Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án nghiên cứu về các phương pháp hiện thực hóa động cơ GCI và tập trung đánh giá các ảnh hưởng của giai đoạn phun mồi đến hiệu suất động cơ, thời gian cháy trễ,... đối với động cơ Diesel nhiều xylanh. Để tối ưu quá trình cháy, thông qua các tài liệu, báo cáo,... ta lựa chọn sử dụng nhiên liệu GB Gasonline Biodiesel. Và tiến hành so sánh hiệu quả làm việc của các loại nhiên liệu GB có nồng độ Biodiesel khác nhau. Từ đó chỉ ra những phương pháp hiện thực, tối ưu hóa quá trình làm việc của động cơ GCI.
LỜI MỞ ĐẦU Trong xu hội nhập nay, công nghiệp Việt Nam đứng hội đầy tiềm ngành công nghiệp ô tô Việt Nam không ngoại lệ Ở nước ta số lượng ô tô đại lưu hành ngày tăng Các loại ô tô cải tiến theo hướng tăng công suất, tốc độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử hố q trình điều khiển hạn chế mức thấp thành phần ô nhiễm khí xả động Với phát triển mạnh mẽ tin học vai trò dẫn đường, trình tự động hóa sâu vào ngành sản xuất sản phẩm chúng, số tơ Nhờ giúp đỡ máy tính để cải thiện q trình làm việc nhằm đạt hiệu cao chống ô nhiểm môi trường, tối ưu hố q trình điều khiển dẫn đến kết cấu động ô tô thay đổi phức tạp, làm cho người sử dụng cán công nhân kỹ thuật ngành ô tô nước ta nhiều lúng túng sai sót nên cần có nghiên cứu cụ thể hệ thống điện tử động tơ Vì sinh viên ngành động lực trường, em chọn đề tài: "Nghiên cứu ảnh hưởng giai đoạn phun mồi đến cháy nén xăng (GCI) động Diezel nhiều xi lanh" làm đề tài tốt nghiệp Em mong với đề tài em củng cố tốt kiến thức để trường em đóng góp vào ngành cơng nghiệp tơ nước ta, để góp phần vào phát triển chung ngành CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ I CÁC 1.1 Khái VẤN ĐỀ CHUNG niệm chung hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử Hệ thống phun nhiên liệu (HTPNL) có điều khiển điện tử hệ thống điều khiển lượng nhiên liệu phun điều khiển lượng nhiên liệu phun, thời điểm phun thời điểm đánh lửa (động xăng) phù hợp với chế độ làm việc điều kiện môi trường khai thác cụ thể động để nâng cao cơng suất riêng, tính kinh tế nhiên liệu giảm thiểu nhiễm khí thải Khái niệm tổng quát hiểu sau: + Với động xăng: - Đối với động phun xăng vào đường ống nạp vào họng xupap nạp có HTPNL điều khiển lượng xăng phun, có hệ thống điều khiển lượng xăng phun thời điểm đánh lửa - Đối với động phun xăng trực tiếp vào xi lanh HTPNL điều khiển lượng xăng phun, thời điểm phun thời điểm đánh lửa Các HTPNL điều khiển lượng nhiên liệu phun gọi Jetronic, HTPNL điều khiển thời điểm phun, thời điểm đánh lửa lượng phun gọi Motronic + Với động diesel: HTPNL diesel điều khiển điện tử điều khiển lượng nhiên liệu phun thời điểm phun 1.2 Ưu, nhược điểm HTPNL điều khiển điện tử 1.2.1 Ưu điểm a Tăng cơng suất lít Việc sử dụng HTPNL điều khiển điện tử tạo điều kiện để tăng cơng suất lít động lí sau: - Áp suất phun cao chất lượng q trình phun cháy tốt - Bộ điều khiển điện2 tử HTPNL đại vừa có chức điều khiển lượng phun điều khiển thời điểm phun đánh lửa cho phép tối ưu trình phun, đánh lửa nên chất lượng trình cháy tốt - Việc dùng HTPNL có điều khiển điện tử tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng tua bin tăng áp, động công suất nhỏ - Đối với động xăng bỏ chế hòa khí nên kết cấu đường nạp dễ dàng tối ưu hóa để thực việc tăng áp động tạo điều kiện nạp đầy khơng khí nạp cho xy lanh động b Giảm tiêu hao nhiên liệu Khi sử dụng HTPNL điều khiển điện tử giảm mức tiêu hao nhiên liệu động nguyên nhân sau: - Cho phép định lượng nhiên liệu phun xác phù hợp với chế độ điều kiện làm việc động có xét đến yếu tố vận hành thông số môi trường - Đối với động xăng, xăng phun vào họng xu páp nạp xylanh trực tiếp vào xylanh cho phép phân bố xăng cho xylanh tránh tượng ngưng đọng xăng đường ống nạp tình trạng hỗn hợp khơng đồng xylanh động nhiều xy lanh c Động nhạy cảm với điều khiển làm việc tốt chế chế độ không ổn định Khi sử dụng HTPNL điều khiển điện tử, động có phản ứng tốt điều khiển người vận hành làm việc tốt chế độ không ổn định, nguyên nhân - Các q trình điều khiển điện điện tử có quán tính nhỏ - Hiệu gia tốc tức thời động phương tiện tốt - Rút ngắn tối ưu 3quá trình khởi động sấy nóng - Cải thiện làm việc ổn định động chế độ không tải d Giảm mức độ độc hại khí thải sau: Khi sử dụng HTPNL điều khiển điện tử, giảm mức độ ô nhiễm môi trường động cơ, nguyên nhân sau: - Nhiên liệu phun tơi áp suất phun cao nên hỗn hợp nhiên liệu - khơng khí hòa trộn tốt hơn, phân bố xylanh nên trình cháy tốt - Việc sử dụng cảm biến ô xy cho phép hiệu chỉnh thành phần hỗn hợp chuẩn chế độ làm việc động xăng, kết hợp với luân hồi khí thải sử dụng xử lý khí thải ba chức năng, giảm thiểu tối đa thành phần độc hại khí thải 1.2.2 Nhược điểm - Cấu tạo HTPNL phức tạp hệ thống phải có đầy đủ thành phần cảm biến, điều khiển điện tử, cấu chấp hành số thành phần khác - Giá thành HTPNL đắt, giá thành chung động phương tiện đắt II PHÂN LOẠI Trong phạm vi đề tài, em tiến hành phân loại HTPNL Diesel điều khiển điện tử Nhìn chung, HTPNL Diesel đa dạng thiết kế, nguyên lý hoạt động phạm vi áp dụng Đối với HTPNL diesel nói chung, phân loại theo tiêu chí sau: * Theo đặc điểm kết cấu chung: phân thành nhóm lớn là: + HTPNL diesel dùng BCA kiểu dãy + HTPNL diesel dùng BCA phân phối + HTPNL riêng biệt cho xi lanh, gồm loại là: - HTPNL dùng BCA-VP kết hợp, gọi hệ thống UIS ( Unit Injector System ) - HTPNL dùng BCA riêng biệt cho xy lanh, gọi hệ thống UPS (Unit Pump System ) + HTPNL diesel điều khiển điện tử dùng bình tích áp, gọi HTPNL diesel kiểu Common Rail - CR * Theo phương pháp kiểm soát lượng nhiên liệu phun: chia thành nhóm lớn: - Dùng rãnh xoắn (Helix - Controlled) cửa nạp/ xả (Port Controlled) BCA truyền thống - Dùng van điện từ ( Solenoid - Valve - Controlled ) HTPNL diesel điều khiển điện tử * Theo phương pháp điều khiển: chia thành loại: - Điều khiển khí - Điều khiển điện - - Điều khiển thủy lực - Điều khiển điện tử Sơ đồ phân loại HTPNL diesel hãng Bosch trình bày hình Đặc tính kỹ thuật HTPNL diesel hãng Bosch trình bày Phụ lục Những cải tiến không ngừng HTPNL diesel nhân tố then chốt để nâng cao công suất động cơ, tạo khả đáp ứng điều luật môi trường ngày khắt khe trì ưu điểm suất tiêu hao nhiên liệu Hiện nay, thiết kế HTPNL diesel cần phải đảm bảo đồng thời hài hòa mục tiêu sau: - Tăng cơng suất riêng mô men xoắn riêng động - Giảm mức tiêu hao nhiên liệu - Giảm mức ô nhiễm khí thải - Đảm bảo đặc tính NVH (Noise, Vibration, Harshness) NVH thuật ngữ chuyên môn mới, đề cập đến vấn đề tồn động diesel lắp phương tiện giới đường bộ, bao gồm: tiếng ồn - Noise, rung động - Vibration mức độ êm dịu - Harshness NVH trở ngại lớn sử dụng động diesel xe Do vậy, mức độ phát triển động diesel xe phụ thuộc mạnh vào đặc tính NVH chúng Để đạt mục tiêu này, cần giảm tiếng ồn cháy động diesel lan truyền tiếng ồn rung động qua bề mặt động cơ, gối đỡ động cơ, khung xe hệ thống truyền lực Với HTPNL diesel truyền thống có nhiều hạn chế ( áp suất phun thấp phụ thuộc vào chế độ tải, tốc độ động cơ, thời điểm phun thời gian phun khó thay đổi, điều khiển khí truyền thống có độ trễ lớn, độ xác khơng cao, khó định lượng xác lượng nhiên liệu phun,…) nên khó đáp ứng dược mục tiêu nêu Chính vậy, việc điện tử hóa HTPNL diesel xu tất yếu trở thành tiêu chuẩn nước có điều luật mơi trường khắt khe Tùy theo mức độ điện tử hóa, HTPNL diesel có điểm mạnh/ yếu khác Trên thực tế, HTPNL diesel truyền thống dùng BCA kiểu dãy BCA phân phối cải tiến phần cách sử dụng van cao áp điều khiển điện tử Hình 1.1: Sơ đồ phân loại HTPNL diesel hãng Bosch III NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH PHUN NHIÊN LIỆU TRÊN CÁC ĐỘNG CƠ DIESEL HIỆN ĐẠI Quá trình cháy động diesel phụ thuộc chủ yếu vào cách thức nhiên liệu phun vào buồng cháy, thường biển diễn thông qua quy luật cung cấp nhiên liệu đặc tính phun (Injection Characteristic) Các tiêu chí quan trọng trình phun nhiên liệu diesel bao gồm: thời điểm khoảng thời gian phun, mức độ phun tơi phân bố nhiên liệu không gian buồng cháy, tốc độ phun ( lượng nhiên liệu theo góc quay trục khuỷu/ trục cam), tổng lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình Để động hệ thống phun nhiên liệu diesel họat động hiệu tất yếu tố thay đổi nói cần phải xem xét cách kỹ lưỡng Chất lượng hiệu trình tạo hỗn hợp phụ thuộc chủ yếu vào HTPNL diesel Những thơng số thay đổi q trình phun có ảnh hưởng tới trình tạo hỗn hợp, diễn biến trình cháy ( có ảnh hưởng tới mức độ ô nhiễm, công suất/hiệu suất động cơ) bao gồm: thời điểm phun nhiên liệu, đặc tính phun, áp phun, hướng phun số tia phun 3.1 Sự phân bố hỗn hợp động diesel * Hệ số dư lượng khơng khí λ: Là tỷ số lượng khơng khí nạp thực tế lượng khơng khí lý thuyết cần để đốt cháy hoàn toàn đơn vị nhiên liệu Khi λ=1, khối lượng khí nạp với khống lượng khơng khí lý thuyết cần để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu phun vào xylanh Khi λ1, hỗn hợp gọi “hỗn hợp nghèo” * Giá trị hệ số λ động diesel: Hỗn hợp giàu nhiên liệu nguyên nhân tạo thành PM buồng cháy diesel Để hạn chế việc hình thành nhiều vùng hỗn hợp giàu, động diesel làm việc với hệ số λ tổng thể lớn Giá trị λ động diesel tăng áp tua bin khí, chế độ tồn tải khoảng từ 1.15 - Ở chế độ không tải cầm chừng chế độ khơng tải hệ số λ lớn 10 Xét góc độ đó, hệ số λ “tổng thể” thể tổng lượng nhiên liệu khơng khí xylanh Tuy nhiên, bản, trình tự bốc cháy hình thành chất ô nhiễm phụ thuộc chủ yếu vào hệ số λ “cục bộ” Do đặc điểm động diesel nên khơng thể đạt hòa trộn hồn tồn nhiên liệu với khí nạp, trước suốt q trình cháy Trong vùng hỗn hợp khơng đồng động diesel, hệ số λ “cục bộ” thay đổi khoảng rộng, từ λ = ( túy nhiên liệu) vùng thể tích chết vòi phun, tới λ = ∞ (thuần túy khơng khí) vùng biên ngồi tia phun Nếu trình phân rã nhiên liệu tốt, hệ số λ lớn chuyển động dòng khí cuối q trình nén có mức độ rối phù hợp, tạo số lượng lớn khu vực cục có nồng độ hỗn hợp nhạt Điều làm giảm hàm lượng NOx PM hình thành q trình cháy Có thể tạo q trình phân rã tốt cách phun nhiêu liệu diesel với áp suất cao ( nay, áp suất phun lớn vượt ngưỡng 2000 bar) Áp suất phun cao làm tăng vận tốc tương đối tia phun khơng khí nén xylanh nên nhiên liệu xé tơi Với mục đích nâng cao cơng suất lít, động diesel thường thiết kế để vận hành với hệ số λ nhỏ chế độ tải cao Tuy nhiên, λ nhỏ làm gia tăng mức độ ô nhiễm động nhiên liệu cháy không kiệt Do vậy, cần phải giới hạn giá trị λ ( nghĩa thể tích nhiên liệu phun vào phải tỉ lệ xác, phù hợp với lượng khơng khí có xylanh động cơ) Khi động 8diesel làm việc suất môi trường thấp (độ cao lớn) yêu cầu giảm lượng nhiên liệu phun khơng khí trở nên loãng 3.2 Thời điểm phun thời điểm cung cáp bơm cao áp * Thời điểm phun nhiên liệu: Thời điểm phun nhiên liệu, tính theo độ góc quay trục khủy tới ĐCT thời điểm mà vòi phun mở nhiên liệu bắt đầu phun vào buồng cháy Thời điểm bắt đầu phun định thời điểm bắt đầu cháy, ảnh hưởng đến mức độ ô nhiễm, mức tiêu thụ nhiên liệu mức độ ồn trình cháy Chính thế, thời điểm phun có vai trò quan trọng việc tối ưu hóa vận hành động diesel Vị trí piston so với ĐCT (cũng hình dạng đường nạp) thời điểm phun xác định trạng thái, nhiệt độ tỷ trọng dòng khí nén bên buồng cháy Do đó, mức độ hòa trộn nhiên liệu khơng khí phụ thuộc vào thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu Vì thế, thời điểm bắt đầu phun ảnh hưởng trực tiếp đến mức ô nhiễm khí thải ( chất thải dạng hạt PM, NOx, HC, CO ) Hình 1.2: Ảnh hưởng thời điểm phun thời gian phun đến suất tiêu hao nhiên liệu (a) (g/kWh) hàm lượng NOx (b) (g/kWh) Hình 1.3: Ảnh hưởng thời điểm phun thời gian phun đến hàm lượng HC (a) (g/kWh) PM (b) (g/kWh) Thời điểm phun nhiên liệu yêu cầu phụ thuộc vào chế độ tải động Do vậy, cần phải có điều chỉnh thời điểm phun chế độ tải động Trên động diesel đại dùng HTPNL điều khiển điện tử, liệu đặc tính vận hành động xác định lưu trữ dạng điện tử “Bản đồ liệu động cơ” “Bản đồ” biểu diễn thời điểm phun yêu cầu theo chế độ tải, tốc độ nhiệt độ động Đồng thời xét đến mức tiêu thụ nhiên liệu, yêu cầu mức phát thải chất ô nhiễm mức độ ồn giá trị công suất xác định Dựa yêu cầu luật ô nhiễm Euro3, thời điểm phun hợp lý + động Với động diesel diesel xác định sau: xe phun trực tiếp: - Chế độ không tải: từ -2 °GQTK đến +4 °GQTK - Tải cục bộ: - Toàn tải: từ -6 °GQTK đến +4 °GQTK từ -6 °GQTK đến -15 °GQTK 10 +Với động diesel xe tải phun trực tiếp (khơng tuần hồn khí thải): - Chế độ không tải: từ -4 °GQTK đến -12 °GQTK CHƯƠNG III: ẢNH HƯỞNG CỦA GIAI ĐOẠN PHUN MỒI ĐẾN CHÁY DO NÉN XĂNG TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL NHIỀU XYLANH Theo kết thử nghiệm […] ta thấy việc sử dụng phương pháp phun mồi tiên tiến đạt tốc độ tăng áp lượng khí thải bồ hóng thấp so với phương pháp phun đơn Nhiên liệu phun mồi với áp suất phun thấp dễ bắt lửa so với áp suất phun cao, có đợt tăng nhiệt rõ rệt xảy trình phun mồi Tối ưu hóa lượng phun để có áp suất phun nhiên liệu cao mức phân tầng nhiên liệu giai đoạn phun mồi giảm Thời điểm phun mồi tương đối muộn thích hợp cho thời gian phun sớm Tuy nhiên, thời điểm phun muộn, thời điểm phun mồi tương đối sớm với lượng nhiên liệu phun lớn thích hợp mang lại giải phóng nhiệt độ cao hai giai đoạn riêng biệt, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu đồng thời phát thải muội than Quá trình đốt chia hai giai đoạn thu cách phun kép với pha đốt cháy chậm coi cách quan trọng để giải yêu cầu hệ thống nhiên liệu GCI thí nghịêm sau tiến hành để làm rõ ảnh hưởng trình phun mồi 1.1 Thử nghiệm kiểm tra ảnh hưởng thời điểm phun mồi muộn với áp suất phun thấp hiệu lọc giảm xúc tác cao Hình cho thấy tốc độ giải phóng nhiệt tốc độ tăng áp với đợt phun mồi lượng phun khác Các đường phun đơn hoạt động đường tham chếu Hình 3.1: Tốc độ giải phóng nhiệt tốc độ tăng áp với thời gian phun lượng phun mồi khác Nhìn chung, so với chế độ phun đơn, thời gian cháy trễ với chế độ phun mồi rút ngắn với lượng phun mg, tốc độ giải phóng nhiệt có xu hướng tăng chậm Tốc độ giải phóng nhiệt thời điểm cháy tăng dần tăng lượng nhiên liệu phun Cuối cùng, với mg lượng nhiên liệu chế độ phun mồi đột biến đáng kể, điều cho thấy nhiên liệu phun mồi áp suất 100 MPa dễ cháy phân tầng nhiên liệu mạnh Tuy nhiên, chế độ phun mồi không ảnh hưởng đến pha trộn kiểm sốt thí nghiệm Hình cho thấy ảnh hưởng thông số phun mồi đến hiệu suất khí thải động Tốc độ tăng áp cực đại sử dụng chế độ phun mồi đo thấp với chế độ bình thường Hình 2: Ảnh hưởng phun mồi muộn đến tốc độ tăng áp cực đại, phát thải CO, bồ hóng BSFC Giá trị tốc độ tăng áp cực đại tối thiểu đạt ba điểm kiểm tra, cụ thể −25 °/ 3mg, −25 °/ 5mg −30 °/ 7mg Nhưng có −25 °/ 3mg đạt mức phát thải bồ hóng CO thấp Do đó, chiến lược phun mồi −25 °/ mg tạo phân tầng nhiên liệu tốt việc cân hiệu suất đốt khí thải Hình 2d cho thấy với thời gian phun sớm khoảng −15 ° sau ĐCT,thời gian phun mồi ngắn với lượng phun nhỏ dễ dàng đạt đốt cháy có kiểm sốt khuếch tán với việc tiết kiệm nhiên liệu thỏa đáng tránh phân tầng nhiên liệu không phù hợp 3.2 Thử nghiệm kiểm tra ảnh hưởng thời điểm phun mồi muộn với áp suất phun cao hiệu lọc thải thấp Hình cho thấy tốc độ giải phóng nhiệt với lần phun mồi thời gian phun áp suất phun 140 MPa Hình 3: Tốc độ giải phóng nhiệt với thời gian phun lượng phun mồi khác Hình 3a cho thấy tốc độ giải phóng nhiệt với lượng phun mồi khác thời điểm −25 ° sau ĐCT Lượng nhiên liệu phun mồi lớn áp dụng thời gian phun muộn thời gian phun mồi ngắn áp suất phun cao Hình 3b cho thấy tốc độ giải phóng nhiệt với thời gian phun khác lượng phun khơng đổi 10mg Hình 4: Ảnh hưởng phun mồi đến tốc độ tăng áp cực đại, phát thải bồ hóng, CO BSFC Hình cho thấy ảnh hưởng chế độ phun mồi đến hiệu suất khí thải động Khi tăng thời gian phun mồi muộn, đồng thời tăng lượng phun làm tốc độ tăng áp cực đại giảm nhanh mức độ phân tầng nhiên liệu Điều làm ảnh hưởng đến khả phát thải bồ hóng Chiến lược phun mồi khu vực cung tròn đứt nét đạt mức phát thải bồ hóng thấp chút so với đường tham chiếu Nhưng có chế độ phun mồi vị trí −27 °/ mg đạt tốc độ tăng áp cực đại thấp vòng 10 bar / ° mà khơng làm gia tăng phát thải bồ hóng CO so với đường tham chiếu Phải thừa nhận lượng phát thải bồ hóng tổng thể thử nghiệm chấp nhận mức phát thải NOx hiệu chuẩn 1,5 g / kW-h So với liệu hình 2c, lượng phát thải CO tổng thể hình 4c cao Điều tốc độ luân hồi khí xả thử nghiệm thứ hai cao có nhiều khả áp suất phun nhiên liệu cao Tuy nhiên, rõ ràng lượng khí thải CO bị ảnh hưởng thay đổi chế độ phun mồi so sánh với hình 2c, điều giải thích nhiên liệu phun mồi trộn tốt áp suất phun cao Hình 4d cho thấy giá trị BSFC chế độ phun mồi - gần với chế độ phun đơn Thí nghiệm cho thấy hoạt động GCI với hiệu chuẩn NOx thấp áp suất phun tương đối cao trì hiệu nhiên liệu giảm tiếng ồn điều chỉnh nhiều lần phun mà không bị gia tăng phát thải 3.3 Thử nghiệm kiểm tra ảnh hưởng thời điểm phun mồi muộn với áp suất phun thấp hiệu lọc thải thấp Hình thể đồ thị tốc độ giải phóng nhiệt tốc độ tăng áp lần phun mồi với lượng phun thời gian phun khác Hình 5: Tốc độ giải phóng nhiệt với thời gian phun lượng phun mồi khác Hình 5a cho thấy tốc độ giải phóng nhiệt phun khơng nhạy cảm với lượng nhiên liệu phun mồi, giải phóng nhiệt phun mồi có ảnh hưởng mạnh đến việc chuẩn bị hỗn hợp phun nhiên liệu Hơn nữa, tốc độ tăng áp cực đại bị giảm phun mồi bị chi phối trình đốt cháy giai đoạn Hình 5b Hình 5c 5d cho thấy hai giai đoạn giải phóng nhiệt độ cao chồng chéo nhiều làm tăng tốc độ giải phóng nhiệt Đối với thời gian phun mồi sớm hơn, thời gian cháy trễ kéo dài, LTR rõ ràng Sự chồng chéo giảm nhẹ thời gian giải phóng nhiệt tối ưu Và, tốc độ giải phóng nhiệt giảm phân tầng nhiên liệu giảm tốc độ LTR nhiên liệu phun mồi tăng Khi thời gian phun mồi tăng lên −40 ° sau ĐCT, thời gian đánh lửa gần với thời gian phun mồi −30 ° sau ĐCT Vì nhiên liệu phun mồi biến thành hỗn hợp điều khiển động học thời gian cháy trễ dài Mặt khác, thời gian phun mồi sớm dẫn đến việc phun thêm nhiên liệu vào đỉnh pít-tơng, tỷ lệ tương đương cục phân phối tạm thời khơng phù hợp hỗn q trình đánh lửa giảm tốc độ giải phóng nhiệt giai đoạn Trong thí nghiệm này, việc tăng thời gian phun mồi vừa có khả hình thành mơ hình đốt hai giai đoạn hợp lý giảm tốc độ giải phóng nhiệt tốc độ tăng áp cực đại giai đoạn đầu Về bản, thay đổi tốc độ giải phóng nhiệt lượng nhiên liệu phun mồi tăng lên Hình 5e gần tương tự với thay đổi Hình 1c Nhưng chồng chéo hai giai đoạn giải phóng nhiệt nhỏ khối lượng phun mồi 12 mg thời gian phun sau Điều kiện nhiệt động dòng khí chất phản ứng hỗn hợp phun mồi, sản phẩm phản ứng trung gian, có ảnh hưởng nhiều đến q trình đốt cháy thời gian phun sau so với thí nghiệm Do đó, giải thích đỉnh trộn trước Hình 5e cho khối lượng phun mồi mg thấp so với Hình 1c Hình 5f cho thấy hiệu chuẩn khối lượng phun mồi quan trọng việc thu phân phối lượng hợp lý hai giai đoạn đốt cháy để có tốc độ tăng áp cực đại chấp nhận Hình 6: Ảnh hưởng phun mồi đến tốc độ tăng áp cực đại, phát thải bồ hóng, CO BSFC Hình cho thấy ảnh hưởng thông số phun mồi đến hiệu suất khí thải động Trong thí nghiệm này, giá trị tốc độ tăng áp cực đại bị chi phối giải phóng nhiệt phun mồi Do đó, điều khác biệt đáng kể so với thí nghiệm trước tốc độ tăng áp cực đại giảm tăng thời gian phun mồi giảm khối lượng phun Mặc dù vùng tối ưu tốc độ tăng áp cực đại vùng tối ưu bồ hóng khơng trùng khớp, chiến lược phun mồi tối ưu đạt mức phát thải bồ hóng thấp tốc độ tăng áp cực đại hợp lý Góc bên trái đồ thị ln khu vực thể phát thải cao ba thí nghiệm Tuy nhiên, giá trị phát thải bồ hóng cao với phun mồi gần với đường sở 0,054 g / kW-h thí nghiệm hầu hết điểm kiểm tra đạt mức giảm đáng kể so với đường sở, rõ ràng khác với thí nghiệm thứ hai Tốc độ luân hồi khí xả giảm nhẹ từ 24% xuống 22% sau áp dụng phun mồi Ngoài ra, tỷ lệ tương đương hạ thấp nhiên liệu cải thiện với chế độ phun mồi Hình 6d Nhiên liệu phun mồi cháy trước ĐCT đạt đến nhiệt độ đốt cháy cao có lợi cho q trình oxy hóa bồ hóng Sự đóng góp yếu tố cho việc đào thải lại chí vượt xa lợi ích q trình đốt trộn trước chế độ phun Hơn nữa, phát thải bồ hóng vùng bên phải Hình 6b có giá trị bồ hóng thấp Sự thành lập cần giải thích ba yếu tố bổ sung Đầu tiên, phun thử nghiệm có thời gian cháy trễ dài để giảm thiểu hình thành bồ hóng Thứ hai, tương tác trình đốt cháy giai đoạn phun giảm, có lợi cho việc hòa trộn khơng khí / nhiên liệu Cuối không phần quan trọng, hóa chất phản ứng tạo từ nhiên liệu phun mồi dòng chảy vào piston thúc đẩy q trình oxy hóa bồ hóng vùng lõm piston Tuy nhiên, việc giảm phát thải bồ hóng có liên quan đến việc tăng phát thải CO Như Hình 6c ra, xu hướng phát thải CO khác tương tự thí nghiệm đầu tiên, giá trị phát thải cao tốc độ luân hồi khí xả cao 3.4 Tóm tắt thảo luận Hình 7: So sánh áp suất xy lanh tốc độ giải phóng nhiệt chế độ phun đơn phun kép Từ kết thử nghệm ta thấy Thời điểm phun mồi muộn với lượng nhiên liệu phun lớn gây phân tầng nhiên liệu không phù hợp dẫn đến gia tăng bồ hóng Trong thời điểm phun mồi muộn với khối lượng nhiên liệu phun nhỏ ln đạt mức phát thải giá trị tốc độ tăng áp cực đại thấp so với đường sở Hình Hình cho thấy so sánh chiến lược phun đơn chiến lược phun kép tối ưu hóa áp suất xi lanh, tốc độ giải phóng nhiệt, hiệu suất động khí thải Đối với thí nghiệm thiết kế cho điều kiện áp suất phun nhiên liệu hạn chế, hỗn hợp tạo thành giai đoạn phun mồi dễ bắt lửa có xu hướng tự giải phóng nhiệt, dẫn đến làm tăng tốc độ tăng áp cực đại bồ hóng áp dụng khối lượng phun lớn Các lần phun mồi phun tối ưu hóa thí nghiệm thử nghiệm thứ hai kết hợp chặt chẽ Chiến lược phun mồi tối ưu −25° sau ĐCT / mg làm giảm muội than, tốc độ tăng áp cực đại suất tiêu hao nhiên liệu so với đường sở 45%, 51% 1% Đối với thử nghiệm thứ hai thiết kế cho điều kiện hiệu với hạn chế giảm xúc tác chọn lọc Khối lượng nhiên liệu phun mồi phải tăng lên đến mg tốc độ tăng áp cực đại nhạy với khối lượng nhiên liệu phun áp suất phun cao Và việc phun mồi −27° sau ĐCT / mg làm giảm muội than, tốc độ tăng áp cực đại suất tiêu hao nhiên liệu 0%, 27% 0% Mặc dù thời điểm phun mồi sớm với khối lượng nhiên liệu phun lớn gây khó khăn kiểm sốt khí thải phun mồi −45 ° sau ĐCT / 10 mg thử nghiệm thứ ba giúp giảm phát thải bồ hóng, tốc độ tăng áp cực đại suất tiêu hao nhiên liệu 38%, 33% 2% Hình 8: Hiệu suất động phát thải hai chế độ phun đơn phun kép Đối với mơ hình giải phóng nhiệt hai giai đoạn, điều quan trọng giảm chồng chéo phần nhiên liệu phun phần hỗn hợp nhiên liệu phun mồi Ta nhận thấy giá trị phát thải phun mồi thí nghiệm thứ ba tương đương thí nghiệm thứ hai Ngoài ra, khác biệt suất tiêu hao nhiên liệu thí nghiệm thứ hai thứ ba giảm 38% sau áp dụng phun mồi Do đó, chiến lược đốt cháy hai giai đoạn coi lựa chọn việc giảm phát thải NOx động với áp suất phun thấp, sử dụng đầy đủ tương tác hỗn hợp hai xung phun Bằng cách sử dụng áp suất phun thấp, suất tiêu hao nhiên liệu tốt (tương đương với giá trị BTE 43%) ta thu kết khả quan theo mẫu giải phóng nhiệt TỔNG KẾT Tối ưu hóa phương án phun nhiều lần có lợi cho việc giảm bồ hóng, giảm tốc độ tăng áp cực đại cải thiện tiết kiệm nhiên liệu Đối với áp suất phun thấp, hỗn hợp hình thành trình phun mồi dễ bắt lửa, làm tăng tốc độ tăng áp cực đại phun mồi với lượng phun lớn Thời điểm phun mồi muộn thích hợp cho thời điểm phun sớm Tuy nhiên, thời điểm phun muộn, thời điểm phun mồi sớm với khối lượng phun lớn thích hợp mang lại giải phóng nhiệt độ cao hai giai đoạn riêng biệt, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu phát thải bồ hóng Q trình đốt chia hai giai đoạn thu cách phun kép với pha đốt cháy chậm coi cách quan trọng để giảm bớt yêu cầu hệ thống nhiên liệu GCI Đối với áp suất phun cao hơn, nên tăng lượng nhiên liệu phun mồi để kiểm soát tốc độ giải phóng nhiệt trộn trước Khơng để xảy giải phóng nhiệt riêng biệt nhiên liệu phun mồi Và nên tránh thời điểm phun mồi sớm −30° sau ĐCT tương tác không phù hợp buồng thử nghiệm buồng đốt từ góc độ kiểm sốt khí thải Thời điểm phun mồi muộn với lượng nhiên liệu nhỏ ln dễ dàng đạt lượng khí thải bồ hóng giá trị tốc độ tăng áp cực đại thấp so với lần phun Để phát thải NOx động thấp, áp suất phun phải cao để tối ưu việc giảm khói Đối với việc kiểm sốt lượng nhiên liệu phun mồi việc đạt tỷ lệ giải phóng nhiệt tối ưu, cần cân tốc độ tăng áp cực đại phát thải bồ hóng Bằng cách tối ưu hóa chiến lược phun mồi, giá trị tốc độ tăng áp cực đại giảm 33% ( xuống 9,5 bar /°) so với chiến lược phun mà khơng có bồ hóng Nếu trì hỗn thời gian phun cho giai đoạn đốt sau để giảm nhiệt độ đốt, việc sử dụng áp suất phun thấp với phương án phun mồi tối ưu hóa đạt mức phát thải tương tự với áp suất phun cao LỜI CẢM ƠN Được phân công quý thầy cô khoa Kỹ Thuật Ô Tô & Máy Động Lực Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp, sau gần ba tháng thực em hoàn thành Đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu ảnh hưởng giai đoạn phun mồi đến trình cháy nén động Diesel nhiều xylanh” Để hoàn thành nhiệm vụ giao, nỗ lực học hỏi thân có hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Trung Kiên Em chân thành cảm ơn thầy giáo – TS Nguyễn Trung Kiên, người hướng dẫn cho em suốt thời gian thực tập Mặc dù thầy bận công tác không ngần ngại dẫn em, định hướng cho em, để em hoàn thành tốt nhiệm vụ Một lần em chân thành cảm ơn thầy chúc thầy dồi sức khoẻ Tuy nhiên kiến thức chun mơn hạn chế thân thiếu nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên nội dung đồ án không tránh khỏi thiếu xót, em mong nhận góp ý, bảo thêm quý thầy cô để đồ án hoàn thiện Một lần xin gửi đến thầy cô, bạn bè lời cảm ơn chân thành tốt đẹp nhất! Thái Nguyên, tháng năm 2019