Luận văn ThS. Nguyễn Duy Vinh: Nghiên cứu tăng áp động cơ D243 bằng AVL-BOOST

Tải luận văn ứng dụng phần mềm AVL-BOOST để mô phỏng và nghiên cứu quá trình tăng áp bằng tuabin máy nén cho động cơ diesel D243 phổ biến.

• Tác giả: Nguyễn Duy Vinh
• Người hướng dẫn: Ts. Khong Vũ Quang
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Động Cơ Nhiệt
• Đề tài: Ứng Dụng Phần Mềm Avl-Boost Để Nghiên Cứu Tăng Áp Bằng Tuabin Máy Nén Cho Động Cơ D243
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Lý do chọn đề tài nghiên cứu tăng áp động cơ D243

Động cơ đốt trong (ĐCĐT) được phát minh từ năm 1860 và liên tục phát triển qua hơn một thế kỷ. Hiện nay, thế giới đối mặt với nguy cơ cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch và ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Vì vậy, việc ứng dụng công nghệ hiện đại để cải thiện hiệu suất động cơ là cấp thiết. Động cơ D243 là loại diesel phổ biến tại Việt Nam, được lắp ráp tại nhà máy Diesel Sông Công và sử dụng rộng rãi trên tàu thủy, máy nông nghiệp và xe tải hạng trung. Tăng áp cho động cơ diesel là một trong những biện pháp hiệu quả nhất để tăng công suất, giảm tiêu hao nhiên liệu và giảm khí thải độc hại.

1.1. Tình trạng động cơ diesel tại Việt Nam

Tính đến năm 2006, động cơ diesel chiếm 75% thị trường ô tô mới tại Việt Nam, tăng đáng kể so với năm 2001 (dưới 10%). Tuy nhiên, phần lớn các dòng động cơ diesel này thuộc thế hệ cũ với nhiều nhược điểm: tiêu hao nhiên liệu lớn, khí thải độc hại cao. Việc nghiên cứu cải tiến trang bị tăng áp cho những dòng động cơ này có ý nghĩa thực tiễn rất cao.

1.2. Nhu cầu nâng cao hiệu suất động cơ

Hầu hết các động cơ diesel hiện đại trên thế giới đều được trang bị hệ thống tăng áp. Tại Việt Nam, một lượng lớn động cơ diesel vẫn chưa có hệ thống này, do đó không phát huy được tối đa khả năng của động cơ. Nghiên cứu tăng áp động cơ D243 nhằm ứng dụng vào thực tiễn, nâng cao hiệu quả làm việc.

II. Các phương pháp tăng áp cho động cơ đốt trong

Tăng áp động cơ là quá trình nén không khí vào xilanh, tăng lượng oxygen để đốt cháy nhiều xăng/dầu hơn, từ đó tăng công suất. Có nhiều phương pháp tăng áp khác nhau được áp dụng cho động cơ diesel hiện đại. Mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng, phù hợp với các loại động cơ khác nhau. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp là yếu tố quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất. Phần mềm AVL-BOOST cho phép mô phỏng và đánh giá các phương pháp tăng áp một cách chính xác và hiệu quả trước khi áp dụng thực tế.

2.1. Tăng áp tự nhiên bằng tuabin máy nén

Tăng áp tuabin máy nén (TB-MN) là phương pháp phổ biến nhất. Hệ thống này sử dụng khí thải từ động cơ để quay tuabin, truyền động lực đến máy nén, nén không khí vào xilanh. Ưu điểm: hiệu quả cao, tiết kiệm nhiên liệu. Nhược điểm: phản ứng chậm, nhiệt độ khí cao.

2.2. Tăng áp hỗn hợp và động lực

Tăng áp hỗn hợp kết hợp máy nén điện với tuabin, cải thiện phản ứng tăng áp. Tăng áp dao động sử dụng sóng áp suất để tăng hiệu suất. Những phương pháp này cho phép tối ưu hóa công suất và giảm khí thải cho động cơ D243.

III. Ứng dụng phần mềm AVL BOOST trong nghiên cứu

Phần mềm AVL-BOOST là công cụ mô phỏng số hiệu quả được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu các quá trình động cơ đốt trong. Phần mềm cho phép xây dựng mô hình chi tiết của động cơ D243 và mô phỏng các kịch bản tăng áp khác nhau. Thông qua mô phỏng, có thể dự đoán được hiệu suất, tiêu hao nhiên liệu, khí thải mà không cần thực hiện thử nghiệm trực tiếp tốn kém. AVL-BOOST cung cấp độ chính xác cao, giúp tối ưu hóa thiết kế hệ thống tăng áp tuabin máy nén cho động cơ D243, đảm bảo hiệu quả kinh tế và môi trường.

3.1. Các tính năng chính của AVL BOOST

AVL-BOOST cho phép mô phỏng chi tiết quá trình khí động, nhiệt động lực, phát thải khí thải. Phần mềm hỗ trợ phân tích dao động động cơ, tiêu hao nhiên liệu cơ (THNL), các loại khí thải CO, NOx, PM. Giao diện trực quan giúp người dùng dễ dàng thay đổi thông số và đánh giá kết quả mô phỏng.

3.2. Quy trình nghiên cứu với AVL BOOST

Quy trình gồm các bước: xây dựng mô hình hình học động cơ D243, nhập thông số kỹ thuật, thiết lập điều kiện vận hành, chạy mô phỏng với các phương pháp tăng áp khác nhau, phân tích kết quả, tối ưu hóa tham số. Phương pháp này tiết kiệm thời gian và chi phí so với thử nghiệm vật lý.

IV. Kết quả mong đợi và ý nghĩa thực tiễn

Luận văn 'Ứng dụng phần mềm AVL-BOOST để nghiên cứu tăng áp bằng tuabin máy nén cho động cơ D243' của tác giả Nguyễn Duy Vinh dưới hướng dẫn của TS. Khong Vũ Quang tại Đại học Bách Khoa Hà Nội (2014) nhằm cung cấp giải pháp tăng áp hiệu quả cho động cơ diesel phổ biến. Kết quả nghiên cứu dự kiến sẽ cho thấy mức độ cải thiện công suất, hiệu suất nhiên liệu, và giảm khí thải khi áp dụng tăng áp tuabin máy nén cho D243. Những phát hiện này có giá trị thực tiễn cao cho ngành công nghiệp ô tô, hàng hải và nông nghiệp Việt Nam.

4.1. Mục tiêu nghiên cứu chính

Mục tiêu là đánh giá khả năng tăng áp cho động cơ D243 bằng mô phỏng số với AVL-BOOST, xác định tăng công suất, giảm tiêu hao nhiên liệu và giảm phát thải khí độc hại (CO, NOx, PM). Các kết quả này sẽ là cơ sở để ứng dụng vào thực tiễn cải tiến động cơ D243 tại Việt Nam.

4.2. Ứng dụng thực tiễn và tác động kinh tế xã hội

Kết quả của luận văn sẽ giúp nâng cao hiệu suất động cơ diesel phổ biến, giảm chi phí vận hành phương tiện, bảo vệ môi trường. Điều này có ý nghĩa lớn cho ngành giao thông vận tải, nông nghiệp, hàng hải tại Việt Nam, góp phần phát triển bền vững và tiết kiệm năng lượng quốc gia.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRƯỜNG ĐẠI HOC BACH KHOA HA NO! NGUYEN DUY VINH UNG DUNG PHAN MEM AVL-BOOST DE NGHIEN CUU TANG AP BANG TUABIN MAY NEN CHO ĐỘNG CƠ D243 Chuyên ngành: Kỹ thuật Động cơ nhiệt LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ NHIỆT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. KHONG VU QUANG HÀ NỘI - NĂM 2014 LOI CAM DOAN Tôi xin cam đoan đây là đỀ tài nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong các công trình nào khác! Hà Nội, tháng 10 năm 2011 Tác giả Nguyễn Duy Vinh DANH MUC CAC KY HIEU VA CHU VIET TAT PIN Phòng thí nghiệm ĐCĐT Động cơ đốt trong, TB Tuabin MN Máy nén TB-MN 'Tuabin máy nén FEM Phương pháp phần tử hữu hạn BKHN Bách khoa Hà Nội THNL Tiêu hao nhiên liệu co Mônôxit cácbon NOx Các loại ôxítnitơ CO; Cacbon diéxit PM Chat thai dang hat ĐCT Diem chet trén BCD Điểm chết đưới Hình 4. Thông số vật liệu nắp máy 80 Hình 4.

Mô hình đặt lực và liên kết trong phần mềm Catia „81 Hình 4. Mô hình chia lưới phân tử trong phản mềm Catia. Ứng suất tác dụng lên nắp máy. Ứng suất tác dụng lên thân thanh truyền.

secu vee 83 Hình 4. Ứng suất tác dụng lên piston.BẢỶ MỤC LUC LOI CAM DOAN - - mủ DANH MỤC CÁC KỶ HIỆU VÀ CHỮcrv TÁT. DANH MỤC HỈNH VẼ VÀ ĐÔ THỊ. 9 1 Lý do chọn đề tải.-- 222cc 9 IL, Cac dé tai nghiên cứu liên quan 7 10 1I.

Nghiên cửu tỉnh toán mô phỏng dao động động cơ vả hệ truyền động - tac giả Nguyễn Đại An- Dai hoc Hang Hải Hải Phòng. Nghiên cửu thay đối cơ câu phối khí đề thay đổi công suất của động cơ - tac giả Cù Huy Thành - Học viện Kỹ thuật Quân sự. Nghiên cứu khả năng hoản thiện hệ thống làm mát động cơ D243 khi thủy hóa - tác giả Nguyễn Tiền Hán - Đại học Công nghiệp Hả Nội m III. Mục đích của luận văn, đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

Ý nghĩa khoa học và thực tiển TH H H H00 01 0 H Hee. Các nội dung chỉnh trong luận văn. NGHIEN CUU VAN DE TANG AP CHO DONG CO DOT TRONG 218 1. Mục đích tăng áp cho ĐCĐT.

Các phương pháp tăng áp thường dùng 15 1. Tang ap stt dung TB Khi. Tăng áp hỗn hợp. Tăng áp đao đông và cộng hưởng.

Tang ap dao động (tang ap quản tính). Tăng áp chuyển dong. Tăng áp nhở sóng áp suât. Các vân đẻ phát sinh khi tăng áp cho động cơ.

KHẢ NĂNG TĂNG ÁP CHO ĐỘNG CƠ D243. Lý do chọn đề tài Động cơ đốt trong (ĐCĐT) đầu tiên được ra đời vảo năm 1860 do Lenoir, mét nha kỹ thuật nghiệp dư chế tạo. Trải qua hơn một thế ký, ngành ĐCĐT đã liên tục phát triển vả đạt được nhiều thánh tưu rực rỡ. Hiện nay, thế giới đang đứng trước nguy cơ cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch vả ô nhiễm bầu khi quyền nghiêm trong.

Trong tình hình đó, cản áp dụng các công nghệ tiền tiên đẻ chế tạo mẫu đông cơ tiết kiêm nhiên liệu vả thân thiên với môi trường. Trên thể giới, đông cơ diesel được sử dụng rộng rãi trên ác phương tiện giao thông và các máy móc công nghiệp bởi tính hiệu quả và hiệu suất cao. Tại Việt Nam, động cơ diesel cũng chiếm một số lượng lớn. Tỉnh đền năm 2006, động cơ diesel chiếm.75% thi trường ô tô mới tại Việt Nam (khoảng gần 40.000 chiếc), tăng đáng kế so với năm 2001, khi tỷ lệ nảy là đưới 10%.

Tuy nhiên phân lớn những dòng đông cơ diesel nảy thuộc thể hệ cũ, tồn tại nhiều nhược điểm như suất tiêu hao nhiên liệu lớn, các thành phần phát thải đốc hai cao. Để khắc phue các nhược điểm này cản cải tiền, ứng dụng công nghệ hiện đại để cải thiện quá trình làm việc của ĐCĐT. “Tăng áp cho động cơ diesel lä một trong những biện pháp hiệu quả nhằm tăng công. suất, giảm tiêu hao nhiên liệu cũng như các thảnh phản phát thái.

Hiện nay, phân lớn các động cơ diesel hiện đại trên thẻ giới đều được trang bị hệ thông tăng áp. Tuy nhiên tại Việt Nam, một lượng lớn các loại động cơ điesel vẫn chưa được trang bị hệ thống này, đo vậy không phát huy được tốt những tru thể của động cơ tăng áp. Việc nghiên cửu cải tiền trang bị tăng áp cho những đòng động cơ nảy vả ứng dụng vào thực tiên tại Việt Nam là vân đẻ cấp thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao. Động cơ D243 là loại động cơ diesel phổ biến tại Việt Nam.

Trước đây, đông cơ D243 duoc lap rap tai nha may Diesel Sông Công phục vụ chủ yếu lảm nguồn động lực trên tảu thủy, máy nông nghiệp. Hiện nay, đông cơ nảy đã được hoán cải và lắp đặt nhiều trên các xe tái hạng trung. Với mục đích nghiên cứu, đánh giả khả năng tăng áp cho. những dỏng động cơ điesel phỏ biến tại Việt Nam đề ứng dụng vảo thục tiền nâng cao hiệu quả làm việc của những dòng đông cơ nảy, đẻ tải: “Ứng dụng phần mềm MO DAU 1.

Lý do chọn đề tài Động cơ đốt trong (ĐCĐT) đầu tiên được ra đời vảo năm 1860 do Lenoir, mét nha kỹ thuật nghiệp dư chế tạo. Trải qua hơn một thế ký, ngành ĐCĐT đã liên tục phát triển vả đạt được nhiều thánh tưu rực rỡ. Hiện nay, thế giới đang đứng trước nguy cơ cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch vả ô nhiễm bầu khi quyền nghiêm trong. Trong tình hình đó, cản áp dụng các công nghệ tiền tiên đẻ chế tạo mẫu đông cơ tiết kiêm nhiên liệu vả thân thiên với môi trường.

Trên thể giới, đông cơ diesel được sử dụng rộng rãi trên ác phương tiện giao thông và các máy móc công nghiệp bởi tính hiệu quả và hiệu suất cao. Tại Việt Nam, động cơ diesel cũng chiếm một số lượng lớn. Tỉnh đền năm 2006, động cơ diesel chiếm.75% thi trường ô tô mới tại Việt Nam (khoảng gần 40.000 chiếc), tăng đáng kế so với năm 2001, khi tỷ lệ nảy là đưới 10%. Tuy nhiên phân lớn những dòng đông cơ diesel nảy thuộc thể hệ cũ, tồn tại nhiều nhược điểm như suất tiêu hao nhiên liệu lớn, các thành phần phát thải đốc hai cao.

Để khắc phue các nhược điểm này cản cải tiền, ứng dụng công nghệ hiện đại để cải thiện quá trình làm việc của ĐCĐT. “Tăng áp cho động cơ diesel lä một trong những biện pháp hiệu quả nhằm tăng công. suất, giảm tiêu hao nhiên liệu cũng như các thảnh phản phát thái. Hiện nay, phân lớn các động cơ diesel hiện đại trên thẻ giới đều được trang bị hệ thông tăng áp.

Tuy nhiên tại Việt Nam, một lượng lớn các loại động cơ điesel vẫn chưa được trang bị hệ thống này, đo vậy không phát huy được tốt những tru thể của động cơ tăng áp. Việc nghiên cửu cải tiền trang bị tăng áp cho những đòng động cơ nảy vả ứng dụng vào thực tiên tại Việt Nam là vân đẻ cấp thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao. Động cơ D243 là loại động cơ diesel phổ biến tại Việt Nam. Trước đây, đông cơ D243 duoc lap rap tai nha may Diesel Sông Công phục vụ chủ yếu lảm nguồn động lực trên tảu thủy, máy nông nghiệp.

Hiện nay, đông cơ nảy đã được hoán cải và lắp đặt nhiều trên các xe tái hạng trung. Với mục đích nghiên cứu, đánh giả khả năng tăng áp cho. những dỏng động cơ điesel phỏ biến tại Việt Nam đề ứng dụng vảo thục tiền nâng cao hiệu quả làm việc của những dòng đông cơ nảy, đẻ tải: “Ứng dụng phần mềm 3. Đặc điểm kết cấu động cơ D243 7 24 2.

Các thông số kỹ thuật động cơ D243. Các hệ thông của động cơ D243. Xây dựng đặc tỉnh động cơ D243 trong phỏng thi nghiện. Trang thiết bị thử nghiệm HHhh ni 30 2.

Kết quả thử nghiệm động cơ D243 trên băng thử. Khả năng tăng áp cho động cơ D243. Cơ sở tỉnh toản, lựa chọn sơ bộ tỷ số tăng áp cho động cơ D243. Lựa chọn phương pháp tăng áp cho động cơ D243 nghiên cứn.

MO PHONG DONG CO D243 BANG PHAN MEM AVL BOOST40 3.1, Phan mém AVL_BOOST. Giới thiệu Phần mẻm AVL_BOOST. Câu trúc phản mềm.13, Các phân tử của chương trình mỏ phỏng. Hiền thị kết qua.

Một số vẫn đẻ cần lưu ý khi sử dụng phân mềm. Cơ sở mô phỏng của đẻ tải trén phan mém AVL-BOOST. Phương trình nhiệt động học thử nhất. Mô hình truyền nhiệL.

Mô hình cháy. Hình thành phát thải động! hại của độngecơ đốt trong. Tỉnh toản cụm TB mảy nén. Mô phỏng động cơ D243 bằng phân mềm AVL_BOO§T.

Xây dựng mô hình động cơ D243 không tăng áp. Xây dựng mô hình động cơ D243 sau khi tăng áp. Đánh giá kết quả mô phỏng. Đánh giá đô tin cậy của mô hình.

So sánh đặc tỉnh động cơ D243 trước và sau khi tăng áp. Đánh giá ảnh hưởng của tỷ số nén, gỏc phun sớm vả áp suất phun đến đặc tỉnh động cơ sau khi tăng äp. Ảnh hưởng của tỷ số nẻn. Ảnh hưởng của góc phun sớm.

Ảnh hưởng của áp suất phun. NGHIEN CUU UNG SUAT TAC DUNG LEN PISTON, THANH TRUYEN, NAP MAY KHI DONG CG D243 TANG AP BANG PHAN MEM CATIA : : : - 73 4. Tong quan chung vé phan mém Catia. Ứng dụng phân mềm Catia xây dựng mô hình 3D chỉ tiết thanh truyền, piston va nap máy động cơ D243.

Xây dung mo hinh nap may. Xây dựng mô hình piston, thanh truyền. Ung dung phan mém CATIA tinh toán thay đổi ửng suất các chỉ tiết tác dụng lên nắp máy sau khi tăng áp. Tỉnh ứng suất tác dụng lên nắp máy tt 4.

Ứng suất tác dụng lên thân thanh truyền. Ứng suất tác dụng lên piston TH hen ¬—. So sánh thay đổi ửng suất tác dụng. DANH MUC HiNH VE VA DO THI Hình 1.

So đồ nguyên ly tăng áp cơ khí Hình 1. Bộ tăng áp TB khi thải. Mặt cắt dọc động cơ D243 Hình 2. Mặt cắt ngang đông cơ D243 Hình 2.

Hệ thông nhiên liệu đông cơ D243. Hệ thông bôi trơn động cơ D243. Sơ đồ bố trí thiết bị thử nghiệm. Sơ đỗ phòng thứ động lực cao động cơ Hình 2.

Sơ đồ nguyên lý làm việc của phanh điện APA 100. Sơ đồ nguyên lý của thiết bị làm mát đầu bôi tron AVL 554 Hình 2. Sơ đồ nguyên lý thiết bị làm mát nước AVL 553. Sơ đỏ nguyên lý hoạt động của thiết bi cân nhiên liệu 7338.

Van xã Wastegate, Hình 3. Các giai đoạn hình thành PM. Các cầu trúc hạt PM. Mô hình động cơ D243 trong phan mem AVL_BOOST Hình 3.

Mô hình động cơ D243 sau khi tăng áp Hình 3.