Nghiên ứu điều khiển quá trình háy động ơ háy nén ó kiểm soát hoạt tính nhiên liệu (rcci)

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu điều khiển trình cháy động cháy nén có kiểm sốt hoạt tính nhiên liệu (RCCI) NGUYỄN THANH HẢI haint.via@gmail.com Ngành Kỹ thuật Cơ khí động lực Giảng viên hƣớng dẫn: PGS.TS Trn Quang Vinh Viện: K thung lc Ch ký ca GVHD HÀ NỘI, 06/2020 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061132020481000000   VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP   Khóa: 2017B  Giáo viên :  Tên đề tài tốt nghiệp:   Các số liệu ban đầu:                 BD178F(E)   Nội dung phần thuyết minh tính tốn:    -Boost      Số lƣợng tên vẽ (kích thƣớc Ao)                  Ngày giao làm Luận văn tốt nghiệp: Ngày hoàn thành nhiệm vụ : 30/05/2020 Hà Nội, ngày .tháng năm 2020 Giáo viên hƣớng dẫn PGS.TS Trần Quang Vinh Lời cảm ơn Tôi xin chân thành c   i hc Bách khoa Hà Ni, Phòng o, Vi  khí ng lc B          thc hin lun án ti hc Bách khoa Hà Ni Xin c  to Ving lc v s h tr  sut q trình tơi làm lun án Tơi xin chân thành c  y Trn Quang Vinh  ng dn ht sc t    mt chuyên môn C  y, B mơn Phịng thí nghit - i hc Bách khoa Hà Ni   tơi có th thc hin hồn thành lun án Tơi xin bày t lịng bin thy phn bin, thy hng  lun  c duyt góp ý ý ki tơi có th hồn chnh lun  ng nghiên c Tóm tắt nội dung luận văn Lun  c tình hình nghiên cu, s dng  cháy nén có kim sốt hot tính nhiên liu (RCCI - Reactivity Controlled Compression Ignition)  ng mơ hình mơ phng      n bng phn m i ng nghiên cu  - t xylanh, bn k     làm vic theo        nguyên bn cn phi ci tin h thng cung cp nhiên liu, v nhiên ling np phun diesel trc tip vào bu Lu   c mt s   rng vùng làm vic ci thm phun nhiên li hình dnh piston Kt qu tính tốn mơ phng q trình cháy cho thy mơ hình ng có  tin cy cao, kt qu tính tốn làm vic  ch  RCCI phù hp vi các cơng trình nghiên c  Học viên thực Nguyễn Thanh Hải Mục lục CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ RCCI 1.1 1.2 1.3 V tiêu th nhiên liu ô nhing 1.1.1 Vấn đề tiêu thụ nhiên liệu 1.1.2 Vấn đề ô nhiễm môi trường m sốt hot tính nhiên liu (RCCI) 1.2.1 Giới thiệu chung 1.2.2 Nguyên lý làm việc động RCCI 1.2.3 Q trình giải phóng nhiệt động RCCI 1.2.4 Sử dụng nhiêu liệu động RCCI 1.2.5 Tỉ lệ nhiên liệu 11 1.2.6 Phương pháp phun nhiên liệu 12 1.2.7 Tỉ số nén 14 1.2.8 Hình dạng đỉnh piston 14 Kt lu 16 CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM AVL BOOST 17 2.1 2.2 2.3 2.4 Phn mm AVL Boost 17 2.1.1 Giới thiệu phần mềm AVL Boost 17 2.1.2 Tính phần mềm 17 2.1.3 Ứng dụng phần mềm AVL Boost 18  lý thuyt giao din ca phn mm AVL Boost 18 2.2.1 Giao diện người dùng 18 2.2.2 Cơ sở lý thuyết 23 2.2.3 Mơ hình cháy 26 2.2.4 Mơ hình hỗn hợp nhiên liệu 27 2.2.5 Mơ hình truyền nhiệt 28 2.2.6 Mơ hình tính tốn thành phần khí thải động 32 c xây dng mơ hình phn mm AVL Boost 33 2.3.1 Quy trình chung 33 2.3.2 Lựa chọn phần tử cần thiết 33 Kt lu 35 CHƢƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG 36 3.1 Xây dng mơ hình 36 3.2 Nhp d liu cho phn t 38 3.2.1 Phn t ng ng 38 3.2.2 Phn t  39 3.2.3 Phn t bình n áp 40 3.2.4 Phn t xylanh 40 3.2.5 Phn t vòi phun 42 3.3 Các ch  mô phng 43 3.4 Hiu ch tin cy ca mơ hình 43 3.5 Kt lu 46 CHƢƠNG KẾT QUẢ TÍNH TỐN MƠ PHỎNG 47 4.1 So sánh kt qu cy nguyên bn chuyn sang ch  RCCI 47 4.2 ng ca góc phun sc tính c 51 4.3 Kt lu 58 KT LUN CHUNG 59 NG PHÁT TRIN C TÀI 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ng cht khí khí x  ng phát trin c Hình 1.3 B trí v trí phun nhiên li nh bu c mui phân b bên bung cháy Hình 1.6 Bi t l gii phóng nhit [3] Hình 1.6 T ta nhit giá tr nh ca nhit ti thm bu phun [3] 13 Hình 1.7 Nhing gii phóng vi góc phun khác [3] 14 Hình 1.8 Hình dng c 15 Hình 2.1 Ca s khng ca phn mm AVL Boost 19 Hình 2.2 Ca s giao din ca phn mm 19 Hình 2.3 Cân bng xylanh [5] 25 Hình 2.4 Giao din thông s u chu 27 Hình 2.5 Giao din mơ t s thit lp mơ hình hn hp nhiên liu 27 Hình 3.1 Hình nh b  nghim 36 Hình 3.2 Mơ hình cháy c 37 Hình 3.3 Khai báo d liu chung cho phn t ng ng 38 Hình 3.4 Khai báo d liu chung cho phn t  39 Hình 3.5 Khai báo d liu chung cho phn t bình n áp 40 Hình 3.6 Khai báo thông s ca nhiên liu thay th cho phn t vòi phun I1 43  th so sánh momen, công sut gia mô phng thc t 44  th so sánh sut tiêu hao nhiên liu gia mô phng thc t 44  th so sánh phát thi CO, NO x gia mô phng thc t 45  th so sánh phát thi PM gia mô phng thc t 45  th so sánh din bin nhi bung cháy ti momen 2Nm 47  th so sánh din bin nhi bung cháy ti momen 6Nm 47  th so sánh din bin nhi bung cháy ti momen 10Nm 48 Hình 4.4 Cơng sut sut tiêu hao nhiên liu cng  48 ng phát thi NOx 49 ng phát thi PM 50 ng phát thi CO 50 Hình 4.8 Din bin nhi bên bung cháy ti 2Nm 51 Hình 4.9 Din bin nhi bên bung cháy ti 6Nm 52 Hình 4.10 Din bin nhi bên bung cháy ti 10Nm 52 Hình 4.11 Din bin áp sut bên bung cháy ti momen 2Nm 53 Hình 4.12 Din bin áp sut bên bung cháy ti momen 6Nm 53 Hình 4.13 Din bin áp sut bên bung cháy ti momen 10Nm 54 Hình 4.14 Sut tiêu hao nhiên liu phát thi PM c    i momen 2Nm 54 Hình 4.15 Sut tiêu hao nhiên liu phát thi PM c    i momen 6Nm 55 Hình 4.16 Sut tiêu hao nhiên liu phát thi PM c    i momen 10Nm 55 Hình 4.17 Phát thi CO NO x ci momen 2Nm 56 Hình 4.18 Phát thi CO NO x ci momen 6Nm 56 Hình 4.19 Phát thi CO NO x ci momen 10Nm 57 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bc tính ca nhiên liu ph gia nâng ch s cetan 11 Bng 1.2 ng ca thông s i t l LRF 12 Bng 2.1 Các bing cha bing 20 Bng 2.2 Các bing chng mô hình 20 Bng 2.3 Các phn ng hình thành Nox khí x 32 Bng 3.1 Thông s  36 Bng 3.2 Chi tit thông s nhp cho phn t ng ng mơ hình 38 Bng 3.3 Chi tit thông s nhp cho phn t  39 Bng 3.4 Chi tit thơng s nhp cho phn t bình n áp mơ hình 40 Bng 3.5 Nhp thơng s cho xylanh 41 Bng 3.6 Th hin thông s  nâng xupap np theo góc quay trc khuu 41 Bng 3.7 Th hin thông s  nâng xupap thi theo góc quay trc khuu 42 DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT CCS Combined Combustion System (H thng cháy kt hp) RCCI Reactivity Controlled Compression Ignition (Nén cháy kim sốt hot tính nhiên liu) LTC Low Teamperature Combustion (Cháy nhi thp) PFI Port Fuel Injector (Phun  ca np) LRF Low Reactivity Fuel (Nhiên liu hot tính thp) HRF High Reactivity Fuel (Nhiên liu hot tính cao) LTHR Low Temperature Heat Release (T ta nhit  nhi thp) HTHR High Temperature Heat Release (T ta nhit  nhi cao) CA Crank Angle (Góc quay trc khuu) SCR Selective Catalytic Reduction  ATDC After Top Dead Center  BTDC Before Top Dead Center  CDC Conventional Diesel Combustion (Bung cháy diesel truyn thng) NG Natural Gas (Khí thiên nhiên) PM Particualte Matter (Khí thi dng ht) EGR Exhaust Gas Recirculation (Luân hi khí thi) IMEP Indicated Mean Effective Pressure (Áp sut ch th trung bình) UHC Unburned Hydrocacbon  CTCT Chu trình cơng tác  t  m cht CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ RCCI 1.1 Vấn đề tiêu thụ nhiên liệu ô nhiễm môi trƣờng 1.1.1 Vấn đề tiêu thụ nhiên liệu Nhiên liu hóa thch cn kit mc phát thi t   n giao thông chim t trng lt hii cn có hiu sut nhit   ng phát thi cht gây nhim khơng khí t itrogen oxides (NO x), ht b hóng (PM), carbon monoxide (CO), hydrocacbon (HC), carbon dioxide (CO 2chim khong 4555% tng phát thi toàn cu Hàng nm, toàn th gii thi 37 t tn CO2, t ph vào khí thi nhà kính, gây mt mi lo ngi ln v bii khí hu tồn cu V nhim khơng khí ng nghiêm trng sng, sc khi sinh v, hu ht quc gia th giu có nhng bin pháp gii hn nghiêm ngt v mc phát thi cn giao thông Mt khác, tính chung mi ngày th gii tiêu th khong 86 triu thùng d         t V  ng trên, nghiên cu phát tri  m c ng    diesel có mt sc quan trng, bi l ch cn mt ci thin hiu sut nh i s i mng rt ln ti kinh t ng Mc dù có mt s m hn ch v hiu sut s d ng phát th  dng nhiên liu hóa thch vn ph bi  nhi xut thay th t bng ngung lc có hiu sut s d ng mt trc tp, chi phí cao, khó áp dng vào thc t nên hin ch dng  m tic nghiên cu hoàn thin thêm Các loi xe hybrid hom áp dng cho n nh t bt li áp dn có ti trng li tính bn b khong cách di chuyn dài Mt khác, hiu sut ca ng th n tht khác q trình sn xu   a, mt mát trìn       mc dù hiu sut s dng c  nhng hn ch rt ln áp dn vào thc t Xét chung li, vi chi phí hp lý, bn b, tin li vi vic s dng nhiên liu ph bin, d dàng tìm thy h m t v        thay th      n Tuy nhiên, vic ci thin hiu sun mi s dng loi nhiên liu thay th, gim s ph thuc vào nhiên liu hóa thch rt cn thit Nhng nghiên c        ng tp trung vào q trình cháy ca nhiên liu, thành phn hóa hc ca nhiên liu, nâng cao cht