Mụ hỡnh hoỏ là một phƣơng phỏp hữu hiệu để nghiờn cứu tối ƣu cỏc quỏ trỡnh làm việc của động cơ đốt trong. Nú cho phộp rỳt ngắn thời gian và chi phớ thớ nghiệm, đặc biệt là khi nghiờn cứu cỏc thụng số ảnh hƣởng đến cỏc quỏ trỡnh nội tại xảy ra trong động cơ nhƣ quỏ trỡnh chỏy, trao đổi nhiệt và sự hỡnh thành cỏc chất độc hại trong khớ thải để từ đú chọn giải phỏp tối ƣu cho thiết kế, chế tạo động cơ. Phƣơng phỏp này đó đƣợc ứng dụng từ lõu trờn thế giới và ngày càng đƣợc quan tõm và phỏt triển sõu rộng.
Hiện nay, với sự bựng nổ cụng nghệ thụng tin, trờn thế giới đó xuất hiện rất nhiều phần mềm thƣơng mại đồ sộ phục vụ nghiờn cứu động cơ núi chung và cỏc phần mềm nghiờn cứu cỏc quỏ trỡnh nội tại trong động cơ núi riờng. Trong cỏc phần mềm này cú phần mềm BOOST mà bộ mụn Động cơ đốt trong - Trƣờng Đại học Bỏch khoa Hà nội mới mua của hóng AVL- Cộng hoà Áo cho phộp nghiờn cứu cỏc thụng số của chu trỡnh nhiệt động khỏ tiện lợi và cú độ tin cậy cao. Tuy nhiờn, phần mềm này khụng chỉ rừ cơ chế tạo thành phỏt thải HC nờn khụng thấy đƣợc cỏc yếu tố ảnh hƣởng và do đú khú ỏp dụng để nghiờn cứu về cơ chế hỡnh thành và cỏc biện phỏp giảm phỏt thải HC từ trong động cơ. Mặt khỏc phần mềm này đắt tiền và khụng phải ở đõu cũng cú thể mua và sử dụng đƣợc.
Chớnh vỡ vậy, để nghiờn cứu cỏc thụng số đặc trƣng của động cơ và sự hỡnh thành cỏc thành phần độc hại trong khớ thải của động cơ đốt trong khi sử dụng cỏc loại nhiờn liệu khỏc nhau, việc xõy dựng mụ hỡnh toỏn đầy đủ là hết sức cần thiết. Mụ hỡnh toỏn này sẽ giỳp chỳng ta nghiờn cứu đặc điểm khớ thải của động cơ khi sử dụng cỏc loại nhiờn liệu khỏc nhau để từ đú cú thể chọn loại nhiờn liệu thớch hợp, đồng thời tối ƣu hoỏ cỏc quỏ trỡnh nhiệt động để giảm thiểu sự gõy ụ nhiễm mụi trƣờng.
Để đỏp ứng mục đớch nghiờn cứu đặt ra, mụ hỡnh toỏn thiết lập phải mụ phỏng đƣợc đặc điểm phản ứng hoỏ học trong quỏ trỡnh chỏy và đặc điểm thay đổi của cỏc
thụng số nhiệt động của chu trỡnh động cơ. Do vậy, mụ hỡnh toỏn chung sẽ bao gồm cỏc mụ hỡnh nhỏ mụ tả cỏc quỏ trỡnh riờng nhƣ sau:
- Mụ hỡnh phản ứng chỏy: mụ tả đặc điểm của phản ứng chỏy và cho phộp tớnh toỏn cỏc thành phần của sản phẩm chỏy cũng nhƣ năng lƣợng của mụi chất tại cỏc thời điểm trong chu trỡnh cụng tỏc.
- Mụ hỡnh nhiệt động: mụ tả chu trỡnh nhiệt động của động cơ, cho phộp tớnh cỏc thụng số nhiệt động của chu trỡnh nhƣ ỏp suất, nhiệt độ khớ thể, cụng và nhiệt trao đổi tại cỏc vị trớ gúc quay của trục khuỷu trong chu trỡnh cụng tỏc.
- Mụ hỡnh tạo thành HC: mụ tả sự hỡnh thành cỏc thành phần độc hại một cỏch độc lập với nhau, cho phộp tớnh toỏn hàm lƣợng độc hại này theo giỏ trị ỏp suất, nhiệt độ tại cỏc vị trớ gúc quay của trục khuỷu.
Cỏc mụ hỡnh toỏn trờn đƣợc lập riờng nhƣng phải đƣợc kết hợp với nhau để mụ tả đƣợc cỏc thụng số động cơ cũng nhƣ sản vật chỏy ở bất kỳ vị trớ gúc quay của trục khuỷu và thời gian từ khi khởi động động cơ.
Cỏc mục sau đõy sẽ lần lƣợt giới thiệu cỏc mụ hỡnh cụ thể.