5.1.Kết luận
Q trình mơ phỏng động cơ đốt trong dựa trên các phần mềm mô phỏng hiện đại như AVL-FIRE địi hỏi người sử dụng phải có kiến thức nhất định về thuỷ khí động lực. Đây chính là cơ sở để xây dựng mơ hình sát với thực tế, lựa chọn và nhập các điều kiện biên phù hợp cho mơ hình mơ phỏng.
Việc mơ phỏng địi hỏi phải có rất nhiều thơng số điều kiện biên và điều kiện đầu. Trong các thơng số này, ngồi các thơng số có thể đo đạc được trên động cơ thì cịn rất nhiều thơng số cần xác định trực tiếp trên băng thử động cơ, thông số không thể đo đạc trực tiếp được mà phải dựa vào kinh nghiệm và các tài liệu tham khảo. Chính vì vậy kết quả do mơ hình mơ phỏng đưa ra cịn phụ thuộc nhiều vào mức độ thành thạo và kinh nghiệm của người thiết lập.
Công cụ ESE Diesel là một công cụ thân thiện với người dùng. Mặc dù vẫn địi hỏi người dùng phải có kiến thức cơ bản về việc xây dựng mơ hình trong khơng gian 3 chiều và lý thuyết CFD, cũng như phương pháp mô phỏng được phần mềm đưa ra để giải các hệ phương trình vi phân cho phép người thiết lập mơ hình có thể lựa chọn theo điều kiện riêng của đề tài. Việc xuất kết quả mô phỏng trên công cụ ESE Diesel cũng khá đơn giản.
5.2.Kiến nghị
Công cụ ESE Diesel sử dụng để mô phỏng động cơ đang trong giai đoạn phát triển nên độ ổn định chưa cao, nhất là đối với việc xây dựng mơ hình địi hỏi cần có băng thử động cơ để đo đạc các thơng số trên thực tế. Ngồi ra, cấu hình và bộ nhớ máy tính địi hỏi phải mạnh mẽ và lớn để có thể đáp ứng được các điều kiện thiết lập trong mơ hình. Nếu số lượng các mơ đun thiết lập càng nhiều địi hỏi phần cứng máy tính phải đáp ứng để giảm thời gian mô phỏng xuống mức tối thiểu.
Trong thời gian tới đề tài cần tiếp tục hoàn thiện theo hướng sau:
- Tiếp tục hồn thiện việc mơ phỏng trên mơ hình thực tế dựa trên băng thử động cơ. - Hiệu chỉnh các thông số mô phỏng phù hợp với thực tế hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Anh Tuấn Hoàng and Văn Vang Lê, QUÁ TRÌNH PHÂN RÃ THỨ CẤP CỦA CHÙM TIA PHUN NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL. 2017. 20(08): p. 61- 64.
[2]. BÙI HỒNG DƯƠNG HOÀNG VĂN SĨ, Nghiên cứu sự ảnh hưởng của tỷ lệ khơng khí-nhiên liệu đến nồng độ khí thải NOx trong động cơ diesel tàu thủy bằng phần mềm ricardo wave. Tạp chí Giao thơng Vận tải, (7): p. 37.
[3]. Phạm Minh Hiếu, Nguyễn Mạnh Dũng, Lê Đức Hiếu, Đánh giá ảnh hưởng của các thông số làm việc đến cơng suất và khí thải NOx của động cơ Diesel Common Rail.
2021, Tập 57 - Số 1Tạp chí KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ Trường Đại Học Cơng nghiệp Hà Nội.
[4]. Phạm Đình Thọ, Nghiên cứu quá trình phun nhiên liệu trong động cơ Diesel. 2006. [5]. Nguyễn Tất Tiến, Nguyên lý động cơ đốt trong. Nhà xuất bản giáo dục, 2001. [6]. Trần Quang Vinh, Mơ phỏng q trình phun nhiên liệu và quá trình cháy trong động
cơ D1146TiS sử dụng phần mềm CFD AVL-FIRE. 2007, Đại học Bách khoa Hà Nội.
[7]. TS. Khổng Văn Nguyên; TS. Anh Vũ; TS. Trần Văn Thoan; TS. Trần Anh Trung; PGS. TS. Nguyễn Hoàng Vũ, Nghiên cứu xây dựng mơ hình cháy động cơ diesel Common Rail khi sử dụng diesel và biodiesel với một lần phun chính. 2019, Tạp chí Giao thơng Vận tải.
[8]. Huỳnh Phước Sơn, Nghiên cứu phương pháp điều khiển cung cấp nhiên liệu trên động cơ Common Rail Diesel sử dụng nhiên liệu kép (CNG-Diesel). 2018.
[9]. Zi Lai Luo, Han Bao Chang, Li Min Shao, Research on Effect of Nozzle Structure Parameters on Performance of Common Rail Diesel Engine. 2011.
[10]. Kazuhiro Akihama, et al., Mechanism of the smokeless rich diesel combustion by reducing temperature. Sae Transactions, 2001: p. 648-662.
[11]. Masataka Arai. Physics behind diesel sprays. in Proc. of ICLASS, 12th Triennial International Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, Heidelberg, Germany, Sept. 2012.
[12]. Carsten Baumgarten, Mixture formation in internal combustion engines. 2006: Springer Science & Business Media.
[13]. SJ Charlton. US Perspective on Engine Development. in SAE Heavy-Duty Diesel Emissions Control Symposium. 2007.
[14]. Jose Maria Desantes, et al., Measurements of spray momentum for the study of cavitation in diesel injection nozzles. 2003, SAE Technical Paper.
[15]. C. Syed Aalam, C.G. Saravanan, Effects of Fuel Injection Pressure on CRDI Diesel Engine Performance and Emissions using CCD. 2015.
[16]. Magnus Lewander, Characterization and control of multi-cylinder partially premixed combustion. 2011: Lund University.
[17]. Mikael Lindström, Injector nozzle hole parameters and their influence on real DI diesel performance. 2009, KTH.
[18]. Anstalt für Verbrennungskraftmaschinen List, Engine Simulation Environment (ESE) Tutorial. 2011.
[19]. WH Nurick, Orifice cavitation and its effect on spray mixing. Journal of fluids engineering, 1976. 98(4): p. 681-687.
[20]. Rolf D Diwakar Reitz, Structure of high-pressure fuel sprays. SAE transactions, 1987: p. 492-509.
[21]. Patamaporn Chaikool, Kemwat Intravised, Prapan Patsin and Teerawat Laonapakul, A Study of Effect of Biodiesel on Common-Rail Injection Nozzle. 2016.
[22]. C. Syed Aalam, Reduction of Emissions from Common-rail Diesel Engine using Mahua and Pongamia Methyl Esters. 2019.
[23]. PGS.TS. Đào Mạnh Hùng Ths. Đỗ Khắc Sơn, BÀI GIẢNG CÁC HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ. Hà Nội 2012, Trường Đại học Giao thông Vận tải.
[24]. https://luatvietnam.vn/giao-thong/thong-tu-06-2021-tt-bgtvt-quy-chuan-ky-thuat- quoc-gia-ve-khi-thai-muc-5-voi-o-to-san-xuat-lap-rap-va-nhap-khau-moi-200926- d1.html
[25]. http://teikin.com/assets/media/catalogue/TOY/46348.pdf
[26]. https://www.staparts.co.nz/
[27]. Guangzhao Yue, Tao Qiu, Hefei Dai, Yan Lei and Ning Zhao, Rail pressure control strategy based on pumping characteristics for the common rail fuel system. 2018. [28]. https://hbsmartlab.com/index.php?language=vi&nv=news&op=2kd-ftv/tim-hieu-
[29]. https://tailieu.vn/doc/de-tai-commorail-toyota-hyace-578077.html
[30]. www.avl.com
[31]. https://oto-hui.com/threads/nhiet-do-trong-buong-chay.40904/
[32]. https://dieselnet.com/tech/combustion_piston-cool.php
[33]. F.J. Salvador, Jaime Gimeno, Marcos Carreres and Marco Crialesi Esposito, Fuel temperature influence on the performance of a last generation common-rail diesel ballistic injector. Part I: Experimental mass flow rate measurements and discussion. 2016.
[34]. Trần Nhật Phi, Hà Quốc Minh Phương, Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu sự ảnh hưởng của kim phun đến công suất động cơ diesel". Trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh, 2019.
[35]. https://www.tailieucokhi.net/2018/03/thiet-ke-he-thong-cung-cap-nhien-lieu-dong- co-diesel-toyota.html
PHỤ LỤC A
GIỚI THIỆU PHẦN MỀM AVL FIRE 1.Khái quát về phần mềm AVL Fire
AVL là công ty độc lập lớn nhất thế giới về phát triển, mô phỏng và thử nghiệm các hệ thống truyền động (hybrid, động cơ đốt, truyền động, truyền động điện, pin, pin nhiên liệu và cơng nghệ điều khiển) và tích hợp những công nghệ cho xe khách, xe thương mại, xây dựng, động cơ.
Cơng ty có nhiều thập kỷ kinh nghiệm trong việc phát triển và tối ưu hóa hệ thống truyền động cho tất cả các ngành công nghiệp. AVL cung cấp các mơi trường phát triển hồn chỉnh và tích hợp các hệ thống đo lường và thử nghiệm cũng như các phương pháp mô phỏng hiện đại.
AVL Fire là một phần mềm của hãng AVL sử dụng để giải quyết tất cả các vấn đề trong động cơ đốt trong liên quan tới động lực học chất lỏng (CFD). Được xem như một
tô. Phần mềm có phạm vi sử dụng rộng rãi vì được thực hiện thơng qua các mơ hình tính tốn tự động được tạo ra mà khơng cần hiểu quá nhiều các kiến thức chuyên sâu, hay việc xây dựng các mô hình của bộ phận như piston, van, trục, bánh răng,… Cũng trở nên dễ dàng với các mẫu có sẵn vì vậy giúp người dùng có thể tập trung hơn trong việc thiết xây dựng mơ hình theo ý muốn với các tính chất vật lý và hóa học một cách chính xác hơn. Tính chính xác của những mơ hình vật lý dùng để mơ phỏng và phân tích động cơ trong Fire đã được thừa nhận rộng rãi ở nhiều nơi trên thế giới.
Phạm vi hoạt động AVL FIRE: Với AVL FIRE người dùng có thể xử lý, tính tốn
việc phun nhiên liệu, đánh lửa, quá trình cháy và sự hình thành các chất phát thải của động cơ sau đó đưa ra kết quả để có thể điều chỉnh, thiết kế lại mơ hình để có đạt được mục tiêu đề ra trong nghiên cứu.
AVL Fire cho phép xây dựng mơ hình tính tốn:
- Dòng tia phun (cavitating flows) trong các lỗ kim phun nhiên liệu - Quá trình xé nhỏ tia phun
- Sự lan truyền của tia phun
- Sự hình thành hỗn hợp nhiên liệu/ khơng khí
- Tính chất của lớp màng nhiên liệu (wallfilm behaviour) - Đánh lửa
- Sự lan truyền của ngọn lửa
- Sự hình thành của các chất độc hại trong khí thải động cơ - Các q trình động hóa học bên trong bộ xử lý xúc tác - Q trình sấy nóng các dịng nước làm mát
Ngồi ra nhờ các giao diện trực tiếp, rõ ràng với mơ hình chu trình nhiệt động và tự động kết nối với các phần mềm phần tử hữu hạn (FEM) thông dụng sẽ đảm bảo việc tính tốn các q trình trao đổi và phân tích ứng suất nhiệt là chính xác nhất.
Người dùng cũng có thể tự định nghĩa các thuật ngữ liên quan tới các hiện tượng vật lý và hóa học, mơ tả và tính tốn mơ hình với các phần tử này [6].
2.Cơng cụ ESE Diesel
Hình 0. 1. Công cụ AVL Fire ESE Diesel
Hơn 30 năm hình thành và cải tiến, AVL FIRE là gói mơ phỏng động lực học chất lỏng tính tốn (CFD) hàng đầu cho Động cơ đốt trong. Và trong kỷ nguyên của các cơng nghệ mới, nó là một cơng cụ mạnh mẽ trong việc phát triển các thành phần chính trong hệ thống truyền động điện khí hóa.
Được thiết kế để mơ phỏng chính xác vật lý và hóa học có liên quan, nó có phạm vi sử dụng rộng rãi. Chúng bao gồm dự đoán về phun nhiên liệu, đánh lửa, đốt cháy và thải ra động cơ cũng như điều chỉnh các thành phần của hệ thống xử lý khí thải, mà cịn mơ hình hóa điện hóa và biến đổi nhiệt của pin và pin nhiên liệu.
ESE Diesel là công cụ mô phỏng CFD, cho phép người dùng mới tiếp xúc với kỹ thuật mô phỏng, thiết lập, thực hiện và phân tích q trình phun và đốt trong động cơ Diesel một cách đáng tin cậy và chính xác.
Q trình xây dựng một mơ hình bằng cơng cụ ESE Diesel được thực hiện lần lượt như sau:
- Thông tin chung về động cơ (General Engine Data) - Phác thảo hình dạng đỉnh piston (Sketcher)
- Chia lưới (Mesher)
3.Kết luận
Phần mềm AVL Fire được xây dựng trên nền tảng là các mô hình tốn mơ phỏng các quá trình mà lý thuyết CFD quan tâm giải quyết, đặc biệt trong lĩnh vực động cơ đốt trong như quá trình cháy, quá trình phun nhiên liệu, quá trình truyền nhiệt, chuyển động của các phân tử, các phản ứng hóa học xảy ra trong q trình trao đổi chất, xử lý khí thải (after- treatment),… Đối với mỗi mỗi bài toán cụ thể, Fire đều có rất nhiều mơ hình tốn hiện đại với mức độ phức tạp cũng như quan điểm tính tốn khác nhau giúp người dùng có thể lựa chọn phương án hợp lý nhất đối với bài tốn của mình.
Cơng cụ tính tốn mơ phỏng động cơ Diesel (ESE Diesel) của AVL Fire có giao diện tương đối đơn giản và dễ sử dụng nhưng vẫn đảm bảo kết quả tính tốn tin cậy và chính xác. Với cơng cụ này người dùng ở các mức độ khác nhau từ người mới bắt đầu tới các chuyên gia cũng có thể sử dụng để giải quyết các bài tốn CFD cần quan tâm [6].
PHỤ LỤC B BẢNG KẾT QUẢ 1.Thông số động cơ tại tốc độ động cơ 800 vịng/phút
3.Thơng số động cơ tại tốc độ động cơ 1600 vịng/phút
5.Thơng số động cơ tại tốc độ động cơ 2600 vịng/phút
7.Thơng số động cơ tại tốc độ động cơ 3600 vịng/phút
9.Thơng số động cơ tại tốc độ động cơ 4600 vòng/phút