Nghiên cứu mô phỏng ảnh hưởng của áp suất phun nhiên liệu và áp suất cuối kỳ nén đến công suất động cơ diesel máy chính tàu cá

Áp suất phun của hệ thống phun nhiên liệu động cơ diesel và áp suất cuối kỳ nén ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc tia phun nhiên liệu, dẫn đến thay đổi quá trình hình thành hỗn hợp cháy và cháy nhiên liệu, làm ảnh hưởng đến công suất của động cơ. Do vậy, xác định mức giảm áp suất phun và áp suất cuối kỳ nén để kịp thời sửa chữa, bảo dưỡng hệ thống phun nhiên liệu, đặc biệt là bơm cao áp, vòi phun và nhóm báo kín buồng cháy sẽ giúp nâng cao hiệu suất làm việc và ngăn ngừa các sự cố xảy ra đối với động cơ diesel máy chính tàu cá.

Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản Số 3/2020 NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT PHUN NHIÊN LIỆU VÀ ÁP SUẤT CUỐI KỲ NÉN ĐẾN CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ DIESEL MÁY CHÍNH TÀU CÁ A SIMULATION STUDY ON EFFECT OF FUEL INJECTION PRESSURE AND PRESSURE OF THE END COMPRESSION STROKE ON POWER OF FISHING VESSEL diesel engines Hồ Đức Tuấn1, Mai Đức Nghĩa2 Trường Đại học Nha Trang Trường Sĩ quan Không quân Tác giả liên hệ: Hồ Đức Tuấn (Email: tuanhd@ntu.edu.vn) Ngày nhận bài: 15/05/2020; Ngày phản biện thông qua: 02/06/2020; Ngày duyệt đăng: 22/06/2020 TÓM TẮT Áp suất phun hệ thống phun nhiên liệu động diesel áp suất cuối kỳ nén ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc tia phun nhiên liệu, dẫn đến thay đổi trình hình thành hỗn hợp cháy cháy nhiên liệu, làm ảnh hưởng đến công suất động Do vậy, xác định mức giảm áp suất phun áp suất cuối kỳ nén để kịp thời sửa chữa, bảo dưỡng hệ thống phun nhiên liệu, đặc biệt bơm cao áp, vịi phun nhóm báo kín buồng cháy giúp nâng cao hiệu suất làm việc ngăn ngừa cố xảy động diesel máy tàu cá Kết nghiên cứu mơ phần mềm Matlab Simulink động diesel tàu cá 4CHE –Yanmar cho thấy, áp suất phun giảm đến 14% áp suất cuối kỳ nén giảm đến 12% cơng suất giảm đến 17,2% Từ khóa: áp suất phun nhiên liệu, áp suất cuối kỳ nén, vòi phun nhiên liệu, cấu trúc tia phun nhiên liệu, cơng suất động cơ, động diesel máy tàu cá ABSTRACT Fuel injection pressure and pressure of the end compression stroke directly affect to spray structure, and changethe process of combustion mixture formation and burning fuel, and affecton power of engine Therefore, determining reduction level of fuel injection pressure and pressure of the end compression stroke to timely repair and maintenance of fuel injection systems, especially high-pressure pumps, injector, piston, segment, cylinder would help improve working efficiency and prevent incidents for main diesel engine The simulation results by Matlab Simulink software for 4CHE-Yanmar main diesel engine of fishing vessels showed that, ifthe fuel injection pressure decreased by 14% and pressure of the end compression stroke decreased by 12%, the power decreased by 17.2% Keywords: fuel injection pressure, pressure of the end compression stroke, injector, fuel spray structure, power of diesel engine, diessel engine of fishing vessel I ĐẶT VẤN ĐỀ Thông số áp suất phun nhiên liệu (pinj) áp suất cuối kỳ nén (pc) định đến cấu trúc tia phun, đặc biệt động có buồng cháy thống (4CHE-Yanmar), qua ảnh hưởng trực tiếp đến trình hình thành hỗn hợp cháy cháy nhiên liệu, dẫn đến thay đổi tiêu công tác động diesel [2], [5] Thực tế nước ta, động diesel dùng làm máy tàu phần lớn động cũ (gồm động tơ) Điều dẫn đến giảm độ an tồn, tin cậy q trình 76 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG khai thác; hiệu sử dụng thấp đặc biệt hư hỏng đột ngột biển gây nguy hiểm cho người tàu Nghề cá Việt Nam nghề cá nhân dân, việc sử dụng máy hồn toàn theo tập quán ngư dân Ngoài Động tàu cá thường làm việc chế độ khai thác thời gian dài, liên tục, mơi trường thường xun có thay đổi điều kiện vật lý (nhiệt độ, độ ẩm…) hóa học (tỉ lệ muối khơng khí) Cơng tác bảo dưỡng, sửa chữa không theo tiêu chuẩn, hư đâu sửa Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản [1] Sự giám sát kỹ thuật máy hay cơng tác chẩn đốn trạng thái kỹ thuật máy chưa trọng Do đó, xác định ảnh hưởng áp suất phun nhiên liệu áp suất cuối kỳ nén để chẩn đốn tình trạng kỹ thuật động trước đưa xuống tàu để thực chuyến hành trình dài ngày biển u cầu cần thiết, góp phần làm cho q trình khai thác động an toàn kịp thời ngăn ngừa, khắc phục cố hư hỏng II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Cơ sở q trình mơ Đối với hệ thống phun nhiên liệu (HTPNL) động diesel tàu cá, cụm bơm cao áp – vòi phun (BCA-VP) nhóm bao kín buồng cháy (NBKBC) coi cụm chi tiết quan trọng Việc đảm bảo HTPNL hoạt động tốt đưa việc đảm bảo trạng thái kỹ thuật cụm BCA-VP NBKBC đạt yêu cầu cho phép Sự suy giảm áp suất phun nhiên liệu phạm vi định khơng có ảnh hưởng đến giai đoạn cháy trễ ảnh hưởng tới độ đồng phun sương, ảnh hưởng cấu trúc tia phun nhiên liệu khơng gian buồng cháy Chính điều dẫn đến trình cháy động diesel bị suy giảm, khiến công suất động giảm theo [3], [4] Ngoài lượng nhiên liệu thực tế phun vào xy lanh động chu trình cơng tác (mf) chịu ảnh hưởng từ hao mịn đơi: Piston – xi lanh BCA; Kim phun – bệ VP, khe hở tăng làm tăng lọt dầu hồi Điều làm cho lượng nhiên liệu phun vào động giảm yếu Lượng cung cấp nhiên liệu chu trình tổng khối lượng nhiên liệu phun qua vòi phun hành trình piston BCA, khối Số 3/2020 tố ảnh hưởng đến công suất động [6] Khi động làm việc, tốc độ lưu lượng xác định phun nhiên liệu lượng tiêu hao nhiên liệu Ge (g/h) động cơ, (1) Mối quan hệ pinj với công suất động (Ne), suất tiêu hao nhiên liệu có ích thể qua cơng thức sau [10]: Trong đó: Chuyển đổi đặt đại lượng: 1/ge=Ae, giá trị cơng suất xác định: Q trình cháy xác định từ phương trình J Abraham [7] Trong đó, nhân tố quan trọng mơ hình cháy thời gian đặc trưng để đạt cân (τc), tổng thời gian chảy tầng thời gian chảy rối trình cháy diễn phụ thuộc vào động rối (k) xác định theo Yogesh V [8], tốc độ tiêu tán rối (ε) tính theo Dent JC [9] Khi mơ hình cháy viết lại lượng nhiên liệu phun vào xy lanh chu kỳ Lượng nhiên liệu cấp chu trình: TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 77 Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản Số 3/2020 Tốc độ tỏa nhiệt xác định: Trong cơng thức trên, φSOC: góc bắt đầu cháy [độ]; ΔφCD: thời gian cháy; φ: φSOC