Chương 1- Nghiên cứu tổng quan: ình hình động cơ sử dụng hai nhiên liệu diesel - LP trong nước và trên thế giới; Chương 2- Nghiên cứu lý thuyết: ơ sở lý thuyết tính toán quá trình cháy h n hợp diesel - LPG - không khí trong bu ng cháy ngăn cách của động cơ nén cháy; Chương 3- Nghiên cứu mô hình hóa: Xây dựng mô hình tính toán quá trình cháy h n hợp hai nhiên liệu và mức độ phát thải của động cơ WL - urbo sử dụng diesel - LPG; Chương 4- Xây dựng và bố trí thí nghiệm: iới thiệu thiết bị chế tạo hệ thống cung cấp diesel - LP và h i lưu khí thải, thiết bị đo sử dụng thí nghiệm, tổ chức thí nghiệm đo đạc các chỉ tiêu kỹ thuật - ô nhi m và thử nghiệm các giải pháp hạn chế kích nổ và điều chỉnh góc phun sớm trên động cơ WL - urbo sử dụng diesel - LPG; Chương 5- Kết quả thực nghiệm và bàn luận: ổng hợp kết quả thực nghiệm ở chế độ không tải, tải thấp và tải trung bình của N dùng diesel - LP với các giải pháp hạn chế kích nổ trên băng thử. ánh giá khả năng khắc phục kích nổ và khả năng thực hiện các giải pháp hạn chế kích nổ. ánh giá các kết quả cho bởi mô phỏng và thực nghiệm; 7. Ý N HĨA KH A HỌ HỰ ỄN ề tài “ óp phần nghiên cứu ứng dụng LP trên động cơ nén cháy” mang ý nghĩa khoa học và thực ti n vì những lý do sau: - Khi nền công nghiệp ô tô của nước ta đang trên đà phát triển, cần có những nghiên cứu ứng dụng chuyên sâu để h trợ.
Nghiên cứu “mô hình quá trình cháy h n hợp diesel – LP trong động cơ bu ng cháy ngăn cách” bằng phần mềm Fluent có khả năng cung cấp kết quả chính xác, nhanh chóng, giảm thời gian và chi phí nghiên cứu thực nghiệm; - Nhiên liệu LP có trữ lượng lớn ở iệt Nam và thế giới được sử dụng trên động cơ diesel sẽ góp phần làm đa dạng hóa ngu n năng lượng cho ô tô; 5 - ộng cơ nén cháy khi sử dụng nhiên liệu diesel - LP d dàng thỏa mãn những tiêu chuẩn khắt khe của Luật Môi trường; - rong điều kiện ở nước ta hiện nay, ô tô sử dụng động cơ diesel truyền thống còn đang lưu hành khá phổ biến. Mức độ ô nhi m khí thải do ô tô này đã vượt xa giới hạn cho phép; vì vậy, cần phải nghiên cứu chuyển đổi ch ng sang sử dụng diesel - LP nhằm giảm thiểu NM ; - rên cơ sở những kết quả nhận từ mô phỏng và thực nghiệm, xác định được các yếu tố vận hành ảnh hưởng đến tính năng công tác của động cơ và thông số điều khiển hệ thống cung cấp hai nhiên liệu; - Phương tiện giao thông vận tải sử dụng LP chạy trong thành phố là giải pháp hữu hiệu, thiết thực nhằm làm trong sạch môi trường không khí đô thị và các khu dân cư sẽ góp phần th c đẩy ngành công nghiệp dầu khí phát triển; óm lại, động cơ nén cháy là loại động cơ diesel hiệu suất nhiệt cao, có nhiều tính năng kỹ thuật vượt trội, được sử dụng phổ biến trên phương tiện giao thông hiện nay; nhiên liệu LP có trữ lượng lớn ở iệt Nam và trên thế giới với nhiều ưu điểm, rất triển vọng được ưa chuộng dùng làm nhiên liệu cho ô tô do n ng độ khí thải ít gây NM. ì vậy, “Góp phần nghiên cứu ứng dụng LPG trên động cơ nén cháy” là một giải pháp đ ng đắn, cấp thiết và thời sự, nhằm góp phần giảm thiểu NM , đa dạng hóa ngu n nhiên liệu và tạo điều kiện phát triển công nghệ dầu khí ở nước ta. 6 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN Xây dựng thành công mô hình tính toán quá trình cháy h n hợp diesel - LPG trong bu ng cháy ngăn cách của động cơ WL - urbo bằng phần mềm ANSYS Fluent.
ác kết quả tính toán của động cơ WL - urbo cho bởi mô hình đảm bảo độ tin cậy, phù hợp với kết quả thực nghiệm kiểm chứng động cơ trên băng thử APA 204/8. hiết kế và thử nghiệm thành công bộ điều chỉnh tự động phun LP , điều chỉnh lưu lượng diesel, tiết lưu khí thải h i lưu và khắc phục được kích nổ trên động cơ WL - urbo. ộ hóa hơi - giảm áp được chế tạo có khả năng cung cấp đủ lượng LP cho động cơ có công suất 100 kW; mạch điều khiển điện tử dùng vi xử lý A mega32 được chế tạo cho phép điều khiển đ ng thời cung cấp LP - diesel và h i lưu khí thải, động cơ đã hoạt động ổn định ở các chế độ vận hành thường xuyên. Nghiên cứu thiết kế chuyển đổi thành công động cơ WL - Turbo (phun LPG trên đường nạp) và động cơ 1KZ - E (cấp LP qua họng enturi) sử dụng diesel - LP , các thành phần khí thải độc hại được cải thiện, động cơ sử dụng được hệ thống nhiên liệu diesel nguyên thủy, không bị kích nổ và hoạt động ổn định ở các chế độ tải thường xuyên (không tải, tải trung bình và tải thấp).
Luận án “Góp phần nghiên cứu ứng dụng LPG trên động cơ nén cháy” có những đóng góp rất quan trọng và cụ thể khi nghiên cứu sử dụng LP trên động cơ nén cháy, các kết cấu đề xuất nhỏ gọn, có thể chế tạo trong điều kiện iệt Nam. Kết quả nghiên cứu này có thể áp dụng trên các chủng loại động cơ diesel tương tự cho phép tăng tỷ lệ cung cấp LP nhằm giải quyết đ ng thời bài toán năng lượng và môi trường khi khai thác động cơ đốt trong. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1. Môi trường và phương tiện giao thông iao thông vận tải là một ngành quan trọng trong quá trình phát triển kinh tế xã hội của m i quốc gia.
Ô tô đóng vai trò chính trong sự lớn mạnh của nền công nghiệp, là phương tiện nâng cao tiện nghi đời sống con người và h trợ giao lưu phát triển văn hóa xã hội trên toàn thế giới [48]. iao thông cơ giới xuất hiện rất sớm ở châu Âu. ầu tiên là giao thông đường thủy; sau đó xuất hiện xe ngựa và xe buýt (Pháp - 1826). iếp đến ở ức phát minh động cơ đánh lửa cưỡng bức (1876, do Nicolaus tto sáng chế) và động cơ diesel (1892, do Rudolf iesel sáng chế).
ừ đó mật độ ô tô ở các châu lục gia tăng rất nhanh ở châu Âu, châu Mỹ hay châu như Nhật ản, Hàn Quốc, Malaysia … dẫn đến lượng dầu mỏ khai thác không đáp ứng kịp nhu cầu tiêu thụ và ô nhi m bầu khí quyển do khí thải ô tô càng nghiêm trọng. heo dự báo, số lượng ô tô ở châu - hái ình ương sẽ tăng 93 % (1985 ÷ 2020) và tiếp tục tăng 50 % (2020 ÷ 2060). Số lượng ô tô gia tăng dẫn đến hai vấn đề lớn: Sự quá tải cơ sở hạ tầng và NM [2], [3], [48]. Ở iệt Nam, năm 2010 giao thông công chính chỉ đáp ứng khoảng 7,2 % nhu cầu đi lại của người dân.
rong khi mục tiêu phấn đấu của Nhà nước, năm 2020 trở thành nước công nghiệp phát triển (phải phục vụ tối thiểu 40 % nhu cầu đi lại) [13]. heo thống kê ở Hà Nội có 3,7 triệu xe máy và 302 nghìn ô tô (01/2010) [4]; ở thành phố H hí Minh có gần 4 triệu xe máy và khoảng 400 nghìn ô tô cá nhân đang lưu hành (9/2010)[11], [12]. háng 9/2011, cả nước có khoảng 1,3 triệu ô tô các loại và khoảng 33 triệu xe máy. heo đánh giá của các chuyên gia, ô nhi m không khí ở các đô thị tại iệt Nam phần lớn là do phương tiện giao thông vận tải gây ra, chủ yếu là xe cơ giới (Hình 1.
Người ta ước tính khoảng 40 % N x, 60 % H , 80 % và nhiều dạng hạt rắn PM (kích thước rất nhỏ) trong bầu khí quyển là do khí thải của ô tô gây ra. ì vậy, cần áp dụng các quy định nghiêm ngặt về tiêu 8 chuẩn khí thải đối với các loại xe này để bảo vệ môi trường [1],[10], [11], [12], [13].1: Khí thải ô tô đã gây ô nhiễm nghiêm trọng môi trường không khí Ô nhi m môi trường và tắc nghẽn giao thông ngày càng nghiêm trọng ở các đô thị và nhu cầu giải quyết vấn đề này ngày càng trở nên bức thiết (Hình 1.2: Thực trạng giao thông ở Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh Như đã biết, từ những năm 50 của thế kỷ trước, các quốc gia công nghiệp phát triển đã quan tâm vấn đề này. Nhiều Luật Môi trường đã ban hành với mức độ càng nghiêm ngặt hơn, buộc các nhà chế tạo ô tô phải nghiên cứu cải tiến sản phẩm của mình tốt hơn nhằm hạn chế n ng độ chất thải ô nhi m. iới hạn n ng độ các chất ô nhi m trong khí thải của ô tô theo tiêu chuẩn Euro bắt đầu áp dụng ở cộng đ ng châu Âu từ những năm 1990: Euro (1991); Euro (1996); Euro (2000); Euro IV) (2005) [4], [48] (Hình 1.
9 ì vậy, việc nghiên cứu các giải pháp giảm thiểu ô nhi m khí thải của phương tiện giao thông ở iệt Nam cần được quan tâm thực hiện kịp thời và đ ng mức. Ở nước ta, tiêu chuẩn khí thải bắt đầu áp dụng từ năm 2006 (mức 2 (Euro ) áp dụng vào ngày 01/7/2006, mức 3 (Euro ) vào năm 2008, sẽ áp dụng mức 4 (Euro ) vào ngày 01/01/2017 và mức 5 (Euro ) sẽ thực hiện ngày 01/01/2022 [13], [14].3: Biểu đồ về mức độ khí thải cho phép của các tiêu chuẩn Euro [4] rên thế giới, xu hướng phát triển của phương tiện giao thông được tóm tắt như sau: ộng cơ làm ngu n động lực chính cho ô tô có thể chia thành 4 nhóm: động cơ xăng, động cơ diesel truyền thống, động cơ điện và động cơ sử dụng nhiên liệu thay thế. Hai loại động cơ xăng và diesel truyền thống có ưu điểm là việc cung cấp nhiên liệu đơn giản và nhanh chóng; tuy nhiên, hiệu suất của nó hạn chế và mức độ phát thải ô nhi m cao. Nhờ kỹ thuật xử lý trên đường thải: lọc hạt PM, sử dụng bộ x c tác ba chức năng là các giải pháp hữu hiệu nhằm tiếp tục khử đến mức thấp nhất các chất độc hại còn lại trong khí thải động cơ.