Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu diesel sinh học B10, B20 đến các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng và môi trường của động cơ diesel

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ PHAN ĐẮC YẾN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIÊN LIỆU DIESEL SINH HỌC B10, B20 ĐẾN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ, NĂNG LƯỢNG VÀ MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – NĂM 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ PHAN ĐẮC YẾN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIÊN LIỆU DIESEL SINH HỌC B10, B20 ĐẾN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ, NĂNG LƯỢNG VÀ MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực Mã số: 62 52 01 16 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS, TS Nguyễn Hoàng Vũ 2. TS Nguyễn Trung Kiên HÀ NỘI – NĂM 2015 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận án này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được trích dẫn và ghi đúng quy định. Tác giả luận án Phan Đắc Yến ii LỜI CẢM ƠN Trước hết, Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Phòng sau Đại học, Khoa Động lực, Bộ môn Động cơ - Học viện Kỹ thuật Quân sự đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận án. Tôi xin chân thành biết ơn Ban Giám hiệu Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng đã dành cho tôi những điều kiện thuận lợi trong quá trình làm luận án. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tập thể cán bộ hướng dẫn: PGS-TS Nguyễn Hoàng Vũ, TS Nguyễn Trung Kiên – Bộ môn Động cơ – Học viện KTQS về những hướng dẫn khoa học và tạo những điều kiện thuận lợi nhất để nghiên cứu sinh hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Nhà máy Z153/Tổng cục Kỹ thuật, Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc-hóa dầu/Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam, Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường chất lượng 1 (Quatest 1), Trung tâm Quốc gia thử nghiệm khí thải Phương tiện cơ giới đường bộ (NETC)/Cục Đăng kiểm Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi để nghiên cứu sinh tiến hành nghiên cứu thực nghiệm và hoàn thành phần thực nghiệm của luận án. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy thuộc Bộ môn Động cơ- Khoa Động lực- Học viện KTQS và các chuyên gia thuộc lĩnh vực Cơ khí – Động lực trong và ngoài Học viện đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho NCS trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận án. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến tất cả bạn bè, đồng nghiệp và những người thân trong gia đình đã động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện luận án. Nghiên cứu sinh Phan Đắc Yến iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ xii MỞ ĐẦU 1 Mục đích và phạm vi nghiên cứu 2 Đối tƣợng nghiên cứu 2 Loại nhiên liệu sử dụng 2 Phƣơng pháp nghiên cứu 2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3 Bố cục của luận án 4 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 6 1.1. Biodiesel là một loại nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu diesel dầu mỏ 6 1.2. Sự thay đổi thuộc tính của biodiesel so với nhiên liệu diesel dầu mỏ 11 1.3. Ảnh hƣởng của thuộc tính nhiên liệu đến quá trình tạo hỗn hợp và cháy của động cơ diesel 14 1.3.1. Các nhân tố chính ảnh hưởng đến quá trình tạo hỗn hợp và cháy trong động cơ diesel 14 1.3.2. Ảnh hưởng của thuộc tính nhiên liệu đến QLCCNL, quá trình tạo hỗn hợp 15 1.3.3. Ảnh hưởng của thuộc tính nhiên liệu đến quá trình cháy và hình thành các chất ô nhiễm 17 1.4. Các vấn đề cần quan tâm khi sử dụng biodiesel cho động cơ 19 1.4.1. Mức pha trộn và kinh nghiệm sử dụng thực tế 19 1.4.1.1. Với mức pha trộn nhỏ (≤ 5%) 19 1.4.1.2. Với mức pha trộn trung bình (từ 6 đến 20%) 19 1.4.1.3. Với mức pha trộn lớn (trên 20%) 20 1.4.2. Các vấn đề cần quan tâm khi sử dụng biodiesel với mức pha trộn trung bình 20 1.5. Tình hình nghiên cứu ảnh hƣởng của biodiesel đến các chỉ tiêu kinh tế, năng lƣợng, môi trƣờng của động cơ diesel 21 1.5.1. Trên thế giới 21 iv 1.5.2. Tại Việt Nam 24 1.6. Kết luận chƣơng 1 29 CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ, NĂNG LƢỢNG, MÔI TRƢỜNG CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL 30 2.1. Cơ sở lý thuyết tính toán quy luật cung cấp nhiên liệu của động cơ diesel 30 2.1.1. Mô hình hệ thống phun nhiên liệu dùng BCA kiểu cơ khí truyền thống 30 2.1.2. Tính toán quá trình truyền sóng áp suất trên đường ống cao áp 31 2.1.3. Các phương trình điều kiện biên tại bơm cao áp và vòi phun 32 2.1.3.1. Phương trình điều kiện biên tại bơm cao áp 32 2.1.3.2. Phương trình điều kiện biên tại vòi phun 34 2.1.3.3. Hệ phương trình vi phân điều kiện biên 35 2.1.4. Xác định quy luật cung cấp nhiên liệu 36 2.2. Cơ sở lý thuyết tính toán chu trình công tác các chỉ tiêu kinh tế, năng lƣợng, của động cơ 37 2.2.1. Mô hình vật lý dùng để tính toán chu trình công tác của động cơ 37 2.2.2. Các phương trình cơ bản tính diễn biến áp suất, nhiệt độ trong xi lanh động cơ diesel 37 2.2.3. Mô hình tính toán quá trình cháy 39 2.2.3.1. Khái quát chung 39 2.2.3.2. Mô hình cháy đa vùng Razleitsev - Kuleshov 40 2.2.4. Mô hình tính trao đổi nhiệt của môi chất với thành vách 47 2.2.5. Tính toán các thông số đánh giá chu trình và chỉ tiêu kinh tế, năng lượng 48 2.3. Cơ sở lý thuyết tính toán NOx và độ khói k của động cơ 49 2.3.1. Xác định thành phần NOx trong khí thải động cơ 49 2.3.2. Tính toán độ khói khí thải k 51 2.4. Lựa chọn phần mềm tính toán 53 2.4.1. Lựa chọn phần mềm tính toán QLCCNL 53 2.4.2. Lựa chọn phần mềm tính toán chu trình công tác và các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng, môi trường của động cơ 55 2.5. Kết luận chƣơng 2 56 CHƢƠNG 3. TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG XÁC ĐỊNH ẢNH HƢỞNG CỦA BIODIESEL B10, B20 ĐẾN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ, NĂNG LƢỢNG, MÔI TRƢỜNG CỦA ĐỘNG CƠ B2 57 3.1. Lựa chọn đối tƣợng nghiên cứu 57 v 3.2. Tính toán quy luật cung cấp nhiên liệu của động cơ B2 bằng phần mềm mô phỏng Inject32 58 3.2.1. Hệ thống phun nhiên liệu của động cơ B2 58 3.2.2. Xây dựng mô hình và xác định các thông số đầu vào 59 3.2.3. Thuộc tính của nhiên liệu dùng cho phần mềm Inject32 60 3.2.4. Chế độ, trình tự tính toán và phương pháp đánh giá tác động của B10, B20 đến quy luật cung cấp nhiên liệu 61 3.2.5. Đánh giá, hiệu chỉnh mô hình tính quy luật cung cấp nhiên liệu 61 3.2.6. Kết quả tính toán quy luật cung cấp nhiên liệu 63 3.3. Tính toán các quá trình nhiệt động, các chỉ tiêu kinh tế, năng lƣợng, môi trƣờng của động cơ B2 bằng phần mềm mô phỏng Diesel-RK 70 3.3.1. Xây dựng mô hình tính và xác định các thông số đầu vào 70 3.3.2. Chế độ, trình tự tính toán và phương pháp đánh giá tác động của B10, B20 đến các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng, môi trường của động cơ B2 72 3.3.3. Đánh giá, hiệu chỉnh mô hình tính chu trình công tác 73 3.3.4. Kết quả tính toán và nhận xét 75 3.3.4.1. Quá trình hình thành và phát triển tia phun 75 3.3.4.2. Diễn biến quá trình tạo hỗn hợp và cháy 76 3.3.4.3. Kết quả tính toán các thông số nhiệt động trong xi lanh 82 3.3.4.4. Tính toán các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng 86 3.3.4.5. Tính toán mức phát thải NOx và độ khói k 91 3.4. Kết luận Chƣơng 3 95 CHƢƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 96 4.1. Mục đích, chế độ, điều kiện và đối tƣợng thử nghiệm 96 4.1.1. Mục đích 96 4.1.2. Chế độ thực nghiệm 96 4.1.2.1. Xác định các thuộc tính của nhiên liệu 96 4.1.2.2. Xác định lượng nhiên liệu cấp cho chu trình 96 4.1.2.3. Xác định các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng, môi trường 96 4.1.3. Điều kiện thực nghiệm 96 4.1.4. Đối tượng thực nghiệm 97 4.2. Trang thiết bị phục vụ nghiên cứu thực nghiệm 97 4.2.1. Trang thiết bị xác định các thuộc tính của nhiên liệu 97 4.2.2. Trang thiết bị xác định lượng nhiên liệu cung cấp cho 1 chu trình 101 vi 4.2.3. Trang thiết bị xác định ảnh hưởng của B10, B20 đến các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng, môi trường của động cơ B2 102 4.2.3.1. Bệ thử động cơ AVL-ETC 102 4.2.3.2. Các hệ thống chính của bệ thử 103 4.3. Kết quả thực nghiệm và nhận xét 110 4.3.1. Xác định các thuộc tính của nhiên liệu 110 4.3.2. Xác định lượng nhiên liệu cung cấp cho 1 chu trình 114 4.3.3. Xác định các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng của động cơ 116 4.3.4. Xác định mức phát thải NOx và độ khói k của động cơ 117 4.3.5. Nhận xét chung 119 4.4. Đánh giá độ chính xác, tin cậy của các mô hình đã xây dựng 119 4.4.1. Mô hình tính quy luật cung cấp nhiên liệu 119 4.4.2. Mô hình tính các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng 121 4.4.3. Mô hình tính NOx; độ khói k 123 4.5. Kết luận Chƣơng 4 126 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 127 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 129 TÀI LIỆU THAM KHẢO 130 PHỤ LỤC 139 vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải Đơn vị AEA Tổ chức dầu khí ASTM Hiệp hội Vật liệu và Thử nghiệm Hoa Kỳ (American Society for Testing and Materials) AVL- ETC Phòng thử nghiệm động cơ hạng nặng (Heavy Duty Engine Test Cell) B0 (DO) Nhiên liệu diesel dầu mỏ Biodiesel Nhiên liệu diesel sinh học Biofuel Nhiên liệu sinh học Bx Nhiên liệu diesel nguồn gốc hóa thạch được hòa trộn với nhiên liệu diesel sinh học, trong đó, B thể hiện là hỗn hợp diesel/biodiesel, x thể hiện tỷ lệ % theo thể tích của diesel sinh học trong hỗn hợp. BCA Bơm cao áp CCKTTT Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền CFR Động cơ diesel thử nghiệm trị số xê tan CNG Khí thiên nhiên CO Ô xít các bon CTCT Chu trình công tác cn Vận tốc pít tông BCA m/s d32 Đường kính trung bình (Sauter) của hạt nhiên liệu ĐCD Điểm chết dưới ĐCĐT Động cơ đốt trong ĐCT Điểm chết trên DME Dimetyl Ete EGR Tuần hoàn khí thải EU Liên minh Châu Âu (European Union) FAME Este metyl a xít béo (Fatty acid methyl esters) gct Lượng nhiên liệu cấp cho một chu trình mg/ct ge Suất tiêu hao nhiên liệu có ích g/kW.h GPS Góc phun sớm độ GQTK Góc quay trục khuỷu độ GQTC Góc quay trục cam độ HC Hydrocacbon viii HTPNL Hệ thống phun nhiên liệu ISO Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế (International Organization for Standardization) k Độ khói khí thải 1/m KH&CN Khoa học và công nghệ LPG Khí dầu mỏ hóa lỏng Me Mô men xoắn có ích N.m n Tốc độ vòng quay của trục khuỷu vg/ph nc Tốc độ vòng quay của trục cam bơm cao áp vg/ph NCKH Nghiên cứu khoa học NCS Nghiên cứu sinh Ne Công suất có ích kW NETC Trung tâm quốc gia thử nghiệm khí thải phương tiện cơ giới đường bộ (National Emission Testing Center for Vehicle) NLSH Nhiên liệu sinh học NOx Các Ô xít Ni tơ PM Chất thải dạng hạt (Particulates Matter) PTCGĐB Phương tiện cơ giới đường bộ PTCGQS Phương tiện cơ giới quân sự PTCN Phát triển công nghệ PTN Phòng thí nghiệm QCVN Quy chuẩn Việt Nam QLCCNL Quy luật cung cấp nhiên liệu QTCN Quy trình công nghệ Quatest 1 Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 1 TCCS Tiêu chuẩn cơ sở TCKT Tổng cục kỹ thuật TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TSKT Tiến sĩ kỹ thuật VP Vòi phun hp Độ nâng pít tông BCA mm hk Độ nâng van cao áp mm y Độ nâng kim phun mm p ’  Áp suất phun nhiên liệu (áp suất khoang miệng vòi phun) MPa ix q Tốc độ phun nhiên liệu ml/s Vinj Vận tốc nhiên liệu ở đầu ra lỗ phun của vòi phun m/s pinj Áp suất nhiên liệu trước lỗ phun bar SDllute Phần nhiên liệu trong vùng loãng ngoài vỏ tia phun và trong vùng loãng bên ngoài dòng sát vách buồng cháy % mass SSprCore Phần nhiên liệu trong lõi tia phun % mass SFront Phần nhiên liệu phía trước lõi tia phun % mass SCoreNWF Phần nhiên liệu trong lõi tia phun sát thành buồng cháy % mass SCrosNWF Phần nhiên liệu vùng ngoài lõi của tia phun sát thành buồng cháy % mass SHead Phần nhiên liệu của tia phun bắn lên nắp xi lanh % mass SLiner Phần nhiên liệu của tia phun trên thành xi lanh % mass  Hệ số dư lượng không khí id Thời gian cháy trễ Độ GQTK z Khoảng thời gian cháy Độ GQTK dx/d Tốc độ cháy 1/độ GQTK xb Quy luật cháy Tburn Nhiệt độ vùng cháy K dQc/d Tốc độ tỏa nhiệt J/độ GQTK pxl Áp suất trong xi lanh bar pxl max Áp suất lớn nhất trong xi lanh bar Txl Nhiệt độ trong xi lanh K Txl max Nhiệt độ lớn nhất trong xi lanh K dp/d Tốc độ tăng áp suất trong xi lanh Bar/độ GQTK pi Áp suất chỉ thị trung bình bar pe Áp suất có ích trung bình bar m Hiệu suất cơ khí của động cơ % i Hiệu suất chỉ thị của động cơ e Hiệu suất có ích của động cơ % dk/d Tốc độ hình thành độ khói 1/độ GQTK Ngoài ra, còn một số từ viết tắt và ký hiệu được sử dụng và diễn giải trong các Chương tương ứng của luận án và phần Phụ lục x DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Ký hiệu Tên bảng Trang Bảng 1.1 Lượng tiêu thụ biodiesel trên toàn cầu (năm 2009) 8 Bảng 1.2 Kết quả phân tích các thuộc tính của mẫu biodiesel gốc B100 10 Bảng 1.3 Sự thay đổi thuộc tính hóa-lý, đặc tính cháy của biodiesel theo tỷ lệ pha trộn (với B100 có cùng nguồn gốc) 12 Bảng 1.4 Sự thay đổi thuộc tính của hỗn hợp B10, B20 theo nguồn gốc của B100 13 Bảng 3.1 Các thông số về nhiên liệu cần cho Inject32 60 Bảng 3.2 So sánh lượng nhiên liệu cung cấp cho 1 chu trình ở chế độ 100% tải giữa tính toán và thực nghiệm 62 Bảng 3.3 Kết quả tính toán áp suất lớn nhất trong khoang xi lanh BCA pH max; khoang đầu nối p’H max; khoang vòi phun p max tại n = 2000 vg/ph, khi sử dụng B0, B10 và B20 65 Bảng 3.4 Tổng hợp kết quả tính toán các thông số chính của QLCCNL khi sử dụng B0, B10 và B20 tại n= 2000 vg/ph 68 Bảng 3.5 Tổng hợp kết quả tính toán ảnh hưởng của B10, B20 đến gct trên toàn dải tốc độ vận hành 68 Bảng 3.6 Các thông số về nhiên liệu cần nhập vào phần mềm Diesel-RK 71 Bảng 3.7 So sánh kết quả tính toán và thực nghiệm về Me; ge ở chế độ 100% tải, khi sử dụng B0 74 Bảng 3.8 Ảnh hưởng của B10, B20 đến hệ số dư lượng không khí  76 Bảng 3.9 Ảnh hưởng của B10, B20 đến thời gian cháy trễ id 77 Bảng 3.10 Ảnh hưởng của B10, B20 đến tốc độ chát lớn nhất dx/d tại n= 2000 vg/ph 79 Bảng 3.11 Ảnh hưởng của B10, B20 đến khoảng thời gian cháy z 79 Bảng 3.12 Ảnh hưởng của B10, B20 đến nhiệt độ vùng cháy Tburn max và tốc độ tỏa nhiệt dQc/d max ở n=2000 vg/ph 81 Bảng 3.13 Sự thay đổi áp suất lớn nhất trong xi lanh pxl max khi dùng B0, B10, B20 83 Bảng 3.14 Sự thay đổi nhiệt độ xi lanh lớn nhất Txl max khi sử dụng B0, B10, B20 85 Bảng 3.15 Sự thay đổi áp suất chỉ thị trung bình pi khi sử dụng B0, B10, B20 86 Bảng 3.16 Sự thay đổi hiệu suất chỉ thị i khi sử dụng B0, B10, B20 87 Bảng 3.17 Sự thay đổi áp suất có ích trung bình pe khi sử dụng B0, B10, B20 88 Bảng 3.18 Tổng hợp ảnh hưởng của B10, B20 đến Me; ge của động cơ B2 89 Bảng 3.19 Tổng hợp ảnh hưởng của B10, B20 đến mức phát thải NOx 91 xi Bảng 3.20 Tổng hợp ảnh hưởng của B10, B20 đến độ khói k của động cơ B2 94 Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật của thiết bị xác định tỷ trọng 97 Bảng 4.2 Thông số kỹ thuật của thiết bị xác định đường cong chưng cất 98 Bảng 4.3 Thông số kỹ thuật của thiết bị xác định độ nhớt 98 Bảng 4.4 Thông số kỹ thuật của thiết bị xác định điểm chớp cháy cốc kín 98 Bảng 4.5 Thông số kỹ thuật của thiết bị xác định hàm lượng lưu huỳnh 99 Bảng 4.6 Thông số kỹ thuật của thiết bị xác định độ ổn định ô xy hóa 99 Bảng 4.7 Thông số kỹ thuật của thiết bị xác định hàm lượng nước 99 Bảng 4.8 Thông số kỹ thuật của thiết bị xác định ăn mòn tấm đồng 100 Bảng 4.9 Thông số kỹ thuật của thiết bị xác định nhiệt trị 100 Bảng 4.10 Thông số vận hành của động cơ CFR F-5 100 Bảng 4.11 Các thông số kỹ thuật cơ bản của phanh điện APA 404/6PA 103 Bảng 4.12 Các thông số kỹ thuật cơ bản của THA100 104 Bảng 4.13 Các thông số kỹ thuật cơ bản của AVL-753C 105 Bảng 4.14 Các thông số kỹ thuật cơ bản của AVL-735S 106 Bảng 4.15 Các thông số kỹ thuật cơ bản của AVL-553 107 Bảng 4.16 Các thông số kỹ thuật cơ bản của AVL-554 108 Bảng 4.17 Các thông số kỹ thuật cơ bản của hệ thống điều hòa không khí 108 Bảng 4.18 Các thông số kỹ thuật cơ bản của thiết bị AVL439 110 Bảng 4.19 Kết quả phân tích các tính chất của mẫu B0, B10, B20 111 Bảng 4.20 Kết quả xác định tỷ trọng, độ nhớt của B0, B10, B20 tại 200C và 500C 113 Bảng 4.21 Hàm lượng C/H/O, khối lượng phân tử trung bình, khối lượng riêng của mẫu B0 và B100 113 Bảng 4.22 Hàm lượng C/H/O, khối lượng phân tử trung bình, khối lượng riêng của các hỗn hợp B10, B20 114 Bảng 4.23 Kết quả tính nhiệt trị thấp của các mẫu B0, B10, B20 114 Bảng 4.24 Kết quả thực nghiệm xác định gct của BCA HK10 115 Bảng 4.25 Ảnh hưởng của B10, B20 đến Me, và ge của động cơ B2 116 Bảng 4.26 Ảnh hưởng B10, B20 đến hàm lượng NOx, độ khói k 117 Bảng 4.27 Sai số gct tính toán và thực nghiệm khi sử dụng B0, B10, B20 120 Bảng 4.28 Sai số giữa Me tính toán và thực nghiệm khi sử dụng B0, B10, B20 121 Bảng 4.29 Sai số giữa ge tính toán và thực nghiệm khi sử dụng B0, B10, B20 122 Bảng 4.30 Sai số giữa NOx tính toán và thực nghiệm khi sử dụng B0, B10, B20 124 Bảng 4.31 Sai số giữa độ khói tính toán và thực nghiệm khi sử dụng B0, B10, B20 125 xii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Ký hiệu Tên hình vẽ, đồ thị Trang Hình 1.1 Những tương tác chủ yếu giữa các thông số khác nhau trong quá trình cháy của động cơ diesel 15 Hình 2.1 Mô hình hệ thống phun nhiên liệu diesel kiểu cơ khí truyền thống 30 Hình 2.2 Mô hình vật lý và các dòng năng lượng, khối lượng ứng với một CTCT của động cơ diesel 38 Hình 2.3 Mô hình tia phun và hình vẽ tia phun va đập với thành buồng cháy 41 Hình 2.4 Tương tác giữa chùm tia phun với thành vách 41 Hình 2.5 Sơ đồ phân bố các vùng của chùm tia phun diesel 42 Hình 2.6 Giao diện lựa chọn kiểu HTPNL trong phần mềm Inject32 53 Hình 2.7 Một số giao diện của phần mềm Diesel-RK 55 Hình 3.1 Mặt cắt ngang của động cơ B2 57 Hình 3.2 Kết cấu HTPNL của động cơ B2 59 Hình 3.3 Mô hình tính QLCCNL của động cơ diesel B2 trong Inject32 59 Hình 3.4 Kết quả tính toán và thực nghiệm xác định lượng nhiên liệu cung cấp cho một chu trình của phân bơm cao áp, ở chế độ 100% tải 62 Hình 3.5 Diễn biến áp suât khoang xi lanh BCA pH tại n = 2000 vg/ph 63 Hình 3.6 Diễn biến áp suất khoang đầu nối p’H tại n=2000 vg/ph 64 Hình 3.7 Diễn biến áp suất khoang vòi phun p tại n = 2000 vg/ph 64 Hình 3.8 Diễn biến áp suất phun (p‘ ) khi sử dụng B0, B10, B20 tại n = 2000 vg/ph 66 Hình 3.9 Diễn biến tốc độ phun q tại n = 2000 vg/ph 66 Hình 3.10 Diễn biến lượng nhiên liệu phun theo góc quay trục cam khi sử dụng B0, B10, B20 tại n=2000 vg/ph 67 Hình 3.11 Sự thay đổi d32 khi sử dụng B0, B10, B20 tại n = 2000 vg/ph 67 Hình 3.12 Sự thay đổi gct khi sử dụng B0, B10, B20 69 Hình 3.13 Sơ đồ khối mô hình mô phỏng CTCT của động cơ diesel trong Diesel-RK 70 Hình 3.14 So sánh Me tính toán và thực nghiệm khi sử dụng B0 ở 100% tải 75 Hình 3.15 So sánh Me tính toán và thực nghiệm khi sử dụng B0 ở 100% tải 75 Hình 3.16 Sự thay đổi hệ số dư lượng không khí  khi sử dụng B10, B20 76 Hình 3.17 Sự thay đổi thời gian cháy trễ id khi sử dụng B10, B20 77 Hình 3.18 Diễn biến tốc độ cháy dx/d khi sử dụng B0, B10, B20 tại n=2000 vg/ph 78 Hình 3.19 Diễn biến quy luật cháy xb tại n=2000 vg/ph 80 xiii Hình 3.20 Sự thay đổi khoảng thời gian cháy z khi sử dụng B0, B10, B20 80 Hình 3.21 Sự thay đổi nhiệt độ vùng cháy Tburn tại n= 2000 vg/ph 81 Hình 3.22 Sự thay đổi tốc độ tỏa nhiệt dQc/d khi sử dụng B0, B10, B20 tại n = 2000 vg/ph 82 Hình 3.23 Diễn biến áp suất trong xi lanh pxl tại n=2000 vg/ph khi sử dụng B0, B10, B20 82 Hình 3.24 Sự thay đổi áp suất lớn nhất pxl max khi dùng B0, B10, B20 83 Hình 3.25 Sự thay đổi về tốc độ tăng áp suất trong xi lanh dp/d max khi sử dụng B0, B10, B20 tại n=2000 vg/ph 84 Hình 3.26 Diễn biến nhiệt độ trong xi lanh Txl tại n=2000 vg/ph khi sử dụng B0, B10, B20 85 Hình 3.27 Sự thay đổi nhiệt độ Txl max khi sử dụng B0, B10, B20 85 Hình 3.28 Ảnh hưởng của B10, B20 đến áp suất chỉ thị trung bình pi 87 Hình 3.29 Ảnh hưởng của B10, B20 đến hiệu suất chỉ thị i động cơ B2 87 Hình 3.30 Ảnh hưởng của B10, B