Ứng dụng hệ thống đánh lửa đa xung đa cực nhằm tăng cường khả năng cháy nghèo của hỗn hợp nhiên liệu

Nguyễn Minh Tiến Trang 2 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬTBÁO CÁO TỔNG KẾTĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNGỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐA XUNG ĐACỰC NHẰM TĂNG CƯỜNG KH

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐA XUNG ĐA CỰC NHẰM TĂNG CƯỜNG KHẢ NĂNG CHÁY NGHÈO CỦA HỖN HỢP NHIÊN LIỆU Mã số: T2022-06-11 Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Minh Tiến Đà Nẵng, 11/2023 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐA XUNG ĐA CỰC NHẰM TĂNG CƯỜNG KHẢ NĂNG CHÁY NGHÈO CỦA HỖN HỢP NHIÊN LIỆU Mã số: T2022-06-11 Xác nhận quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài KT HIỆU TRƯỞNG PHÓ HIỆU TRƯỞNG PGS TS Võ Trung Hùng TS Nguyễn Minh Tiến DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU STT Họ tên Đơn vị công tác lĩnh vực chuyên môn Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Phùng Minh Tùng – Động nhiệt, Năng lượng tái tạo, nhiên liệu thay thế Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Đỗ Phú Ngưu Động nhiệt, Ơ tơ điện, Năng lượng tái tạo, nhiên liệu thay thế Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tống Duy Quốc Động nhiệt, Ơ tơ điện, CFD, nhiên liệu thay thế MỤC LỤC MỤC LỤC I DANH MỤC HÌNH ẢNH III DANH MỤC BẢNG BIỂU VI THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VII MỞ ĐẦU TỔNG QUAN .4 1.1 Vấn đề cấp thiết liên quan đến Động đốt 1.1.1 Nguồn nhiên liệu hóa thạch 1.1.2 Nóng lên tồn cầu ô nhiễm môi trường 1.2 Một số giải pháp cải tiến kỹ thuật Động đốt quan tâm 1.2.1 Sử dụng nhiên liệu thay thế 1.2.2 Sử dụng công nghệ cháy nghèo kết hợp tăng cường độ rối 1.2.3 Sử dụng các công nghệ đánh lửa đối với động đánh lửa cưỡng .9 HỆ THỐNG THỰC NGHIỆM SỬ DỤNG BUỒNG ĐỐT ĐẲNG TÍCH KẾT HỢP HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐA XUNG ĐA CỰC 11 2.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống thực nghiệm 11 2.1.1 Giới thiệu chung hệ thống thực nghiệm 11 2.1.2 Quy trình vận hành hệ thớng thực nghiệm 12 2.2 Các hệ thống phụ trợ sử dụng hệ thống thực nghiệm 14 2.2.1 Hệ thớng hóa nhiên liệu lỏng .14 2.2.2 Hệ thống đánh lửa đa xung đa cực .17 2.2.3 Một sớ thiết bị đo phục vụ thí nghiệm 19 2.3 Phương pháp thí nghiệm tính toán .24 2.3.1 Điều kiện thí nghiệm 24 2.3.2 Xác suất đánh lửa thành công 24 2.3.3 Nhiệt lượng tỏa quá trình cháy .25 2.3.4 Thời gian cháy trễ thời gian cháy nhanh .25 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM TRÊN BUỒNG ĐỐT ĐẲNG TÍCH .27 3.1 Ảnh hưởng tần sớ đánh lửa đến áp suất cháy .27 3.2 Ảnh hưởng tần số đánh lửa đến xác suất đánh lửa thành công 28 I 3.3 Ảnh hưởng số cặp điện cực đến xác suất đánh lửa thành công 29 3.4 Ảnh hưởng tần số đánh lửa đến thời gian cháy nhiên liệu 30 ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐA XUNG ĐA CỰC LÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 32 4.1 Thiết kế chế tạo hệ thống đánh lửa dùng bugi đa cực đánh lửa đa xung 32 4.1.1 Thiết kế chế tạo bugi đa cực 32 4.1.2 Thiết kế hệ thống đánh lửa dùng bugi đa cực .35 4.1.3 Thiết kế hệ thống đánh lửa đa xung 38 4.2 Phương pháp thực nghiệm tính toán 40 4.2.1 Thông số kỹ thuật máy phát điện EC2500CX 40 4.2.2 Phương pháp thực nghiệm 42 4.3 Phương pháp tính toán 44 4.4 Phân tích kết thực nghiệm 44 4.4.1 Công suất động .44 4.4.2 Thành phần khí xả 46 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 50 5.1 Kết luận chung 50 5.2 Hướng phát triển đề tài .51 LỜI CẢM ƠN 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 THUYẾT MINH ĐỀ TÀI KHCN HỢP ĐỒNG TRIỂN KHAI ĐỀ TÀI PHỤ LỤC HỢP ĐỒNG BẢNG MỤC LỤC MINH CHỨNG SẢN PHẨM ĐỀ TÀI BỘ MINH CHỨNG SẢN PHẨM CỦA ĐỀ TÀI II DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sản lượng khai thác dầu mỏ các năm qua Hình 1.2 Biểu đồ tổng cung cấp lượng (TPES) giai đoạn 2010 – 2019 .5 Hình 1.3 Sự phân bớ mức tăng nhiệt độ toàn cầu từ tháng đến tháng năm 2023 so với mức bình quân từ 1951 đến 1980 [3] Hình 1.4 Mức tăng kỷ lục nhiệt độ khí ba tháng 6, năm 2023 so với mức trung bình các năm từ 1951 đến 1980 [3] Hình 1.5 Phát thải khí nhà kính tồn thế giới các lĩnh vực khác [4] Hình 1.6 Mức phát thải CO2 toàn cầu lĩnh vực giao thông vận tải kịch phát triển bền vững giai đoạn 2000-2070 [5] Hình 2.1 Sơ đồ hệ thớng thí nghiệm sử dụng buồng đớt đẳng tích [25] .11 Hình 2.2 Sơ đồ hệ thớng thí nghiệm thực tế với các thiết bị đo 12 Hình 2.3 Sơ đồ ngun lý hệ thớng hóa .14 Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống điều khiển kim phun 15 Hình 2.5 Mạch điện điều khiển hệ thống gia nhiệt .15 Hình 2.6 Sơ đồ hệ thớng đánh lửa cách nối dây hệ thống phát thu hồi liệu 17 Hình 2.7 Sơ đồ sóng điện áp cường độ dòng điện đánh lửa cuộn sơ cấp thứ cấp sử dụng (a) bugi P-N (b) bugi 2P-N xung liên tục tần sớ 150 Hz 18 Hình 2.8 Ắc quy Đồng Nai 12V 19 Hình 2.9 Giá điện cực BS-1T TITANIUM Omron 19 Hình 2.10 Điện trở sứ 20 Hình 2.11 Que điện cực lắp đặt trực tiếp buồng đớt 20 Hình 2.12 Bộ đo TEKTRONIX P6015A Probe 21 Hình 2.13 Thiết bị đo dịng Pearson Current Monitor 6585 .21 Hình 2.14 Cảm biến áp suất ST18 Pressure Transmitter 22 Hình 2.15 Cảm biến áp suất âm SR1Q002A00 22 III Hình 2.16 Thiết bị hiển thị ANTEK CS1-PR .23 Hình 2.17 Máy phát sóng Oscillocope Gwinstek GDS-1104B 23 Hình 2.18 Máy tạo xung tùy ý GW-INSTEK AFG-2225 24 Hình 2.19 Tổng nhiệt lượng tỏa (NCHR) quá trình cháy hỡn hợp 50%CH4/50%H2/khơng khí các tỷ lệ hịa trộn nghèo  = 0.6, 0.7, and 0.8 [35] .26 Hình 3.1 Ảnh hưởng tần sớ đánh lửa đến diễn biến áp suất cháy hỗn hpp nghèo xăng/không khí  = 0.8 .27 Hình 3.2 Xác suất đánh lửa thành cơng hỡn hợp nghèo xăng/khơng khí các tần số đánh lửa khác 29 Hình 3.3 Ảnh hưởng tần sớ đánh lửa đến xác suất cháy sử dụng 02 loại bugi khác 30 Hình 3.4 Ảnh hưởng tần số đánh lửa đến thời gian cháy hỡn hợp nghèo xăng/khơng khí 31 Hình 4.1 Phần đầu bugi K16TR11 .32 Hình 4.2 Phần thân vỏ bugi đa cực mặt bích bugi đa cực 32 Hình 4.3 Nhựa Teflon dùng làm phần lõi cách điện cho bugi 33 Hình 4.4 Phần lõi đồng làm điện cực dương 33 Hình 4.5 Phần lõi đầu bugi đa cực .33 Hình 4.6 Phần lõi thân bugi đa cực 34 Hình 4.7 Bugi đa cực lắp ghép mô 34 Hình 4.8 (a) Mơ 3D bugi đa cực (b) Thiết kế sơ thành phẩm sau gia công 35 Hình 4.9 Bơ bin đơi 35 Hình 4.10 Cảm biến tín hiệu PNP sơ đồ mạch điện .36 Hình 4.11 Modun hạ áp 12V – 5V .37 Hình 4.12 Sơ đồ khới hệ thống đánh lửa sử dụng bugi đa cực 37 Hình 4.13 Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa dùng bugi đa cực .38 Hình 4.14 Bơ bin đơn các loại bugi sử dụng động Honda EC2500CX 38 Hình 4.15 Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa đa xung 40 Hình 4.16 Máy phát điện Honda EC2500CX .41 Hình 4.17 Hệ thớng đánh lửa ngun động GX160 42 Hình 4.18 Sơ dồ hệ thớng thí nghiệm động GX160 .43 Hình 4.19 Ảnh hưởng số xung đánh lửa số cặp điện cực đánh lửa đến công suất động các vị trí độ mở bướm ga khác nhau: Bugi đơn cực (P-N), Bugi đa cực (P-2N) 45 Hình 4.20 Ảnh hưởng sớ xung đánh lửa số cặp điện cực đánh lửa đến mức độ phát thải động các vị trí độ mở bướm ga khác nhau: (a) CO, (b) CxHy, (c) NOx 47 Hình 4.21 Nhiệt độ khí xả động các trí độ mở bướm ga khác 49 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật bô bin đôi 35 Bảng 4.2 Thông số cảm biến đánh lửa .36 Bảng 4.3 Thông số kỹ thuật modun LM2596 3A .37 Bảng 4.4 Thông số kỹ thuật máy phát xung .39 Bảng 4.5 Thông số kỹ thuật máy phát điện 41 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Ứng dụng hệ thống đánh lửa đa xung đa cực nhằm tăng cường khả cháy nghèo hỗn hợp nhiên liệu - Mã số: T2022-06-11 - Chủ nhiệm: TS Nguyễn Minh Tiến - Thành viên tham gia: ThS Phùng Minh Tùng ThS Đỗ Phú Ngưu KS Tống Duy Quốc - Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng - Thời gian thực hiện: Từ tháng 03 năm 2023 đến tháng 11 năm 2023 Mục tiêu: - Tăng cường xác suất đánh lửa thành công hỗn hợp cháy nghèo nhiên liệu cách sử dụng mơ hình hệ thớng đánh lửa đa xung đa cực Tính sáng tạo: - Nghiên cứu tạo hệ thớng đánh lửa vừa có khả tạo nhiều xung liên tục nhiều cặp điện cực cùng lúc nhằm đảm bảo tạo nhân lửa ban đầu có kích thước lớn, đồng thời vừa có khả lắp đặt dễ dàng cho các động Tóm tắt kết nghiên cứu: - Xác định xác suất đánh lửa thành công hỗn hợp nghèo xăng/khơng khí sử dụng hệ thớng đánh lửa truyền thớng - Xây dựng mơ hình hệ thớng đánh lửa đa xung đa cực sử dụng buồng đớt đẳng tích