THÔNG TIN TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Tên luận án: Nghiên cứu thiết lập chế độ cháy do nén với hỗn hợp hai giai đoạn trên động cơ diesel
Ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực
Mã số: 9520116
Nghiên cứu sinh: Cao Đảo Nam
Khóa đào tạo: 2017
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Hoàng Anh Tuấn
2. PGS.TS. Trần Thị Thu Hương
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Giao thông Vận tải TPHCM
1. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu để tìm ra phương pháp đốt cháy kết hợp một loại nhiên liệu thay thế mới, có hiệu quả tốt hơn. Phương pháp đốt cháy PCCI kết hợp với nhiên liệu WCO trên động cơ diesel mang lại rất nhiều lợi ích về kỹ thuật, kinh tế và môi trường. Sửdụng hỗn hợp nhiên liệu WCO giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu truyền thống và giảm phát thải NO, và PM gây ô nhiễm môi trường.
a) Mục tiêu lý thuyết:
– Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về quá trình cháy trong động cơ diesel theo phương pháp đốt cháy PCCI;
– Xây dựng mô hình và mô phỏng quá trình cháy PCCI trên động cơ diesel truyền thống;
– Phân tích ảnh hưởng của các thông số đầu vào như tỷ lệ nhiên liệu, thời điểm phun, áp suất phun, đến quá trình cháy PCCI;
– Nghiên cứu cơ chế hình thành các thành phần khi thải NO, PM của quá trình cháy PCCI;
b) Mục tiêu thực nghiệm:
– Thiết lập chế độ thử nghiệm cho quá trình cháy PCCI trên động cơ diesel truyền thống:
– Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của thời điểm phun và áp suất phun đến quá trình cháy và phát thải,
– Thực nghiệm đánh giá đặc tỉnh công suất và phát thải của động cơ PCCI sửdụng các hỗn hợp nhiên liệu sinh học/diesel có kết hợp hệ thống lưu hồi khí thải EGR;
So sánh kết quả mô phòng và kết quả thực nghiệm để đánh giá tính khả thi của mô hình mô phỏng.
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án
a) Đối tượng nghiên cứu:
– Động cơ diesel;
– Nhiên liệu sinh học: biodiesel hoặc dầu nhiệt phân;
– Quá trình cháy nhiệt độ thấp;
b) Phạm vi nghiên cứu:
Nghiên cứu mô phỏng và thực nghiệm quá trình cháy hoà trộn trước một phần (PCCI) của động cơ diesel có công suất nhỏ hơn 50 kw, sử dụng hỗn hợp nhiên liệu biodiesel (B10, B20, B30, B40) / diesel và so sánh đổi chứng với nhiên liệu diesel truyền thống (D100).
Nghiên cứu mô phỏng:
– Ứng dụng phần mềm Ansys Fluent; xây dựng mô hình phần tử hữu hạn buồng cháy động cơ dạng hình trụ có 2 đáy bằng, cửa nạp và cửa thài bố trí trên bề mặt trụ, đổi nhau, vòi phun nhiên liệu bố trí ở giữa của nạp, nhiên liệu là hỗn hợp diesel và nhiên liệu sinh học có tỷ lệ của nhiên liệu sinh học thay đổi từ 0% đến 40%.
– Xác định diễn biến thay đổi của C10H22, nhiệt độ, muội than, NO, trong không gian buồng cháy ở các mức tải khác nhau.
Nghiên cứu thực nghiệm:
– Động cơ thí nghiệm chạy ở chế độ tải tại vòng quay định mức = 1.500 v/ph trong điều kiện có luân hồi khí thải EGR (từ 0% đến 20%) và phun hai giai đoạn.
– Hỗn hợp nhiên liệu diesel – nhiên liệu sinh học với tỷ lệ của nhiên liệu sinh học thay đổi từ 0% đến 40%;
Đánh giá đặc tính công suất và phát thải của động cơ diesel làm việc ở chế độ PCCI với các quá trình thiết lập như trên;
3. Những đóng góp mới của luận án
– Xây dựng thành công mô hình của quá trình cháy nhiệt độ thấp PCCI, sửdụng phun hai giai đoạn và luân hồi khí thải, từ động cơ diesel truyền thống,
– Thiết lập thành công phương pháp để mô phỏng quá trình cháy nhiệt độ thấp PCCI sử dụng hỗn hợp diesel và nhiên liệu sinh học và so sánh đối chứng với quả trình cháy của động cơ diesel truyền thống.
– Xây dựng thành công mô hình và phương pháp thực nghiệm để đánh giá các đặc tính công suất và đặc tỉnh phát thải của động cơ diesel cháy ở chế độ PCCI, sửdụng các hỗn hợp nhiên liệu diesel – nhiên liệu sinh học với tỷ lệ của nhiên liệu sinh học thay đổi từ 0% đến 40%.
4. Ý nghĩa khoa học thực tiễn
a) Về khoa học
Đề tài “Nghiên cứu thiết lập chế độ cháy do nên với hỗn hợp hai giai đoạn trên động cơ diesel” có ý nghĩa khoa học to lớn trong việc cải tiến và nâng cao hiệu quả của động cơ diesel bằng cách áp dụng phương pháp đốt cháy PCCI tiên tiến. Về mặt lý thuyết, để tài đóng góp các luận cứ khoa học sau:
Làm rõ cơ sở khoa học và cơ chế hoạt động của động cơ diesel đốt cháy theo phương pháp PCCI, cụ thể là quá trình hình thành hỗn hợp nhiên liệu – không khí, sự hình thành của hỗn hợp, quá trình tỏa nhiệt và các quá trình đốt cháy.
Phân tích ảnh hưởng của các thông số như tỷ lệ EGR, thời điểm phun nhiên liệu, áp suất phun, nhiệt độ… lên quá trình cháy và các thông số công tác của động cơ diesel đốt cháy theo phương pháp PCCI.
Xây dựng các mô hình mô phòng mô tả quá trình chảy và phát thải của động cơ diesel đốt cháy theo phương pháp PCCI để dự bảo phát thải của động cơ.
Làm rõ cơ chế hình thành và biến thiên của các thành phần khí thải NOx, PM, trong quá trình đốt cháy của động cơ diesel đốt cháy theo phương pháp PCCI.
b) Về thực tiễn
– Luận án có ý nghĩa thực tiễn đối với việc áp dụng và phát triển phương pháp đốt cháy PCCI tại Việt Nam trong tương lai.
– Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và thực nghiệm cho việc thiết kế, chế tạo động cơ PCCI phù hợp với điều kiện sử dụng tại Việt Nam trong tương lai.
– Làm tiền đề cho các nghiên cứu giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do khi thải động cơ diesel gây ra thông qua việc đốt cháy PCCI tiên tiến, giảm NOx, PM và tiết kiệm nhiên liệu, nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng của động cơ diesel.
– Mở ra hướng sử dụng các nhiên liệu thay thế, nhiên liệu sinh học trong động cơ PCCL
5. Bố cục của luận án
Luận án bao gồm các phần như sau:
Mỡ đầu
Chương 1: Nghiên cứu tổng quan
Chương 2: Quá trình đốt cháy nhiệt độ thấp
Chương 3: Nghiên cứu mô phỏng động cơ diesel đốt cháy theo phương pháp PCCI sử dụng các hỗn hợp nhiên liệu WCO
Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm
Kết luận chung và hướng phát triển
