Nghiên cứu đặc điểm phát thải hydrocacbon (HC) của xe máy trong giai đoạn khởi động lạnh và chạy ấm máy

B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI Nguyn Vn Dng NGHIấN CU C IM PHT THI HYDROCACBON (HC) CA XE MY TRONG GIAI ON KHI NG LNH V CHY M MY Chuyờn ngnh : K THUT NG C NHIT LUN VN THC S K THUT K THUT C KH NG LC NGI HNG DN KHOA HC : PGS TS HONG èNH LONG H Ni Nm 2013 MC LC Ni dung Trang LI CAM OAN iii DANH MC CC Kí HIU, CC CH VIT TT iv DANH MC CC BNG v DANH MC CC HèNH V TH vi LI NểI U vii CHNG GII THIU CHUNG 1.1 Vn phỏt thi ca ng c t 1.1.1 Cỏc thnh phn phỏt thi c hi chớnh ca ng c t 1.1.2 Cỏc bin phỏp gim c hi khớ thi 1.1.3 Nhn xột chung 21 1.2 Mc ớch v phm vi nghiờn cu ca ti .21 1.2.1 Mc ớch .21 1.2.2 Phm vi v i tng nghiờn cu .21 1.2.3 Ni dung thc hin ti 212 CHNG Mễ HèNH HểA QU TRèNH HèNH THNH HC TRONG NG C XE MY 23 2.1 Gii thiu chung 23 2.2 Mụ hỡnh phn ng chỏy 24 2.3 Mụ hỡnh nhit ng ng c (mụ hỡnh hai vựng) 30 2.3.1 Gii thiu chung 30 2.3.2 Thit lp h phng trỡnh biu din cỏc thụng s nhit ng 31 2.4 Mụ hỡnh s hỡnh thnh HC ng c 39 2.4.1 Ngun HC ban u .40 2.4.2 S ụxi hoỏ HC phớa sau mng la 45 CHNG KT QU TNH TON V THO LUN 46 3.1 Kt qu tớnh toỏn 46 3.1.1 Gii thiu chung 46 i 3.1.2 ỏnh giỏ tin cy ca mụ hỡnh thit lp 48 3.2 Cỏc nhõn t nh hng n phỏt thi HC 53 3.2.1 Ch ti khỏc ca ng c 53 3.2.2 Thnh phn hn hp khỏc .54 3.3.Túm tt kt qu 55 CHNG KT LUN .56 TI LIU THAM KHO 58 ii LI CAM OAN Tụi cam oan õy l ti nghiờn cu ca riờng tụi di s hng dn ca PGS TS Hong ỡnh Long ti c thc hin ti B mụn ng C t Vin C khớ ng lc trng i hc Bỏch Khoa H Ni Cỏc s liu, kt qu trỡnh by lun l hon ton trung thc v cha tng c cụng b bt k cụng trỡnh no H Ni, ngy 24 thỏng nm 2013 Tỏc gi Nguyn Vn Dng iii DANH MC CC Kí HIU, CC CH VIT TT CO NO Carbon Monoxide (Cacbon monoxớt) Nitric Oxide (Nit monoxớt) NO2 Nitrogen Dioxide (Nit dioxớt) HC HCs Hydrocacbon Hydrocacbon Khụng Chỏy NOx Nitrogen oxides ( Nit oxớt) e Hiu Sut ng C p Dung Tớch Xylanh P p Sut Hiu Dng (kPa) nR S Vũng Quay Ca Trc Khuu Cho Mi K Sinh Cụng Trờn Mt Xy Lanh Vd Dung Tớch Ca ng C (dm3) P Cụng Sut ng C (W) iv DANH MC CC BNG Bng 2.1 Giỏ tr ca cỏc hng s i vi cỏc loi nhiờn liu khỏc 25 Bng 2.2- Cỏc thụng s ca cỏc hng s phn ng K 28 Bng 3.1- Cỏc thụng s ca ng c Wave - .48 v DANH MC CC HèNH V TH Hỡnh 1.1 T l (khi lng) cỏc cht c hi khớ thi ng c xng Hỡnh 1.2 B x lý xỳc tỏc ba ng 19 Hỡnh 2-2: S cỏc vựng ca lp du bụi trn 43 Hỡnh 3.1- p sut khớ th xi lanh ng vi nhiờn liu xng ch ton ti 49 Hỡnh 3.2- Nhit ca khớ th ti cỏc vựng xi lanh ng vi nhiờn liu xng ch ton ti 50 Hỡnh 3.3- Nhit trung bỡnh ca khớ th xi lanh ng vi nhiờn liu xng 50 ch ton ti 50 Hỡnh 3.4 - So sỏnh ỏp sut khớ th tớnh toỏn xi lanh ng vi nhiờn liu xng ch ton ti: ng 1- kt qu tớnh theo mụ hỡnh lp; ng 2- kt qu tớnh t BOOST 51 Hỡnh 3.5 - So sỏnh nhiit khớ th tớnh toỏn xi lanh ng vi nhiờn liu xng ch ton ti: ng 1- kt qu tớnh theo mụ hỡnh lp; ng 2- kt qu tớnh t phn mm BOOST 52 Hỡnh 3.6 - Hm lng HC (trờn c s phõn t xng) cỏc ch ti ng vi cỏc loi nhiờn liu: 1- xng, - khớ thiờn nhiờn, - khớ thiờn nhiờn bin i phõn t 53 Hỡnh 3.7 - Hm lng HC (trờn c s phõn t xng) ph thuc h s d lng khụng khớ ng vi loi nhiờn liu: 1- xng, - khớ thiờn nhiờn, - khớ thiờn nhiờn bin i phõn t 54 vi LI NểI U Ngy nay, mụi trng ang b hu hoi nghiờm trng t nhiu ngun khỏc Mt nhng ngun ụ nhim ch yu l khớ thi ng c t gõy Ngay t khớ thi ca ng c c quan tõm, nhim v t cho cỏc nh nghiờn cu v ch to ng c l phi ỏp dng cỏc bin phỏp khỏc gim cỏc thnh phn c hi khớ thi ca ng c ó cú rt nhiu bin phỏp c nghiờn cu v s dng thc t nhng tng lai cn phi cú cỏc bin phỏp hu hiu hn gii quyt trit quan trng ny Trong giai on ng lnh v chy m mỏy, hu nh ton b cỏc thnh phn c hi c to ng c, c bit l cỏc thnh phn hydrocacbon (HC), c x trc tip vo mụi trng khụng qua x lý vỡ cỏc thit b trung hũa khớ thi cha t n nhit lm vic Do vy, vic nghiờn cu cỏc quỏ trỡnh lý húa v nhit ng ca s to thnh cỏc thnh phn c hi ny cú bin phỏp gim chỳng t bờn ng c l rt cn thit Lun ny gii thiu vic xõy dng mụ hỡnh toỏn y nghiờn cu s to thnh cỏc thnh phn c hi, c bit l HC ng c lm c s nghiờn cu cỏc nhõn t nh hng n s ụ nhim khớ x S hỡnh thnh HC ng c luụn i lin vi cỏc quỏ trỡnh lý húa ca chu trỡnh cụng tỏc Do vy, mụ hỡnh tớnh toỏn HC phi c xõy dng cựng vi mụ hỡnh tớnh toỏn chu trỡnh nhit ng ng c Em xin chõn thnh cm n Thy giỏo hng dn, PGS.TS Hong ỡnh Long, ó nhit tỡnh giỳp quỏ trỡnh lm lun vn, xin chõn thnh cm n cỏc Thy Cụ B mụn ng c t - Trng i hc Bỏch khoa H ni cng nh cỏc cng s ó to iu kin giỳp v úng gúp ý kin cho bn lun ny vii Do thi gian, trỡnh cũn hn ch v õy l mng nghiờn cu cũn khỏ mi, ti khụng th trỏnh c sai sút nht nh Kớnh mong c s quan tõm, gúp ý ca cỏc Thy v Chuyờn gia ti c y v hon thin hn quỏ trỡnh nghiờn cu tip theo Xin chõn thnh cm n! H ni, ngy 24 thỏng nm 2013 Hc viờn thc hin Nguyn Vn Dng viii CHNG GII THIU CHUNG 1.1 Vn phỏt thi ca ng c t 1.1.1 Cỏc thnh phn phỏt thi c hi chớnh ca ng c t Quỏ trỡnh chỏy lý tng ca hn hp hydrocarbon vi khụng khớ ch sinh CO2, H2O v N2 Tuy nhiờn, s khụng ng nht ca hn hp cng nh tớnh cht phc ca cỏc hin tng lý húa din quỏ trỡnh chỏy nờn khớ x ng c t luụn cú cha mt hm lng ỏng k nhng cht c hi nh oxit nit (NO, NO2, N2O, gi chung l NOx), monoxit carbon (CO), cỏc hydrocarbon cha chỏy (HC) v cỏc ht rn, c bit l b húng (trong ng c diesel) [1, 2] Nng cỏc cht ụ nhim khớ x ph thuc vo loi ng c v ch hnh ng c Diesel, nng CO rt nh chim t l khụng ỏng k, nng HC ch bng khong 20% nng HC ca ng c xng cũn nng NOx ca hai loi ng c cú giỏ tr tng ng Trỏi li, b húng l cht gõy ụ nhim quan trng khớ x ng c Diesel, nhng khụng ỏng k khớ x ng c xng Sau õy phõn tớch c th tng thnh phn c hi khớ x ca ng c + CO: Monoxit carbon l sn phm chỏy ca C nhiờn liu iu kin thiu oxy Monoxit carbon dng khớ khụng mu, khụng mựi Khi kt hp vi st cú sc t ca mỏu s to thnh mt hp cht ngn cn quỏ trỡnh hp th oxy ca mỏu, lm gim kh nng cung cp oxy cho cỏc t bo c th Monoxit carbon rt c, ch vi mt hm lng nh khụng khớ cú th gõy cho ngi t vong Hm lng cc i cho phộp [CO] = 33mg/m3 + HC: (Hydrocarbon, ụi cũn c ký hiu l CmHn) l cỏc loi hydrocarbon cú nhiờn liu hoc du bụi trn khụng chỏy ht cha khớ thi Hydrocarbon cú rt nhiu loi Mi loi cú mc c hi khỏc nờn khụng th ỏnh giỏ chung mt cỏch trc tip Vớ d, paraffin v naphtalin cú th coi l vụ hi Trỏi li, cỏc loi hydrocarbon thm thng rt c, vớ d nh hydrocarbon cú nhõn benzen cú th gõy ung th n gin a cỏc tiờu chun v mụi trng, Do ú, thnh phn lng nhiờn liu lp du cú th c xỏc nh bng phng phỏp s t phng trỡnh (3.79) vi iu kin biờn v mụ hỡnh nhit ng ca chu trỡnh cụng tỏc theo gúc quay ca trc khuu S thay i thnh phn lng nhiờn liu lp du chớnh l lu lng HC i vo chaý hnh trỡnh gión n v thi Lng HC tớnh toỏn t hai phn ngun trờn c ho hp vi khớ ó chỏy thi k gión n v s b ụ xy hoỏ mt phn khớ chỏy cú nhit cao v cú ụ xy d tha 2.4.2 S ụxi hoỏ HC phớa sau mng la S ụxi hoỏ HC to thnh theo c ch ó c mụ t trờn cú th xy quỏ trỡnh gión n v quỏ trỡnh thi S ụxi hoỏ ny xy c xi lanh (s ụxi hoỏ sau chỏy hnh trỡnh gión n) v ti ca thi (trong quỏ trỡnh thi t do) Tc ụxi hoỏ HC c thc hin theo phng trỡnh sau: d HC E a b C R AHC O2 exp dt RT (2.85) Trong ú: Ký hiu ngoc vuụng [] l nng mol ( mol/cm) A- hng s t l E - ( cal/mol) nng lng kớch hot CR- l hng s hiu chnh T - l nhit khớ (K) R- l hng s khớ ( cal/mol.K) Giỏ tr ca cỏc hng s nh sau: A = 7,7.1015, E = 37230, a = 1, b = 1, R = 1987 Hm lng ụxy phng trỡnh ny c tớnh theo mụ hỡnh nhit ng, cỏc sn vt chỏy c gi nh l cõn bng Th tc tớnh toỏn hm lng HC ti mi thi im tớnh theo gúc quay trc khuu cỏc iu kin nhit , ỏp sut v thnh phn cõn bng khỏc ca sn vt chỏy c lp trỡnh tớnh toỏn trờn ngụn ng FORTRAN 45 CHNG KT QU TNH TON V THO LUN 3.1 Kt qu tớnh toỏn 3.1.1 Gii thiu chung Mụ hỡnh phn ng chỏy, mụ hỡnh nhit ng v cỏc mụ hỡnh to thnh cỏc thnh phn HC ng c c thit lp vi cỏc iu kin u v iu kin biờn nh ó gii thiu chng s c gii ng thi ti mi thi im tớnh theo v trớ gúc quay trc khuu bng phng phỏp s Th tc gii c mó hoỏ bng ngụn ng FORTRAN gii trờn mỏy vi tớnh Lu chung c gii thiu trờn hỡnh (4.1) Cỏc thụng s vo ban u ca chng trỡnh tớnh chung gm ton b cỏc thụng s kt cu v thụng s lm vic ca ng c ng c s dng õy l ng c xe mỏy Way , cỏc hm thc nghim v cỏc iu kin biờn nh ó gii thiu chng Ti mi thi im ng vi mi v trớ gúc quay ca trc khuu, th tc tớnh toỏn chung c thc hin nh sau: Mụ hỡnh phn ng chỏy c ỏp dng t thi im bt u chỏy s cho ti kt thỳc quỏ trỡnh chỏy s b ( b l thi gian chỏy tớnh theo gúc quay ca trc khuu) Thụng s vo ca mụ hỡnh ny l thnh phn v tớnh cht nhit ng ca hn hp khụng khớ-nhiờn liu iu kin ỏp sut P v nhit T c tớnh t bc tớnh trc ca mụ hỡnh nhit ng Kt qu tớnh toỏn ca mụ hỡnh ny l thnh phn cõn bng ca sn vt chỏy lm s liu u vo cho mụ hỡnh HC v nhit lng chỳng sinh cung cp cho mụ hỡnh nhit ng Mụ hỡnh nhit ng cho kt qu l cỏc thụng s nhit ng ca mụi cht ú P, T lm s liu u vo cho mụ hỡnh phn ng chỏy bc sau v T b lm s liu u vo cho mụ hỡnh HC bc tớnh hin ti 46 Khi ng chng trỡnh Kim tra li d liu u vo Chn li: - H s lt khớ - P a,Pr -T W Vo d liu Chy chng trỡnh q=0ỏ720 Bc tớnh Dq=1 P, T Cp nht d liu vo Cho bc tớnh mi P, T v tớnh cht nhit ng ca hn hp q =DU Mụ hỡnh nhit ng Mụ hỡnh phn ng chỏy Cỏc thnh phn cõn bng ca sn vt chỏy Kt qu bc tớnh Tb P, Tu, Tb, T Kt qu tớnh ca chu k P- q , Tu- q ,Tb-q,T- a HC Sai s >5 % Kim tra P- q ,T-q- , Pe ỳng Kt thỳc 47 Mụ hỡnh to thnh HC Mụ hỡnh to thnh HC nhn cỏc thụng s u vo l thnh phn cõn bng ca sn vt chỏy t mụ hỡnh phn ng chỏy v Tb t mụ hỡnh nhit ng cựng vi cỏc s liu thc nghim v lý thuyt chỏy tớnh toỏn hm lng ng ca HC khớ thi Sau hon thnh mt bc tớnh, cỏc kt qu c ghi li v chng trỡnh chuyn sang tớnh toỏn bc tip theo vi khong cỏch thi gian tớnh theo gúc quay ca trc khuu l 10 v c nh vy cho n ht mt chu k 7200 gúc quay trc khuu T ú xõy dng c th P- , Tu- , Tb- , T- v hm lng trung bỡnh ca thnh phn HC mt chu k Chng trỡnh tớnh c mó hoỏ bng ngụn ng FORTRAN cựng tt c cỏc iu kin u vo c gii thiu phn ph lc ca lun ny Kt qu tớnh toỏn c cho dng bng v ghi vo cỏc file d liu rt tin li cho x lý v in bng cỏc phn mm khỏc nh Excel chng hn Qỳa trỡnh tớnh c thc hin cho ba loi nhiờn liu khỏc l xng, khớ thiờn nhiờn v khớ thiờn nhiờn qua bin i phõn t, v c thc hin trờn cựng loi ng c v cựng iu kin biờn (mụi trng) Cỏc thụng s ca ng c c cho bng 3.1 Thụng s k thut Giỏ tr Loi ng c Xng, k, xl, lm mỏt bng khụng khớ Dung tớch xi lanh 97 cm3 ng kớnh x Hnh trỡnh piston 50 mm x 49,5 mm T s nộn 9,0 : Cụng sut ti a 5,1kW/8.000 vũng/phỳt Mụ-men cc i 7,0N.m/5.500 vũng/phỳt Bng 3.1- Cỏc thụng s ca ng c Wave- 3.1.2 ỏnh giỏ tin cy ca mụ hỡnh thit lp cú th s dng mụ hỡnh thit lp cho vic nghiờn cu hon thin chu trỡnh nhit ng cng nh c im to thnh cỏc thnh phn c hi HC vi cỏc loi 48 nhiờn liu khỏc cn phi bit c tin cy ca mụ hỡnh Vic ỏnh giỏ tin cy ca mụ hỡnh phi da trờn kt qu tớnh toỏn ca nú vi cỏc s liu so sỏnh sn cú Kt qu tớnh toỏn cỏc thụng s nhit ng ca chu trỡnh ng vi nhiờn liu xng ch nh mc c th hin trờn cỏc hỡnh (3.1), (3.2) v (3.3) Hỡnh (3.1) biu din s thay i ỏp sut khớ th xi lanh ng c theo gúc quay ca trc khuu Hỡnh (3.2) biu din s thay i nhit khớ th vựng hn hp cha chỏy v vựng khớ ó chỏy xi lanh theo gúc quay ca trc khuu Nhit trung bỡnh ca khớ th c biu din trờn hỡnh (3.3) Trc chỏy thỡ nhit ny chớnh l nhit hn hp cha chỏy Sau kt thỳc quỏ trỡnh chỏy thỡ nhit ny bng nhit khớ chỏy Trong thi gian chỏy nhit trung bỡnh ca khớ: T x.Tb x Tu (3.1) Vi ng c t chỏy cng bc, tc chỏy nhanh nờn ng nhit hỡnh cú dng gn nh kt hp ng nhit hn hp cha chỏy v khớ ó chỏy hai khong gúc quay trc khuu Aps suất khí thể (bar) 60 50 40 30 20 10 180 270 360 450 Góc quay trục khuỷu (độ) 540 Hỡnh 3.1- p sut khớ th xi lanh ng vi nhiờn liu xng ch ton ti 49 Nhiệt độ khí thể (K) 3000 T- chỏy 2500 2000 1500 T-cha chỏy 1000 500 180 270 360 450 Góc quay trục khuỷu (độ) 540 Hỡnh 3.2- Nhit ca khớ th ti cỏc vựng xi lanh ng vi nhiờn liu xng ch ton ti Nhiệt độ khí thể (K) 3000 2500 2000 1500 1000 500 180 270 360 450 540 Góc quay trục khuỷu (độ) Hỡnh 3.3- Nhit trung bỡnh ca khớ th xi lanh ng vi nhiờn liu xng ch ton ti ỏnh giỏ tin cy ca mụ hỡnh tớnh, thỡ cú hai phng phỏp: - Phng phỏp th nht: so sỏnh kt qu chy mụ hỡnh tớnh vi kt qu o c bng thc nghim - Phng phỏp th hai: so sỏnh kt qu nhn c vi kt qu tớnh cựng iu kin vi mt phn mm tớnh toỏn khỏc ó c s dng v kim nghim qua thc t õy, hn ch v trang thit b thớ nghim chuyờn ngnh nờn ta s dng phng phỏp th hai ú l so sỏnh kt qu nhn c vi kt qu tớnh t phn mm BOOST ca hóng AVL c trang b cho Phũng thớ nghim ng c ca B mụn 50 ng c t - Trng i hc Bỏch khoa H ni Do phn mm BOOST ch tớnh c cỏc thụng s nhit ng ca chu trỡnh P , T- v cỏc thụng s c trng cho ch tiờu kinh t k thut ca ụng c m khụng cho phộp tớnh thnh phn sn vt chỏy nờn õy ta ỏnh giỏ tin cy ca mụ hỡnh lp qua vic so sỏnh kt qu tớnh toỏn cỏc thụng s nhit ng P- , T- vi kt qu tng ng tớnh c t phn mm BOOST Cỏc thụng s u vo v kt qu tớnh toỏn khỏc t phn mm BOOST cựng iu kin tớnh vi mụ hỡnh lp c gii thiu phn ph lc Kt qu ca mụ hỡnh tớnh õy v kt qu tớnh t phn mm BOOST c th hin trờn th P- (Hỡnh 3.4): ỏp sut khớ th xi lanh ng c theo gúc quay ca trc khuu v th T- (Hỡnh 3.5): nhit khớ th xi lanh theo gúc quay ca trc khuu T hai th hỡnh (3.4) v hỡnh (3.5) ta nhn thy rng kt qu theo mụ hỡnh lp phự hp vi kt qu tớnh bng phn mm BOOST Tuy nhiờn cú s sai khỏc nh gia kt qu t mụ hỡnh tớnh v kt qu t mụ hỡnh BOOST, iu ú l khụng th trỏnh bi vỡ xõy dng mụ hỡnh tớnh, cng nh phn mm BOOST cú s dng mt s gi thit v mt s h s thc nghim Hn na, mụ hỡnh tớnh khụng xột n s sai khỏc gia cỏc chu k hot ng ca ng c v tớnh cht khớ ng cng khụng c xột n áp suất khí thể (bar) 60 50 40 30 20 10 180 270 360 450 Góc quay trục khuỷu (độ) 540 Hỡnh 3.4 - So sỏnh ỏp sut khớ th tớnh toỏn xi lanh ng vi nhiờn liu xng ch ton ti: ng 1- kt qu tớnh theo mụ hỡnh lp; ng 2- kt qu tớnh t BOOST 51 Nhiệt độ khí thể (K) 3000 2500 2000 1500 1000 500 180 270 360 450 540 Góc quay trục khuỷu (độ) Hỡnh 3.5 - So sỏnh nhiit khớ th tớnh toỏn xi lanh ng vi nhiờn liu xng ch ton ti: ng 1- kt qu tớnh theo mụ hỡnh lp; ng 2- kt qu tớnh t phn mm BOOST p sut ch th trung bỡnh pi l mt nhng thụng s ỏnh giỏ mc hon thin ca chu trỡnh lm vic ca ng c, giỏ tr ca nú th hin mc hon thin ca chu trỡnh v mt chuyn bin nhit thnh cụng c gii Trong mụ hỡnh tớnh gớa tr ca pi ng c chy ch ton ti ti s vũng quay 5500 vũng/phỳt =11,31 (bar), cng vi iu kin nh trờn thỡ kt qu tớnh t phn mm BOOST cú giỏ tr = 11,36 (bar) Vy sai s tớnh toỏn õy l = 11,36 11,31 100 % 0,44% 11,36 Mt khỏc kt qu kim nghim cụng sut thit k ca ng c cho thy: Ne Pe Vh i.n ; 30 (3.2) Trong ú: Pe l ỏp sut cú ớch ca ng c: Pe Pi Pm Pm l ỏp sut tn hao c gii trung bỡnh: Pm 0,05 0,0150 C m MPa C m Tc trung bỡnh ca pittụng: C m Sn 60 S - Hnh trỡnh pớt tụng (m) n Cm - Tc ng c (vũng/ phỳt) 0,088x5500 16,133m / s 30 52 (3.3) (3.4) pm 0,03 0,0120x16,133 0.225(MPa) 2,25(bar) Pe 11,31 2,25 9.06 bar 9,06 10 5.0,45 10 3.4.5500 Ne 10 74 75 KW 30 75 74,75 So vi N e (thit k)=75KW thỡ sai s õy l = 100% 0,33% 75 Nh vy, ta khng nh rng mụ hỡnh tớnh toỏn m bo tin cy v tớnh chớnh xỏc 3.2 Cỏc nhõn t nh hng n phỏt thi HC 3.2.1 Ch ti khỏc ca ng c Hỡnh (3.6) trỡnh by di õy l kt qu tớnh toỏn hm lng HC cỏc ch ti khỏc ng vi tng loi nhiờn liu ng c chy ch n=5500 vũng/phỳt, Khi so sỏnh hm lng HC khớ thi thỡ ta quy v phn t xng 300 HC (phần triệu) 250 200 150 100 50 20 40 60 80 Phần trăm tải 100 Hỡnh 3.6 - Hm lng HC (trờn c s phõn t xng) cỏc ch ti ng vi cỏc loi nhiờn liu: 1- xng, - khớ thiờn nhiờn, - khớ thiờn nhiờn bin i phõn t Hỡnh 3.6 so sỏnh hm lng HC khớ thi ng c ng vi ba loi nhiờn liu nghiờn cu Kt qu cho thy nhiờn liu xng cho hm lng HC ln nht, tip theo l khớ thiờn nhiờn v khớ thiờn nhiờn qua bin i phõn t Vi c ba loi nhiờn liu, ti tng thỡ hm lng HC tng iu ny cng c gii thớch da trờn c ch hỡnh thnh HC Khi tng ti, ngha l tng lng hn hp np vo xi lanh ng 53 c lm cho ỏp sut nộn tng, vy mc nộn hn hp vo v gii phúng cỏc khe hp tng Tng t, s hp th v khuych tỏn HC ca mng du cng tng nhit khớ chỏy hnh trỡnh gión n v thi tng khụng nhiu lm quỏ trỡnh ụ xy hoỏ HC tng khụng nhiu Kt qu chung l HC tng tng ti Vi khớ thiờn nhiờn v c bit l khớ thiờn nhiờn qua bin i phõn t tc chỏy nhanh v phõn t nhiờn liu thuc phõn t nh (hm lng cacbon nhiờn liu thp) hn nhiu so vi nhiờn liu xng nờn hm lng HC khớ thi thp hn so vi xng 3.2.2 Thnh phn hn hp khỏc HC (phần triệu) 1200 1000 800 600 400 200 0.6 0.8 1.2 Hệ số d- l-ợng không khí 1.4 Hỡnh 3.7 - Hm lng HC (trờn c s phõn t xng) ph thuc h s d lng khụng khớ ng vi loi nhiờn liu: 1- xng, - khớ thiờn nhiờn, - khớ thiờn nhiờn bin i phõn t Hm lng HC khớ thi l quỏ trỡnh chỏy hn hp khụng hon ton, cho nờn hm lng HC ph thuc rt nhiu vo mc m c ca hn hp, hn hp cng giu nhiờn liu thỡ hm lng HC thi cng ln i vi nhiờn liu xng, c trng s dng cỏc loi xng trờn ụ tụ c xỏc nh bng thnh phn hoỏ hc v hm lng cỏc cht ph gia, vic tng thnh phn hyrocacbua thm vo nhiờn liu tng tớnh chng kớch n ca nhiờn liờu lm cho hm lng HC s dng nhiờn liu xng cao hn rt nhiu Vi nhiờn liu khớ thiờn nhiờn bin i phõn t, hm lng cỏc bon nhiờn liu thp hn nhiu so vi xng nờn cựng iu kin chỏy nh thỡ hm lng HC cng thp hn nhiu 54 so vi xng Trờn hỡnh 3.7 ta thy hm lng HC i vi khớ thiờn nhiờn bin i phõn t l nh nht v cú th núi l khụng ỏng k iu kin lm vic bỡnh thng ca ng c ( =1) 3.3.Túm tt kt qu Mụ hỡnh toỏn mụ t cỏc quỏ trỡnh ni ti ng c c thit lp bao gm mụ hỡnh phn ng chỏy, mụ hỡnh nhit ng v cỏc mụ hỡnh hỡnh thnh HC ó c mó hoỏ trờn ngụn ng FORTRAN mụ phng cỏc quỏ trỡnh ng c v tớnh toỏn c cỏc thụng nhit ng cng nh thnh phn khớ thi Kt qu ca mụ hỡnh tớnh toỏn cho ng c Way s dng nhiờn liu xng phự hp vi kt qu tớnh t phn mm mụ phng BOOST Cụng sut cú ớch tớnh toỏn phự hp vi cụng sut thit k ng c Cỏc kt qu ca mụ hỡnh cú th ỏnh giỏ c nng khớ thi c hi HC ng vi cỏc ch lm vic ca ng c ch ng lnh hm lng phỏt thi HC cao Tuy nhiờn, ng c chy m dn thỡ HC gim ti hm lng n nh ch chy m mỏy, cng tng ti thỡ HC cng tng Hn hp nht gúp phn lm gim HC mónh lit 55 THO LUN Qua s phõn tớch v tớnh toỏn trờn ta thy: Khi hn hp cng giu nhiờn liu thỡ hm lng HC thi cng ln Khi tng ti, ngha l tng lng hn hp np vo xi lanh ng c lm cho ỏp sut nộn tng, vy mc nộn hn hp vo v gii phúng cỏc khe hp tng Tng t, s hp th v khuych tỏn HC ca mng du cng tng nhit khớ chỏy hnh trỡnh gión n v thi tng khụng nhiu lm quỏ trỡnh ụ xy hoỏ HC tng khụng nhiu Kt qu chung l HC tng tng ti Kt lun ti ó xõy dng v thit lp thnh cụng mụ hỡnh toỏn biu din quỏ phỏt thi HC ng c xe mỏy Mụ hỡnh tớnh toỏn cú tin cy cao (so sỏnh Ne v HC vi s liu thớ nghim) Vỡ vy, cú th dựng nghiờn cu cỏc nhõn t nh hng n phỏt thi HC v cỏc bin phỏp gim HC s c thc hin hng phỏt trin tip theo ca ti T kt qu nghiờn cu, cú th rỳt bin phỏp gim HC t bờn ng c nh sau: - Giai on ng lnh v chy m mỏy: chy khụng ti nhanh ng c nhanh núng - Hn ch cỏc ch chuyn tip - Khụng chy hn hp quỏ m, tt nht n 1,1 Hng nghiờn cu tip Nghiờn cu c im phỏt thi HC ca ng c xe mỏy quỏ trỡnh hnh t ú a bin phỏp ti u gim chỳng t bờn ng c 56 CHNG KT LUN Trong lun ny, mụ hỡnh toỏn mụ t nhit ng xi lanh ng c v s hỡnh thnh cỏc khớ thi HC ó c thit lp ỏnh giỏ tớnh nng lm vic ca ng c cng nh mc phỏt thi HC Cú th rỳt c nhng kt lun sau: 1.Thit lp c mụ hỡnh tớnh toỏn quỏ trỡnh nhit ng ca ng c t v s hỡnh thnh cỏc thnh phn c hi chớnh khớ thi 2.Vic so sỏnh kt qu tớnh t mụ hỡnh lp vi tớnh toỏn t phn mm BOOST cho thy mụ hỡnh lp m bo tin cy Kho sỏt c nh hng ca ch lm vic ng c n cỏc thnh phn c hi khớ thi a bin phỏp s dng ng c hp lý Kt qu ca mụ hỡnh tớnh toỏn ch rng nhiờn liu khớ thiờn nhiờn qua bin i phõn t to lng khớ thi c hi HC thp nht Nh vy, cn phi nghiờn cu to c ngun nhiờn liu ny v ỏp dng vo thc t 57 TI LIU THAM KHO [1] Nguyn Tt Tin Nguyờn lý ng c t trong, NXB giỏo dc, nm 2000 [2] Phm Minh Tun Chuyờn khớ thi ng c v ụ nhim mụi trng H ni 11/2000 [3] Trn Vn T,Phm Minh Tun, Trn Thanh Hi Tựng, Xuõn Kớnh, V Th Lt, Lờ Thng Hin, Lờ Anh Tun Nghiờn cu gim ụ nhim mụi trng khớ thi ca cỏc phng tin giao thụng gõy ra.Trng HBK-HN, nm 2000 [4] Bựi Vn Ga, Vn Th Bụng, Phm Xuõn Mai, Trn Vn Nam, Trn Thanh Hi Tựng ễ tụ v ụ nhim mụi trng NXB giỏo dc, nm 1999 [5] Nguyn T Dng Chun b hn hp v quỏ trỡng chỏy ng c t Bi ging sau i hc- Trng HBK-HN, H ni 1997 [6] Phm Hng Minh, Lờ Quc Trung Nhiờn liu sch cho mụi trng xanh 14 VSAE ICAT 2002 [7] Nguyn Ngc Dip Ethanol- one of Promising Fuel Using for Internal Compustion Engines 037 VSAE ICAT2002 [8] Hong ỡnh Long Mụ hỡnh hoỏ quỏ trỡnh to thnh Hydrocacbon ng c xng giai on ng lnh v chy m mỏy Tp Khoa hc & cụng ngh cỏc Trng i hc k thut s 32+33/2002 [9] Hoang Dinh Long Experimental and theoretical investigattion of cold-start exhaust behaviour under trategic engine control PhD thesis, Nanyang technological University, Singapore, 2001 [10] S Allenby, W-C Chang, A Megaritis and ML Wyszynski Hydrogen enrichment: a way to maitain conbustion stability in natural gas fuelled engine with exhaust gas recirculation, the potential of fuel reforming ImechE 2001 Vol 215 part D [11] A Chow and MML Wyszynski Modelling the monolithic exhaust converter/fuel reformer reactor-a zonal approach ImechE 2000 Vol 214 part D [12] S.H Chan, H.M Wang Effect of natural gas composition on autothermal fuel reforming products Fuel processing technology 64 (2000) 58 [13] J I Ramos Internal combustion engine modelling Hemisphere publishing corporation, 1989 [14] Heywood, J B (1997) Motovehicle Emissions Control: Past Achievements, Future Prospects IMechE-The Institution of Engineering, Singapore [15] Heywood, J B (1988) Internal Combustion Engine Fundamentals McGraw Hill, New York, p930 [16] Raine, R., Stone, C R., and Gould, J (1995) Modelling of Nitric Oxide Formation in Spark Ignition Engines with a Multizone Burned Gas Combustion and Flame, vol 102, pp241-255 [17] Faiz, A., Wearver, C S., and Walsh, M P (1996) Air Pollution from Motor Vehicles, Standards and Technologies Controlling Emissions Washington [18] Chan, S H and Hoang, D L (1999) Heat Transfer and Chemical Reactions in Exhaust System of a Cold-Start Engine International Journal of Heat and Mass Transfer V42 (1999) pp4165-4183 [19] Hamrin, Douglas A and Heywood, John B Modeling of Engine -out Hydrocarbon Emission for Prototype Production Engines SAE 950984 [20] JANAF (1971) JANAF Thermodynamic Tables Second Edition, Dow Chemical Co [21] Ferguson, C R (1986) Internal Combustion Engines - Applied thermosciences John Wiley & Sons [22] Olikara,C and Borman, G (1975) Properties of equilibrium combustion products with some applications on IC engines SAE750468 59 ... định đặc điểm phát thải HC động xe máy giai đoạn khởi động lạnh chạy ấm máy nhân tố ảnh hƣởng 1.2.2 Phạm vi đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu đặc điểm phát thải HC động xe máy giai đoạn khởi động lạnh. .. xử lý khí thải đƣờng ống thải Do đó, động xe máy cần nghiên cứu giảm phát thải HC từ bên động cơ, đặc biệt giai đoạn khởi động lạnh chạy ấm máy mà bình thƣờng hàm lƣợng phát thải giai đoạn cao... lập mô hình toán biểu diễn phát thải HC động xe máy - Xác định đặc điểm phát thải HC nhân tố ảnh hƣởng đến phát thải HC động - Đề xuất phân tích biện pháp giảm HC từ bên động 22