NGHIÊN cứu đặc điểm PHÁT THẢI HC TRÊN ĐỘNG cơ DIESEL sử DỤNG NHIÊN LIỆU CNG

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - VŨ QUANG ANH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM PHÁT THẢI HC TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU CNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội - 2015 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - VŨ QUANG ANH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM PHÁT THẢI HC TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU CNG Chuyên ngành: Kỹ thuật khí động lực Mã số: 60520116 LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS HOÀNG ĐÌNH LONG Hà Nội - 2015 i MỤC LỤC MỤC LỤC i MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ v MỞ ĐẦU MỞ ĐẦU i Lý chọn đề tài i Lý chọn đề tài ii Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu .2 ii Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu .2 iii Phương pháp nghiên cứu .2 iii Phương pháp nghiên cứu .2 iv Các nội dung luận văn iv Các nội dung luận văn CHƯƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN CHƯƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1 Đặc điểm CNG 1.1 Đặc điểm CNG 1.1.1 Đặc điểm, tính chất, thành phần hóa học CNG .4 1.1.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ CNG .8 1.1.3 Công nghệ tích trữ bảo quản CNG 12 ii 1.2 Tình hình sử dụng CNG cho động đốt cháy cưỡng 13 1.2 Tình hình sử dụng CNG cho động đốt cháy cưỡng 13 1.2.1 Đặc điểm kết cấu động CNG đốt cháy cưỡng 13 1.2.2 Phương pháp cung cấp nhiên liệu tạo hỗn hợp 14 1.2.3 Đặc điểm làm việc phát thải động CNG đốt cháy cưỡng .20 1.3 Tình hình sử dụng CNG cho động diesel 21 1.3 Tình hình sử dụng CNG cho động diesel 21 3.1.1 Các phương pháp chuyển đổi động diesel sang chạy CNG .22 1.3.2 Các phương pháp cung cấp nhiên liệu động CNG/diesel 23 1.3.3 Đặc tính làm việc động CNG/diesel cấp CNG vào ống nạp 26 1.4 Kết luận chương .28 CHƯƠNG MÔ HÌNH HÓA SỰ HÌNH THÀNH HC TRONG ĐỘNG CƠ CNG/DIESEL 30 CHƯƠNG MÔ HÌNH HÓA SỰ HÌNH THÀNH HC TRONG ĐỘNG CƠ CNG/DIESEL 30 2.1 Giới thiệu chung 30 2.1 Giới thiệu chung 30 2.2 Mô hình phản ứng cháy 31 2.2 Mô hình phản ứng cháy 31 2.2.1 Quá trình cung cấp nhiên liệu tạo hỗn hợp xilanh 31 2.2.2 Quá trình cháy 32 2.2.3 Mô hình phản ứng cháy 34 2.3 Mô hình nhiệt động 41 2.3 Mô hình nhiệt động 41 2.4 Mô hình hình thành phát thải HC .43 iii 2.4 Mô hình hình thành phát thải HC .43 2.4.1 Cơ sở lý thuyết trình hình thành HC động CNG/diesel 43 2.4.2 Các nguồn tạo HC ban đầu 45 2.4.3 Sự ôxi hoá HC phía sau màng lửa 51 2.5 Kết luận chương .52 2.5 Kết luận chương .52 CHƯƠNG TÍNH TOÁN PHÁT THẢI HC TRONG ĐỘNG CƠ D12 CHẠY CNG/DIESEL 53 CHƯƠNG TÍNH TOÁN PHÁT THẢI HC TRONG ĐỘNG CƠ D12 CHẠY CNG/DIESEL 53 3.1 Mục đích phương pháp tính HC 53 3.1 Mục đích phương pháp tính HC 53 3.1.1 Mục đích 53 3.1.2 Phương pháp tính toán HC 53 3.2 Đánh giá độ tin cậy mô hình thiết lập 56 3.2 Đánh giá độ tin cậy mô hình thiết lập 56 3.3 Kết tính toán phát thải HC 61 3.3 Kết tính toán phát thải HC 61 3.4 Kết luận chương .66 3.4 Kết luận chương .66 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP 68 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP 68 Kết luận 68 Kết luận 68 Hướng nghiên cứu tiếp 68 Hướng nghiên cứu tiếp 68 iv TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 v DANH MỤC CÁC BẢNG Danh mục bảng Số trang Bảng 1.1 Thành phần khí CNG số khu vực khai thác khác Bảng 1.2 Thành phần CNG Bảng 1.3 Một số tính chất CNG Bảng 1.4 So sánh CNG với nhiên liệu khác [1] Bảng 1.5 Các quốc gia có phương tiện sử dụng nhiên liệu CNG -2011 (triệu) Bảng 3.1 Các thông số động D12 Bảng 3.2 Áp suất nhiệt độ khí thể tính toán động D12 chạy 55 56 nhiên liệu diesel toàn tải, tốc độ 2200v/p Bảng 3.3 Hàm lượng HC tính toán động D12 chạy lưỡng 62 nhiên liệu CNG/diesel tỷ lệ khối lượng CNG thay chế độ tải khác Bảng 3.4 Hàm lượng HC tính toán động D12 chạy lưỡng 65 nhiên liệu CNG/diesel hệ số dượng không khí λ lượng phun diesel khác DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Danh mục hình Hình 1.1 Cấu trúc phân tử CNG Hình 1.2 Trạm dịch vụ công cộng cung cấp CNG cho động Số trang 11 vi Hình 1.3 Hệ thống cung cấp CNG Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống cung cấp CNG dùng ống venturi với lỗ 12 khoan xung quanh họng Hình 1.5 Họng venturi với đường CNG vào loại chiều Hình 1.6 Họng Venturi với đường CNG vào loại trực giao Hình 1.7 Kết cấu chế hòa khí dạng modul hóa Hình 1.8 Sơ đồ cung cấp CNG động dùng trộn điều 15 16 16 16 khiển điện tử Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống phun CNG vào cửa nạp điều khiển điện tử Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống phun trực tiếp CNG LNG vào xilanh động Hình 2.1 Sơ đồ vùng lớp dầu bôi trơn Hình 3.1 Lưu đồ tính toán chu trinh nhiệt phát thải HC động D12 chạy lưỡng nhiên liệu CNG/Diesel Hình 3.2 Áp suất khí thể tính toán theo góc quay trục khuỷu 17 18 19 47 54 động D12 chạy nhiên liệu diesel toàn tải Hình 3.3 Nhiệt độ khí thể tính toán theo góc quay trục khuỷu 60 động D12 chạy nhiên liệu diesel toàn tải Hình 3.4 So sánh công suất suất tiêu hao nhiên liệu tính toán với 60 kết đo động D12 chạy nhiên liệu diesel toàn tải Hình 3.5 Sự thay đổi hàm lượng phát thải HC tính toán động 61 D12 chạy lưỡng nhiên liệu CNG/diesel theo tỷ lệ khối lượng CNG thay chế độ tải Hình 3.6 Sự thay đổi hàm lượng phát thải HC tính toán động 62 D12 chạy lưỡng nhiên liệu CNG/diesel theo hệ số dư lượng không 66 khí lamda chung lượng phun nhiên liệu diesel khác vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu CNG Diễn giải Khí thiên nhiên nén (Compressed Natural Gas) Đơn vị - CO Mônôxit cácbon HC Hyđro cácbon - PM Phát thải hạt - NOx Ôxít nitơ - SOx Ôxít lưu huỳnh - λ Hệ số dư lượng không khí AVL-Boost Phần mềm mô chiều hãng AVL (Áo) GDI Hệ thống phun xăng trực tiếp (Gas Direct Injection) - viii KCN Khu công nghiệp LNG Khí thiên nhiên hóa lỏng (Liquefied Natural Gas) CGT Công ty cổ phần dịch vụ vận tải Dầu khí Cửu Long 57 lưỡng nhiên liệu CNG/diesel Trong nghiên cứu này, mô hình mô thiết lập để tính toán hàm lượng phát thải HC động diesel D12 chạy lưỡng nhiên liệu CNG/diesel chế độ làm việc khác xác định thông số ảnh hưởng đến hàm lượng phát thải để đề xuất chế độ vận hành thích hợp nhằm giảm phát thải HC Việc tính toán mô thực trước nghiên cứu thí nghiệm chạy động với lưỡng nhiên liệu CNG/diesel nhằm tính toán đề xuất chế độ thí nghiệm hợp lý để giảm chi phí thí nghiệm nên chưa có kết thí nghiệm với lưỡng nhiên liệu CNG/diesel Chính vậy, nghiên cứu này, việc đánh giá độ tin cậy mô hình mô thực với đánh giá độ tin cậy mô hình nhiệt động động chạy với nhiên liệu diesel Độ tin cậy mô hình nhiệt động đánh giá cách so sánh kết mô công suất suất tiêu thụ nhiên liệu động chạy nhiên liệu diesel với kết đo thí nghiệm động chế độ làm việc Kết tính toán thông số chu trình công tác chế độ toàn tải động D12 chạy với đơn nhiên liệu diesel thể bảng 3.1 đồ thị hình 3.2 hình 3.3 biểu diễn áp suất nhiệt độ khí thể xi lanh động theo góc quay trục khuỷu (p-α) Bảng 3.2 Áp suất nhiệt độ khí thể tính toán động D12 chạy nhiên liệu diesel toàn tải, tốc độ 2200v/p Anpha (độ) 10 15 Vh (cm3) Pkt(bar) Tkt(K) 10 1.08 0.97 0.87 0.79 903 876 849 820 Anpha (độ) 365 370 375 380 Vh (cm3) Pkt(bar) Tkt(K) 17 54.84 65.00 68.86 65.69 1062 1433 1859 2206 58 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 17 26 37 50 64 80 96 114 133 152 172 191 211 231 250 269 287 305 322 338 352 366 379 390 401 410 418 424 430 434 437 439 439 439 437 434 430 0.72 0.67 0.63 0.61 0.59 0.57 0.57 0.58 0.58 0.59 0.59 0.59 0.60 0.62 0.64 0.66 0.69 0.72 0.75 0.78 0.82 0.85 0.88 0.92 0.95 0.99 1.03 1.07 1.12 1.16 1.20 1.24 1.28 1.32 1.36 1.40 1.45 783 737 682 627 575 530 487 448 416 394 378 366 357 352 350 349 349 349 350 351 352 353 354 356 357 359 360 362 365 367 369 371 373 375 378 380 382 385 390 395 400 405 410 415 420 425 430 435 440 445 450 455 460 465 470 475 480 485 490 495 500 505 510 515 520 525 530 535 540 545 550 555 560 565 26 37 49 64 79 96 114 132 151 171 191 210 230 250 269 287 304 321 337 352 366 378 390 400 409 417 424 429 434 437 439 439 439 437 434 430 425 58.38 50.06 42.41 35.98 30.74 26.51 23.08 20.28 17.99 16.10 14.54 13.24 12.15 11.23 10.45 9.79 9.22 8.74 8.33 7.97 7.67 7.38 7.11 6.84 6.53 6.19 5.82 5.39 4.93 4.49 4.09 3.75 3.45 3.19 2.95 2.75 2.56 2394 2442 2409 2343 2268 2197 2130 2069 2013 1962 1915 1873 1835 1799 1768 1739 1713 1690 1668 1649 1632 1616 1598 1581 1564 1544 1523 1498 1470 1438 1406 1375 1346 1319 1293 1268 1245 59 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350 355 360 424 418 410 401 391 379 367 353 338 322 306 288 270 251 232 212 192 172 153 133 115 97 80 65 50 38 26 17 10 1.50 1.55 1.60 1.66 1.72 1.79 1.88 1.98 2.10 2.24 2.40 2.60 2.83 3.11 3.44 3.84 4.33 4.91 5.63 6.52 7.63 9.01 10.73 12.88 15.51 18.66 22.26 26.05 29.53 33.33 37.53 45.60 385 388 391 394 398 401 406 410 416 422 428 436 444 453 464 475 488 502 517 534 553 574 596 621 648 676 706 735 761 782 795 846 570 575 580 585 590 595 600 605 610 615 620 625 630 635 640 645 650 655 660 665 670 675 680 685 690 695 700 705 710 715 720 418 410 401 391 380 367 353 339 323 306 289 271 252 232 213 193 173 153 134 116 98 81 65 51 38 27 17 10 2.39 2.24 2.11 1.98 1.88 1.79 1.74 1.71 1.69 1.69 1.69 1.69 1.69 1.68 1.67 1.66 1.65 1.63 1.60 1.54 1.49 1.47 1.45 1.42 1.38 1.35 1.33 1.29 1.24 1.18 1.08 1223 1202 1182 1163 1145 1128 1114 1104 1096 1091 1087 1083 1079 1075 1071 1066 1061 1055 1048 1039 1027 1015 1007 999 988 975 964 954 939 923 903 60 Góc quay trục khuỷu (độ) Hình 3.2 Áp suất khí thể tính toán theo góc quay trục khuỷu động D12 chạy nhiên liệu diesel toàn tải Hình 3.3 Nhiệt độ khí thể tính toán theo góc quay trục khuỷu động D12 chạy nhiên liệu diesel toàn tải Từ đồ thị áp suất (p-α) thông số kết cấu động cơ, xây dựng đồ thị áp suất (p-V) tính áp suất thị trung bình động theo phương pháp tích phân đồ thị Từ dễ dàng tính công suất suất tiêu hao nhiên liệu động Đồ thị hình 3.4 so sánh kết tính công suất suất tiêu hao nhiên liệu với kết đo động D12 chạy nhiên liệu diesel chế độ toàn tải 61 với tốc độ thiết kế 2200v/p Đồ thị cho thấy, sai lệch kết tính kết đo không 5% nên nói mô hình nhiệt động đủ độ tin cậy để tích hợp mô hình tính toán hình thành phát thải HC để tính phát thải HC động chạy CNG/diesel Hình 3.4 So sánh công suất suất tiêu hao nhiên liệu tính toán với kết đo động D12 chạy nhiên liệu diesel toàn tải 3.3 Kết tính toán phát thải HC Ở chế độ toàn tải tốc độ định mức động chạy với đơn nhiên liệu diesel, lưu lượng nhiên liệu cấp cho động là: Gnl = Ne × ge = 8,5×272 = 2312 g/h Ở chế độ toàn tải chạy lưỡng nhiên liệu CNG/diesel, tổng khối lượng CNG diesel 2312 g/h, khí tăng lưu lượng nhiên liệu CNG giảm lưu lượng nhiên liệu diesel để đảm bảo tỷ lệ định đảm bảo tổng nhiên liệu không đổi Ở chế độ tải phận, ví dụ tải giảm xuống 80%, 60% hay 40%, tổng lưu lượng nhiên liệu cấp vào động giảm tương ứng xuống 80%, 60% hay 40% lưu lượng toàn tải 2312 g/h Kết tính toán hàm lượng HC động D12 chạy lưỡng nhiên liệu CNG/diesel tỷ lệ khối lượng CNG thay chế độ tải khác 62 thể bảng 3.3 đồ thị hình 3.5 Bảng 3.3 Hàm lượng HC tính toán động D12 chạy lưỡng nhiên liệu CNG/diesel tỷ lệ khối lượng CNG thay chế độ tải khác % CNG 10 20 30 40 50 60 70 80 Tải=40% 612 1197 1851 2598 3404 4263 5311 6496 Tải=60% 406 921 1495 2142 2754 3409 4012 4506 Tải=80% 271 674 1037 1402 1796 2102 2354 2556 Tải=100% 81 203 282 406 514 582 676 704 Hình 3.5 Sự thay đổi hàm lượng phát thải HC tính toán động D12 chạy lưỡng nhiên liệu CNG/diesel theo tỷ lệ khối lượng CNG thay chế độ tải Kết bảng số liệu đồ thị cho thấy, tất chế độ tải tỷ lệ CNG thay 0, tức động chạy hoàn toàn với nhiên liệu diesel, đồ thị qua gốc tọa độ 0, tức phát thải HC Điều giải thích dựa mô hình tính toán HC thiết lập mô tả chương Theo đó, phát thải HC từ nguồn nhiên liệu diesel động lưỡng nhiên liệu CNG/diesel giả thiết bỏ qua (vì giá trị 63 nhỏ so với phát thải HC từ nguồn nhiên liệu CNG) Khi tăng tỷ lệ CNG thay chế độ tải, hàm lượng phát thải HC tăng Ở chế độ tải nhỏ hàm lượng HC tăng mạnh tăng tỷ lệ CNG thay Chẳng hạn 40% tải tăng CNG từ 0% đến 80% HC tăng đến 6496 ppm, toàn tải tăng CNG từ đến 80%, HC tăng đến 704ppm Với tỷ lệ CNG thay 40%, hàm lượng phát thải HC 40% tải định mức cao gấp lần so với phát thải HC tải định mức, với tỷ lệ CNG thay 80% hàm lượng phát thải HC 40% tải định mức cao gấp lần so với phát thải HC tải định mức Diễn biến phát thải HC giải thích dựa vào chế tạo thành HC mô Có nguồn tạo HC đề cập gồm HC thoát từ khe kẽ xilanh, HC giải phóng từ màng dầu HC từ hỗn hợp đồng CNG/không khí không cháy thành phần hỗn hợp nhạt giới hạn cháy Ở chế độ 100% tải định mức, tăng phát thải HC tăng tỷ lệ CNG thay giải thích lưu lượng HC bị nén vào giải phóng khỏi khe hẹp buồng cháy tăng nồng độ CNG hỗn hợp tăng nguồn HC dập tắt màng lửa nhỏ ảnh hưởng đến phát thải HC Ở chế độ tải này, hệ số dư lượng không khí chung nhỏ (λ=1,21,4) nên tỷ lệ CNG thay nhỏ (10% ÷ 20%) lượng phun diesel lớn, tia phun bao chùm gần hết buồng cháy nên hầu hết hỗn hợp CNG/không khí tham gia trình cháy nhiên liệu diesel Ngược lại tỷ lệ CNG thay lớn (40% ÷ 50%) hỗn hợp đồng CNG/không khí có thành phần nằm giới hạn cháy lan tràn màng lửa nên phần thể tích hỗn hợp không tia phun diesel bao chùm tới đốt cháy lan tràn màng lửa Ở chế độ tải nhỏ (dưới 50% tải định mức) lượng khí nạp không 64 thay đổi nên hệ số dư lượng không khí chung lớn (λ=2-4) Ở chế độ nồng độ CNG hỗn hợp đồng với không khí nhỏ so với trường hợp toàn tải nên phát thải HC khe hẹp thấp Tuy nhiên, hỗn hợp CNG/không khí nhạt giới hạn cháy lan tràn màng lửa tia phun diesel bao chùm phần buồng cháy lượng phun diesel nhỏ nên phát thải HC màng lửa bị dập tắt đóng vai trò quan trọng Khi tăng dần tỷ lệ CNG thay đến 50% thành phần nhiên liệu hỗn hợp đồng CNG/không khí tăng lên nằm giới hạn cháy lan tràn màng lửa lượng phun diesel lại giảm làm cho phần thể tích hỗn hợp CNG/không khí không cháy tăng lên so với trường hợp tỷ lệ CNG thay nhỏ Điều làm tăng mãnh liệt hàm lượng HC chưa cháy tăng tỷ lệ CNG thay Nói tóm lại, theo đồ thị hình 3.5 thấy chế độ tải nhỏ phát thải HC tăng mạnh tăng tỷ lệ CNG thay Cho nên để tránh phát thải HC cao giảm tải nên giảm tỷ lệ CNG thay Ví dụ, toàn tải sử dụng CNG thay đến 40% 50% tải nên sử dụng CNG thay không 20% Với tải trọng nhỏ không nên sử dụng lưỡng nhiên liệu mà sử dụng đơn nhiên liệu diesel Bảng 3.4 đồ thị hình 3.6 hàm lượng HC tính toán động D12 chạy lưỡng nhiên liệu CNG/diesel hệ số dư lượng không khí λ lượng phun diesel khác Bảng 3.4 Hàm lượng HC tính toán động D12 chạy lưỡng nhiên liệu CNG/diesel hệ số dư lượng không khí λ lượng phun diesel khác 1/lamda lamda 0.75 1.3 Diesel=20%Diesel Diesel=30%Diesel Diesel=40%Diesel max max max 704 676 582 65 0.70 1.4 1285 1201 1051 0.60 1.7 2451 2175 1796 0.50 2.0 3383 2728 1932 0.45 2.2 3764 2752 1664 0.40 2.5 3902 2501 1211 0.34 3.0 3630 1951 499 0.30 3.3 3398 1525 0.23 4.4 2699 599 0.20 5.0 2452 302 Có thể thấy từ bảng đồ thị lượng phun diesel không đổi tăng hệ số dư lượng không khí lambda, tức giảm lượng cấp CNG lúc đầu HC tăng lambda tăng đến giá trị định lambda tăng tiếp HC lại giảm HC đạt cực đại giá trị lambda định tùy thuộc vào lượng nhiên liệu diesel cấp vào Lượng diesel cấp cao HC cực đại nhỏ đạt lambda nhỏ so với lượng diesel cấp nhỏ Ví dụ, với lượng cấp diesel 40% lượng cấp nhiên liệu toàn tải HC cực đại 1932ppm đạt lambda = 2, với lượng cấp diesel 20% nhiên liệu toàn tải HC cực đại 3902 ppm đạt lambda = 2,5 Hiện tượng HC tăng đến cực đại lại giảm lambda tăng giải thích sau: Khi lambda nhỏ tức hàm lượng CNG hỗn hợp cao hỗn hợp đồng có tỷ lệ nhiên liệu CNG nằm giới hạn cháy nên cháy lan tràn màng lửa, hàm lượng CNG cao cháy tốt Lúc đầu, lambda tăng, tức hàm lượng CNG hỗn hợp đồng giảm nên cháy dần làm HC tăng Khi lambda tăng đến giá trị (hỗn hợp đồng nhạt đến mức định) hỗn hợp CNG/không khí không cháy được, lúc HC đạt cực đại Nếu tiếp tục tăng lambda tức 66 hốn hợp CNG/không khí nhạt hàm lượng CNG giảm nên phát thải HC giảm Hình 3.6 Sự thay đổi hàm lượng phát thải HC tính toán động D12 chạy lưỡng nhiên liệu CNG/diesel theo hệ số dư lượng không khí lamda chung lượng phun nhiên liệu diesel khác Với lambda chung, lượng cấp diesel lớn hỗn hợp đồng CNG/không khí nhạt nên giá trị lambda mà HC đạt cực đại nhỏ 3.4 Kết luận chương Kết tính phát thải HC cho thấy phát thải HC động diesel chạy lưỡng nhiên liệu CNG/diesel cao nhiều so với động phát thải HC động chạy đơn nhiên liệu diesel Hàm lượng phát thải phụ thuộc nhiều chế độ tải, tỷ lệ CNG thay thế, lượng cấp diesel hệ số dư lượng không khí lambda động Cụ thể sau: - Ở moi chế độ tải, tăng tỷ lệ CNG thay phát thải HC tăng; - Với tỷ lệ CNG thay phát thải HC tải nhỏ lớn phát thải HC tải lớn nhiều; - Với lượng cấp diesel thay đổi lambda, HC đạt cực đại giá trị lambda định Mức phát thải HC cực đại giá trị lambda HC 67 đạt cực đại phụ thuộc vào lượng diesel cấp vào động cơ, lượng diesel cấp lớn HC cực đại nhỏ lambda mà HC đạt cực đại nhỏ 68 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP Kết luận Luận văn thực nội dung gồm: - Đã xây dựng phát triển mô hình mô đặc điểm phát thải HC động diesel D12 chạy lưỡng nhiên liệu CNG/diesel chế độ làm việc khác Mô hình bao gồm mô hình toán mô tả chi tiết chu trình nhiệt động mô hình toán mô tả chế hình thành phát thải HC động Các mô hình đề cập chi tiết đến trình phản ứng cháy, trao đổi nhiệt trao đổi chất môi chất động - Đã kiểm tra đánh giá độ tin cậy mô hình nhiệt động so với kết đo thực nghiệm Kết kiểm tra đánh giá mô hình nhiệt động đủ độ tin cậy để tích hợp mô hình phát thải HC để nghiên cứu đặc điểm phát thải HC động chạy lưỡng nhiên liệu CNG/diesel - Đã tính toán mô phát thải HC chế độ làm việc khác động Kết cho thấy: + Ở moi chế độ tải, tăng tỷ lệ CNG thay phát thải HC tăng; + Với tỷ lệ CNG thay phát thải HC tải nhỏ lớn phát thải HC tải lớn nhiều; + Với lượng cấp diesel thay đổi lambda, HC đạt cực đại giá trị lambda định Mức phát thải HC cực đại giá trị lambda HC đạt cực đại phụ thuộc vào lượng diesel cấp vào động cơ, lượng diesel cấp lớn HC cực đại nhỏ lambda mà HC đạt cực đại nhỏ - Qua nghiên cứu mô rút biện pháp vận hành giảm phát thải HC động chạy lưỡng nhiên liệu CNG/diesel sau: + Ở tải nhỏ không nên sử dụng tỷ lệ CNG thay lớn; + Ở chế độ chạy chậm không tải nên chạy với nhiên liệu diesel Hướng nghiên cứu tiếp Nghiên cứu thực nghiệm sử dụng lưỡng nhiên liệu CNG/diesel động chế độ làm việc động 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A.Kowalewicz and M.Wojtyniak, Alternative fuels and their application to combustion engines, Technical University of Radom, Radom, Poland [2] International Energy Agency World energy outlook 2013 (OECD/IEA, 2013) International Energy Agency, rue de la Fédération 75739 Paris Cedex 15, France [3] Semin, R.A.Bakar and A.R.Ismail, Green Engines Development Using Compressed Natural Gas as an Alternative Fuel: A Review, American Journal of Environmental Sciences, 2009, pp 371-381 [4] B.B Sahoo, N Sahoo, U.K Saha, Effect of engine parameters and type of gaseous fuel on the performance of dual-fuel gas diesel engines - A critical review, Renewable and Sustainable Energy Reviews 13 (2009) 1151 1184 [5] Quyết định số 356/QĐ - TTg ngày 25-2-2013 Thủ tướng Chính phủ: Phê duyệt điều chỉnh Quy hoạch phát triển giao thông vận tải đường Việt Nam đến năm 2020 định hướng đến năm 2030 [6] E.Ramjee and K.Vijaya Kumar Reddy, Performance analysis of a 4-stroke SI engine using CNG as a alternative fuel, Indian Journal of Science and Technology, Vol 4, No 7, 7/2011 [7] Kirti Bhandari, Akhil Bansal, Anuradha Shukla and Mukesh Khare, Performance and emissions of natural gas fueled internal combustion engine, Journal of Scientific & Industrial Research Vol 64, May 2005, pp 333-338 [8] Noboru Miyamoto, et al Description and Analysis of Diesel Engine Rate of Combustion and Performance Using Wiebe's Functions SAE paper 850107 (1985) [9] M Baratta, A.E Catania, E Spessa, and A Vassallo 70 Development of an Improved Fractal Model for the Simulation of Turbulent Flame Propagation in SI Engines SAE paper 2005-24-082 (2005) [10] Gerhard Regner, et al Performance Analysis and Valve Event Optimization for SI Engines Using Fractal Combustion Model SAE paper 2006-01-3238 (2006) [11] David B Rhodes, James C Keck Laminar Burning Speed Measurements of Indoleneair-Diluent Mixtures at High Pressures and Temperatures SAE paper 850047 (1985) [12] Ferguson, C R (1986) Internal Combustion Engines - Applied thermosciences John Wiley & Sons [13] Rakopoulos, C D., D T Hountalas, E I Tzanos & G N Taklis A fast algorithm for calculating the composition of diesel combustion products using 11 species chemical equilibrium scheme Advances in Engineering Software 19 (1994) p109-119 [14] Olikara,C and Borman, G (1975) Properties of equilibrium combustion products with some applications on IC engines SAE paper 750468 [15] Yu, R C., V W Wong and S M Shahed Sources of hydrocarbon emissions from direct injection diesel Engines SAE paper 800048 (1980) [16] Hamrin, Douglas A and Heywood, John B Modeling of Engine out Hydrocarbon Emission for Prototype Production Engines SAE paper 950984 (1995) [17] David B Rhodes, James C Keck Laminar Burning Speed Measurements of Indoleneair-Diluent Mixtures at High Pressures and Temperatures SAE paper 850047 (1985) [18] Alkidas, A.C Combustion-chamber crevices: the major source of 71 engine-out hydrocarbon emissions under fully warmed conditions Progress in Energy and Combustion Science, vol 25 (1999) p253 - 273 [19] M Ihsan Karamangil, et al Mathematical modeling of hydrocarbon emissions from oil film for different fuels Fuel xxx (2013) xxx xxx - Article in press