- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THÀNH TRUNG NGHIÊN CỨU CHUYỂN ĐỔI ĐỘNG CƠ XĂNG SANG SỬ DỤNG CNG VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC HÀ NỘI – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI. - NGUYỄN THÀNH TRUNG NGHIÊN CỨU CHUYỂN ĐỔI ĐỘNG CƠ XĂNG SANG SỬ DỤNG CNG VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực Mã số: 62520116 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS HOÀNG ĐÌNH LONG UẤN HÀ NỘI – 2017 i MỤC LỤC MỤC LỤC. - Nhiên liệu thay thế dùng cho động cơ đốt trong. - Một số nhiên liệu thay thế trên động cơ xăng. - Tình hình nghiên cứu sử dụng CNG trên động cơ đốt cháy cưỡng bức. - Các phương pháp cung cấp CNG và tạo hỗn hợp trên động cơ. - Hệ thống cung cấp CNG sử dụng bộ hòa trộn. - Hệ thống phun trực tiếp CNG vào trong xi lanh động cơ. - 17 ii 1.3.3 Chuyển đổi động cơ hiện hành sang sử dụng CNG. - Chuyển đổi động cơ hiện hành sang sử dụng CNG. - Các nghiên cứu sử dụng CNG cho ĐCĐT. - Nghiên cứu nâng cao hiệu quả sử dụng CNG trên động cơ chuyển đổi. - Thay đổi kết cấu động cơ. - Sử dụng phụ gia nhiên liệu. - NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG SỬ DỤNG CNG TRÊN ĐỘNG CƠ XĂNG HIỆN HÀNH BẰNG PHẦN MỀM AVL-BOOST. - Xây dựng mô hình mô phỏng động cơ 1NZ-FE. - Thiết lập mô hình động cơ 1NZ-FE trên AVL-Boost. - Đánh giá tính năng kinh tế, kỹ thuật và phát thải của động cơ 1NZ-FE khi chuyển sang sử dụng nhiên liệu CNG. - Phát thải của động cơ. - Góc đánh lửa sớm tối ưu của động cơ CNG. - Ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm đến đặc điểm làm việc của động cơ. - Ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm đến công suất, tiêu hao nhiên liệu và phát thải của động cơ. - Xác định góc đánh lửa sớm tối ưu của động cơ khi sử dụng CNG. - NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG CUNG CẤP CNG VÀ PHỤ GIA CHO ĐỘNG CƠ 1NZ-FE. - Tính toán thiết kế, chế tạo hệ thống cung cấp CNG sử dụng bộ hòa trộn. - Tính toán điều khiển phun CNG trên động cơ 1NZ-FE. - Lắp và hiệu chỉnh hệ thống phun CNG trên động cơ 1NZ-FE. - Đánh giá tính năng kinh tế, kỹ thuật và phát thải của động cơ. - Động cơ thử nghiệm. - Thiết bị cung cấp CNG sử dụng bộ hòa trộn. - Đánh giá chỉ tiêu công suất của động cơ. - Đánh giá tiêu hao nhiên liệu của động cơ. - Đánh giá phát thải của động cơ. - So sánh kết quả mô phỏng và thực nghiệm động cơ. - Hà Nội, tháng năm 2017 Nghiên cứu sinh Nguyễn Thành Trung vii LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Sau đại học, Viện Cơ khí Động lực và Bộ môn Động cơ đốt trong đã cho phép và giúp đỡ tôi thực hiện luận án trong thời gian học tập, nghiên cứu tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. - Sơ đồ cung cấp CNG trên động cơ dùng bộ hòa trộn và điều khiển điện tử. - 17 Hình 1.10. - Mô hình động cơ 1NZ-FE trên AVL-Boost. - So sánh kết quả mô phỏng công suất và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ với số liệu thực nghiệm khi sử dụng xăng RON 92. - So sánh kết quả mô phỏng phát thải CO, HC, NOx của động cơ với số liệu thực nghiệm khi sử dụng xăng RON 92. - So sánh suất tiêu hao nhiên liệu mô phỏng khi sử dụng xăng và CNG ở các tốc độ. - So sánh phát thải CO khi sử dụng xăng và CNG ở các tốc độ. - 56 Hình 2.10. - So sánh phát thải NOx khi sử dụng xăng và CNG ở các tốc độ. - 56 Hình 2.11. - 59 Hình 2.12. - 59 Hình 2.13. - 60 Hình 2.14. - 61 Hình 2.15. - 61 Hình 2.16. - 61 ix Hình 2.17. - Sơ đồ hệ thống phun xăng của động cơ 1NZ-FE. - 72 Hình 3.10. - 73 Hình 3.11. - 74 Hình 3.12. - 78 Hình 3.13. - 79 Hình 3.14. - 85 Hình 3.15. - Sơ đồ hệ thống cung cấp CNG và phụ gia Maz-nitro trên động cơ. - 87 Hình 3.16. - Sơ đồ hệ thống cung cấp phụ gia Maz-nitro trên động cơ. - 88 Hình 3.17. - Tiêu hao không khí, CNG và hệ số dư lượng không khí ở các chế độ tải khác nhau ở 3000v/ph của động cơ CNG sử dụng bộ hòa trộn. - Tiêu hao không khí, CNG và hệ số dư lượng không khí ở các chế độ tải khác nhau ở 3000v/ph của động cơ phun CNG. - Tiêu hao không khí, phụ gia và tỷ lệ phụ gia/không khí ở các chế độ tải khác nhau ở 3000v/ph của động cơ phun CNG. - 107 Hình 4.10. - Công suất động cơ ở đặc tính ngoài khi sử dụng xăng RON 92, CNG với bộ hòa trộn, phun CNG, và phun CNG kết hợp bổ sung phụ gia Maz-nitro. - 109 Hình 4.11. - Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ ở đặc tính ngoài khi sử dụng xăng RON 92, CNG với bộ hòa trộn, phun CNG, và phun CNG kết hợp bổ sung phụ gia Maz-nitro. - 112 x Hình 4.12. - Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ ở đặc tính tải ở 3000v/ph khi sử dụng xăng RON 92, CNG với bộ hòa trộn, phun CNG, và phun CNG kết hợp bổ sung phụ gia. - 113 Hình 4.13. - Phát thải CO ở toàn tải ở tốc độ khác nhau khi động cơ sử dụng xăng RON 92, CNG với bộ hòa trộn, phun CNG, và phun CNG kết hợp bổ sung phụ gia Maz-nitro. - 115 Hình 4.14. - Phát thải CO ở các chế độ tải ở tốc độ 3000v/ph khi động cơ sử dụng xăng RON 92, CNG với bộ hòa trộn, phun CNG, và phun CNG kết hợp bổ sung phụ gia Maz-nitro. - 115 Hình 4.15. - Phát thải HC ở toàn tải ở tốc độ khác nhau khi động cơ sử dụng xăng RON 92, CNG với bộ hòa trộn, phun CNG, và phun CNG kết hợp bổ sung phụ gia Maz-nitro. - 116 Hình 4.16. - Phát thải HC ở các chế độ tải ở 3000v/ph khi động cơ sử dụng xăng RON 92, CNG với bộ hòa trộn, phun CNG, và phun CNG kết hợp bổ sung phụ gia Maz-nitro. - 117 Hình 4.17. - Phát thải NOx ở toàn tải ở tốc độ khác nhau khi sử dụng xăng RON 92, CNG với bộ hòa trộn, phun CNG, và phun CNG kết hợp bổ sung phụ gia Maz-nitro. - 118 Hình 4.18. - Phát thải NOx ở các chế độ tải ở tốc độ 3000v/ph khi sử dụng xăng RON 92, CNG với bộ hòa trộn, phun CNG, và phun CNG kết hợp bổ sung phụ gia Maz-nitro. - 118 Hình 4.19. - So sánh kết quả mô phỏng công suất và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ CNG sử dụng bộ hòa trộn với số liệu thực nghiệm. - 119 Hình 4.20. - So sánh kết quả mô phỏng công suất và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ phun CNG với số liệu thực nghiệm. - 119 Hình 4.21. - So sánh kết quả mô phỏng phát thải CO, HC, NOx của động cơ CNG sử dụng bộ hòa trộn với số liệu thực nghiệm. - 120 Hình 4.22. - So sánh kết quả mô phỏng phát thải CO, HC, NOx của động cơ phun CNG với số liệu thực nghiệm. - Chuỗi phản ứng hình thành NOx và hệ số tốc độ của mô hình TEATkB/exp. - Thông số cơ bản của động cơ Toyota Vios 1NZ-FE [97 - phụ lục 2.1. - Sự thay đổi công suất, suất tiêu hao nhiên liệu và hàm lượng phát thải của động cơ khi thay đổi góc đánh lửa sớm so với nguyên bản (ở toàn tải, tốc độ 4000v/ph. - Tỷ lệ thay đổi công suất của động cơ ở đặc tính ngoài khi sử dụng CNG với bộ hòa trộn, phun CNG, và phun CNG kết hợp bổ sung phụ gia Maz-nitro. - Suất tiêu hao nhiên liệu động cơ ở đặc tính ngoài khi sử dụng xăng RON 92, CNG với bộ hòa trộn, phun CNG, và phun CNG kết hợp bổ sung phụ gia Maz-nitro. - Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ ở đặc tính tải ở 3000v/ph khi sử dụng xăng RON 92, CNG với bộ hòa trộn, phun CNG, và phun CNG kết hợp bổ sung phụ gia Maz-nitro. - Phát thải CO ở các chế độ tải ở 3000v/ph khi sử dụng xăng RON 92, CNG với bộ hòa trộn, phun CNG, và phun CNG kết hợp bổ sung phụ gia Maz-nitro. - Phát thải NOx ở các chế độ tải ở 3000v/ph khi sử dụng xăng RON 92, CNG với bộ hòa trộn, phun CNG, và phun CNG kết hợp bổ sung phụ gia Maz-nitro. - Tỷ số nén của động cơ xiv 0TK Độ trục khuỷu (góc quay) Ai [m2] Diện tích truyền nhiệt D [mm] Đường kính xi lanh ge [g/kW.h] Suất tiêu hao nhiên liệu M [kg/kmol] Khối lượng mol phân tử mC [kg] Khối lượng môi chất bên trong xi lanh Me [N.m] Mô men xoắn ndm [v/ph] Số vòng quay định mức Ne [kW] Công suất có ích của động cơ pC [Pa] Áp suất môi chất trong xi lanh pcyl,0 [Pa] Áp suất bên trong xi lanh khi không có cháy (nén thuần túy) Pcyl,1 [Pa] Áp suất môi chất trong xi lanh tại thời điểm đóng xupap nạp QF [J] Nhiệt lượng của nhiên liệu cung cấp Qwi [J] Nhiệt lượng truyền cho thành, vách R [J/(kmol.K] Hằng số khí S [mm] Hành trình của pít tông Tc [K] Nhiệt độ môi chất trong xi lanh Tcyl,1 [K] Nhiệt độ môi chất trong xi lanh tại thời điểm đóng xupap nạp Twi [K] Nhiệt độ thành, vách
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt