Đang tải... (xem toàn văn)
Mục đích nghiên cứu của luận án nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ khí nạp tăng áp đến tính kinh tế, năng lượng và phát thải của động cơ diesel tăng áp bằng TBMN, từ đó đề xuất khoảng nhiệt độ khí nạp tăng áp sau két làm mát phù hợp để nâng cao tính kinh tế, năng lượng và giảm phát thải cho động cơ.
MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Tăng áp tua bin-máy nén giải pháp kỹ thuật có hiệu nhằm nâng cao cơng suất, cải thiện tính kinh tế phát thải động Tuy nhiên, tăng áp, đặc biệt tăng áp cao làm cho nhiệt độ cực đại nhiệt độ trung bình chu trình cơng tác tăng lên, làm ảnh hưởng đến sức bền tuổi thọ chi tiết đặc biệt chi tiết hình thành nên buồng cháy động Theo số kết kết tốn tính tốn thực nghiệm số cơng trình ngồi nước, với nhiệt độ mơi trường 25 oC nhiệt độ khí nạp sau máy nén lên đến 105 oC Giá trị đạt đến khoảng 125÷135oC nhiệt độ mơi trường 40oC Vì đề tài “Nghiên cứu cải thiện tính động diesel tăng áp làm mát khí nạp” luận án mang tính cấp thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn Mục đích nghiên cứu luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ khí nạp tăng áp đến tính kinh tế, lượng phát thải động diesel tăng áp bằng TBMN, từ đề xuất khoảng nhiệt độ khí nạp tăng áp sau két làm mát phù hợp để nâng cao tính kinh tế, lượng giảm phát thải cho động Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án Đối tượng nghiên cứu là động diesel 4BD1T tăng áp TBMN chưa làm mát khí nạp Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu việc làm mát khí nạp với dải nhiệt độ khí nạp từ 95÷35oC, hai chế độ 1600 vg/ph 2200 vg/ph Nội dung nghiên cứu luận án - Nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm xác định ảnh hưởng nhiệt độ khí nạp T1 đến ge, Me phát thải động diesel TA TBMN tốc độ 1600 vg/ph 2200 vg/p Từ khuyến cáo sử dụng dải nhiệt độ khí nạp phù hợp để giảm g e, tăng Me giảm phát thải cho động cơ; - Nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm xác định áp suất, nhiệt độ, lưu lượng khí nạp, ge, Me chế độ mô men cực đại, tốc độ 1600 vg/ph với g ct = const nhằm tính tốn lựa chọn loại két LMKN phù hợp đáp ứng yêu cầu giảm nhiệt độ khí nạp dải rộng từ 95 đến 35oC Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết tập trung chủ ́u vào mơ chu trình cơng tác động phần mềm GT-Suite để đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ khí nạp tăng áp đến tính kinh tế, kỹ thuật phát thải động diesel tăng áp TBMN Ngoài luận án tiến hành tính tốn lựa chọn két LMKN tính tốn q trình trao đởi nhiệt của khí nóng với nước làm mát két làm mát khí nạp Phần nghiên cứu thực nghiệm tiến hành tại Phòng thí nghiệm Động AVL ĐH Cơng nghệ Giao thơng vận tải Cấu trúc luận án Luận án gồm: phần mở đầu, bốn chương phần kết luận, tài liệu tham khảo phụ lục Trong có 126 trang thuyết minh, 11 bảng, 73 hình vẽ đồ thị, 87 tài liệu tham khảo 21 trang phụ lục Mở đầu Trình bày tính cấp thiết đề tài luận án Chương Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương Cơ sở lý thuyết tính tốn chu trình cơng tác tiêu kỹ thuật động Chương 3.Tính tốn chu trình cơng tác tiêu kinh tế, lượng phát thải động tăng áp có làm mát khí nạp Chương Nghiên cứu thực nghiệm Kết luận kiến nghị: Trình bày kết luận án số kiến nghị tác giả rút từ nội dung nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Tăng áp TBMN biện pháp hiệu nhằm nâng cao công suất riêng, giảm phát thải động diesel Các phương pháp làm mát khí nạp động diesel tăng áp TBMN nghiên cứu, từ phân tích ưu nhược điểm đến lựa chọn phương án bố trí két làm mát mơi chất làm mát cho đối tượng nghiên cứu đề tài Trong chương trình bày tình hình nghiên cứu giới lý thuyết và thực nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ khí nạp đến các chỉ tiêu kinh tế, lượng và phát thải động diesel tăng áp Các vấn đề nghiên cứu thiết kế, chế tạo ứng dụng két làm mát vào làm mát khí nạp động diesel tăng áp phân tích, làm rõ Nhìn chung nghiên cứu đưa cách tổng quát dải nhiệt độ khí nạp tối ưu nhằm cao hiệu suất cân đối phát thải động diesel, động HCCI loại nhiên liệu pha trộn Các đề tài nghiên cứu nước liên quan đến nâng cao công suất động tập trung giải vấn đề như: tính tốn lựa chọn TBMN; cải tiến cấu phân phối khí, hệ thống bơi trơn, làm mát, cung cấp nhiên liệu, tính bền chi tiết động Các đề tài nghiên cứu làm mát khí nạp động diesel tính dừng lại tốn lý thuyết xác định ảnh hưởng của làm mát khí nạp đến các chỉ tiêu công tác của động diesel tăng áp thay két làm mát khí nạp khơng khí - khơng khí két làm mát khí nạp sử dụng nước làm mát cho khí nạp Tại Việt Nam nay, chưa có đề tài nghiên cứu chuyên sâu giải pháp đưa nhiệt độ khí nạp động diesel tăng áp TBMN xuống gần với điều kiện nhiệt độ làm việc bình thường động hút khí tự nhiên xác định ảnh hưởng nhiệt độ khí nạp đến tính động diesel tăng áp, việc nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ khí nạp đến tính kinh tế, lượng và phát thải của động diesel tăng áp bằng TBMN vẫn mang tính cấp thiết thời thời điểm hiện Từ cơng trình cơng bố, sở vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu phát triển, tác giả luận án tập trung nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm xác định ảnh hưởng T đến ge, Me phát thải động diesel 4BD1T tăng áp TBMN Từ đề xuất khoảng nhiệt độ khí nạp hợp lý làm sở lựa chọn lựa chọn két làm mát khí nạp phù hợp đáp ứng yêu cầu giảm nhiệt độ khí nạp dải rộng từ nhiệt độ khí nạp cực đại sau máy nén đến nhiệt độ môi trường CHƯƠNG CƠ SỞ TÍNH TỐN CHU TRÌNH CƠNG TÁC VÀ CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ 2.1 Mơ hình tính tốn chu trình cơng tác động diesel tăng áp có làm mát khí nạp 2.1.1 Mơ hình vật lý Hình 2.1 Mơ hình tính toán CTCT ĐC diesel tăng áp có LMKN [12,73] 2.1.2 Mô hình mơ Sử dụng phương pháp cân lượng để tính tốn CTCT cho ĐCĐT, giả thiết mơi chất cơng tác thể tích cơng tác xi lanh thời điểm trạng thái cân 2.1.3 Mơ hình cháy Sử dụng mơ hình Vibe [79], quy luật cháy x, tốc độ cháy dx/dφ nhiên liệu buồng cháy xác định theo hàm tốn học: ( 2.) ( 2.) 2.1.4 Mơ hình truyền nhiệt Do đối tượng nghiên cứu động diesel tăng áp, khảo sát chế độ toàn tải tải cục nêm luận án chọn mô hình Woschni [68] để ứng dụng tính tốn lý thuyết Mơ hình được đánh giá là tương đới sát với thực tế quá trình trao đổi nhiệt đối lưu giữa môi chất công tác và thành vách buồng cháy, sử dụng rộng rãi cho tính tốn dịng nhiệt tức thời 2.2 Cơ sở tính tốn mức độ phát thải động diesel * Hàm lượng chất phát thải NOx được tính toán dựa các thông số tốc độ động cơ, thành phần nhiên liệu, áp suất, nhiệt độ, hệ số dư lượng không khí, thể tích, thời gian cháy cũng số vùng cháy Các phản ứng của chuỗi Zeldovich [62] với hệ số tốc độ k được sử dụng để tính toán lượng phát thải NO x bắt đầu từ thời điểm xảy quá trình cháy * Phát thải muội than tính theo mô hình Hiroyasu [25], mô hình này, sự thay đổi của khối lượng soot thể qua công thức sau: (2 ) ) (2 (2 ) Công thức tổng quát tính tốc độ ôxy hóa soot [25,39]: (2 ) * Trong thành phần khí thải của động diesel thì CO là chất phát thải được tạo thiếu oxy phản ứng oxy hóa nhiên liệu không hoàn toàn , tính dựa theo tài liệu [22,76] Tốc độ phản ứng tạo thành CO được tính theo công thức: (2 ) * Trong khí thải động diesel, thành phần hydrocacbon chưa cháy hết sinh quá trình làm việc là không đáng kể Tuy nhiên, có thể xác định gần đúng thành phần HC theo nghiên cứu của V.Pirouzpanah và B.O.Kashani [66] với giả thiết hiệu số giữa tổng lượng nhiên liệu cấp vào và tổng lượng nhiên liệu đã được đốt cháy chỉ bao gồm các thành phần HC, CO và muội than Khi đó khối lượng hydrocacbon chưa cháy (mHC) được tính theo công thức: (2 ) 2.3 Trao đổi nhiệt két làm mát khí nạp 2.3.1 Cơ sở lý thuyết trao đổi nhiệt đối lưu Quá trình truyền nhiệt KLM hai mơi chất nóng lạnh khác trình truyền nhiệt phức tạp, đồng thời xảy hai trình trao đổi nhiệt đối lưu dẫn nhiệt Dòng nhiệt trao đổi nhiệt đối lưu xác định theo công thức thực nghiệm Newton-Richman [1]: (W) (2 ) ) (2 2.3.2 Truyền nhiệt dạng có cánh tản nhiệt a) Lắp ghép cánh b) Sắp xếp xen kẽ Hình 2.2 Sơ đồ lắp ghép phận trao đổi nhiệt dạng có cánh tản nhiệt Q trình trao đổi nhiệt dịng mơi chất với bề mặt tính dựa theo cơng bố cơng trình [53] 2.4 Lựa chọn phần mềm tính tốn Luận án lựa chọn phần mềm GT-Suite để tính thơng số CTCT, tiêu kinh tế, lượng môi trường động 2.5 Kết luận chương Đã xây dựng mơ hình vật lý, trình bày sở lý thuyết mơ hình mơ CTCT, chọn mơ hình cháy Vibe, mơ hình truyền nhiệt Woschni để tính tốn thơng số CTCT tính động Để tính tốn mức độ phát thải động cơ, luận án trình bày sở lý thuyết tính tốn phát thải NOx, CO, HC soot động diesel tăng áp TBMN theo lý thuyết Zeldovich, Hiroyasu, V.Pirouzpanah và B.O.Kashani Ngồi xây dựng mơ hình tính tốn q trình trao đổi nhiệt khí nạp tăng áp nước két làm mát khí nạp làm sở lựa chọn két làm mát phù hợp đáp ứng u cầu tốn đặt CHƯƠNG TÍNH TỐN CHU TRÌNH CƠNG TÁC VÀ CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ, NĂNG LƯỢNG VÀ PHÁT THẢI ĐỘNG CƠ TĂNG ÁP CÓ LÀM MÁT KHÍ NẠP 3.1 Đặc tính kỹ thuật động ISUZU 4BD1T [44] 3.2 Mơ hình mơ chu trình cơng tác động có xét đến ảnh hưởng nhiệt độ khí nạp tăng áp sau máy nén 3.2.1 Xây dựng mơ hình Hình 3.3 Trình tự các bước tính toán CTCT động diesel tăng áp phần mềm GT-Suite Trình tự các bước xây dựng mơ hình CTCT động diesel 4BD1T tăng áp: B1: Lựa chọn các phần tử chính của mô hình thư viện; B2: Liên kết các phần tử mô hình; B3: Nhập các thông số kết cấu, thông số vận hành, các điều kiện biên cho từng phần tử; B4: Xây dựng bộ thông số điều chỉnh của mô hình; B5: Tiến hành tính toán chu trình công tác; B6: So sánh các kết quả đo thực nghiệm và tiến hành hiệu chỉnh mô hình; B7: Sử dụng mô hình sau đã hiệu chỉnh để tính toán các thông số CTCT động thay đổi chế độ làm việc, nhiệt độ khí nạp sau máy nén, lượng nhiên liệu cung cấp cho một chu trình Hình 3.4 Mơ hinh ̀ mơ phong ̉ CTCT đông ̣ cơ 4BD1T GT Suite 3.2.2 Đánh giá hiệu chỉnh mơ hình 340 290 60 330 280 320 55 270 260 50 Ne_TN Ne_MP Me_TN Me_MP ge_TN ge_MP 250 45 240 40 230 35 ge(g/kW.h) Me(N.m);Ne(kW) 300 65 310 300 290 280 270 220 210 260 30 200 25 Hình 3.5. Kêt́ quả so sanh N ́ e, Me, ge giưã mô phong va th ̉ ̀ ực nghiêm ̣ 250 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 n (vg/ph) Mô hình mô phỏng CTCT của động sau thiết lập phần mềm GT-Suite được hiệu chỉnh theo kết quả đo thực nghiệm các chỉ tiêu kinh tế, lượng (theo đặc tính ngoài) Sai số lớn nhất về Me là 1,14%; về ge là 2,12% Các giá trị mô phỏng và thực nghiệm có sai số nhỏ toàn dải tốc độ, chứng tỏ mô hình tính toán đảm bảo độ tin cậy 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ khí nạp T đến tính kinh tế, lượng phát thải động 4BD1T 3.3.1 Ảnh hưởng T1 đến diễn biến áp suất pk nhiệt độ Tk xi lanh theo góc quay trục khuỷu T1 càng giảm càng làm tăng lưu lượng khí nạp vào xi lanh mỗi chu trình Mật độ khí nạp cũng tăng dần giảm nhiệt độ đầu vào T của khí nạp ở tất cả các chế đợ tải Hình 3.6 Diễn biến áp śt pk theo GQTK giảm T1 ở 1600 vg/ph, 100% tải với hai trường hợp A/F = const và A/F ≠ const Khi gct = const, T1 giảm 10oC dải (105÷35oC) pkmax tăng 1% Khi A/F = const, T1 giảm 10oC dải (95÷35oC) pkmax tăng 2% Như vậy T giảm 10oC, thì phần trăm tăng lên pkmax trường hợp A/F = const gấp hai lần trường hợp giữ g ct = const Hình 3.7 Diễn biến nhiệt đợ Tk theo GQTK giảm T1 ở tốc độ 1600vg/ph, 100% tải với hai trường hợp A/F ≠ const và A/F = const Khi gct = const, Tk giảm 10oC dải 105÷35oC Tkmax giảm trung bình K Khi A/F = const, T1 giảm 10oC dải từ 105÷35oC Tkmax giảm trung bình 15 K Như vậy giảm T1 A/F = const làm giảm T k xi lanh sẽ làm giảm tổn thất tản nhiệt của chu trình công tác, tăng pk xi lanh làm tăng công suất (mô men) từ đó cải thiện hiệu suất nhiệt của động 3.3.2 Ảnh hưởng T1 đến tiêu kinh tế, lượng động 3.3.2.1 Ảnh hưởng của T1 đến mô men Me của đợng @1600 vg/ph 350 Me_MP_100% tai_gct=const_A/F#const Me_MP_100% tai_gct#const_A/F=const 340 Hình 3.8 Ảnh hưởng của T1 đến Me tại chế độ mô men cực đại ở hai trường hợp g ct = const và A/F = const Me (N.m) 330 320 310 300 290 30 40 50 60 70 80 T1 (0C) 90 100 110 Tại chế độ mô men cực đại, gct =const, T1 giảm 10oC thì Me tăng trung bình 0,93% Khi A/F = const, T giảm 10oC thì Me tăng trung bình là 2,7% Như A/F = const thì tỷ lệ phần trăm tăng lên của Me theo độ giảm nhiệt độ khí nạp gấp 2,9 lần trường hợp gct = const Giảm T1, tăng gct để A/F=const là một những giải pháp hiệu quả nhằm nâng cao công suất (mô men) động @2200 vg/ph 300 250 Hình 3.9. Anh h ̉ ưởng cua T ̉ 1 đên M ́ e tai ch ̣ ế độ tốc độ lớn nhất với cać giá trị tai khac nhau ̉ ́ Me (N.m) 200 150 100 Me_MP_100% tai Me_MP_70% tai Me_MP_45% tai Me_MP_22% tai 50 30 40 50 60 70 T1 (0C) 80 90 100 Khi T1 giảm Me tăng dần ở tất cả các chế độ tải Tăng dần tải động làm tăng πk dẫn đến T1 tăng T1 giảm 10oC dải 95÷35oC thì mơ men tăng trung bình khoảng 1,01% 3.2.2.2 Ảnh hưởng của T1 đến suất tiêu hao nhiên liệu ge 245 @1600 vg/ph ge (g/kW.h) 240 Hình 3.10 Ảnh hưởng của T1 đến ge tại chế độ mô men cực đại gct = const và A/F = const 235 ge_MP_100% tai_gct=const_A/F#const ge_MP_100% tai_gct#const_A/F=const 230 30 40 50 60 70 80 T1 (0C) 90 100 110 Tại chế độ mô men cực đại, gct = const, T1 giảm 10oC thì ge giảm 0,7% Khi A/F = const, T1 giảm 10oC thì ge giảm 0,65% 340 @2200 vg/ph 330 320 310 T1_95_MP T1_85_MP T1_75_MP T1_65_MP T1_55_MP T1_45_MP T1_35_MP ge (g/kW.h) 300 290 280 270 Hình 3.11 Mối quan hệ T1 theo ge và theo Me ở chế độ tốc độ 2200 vg/ph 260 250 240 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Me (N.m) Khi nhiệt độ khí nạp T1 giảm dần, giữ nguyên gct = const, mô men Me ở tất cả các chế độ tải đều tăng dần, ge ở các chế độ tải đều giảm dần Với giá trị T 1, suất tiêu hao nhiên liệu ge giảm dần từ toàn tải xuống chế độ tải cao và tăng nhanh dần ở chế độ tải trung bình và tải thấp Nguyên nhân g e lớn ở tải thấp là hỗn hợp khí cháy đậm, công suất (mô men) phát nhỏ nên giá trị ge lớn 10 290 @1600 vg/ph 280 T1_105_MP T1_95_MP T1_85_MP T1_75_MP T1_65_MP T1_55_MP T1_45_MP T1_35_MP 270 g e (g/kW.h) 260 250 240 Hình 3.12 Mối quan hệ của T1 theo ge và theo Me ở tốc độ 1600 vg/ph 230 220 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 Me (N.m) Khi nhiệt độ khí nạp T1 giảm, giữ nguyên lượng cung cấp nhiên liệu g ct = const_A/F ≠ const, tương tự ở chế độ tốc độ định mức (2200 vg/ph), mô men M e ở tất cả các chế độ tải đều tăng dần, suất tiêu hao nhiên liệu g e ở các chế độ tải đều giảm dần Suất tiêu hao nhiên liệu ge giảm nhẹ từ toàn tải xuống chế độ tải cao, tăng nhẹ ở chế độ tải trung bình và tăng nhanh ở chế độ tải thấp Như xu hướng chung là giảm T1 làm tăng công suất (mô men) động cơ; ở chế độ tải thấp thì g e lớn nhất; chế độ tải cao có ge nhỏ nhất 3.3.3 Ảnh hưởng T1 đến hình thành NOx, muội than , CO hydrocacbon chưa cháy hết (HC) 3.3.3.1 Ảnh hưởng của T1 đến hình thành NOx Khi giảm T1 lượng phát thải NOx giảm dần Nguyên nhân T giảm thêm nhiều ôxy vào xi lanh làm hỗn hợp khí cháy nhạt nhiệt độ T k xi lanh giảm làm giảm tốc độ hình thành NOx 9.0 @1600 vg/ph NO x (g/kW.h) 8.8 8.6 8.4 NOx_MP_100% tai_gct=const_A/F#const NOx_MP_100% tai_gct#const_A/F=const 8.2 30 11 40 50 60 70 80 T1 ( C) 90 100 110 Hình 3.13 Diễn biến lượng phát thải NOx theo GQTK thay đổi T1 tại chế độ tốc độ 2200 vg/ph Hình 3.14 Ảnh hưởng của T1 đến NOx tại chế độ mô men cực đại A/F=const và gct = const Khi giảm T1 thì suất phát thải riêng của NOx có xu hướng giảm Khi gct = const, T1 giảm 10oC dải 105÷35oC NOx giảm trung bình 6,32% Khi A/F = const, T1 giảm 10oC khoảng 95÷35oC NOx giảm trung bình 4,96% Như NOx trường hợp A/F = const giảm nhanh trường hợp gct = const 3.3.3.2 Ảnh hưởng của T1 đến hình thành ṃi than Khi giảm T1 làm giảm Tk xi lanh, làm giảm tốc độ cháy hỗn hợp nhiên liệu nên tăng lượng phát thải muội than theo GQTK Hình 3.15 Diễn biến phát thải muội than theo GQTK thay đổi T1 tại chế độ tốc độ 2200 vg/ph @1600 vg/ph Soot (g/kW.h) Hình 3.16 Ảnh hưởng của T1 đến soot tại chế độ mô men cực đại gct=const A/F=const 30 soot_MP_100% tai_gct=const_A/F#const soot_MP_100% tai_gct#const_A/F=const 40 50 60 70 T1 (0C) 80 90 100 110 Tại chế độ mô men cực đại, A/F = const, giảm T từ 95oC đến 35oC thì soot nằm khoảng giá trị 6,3 ± 0,1 g/kW.h Khi g ct = const, giảm T1 từ 105÷35oC thì soot tăng nhanh từ 2,36÷6,96 g/kW.h Như T1 giảm 10oC suất phát thải riêng muội than tăng 0,66 g/kW.h tương đương 19% 12 3.3.3.3 Ảnh hưởng của T1 đến hình thành CO @1600 vg/ph 7.5 7.0 CO (g/kW.h) 6.5 Hình 3.17 Ảnh hưởng của T1 đến CO tại tốc độ 1600 vg/ph, 100% gct = const và A/F = const 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 CO_MP_100% tai_gct=const_A/F#const CO_MP_100% tai_gct#const_A/F=const 3.5 30 40 50 60 70 80 T1 (0C) 90 100 110 Tại 1600 vg/ph, 100% tải, A/F = const, T giảm 10oC dải 105÷35oC CO tăng trung bình 1,86% Khi g ct = const, T1 giảm 10oC dải 105÷35oC CO giảm trung bình 9,54% T1 giảm dần sẽ làm giảm suất phát thải riêng CO ở từng chế độ tải CO giảm nhanh từ chế độ toàn tải sang chế độ tải cao, giảm nhẹ ở chế độ tải trung bình và tăng nhiều ở chế độ tải thấp 3.3.3.4 Ảnh hưởng của T1 đến mức độ hình thành HC Tại 1600 vg/ph, 100% tải, A/F = const, T giảm từ 95÷35oC thì suất phát thải riêng HC thay đổi không đáng kể nằm khoảng 0,69 ± 0,02 g/kW.h Khi A/F = const thì nhiệt độ khí thải thay đổi không đáng kể Do đó ở trường hợp A/F = const thì HC thay đổi không đáng kể Cũng 1600 vg/ph, 100% tải, g ct = const, T1 giảm sẽ làm tăng lưu lượng và mật độ khí nạp buồng đốt, hỗn hợp nhạt thêm, cháy kiệt nhiên liệu nên suất phát thải riêng HC giảm T giảm 10oC dải 105÷35oC HC giảm trung bình 7,93% Theo tính tốn T giảm sẽ làm cho Me tăng dần và giảm HC ở từng chế độ tải Tại chế độ tải, T giảm, suất phát thải riêng HC giảm Với giá trị T1 có HC giảm từ chế đợ toàn tải sang chế độ tải cao, thay đổi không đáng kể ở chế độ tải trung bình và tăng nhanh ở chế độ tải thấp 0.8 @1600 vg/ph HC (g/kW.h) 0.7 Hình 3.18 Ảnh hưởng của nhiệt độ khí nạp T đến HC tại chế độ mô men cực đại với gct = const A/F = const 0.6 0.5 0.4 HC_MP_100% tai_gct=const_A/F#const HC_MP_100% tai_gct#const_A/F=const 0.3 30 40 50 60 70 T1 ( C) 80 90 100 110 Như vậy, theo kết tính tốn ảnh hưởng T đến tính kinh tế, lượng phát thải động 4BD1T, ta thấy T1 dải từ 35÷75oC vừa đem lại hiệu kinh tế (giảm ge), lượng (tăng Ne, Me) giảm đáng kể phát thải NOx, CO, HC đồng thời phát thải soot tăng không nhiều Cụ thể T1 = 35÷75oC NOx nhỏ chế độ 13 tải thấp, trung bình, tải cao tồn tải; soot có giá trị thấp chế độ tải trung bình tải cao; HC thấp ở chế đợ tải trung bình; CO giảm từ chế độ toàn tải xuống tải cao, tải trung bình Do thấy cần trì T dải từ 35÷75oC để đem lại hiệu cao kinh tế, lượng giảm phát thải Đây khoảng nhiệt độ khuyến cáo sử dụng khai thác cho động 4BD1T Kết nghiên cứu có phần tương đồng với cơng trình nghiên cứu [49,58,60] sở để lựa chọn két làm mát phù hợp đáp ứng nhu cầu giảm nhiệt độ khí nạp dải rộng từ giá trị cực đại xuống dải nhiệt độ từ 75÷35oC 3.4 Lựa chọn két làm mát phù hợp để giảm nhiệt độ khí nạp T 3.4.1 Lựa chọn bơm nước cho két làm mát khí nạp Với tiêu chí tăng công suất riêng làm nhỏ gọn kết cấu động cơ, luận án chọn bơm điện 12V chiều có công suất lớn 125 W, lưu lượng tối đa 0,250 kg/s [86] 3.4.2 Lựa chọn két làm mát khí nạp Sau tính tốn, luận án chọn két LMKN có với kích thước 270x270x10mm (M2) để làm mát khí nạp Các tấm bên của két làm mát dạng hình vuông với kích thước dài 270mm, rộng 270mm và cao 10 mm Tấm và các cánh tản nhiệt được làm bằng hợp kim nhôm và có chiều dày 1mm Đầu vào dịng khí nạp có đường kính 60 mm, đầu vào dịng nước làm mát có đường kính 25 mm Hình ảnh thực tế két LMKN dùng thực nghiệm thể hiện Hình 3.19 Hình 3.19 Ảnh thực tế két LMKN sử dụng làm thí nghiệm 3.4.3 Tính toán q trình trao đổi nhiệt khơng khí nước két làm mát khí nạp dạng tấm CFD 14 Hình 3.20 Phân bớ nhiệt độ lòng dòng khí nóng khi thay đổi vận tốc nước làm mát TH1 (wnv1 =1,,23 m/s) TH2 (wnv2 =1,5 m/s) Tại chế độ mô men cực đại, vận tốc dịng khí nạp vào KLM 40 m/s, với hai chế độ khảo sát có thông số khảo sát tương tự nhau, thay đổi vận tốc biên đầu vào dòng nước làm mát winw từ 1,23 lên 1,5 m/s kết chênh lệch nhiệt độ đầu đầu vào khí nạp từ 16K lên 19K Như thay đổi theo hướng tăng vận tốc dòng nước làm mát thêm 0,27 m/s (tương đương 21%) làm tăng thêm chênh lệch nhiệt độ đầu đầu vào dịng khí nạp 3K tương đương 19% Nhiệt độ nước lòng môi chất làm mát thay đổi không đáng kể, khoảng 3K với wnv1 =1,23 m/s gần 1K với wnv2 = 1,5 m/s Như vận tốc nước làm mát thay đổi nhiều làm thay đổi độ chênh nhiệt độ khí nạp đầu vào đầu khí nạp cao Két LMKN lựa chọn đáp ứng yêu cầu tốn cần giảm nhiệt độ khí nạp từ 95 oC xuống 85, 75, 65, 55, 45 35oC theo bước giảm khoảng 10oC lần đo 3.5 Kết luận chương * Đã xây dựng mơ hình mơ CTCT động diesel 4BD1T tăng áp TBMN có làm mát khí nạp đánh giá ảnh hưởng T đến tính ge, Me động 4BD1T T1 giảm làm tăng mật độ lưu lượng khí nạp vào xi lanh làm tăng p k, giảm Tk xi lanh, làm giảm ge tăng Me tất chế độ tải T giảm 10oC dải khảo sát hiệu suất nhiệt tương đối tăng trung bình 0,7% * Đã đánh giá ảnh hưởng T1 đến phát thải động 4BD1T Giảm T1 làm giảm NOx, CO, HC tăng soot chế độ tải Tại chế độ mô men cực đại, g ct = const, T1 giảm 10oC dải khảo sát NOx giảm 6,32%, CO giảm 9,54%; HC giảm 15 7,93% soot tăng 19%; Khi A/F = const, T giảm 10oC dải khảo sát NO x giảm 8,27%; CO tăng 1,86% HC, soot thay đổi không đáng kể Với giá trị T chế độ mô men cực đại, A/F = const động NO x thấp trường hợp gct = const T1 =35÷75oC NOx nhỏ tất chế độ tải; soot có giá trị thấp chế độ tải trung bình tải cao; HC thấp ở chế đợ tải trung bình; CO giảm từ chế đợ toàn tải xuống tải cao, tải trung bình Như để tăng Ne (Me), giảm ge giảm phát thải T1 phải dải 35÷75 oC Ở chế độ tải trung bình tải cao chế độ khai thác tối ưu đảm bảo nâng cao tính kinh tế, lượng, cân đối lượng phát thải NOx soot, giảm phát thải CO HC Đã lựa chọn két LMKN dạng tấm, làm mát nước phù hợp để giảm T động dải khảo sát rộng từ 95÷35oC Xây dựng mơ hình tính tốn q trình trao đổi nhiệt khí nạp nước làm mát két LMKN dạng có cánh tản nhiệt hình chữ nhật tính tốn vận tốc, áp suất, nhiệt độ dịng khí nạp nước làm mát đầu vào ra, phân bố bề mặt kênh, lịng mơi chất cánh tản nhiệt KLM phần mềm Fluent Khi thay đổi theo hướng tăng thêm vận tốc dòng nước làm mát 21% làm cho chênh lệch nhiệt độ đầu đầu vào dịng khí nạp thay đổi theo chiều hướng tăng thêm 19% CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 4.1 Mục đích, chế độ đối tượng nghiên cứu thực nghiệm 4.1.1 Mục đích Mục đích chính của quá trình nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định bộ sở dữ liệu đầu vào phục vụ quá trình tính toán mô phỏng CTCT động cơ; xác định bộ dữ liệu phục vụ việc kiểm chứng, hiệu chuẩn và đánh giá mô hình lý thuyết; thay đổi nhiệt độ khí nạp T1 két làm mát đo thông số gct, ge, Me và phát thải NOx, soot, CO, HC của động so sánh, đối chứng với kết quả mơ 4.1.2 Chế độ thí nghiệm Chế độ thí nghiệm được tính toán lựa chọn ở những chế độ tải và tốc độ mà động làm việc khắc nghiệt, nhiệt độ khí nạp sau máy nén đạt giá trị cao Các chế độ thử nghiệm cụ thể: {TH1} Thí nghiệm để hiệu chỉnh mô hình lý thuyết: Đo các thông số chính M e, Ne, ge để hiệu chỉnh mô hình lý thuyết CTCT được xác định bệ thử AVL động 4BD1T vận hành ở chế độ đường đặc tính ngoài {TH2} Thay đởi T1 từ 95÷35oC ở chế các đợ tải khác tại tốc độ vòng quay lớn 2200 vg/ph và đo ge, Me và phát thải NOx, muội than, CO, HC của động cơ; {TH3} Thay đổi T1 từ 105÷35oC ở các chế đợ tải thấp, tải trung bình, tải cao tồn tải tại tớc đợ 1600 vg/ph (gct = const) và đo ge, Me và phát thải NOx, Soot, CO, HC của động cơ; đo sự thay đổi áp suất, nhiệt độ, lưu lượng nước làm mát và áp suất nhiệt độ khí nạp sau qua két làm mát Không tiến hành nghiên cứu thực nghiệm chế độ A/F = const 4.1.3 Đối tượng thí nghiệm Đợng diesel tăng áp ISUZU 4BD1T sử dụng chưa có LMKN 4.2 Trang thiết bị phục vụ nghiên cứu thực nghiệm Các trang thiết bị chính của Phòng thí nghiệm AVL - Đại học Công nghệ GTVT bao gồm: - Phanh điện Alpha 160; - Thiết bị phân tích thành phần khí thải FTIR; - Thiết bị đo nồng độ phát thải dạng hạt AVL 415SE; - Hệ thống kiểm soát nhiệt độ nước làm mát động AVL 553S-200; - Thiết bị đo lượng tiêu thụ nhiên liệu AVL PLU160; 16 - Bộ điều khiển tay ga THA 100 Hình 4.2 Sơ đơ bơ tri cac thiêt ̀ ́ ́ ́ ́ bị vị trí đặt các cảm biến 4.3 Thực nghiệm xác định đặc tính ngồi động 4BD1T Thực nghiệm xác định đồ thị đặc tính ngồi nhằm xác định sai số M e, Ne, ge mô so với thực nghiệm nhằm đánh giá độ tin cậy mô hình tính tốn 4.4 Ảnh hưởng nhiệt độ khí nạp T1 đến tiêu kinh tế lượng 4.4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ khí nạp T đến tiêu kinh tế, lượng tốc độ lớn 4.4.1.1 Ảnh hưởng của T1 đến Me động tốc độ 2200 vg/ph @2200 vg/ph 300 250 Me (N.m) 200 Me_TN_100% tai Me_MP_100% tai Me_MP_70% tai Me_TN_70% tai Me_MP_45% tai Me_TN_45% tai Me_MP_22% tai Me_TN_22% tai 150 100 50 30 40 50 60 70 T1 (0C) 80 90 Hình 4.3. Kết quả mơ phỏng và thực nghiệm xác định ảnh hưởng cuả T1 đên M ́ e ở 2200vg/ph 100 T1 giảm làm cho Me tăng dần ở tất cả các chế độ tải Kết quả mô phỏng của M e bám sát kết quả thực nghiệm, sai số M e lớn nhất là 4,23% và nhỏ nhất là 0,05% Tại chế độ toàn tải, giảm T thì Me tăng nhanh ở các chế độ tải khác; M e thấp nhất là 280,52 Nm tại T1 = 95oC và đạt cực đại 298,27 Nm tại nhiệt độ T = 35oC Nhiệt độ T1 giảm 60oC thì mô men tăng 17,75 Nm (tương đương 6,33%) Như vậy giảm T khoảng 10oC dải 95÷35oC thì mơ men tăng trung bình khoảng 1,01% 4.4.1.2 Ảnh hưởng của T1 đến ge chế độ tốc độ 2200 vg/ph 17 340 T1_95_TN T1_85_TN T1_75_TN T1_65_TN T1_55_TN T1_45_TN T1_35_TN T1_95_MP T1_85_MP T1_75_MP T1_65_MP T1_55_MP T1_45_MP T1_35_MP @2200 vg/ph 330 320 310 ge (g/kW.h) 300 290 280 270 260 Hình 4.5 Kết mô thực nghiệm xác định mối quan hệ của T1 theo ge và theo Me ở 2200 vg/ph 250 240 230 60 80 100 120 140 160 180 200 Me (N.m) 220 240 260 280 300 Khi T1 giảm, Me tăng , ge giảm ở các tất cả các chế độ tải; ge giảm dần từ toàn tải xuống chế độ tải cao và tăng dần ở chế độ tải trung bình và cao nhất ở chế độ tải thấp; sai số ge giữa kết quả mô phỏng và thực nghiệm ở tất cả các chế độ tải từ 0,41÷4,06% 4.4.2 Ảnh hưởng của nhiệt đợ khí nạp T đến chỉ tiêu kinh tế, lượng chế độ tốc độ vòng quay 1600 vg/ph 4.4.2.1 Ảnh hưởng của T1 đến Me chế độ tốc độ vịng quay 1600 vg/ph 320 @1600 vg/ph 315 Hình 4.6. Kết quả mơ thực nghiệm xác định ảnh hưởng cuả nhiêṭ độ khi nap T ́ ̣ ́ 1 đên M e ở 1600 vg/ph, 100% taỉ M e (N.m) 310 305 300 Me_TN_100% tai_gct=const_A/F#const Me_MP_100% tai_gct=const_A/F#const 295 290 30 40 50 60 70 80 T1 (oC) 90 100 110 Nhiệt độ khí nạp T1 giảm 10oC dải 105÷35oC thì mơ men tăng thấp nhất là 0,66%, tăng cao nhất là 1,68%, vậy mô men tăng trung bình là gần 0,9% Sai số về mô men giữa mô phỏng và thí nghiệm ở chế đợ toàn tải nằm khoảng 0,66÷1,68% 4.4.2.2 Ảnh hưởng của T1 đến ge chế độ tốc độ vòng quay 1600 vg/ph 18 280 @1600 vg/ph 270 260 Hình 4.7 Kết mô thực nghiệm xác định ảnh hưởng của T1 đến ge ở tốc độ vòng quay 1600 vg/ph, 100% tải ge (g/kW.h) 250 240 230 220 210 200 30 ge_TN_100% tai_gct=const_A/F#const ge_MP_100% tai_gct=const_A/F#const 40 50 60 70 80 T1 (oC) 90 100 110 Xu hướng là càng giảm T1 thì ge giảm dần, T1 giảm 10oC dải 105÷35oC thì ge giảm trung bình là gần 0,75% Sai số ge giữa thực nghiệm và mô phỏng ở chế đợ toàn tải từ 2,77÷3,58% Khi T1 giảm, Me ở các chế độ tải đều tăng dần, ge ở các chế độ tải đều giảm dần; ge thấp nhất ở chế độ tải cao và cao nhất ở chế độ tải thấp; sai số g e giữa kết quả mô phỏng và thực nghiệm ở tất cả các chế đợ tải từ 0,29÷4,75% Xét toàn dải mơ men tại chế độ tốc độ 1600 vg/ph, giảm T1 thì ge giảm dần từ toàn tải xuống tải cao và tăng nhẹ ở tải trung bình, tăng cao nhất ở chế độ tải thấp Kết quả g e mô phỏng cũng bám sát kết quả thực nghiệm 290 280 270 g e (g/kW.h) 260 250 240 @1600 vg/ph T1_105_TN T1_95_TN T1_85_TN T1_75_TN T1_65_TN T1_55_TN T1_45_TN T1_35_TN T1_105_MP T1_95_MP T1_85_MP T1_75_MP T1_65_MP T1_55_MP T1_45_MP T1_35_MP Hình 4.8 Kết mơ thực nghiệm xác định mối quan hệ của T1 theo ge và theo Me ở tốc độ 1600 vg/ph 230 220 210 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 Me (N.m) 4.5 Kết quả xác định ảnh hưởng của nhiệt độ khí nạp T đến phát thải NOx, soot, CO và HC 4.5.1 Ảnh hưởng của T1 đến phát thải NOx, soot, CO và HC chế độ tốc độ vòng quay 2200 vg/ph 4.5.1.1 Ảnh hưởng của T1 đến phát thải NOx tốc độ 2200 vg/ph T1 giảm 10oC dải 95÷35oC thì suất phát thải riêng NOx giảm trung bình khoảng 2,25%; sai số NO x giữa mô phỏng và thực nghiệm ở chế độ 100% tải từ 1,35÷3,41% T1 giảm sẽ làm tăng Me và giảm NOx ở tất cả các chế độ tải NOx giảm nhẹ từ chế độ toàn tải sang chế độ tải cao, giảm nhiều ở chế độ tải trung bình và đạt giá trị 19 thấp nhất tại chế độ tải thấp Sai số của NO x giữa mô phỏng và thực nghiệm ở tất cả các chế độ tải từ 0,26÷7,62% 11 @2200 vg/ph 10 NO x (g/kW.h) T1_95_TN T1_85_TN T1_75_TN T1_65_TN T1_55_TN T1_45_TN T1_35_TN T1_95_MP T1_85_MP T1_75_MP T1_65_MP T1_55_MP T1_45_MP T1_35_MP 60 80 Hình 4.10 Kết mơ thực nghiệm xác định mối quan hệ của T1 theo NOx và theo Me ở tốc độ vòng quay 2200 vg/ph 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Me (N.m) 4.5.1.2 Ảnh hưởng của T1 đến phát thải soot tốc độ 2200 vg/ph T1_95_TN T1_85_TN T1_75_TN T1_65_TN T1_55_TN T1_45_TN T1_35_TN T1_95_MP T1_85_MP T1_75_MP T1_65_MP T1_55_MP T1_45_MP T1_35_MP 12 Soot (g/kW.h) 10 60 80 @2200 vg/ph Hình 4.12 Kết mơ thực nghiệm xác định mối quan hệ của T1 theo muội than và theo Me ở tốc độ 2200 vg/ph 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Me (N.m) Ngược lại với phát thải NOx, T1 giảm thì suất phát thải riêng của soot tăng Xét tại chế độ tốc độ lớn ta có T1 giảm 10oC thì suất phát soot tăng trung bình khoảng 28,91%; sai số soot giữa mô phỏng và thực nghiệm ở chế đợ toàn tải từ 0,42÷8,26% T1 giảm dần sẽ làm Me và tăng soot ở tất cả các chế độ tải Soot giảm nhanh từ chế độ toàn tải sang chế độ tải cao, giảm nhẹ ở chế độ tải trung bình và tăng nhẹ ở chế độ tải thấp 4.5.1.3 Ảnh hưởng của T1 đến phát thải CO tốc độ 2200 vg/ph 20 12 T1_95_TN T1_85_TN T1_75_TN T1_65_TN T1_55_TN T1_45_TN T1_35_TN T1_95_MP T1_85_MP T1_75_MP T1_65_MP T1_55_MP T1_45_MP T1_35_MP 10 CO (g/kW.h) @2200 vg/ph Hình 4.14 Kết mơ thực nghiệm xác định mối quan hệ của T1 theo CO và theo Me ở tốc độ 2200 vg/ph 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Me (N.m) Tại chế độ 100% tải, T giảm 10oC dải 95÷35oC thì suất phát thải riêng CO giảm trung bình khoảng 13,80%; sai số về lượng phát thải CO giữa mô phỏng và thực nghiệm ở chế độ toàn tải khoảng từ 1,29 ÷8,23%; kết quả sai sớ về śt phát thải riêng CO giữa mô phỏng và thực nghiệm ở tất cả các chế đợ tải nằm khoảng 0,02÷8,23% 4.5.1.4 Ảnh hưởng của T1 đến phát thải HC tốc độ 2200 vg/ph HC (g/kW.h) 60 T1_95_TN T1_85_TN T1_75_TN T1_65_TN T1_55_TN T1_45_TN T1_35_TN T1_95_MP T1_85_MP T1_75_MP T1_65_MP T1_55_MP T1_45_MP T1_35_MP @2200 vg/ph Hình 4.16 Kết mô thực nghiệm xác định mối quan hệ của T1 theo HC và theo Me ở tốc độ 2200 vg/ph 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Me (N.m) T1 giảm thì suất phát thải riêng của HC cũng giảm theo Tại chế độ tốc độ lớn nhất, T1 giảm 10oC dải 95÷35oC thì suất phát thải riêng HC giảm trung bình khoảng 16,75% Sai số HC giữa mô phỏng và thực nghiệm ở chế độ toàn tải khoảng từ 0,11÷6,59% T1 giảm dần sẽ làm cho Me tăng dần và giảm suất phát thải riêng HC ở các chế độ tải Với T1, HC giảm nhanh từ chế độ toàn tải sang chế độ tải cao, không thay đổi nhiều ở chế độ tải trung bình và tăng nhanh ở chế độ tải thấp 4.5.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ khí nạp T1 đến phát thải NOx, soot, CO và HC chế độ tốc độ 1600 vg/ph 4.5.2.1 Ảnh hưởng của T1 đến phát thải NOx tốc độ 1600 vg/ph Giảm T1 10oC dải 105÷35oC thì suất phát thải riêng NOx giảm trung bình khoảng 1,01% Sai số về suất phát thải của NOx giữa mô phỏng và thực nghiệm ở chế độ 21 toàn tải từ 0,49÷2,27% Khi T1 giảm dần sẽ làm tăng M e và giảm suất phát thải riêng của NOx ở tất cả các chế độ tải NO x tăng nhẹ từ chế độ toàn tải sang chế độ tải cao, giảm nhẹ ở chế độ tải trung bình và giảm nhanh ở chế độ tải thấp Kết quả sai số của NOx giữa mô phỏng và thực nghiệm ở tất cả các chế đợ tải nằm khoảng 0,49÷3,19% 4.5.2.2 Ảnh hưởng của T1 đến phát thải soot tốc độ 1600 vg/ph Tại tốc độ 1600 vg/ph, 100% tải, T1 giảm khoảng 10oC dải từ 105÷35oC soot tăng trung bình 17% Sai sớ soot giữa mô phỏng và thực nghiệm ở chế độ toàn tải thay đởi từ 0,72÷4,65% T1 giảm dần sẽ làm tăng Me và soot ở từng chế độ tải Soot giảm nhanh từ chế độ toàn tải sang chế độ tải cao, giảm nhẹ ở chế độ tải trung bình và tăng nhẹ ở chế độ tải thấp Kết quả sai số soot giữa mô phỏng và thực nghiệm nằm khoảng 0,08÷7,16% 4.5.2.3 Ảnh hưởng của T1 đến phát thải CO tốc độ 1600 vg/ph Tại tốc độ 1600 vg/ph, 100% tải, T1 giảm 10oC dải 105÷35oC suất phát thải tiêng CO giảm trung bình 6,69% Sai sớ CO giữa mơ phỏng và thực nghiệm ở chế độ toàn tải nhỏ nhất là 0,14% và lớn nhất là 9,00% T giảm dần sẽ làm giảm suất phát thải riêng CO ở từng chế độ tải CO giảm nhanh từ chế độ toàn tải sang chế độ tải cao, giảm nhẹ ở chế độ tải trung bình và tăng nhiều ở chế độ tải thấp Kết quả sai số về suất phát thải riêng CO giữa mô phỏng và thực nghiệm nằm khoảng 0,14÷9,00% 4.5.2.4 Ảnh hưởng của T1 đến phát thải HC tốc độ 1600 vg/ph Tại tốc độ vòng quay 1600 vg/ph, 100% tải, T khoảng 10oC dải từ 105÷35oC suất phát thải riêng HC giảm 9,15% Sai số về suất phát thải riêng HC giữa mô phỏng và thực nghiệm ở chế độ toàn tải nhỏ nhất là 0,87% và lớn nhất là 9,40% T giảm sẽ làm giảm suất phát thải riêng HC ở từng chế độ tải HC tăng từ chế độ toàn tải sang chế độ tải cao, giảm ở chế độ tải trung bình và tăng ở chế độ tải thấp Kết quả sai số về suất phát thải riêng HC giữa mô phỏng và thực nghiệm nằm khoảng 0,87÷9,40% 4.6 Kết luận chương Đã thực nghiệm xác định bộ dữ liệu đầu vào phục vụ quá trình tính toán mô phỏng CTCT động Đã thực nghiệm, so sánh với lý thuyết xác định ảnh hưởng T đến tiêu kinh tế (g e), lượng (Me) phát thải động 4DB1T: T giảm làm tăng Me giảm ge; T1 giảm 10oC dải 95÷35oC , gct = const_A/F ≠ const Me tăng 1%; ge giảm 0,75%; Khi T1 giảm khoảng 10oC dải 95÷35oC phát thải động thể Bảng 4.11 Bảng 4.11 Xu hướng phát thải động 4BD1T T1 giảm 10oC Chế độ khảo sát NOx (%) soot (%) CO (%) HC (%) 2200 vg/ph; T1 giảm 10oC gct = const_A/F ≠ const - 2,25 +29,00 - 13,8 - 16,75 1600 vg/ph; T1 giảm 10oC gct = const_A/F ≠ const - 1,01 +17,00 - 6,69 - 9,15 22 Chế độ khảo sát NOx (%) soot (%) CO (%) HC (%) Dấu “-”, “+” giảm tăng + T1 giảm làm giảm phát thải NOx, CO, HC tăng phát thải soot chế độ tải thấp, tải trung bình, tải cao tồn tải; + Ở tất giá trị T1, suất phát thải riêng NOx giảm nhanh chế độ tải cao xuống tải trung bình nhỏ chế độ tải thấp; Suất phát thải muội than giảm mạnh chế độ tải cao, nhỏ tải trung bình tăng nhẹ tải thấp; Suất phát thải riêng CO giảm chế độ tải cao xuống tải trung bình tăng nhẹ chế độ tải thấp; Suất phát thải riêng HC giảm mạnh từ chế độ tải cao xuống tải trung bình tăng tải nhỏ - Khi T1 = 75÷35oC đem lại hiệu cao tính kinh tế (g e giảm nhiều), lượng (Me tăng nhiều) cân đối lượng phát thải NO x muội than; lượng phát thải CO HC giảm - Giảm nhiệt độ T1 giữ nguyên lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình (g ct = const) làm giảm nhiệt độ khí thải động T ex làm giảm phụ tải nhiệt tác dụng lên chi tiết xung quanh buồng đốt - Lựa chọn két làm mát khí nạp dạng làm mát nước phù hợp để giảm nhiệt độ khí nạp động diesel 4BD1T tăng áp TBMN (π k ≥1,65) từ 95oC xuống gần với nhiệt độ môi trường 35oC chế độ mô men cực đại - Sai số kết mô thực nghiệm g e, Me nhỏ 5%; suất phát thải NOx, soot, CO, HC 10% tất chế độ khảo sát hai tốc độ 1600 vg/ph 2200 vg/ph Điều chứng tỏ số liệu nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm xác, đảm bảo độ tin cậy KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Những đóng góp luận án - Xây dựng thành cơng mơ hình mơ chu trình cơng tác động 4BD1T có xét đến ảnh hưởng nhiệt độ khí nạp sau máy nén phần mềm GT-Suite, tiến hành tính tốn diễn biến áp suất, nhiệt độ xi lanh, xác định tiêu kinh tế, lượng mơi trường thay đổi nhiệt độ khí nạp ứng với hai chế độ tốc độ vòng quay 1600 2200 vòng/phút; - Các kết lựa chọn tính tốn trao đổi nhiệt phần mềm CFD-FLUENT sử dụng làm sở thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ khí nạp, phù hợp với khoảng nhiệt độ khí nạp cần điều chỉnh từ 35 ÷ 75oC - Các kết nghiên cứu thực nghiệm khẳng định tính đắn mơ hình độ tin cậy kết nghiên cứu luận án Hướng phát triển luận án - Nghiên cứu lắp đặt hệ thống điều chỉnh nhiệt độ khí tăng áp sau máy nén động 4BD1T có làm mát khí nạp - Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ khí nạp đến q trình cháy truyền nhiệt động diesel tăng áp; - Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ khí nạp đến ứng suất cơ-nhiệt chi tiết xung quanh buồng đốt nắp máy, pit tông, xi lanh, xu páp; - Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ khí nạp, góc phun sớm, áp suất phun nhiên liệu đến tính kỹ thuật phát thải động diesel tăng áp - Nghiên cứu trình trao đổi nhiệt két làm mát khí nạp dạng có kênh tản nhiệt bố trí song song với dịng chảy chiều ngược chiều nhau; 23 ... lượng và phát thải động diesel tăng áp Các vấn đề nghiên cứu thiết kế, chế tạo ứng dụng két làm mát vào làm mát khí nạp động diesel tăng áp phân tích, làm rõ Nhìn chung nghiên cứu đưa cách tổng... dung nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Tăng áp TBMN biện pháp hiệu nhằm nâng cao công suất riêng, giảm phát thải động diesel Các phương pháp làm mát khí nạp động diesel tăng áp TBMN... hưởng của làm mát khí nạp đến các chỉ tiêu công tác của động diesel tăng áp thay két làm mát khí nạp khơng khí - khơng khí két làm mát khí nạp sử dụng nước làm mát cho khí nạp Tại Việt