/phút) Nhận xét: - Ở vận tốc động xe chạy 3400 vịng /phút mặt công suất, moment suất tiêu hao nhiên liệu cho thấy sự khác đường kính ảnh hưởng đến tốc độ So với việc công suất , moment suất tiêu hao nhiên liệu thay đổi các đường kính lỗ kim phun - Tương tự phát thải NOx, mặt phát thải muội than với đường kính D5 cho phát thải nhỏ so với đường kính cịn lại Và với đường kính giảm lượng phát thải NOx tăng lên đường kính cịn lại cịn ngược lại đường kính kim phun bé Nox cao 91 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Trong thực tất bước phần mềm phần mềm AVL-FIRE trước hết phải nghiên cứu phần mềm quan trọng kiến thức phần động lực cần có bước phải có kinh nghiệm để nhập thông số điều kiện phần mềm So với việc nghiên cứu phần mềm địi hỏi phải tìm nhiều liệu liên quan đến thông số từ số liệu từ động tài liệu từ người trước tài liệu tham khảo đo từ động Do liệu thu cần có sự am hiểu kiến thức sự thành thục động người thực nghiên cứu Phần mềm AVL –FIRE cụ thể ESE Diesel phần mềm nghiên cứu cho người sử dụng cách đơn giản ,mặc dù cần có sự kiến thức thiết kế tính tốn mơ hình từ đưa kết luận phần mềm đưa tính tốn hệ phương trình từ đưa kết luận phương trình ,và việc đánh giá tối thiểu 5.2 Kiến nghị Phần mềm ESE Diesel AVL FIRE dùng để thực mơ dựa số liệu xác từ động thực tế đòi hỏi băng động ,cịn phải liệu máy tính đủ mạnh để chạy chương trình thỏa mãn điều kiện thiết kế mơ hình phải địi hỏi cứng mạnh mẽ máy tính để đáp ứng nhu cầu mơ hình Để thực phần nghiên cứu đánh giá cần phải cần có yếu tố sau: - Nghiên cứu chặt chẽ vấn đề mô băng truyền động Điều chỉnh liệu trình thực mơ Dựa vào tài liệu có tìm hiểu thêm liệu 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hoàng Anh Tuấn Lê Văn Vàng - Đại học Giao Thông Vận Tải TP Hồ Chí Minh q trình phân rã thứ cấp chùm tia phun nhiên liệu động diesel the secondary regime of fuel spray in diesel engines Bùi Hồng Dương Hoàng Văn Sỹ , Study on the influence of air-fuel ratio on NOx emission concentration in marine diesel engines using ricardo wave software Hoàng Anh Tuấn Lê Văn Vang ,Quá trình phân rã thứ cấp chùm tia phun nhiên liệu động Diesel Hồ Đức Tuấn Mai Đức Nghĩa, Nghiên cứu mô ảnh hưởng áp suất phun nhiên liệu áp suất cuối kỳ nén đến công suất động Diesel máy tàu cá Đinh Tấn Ngọc Đỗ Văn Dũng, Nghiên cứu ảnh hưởng kim phun đến công suất động Diesel M.Vijay Kumar,A.Veeresh babu,P.Ravi Kumar T.Manoj Kumar Dundi ,Experimental investigation of B20 blend in the DI Diesel with a modification of smaller orifice injection nozzle and after treatment systems(EGR+DPF) Balaji Mohan, Wen Ming Yang Sawking Chou , Cavitation in injector nozzle holes-a parametric study MIKAEL LINDSTRÖM , Injector Nozzle Hole Parameters and their Influence on Real DI Diesel Performance Masataka Arai,Physics behind Diesel Sprays 10 Ths Nguyễn Văn Trạng Ths Lý Vĩnh Đạt,Động đốt 1&2 11 Ths Đỗ Quốc Ấm,Chuyên đề ôi nhiễm môi trường(do động đốt gây ra) 12 FREDRIK WAHLIN,Experimental investigation of impinging Diesel sprays for HCCI combustion 13 M.Arai, Break-up Mechanisms of a High Speed Liquid Jet and Control Methods for a Spray Behavior, International Symposium on Advanced Spray Combustion 93 14 Zeeshan Ahmad Experimental Studies on Fuel Effects in Dual-Fuel Combustion 15 Oscar J Soriano Rossella Rotondi , Linking Nozzle Flow And Primary Breakup Of High Pressure Diesel Jets Using Cfd 16 Jose Desantis,Raul Payrl,FJ Salvador Jlme Gimeno,Measurements of spray momentum for the study of cavitation in Diesel injection nozzles 17 AVL FIRE TM_TOOL,FIRE ESE DIESEL 18 AVL_FIRETM_TOOL,FIRE_COMBUSTION_DIESEL 19 AVL_FIRETM_TOOL,FIRE_SPRAY_DIESEL 94 PHỤ LỤC A GIỚI THIỆU PHẦN MỀM AVL FIRE Khái quát phần mềm AVL Fire Hình A Cơng cụ AVL Phần mềm tập đồn AVL cơng ty có quy mơ phát triển lớn q trình mơ hệ thống động lực ví dụ cơng nghệ điều khiển ,hệ truyền động lực ,nhiên liệu dùng xe tải ,động sử dụng xe đại Tập đoàn đánh giá với tảng mạnh việc làm đơn giản hóa nâng cao hệ thống truyền động lực chủ yếu cho ngành cơng nghiệp nay.Ngồi phần mềm cịn tạo hệ thống giúp tổng hợp sự hoàn chỉnh thực nghiệm mặt mô đo vấn đề khác xe Phần mềm AVL FIRE tạo từ tập đoàn AVL nhằm mục đích để tính tốn mơ động lực học chất lỏng.Còn đánh giá phần mềm hữu dụng việc tạo mô loại động có quy trình mở rộng thực mơ hình liệu mà khơng cần phải am hiểu hay hiểu rõ kiến thức nâng cao động cơ 95 trục vít hay bánh Từ cho kết theo mong muốn tạo điều kiện cho dễ dàng tạo mơ hình ,mơ mà khơng cần lo giả thuyết tính tốn ,kết mơ , tính tốn sử dụng phần mềm AVL cơng nhận nước tồn cầu Phạm vi hoạt động AVL FIRE:Nhằm việc phần mềm dùng cho vấn đề sự tạo phát thải động từ đánh giá kết mà người sử dụng thu Phần mềm làm cho người dùng dễ dàng sử dụng để tính q trình sau: - Dịng tia phun (cavitating flows) lỗ vòi phun nhiên liệu - Quá trình xé nhỏ tia phun - Sự lan truyền tia phun - Sự hình thành hỗn hợp nhiên liệu/ khơng khí - Đặc tính nhiên liệu (wall film behaviour) - Đánh lửa - Sự lan truyền lửa - Do tạo khí gây nhiễm cho mơi trường - Thực mô động lực học chất - Điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát Ngoài nhờ giao diện trực tiếp, rõ ràng với mơ hình chu trình nhiệt động tự động kết nối với phần mềm phần tử hữu hạn (FEM) thơng dụng đảm bảo việc tính tốn q trình trao đổi phân tích ứng suất nhiệt xác Phần mềm làm cho người sử dụng thành thạo công cụ số liệu giống với nghiên cứu đời sống 96 Cơng cụ ESE Diesel Hình A Cơng cụ AVL Fire ESE Diesel AVL FIRE đời nhằm mục đích thực mơ tính tốn động liên quan đến chất lỏng Là tảng để phát triển công nghệ đại cho tương lai hệ thống truyền động lực điện khí hóa Nhằm tạo để thực theo mặt tính chất cơng thức nên phải có kiến thức mặt kinh nghiệm phạm vi sử dụng ví dụ sự cháy buồng đốt , phát thải , đánh lửa thay đổi khác nhiên liệu Phần mềm AVL phần mềm dùng để thực mô cách xây dựng thông số đầu vào nhằm để đánh giá phân tích q trình đốt cháy động Kết luận Vì phần mềm AVL FIRE giúp người sử dụng thiết kế tạo nghiên cứu mô dựa liệu giả thuyết trình đặc thù trình đốt cháy nhiên liệu trình truyền nhiệt Mỗi trình trình mơ có liệu riêng biệt khác cho thấy sự khác biệt kết làm cho người sử dụng phải nghiên cứu cách kỹ lưỡng kết mong muốn Trong trình thực nghiên cứu mơ liệu cơng ty tập đồn AVL tạo nhập đầu vào cho người sử dụng phần mềm dùng cách dễ hiểu nhằm tạo sự tin cậy cho phần mềm cho người vừa sử dụng phần mềm không gặp nhiều vấn đề khó khăn 97 PHỤ LỤC B Kết đường kính dải tốc độ động 800 vòng/phút Kết đường kính dải tốc độ động 1200 vịng/phút 98 Kết đường kính dải tốc độ động 1600 vòng/phút Kết đường kính dải tốc độ động 2000 vịng/phút 99 Kết đường kính dải tốc độ động 2400 vòng/phút Kết đường kính dải tốc độ động 2800 vịng/phút 100 Kết đường kính dải tốc độ động 3400 vòng/phút Kết đường kính dải tốc độ động 4000 vòng/phút 101 S K L 0