Đang tải... (xem toàn văn)
Bài báo trình bày tổng quan về sự hình thành cặn lắng trong buồng cháy động cơ diesel thông qua việc làm rõ các cơ chế hình thành và loại bỏ cặn lắng, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành cặn lắng do các cơ chế kết đông, bám dính, hấp thụ và phản ứng hóa học; loại bỏ cặn lắng do các cơ chế vật lý, cơ học và hóa học.
Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 145 (2020) 070-076 Nghiên cứu tổng quan hình thành cặn lắng buồng cháy động diesel Overview of Research Activities on Deposit Formation in Diesel Engine Combustion Chamber Hồ Thanh Tùng1, Phạm Văn Việt2, Hoàng Anh Tuấn2, Lê Anh Tuấn1,* Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - Số 1, Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam Trường Đại học Giao thông vận tải TP Hồ Chí Minh - Số Võ Oanh, Phường 25, Bình Thạnh, TP Hồ Chí Minh, Việt Nam Đến Tịa soạn: 24-02-2020; chấp nhận đăng: 25-09-2020 Tóm tắt Bài báo trình bày tổng quan hình thành cặn lắng buồng cháy động diesel thông qua việc làm rõ chế hình thành loại bỏ cặn lắng, yếu tố ảnh hưởng đến trình hình thành cặn lắng chế kết đông, bám dính, hấp thụ phản ứng hóa học; loại bỏ cặn lắng chế vật lý, học hóa học Bài báo phân tích đánh giá trực quan cặn lắng buồng cháy động diesel qua số nghiên cứu tiêu biểu nhằm xác thực chế hình thành loại bỏ cặn lắng Kết nghiên cứu có ý nghĩa việc định hướng giải pháp nhằm giảm thiểu cặn lắng, góp phần phát huy tính tăng tuổi thọ động Từ khóa: cặn lắng, chế hình thành cặn lắng, buồng cháy, động diesel Abstract The paper presents an overview of the deposit formation in diesel engine combustion chamber by clarifying the physical and chemical mechanisms of the deposit formation and the deposit removal, the factors affecting deposit formation by condensation, sticking, adsorption, chemical reaction mechanisms, and the factors influencing deposit removal by physical, mechanical and chemical mechanisms The paper also analyses and evaluates deposit parameters and images obtained from a number of typical case studies to verify the deposit formation and removal mechanisms Research findings are significant to suggest measures to minimize deposits in the diesel engine combustion chamber, contributing to enhancing the engine performance and engine durability Keywords: deposit, deposit formation, combustion chamber, diesel engine chế vật lý nhiệt động xảy đồng thời đan xen buồng cháy động Các nghiên cứu gần cặn lắng khẳng định, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hình thành cặn lắng điều kiện vận hành kết cấu động cơ, tính chất thành phần nhiên liệu, dầu bơi trơn chất phụ gia Do đó, nghiên cứu chế hình thành phát triển cặn lắng nhằm hiểu rõ chất cặn lắng động vô quan trọng việc cải thiện tính làm việc kiểm sốt phát thải động trước đưa giải pháp phù hợp [8] Bài báo tập trung vào việc nghiên cứu tổng quan chế hình thành cặn lắng đánh giá mức độ cách thức ảnh hưởng yếu tố đến hình thành phát triển cặn lắng buồng cháy động diesel Đặt vấn đề Trong năm gần đây, nhiều cải tiến thiết kế động diesel tiến hành để cải thiện hiệu suất, tính năng, phát thải độ bền động Tuy nhiên có thực tế khơng thay đổi, tồn cặn lắng bên buồng cháy động Cặn lắng động gây ảnh hưởng xấu đến động giảm cơng suất, tăng mài mịn chi tiết [1], ảnh hưởng đến trình truyền nhiệt xy-lanh làm tăng nhiệt độ buồng cháy lên cao dẫn đến tượng kích nổ động [2] Sự hình thành cặn lắng cịn dẫn đến làm tắc vịi phun ảnh hưởng đến q trình phun hịa trộn nhiên liệu [3], [4], bên cạnh cặn lắng tác động xấu đến đặc tính phát thải động làm gia tăng phát thải NOx lớp cặn bám bề mặt vách buồng cháy gia tăng [5],[6],[7] Thực tế, chế hình thành phát triển cặn lắng buồng cháy động phức tạp chuỗi chế hóa học chất Giả thuyết chế hình thành cặn lắng Theo nghiên cứu trước đây, chế hình thành cặn lắng phân loại thành chế vật lý chế hóa học Tuy nhiên, giải thích theo chế * Địa liên hệ: (+84) 904702438 Email: tuan.leanh@hust.edu.vn 70 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 145 (2020) 070-076 Sự kết dính, gắn kết nêm chặt hóa học tương đối khó khăn phải xem xét nhiều phản ứng liên quan hạt Sự hướng nhiệt (thermophoresis) di chuyển hạt tồn mức chênh lệch lượng phân tử khí hai phía đối diện hạt, dẫn đến tăng tần số va chạm hạt phân tử khí vùng nhiệt độ cao, làm cho hạt có xu hướng dịch chuyển phía mức lượng thấp [9] Lực gây di chuyển gọi lực hướng nhiệt (thermophoretic force) 2.1 Cơ chế vật lý Lepperhoff cộng [8] đề xuất trình tạo cặn lắng buồng cháy động bao gồm trình hình thành loại bỏ minh họa Hình Hình Trong buồng cháy động cơ, tồn gradient nhiệt độ gần vách làm mát, làm xuất lực hướng nhiệt di chuyển hạt tới gần vách Gradient nhiệt độ lớn hướng nhiệt mạnh Ảnh hưởng làm cho mật độ hạt tăng lên gần vách làm mát Các hạt kết dính, hợp nêm chặt lại với Tác động kết dính gây lực liên kết vách buồng cháy với hạt Sự hợp kết dính hạt bề mặt màng lỏng nhiên liệu Sự nêm chặt gây hướng nhiệt Ở vách khô, khơng dính, khơng tồn hạt carbon bám lên Để hình thành nên cặn lắng, cần phải tồn môi trường liên kết bề mặt vách hạt, mơi trường liên kết lớp màng lỏng tồn bề mặt vách Trong lớp màng mỏng này, hạt bị mắc kẹt đó, lớp cặn lắng liên tục tăng lên kết dính hợp hạt bổ sung thêm Dưới tác động hướng nhiệt, lớp nén chặt lại với Với việc chiều dày lớp cặn lắng tăng lên hiệu ứng cách nhiệt diễn ra, điều làm tăng nhiệt độ bề mặt cặn lắng, với liên kết lỏng lẻo lớp làm hạn chế gia tăng lớp cặn lắng sau Hình Quá trình hình thành cặn lắng [8] 2.1.1 Quá trình hình thành Cơ chế hình thành cặn lắng mơ tả hàm thời gian chịu ảnh hưởng từ điều kiện vật lý vị trí hình thành cặn lắng nhiệt độ vách buồng cháy dịng khí, điều kiện dịng chảy dịng khí, gradient mật độ nhiệt độ dịng khí gần vách Mỗi tham số vật lý tác động cách độc lập với Các thành phần lắng cặn chia thành hai nhóm khác nhau: 1) Khí chất lỏng có khối lượng phân tử lớn tồn bên dịng chảy khí thể 2) Các hạt bị phân lập không chảy theo hướng dịng chảy khí thể Sự hấp phụ thành phần khí Độ xốp cặn lắng đóng vai trị quan trọng q trình hấp phụ khí vào bên cặn lắng Các thành phần khí khuếch tán qua lớp xốp, hấp phụ ngưng tụ lớp có nhiệt độ thấp, điều làm cho mật độ cặn lắng lớp tăng lên hỗ trợ xung động dịng khí Sự hình thành màng lỏng Trong giai đoạn ban đầu, hình thành cặn lắng bắt đầu với chế ngưng tụ thành phần khí có khối lượng phân tử lớn trình tương tác nhiên liệu với bề mặt vách buồng cháy Các phản ứng trình bay thành phần chất lỏng dẫn đến hình thành cặn lắng Quá trình chủ yếu bị ảnh hưởng nhiệt độ vách nhiệt độ khí gần vách Gradient nhiệt độ gần vách làm mát gây khuếch tán nhiệt thành phần khí có khối lượng phân tử lớn Hiệu ứng làm tăng mật độ dịng khí chủ yếu hydrocarbon có nhiệt độ sơi cao, sau ngưng tụ bám dính bề mặt vách buồng cháy có nhiệt độ thấp Chúng tiền tố hình thành cặn lắng Phản ứng hóa học hydrocarbon Khi cặn lắng kết dính vào vách buồng cháy, phản ứng hóa học (nhiệt phân, tách nước, trùng hợp…) xảy Chúng gây ảnh hưởng nhiệt độ cao thời gian tồn hạt muội than kéo dài buồng cháy Nếu nhiệt độ vách tương đối thấp, nhiên liệu bay cách hấp thụ nhiệt từ khí xung quanh có nhiệt độ cao, phần cặn lắng cịn lại có tính chất trương tự lớp sơn mài 2.1.2 Quá trình loại bỏ Quá trình loại bỏ cặn lắng thông qua chế vật lý, học hóa học 71 Tạp chí Khoa học Công nghệ 145 (2020) 070-076 Cơ chế vật lý bay giải hấp thành phần dễ bay khí rửa trơi học Sự bay giải hấp khởi đầu gia tăng nhiệt độ Ví dụ, điều xảy bề mặt cặn lắng tác động cách nhiệt Những chất lỏng nước nhiên liệu rửa trơi cặn lắng bị hịa tan sơn mài Các chất tác động làm hạt bám dính lên bề mặt Hơn khả bám dính chúng dường giảm tương ứng với gia tăng nhiệt độ bề mặt vách trình cracking nhiệt tác động làm giảm chất kết dính, phản ứng bị ảnh hưởng mạnh thay đổi nhiệt độ Ban đầu, với hoạt hóa nhiệt chuỗi phân tử hydrocarbon, liên kết hóa học C – C C – H bị bẻ gãy Bởi lượng liên kết C – C nhỏ so với liên kết C – H nên phân giải nhiệt phân tử bẻ gãy liên kết C – C, tạo thành gốc hydrocarbon Với gốc đó, phản ứng khác xảy như: Cơ chế học mài mịn tồn lớp cặn lắng phần chúng loại bỏ lớp cặn lắng xốp Mài mòn diễn mà lực khí động vượt lực liên kết lớp Tác động tách rời bắt đầu thay đổi nhiệt độ dẫn đến giãn nở vách lớp cặn lắng Những giãn nở không đồng độ đàn hồi khác lớp, dẫn đến hình thành ứng suất cắt làm kích hoạt chế tách rời Phản ứng tách hydro: R1- + RH R1H + R- (1) Phản ứng cracking nhiệt: RCH2CH2- R- + CH2 = CH2 (2) RCH2CH2- RCH = CH2 + H (3) Sự tương tác gốc: R1- + R2- Các chất ổn định Các phản ứng dây chuyền gốc, ví dụ như: Phản ứng kích hoạt: RH R2- + R3- (4) Phản ứng lan truyền: Hình Quá trình loại bỏ cặn lắng [8] R2- + R1H R2H + R1- (5) R3- + R1H R3H + R1- (6) R1- C2H4 + R3- (7) Phản ứng phá vỡ: R1- + R3- Sản phẩm Cơ chế hóa học rửa trơi phần cặn lắng hịa tan cặn lắng carbon hydrocarbon bị oxy hóa Các chất hịa tan ảnh hưởng đến việc loại bỏ cặn lắng ngăn chặn thành phần lắng cặn gắn kết với Nước ngưng tụ bên buồng cháy hoạt động tác nhân rửa trơi cặn lắng vơ Q trình oxy hố cặn lắng carbon và/hoặc hydrocarbon, khơng khí giàu oxy, mức nhiệt độ thời gian thích hợp yếu tố cần thiết cho trình loại bỏ cặn lắng theo chế hóa học Sự oxy hóa bắt đầu nhiệt độ 2000C cho hydrocarbon 5000C carbon Nhiệt độ cao nhiệt độ khí thể cao hay nhiệt độ vách buồng cháy chứa cặn lắng cao gây Mặc dù có nhiều sản phẩm phản ứng tạo tùy thuộc vào điều kiện khác nhau, chắn etylen olefin tạo sản phẩm trung gian Vì olefin hợp chất khơng no, chúng có xu hướng tham gia phản ứng trùng hợp để tạo thành cặn bị oxy hóa gơm Khi trì nhiệt độ cao, phản ứng tách hydro cracking nhiệt, liên kết đôi thay đổi thành liên kết ba bẻ gãy phân tử để tạo thành chuỗi phân tử ngắn Các phản ứng cuối tạo hạt carbon dạng nguyên chất Ở nhiệt độ vách thấp (từ 200 – 5500C), sản phẩm giống sơn mài tạo điều kiện thuận lợi cho hạt carbon tự cặn sản phẩm cháy bám dính lên Nhiệt độ vách cao (trên 5500C), thúc đẩy mạnh phản ứng phân hủy olefin polyme nó, cuối làm khả bám dính hạt lên vách Ở nhiệt độ vách thấp (nhỏ 2000C), ngược lại, cặn lắng tạo mức độ yếu có lẽ 2.2 Cơ chế hóa học Theo Nagao cộng [10], hình thành cặn lắng liên quan đến phân hủy nhiệt hydrocarbon trình trung gian chúng để tạo thành tiền chất, nhiệt độ xác định chúng bị oxy hóa trùng hợp hình thành chất giống 72 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 145 (2020) 070-076 hình thành lớp sơn mài ức chế làm chậm phản ứng trung gian thêm cháy trễ kéo dài dẫn đến gia tăng cặn lắng bề mặt vách xy-lanh [7] Các nhân tố ảnh hưởng đến hình thành cặn lắng Tỷ lệ hịa trộn khơng khí nhiên liệu (A/F) hỗn hợp môi chất yếu tố quan trọng dẫn đến hình thành cặn lắng Theo Ye cộng [14] lượng cặn lắng trở nên nhỏ tỷ lệ A/F hỗn hợp mức hịa trộn tỷ lượng (stoichiometric) Thí nghiệm thực động làm việc tốc độ cao vùng tải lớn cho thấy lượng cặn lắng giảm tỷ lệ A/F chuyển từ hỗn hợp giàu nhiên liệu sang mức hòa trộn tỷ lượng, mặt khác lượng cặn lắng tăng lên tỷ lệ A/F dịch chuyển phía hỗn hợp nghèo nhiên liệu Điều giải thích rằng, việc đốt cháy hỗn hợp môi chất giàu nhiên liệu làm tăng tốc độ lan truyền nhiệt độ lửa, mặt khác thiếu lượng oxy cần thiết, dẫn đến trình đốt cháy xảy khơng hồn tồn, làm kết cốc sản phẩm chưa cháy tích lũy vách xy-lanh, dẫn tới gia tăng hình thành cặn lắng Khi tỷ lệ A/F mức hòa trộn tỷ lượng, trình cháy cải thiện đủ lượng oxy cần thiết nên carbon chuyển đổi thành CO2, lượng cặn lắng thu nhỏ Còn tỷ lệ A/F dịch chuyển hỗn hợp nghèo nhiên liệu, nhiệt độ áp suất không đủ cao để q trình cháy xảy hồn tồn, dẫn đến lượng cặn lắng tăng lên 3.1 Điều kiện vận hành thông số động Theo Jonker cộng [7] kết cấu động cơ, dầu bôi trơn nhiên liệu sử dụng nhân tố quan trọng xét đến hình thành cặn lắng Các yếu tố vận hành ảnh hưởng tới hình thành cặn lắng, yếu tố chủ yếu thông số vận hành động thời gian vận hành Theo Kim cộng [11], tăng tải tăng cơng suất động diesel có gia tăng đáng kể nhiệt độ bề mặt xy-lanh, gia tăng chứng minh có lợi cho gia tăng cặn lắng động Vấn đề hình thành cặn lắng động lưu hành kết thay đổi điều kiện vận hành thay đổi thiết kế động trình đốt cháy Cặn lắng chủ yếu hình thành điều kiện vận hành lâu dài, xảy điều kiện đặc biệt, ví dụ: vịi phun bị tắc nghẽn động phun trực tiếp (DI) làm việc điều kiện mức tải nhỏ thời gian dài [8] Sự giảm kích thước khe hở điều kiện khắc nghiệt vận hành động nhiệt độ áp suất buồng cháy, nhiệt độ dầu bôi trơn, nhiệt độ ống lót xy-lanh đẩy nhanh trình hình thành cặn lắng buồng cháy [12] Nhiệt độ bề mặt vách buồng cháy có khả ảnh hưởng đến hình thành cặn lắng Nhiệt độ bề mặt vách thay đổi làm thay đổi gradient nhiệt độ vách với khí xy-lanh làm thay đổi mật độ hạt gần bề mặt vách [8], phải kể đến ngưng tụ nhiên liệu lỏng nhiệt độ bề mặt vách giảm xuống thấp Nghiên cứu Kim [11] hình thành cặn lắng trở nên đáng kể nhiệt độ bề mặt vách ngưỡng 2600C Một cách đơn giản để thay đổi nhiệt độ bề mặt vách buồng cháy thay đổi nhiệt độ nước làm mát Cheng [13] làm thí nghiệm đo khối lượng mẫu cặn lắng lấy đầu thăm dị lắp đặt vị trí khác xylanh nắp xylanh thay đổi nhiệt độ nước làm mát từ 200C đến 950C Kết Hình cho thấy lượng cặn lắng giảm nhiệt độ nước làm mát tăng lên tất mẫu xu hướng thấy rõ với khối lượng cặn lắng trung bình trung bình tất mẫu Hình Ảnh hưởng nhiệt độ nước làm mát đến hình thành cặn lắng [13] Những dịng chảy rối loạn dịng khí bên buồng cháy làm cho hạt di chuyển với tốc độ cao hơn, giảm thời gian tương tác với lực hướng nhiệt làm giảm mật độ hạt gần vách xy-lanh Ngoài dòng chảy với độ rối lớn thúc đẩy bay dễ dàng bóc lớp màng lỏng nhiên liệu vách [8] Thay đổi động lực học dịng chảy dịng khí nạp cặn lắng bám thành xu-páp nạp gây ảnh hưởng đến q trình hịa trộn nhiên liệu làm tăng lượng nhiên liệu không cháy tăng lượng cặn lắng buồng cháy động [15] Việc thay đổi áp suất đường nạp, làm thay đổi tốc độ dịng chảy khí nạp, lượng nhiên liệu phải thay đổi theo muốn trì q trình đốt cháy hồn toàn Tăng áp Trong động diesel phun trực tiếp (DI), thời điểm phun xem thông số quan trọng, theo hình thành cặn lắng đáng kể thời điểm phun bị làm trễ kết hợp với gia tăng nhiệt độ nước làm mát [7] Sự ảnh hưởng thời điểm phun trễ tới q trình lắng cặn hiểu hịa trộn hỗn hợp nhiên liệu khơng khí trở nên cộng 73 Tạp chí Khoa học Công nghệ 145 (2020) 070-076 suất đường nạp làm giảm hình thành cặn lắng, nhiên áp suất tăng đủ cao lượng cặn lắng lại tăng lên [13] điều minh họa thông qua Hình đáng kể, ghi nhận nhiều vùng có nhiệt độ thấp rãnh xéc-măng thứ thứ Chì kẽm hai nguyên tố dễ bị hấp thụ vào nhiên liệu nhất, nguyên tố khác gần không phát [21] Leedham cộng [22] xem xét cặn lắng phía vịi phun, cho thấy với nhiên liệu diesel sở tạo thành cặn lắng thấp, nhiên pha thêm lượng muối kẽm vào nhiên liệu, diện kẽm làm tăng lên cách đáng kể diện tích, khối lượng bề dày lớp cặn lắng bên ngồi vịi phun Ullmann cộng [23] khảo sát tương tác chất phụ gia với ảnh hưởng đến hình thành cặn lắng xác nhận điều khó xảy chất phụ gia đứng Tuy nhiên, kết hợp chất phụ gia với nhau, cụ thể kết hợp phụ gia tẩy rửa polyisobutylene succinimide (PIBSI) với a-xít béo tạo cặn lắng polyme giống gôm vấn đề trở nên trầm trọng bổ sung thêm lượng a-xít formic vào nhiên liệu Mặt khác kết hợp PIBSI phụ gia bơi trơn trung tính có chứa gốc este lại khơng thấy xuất cặn lắng Hình Ảnh hưởng áp suất đường nạp đến hình thành cặn lắng [13] 3.2 Nhiên liệu sử dụng Guralp cộng [2] hình thành cặn lắng buồng cháy gây ngưng tụ nhiên liệu bề mặt kim loại Các nguồn nhiên liệu ngưng tụ nhiên liệu chưa cháy hết cịn sót lại từ q trình cháy khơng hồn tồn, nhiên liệu tích tụ từ va đập chùm tia nhiên liệu phun trực tiếp vào buồng cháy Theo Konno cộng [16] yếu tố ảnh hưởng lớn đến hình thành lắng cặn đặc tính chưng cất, xu hướng hình thành hạt giá trị độ nhớt Trong đặc tính chưng cất nhiên liệu yếu tố trội tác động đến hình thành lắng cặn Diesel sinh học chứa hàm lượng lưu huỳnh cực nhỏ không chứa hydrocarbon thơm, nên thân thiện với môi trường Sử dụng diesel sinh học không thấy có khác biệt đáng kể nhiệt trị số xetan so với diesel khoáng Tuy nhiên diesel sinh học cấu thành từ phân tử triglycerid có khối lượng phân tử lớn, mạch carbon dài chứa liên kết đôi C = C dẫn đến có mật độ độ nhớt cao, sức căng bề mặt lớn so với diesel khoáng [24] Nghiên cứu đặc tính lý hóa diesel sinh học khiến cho trình bay nguyên tử hóa kém, làm chậm phân hủy nhiệt dẫn đến hình thành nên cặn carbon cứng bám chặt loại bỏ áp suất phun nhiên liệu [25] Việc gia nhiệt cho diesel sinh học trước sử dụng với mục đích để làm giảm đặc tính vật lý khơng tốt tỷ trọng, độ nhớt, sức căng bề mặt Lúc tính chất vật lý nhiên liệu tương đương diesel khoáng giúp làm giảm nhược điểm diesel sinh học Hoang cộng [26] nghiên cứu tác động mẫu nhiên liệu, diesel khoáng (DF), hỗn hợp chứa 30% dầu Jatropha (SJO30) hỗn hợp 90% dầu Jatropha gia nhiệt trước (PSJO90) sử dụng động sau 300 hoạt động Sự tích lũy cặn lắng đỉnh piston quan sát Hình cho thấy hình thành cặn lắng từ DF (Hình 5.a) thấp từ SJO30 (Hình 5.c) cao Hàm lượng hydrocarbon thơm nhiên liệu đóng vai trị quan trọng hình thành cặn lắng, phần có nhiệt độ sơi cao nên dễ ngưng tụ bề mặt vách, hydrocarbon thơm cịn khó bị phản ứng oxy hóa tác nhân làm cho nhiên liệu cháy khơng hồn tồn, đóng góp cho hình thành tiền chất cặn lắng [13] Kim cộng [17] cho thấy ảnh hưởng liên kết chưa bão hòa cấu trúc phân tử nhiên liệu tới hình thành cặn lắng, thông qua hàm lượng olefin nhiên liệu Nghiên cứu Cloud cộng [18] chứng minh nhiên liệu chứa hàm lượng lưu huỳnh cao gây nên kết dính hai xéc-măng khí cặn lắng bề mặt xéc-măng rãnh xéc-măng Kreuz [19] cho gia tăng cặn lắng đỉnh piston cách tăng hàm lượng lưu huỳnh nhiên liệu, trừ nhiệt độ đỉnh piston tăng lên cao, lúc đó, ảnh hưởng nhiệt độ chiếm ưu Theo Mcgeehan cộng [20] hàm lượng lưu huỳnh tăng lên từ – 1% cặn lắng tìm thấy đỉnh piston rãnh xéc-măng thứ khơng Nhóm tác giả phân tích hình ảnh bên lỗ phun kính hiển vi điện tử quét (SEM) mẫu nhiên liệu (Hình 6) nhận thấy so với lỗ phun lúc đầu sau 1h thử nghiệm (Hình 6.a), đường kính lỗ phun sử dụng PSJO90 (Hình 6.d) giảm 13µm SJO30 (hình 6.c) giảm 60µm cịn 74 Tạp chí Khoa học Công nghệ 145 (2020) 070-076 quan sát thấy biến dạng lỗ phun, chí làm tắc lỗ phun Điều ảnh hưởng đến đặc tính tia phun nhiên liệu Bằng cách phân tích tính chất hóa học cặn lắng kết luận đưa chúng chủ yếu carbon kết tạo thành chủ yếu từ dầu bôi trơn Đồng thời chứa lượng đáng ý nguyên tố kim loại, thành phần nguyên tố Al, Fe, Cu mài mòn động cơ, hệ từ biến chất dầu bôi trơn, thành phần Zn, P, S, Mg, Ca, Si, chất phụ gia pha vào dầu bôi trơn Hình Tích lũy cặn lắng đỉnh piston [21] Hình Hình ảnh SEM cặn lắng rãnh xécmăng khí thứ [6] Kết luận Bài báo làm bật chế hình thành cặn lắng buồng cháy động diesel yếu tố ảnh hưởng đến cách thức hình thành tiền chất cặn phát triển lớp cặn bề mặt vách buồng cháy phân tích kết nghiên cứu tác giả ngồi nước vấn đề Thơng qua phân tích chế hình thành ảnh hưởng yếu tố tác động đến tích lũy cặn lắng, ta đưa số giải pháp nhằm hạn chế hình thành cặn lắng Hình Hình ảnh SEM cặn lắng lỗ phun [21] Các nghiên cứu cho thấy tầm quan trọng thành phần nhiên liệu hình thành cặn lắng Để kiểm soát vấn đề này, nhiên liệu cần phải có giới hạn định thành phần hydrocarbon thơm hàm lượng lưu huỳnh nhiên liệu Phụ gia nhiên liệu cần thiết để nâng cao chất lượng nhiên liệu đảm bảo phù hợp với mục đích sử dụng Sự kết hợp phụ gia khơng cách khiến cho cặn lắng trở nên trầm trọng Lợi ích từ chất phụ gia đem lại trì kết hợp xác sử dụng, ngày có nhiều thay đổi động tiêu chuẩn khí thải Sự giảm hình thành cặn lắng PSJO90 q trình hâm nóng trước làm thay đổi đặc tính vật lý tương tự DF, khối lượng phân tử, nhiệt trị số xetan giống SJO30 Hơn cặn lắng quan sát Hình 6.c 6.d cho thấy cấu tạo từ hạt thô không đồng 3.3 Dầu bôi trơn Sự giảm độ nhớt dầu bôi trơn xem thúc đẩy kiểm soát dầu thúc đẩy tương tác lớn sản phẩm các-te buồng cháy, kết hợp nhiên liệu chưa cháy dầu bôi trơn gây oxy hóa ngưng tụ để tạo cặn lắng có dạng véc-ni bùn [7] Các nhiên liệu thay cần thiết bối cảnh thiếu hụt nhiên liệu đáp ứng tiêu chuẩn khí thải ngày khắt khe Với diesel sinh học việc hâm nóng nhiên liệu trước sử dụng cho thấy nhiều khả quan Nhưng cần phải nghiên cứu thêm để khai thác hết tiềm loại nhiên liệu Diaby cộng [12] tìm thấy ảnh hưởng biến chất dầu bơi trơn hình thành cặn lắng rãnh xéc-măng động xy-lanh sử dụng để nghiên cứu Kết phản ánh thơng qua hình ảnh SEM hình cho thấy cặn lắng có cấu trúc véc-ni với vết rạn nứt, chủ yếu biến chất dầu bôi trơn Các cặn lắng cho nhờn khô dựa hàm lượng chất hữu dễ bay chúng Cặn lắng hình thành phần biến tính dầu bơi trơn gây Việc nâng cao chất lượng dầu bôi trơn, kết hợp sử dụng phụ gia phù hợp giúp giảm thiểu hình thành cặn lắng 75 Tạp chí Khoa học Công nghệ 145 (2020) 070-076 of Combustion Chamber Deposits SAE paper, No.2000-01-2025, (2000) Tài liệu tham khảo [1] X Zhang, G Peng, G Du, X Sun, G Jiang, X Zeng, P Sun, B Deng, H Xie, Z Wu, T Xiao Investigating the microstructures of piston carbon deposits in a large-scale marine diesel engine using synchrotron Xray microtomography Fuel, vol 142, (2015), 173 – 179 [14] Z Ye, Q Meng, H.P Mohamadiah, J T Wang, L Chen, L Zhu Investigation of Deposits Formation Mechanisms for Engine In-cylinder Combustion and Exhaust System Using Quantitative Analysis and Sustainability Study Int J Thermophys, vol 28, (2007) 1056-1066 [2] O Guralp, M Hoffman, D Assanis, Z Filipi, T.W Kuo, P Najt, R Rask Characterizing the Effect of Combustion Chamber Deposits on a Gasoline HCCI Engine SAE Paper, No.2006-01-3277, (2006) [15] B Bitting Intake valve deposit-Fuel detergentcy requirements revisided SAE Paper, No 872117, (1987) [16] M Konno, T Abe, T Okamoto, Y Aoyagi, H Ishii, D Kawano Study on carbon-deposit formation characteristics and formation factors of a small diesel engine fueled with rapeseed methyl ester Review of Automotive Engineering, vol 29, (2008) 315-319 [3] M Kinoshita, A Saito, S Matsushita, H Shibata, Y Niwa Study of deposit formation mechanism on gasoline injection nozzle JSAE Review, vol 19, (1998), 351-371 [4] A.B Hopwood, S Chynoweth, G.T Kalghatgi A technique to measure thermo diffusivity and thickness of combustion chamber deposit in situ SAE Paper, No 982590 (1998) [17] C Kim, S.S Cheng, S A Majorski Engine Combustion Chamber Deposits: Fuel Effects and Mechanisms of Formation SAE Paper, No.912379, (1991) [5] S.L Bower Jr, T.A Litzinger, V Frottier The effects of fuel composition and engine deposits on emissions from sparking nition engine SAE Paper No 932707 (1993) [18] G.H Cloud, A.J Blackwood The Influence of Diesel Fuel on Engine Deposits and Wear, SAE Journal (Transactions), Vol 51, No 11, Society of Automotive Engineers, Warrendale, PA, (1943) [6] W.M Studzinski, P.M Liiva, P.J Choate, W.P Acker, M Smooke, K Brezinsky, T Litzinger, S Bower A computational and experimental study of combustion chamber deposit effects on Nox emission SAE Paper No 982325 (1993) [19] K.L Kreuz Diesel Engine Chemistry as Applied to Lubricant Problem Lubrication, Vol 56, (1970), 77-88 [20] J.A McGeehan, B.J Fontana, J.D Kramer The Effects of Piston Temperature and Fuel Sulfur on Diesel Engine Piston Deposits SAE Paper #821216, Society of Automotive Engineers, Warrendale, PA, (1982) [7] R.K Jonkers, M.F Bardon, D.P Gardiner Techniques for predicting combustion chamber deposits in a direct injection diesel engine SAE paper, No.2002-01-2673, (2002) [8] G Lepperhoff, M Houben Mechanisms of deposit formation in internal combustion engines and heat exchangers SAE Paper, No.931032 (1993) [21] M Fukui, T Sato, N Fujita, M Kitano Examination of lubricant oil components affecting the formation of combustion chamber deposit in a two strokes engine JSAE Review, vol 22, no 3, (2001), 281-285 [9] D.B Kittelson, J Ambs, H Hadjkacem Particulate Emissions from Diesel Engines: Influence of InCylinder Surface SAE Paper No.900645 (1990) [22] A Leedham, R Caprotti, O Graupner, T Klaua Impact of Fuel Additives on Diesel Injector Deposits SAE Paper, No.2004-01-2935, (2004) [10] F Nagao, M Ikegami, A Tokunaga Temperature Dependence of Carbon Deposits in Diesel Combustion Chamber The Japan Society of Mechanical Engineers, vol 9, No 35, (1966), 573-579 [23] J Ullmann, M Geduldig, H Stutzenberger, R Caprotti, G Balfour Investigation into the Formation and Prevention of Internal Diesel Injector Deposits SAE Paper, No.2008-01-0926, (2008) [11] J Kim, B Min, D Lee, D Oh, J Choi The Characteristics of Carbon Deposit Formation in Piston Top Ring Groove of Gasoline and Diesel Engines, SAE Paper, #980526, Society of Automotive Engineers, Warrendale, PA, (1998) [24] A.M Liaquat, H.H Masjuki, M.A Kalam, M.A Fazal, A.F Khan, H Fayaz, M Varman Impact of palm biodiesel blend on injector deposit formation Appl Energy, vol 111, (2013), 882–93 [25] A.T Hoang, V.V Pham A review on fuels used for marine diesel engines J Mech Eng Res Dev, vol 41, no (2018), 22–32 [12] M Diaby, M Sablier, A Le Negrateb, M El Fassib, J Bocquet Understanding carbonaceous deposit formation resulting from engine oil degradation Carbon, vol 47, (2009), 355-366 [26] A.T Hoang, A.T Le, V.V Pham A core correlation of spray characteristics, deposit formation, and combustion of a high-speed diesel engine fueled with Jatropha oil and diesel fuel Fuel, vol 244, (2019), 159-175 [13] S.S Cheng The Impacts of Engine Operating Conditions and Fuel Compositions on the Formation 76 ... tăng lớp cặn lắng sau Hình Q trình hình thành cặn lắng [8] 2.1.1 Quá trình hình thành Cơ chế hình thành cặn lắng mơ tả hàm thời gian chịu ảnh hưởng từ điều kiện vật lý vị trí hình thành cặn lắng. .. tích chế hình thành ảnh hưởng yếu tố tác động đến tích lũy cặn lắng, ta đưa số giải pháp nhằm hạn chế hình thành cặn lắng Hình Hình ảnh SEM cặn lắng lỗ phun [21] Các nghiên cứu cho thấy tầm quan. .. làm bật chế hình thành cặn lắng buồng cháy động diesel yếu tố ảnh hưởng đến cách thức hình thành tiền chất cặn phát triển lớp cặn bề mặt vách buồng cháy phân tích kết nghiên cứu tác giả nước