Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel sử dụng nhiên liệu kép (lpg-diesel)

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel sử dụng nhiên liệu kép (lpg-diesel) trang 1

Trang 1

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel sử dụng nhiên liệu kép (lpg-diesel) trang 2

Trang 2

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel sử dụng nhiên liệu kép (lpg-diesel) trang 3

Trang 3

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel sử dụng nhiên liệu kép (lpg-diesel) trang 4

Trang 4

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel sử dụng nhiên liệu kép (lpg-diesel) trang 5

Trang 5

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel sử dụng nhiên liệu kép (lpg-diesel) trang 6

Trang 6

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel sử dụng nhiên liệu kép (lpg-diesel) trang 7

Trang 7

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel sử dụng nhiên liệu kép (lpg-diesel) trang 8

Trang 8

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel sử dụng nhiên liệu kép (lpg-diesel) trang 9

Trang 9

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel sử dụng nhiên liệu kép (lpg-diesel) trang 10

Trang 10

Tải về để xem bản đầy đủ

pdf 184 trang nguyenduy 07/03/2024 600
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel sử dụng nhiên liệu kép (lpg-diesel)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel sử dụng nhiên liệu kép (lpg-diesel)

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel sử dụng nhiên liệu kép (lpg-diesel)
à phần mềm thông dụng 
trong nghiên cứu động cơ nhưng kho thư viện dữ liệu ít nên việc sử dụng trong 
nghiên cứu cũng hạn chế. 
 Ưu điểm nổi bật của phần mềm AVL BOOST là có thể tính toán chính xác 
được các thông số đầu ra của quá trình hoạt động của động cơ nhờ áp dụng các quy 
luật cháy và quy luật truyền nhiệt của động cơ. Đồng thời, có thể tính toán, mô 
phỏng được phát thải của động cơ chạy đa nhiên liệu nhờ vào việc thay đổi dữ liệu 
đầu vào của nhiên liệu. 
 Căn cứ vào mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án tác giả lựa chọn 
phương pháp sử dụng phần mềm AVL BOOST với mục đích tính toán, mô phỏng 
ảnh hưởng các thông số đến chế độ hoạt động của động cơ khi tỷ lệ cung cấp nhiên 
liệu thay đổi khi động cơ sử dụng nhiên liệu kép (LPG – Diesel). 
 2.4.1 Phần mềm mô phỏng AVL BOOST 
 Phần mềm AVL BOOST của Hãng AVL được xây dựng dựa trên quy luật 
nhiệt động học thứ nhất, trên cơ sở thiết lập phương tình tính toán cho các quá trình 
 59 
trao đổi nhiệt, trao đổi chất trong xi lanh. Đồng thời, dựa vào quy luật cháy trong 
buồng đốt để tính toán các thông số kinh tế, kỹ thuật và nồng độ các chất phát thải 
của động cơ. Dựa trên các kết quả mô phỏng, AVL BOOST có thể phân tích lựa 
chọn và đưa ra các thông số tối ưu trong quá trình làm việc của động cơ. 
 Chương trình chính gồm các thuật toán mô phỏng được tối ưu hoá cho tất cả 
các phần tử. Dòng khí trong ống được coi như chuyển động theo một phương. Điều 
đó có nghĩa là áp suất, nhiệt độ, tốc độ dòng khí thu được từ những phương trình 
khí động học là giá trị trung bình trên toàn bộ đường ống. Tổn thất dòng khí do 
hiệu ứng ba chiều, tại những vị trí cụ thể của động cơ được thể hiện bằng hệ số 
cản. Trong trường hợp hiệu ứng ba chiều cần lượng xem xét chi tiết hơn thì AVL 
BOOST sẽ được liên kết với phần mềm AVL FIRE để giải quyết. Nó giúp mô 
phỏng đa chiều dòng khí tại những bộ phận quan trọng, có thể kết hợp với mô 
phỏng một chiều các bộ phận khác. Phần mềm còn có thể mô phỏng động học của 
xi lanh, quá trình quét khí của động cơ 2 kỳ cũng như mô phỏng chuyển động phức 
tạp của dòng khí trong các phần tử giảm thanh. 
 Giao diện của phần mềm AVL BOOST được thể hiện theo hình 2.8. Phía bên 
trái là các phần tử đã được định nghĩa, người sử dụng lựa chọn các phần tử phù 
hợp với mô hình động cơ cần xây dựng và kéo sang phía bên phải của giao diện. 
Các thông số kết cấu cụ thể của các phần tử do người dùng nhập vào mô hình dựa 
trên các thông số thực tế. Phần mềm AVL BOOST bao gồm những tính năng cơ 
bản sau: 
 60 
 Hình 2.8: Giao diện phần mềm AVL-BOOST 
 - Mô phỏng động cơ 2 kỳ, 4 kỳ, động cơ không tăng áp, động cơ tăng áp... 
 - Mô phỏng các chế độ làm việc, chế độ chuyển tiếp của động cơ. 
 - Tính toán thiết kế và tối ưu hóa quá trình làm việc của động cơ như quá 
 trình cháy, quá trình trao đổi khí, quá trình phát thải độc hại... 
 - Có khả năng kết nối với các phần mềm khác (liên kết động) để mô phỏng 
 với các dữ liệu động (Matlab, Fire, Cruise) 
 Việc tính toán các thông số đánh giá các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật và phát 
thải của động cơ sử dụng nhiên liệu kép LPG - Diesel theo các mô hình toán mô 
tả ở trên được thực hiện trên phần mềm AVL BOOST phiên bản 2013 [84]. 
 Phần mềm AVL-BOOST phiên bản 2013 cho phép xác định các chỉ tiêu 
kinh tế, đặc tính kỹ thuật và phát thải của động cơ với độ tin cậy cao. Phần mềm 
cho phép mô phỏng các quá trình diễn ra trong động cơ như hình thành hỗn hợp, 
quá trình cháy và hình thành các chất phát thải độc hại có tính đến ảnh hưởng của 
sức cản dòng chảy, thành phần nhiên liệu, nhiệt trị của nhiên liệu và ảnh hưởng 
của quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất của môi chất công tác trong động 
cơ. Phần mềm cho phép áp dụng với nhiều loại nhiên liệu khác nhau với việc 
lựa chọn các thông số lý hóa của nhiên liệu và các mô hình cháy khác nhau trong 
kho dữ liệu của phần mềm hoặc của người dung, tùy thuộc loại nhiên liệu sử 
dụng. Phần mềm này có kho dữ liệu lớn, dễ sử dụng, tốc độ tính toán nhanh và 
kết quả tính toán khá chính xác, tin cậy nên rất thích hợp cho việc tính toán các 
 61 
thông số của chu trình công tác, các chỉ tiêu kinh tế, đặc tính kỹ thuật và quá trình 
phát thải của động cơ. 
 2.4.2 Ứng dụng phần mềm AVL BOOST trong tính toán mô phỏng: 
 Trong luận án này, tác giả sử dụng mô hình cháy là mô hình Vibe 2 vùng 
cho cả hai trường hợp sử dụng nhiên liệu Diesel và nhiên liệu kép LPG - Diesel. 
Đây là mô hình hai hàm Vibe chồng lấn áp dụng cho hai vùng hỗn hợp cháy là 
vùng cháy hỗn hợp đồng nhất được chuẩn bị trước và vùng cháy khuếch tán của 
nhiên liệu Diesel phun sau. Các thông số của mô hình Vibe là các thông số liên 
quan đến thời điểm bắt đầu cháy, thời gian cháy, lượng nhiên liệu tham gia quá 
trình cháy và lượng nhiên liệu đã bay hơi hòa trộn với không khí trước khi cháy. 
Thời điểm bắt đầu cháy phụ thuộc vào thời gian cháy trễ, được xác định theo: 
 Đối với trường hợp khi sử dụng hoàn toàn nhiên liệu Diesel, lượng nhiên 
liệu bốc hơi và hòa trộn trước với không khí thường khá nhỏ so với tổng lượng 
nhiên liệu phun trong một chu trình nên có thể bỏ qua (mp=0). Khi đó, chỉ số 
định dạng Md (chỉ số đặc trưng cho tốc độ cháy) của hàm Vibe áp dụng cho cháy 
khuếch tán được chọn theo số liệu chuẩn của AVL BOOST là 0,85. 
 Còn đối với trường hợp khi sử dụng nhiên liệu kép LPG - Diesel, trong 
vùng tia phun (có thể bao gồm gần hết thể tích buồng cháy khi ở toàn tải) phần 
hỗn hợp được chuẩn bị trước bao gồm cả nhiên liệu Diesel bay hơi và hỗn hợp 
LPG - không khí khá lớn nên có thể chọn chỉ số định dạng của hàm Vibe trong 
giai đoạn này mp = 2 - 3, còn hàm Vibe với phần nhiên liệu cháy khuếch tán có 
thể chọn chỉ số định dạng Md = 0,5 - 0,8 [84]. Chỉ số định dạng được lấy giá trị 
nhỏ ứng với tỷ lệ LPG thay thế lớn và ngược lại. Đồng thời, các thông số như 
thời điểm phun, thời gian cháy và hệ số nạp cũng ảnh hưởng đến kết quả của 
quá trình mô phỏng. Các chỉ số này sẽ được hiệu chỉnh thêm, khi so sánh kết 
quả tính toán lý thuyết với kết quả thực nghiệm để đảm bảo sai lệch giữa các kết 
quả tính toán lý thuyết và thực nghiệm không quá 5%. Với cách hiệu chỉnh này 
trong luận án, sai số giữa kết quả mô phỏng và thực nghiệm các thông số đánh giá 
về mô men, công suất và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ khi sử dụng nhiên 
liệu Diesel và nhiên liệu kép (LPG – Diesel) đều dưới 5%. 
 62 
 Phần mềm AVL BOOST cũng cho phép chọn các mô hình toán thích 
hợp và tính toán được hầu hết các thông số nhiệt động của chu trình công tác 
cũng như các thông số đặc trưng cho phát thải CO, HC, NOx & muội than của 
động cơ với độ tin cậy cao. 
 2.4.3 Xây dựng mô hình mô phỏng động cơ Diesel Toyota 3C – TE 
 2.4.3.1 Các thông số cơ bản của động cơ Toyota Diesel 3C - TE 
 Trong điều kiện sử dụng ở nước ta, ô tô cỡ nhỏ và trung bình ngày càng được 
sử dụng rộng rãi do khả năng di chuyển tốt trên các tuyến đường nội đô và đường 
nông thôn. Theo Cục Đăng kiểm Việt Nam, trong số các ô tô tải đã đăng ký lưu 
hành tại Việt Nam, ô tô có tải trọng nhỏ và trung bình có số lượng tương đối lớn. 
 Với các loại ô tô tải nhỏ và trung bình, loại động cơ được sử dụng nhiều nhất 
là động cơ có công suất trên dưới 100 kW. Tham khảo thực tế thị trường và để phù 
hợp với tình hình sử dụng ô tô tải hiện nay, đề tài chọn động cơ để nghiên cứu thực 
nghiệm là động cơ 3C-TE làm động cơ nghiên cứu mô phỏng và thực nghiệm. 
 Động cơ 3C-TE là động cơ Diesel tăng áp được sản xuất tại của Hãng Toyota 
Nhật Bản. Loại động cơ này được sử dụng trên các ô tô khách 7 - 9 chỗ, ô tô bán 
tải. 
 Các thông số cơ bản của động cơ nghiên cứu được trình bày trong bảng 2.3. 
Trên cơ sở đó, số phần tử trong mô hình động cơ 3C-TE được xây dựng dựa trên 
các dữ liệu sau: 
 - Động cơ Diesel 4 xi lanh thẳng hàng, tăng áp có làm mát trung gian, thứ tự 
làm việc của các xi lanh 1-3-4-2. 
 - Kết cấu đường nạp bao gồm: Các đường ống nạp, bình lọc khí nạp, máy nén 
khí, két làm mát khí tăng áp, ống góp chung. 
 - Kết cấu đường thải bao gồm: Các đường ống thải, ống góp. Ống góp trên 
đường thải được nối đến tua bin tăng áp. 
 Bảng 2.3: Các thông số cơ bản của động cơ Toyota 3C - TE. 
TT Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị 
 1 Hành trình pít tông S 94 mm 
 2 Đường kính xi lanh D 86 mm 
 63 
 3 Số xi lanh I 4 - 
 4 Chiều dài thanh truyền L 137 mm 
 5 Công suất định mức ở 4200 v/ph Ne 77 kW 
 6 Mô men max ở 2600 v/ph Memax 225 Nm 
 7 Tỷ số nén ε 22,6 - 
 8 Suất tiêu hao nhiên liệu thấp nhất Ge 130 g/kW.h 
 9 Góc mở sớm xupáp nạp φ1 15 độ 
 10 Góc đóng muộn xupáp nạp φ2 54 độ 
 11 Góc mở sớm xupáp xả φ3 54 độ 
 12 Góc đóng muộn xupáp xả φ4 22 độ 
 13 Góc phun sớm φs 17 độ 
 14 Đường kính xupáp nạp Dn 36,5 mm 
 15 Đường kính xupáp xả Dt 34 mm 
 16 Buồng cháy kiểu xoáy lốc - - - 
 17 Hệ thống điều khiển điện tử VE-EDC Toyota ECU 3C-TE (Denso) 
 18 Thứ tự làm việc 1 – 3 – 4 – 2 
 Dựa trên kết cấu của động cơ thực tế, từ những thành phần tử đã được định 
nghĩa trong AVL - BOOST và các thông số kỹ thuật của động cơ 3C – TE, có thể 
xây dựng được mô hình động cơ Toyota 3C-TE như hình 2.9 (Tham khảo hướng 
dẫn xây dựng và nhập thông số cho mô hình tại phụ lục 1.5) 
 PL1
 15
 MP18
 4 5 6 7 E1
 MP5 MP6 MP7 MP8
 CO1 C1 C2 C3 C4
 MP9 MP10 MP11 MP12
 8 9 10 11
 MP13 PL2 MP14
 MP4
 3 SB2
 12
 SB1 MP3 MP15
 TC1
 CL1 MP2 MP16 PL3 MP17
 1 MP1 2 13 14
 Hình 2.9: Mô hình mô phỏng động cơ Toyota 3C-TE trên AVL BOOST. 
 64 
 Các thông số đầu vào phục vụ tính toán mô phỏng gồm các thông số kết cấu 
và các thông số làm việc ở chế độ tính toán lựa chọn của động cơ Toyota 3C-TE 
và các thông số liên quan tới hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel và LPG ở các 
chế độ làm việc. Các thông số hóa lý và nhiệt động liên quan đến môi chất công 
tác (không khí, nhiên liệu và dầu bôi trơn) được xác định dựa trên các bảng 
JANAF về thông số nhiệt động của các chất [40] và được tích hợp trong phần 
mềm AVL BOOST. Mô hình AVL BOOST mô phỏng động cơ 3C-TE, với số 
lượng các phần tử và các thông số điều khiển chung được trình bày theo bảng 2.4. 
 Bảng 2.4: Các phần tử của mô hình mô phỏng trên hình 2.14. 
 Tên các phần tử Ký hiệu Tên các phần tử Ký hiệu 
 Xi lanh C1 - C4 Điểm đo các thông số MP1- MP17 
 Đường ống nạp, thải Van xả tua bin WG1 
 Phần tử biên SB1- SB2 Kiểu động cơ E1 
 Lọc khí nạp CL1 Máy nén C 
 Làm mát CO1 Turbo T 
 Bình ổn áp PL1-PL2 Tuabin máy nén TC1 
 2.4.3.2 Đánh giá độ tin cậy của mô hình mô phỏng 
 Sau khi xây dựng được mô hình mô phỏng động cơ 3C-TE, tiến hành nhập 
các dữ liệu đầu vào cho mô hình dựa trên các thông số kỹ thuật của động cơ tính 
toán, tiến hành chạy chương trình và xuất kết quả. 
 Độ chính xác của mô hình được đánh giá thông qua việc so sánh một số kết 
quả như công suất, mô men giữa kết quả thực nghiệm động cơ từ phòng thí nghiệm 
động cơ - Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM với kết quả mô phỏng. Kết 
quả so sánh các thông số công suất, mô men, suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ 
Toyota 3C-TE được thể hiện trong bảng 2.5, và được biểu diễn theo các hình 2.10 
và hình 2.11 như sau: 
 65 
Bảng 2.5: Kết quả so sánh đặc tính kỹ thuật động cơ 3C - TE giữa động cơ thực tế 
 với động cơ mô phỏng sử dụng AVL BOOST 
 Tốc độ Công suất Công suất Sai Mô men Mô men Sai 
 (v/ph) thực nghiệm mô phỏng lệch thực nghiệm mô phỏng lệch 
 (kW) (kW) (%) (Nm) (Nm) (%) 
 1000 15,91 16,25 2,16 155,22 152,01 2,07 
 1400 24,84 25,49 2,63 173,88 169,53 2,05 
 1800 34,33 35,66 3,88 189,19 182,24 3,67 
 2200 44,96 45,41 1,00 197,1 195,24 0,09 
 2600 55,11 56,33 2.21 206,88 202,50 2,12 
 3000 61,69 62,79 1,78 199,86 196,46 1,70 
 3400 67,14 68,29 1,72 191,81 188,68 1,63 
 3800 71,31 72,21 1,26 181,46 179,30 1,19 
 4200 71,35 73,86 3,51 167,93 162,31 3.34 
 Các kết quả mô phỏng cho thấy, dải sai lệch về công suất của động cơ lớn 
nhất là 3.88% ở tốc độ 1800 v/ph và nhỏ nhất là 1.26% ở tốc độ 3800 v/ph, dải sai 
lệch này là trong nghiên cứu có thể chấp nhận được. 
 80 250
 70 225
 200
 60
 kW) 175
 (
 t 50
 ấ
 150
 Mô men (Nm)
 Công su 40
 Power (kW) Power 
 Torque (N.m) Torque
 Ne-mô phong (kW) 125
 Ne-thuc nghiêm (kW)
 30
 Me-mô phong (N.m) 100
 Me-thuc nghiêm (N.m)
 20
 75
 10 50
 1000 1400 1800 2200 2600 3000 3400 3800 4200 
 engine_speed (rpm) Tốc độ động cơ (v/ph) 
 Hình 2.10: Mô men và công suất của động cơ giữa thực nghiệm và mô phỏng 
 theo chế độ đường đặc tính ngoài khi sử dụng nhiên liệu Diesel 
 66 
 250
 225
 Ge - Thực 
 200 nghiệm
 175
 150
 125
 100
 Suấttiêu hao nhiênGe liệu [g/kW.h] 1000 1400 1800 2200 2600 3000 3400 3800 4200
 Tốc độ động cơ [v/ph] 
 Hình 2.11: Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ 3C – TE thực nghiệm 
 và động cơ mô phỏng sử dụng nhiên liệu Diesel 
 Theo hình 2.10 cho thấy sai lệch giữa kết quả tính toán mô phỏng và thực 
nghiệm về công suất của động cơ lớn nhất là 3,88% và sai lệch lớn nhất của Mô 
men lớn nhất là 3,67 ở tốc độ 1800 vòng/phút. 
 Với hình 2.11 cho thấy sai lệch giữa kết quả tính toán mô phỏng và thực 
nghiệm về suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ lớn nhất là 4,31% ở tốc độ động 
cơ 4200 vòng/phút và sai lệch nhỏ nhất là 1,01% ở tốc độ 2600 vòng/phút. 
 Độ sai lệch giữa kết quả mô phỏng và thực nghiệm đối với các bài toán mô 
phỏng cho phép đến 5%. Đối với mô hình động cơ 3C – TE đã xây dựng, giá trị 
sai lệch công suất, mô men và suất tiêu hao nhiên liệu giữa mô phỏng và thực 
nghiệm đều nhỏ hơn giá trị sai lệch cho phép, điều đó cho thấy các thông số và 
điều kiện biên nhập cho mô hình là hoàn toàn phù hợp. 
 2.4.4 Xây dựng mô hình mô phỏng động cơ Toyota 3C-TE khi sử dụng 
 nhiên liệu kép LPG - Diesel 
 Sự khác nhau cơ bản giữa mô hình cháy trong động cơ LPG - Diesel và động 
cơ Diesel là thành phần nhiên liệu cấp cho chu trình. Tuy nhiên, các yếu tố khác 
nhau như đặc điểm quá trình cháy trễ, hệ số truyền nhiệt, tốc độ quá trình cháy 
khi thay thế LPG vào nhiên liệu Diesel đã được xét đến qua việc định nghĩa tính 
chất của nhiên liệu sử dụng. 
 67 
 Hình 2.12: Mô hình mô phỏng động cơ LPG - Diesel với AVL-BOOST. 
 Bên cạnh các thông số cơ bản như nhiệt trị thấp, tỷ số A/F, nhiên liệu được 
định nghĩa qua nhiều thông số nhiệt động (nhiệt dung riêng, entanpy, entropy) 
phục vụ quá trình tính toán chuyển đổi hóa năng thành nhiệt năng. Mô hình sau 
khi xây dựng sẽ được kiểm chứng qua thực nghiệm. Nếu kết quả mô phỏng sai 
khác nhiều so với thực nghiệm, có thể điều chỉnh các thông số a, m của mô hình 
cháy Vibe 2 Zone khi xây dựng mô hình. 
 Để xây dựng mô hình động cơ LPG - Diesel trên AVL BOOST, cần phải 
căn cứ vào sơ đồ bố trí hệ thống cung cấp LPG vào động cơ Diesel và cách thức 
pha trộn của chúng. Theo phương án đã chọn, LPG sẽ được phun vào đường ống 
nạp của động cơ. Do đó trên mô hình động cơ LPG - Diesel, ngoài các phần tử cơ 
bản như mô hình động cơ Diesel nguyên thủy sẽ có thêm phần tử vòi phun (I1) 
để mô phỏng quá trình cung cấp LPG. 
 Bảng 2.6: Các phần tử của mô hình mô phỏng trên hình 2.12. 
 Tên các phần tử Ký hiệu Tên các phần tử Ký hiệu 
 Xi lanh C1 - C4 Điểm đo các thông số MP1-MP17 
 Đường ống nạp, thải Van xả tua bin WG1 
 Phần tử biên SB1- SB2 Kiểu động cơ E1 
 Lọc khí nạp CL1 Máy nén C 
 68 
 Làm mát CO1 Turbo T 
 Bình ổn áp PL1-PL2 Vòi phun LPG I1 
 Tuabin máy nén TC1 
 Phần tử vòi phun được kết nối với đường ống nạp của động cơ, sau két làm 
mát không khí nạp. Mô hình mô phỏng động cơ 3C-TE có lắp bộ cung cấp LPG 
sau khi xây dựng được trình bày trên hình 2.12. Chức năng tên gọi của các phần 
tử trên mô hình mô phỏng được giải thích trong bảng 2.6. 
 Tiến hành mô phỏng động cơ chạy nhiên liệu kép LPG-Diesel bằng cách 
cung cấp LPG vào đường nạp của động cơ với giả thiết LPG có tỷ lệ thành phần 
thể tích Propan/Butan=50/50 được cấp với lưu lượng đảm bảo tỷ lệ LPG thay 
thế đã định. Phẩm chất của LPG và Diesel được trình bày trong phụ lục 1.1, 1.2. 
 Việc sử dụng nhiên liệu LPG thay thế một phần Diesel được thực hiện trên 
cơ sở nhiệt lượng của hai trường hợp phải tương đương nhau. Tức là, nhiệt lượng 
của nhiên liệu kép cung cấp vào động cơ không thay đổi so với nhiệt lượng của 
Diesel cung cấp vào ở trường hợp đơn nhiên liệu Diesel. Điều này cũng có nghĩa 
là khi động cơ chạy với nhiên liệu kép LPG - Diesel thì mô men và công suất động 
cơ gần như không thay đổi so với khi chạy hoạt động với nhiên liệu Diesel [67]. 
Như vậy, tỷ lệ nhiên liệu LPG thay thế có thể được tính như sau: 
 Lượng Diesel được thay thế 
 Tỷ lệ LPG thay thế = 
 Tổng Diesel ban đầu 
 Lượng LPG thay thế được xác định như sau: 
 Lượng LPG thay thế = 
 Nhiệt trị thấp LPG 
 Ví dụ, khi chạy động cơ ở chế độ nhiên liệu kép, muốn LPG thay thế 30% 
Diesel thì ta giảm lượng nhiên liệu Diesel cung cấp 30% so với trường hợp sử 
dụng hoàn toàn Diesel. Sau đó, cung cấp lượng nhiên liệu LPG thay thế sao cho 
động cơ vẫn đảm bảo công suất, mô men như khi sử dụng hoàn toàn Diesel. Từ 
đó, đo các thông số kinh tế, đặc tính kỹ thuật và phát thải của động cơ như nội 
 69 
dung đặt ra. 
 Việc tính toán được thực hiện ở các chế độ làm việc trên đường đặc tính 
ngoài (100% tải) với tốc tốc độ động cơ thay đổi từ 1000v/ph đến 4200v/ph với 
bước phân chia tốc độ là 400v/ph ở các tỷ lệ nhiên liệu LPG thay thế khác nhau. 
Với nguyên tắc thay thế LPG như trên thì mô men và công suất động cơ khi chạy 
với nhiên liệu kép LPG - Diesel được coi là không thay đổi so với khi chạy hoàn 
toàn nhiên liệu Diesel. Điều này sẽ là cơ sở để giúp cho việc điều khiển lượng 
nhiên liệu cung cấp LPG thay thế vào động cơ trong thực nghiệm trở nên dễ dàng 
cho đến khi động cơ đạt được mô men và công suất như ở trường hợp chạy với 
nhiên liệu Diesel hoàn toàn ở cùng chế độ tốc độ và tải. 
 Để mô hình mô phỏng phản ánh gần đúng với đặc điểm làm việc thực tế 
của động cơ, các thông số đầu vào của mô hình động cơ thực nghiệm (ví dụ, các 
thông số trong hàm biểu diễn tốc độ cháy và hàm trao đổi nhiệt) được điều chỉnh 
để đảm bảo kết quả tính toán diễn biến áp suất trong xilanh, mô men và suất tiêu 
hao nhiên liệu của động cơ khi sử dụng nhiên liệu Diesel và khi sử dụng nhiên 
liệu kép LPG - Diesel trên đường đặc tính ngoài phù hợp với kết quả đo thực 
nghiệm. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm được so sánh theo các thông số như 
sau: )
 (bar
 100 
 30%LPG_Mô phỏng 
 xilanh 90 
 30%LPG_Th c nghi m 
 80 ự ệ
 trong
 70 
 suất
 60 
 Áp
 50 
 40 
 30
 5 
 20 
 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 
 Góc quay trục khuỷu (độ) 
 Hình 2.13: Diễn biến áp suất trong xilanh động cơ mô phỏng và thực nghiệm 
 ở 100% tải tỷ lệ LPG thay thế Diesel 30%, tốc độ 2600 v/ph 
 70 
 Diễn biến áp suất trong xilanh động cơ theo hình 2.13 cho thấy kết quả mô 
phỏng và thực nghiệm ở 100% tải với tỷ lệ LPG thay thế 30%, tốc độ 2600v/ph 
(tốc độ ứng với mô men lớn nhất) khi chạy nhiên liệu kép LPG-Diesel với các 
thông số của thời điểm phun là 170. Sai lệch về áp suất lớn nhất là 1,02 bar (1,26%) 
(áp suất lớn nhất khi thực nghiệm là 81,22 bar và khi mô phỏng là 80,2 bar) và 
sai lệch áp suất trung bình giữa mô phỏng so với thực nghiệm không quá 3,95 bar 
(gần 5%). 
 Với các sai lệch như trên (> 5%), có thể khẳng định rằng mô hình mô phỏng 
đủ tin cậy để sử dụng nghiên cứu quá trình làm việc của động cơ với nhiên liệu 
kép LPG - Diesel. 
2.5 Kết quả mô phỏng động cơ sử dụng nhiên liệu kép LPG - Diesel 
 Tiến hành chạy mô phỏng với AVL BOOST theo các điều kiện đầu vào phù 
hợp các điều kiện lý thuyết hoạt động của động cơ sử dụng nhiên liệu kép. Sau 
khi kết thúc quá trình chạy mô phỏng với các tỷ lệ LPG thay thế lần lượt là 10%, 
20%, 30%, 40%, 50%, 60% và 70% và kết quả được tiến hành xuất ra các đặc 
tính kỹ thuật của động cơ như sau: 
 2.5.1 Ảnh hưởng đến đặc tính Mômen của động cơ sử dụng nhiên liệu kép 
 (LPG – Diesel) Layer_1
 250
 225
 200
 N.m)
 (
 175 Me-100%Diesel (N.m)
 Mô men 
 Torque (N.m) Me-10%LPG (N.m)
 Me-20%LPG (N.m)

File đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_anh_huong_cua_che_do_cung_cap_nhien_lieu.pdf
  • pdf2. Tom tat tieng Anh - NGUYEN VAN LONG GIANG.pdf
  • pdf3. Tom tat tieng Viet - NGUYEN VAN LONG GIANG.pdf
  • pdf5. Trich yeu LATS tieng Anh - NGUYEN VAN LONG GIANG.pdf
  • pdf6. Trich yeu LATS tieng Viet - NGUYEN VAN LONG GIANG.pdf
  • pdf7. Dong gop moi LATS tieng Anh - NGUYEN VAN LONG GIANG.pdf
  • pdf8. Dong gop moi LATS tieng Viet - NGUYEN VAN LONG GIANG.pdf