Tác giả luận văn Trang 3 LỜI CẢM ƠNTrong quỏ trỡnh học tập và làm luận văn cao học với nội dung “Đỏnh giỏ ảnh hưởng của chỏy nghốo đến hiệu suất và khớ thải động cơ đỏnh lửa nạp đồng n
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN VĂN TUYỂN ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CHÁY NGHÈO ĐẾN HIỆU SUẤT VÀ KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ ĐÁNH LỬA NẠP ĐỒNG NHẤT SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU LPG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN ANH TRUNG Hà Nội – Năm 2014 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131910311000000 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn Tiến sĩ Trần Anh Trung Đề tài thực Bộ môn Động đốt Viện Cơ khí động lực Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Các số liệu, kết trình bày luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu no Tác giả luận văn Nguyn Vn Tuyn HV: Nguyn Văn Tuyển i MSHV: CA 120176 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập làm luận văn cao học với nội dung “Đánh giá ảnh hưởng cháy nghèo đến hiệu suất khí thải động đánh lửa nạp đồng sử dụng nhiên liệu LPG” Em xin chân thành cảm ơn thầy cô Bộ môn Động đốt – Viện Cơ khí Động lực, Viện đào tạo Sau đại học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội bạn học viên lớp 2012A Hưng Yên, trang bị cho em kiến thức cần thiết trình học tập, tạo điều kiện sở vật chất giúp đỡ em thời gian học tập làm luận văn Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo hướng dẫn Tiến sĩ Trần Anh Trung, người hướng dẫn em tận tình chu đáo chun mơn để em hồn thành Luận văn Do thời gian, trình độ hạn chế lĩnh vực nghiên cứu cịn mới, đề tài khơng thể tránh thiếu sót định, kính mong quan tâm, góp ý kiến Thầy Cơ Chun gia để đề tài đầy đủ hoàn thiện trình nghiên cứu phát triển đề tài tip theo Hà Nội, tháng 03 năm 2014 Học viên: Nguyễn Văn Tuyển HV: Nguyn Vn Tuyn ii MSHV: CA 120176 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHÁT THẢI TỪ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG VÀ HIỆU SUẤT ĐỘNG CƠ 1.1 Vấn đề ô nhiễm môi trường 1.2 Các nghiên cứu giới để làm tăng hiệu suất động 14 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ CHÁY NGHÈO 17 2.1 Quá trình cháy động châm cháy cưỡng 17 2.2 Quá trình nạp 22 2.3 Nạp hỗn hợp đồng 27 2.4 Động cháy nghèo 27 2.5 Phương pháp mở rộng giới hạn cháy nghèo 28 2.6 Sự hình thành chất độc hại khí thải động 29 2.6.1 Sản phẩm cháy 29 2.6.2 Các thành phần độc hại ảnh hưởng chúng 30 2.6.3 Tỷ lệ chất độc hại khí thải 32 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 38 3.1 Thiết lập động thử nghiệm 38 3.1.1 Động thử nghiệm 38 3.1.2 Các chế độ thử nghiệm động 40 HV: Nguyễn Văn Tuyển iii MSHV: CA 120176 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 3.2 Thiết bị thử nghiệm 41 CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA QUÁ TRÌNH CHÁY 48 4.1 Trường hợp nhiệt dung riêng không đổi 49 4.2 Trường hợp nhiệt dung riêng biến thiên 52 CHƯƠNG 5: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CHÁY NGHÈO ĐẾN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ 58 5.1 Khả cháy nghèo: 58 5.2 Quá trình cháy 61 5.3 Đánh giá chất lượng khí thải động cháy nghèo 65 5.3.1 Hydro cacbon (HC): 65 5.3.2 Monoxit Cacbon (CO): 66 5.3.3 Nitrogen oxit (NOx ): 67 5.3.4 Mức tiêu hao nhiên liệu: 68 5.4 KẾT LUẬN 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO .71 HV: Nguyễn Văn Tuyển iv MSHV: CA 120176 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT CO Khí mơ nơ xít bon CO2 Khí bon níc HC Khí hydrơ bon CH4 Khí mê tan C2H4 Khí Khí ê ty len C2H6 Khí ê tan C3H8 Khí propan C4H10 Khí butan CFC Clo rơ flu rơ bon NO Khí mơ nơ xít ni tơ NO2 Khí xít ni tơ NOx Các loại xít ni tơ LPG Khí dầu mỏ hóa lỏng (Liquefied Ptroleum Gas ) WHO Tổ chức y tế giới ASEAN Hiệp hội nước Đơng Nam Á λ Hệ số dư lượng khơng khí Vc Thể tích buồng cháy φ Góc quay trục khuỷu P Áp suất xylanh n Tốc độ động AFR Tỷ lệ khơng khí - nhiên liệu GDI Động phun xăng trực tiếp HV: Nguyễn Văn Tuyển v MSHV: CA 120176 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Tiêu chuẩn khí thải xe máy Mỹ (HC - CO) Bảng 1.2 Tiêu chuẩn khí thải xe máy Châu Âu Bảng 1.3 Tiêu chuẩn khí thải cho xe máy Mỹ Châu Âu Bảng 3.1 Bảng thông số động 38 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật băng thử cơng suất kiểu dịng xốy 42 Bảng 3.3 Bảng thông số kỹ thuật thiết bị phân tích khí thải 44 Bảng 3.4 Thông số kỹ thuật cảm biến góc quay 46 HV: Nguyễn Văn Tuyển vi MSHV: CA 120176 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Bộ xúc tác ba chức 10 Hình 1.2 Quan hệ tốc độ động tỷ lệ ma sát 14 Hình 1.3 Tỷ lệ nén hiệu suất nhiệt 16 Hình 2.1 Qúa trình cháy động xăng châm cháy cỡng 18 Hình 2.2 Sơ đồ lan tràn màng lửa 20 Hình 2.3 Sơ đồ phân bố màng tốc độ màng lửa 21 Hình 2.4 Sự xoáy rối bên buồng cháy 23 Hình 2.5 Hình ảnh dịng chảy xylanh 24 Hình 2.6 Tỷ lệ (khối lượng) chất độc hại khí thải động xăng 32 Hình 2.7 Đặc tính thành phần độc hại động xăng theo λ 33 Hình 2.8 Nồng độ chất sau phản ứng cháy cacbon phụ thuộc λ 35 Hình 3.1 Sơ đồ thí nghiệm 39 Hình 3.2 Thiết bị ECU 555-80 40 Hình 3.3 Băng thử cơng suất kiểu dịng xốy FE150-S 41 Hình 3.4 Kết cấu thiết bị đo lưu lượng 43 Hình 3.5 Thiết bị phân tích khí thải HORIBA MEXA 854L 43 Hình 3.6 Hệ thống thu thập liệu AVL 45 Hình 3.7 Cảm biến xác định góc tương đối H25 46 Hình 4.1 Các thơng số trình cháy xác định từ áp suất xy lanh 49 Hình 4.2 Hệ thống kín sử dụng mơ hình nhiệt động học đảo 50 Hình 4.3 Biến thiên tỷ nhiệt γ = cp / cv theo nhiệt độ cháy (0K), thành phần hịa khí φ phần trăm hỗn hợp cháy (xb) 53 Hình 4.4 So sánh tỷ lệ cháy hai trường hợp tỷ nhiệt không đổi tỷ nhiệt biến thiên 54 Hình 5.1 Quan hệ COV lambda 58 HV: Nguyễn Văn Tuyển vii MSHV: CA 120176 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Hình 5.2 Giới thiệu biến thiên góc đánh lửa sớm theo lambda 59 Hình 5.3 Biến thiên áp suất xy lanh 4500 vg/ph lambda thay đổi từ 0,9 đến 1,3 61 Hình 5.4 Biến thiên áp suất xy lanh 5300 vg/ph lambda thay đổi từ 0,9 đến 1,4 62 Hình 5.5 Tỷ lệ cháy theo góc quay trục khuỷu 4500 vg/ph lambda thay đổi từ 0,9 đến 1,3 63 Hình 5.6 Tỷ lệ cháy theo góc quay trục khuỷu 5300 vg/ph lambda thay đổi từ 0,9 đến 1,4 64 Hình 5.7 Biến thiên góc cháy trễ góc cháy nhanh theo hệ số dư lượng khơng khí tốc độ 4500 5300 vg/ph 64 Hình 5.8 Giới thiệu biến thiên HC lambda 65 Hình 5.9 Giới thiệu biến thiên khí CO theo lambda 66 Hình 5.10 Giới thiệu biến thiên NOx theo Lambda 67 Hình 5.11 Giới thiệu biến thiên suất tiêu hao nhiên liệu theo lambda 68 HV: Nguyễn Văn Tuyển viii MSHV: CA 120176 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật LỜI NÓI ĐẦU Lý chọn đề tài Động đốt nguồn động lực phương tiện giao thơng vận tải, máy nơng nghiệp đóng vai trị quan trong nhiều lĩnh vực khác ngành công nghiệp Tuy nhiên động đốt lại tiêu thụ nhiều nhiên liệu nguồn nhiên liệu dầu mỏ ngày cạn kiệt đồng thời khí thải từ động lại có nhiều chất độc hại, gây ô nhiễm môi trường làm ảnh hưởng lớn đến đời sống, sức khỏe người Theo số liệu thống kê đến cuối năm 2013, giới có khoảng tỷ xe lưu hành, chủ yếu tập trung số nước phát triển Mỹ, Trung Quốc, Nhật…Ở Việt Nam số lượng ô tô, xe máy tăng nhanh tập trung chủ yếu hai thành phố lớn Hà Nội Thành phố Hồ Chí Minh, tính đến cuối năm 2013 nước khoảng triệu xe ô tô 30 triệu mô tơ xe máy Tốc độ tăng trung bình số lượng xe tơ khoảng 10%, nguyên nhân việc tăng nhanh lượng tiêu thụ nhiên liệu gây ô nhiễm môi trường Xét phương diện tiêu thụ phát thải xe máy 1/4 so với ô tô nhiên nước ta số lượng xe máy lại nhiều có nhiều xe cũ, chất lượng nên là nguồn phát thải khí ô nhiễm lớn vào môi trường Hàm lượng phát thải động đốt phụ thuộc nhiều yếu tố khác như: loại nhiên liệu, chế độ làm việc, kiểu loại động cơ, cách vận hành sử dụng, điều kiện địa hình…Từ đời tới động đốt luôn nhà khoa học, nhà sản xuất cải tiến phát triển để đáp ứng yêu cầu ngày cao xã hội Mục tiêu phát triển xe ôtô tương lai giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm khí thải ô nhiễm môi trường phải giữ hiệu suất động Vấn đề nhà khoa học nghiên cứu từ lâu, em chọn đề HV: Nguyễn Văn Tuyển MSHV: CA 120176