CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
3.2 Đối tượng nghiên cứu và nhiên liệu thử nghiệm
3.2.1 Động cơ nghiên cứu
Động cơ được sử dụng để xây dựng mơ hình nghiên cứu trong luận án này là động cơ 1NZ-FE, được sử dụng trên xe Toyota Vios là loại xe khá phổ biến hiện nay. Đây là loại động cơ cháy cưỡng bức, gồm 4 xi lanh thẳng hàng. Các thơng số chính của động cơ 1NZ-FE được thể hiện trong Bảng 3.1.
Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của động cơ 1NZ-FE
Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Số kỳ τ 4 kỳ
Dung tích xi lanh V 1497 cm3 Đường kính xi lanh D 75 mm Hành trình pittơng S 84,7 mm Thời điểm phối khí Nạp Mở α1 7o – 33o Trước ĐCT Đóng α2 52o – 12o Sau ĐCD Xả Mở β1 42o Trước ĐCD Đóng β2 5o Sau ĐCT Tỉ số nén ε 10,5:1 -
Công suất lớn nhất tại 6000v/p Nmax 80 kW
Mômen lớn nhất tại 4200 v/p Mmax 141 N.m
Số lượng xupap nạp 8 -
Số lượng xupap thải 8 -
Thứ tự đánh lửa 1-3-4-2
3.2.2 Nhiên liệu thử nghiệm
Q trình mơ phỏng động cơ được thực hiện ở chế độ 100% tải và 50% tải, với số vịng quay từ 1000÷5000 vg/ph cho lần lượt các loại nhiên liệu là xăng RON95, 10DMF, 20DMF, 30DMF, 40DMF và 50DMF (tương ứng với các tỷ lệ hòa trộn từ 10%, 20%, 30%, 40%, 50% về thể tích của DMF trong các hỗn hợp với xăng RON95 thương phẩm). Nhiên liệu thử nghiệm gồm xăng RON95 đang được sử dụng rộng rãi
trên thị trường và được cung cấp bởi Petrolimex, còn DMF được sản xuất và cung cấp bởi Wuhan Lullaby Pharmaceutical Chemical Co., Ltd.
Trong quá trình thay đổi các hỗn hợp nhiên liệu, do lượng DMF được thay đổi theo thể tích, dẫn đến tỉ số A/F của nhiên liệu cũng sẽ bị thay đổi. Vì vậy, khi giữ nguyên kết cấu động cơ, lượng nhiên liệu cấp vào cho 1 chu trình cần phải được thay đổi sao hệ số dư lượng khơng khí λ khơng đổi (λ=1).
Do λ khơng đổi nên lượng khơng khí (khi thay đổi nhiên liệu) đi vào xi lanh sẽ không đổi [76]:
𝐺′𝑘𝑘 = 𝐺𝑘𝑘 (3.1)
Trong đó:
𝐺′𝑘𝑘 là lượng khơng khí nạp vào xi lanh khi vận hành với nhiên liệu DMF
𝐺𝑘𝑘 là lượng khơng khí nạp vào xi lanh khi vận hành với nhiên liệu RON 95 Từ phương trình (3.1) ta có: (𝐴 𝐹) 𝐷𝑀𝐹−𝑅𝑂𝑁95 . 𝑏 = (𝐴 𝐹) 𝑅𝑂𝑁95 . 𝑎 (3.2) Trong đó:
a (g/ct): lượng nhiên liệu cấp vào cho một chu trình tương ứng với các số vòng quay khác nhau khi động cơ chạy với xăng RON95
b (g/ct): lượng nhiên liệu cấp vào cho một chu trình tương ứng với các số vịng quay khác nhau khi động cơ chạy với các hỗn hợp DMF-xăng RON95 theo các tỉ lệ thể tích khác nhau
(𝐴
𝐹)
𝑅𝑂𝑁95 : tỉ lệ khơng khí/nhiên liệu của RON95, (𝐴 𝐹)
𝑅𝑂𝑁95 = 14,5
(𝐴
𝐹)
𝐷𝑀𝐹−𝑅𝑂𝑁95 : tỉ lệ khơng khí/nhiên liệu của hỗn hợp DMF-xăng RON95, hệ số này được xác định từ quá trình nhập nhiên liệu, được cho trong Bảng 3.2 dưới đây:
Bảng 3.2 Tỉ lệ A/F và nhiệt trị của nhiên liệu hỗn hợp DMF-xăng RON95 [24]
Nhiên liệu Tỉ lệ VDMF/VRON95 Tỉ lệ A/F Nhiệt trị thấp (kJ/kg)
Xăng RON95 0:1 14,5 43500 10DMF 0,1:0,9 14,219 42277 20DMF 0,2:0,8 13,683 41093 30DMF 0,3:0,7 13,258 39960 40DMF 0,4:0,6 12,853 38884 50DMF 0,5:0,5 12,467 37859
Từ cơng thức 3.2, có thể dễ dàng xác định được lượng nhiên liệu thay đổi cụ thể cho từng hỗn hợp nhiên liệu tương ứng với từng số vòng quay khác nhau và từng chế độ tải khác nhau nhằm đảm bảo giữ nguyên λ=1.
Tính chất của xăng RON95 và DMF dùng để phối trộn trong hỗn hợp được thể hiện ở Bảng 3.3 dưới đây:
Bảng 3.3 Tính chất của xăng RON95 và DMF dùng trong mơ phỏng
Tính chất Xăng RON 95 DMF
Nhiệt trị (MJ/kg) 43,5 33,4
Trị số ốctan (RON) 95 119
Hàm lượng ôxy (%) 0 16,67
Hàm lượng hydro (%) 13,60 8,32
Hàm lượng cacbon (%) 86,40 75,01
Tỉ lệ A/F 14,5 10,78
Sau khi tiến hành q trình chạy mơ phỏng động cơ ở các tốc độ thay đổi từ 1000÷5000 vg/ph với bước 800 vg/ph, tương ứng với 2 vị trí bướm ga là mở hồn tồn (100%) và mở 50%, sau đó tiến hành đánh giá các tính năng kỹ thuật và phát thải tại các chế độ tải khác nhau tương ứng với các loại hỗn hợp nhiên liệu thay đổi.