Nghiên cứu rút ngắn thời gian cháy ở động cơ diesel sử dụng nhiên liệu CNG

Đề tài “Nghiên cứu rút ngắn thời gian cháy ở động cơ diesel sử dụng nhiên liệu CNG tiến hành thay đổi các thông số kết cấu như: Độ sâu phần khoét lõm trên đỉnh piston (Hb), vị trí tâm lõm đỉnh piston và vị trí đặt bugi so với đường tâm xylanh, góc đánh lửa sớm. Mời các bạn cùng tham khảo!

BÀI BÁO KHOA HỌC NGHIÊN CỨU RÚT NGẮN THỜI GIAN CHÁY Ở ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU CNG Nguyễn Như Thành1, Trần Đăng Quốc1 Tóm tắt: Khí thiên nhiên biết đến nhiên liệu thay hiệu cho nhiên liệu gốc dầu mỏ lĩnh vực vận tải nông nghiệp Tuy nhiên, vấn đề lớn sử dụng khí thiên nhiên làm nhiên liệu cho động đốt tốc độ cháy chậm so với nhiên liệu xăng diesel Bài báo trình bày nghiên cứu mô ảnh hưởng thông số như: độ sâu đỉnh piston, vị trí đặt bugi, vị trí tâm lõm đỉnh piston thời điểm đánh lửa đến thời gian cháy động diesel chuyển đổi thành động nhiên liệu CNG (CNG: Compressed Natural Gas) Các kết nghiên cứu thu từ mô AVL Boost tốc độ 1800 vòng/phút rằng, ảnh hưởng độ sâu đỉnh piston đến động học dịng khí bên xylanh động lớn Đặc biệt tận dụng hoàn toàn vận tốc squish nên cường độ rối phân tử khí gần cuối kỳ nén cải thiện đáng kể so với piston đỉnh phẳng Để đạt thời gian cháy ngắn động diesel sử dụng nhiên liệu CNG, vị trí đặt bugi vị trí tâm lõm đỉnh piston phải đặt trùng với đường tâm xylanh, chiều sâu phần khoét lõm khoảng Hb = 17,5 (mm) thời điểm bugi bật tia lửa điện cần phải điều chỉnh sớm IT = 18o ( IT: Ignited Timing) trước điểm chết Từ khoá: Thời gian cháy, Vận tốc squish, Độ sâu đỉnh piston, Vị trí đặt bugi, Vị trí tâm lõm đỉnh piston, Thời điểm đánh lửa ĐẶT VẤN ĐỀ * Trữ lượng khí thiên nhiên nước ta đánh nguồn lượng đầy hứa hẹn đáp ứng nhu cầu đa dạng hóa nguồn nhiên liệu giảm khí thải lĩnh vực giao thơng vận tải Tuy nhiên sử dụng khí thiên nhiên làm nhiên liệu cho động đốt cần phải xem xét giải vấn đề khó khăn tốc độ cháy khí thiên nhiên chậm so với nhiên liệu gốc dầu mỏ Quá trình cháy động đốt gồm nhiều chuỗi phản ứng ôxy hóa nhiên liệu phức tạp, phản ứng hóa học giải phóng nhiệt tạo thành hợp chất diễn khoảng thời gian ngắn bên xylanh động Quá trình cháy động đốt phụ thuộc nhiều vào thông số như: nhiệt độ, áp suất, phân tách chất tham gia phản ứng chất tạo thành, động học hóa học vận động dịng mơi chất bên xylanh động Viện Cơ khí Động lực, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội (Gunter P Merker, et al 2006) Sự vận động dịng khí bên xylanh động đốt dòng chảy rối có động thay đổi phức tạp Động dịng mơi chất thay đổi phụ thuộc chủ yếu vào thông số như: tiết diện lưu thông cửa nạp, tốc độ dịch chuyển piston hình dạng buồng cháy (Mohammed El-Adawy, et al 2017; Shiqiang Zhang, et al 2018) Ban đầu động hỗn hợp nhiên liệu khơng khí tăng dần lên kết thúc trình nạp giá trị động giảm nhanh piston khoảng gần phần ba hành trình kỳ nén Tuy nhiên, piston động tiếp tục di chuyển hướng điểm chết (TDC: Top Dead Center) giá trị động tăng lên nhanh phần cịn lại hành trình nén Nhờ vậy, động nhiệt độ dòng khí tăng lên đáng kể so với trình nạp piston tiếp tục dịch chuyển hướng điểm chết kỳ nén Để tận dụng ưu điểm chuẩn bị tốt cho trình cháy cần phải có hình dạng piston phù hợp để hướng KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 74 (6/2021) 179 cho dịng khí đến nguồn lửa với mật độ tập trung cường độ khuếch tán phù hợp suốt trình cháy (B Yadollahi, et al 2013) Với cường độ khuếch tán phù hợp làm tăng số lượng chất tham gia vào phản ứng ơxi hóa khử (Bin Wang et al, 2016), thời gian cần thiết để đốt cháy lượng nhiên liệu nạp vào xylanh động khơng rút ngắn mà cịn giảm tổn thất nhiệt truyền cho buồng cháy Cường độ khuếch tán dịng khí đánh giá thơng số cường độ rối ( ), cường độ rối tăng tăng tốc độ cháy khuếch tán (Guenter P Merker, et al 2012) Do lượng nhiệt giải phóng đơn vị thời gian tăng lên đáng kể, nhiên kiểm soát lượng nhiệt truyền cho thành vách buồng cháy hiệu suất nhiệt động cải thiện đáng kể Để thực “Nghiên cứu rút ngắn thời gian cháy động diesel sử dụng nhiên liệu CNG”, nghiên cứu tiến hành thay đổi thông số kết cấu như: Độ sâu phần khoét lõm đỉnh piston (Hb), vị trí tâm lõm đỉnh piston vị trí đặt bugi so với đường tâm xylanh, góc đánh lửa sớm Cơng cụ để thực nghiên cứu phần mềm mô AVL Boost kết hợp với thông số thực động diesel xylanh chuyển đổi thành động cháy cưỡng cấp nhiên liệu CNG đường nạp MÔ PHỎNG, HIỆU CHUẨN VÀ ĐIỀU KHIỂN 2.1 Mô động Động nghiên cứu mô phần mềm AVL Boost hình với phần tử ký hiệu bảng 1, thông số dùng để nhập cho phần tử lấy từ động xylanh QTC2015 thuộc đề tài cấp Bộ mã số B2015-01106 thể bảng Cơ sở lý thuyết phục vụ cho nghiên cứu mô tham khảo lựa chọn từ tài liệu hướng dẫn AVL Boost ( Boost, 2013) như: Định luật nhiệt động học thứ thể mối quan hệ biến thiên nội (entanpi) với biến thiên nhiệt cơng Hệ số truyền nhiệt tính theo mơ hình Woschni 1978 Mơ hình cháy Fractal dùng cho động đánh lửa cưỡng khí nạp đồng Giá trị CO tính tốn dựa vào giải phương 180 trình vi phân hai phản ứng: CO + OH = CO2 + H CO2 + O = CO + O2 Bảng Ký hiệu phần tử động mô Ký hiệu SB1 SB2 MP CL 1-9 TH R I1 C PL E Tên phần tử Điều kiện biên đầu vào Điều kiện biên đầu Điểm đặt cảm biến Phần tử lọc khơng khí Ống dẫn khí nạp thải Bướm ga Phần tử cản Phần tử vòi phun Phần tử xylanh Phần tử ổn định áp suất Phần tử động Số lượng 1 1 1 Hình Động mơ AVL Boost Bảng Thông số kỹ thuật động Thơng số Đường kính xylanh (mm) Hành trình piston (mm) Số xylanh (-) Tốc độ định mức (v/ph) Tỷ số nén (-) Số kỳ (-) Ký hiệu D S i nđm ε τ Giá trị 103 115 2200 10 Hình Động nghiên cứu QTC2015 lắp đặt phòng thử nghiệm KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MƠI TRƯỜNG - SỐ 74 (6/2021) Hình Sơ đồ bố trí thí nghiệm Giá trị H-C xác định từ nguồn H-C chưa cháy theo phương pháp D’Errico Cơ chế hình thành NOx mô BOOST dựa sở Pattas Hafner Quá trình hình thành chúng thể qua sáu phương trình phản ứng theo chế Zeldovich 2.2 Hiệu chuẩn mơ hình Hiệu chuẩn động mô tiến hành dựa sở số liệu thực nghiệm động QTC2015 hình sơ đồ thí nghiệm hình 3, tỷ số nén động điều chỉnh ε = 10 để tránh xảy tượng kích nổ suốt trình thử nghiệm thu thập số liệu, nhiên liệu sử dụng nghiên cứu CH4 = 100% Sự sai lệch kết mô thực nghiệm lớn khoảng 3%, với kết sai lệch cho phép sử dụng động mơ để tiến hành phương pháp thí nghiệm khác 2.3 Điều khiển mơ hình Hình Hình dạng buồng cháy thay đổi Để thu kết nghiên cứu ảnh hưởng chiều sâu phần khoét lõm đỉnh piston (Hb), vị trí tâm lõm đỉnh piston (OB) vị trí đặt bugi (OS) đến thời gian cháy động cháy cưỡng cấp nhiên liệu đường nạp, điều kiện thí nghiệm thực sau: Hướng đến điều kiện hòa trộn lý tưởng khơng khí nhiên liệu trước hình thành màng lửa phù hợp với lựa chọn mơ hình cháy Fractal, giá trị lambda cố định λ = Độ mở bướm ga (WOT: Wide Open Throttle) 100% nhằm loại bỏ ảnh hưởng vấn đề tổn thất đường ống trình nạp Thời điểm đánh lửa sớm (IT: early Ignited Timing) lúc đầu điều chỉnh để đạt giá trị mô men lớn nhất, tốc độ động mơ cố định n = 1800 (vịng/phút) Hướng đến kết cải thiện đặc tính làm việc động Diesel chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu CNG, chiều sâu phần khoét lõm đỉnh piston cố định giá trị Hb = (mm) (đỉnh phẳng), Hb = 10; 17,5 25(mm) Vị trí tâm phần khoét lõm đỉnh piston OB so với tâm xylanh động cố định giá trị OB= (mm) (tâm phần khoét lõm đỉnh piston trùng với tâm xylanh động cơ), OB = 2; 4; (mm) theo thứ tự Vị trí thay đổi bugi cố định giá trị OS= 0; 2; 4; (mm) hình KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ảnh hưởng độ sâu đỉnh piston đến động học dịng khí bên xylanh Nắp xylanh động Diesel thường có dạng phẳng, để tăng cường độ khuếch tán phù hợp mà thay đổi nhiều kết cấu thay đổi hình dạng đỉnh piston Các nghiên cứu trước hình dạng đỉnh piston nhân tố quan trọng để cải thiện tổn thất nhiệt vận tốc trượt ngang phân tử piston di chuyển hướng điểm chết (Jinlong Liu, et al 2019) Trong trình piston di chuyển lên điểm chết làm cho thể tích bên buồng cháy bị thu hẹp lại, hỗn hợp bên xylanh động bị chèn ép chuyển động hỗn loạn Hiện tượng phân tử chuyển động theo phương song song với mặt phẳng đỉnh piston có xu hướng vào vùng thể tích lớn gọi Squish, cường độ Squish lớn piston điểm chết (Mahmut Kaplan, 2019) Với mục đích sử dụng Squish để cải thiện chất lượng trình cháy, nghiên cứu giữ đường kính phần khoét lõm (Db) không thay đổi thay đổi thông số chiều sâu lõm (Hb) KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 74 (6/2021) 181 vsq/Sptb 1.6 Hb = 10 Hb = 17.5 Hb = 25 1.2 0.8 0.4 300 310 320 330 340 Góc quay trục khuỷu, α (deg) 350 360 Hình Sự thay đổi tỷ sốVsp/Sptb theo góc quay trục khuỷu (α) Hình biểu diễn thay đổi tỷ số vsq/sptb theo góc quay trục khuỷu (α) ứng với giá trị độ sâu Hb đỉnh piston điều kiện , n Db số Khi tăng độ sâu Hb đỉnh piston tăng tỉ số vsq/sptb giá trị lớn vsq/sptb theo góc quay trục khuỷu xuất trước 360o góc quay trục khuỷu (TDC: trước điểm chết trên) Từ kết suy ra, ảnh hưởng độ sâu phần khoét lõm đỉnh piston đến động học dịng khí bên xylanh động lớn Để làm rõ cần xem xét thay đổi cường độ rối ( u ' ) theo góc quay trục khuỷu giá trị Hb khác Hình Cường độ rối thay đổi theo góc quay trục khuỷu Hình biểu diễn cường độ rối môi chất xylanh động thay đổi theo góc quay trục khuỷu ứng với bốn giá trị Hb khác Quan sát kết hình vẽ khoảng từ 0o đến 720o góc quay trục khuỷu, cường độ rối (u’) có hình dạng tương đối giống xylanh có quy luật thay đổi tương đối giống Với Hb = (mm) Hb = 10 (mm), cường độ rối nhau, nhiên quy luật lại khác hoàn toàn Hb = 17,5 (mm) Cường độ rối phần tử khí xylanh lớn góc quay trục khuỷu gần đến α = 180o, 182 tương ứng với hành trình piston dịch chuyển gần đến điểm chết Khi góc quay trục khuỷu tiếp tục tăng lên lúc tiết diện lưu thơng dịng khí đóng dần lại nên cường độ rối dịng mơi chất xylanh giảm Xu hướng giảm tiếp tục piston bắt đầu di chuyển hướng điểm chết kỳ nén với góc quay trục khuỷu khoảng α = 180o ÷ 360o Tuy nhiên ảnh hưởng độ sâu đỉnh piston (Hb) đến cường độ rối (u’) cịn mạnh so với góc quay trục khuỷu, kết thu cho thấy với Hb = (mm), cường độ rối (u’) có xu hướng giảm góc quay trục khuỷu tiếp tục lớn 180o mà không quan tâm đến kỳ động Khi tăng Hb lại giá trị Hb = 10; 17,5 25 (mm) cường độ rối xylanh động thay đổi rõ kỳ nén, cháy giãn nở, kỳ thải Ảnh hưởng Hb đến u’ rõ ràng piston phần ba hành trình kỳ nén (α = 180o ÷ 240o), tốc độ giảm u’ chậm so với Hb = (mm) Khi piston tiếp tục thực trình nén cường độ rối có xu hướng tăng trở lại, piston tiến gần đến điểm chết cường độ rối lại có xu hướng tăng lên, đặc biệt Hb = 17,5 (mm) cường độ rối đạt giá trị lớn điểm gần sát với điểm chết Đây kết mong đợi để thiện đồng thời khả dễ cháy hỗn hợp tăng số lượng chất tham gia phản ứng tách chất cháy khỏi phản ứng cháy Để giải thích ảnh hưởng Hb đến cải thiện u’ xyanh động tận dụng tượng Squish xuất bên xylanh động gần cuối kỳ nén Từ cải thiện u’ gần cuối kỳ nén mà vận tốc cháy khuếch tăng lên dáng kể so với piston đỉnh phẳng (Hb = 0), nhờ chất tham gia phản ứng xi hóa khử tăng lên, rút ngắn thời gian cháy 140 30 Fuel: CNG ε = 10; WOT n = 1800 rpm Gnl = constant Db = constant 120 25 100 20 80 15 Δαc 60 10 IT (BTDC) 40 Góc đánh lửa tối ưu, IT (BTDC) ε = 10; WOT n = 1800 rpm Db = constant Thời gian cháy Δαc (deg) 5 10 15 20 Độ sâu đỉnh piston, Hb (mm) 25 Hình Thời gian cháy góc đánh lửa tối ưu theo độ sâu đỉnh piston KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 74 (6/2021) Hình thể thời gian cháy ( ) hỗn hợp bên xylanh động góc đánh lửa tối ưu (IT = MBT) theo độ sâu Hb đỉnh piston điều kiện chạy mô phỏng: Tốc độ động giữ cố định n = 1800 vòng/phút, lượng nhiên liệu cấp cho chu trình cố định Gnl = 0,755 (g/s) tương đương lượng nhiên liệu cấp cho chu trình Gct = 0,05 (g/ct), đường kính phần kht lõm đỉnh piston giữ không đổi Db = 66 (mm) Khi độ sâu Hb tăng, thời gian cháy ( ) góc đánh lửa có xu hướng thay đổi giống giảm xuống đạt giá trị nhỏ nhất, sau lại có xu hướng tăng lên Hb có giá trị lớn Thời gian cháy ( ) ngắn Hb = 17,5 (mm) giảm khoảng 43% so với thời gian cháy Hb = Kết động học động lực học dịng mơi chất (nhiên liệu khơng khí) bên xylanh động tăng lên đáng kể, lượng nhiên liệu đưa vào đốt cháy khoảng thời gian ngắn Do rút ngắn thời gian đốt cháy hỗn hợp bên xylanh nên giảm tổn thất nhiệt truyền cho piston nắp máy Tuy nhiên tượng tổn thất nhiệt truyền cho piston bắt đầu tăng Hb lớn 17,5 (mm) mơ men, cơng suất, hiệu suất nhiệt dự báo có xu hướng giảm suất tiêu hao nhiên liệu có xu hướng tăng Để làm rõ ảnh hưởng hình dạng piston tới đặc tính làm việc động hay cụ thể chất lượng trình cháy cần phải xem xét ảnh hưởng hình dạng piston tới diễn biến áp suất xylanh động Hình Áp suất xylanh thay đổi theo góc quay trục khuỷu Hình biểu diễn đường áp suất xylanh theo góc quay trục khuỷu ứng với giá trị Hb đỉnh piston điều kiện mô Ảnh hưởng Hb đến áp suất xylanh rõ cuối trình nén phần đầu trình cháy-giãn nở Khi Hb tăng, áp suất xylanh động đạt giá trị lớn sau điểm chết khoảng 13o góc quay trục khuỷu Nguyên nhân làm thay đổi áp suất xylanh cường độ rối phân tử bên xylanh động tăng lên piston tiến gần sát đến điểm chết Tuy nhiên phần diện tích xung quanh buồng cháy bị tăng lên giá trị Hb tăng, khả làm tăng tổn thất nhiệt cho đỉnh piston tăng Hình Tổn thất nhiệt cho thành, vách buồng cháy theo độ sâu đỉnh piston Hình thể nhiệt truyền thành, vách buồng cháy Hb thay đổi Tổn thất nhiệt có xu hướng giảm nhanh đạt giá trị nhỏ Hb = 10 (mm), sau tổn thất nhiệt lại có xu hướng tăng lên chút Hb lớn Với Hb = (mm), dạng buồng cháy gọn với diện tích xung quanh nhỏ ɛ = 10, thời gian cháy kéo dài nên nhiệt truyền cho thành vách lớn Với Hb = 10 (mm), có tổn thất nhiệt nhỏ so với Hb = 17,5 (mm) vận tốc rối bên xylanh động nhỏ áp suất xylanh động nhỏ Tại giá trị Hb = 25 (mm), áp suất cực đại xylanh động lớn so với Hb = 17,5 (mm) diện tích buồng cháy lớn nên phần nhiệt sinh không đủ đề bù cho phần nhiệt bị mát cho thành buồng cháy nên đặc tính làm việc động không cải thiện KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 74 (6/2021) 183 3.2 Ảnh hưởng vị trí đặt bugi đến thời gian cháy 3.3 Ảnh hưởng vị trí tâm lõm đỉnh piston đến thời gian cháy Hình 11 kết thu thời gian cháy ( ) thay đổi theo vị trí dịch chuyển tâm lõm đỉnh piston, trường hợp vị trí bugi đặt xylanh (OS = 0) không thay đổi suốt thời gian nghiên cứu Hình 10 Thời gian cháy theo vị trí dịch chuyển bugi Hình 10 thể thời gian cháy ( ) hỗn hợp bên xylanh động theo vị trí đặt bugi, trường hợp đường tâm phần thể tích đỉnh piston trùng với đường tâm xylanh (OB = 0) Khi vị trí bugi (OS) dịch chuyển khỏi tâm xylanh, thời gian cháy có xu hướng tăng nhanh ε = 10 ε = 11,5 Với điều kiện mô phỏng, vị trí bugi dịch chuyển khỏi tâm xylanh (OS > 0), thời gian cháy hai tỉ số nén có xu hướng thay đổi giống Khi bugi dịch chuyển khoảng từ đến (mm), thời gian cháy tăng nhanh (khoảng 90%) so với vị trí không dịch chuyển (OS = 0) Kết vị trí đặt bugi có ảnh hưởng lớn đến thời gian cháy hỗn hợp bên xylanh động cơ, độ lệch tâm bugi lớn thời gian cháy tăng Với khoảng cách dịch chuyển thời gian cháy trường hợp tỷ số nén ε = 11,5 lớn thời gian cháy trường hợp có tỷ số nén ε = 10 Tại vị trí dịch chuyển (mm), thời gian cháy trường hợp ε = 11,5 lớn khoảng 10o góc quay trục khuỷu so với trường hợp ε = 10 Quan sát kết thu hình vẽ kết luận tăng tỷ số nén vị trí bugi lệch so với tâm lõ đỉnh piston làm tăng thời gian cháy Nhưng ảnh hưởng vị trí đặt bugi đến thời gian cháy lớn so với ảnh hưởng tỷ số nén, nguyên nhân dẫn đến kết tổn thất nhiệt truyền cho thành vách buồng cháy tăng 184 Hình 11 Thời gian cháy theo vị trí tâm lõm đỉnh piston Thời gian cháy ( ) có xu hướng tăng tâm phần lõm đỉnh piston rời xa tâm xylanh, với giá trị OB, thời gian cháy ε = 10 nhỏ so với ε = 11,5 Kết cho thấy ảnh hưởng vị trí tâm lõm đỉnh piston đến thời gian cháy nhỏ so với tỷ số nén động Tăng tỷ số nén làm tăng đồng thời vận tốc Squish tổn thất nhiệt không giảm thời gian cháy 3.4 Ảnh hưởng thời điểm đánh lửa đến thời gian cháy Thời gian cháy ( ) xác định hai thông số thời điểm bắt đầu thời gian đốt cháy, góc đánh lửa định trực tiếp đến thời điểm bắt đầu trình cháy Sau bugi bật tia lửa điện cần khoảng thời gian ngắn để hình thành tâm cháy, sau từ tâm cháy hình thành điểm lửa tạo thành màng lửa lan tràn xylanh (Mahmut Kaplan, 2019) Góc đánh lửa lớn trước điểm chết trên, thời điểm bắt đầu cháy sớm, từ ảnh hưởng trực tiếp tới thời điểm áp suất đạt giá trị cực đại xy lanh KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 74 (6/2021) Hình 12 Thời gian cháy theo góc đánh lửa ( kiện mô phỏng, OB OS di chuyển so với tâm xylanh làm tăng thời gian cháy, mức độ tăng trường hợp khác Tuy nhiên mức độ ảnh hưởng vị trí tâm lõm đỉnh piston đến thời gian cháy không mạnh so với vị trí đặt bugi, từ kết khẳng định vị trí tâm lõm vị trí đặt bugi phải trùng với tâm xylanh có thời gian cháy ngắn Hình 12 thể thay đổi thời gian cháy ) theo góc đánh lửa (IT) Thời gian cháy có xu hướng giảm nhanh góc đánh lửa tăng lên, mức độ giảm tỷ số nén ε = 10 ε = 11,5 tương đương Với góc đánh lửa, thời gian cháy ε = 11,5 lớn so với ε = 10, góc đánh lửa tăng từ 12o lên 18o thời gian cháy giảm khoảng 20% Tại góc đánh lửa tăng tỷ số nén từ ε = 10 lên ε = 11,5 thời gian cháy tăng lên khoảng 7%, chứng tỏ tỷ số nén ảnh hưởng đến thời gian cháy so với góc đánh lửa 3.5 So sánh ảnh hưởng vị trí đặt bugi tâm lõm đỉnh piston đến thời gian cháy Để hiểu rõ mức độ ảnh hưởng vị trí đặt bugi vị trí tâm lõm đỉnh piston đến thời gian cháy, đồng thời xét xem trường hợp ảnh hưởng nhiều Nghiên cứu thực cách di chuyển vị trí tâm lõm đỉnh piston (OB) vị trí đặt bugi (OS) khoảng từ đến (mm) trường hợp nghiên cứu sau: Tâm lõm OB di chuyển bugi cố định vị trí tâm xylanh động cơ, tâm lõm OB cố định tâm xyalnh đổi vị trí đặt bugi, tâm lõm OB vị trí đặt bugi OS di chuyển so với tâm xylanh Trong nghiên cứu quy ước, OB = (mm) OS = (mm) phần tâm lõm vị trí đặt bugi trùng với tâm xylanh động Hình 13 thể thời gian cháy ( ) hỗn hợp bên xy lanh động theo vị trí đặt bugi vị trí tâm lõm đỉnh piston, trường hợp cố định tỷ số nén góc đánh lửa Từ kết thu hình vẽ theo chiều vị trí dịch chuyển tăng, thời gian cháy có xu hướng tăng lên trường hợp Với điều Hình 13 Thời gian cháy thay đổi theo vị trí đặt bugi (OS) tâm lõm đỉnh piston (OB) KẾT LUẬN Phân tích kết thu từ mô ảnh hưởng thông số như: độ sâu lõm đỉnh piston, vị trí tâm lõm, vị trí đặt bugi thời điểm đánh lửa đến thời gian cháy, kết luận rút sau: Tăng độ sâu phần khoét lõm đỉnh piston khơng cải thiện động học dịng mơi chất mà cịn giảm thời gian cháy động diesel sử dụng nhiên liệu CNG Với độ sâu phần khoét lõm đỉnh piston Hb = 17,5 (mm) tận dụng tượng Squish để cải thiện trình cháy động diesel sử dụng nhiên liệu CNG mà không làm tăng tổn thất nhiệt cho thành vách buồng cháy Ảnh hưởng vị trí đặt bugi đến thời gian cháy lớn so với ảnh hưởng tỷ số nén vị trí tâm lõm đỉnh piston Nguyên nhân làm cho thời gian cháy tăng tổn thất nhiệt truyền cho thành vách buồng cháy tăng khơng kiểm sốt động học buồng cháy Để rút ngắn thời gian cháy động diesel sử dụng nhiên liệu CNG, vị trí đặt bugi vị trí tâm lõm đỉnh piston phải đặt trùng với đường tâm xy lanh, chiều sâu phần khoét lõm khoảng Hb = 17,5 (mm), thời điểm bugi bật tia lửa điện cần phải điều chỉnh sớm IT = 18o trước điểm chết KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 74 (6/2021) 185 TÀI LIỆU THAM KHẢO Gunter P Merker, Christian Schwarz, Gunnar Stiesch, Frank Otto, “Simulation of combustion and pollutant formation for engine-development”, Sringer, ISBN: 3-540-00682-6 Mohammed El-Adawy, Mỏgan R Heikal, A Rashid A Aziz, Muhammad I Siddiqui and Shahzad Munir, “Characterization of the Inlet Port Flow under Steady-State Conditions Using PIV and POD”, Energies 2017, 10, 1950; DOI:10.3390/en10121950 Shiqiang Zhang, Chunshu Li, Ruilin Liu, Jingyang Bao and Miao Chi, “Effects of the variable valve lift difference on in-cylinder gas flow in a four-valve gasoline engine”, Proc IMechE 2018 Part D: Journal Automobile Engineering, DOI: 10.1177/095440701 8789321 B Yadollahi, M Boroomand, “The effect of combustion chamber geometry on injection and mixture preparation in a CNG direct injection SI engine”, Fuel 107 (2013), pages: 52-62 Bin Wang, Tie Li, Linlin Ge, Hideyuki Ogawa, “Optimization of combustion chamber geometry for natural gas engines with diesel micro-pilot-induced ignition”, Energy Conversion and Management 122 (2016), pages: 552-563 Guenter P Merker, Christian Schwarz, Ruediger Teichmann, “Combustion Engines Development: Mixture Formation, Combustion, Emissions and Simulation”, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2012, DOI: 10.1007/978-3-642-14094-5 Bosst, Theory AVL BOOST VERSION 2013 and Users Guide E AVL BOOST VERSION 2013 Jinlong Liu, Cosmin E Dumitrescu, “Analysis of two-stage natural-gas lean combustion inside a diesel geometry”, Applied Thẻmal Engineering 160 (2019) 114116 Mahmut Kaplan, Review Article “Influence of swirl, tumble and squish flows on combustion characteristics and emissions in internal combustion engine- review”, International Journal of Automotive Engineering and Technologies, IJAET (2), pages: 83-102 Abstract: RESEARCH TO SHORT COMBUSTION DURATION IN DIESEL ENGINE USE OF CNG FUEL Natural Gas has known as well as a great promising fuel and can be replaced petroleum in the sectors such as transport and agriculture However, a big problem with natural gas as alternative fuel for internal combustion engines, which was slower burning speed in comparison with gasoline and diesel fuels This article was presented a simulation research on the effect of parameters such as bowl depth (Hb), spark plug position (OS), the position of center bowl in comparison with center cylinder (OB) and ignition timing (IT) on the combustion duration of diesel engine with using natural gas The obtained results from AVL Boost simulation at 1800 rpm have shown that the effect of bowl depth on the kinetic energy of gas flows into cylinder was very large It is due to take full advantage of Squish velocity and the result in the turbulent velocity fluctuations were significantly increased in comparison with flat piston head at nearly the end of compression stroke, especially In order to reach the shortest combustion duration, the position of both spark plug and center bowl should be designed to center cylinder, in addition to the bowl depth is around Hb = 17.5 (mm) and ignition timing have to adjusted earlier than IT = 18o before top dead center Keywords: Combustion duration, Squish velocity, Bowl depth, Spark plug position, Center bowl position, Ignition timing Ngày nhận bài: 22/6/2021 Ngày chấp nhận đăng: 30/6/2021 186 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 74 (6/2021) ... vị thời gian tăng lên đáng kể, nhiên kiểm soát lượng nhiệt truyền cho thành vách buồng cháy hiệu suất nhiệt động cải thiện đáng kể Để thực ? ?Nghiên cứu rút ngắn thời gian cháy động diesel sử dụng. .. bugi thời điểm đánh lửa đến thời gian cháy, kết luận rút sau: Tăng độ sâu phần khoét lõm đỉnh piston cải thiện động học dịng mơi chất mà cịn giảm thời gian cháy động diesel sử dụng nhiên liệu CNG. .. (mm) tận dụng tượng Squish để cải thiện trình cháy động diesel sử dụng nhiên liệu CNG mà không làm tăng tổn thất nhiệt cho thành vách buồng cháy Ảnh hưởng vị trí đặt bugi đến thời gian cháy lớn