Hỡnh 3.7 - Hàm lượng HC (trờn cơ sở phõn tử xăng) phụ thuộc hệ số dư lượng khụng khớ ứng với 3 loại nhiờn liệu: 1- xăng, 2 - khớ thiờn nhiờn, 3 - khớ thiờn
nhiờn biến đổi phõn tử
Hàm lƣợng HC trong khớ thải là do quỏ trỡnh chỏy hỗn hợp khụng hoàn toàn, cho nờn hàm lƣợng HC phụ thuộc rất nhiều vào mức độ đậm đặc của hỗn hợp, khi hỗn hợp càng giầu nhiờn liệu thỡ hàm lƣợng HC thải ra càng lớn.
Đối với nhiờn liệu xăng, đặc trƣng sử dụng cỏc loại xăng trờn ụ tụ đƣợc xỏc định bằng thành phần hoỏ học và hàm lƣợng cỏc chất phụ gia, việc tăng thành phần hyđrocacbua thơm vào nhiờn liệu để tăng tớnh chống kớch nổ của nhiờn liờu làm cho hàm lƣợng HC khi sử dụng nhiờn liệu xăng cao hơn rất nhiều. Với nhiờn liệu khớ thiờn nhiờn biến đổi phõn tử, hàm lƣợng cỏc bon trong nhiờn liệu thấp hơn nhiều so với xăng nờn cựng điều kiện chỏy nhƣ nhau thỡ hàm lƣợng HC cũng thấp hơn nhiều
0 200 400 600 800 1000 1200 0.6 0.8 1 1.2 1.4 Hệ số d- l-ợng không khí H C (p h ầ n t ri ệ u ) 2 1 3
so với xăng. Trờn hỡnh 3.7 ta thấy hàm lƣợng HC đối với khớ thiờn nhiờn biến đổi phõn tử là nhỏ nhất và cú thể núi là khụng đỏng kể ở điều kiện làm việc bỡnh thƣờng của động cơ (=1).
3.3.Túm tắt kết quả
Mụ hỡnh toỏn mụ tả cỏc quỏ trỡnh nội tại trong động cơ đƣợc thiết lập bao gồm mụ hỡnh phản ứng chỏy, mụ hỡnh nhiệt động và cỏc mụ hỡnh hỡnh thành HC đó đƣợc mó hoỏ trờn ngụn ngữ FORTRAN để mụ phỏng cỏc quỏ trỡnh trong động cơ và tớnh toỏn đƣợc cỏc thụng nhiệt động cũng nhƣ thành phần khớ thải.
Kết quả của mụ hỡnh tớnh toỏn cho động cơ Way khi sử dụng nhiờn liệu xăng phự hợp với kết quả tớnh từ phần mềm mụ phỏng BOOST. Cụng suất cú ớch tớnh toỏn phự hợp với cụng suất thiết kế động cơ. Cỏc kết quả của mụ hỡnh cú thể đỏnh giỏ đƣợc nồng độ khớ thải độc hại HC ứng với cỏc chế độ làm việc của động cơ.
Ở chế độ khởi động lạnh hàm lƣợng phỏt thải HC cao. Tuy nhiờn, khi động cơ chạy ấm dần thỡ HC giảm tới hàm lƣợng ổn định.
Ở chế độ chạy ấm mỏy, càng tăng tải thỡ HC càng tăng. Hỗn hợp nhạt gúp phần làm giảm HC mónh liệt.
THẢO LUẬN
Qua sự phõn tớch và tớnh toỏn ở trờn ta thấy:
Khi hỗn hợp càng giầu nhiờn liệu thỡ hàm lƣợng HC thải ra càng lớn.
Khi tăng tải, nghĩa là tăng lƣợng hỗn hợp nạp vào xi lanh động cơ làm cho ỏp suất nộn tăng, do vậy mức độ nộn hỗn hợp vào và giải phúng ra khỏi cỏc khe hẹp tăng. Tƣơng tự, sự hấp thụ và khuyếch tỏn HC của màng dầu cũng tăng trong khi nhiệt độ khớ chỏy ở hành trỡnh gión nở và thải tăng khụng nhiều làm quỏ trỡnh ụ xy hoỏ HC tăng khụng nhiều. Kết quả chung là HC tăng khi tăng tải.
Kết luận
Đề tài đó xõy dựng và thiết lập thành cụng mụ hỡnh toỏn biểu diễn quỏ phỏt thải HC trong động cơ xe mỏy.
Mụ hỡnh tớnh toỏn cú độ tin cậy cao (so sỏnh Ne và HC với số liệu thớ nghiệm). Vỡ vậy, cú thể dựng để nghiờn cứu cỏc nhõn tố ảnh hƣởng đến phỏt thải HC và cỏc biện phỏp giảm HC sẽ đƣợc thực hiện trong hƣớng phỏt triển tiếp theo của đề tài.
Từ kết quả nghiờn cứu, cú thể rỳt ra biện phỏp giảm HC từ bờn trong động cơ nhƣ sau:
- Giai đoạn khởi động lạnh và chạy ấm mỏy: chạy khụng tải nhanh để động cơ nhanh núng.
- Hạn chế cỏc chế độ chuyển tiếp.
- Khụng chạy ở hỗn hợp quỏ đậm, tốt nhất 1 đến 1,1
Hướng nghiờn cứu tiếp
Nghiờn cứu đặc điểm phỏt thải HC của động cơ xe mỏy trong quỏ trỡnh vận hành để từ đú đƣa ra biện phỏp tối ƣu giảm chỳng từ bờn trong động cơ.
CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN
Trong luận văn này, mụ hỡnh toỏn mụ tả nhiệt động trong xi lanh động cơ và sự hỡnh thành cỏc khớ thải HC đó đƣợc thiết lập để đỏnh giỏ tớnh năng làm việc của động cơ cũng nhƣ mức độ phỏt thải HC. Cú thể rỳt ra đƣợc những kết luận sau:
1.Thiết lập đƣợc mụ hỡnh tớnh toỏn quỏ trỡnh nhiệt động của động cơ đốt trong và sự hỡnh thành cỏc thành phần độc hại chớnh trong khớ thải.
2.Việc so sỏnh kết quả tớnh từ mụ hỡnh lập với tớnh toỏn từ phần mềm BOOST cho thấy mụ hỡnh lập đảm bảo độ tin cậy.
3. Khảo sỏt đƣợc ảnh hƣởng của chế độ làm việc động cơ đến cỏc thành phần độc hại trong khớ thải để đƣa ra biện phỏp sử dụng động cơ hợp lý.
4. Kết quả của mụ hỡnh tớnh toỏn chỉ ra rằng nhiờn liệu khớ thiờn nhiờn qua biến đổi phõn tử tạo ra lƣợng khớ thải độc hại HC thấp nhất. Nhƣ vậy, cần phải nghiờn cứu để tạo đƣợc nguồn nhiờn liệu này và ỏp dụng vào thực tế.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Tất Tiến. Nguyờn lý động cơ đốt trong, NXB giỏo dục, năm 2000 [2]. Phạm Minh Tuấn. Chuyờn đề khớ thải động cơ và vấn đề ụ nhiễm mụi trƣờng. Hà nội 11/2000.
[3]. Trần Văn Tế,Phạm Minh Tuấn, Trần Thanh Hải Tựng, Đỗ Xuõn Kớnh, Vũ Thị Lạt, Lờ Thƣợng Hiền, Lờ Anh Tuấn. Nghiờn cứu giảm ụ nhiễm mụi trƣờng do khớ thải của cỏc phƣơng tiện giao thụng gõy ra.Trƣờng ĐHBK-HN, năm 2000.
[4] Bựi Văn Ga, Văn Thị Bụng, Phạm Xuõn Mai, Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tựng. ễ tụ và ụ nhiễm mụi trƣờng. NXB giỏo dục, năm 1999.
[5]. Nguyễn Tử Dũng. Chuẩn bị hỗn hợp và quỏ trỡng chỏy trong động cơ đốt trong. Bài giảng sau đại học- Trƣờng ĐHBK-HN, Hà nội 1997.
[6]. Phạm Hồng Minh, Lờ Quốc Trung. Nhiờn liệu sạch cho mụi trƣờng xanh. 14 VSAE – ICAT 2002.
[7]. Nguyễn Ngọc Diệp. Ethanol- one of Promising Fuel Using for Internal Compustion Engines. 037 VSAE – ICAT2002.
[8]. Hoàng Đỡnh Long. Mụ hỡnh hoỏ quỏ trỡnh tạo thành Hydrocacbon trong động cơ xăng trong giai đoạn khởi động lạnh và chạy ấm mỏy. Tạp chớ Khoa học & cụng nghệ cỏc Trƣờng đại học kỹ thuật số 32+33/2002
[9] Hoang Dinh Long. Experimental and theoretical investigattion of cold-start exhaust behaviour under trategic engine control. PhD thesis, Nanyang technological University, Singapore, 2001.
[10]. S Allenby, W-C Chang, A Megaritis and ML Wyszynski. Hydrogen enrichment: a way to maitain conbustion stability in natural gas fuelled engine with exhaust gas recirculation, the potential of fuel reforming. ImechE 2001 Vol 215 part D.
[11]. A Chow and MML Wyszynski. Modelling the monolithic exhaust converter/fuel reformer reactor-a zonal approach. ImechE 2000 Vol 214 part D. [12]. S.H. Chan, H.M. Wang. Effect of natural gas composition on autothermal fuel reforming products. Fuel processing technology 64 (2000).
[13]. J. I. Ramos. Internal combustion engine modelling. Hemisphere publishing corporation, 1989.
[14]. Heywood, J. B. (1997). Motovehicle Emissions Control: Past Achievements, Future Prospects. IMechE-The Institution of Engineering, Singapore.
[15]. Heywood, J. B. (1988). Internal Combustion Engine Fundamentals. McGraw Hill, New York, p930.
[16]. Raine, R., Stone, C. R., and Gould, J. (1995). Modelling of Nitric Oxide Formation in Spark Ignition Engines with a Multizone Burned Gas. Combustion and Flame, vol 102, pp241-255.
[17]. Faiz, A., Wearver, C. S., and Walsh, M. P. (1996). Air Pollution from Motor Vehicles, Standards and Technologies Controlling Emissions. Washington.
[18]. Chan, S. H. and Hoang, D. L. (1999). Heat Transfer and Chemical Reactions in Exhaust System of a Cold-Start Engine. International Journal of Heat and Mass Transfer V42 (1999) pp4165-4183.
[19]. Hamrin, Douglas A. and Heywood, John B. Modeling of Engine -out Hydrocarbon Emission for Prototype Production Engines. SAE 950984.
[20]. JANAF (1971). JANAF Thermodynamic Tables. Second Edition, Dow Chemical Co.
[21]. Ferguson, C. R. (1986). Internal Combustion Engines - Applied thermosciences. John Wiley & Sons.
[22]. Olikara,C. and Borman, G. (1975). Properties of equilibrium combustion products with some applications on IC engines. SAE750468.