Nghiên cứu mô phỏng động cơ khi sử dụng nhiên liệu pha phụ gia vi nhũ thế hệ mới

Nghiên cứu ứng dựng phần mềm AVLBoost mô phỏng động cơ diesel D4BB sử dụng nhiên liệu diesel và diesel pha phụ gia. Nghiên cứu nhằm đánh giá ảnh hưởng của phụ gia vi nhũ thế hệ mới tới các thông số của quá trình cháy cũng như tính năng kỹ thuật và phát thải động cơ diesel.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu mô phỏng động cơ khi sử dụng nhiên liệu pha phụ gia vi nhũ thế hệ mới Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8 NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU PHA PHỤ GIA VI NHŨ THẾ HỆ MỚI Nguyễn Hữu Tuấn Khoa Cơ khí, Trường Đại học Thủy lợi, email: nhtuan@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG Bảng 1. Thông số kỹ thuật động cơ Ô nhiễm môi trường từ các phương tiện diesel D4BB giao thông là vấn đề mà các nhà khoa học đã, Model động cơ D4BB đang tìm các giải pháp để khắc phục và thu 3 được những kết quả tích cực. Hiện nay có ba Dung tích xi lanh (cm ) 2.607 hướng nghiên cứu để giải quyết vấn đề này Đường kính x hành trình (mm) 91,1  100 gồm hướng liên quan đến kết cấu động cơ, Công suất lớn nhất (Kw - vòng/phút) 59 - 4.000 xử lý khí thải và nhiên liệu. Hai hướng trên đi kèm với giá thành cao và thường phù hợp Mô-men lớn nhất (N.m - vòng/phút) 170 - 2.200 với các thiết kế động cơ mới, khó can thiệp Nghiên cứu mô phỏng sử dụng phương vào các động cơ đang vận hành. Hướng trình nhiệt động học thứ nhất để tính toán quá nghiên cứu liên quan đến nhiên liệu gồm sử trình cháy trong động cơ đốt trong. Định luật dụng các loại nhiên liệu thay thế như cồn nhiệt động học thứ nhất thể hiện mối quan hệ ethanol, biodiesel, khí sinh học, CNG, giữa sự biến thiên của nội năng (hay enthalpy) DME... hoặc sử dụng phụ gia để cải thiện với sự biến thiên của nhiệt và công: quá trình cháy của nhiên liệu truyền thống. d (mc .u ) dV dQF Việc sản xuất nhiên liệu thay thế thường yêu   pc .  cầu công nghệ cao, quy mô lớn để đáp ứng d d d (1) nhu cầu sử dụng dẫn tới chi phí đầu tư và giá dQw dmBB   hBB . thành nhiên liệu cao. Trong khi đó, phụ gia d d nhiên liệu được phối trộn với tỷ lệ nhỏ trong Quá trình truyền nhiệt từ trong buồng cháy nhiên liệu, quy mô sản xuất không cần lớn và qua thành buồng cháy cũng như nắp xy lanh, có thể sử dụng trên động cơ truyền thống mà piston và lót xy lanh được tính dựa vào không cần phải thay đổi kết cấu hoặc điều phương trình truyền nhiệt như thể hiện trên chỉnh thông số làm việc của động cơ. phương trình (2): Qwi  Ai . w .(Tc  Twi ) (2) 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Mô hình Woschni 1978 phù hợp cho động Nghiên cứu ứng dựng phần mềm AVL- cơ diesel được sử dụng để tính toán hệ số Boost mô phỏng động cơ diesel D4BB sử truyền nhiệt. dụng nhiên liệu diesel và diesel pha phụ gia. Mô hình cháy sử dụng trong nghiên cứu là Nghiên cứu nhằm đánh giá ảnh hưởng của mô hình AVL MCC. Tốc độ tỏa nhiệt là phụ gia vi nhũ thế hệ mới tới các thông số hàm số của lượng nhiên liệu (f1) và năng của quá trình cháy cũng như tính năng kỹ lượng động học rối (f2), như thể hiện trong thuật và phát thải động cơ diesel. phương trình (3): Đối tượng nghiên cứu là động cơ Hyundai dQ D4BB với các thông số cơ bản của được  CComb . f1 ( M F , Q). f 2 ( k ,V ) (3) d trình bày trong bảng 1. 33 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8 CO là sản phẩm cháy của quá trình cháy (Hình 2) trình bày kết quả so sánh về áp thiếu O2, tức là CO chủ yếu sinh ra từ quá suất trong xy lanh giữa mô phỏng và thử trình cháy không hoàn toàn các hydro nghiệm tại tốc độ 2000 vòng/phút có mômen cácbon. Tốc độ phản ứng tạo thành CO được lớn nhất là 147,1Nm. Kết quả cho thấy sai tính theo công thức: lệch áp suất lớn nhất giữa mô phỏng và thử nghiệm nhiên liệu là 1,3%. d CO   CO    ( R1  R2 ) 1   (4) dt  CO    e  Cơ chế hình thành NOx trong mô phỏng Boost dựa trên cơ sở Pattas và Hafner. Quá trình hình thành của chúng được thể hiện qua sáu phương trình phản ứng theo cơ chế Zeldovich. Phát thải soot thường dựa theo cơ chế được đề xuất bởi Hiroyasu và cộng sự. Cơ chế này còn được gọi là cơ chế hai bước, mô Hình 2. Kết quả kiểm chứng đường tả sự hình thành và ô xy hoá của các phân tử áp suất xy lanh bồ hóng bởi hai hoặc nhiều phản ứng. Hình 3. Kết quả kiểm chứng phát thải Hình 3 trình bày kết quả so sánh các phát thải giữa mô phỏng và thử nghiệm tại tốc độ có mômen lớn nhất 2000 vòng/phút. Thay đổi kết quả phát thải CO, NOx, Soot giữa mô phỏng và ...