Hệ thống truyền động van biến thiên trong động cơ đốt trong

Phân loại hệ thống truyền động van biến thiên không cam

Schechter và Levin [8] đã phát triển một con lắc thủy lực không có lò xo cho hệ thống van biến thiên điện-thủy lực của họ, khai thác các đặc tính đàn hồi của chất lỏng thủy lực nén, hoạt động như một lò xo chất lỏng, tăng tốc và giảm tốc mỗi van động cơ trong quá trình mở và chuyển động đóng. Mặc dù phù hợp với các ứng dụng lực cao, nhưng một số vấn đề tiềm ẩn với truyền động điện-thủy lực cơ bản không có hệ thống phản hồi chu trình đóng bao gồm mức tiêu thụ năng lượng cao, điều khiển vận tốc vị trí van và khả năng lặp lại điều tiết của van ở các nhiệt độ vận hành khác nhau do sự thay đổi độ nhớt của dầu theo nhiệt độ [ 25].

Nguyên lý điều khiển hệ thống điều tiết van biến thiên

Về mặt sáng sủa hơn, tác động của không khí cho ứng dụng cần thiết không thay đổi đáng kể trong khoảng nhiệt độ làm việc, với các bộ phận khí nén tương đối đơn giản, nhỏ gọn, đáng tin cậy, tiết kiệm chi phí và công nghệ khá phát triển. Asmus [37] đã tuyên bố rằng hiệu suất thể tích ở tốc độ cao và tải trọng cao có thể được cải thiện bằng LIVC vì động lượng của điện tích chuyển động nhanh trong hành trình nạp giúp nạp nhiều điện tích hơn vào xi lanh ngay cả trong quá trình chuyển động đi lên của piston.

Thuộc tính đặc trưng của hệ thống phân phối khí không trục cam

Trong một xi lanh có hai hoặc nhiều van nạp, các độ nâng và thời gian không bằng nhau có thể được sử dụng để thay đổi các đặc tính xoáy và sụt giảm của điện tích đi vào trong quá trình làm đầy xi lanh, tạo ra nhiều kiểu dòng chảy khác nhau. Với hệ thống không cam, có thể dễ dàng thực hiện các thay đổi đối với thứ tự đánh lửa và các thay đổi cần thiết khác trong thời gian đóng van để giúp động cơ vận hành trơn tru trên toàn bộ khoảng tốc độ.

Kết quả thử nghiệm về triển khai hệ thống VVA

Sugimoto và cộng sự [20] trong khi điều tra hệ thống van biến thiên điện từ của họ đã báo cáo mức giảm 10% BSFC do IVC muộn so với hệ thống van dẫn động bằng cam thông thường một lần nữa được công nhận là giảm tổn thất bơm. Hệ thống van biến thiên lệch tâm dẫn động trục cam được phát triển bởi Hara và cộng sự [17] đã cho thấy cải thiện 10–15% mômen xoắn ở tốc độ thấp và trung bình của động cơ và cải thiện 10% công suất tối đa.

3 Tóm tắt

Bằng cách cố định thời gian IVC thành BDC, công suất mômen xoắn được cải thiện xấp xỉ 20% ở tốc độ động cơ thấp và trung bình đã được ghi nhận do cải thiện hiệu suất thể tích. Giảm 5% mức tiêu thụ nhiên liệu, giảm 19% lượng khí thải HC và giảm 29% lượng khí thải NOx cũng đã được báo cáo.

THAM KHẢO

Montanari M, Ronchi F, Rossi C, Tonielli A (2004) Điều khiển bộ truyền động cơ điện động cơ không trục cam: tái tạo vị trí và phân tích hiệu suất động. Stein R, Galietti K, Leone T (1995) VCT cân bằng kép-một chiến lược điều chỉnh thời gian trục cam biến thiên để cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu và khí thải.

1 Giới thiệu

Để giữ lượng khí thải này ở dưới hoặc trong giới hạn bắt buộc phát thải, một số thiết bị xử lý sau (chẳng hạn như bộ lọc hạt diesel, bẫy NOx ) được lắp đặt trong đường ống xả của động cơ ô tô hiện đại. Thêm vào đó, nó được coi là không thực tế hiện nay đối với các phương tiện động cơ diesel do những hạn chế của nó như lắng đọng carbon quá mức, ổn định oxy hóa và nó cũng có thể gây ra sự ăn mòn trong vật liệu của phương tiện, dẫn đến các vấn đề về độ bền của động cơ.

2 Phương pháp luận

Một nghiên cứu khác đã điều tra ảnh hưởng của các biến thể theo chu kỳ từ động cơ đánh lửa do nén được cung cấp nhiên liệu bằng hỗn hợp butanol/diesel đã được nghiên cứu [16]. Phát thải hạt nano từ động cơ đánh lửa nén được cung cấp nhiên liệu bằng hỗn hợp butanol/diesel cũng được nghiên cứu ở các điều kiện tải khác nhau của động cơ [17].

3 Đặc điểm động cơ Diesel sử dụng hỗn hợp butanol

Hiệu suất và đặc tính đốt cháy

Khi tốc độ EGR tăng lên, giai đoạn đốt cháy bị chậm lại do thời gian đánh lửa trễ lâu hơn nên nhiều phần điện tích sẽ bị đốt cháy hơn trong giai đoạn đốt cháy hỗn hợp và do đó dẫn đến ROHR đỉnh cao hơn (trong trường hợp tỷ lệ EGR là 31 và 40%). Tác động của việc bổ sung butanol trong nhiên liệu diesel đến hiệu suất nhiệt phanh (BTE) và mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể của phanh (BSFC) ở các điều kiện tải động cơ khác nhau (tức là 1,40, 2,57 và 5,37 bar áp suất hiệu dụng trung bình) được nghiên cứu [25].

Đặc điểm phát thải khí và hạt

Ở điều kiện tải động cơ 50 và 100%, nhiệt độ đốt cháy cao hơn (do lượng nhiên liệu đốt cháy nhiều hơn) so với động cơ hoạt động ở mức 25% tải, điều này làm tăng tốc độ kết tụ và do đó dẫn đến các hạt ở chế độ tích lũy cao hơn. 3.1, với việc bổ sung thêm butanol, độ trễ đánh lửa tăng lên (do số cetan thấp hơn); do đó, nhiều phần điện tích hơn sẽ bị đốt cháy trong giai đoạn đốt cháy trộn sẵn dẫn đến tăng cường sự hình thành các hạt ở chế độ tạo mầm.

4 Tóm tắt

Saravanan S, Kumar BR, Varadharajan A, Rana D, Sethuramasamyraja B (2017) Tối ưu hóa các thông số động cơ diesel DI được cung cấp nhiên liệu bằng phương pháp tiếp cận phương pháp bề mặt phản ứng hỗn hợp iso-butanol/diesel. Maiboom A, Tauzia X, Hétet JF (2008) Nghiên cứu thực nghiệm về các tác động khác nhau của quá trình tuần hoàn khí thải (EGR) đối với quá trình đốt cháy và phát thải của động cơ diesel phun nhiên liệu trực tiếp trên ô tô.

Khí thiên nhiên nén giàu hydro: Nhiên liệu thay thế cho động cơ IC

Các loại nhiên liệu thay thế khác nhau như dầu diesel sinh học, khí tự nhiên (NG), rượu, hydro, khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) đang được nghiên cứu thử nghiệm cho nhiều ứng dụng động cơ/phương tiện. Một trong những cách đang nổi lên nhanh chóng và có thể chấp nhận được để giải quyết những thách thức này là sử dụng khí tự nhiên nén hỗn hợp hydro (HCNG) làm nhiên liệu đốt.

3 Khí thiên nhiên nén hỗn hợp hydro

 Lượng khí thải NOx với hydro cao hơn so với khí tự nhiên: bởi vì nhiệt độ cao nhất trong quá trình đốt cháy hydro cao hơn khoảng 150 K so với khí metan. Các phản ứng hóa học liên quan đến quá trình đốt cháy rất quan trọng trong việc xác định các sản phẩm đốt cháy, năng lượng và khí thải từ nhiên liệu thử nghiệm.

4 Phát triển động cơ HCNG

Do không có sẵn các hệ thống trộn HCNG động như vậy trên thị trường nên phần lớn các nhà điều tra đã giới hạn các nghiên cứu thử nghiệm của họ về HCNG ở 3 hoặc 4 hỗn hợp HCNG chỉ thu được từ các chai trộn sẵn. Nó cũng bao gồm một buồng trộn, cho phép trộn các loại khí, và các van điều khiển để kiểm soát dòng khí, bộ điều chỉnh áp suất để điều chỉnh áp suất ra khỏi xi lanh của từng loại khí và các thiết bị an toàn để ngăn phản lực quay trở lại các bình chứa khí.

5 Thiết lập thử nghiệm động cơ

Tuy nhiên, CNG nguội đi và đóng băng khi áp suất của nó giảm đột ngột từ 225 bar (áp suất xi lanh) xuống 2 bar (áp suất đường nhiên liệu), và tính chất này được gọi là “hiệu ứng Joule–Thompson”. Bổ sung hydro vào CNG mở rộng phạm vi kích nổ; mặc dù giới hạn hoạt động của động cơ ngày càng tăng, do đó, các thiết bị an toàn thích hợp cần được đặt trong mạch nhiên liệu để tránh bất kỳ tai nạn nào.

6 Kiểm tra hệ thống trộn động

Phân tích đốt cháy theo phần khối lượng (MFB) là một đặc tính quan trọng, cung cấp thông tin hữu ích về quá trình đốt cháy thông qua các thông số như bắt đầu đốt cháy (SoC), kết thúc đốt cháy (EOC) và thời gian đốt cháy (CD). Các kết quả được hiển thị trong Hình 8 chỉ ra rằng hỗn hợp 20HCNG trộn sẵn và hỗn hợp động thể hiện các đặc tính BSEC tương tự, điều này cho thấy giá trị năng lượng tương tự của cả hai hỗn hợp.

7 Kết luận

Verma G, Prasad RK, Agarwal RA, Jain S, Agarwal AK (2016) Nghiên cứu thực nghiệm về quá trình đốt cháy; các đặc tính hiệu suất và phát thải của động cơ đánh lửa cưỡng bức nguyên mẫu chạy bằng khí tự nhiên được làm giàu hydro. Chugh S, Posina VA, Sonkar K, Srivatsava U, Sharma A, Acharya GK (2016) Nghiên cứu mô hình hóa & mô phỏng để đánh giá tác động của CO2 đối với đặc tính hiệu suất và phát thải của hỗn hợp HCNG 18% trên động cơ SI hạng nhẹ.

Đặc tính của các biến thể từ chu kỳ này sang chu kỳ khác trong động cơ Diesel thông thường sử dụng sóng

Có một số yếu tố gây ra sự thay đổi theo chu kỳ trong động cơ như pha loãng quá mức, thay đổi lượng nhiên liệu và không khí được tạo ra trong mỗi chu kỳ, năng lượng đánh lửa thấp, thay đổi trong quá trình chuẩn bị nạp (kích thước giọt, góc hình nón, nhắm mục tiêu, xoáy, v.v.) , và sự thay đổi của dòng chảy trong xi lanh. Tuy nhiên, tồn tại những biến thiên theo chu kỳ cao đáng kể trong động cơ diesel ở mức tải động cơ thấp hơn, khi mà thời gian trễ đánh lửa lâu hơn.Trong các động cơ đánh lửa do nén tiên tiến được gọi là động cơ đốt ở nhiệt độ thấp, sự thay đổi theo chu kỳ rất cao ở một số điều kiện vận hành do hoạt động của động cơ nạp hỗn hợp [6].

2 Phương pháp phân tích biến thiên theo chu kỳ

Ali và cộng sự [20] đã nghiên cứu ảnh hưởng của việc bổ sung dietyl ete trong hỗn hợp dầu diesel sinh học/diesel đối với các biến thể theo chu kỳ đối với IMEP của động cơ diesel và phát hiện ra rằng với sự gia tăng phần dietyl ete trong hỗn hợp dầu diesel sinh học/diesel, thì các biến thể theo chu kỳ sẽ tăng lên. Ảnh hưởng của tải động cơ, tỷ số nén và lượng bổ sung butanol trong nhiên liệu diesel đối với sự thay đổi theo chu kỳ của các thông số cháy như tổng nhiệt tỏa ra (THR), IMEP và áp suất cực đại (Pmax) của động cơ đánh lửa do nén được thảo luận trong Phần.