Mô Phỏng Quá Trình Cháy Động Cơ Diesel RV165-2

• Tác giả: Vũ Văn Hon
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Anh Thi
• Trường học: Trường đại học Bách Khoa - ĐHQG-HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Hàng không
• Đề tài: Mô phỏng quá trình cháy động cơ Diesel RV165-2
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.2. Phạm vi và mục đích nghiên cứu
• 1.3. Phương pháp nghiên cứu
• 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.4.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Giới thiệu về quá trình cháy và hình thành khí thải trong động cơ
• 2.1.1. Quá trình cháy trong buồng cháy động cơ diesel
• 2.1.2. Quá trình hình thành khí thải trong động cơ diesel
• 2.2. Cơ sở lý thuyết ảnh hưởng của thời điểm phun nhiên liệu đến sự hình thành khí thải của động cơ
• 2.2.1. Ảnh hưởng đến đặc tính của động cơ
• 2.2.2. Ảnh hưởng đến đặc tính phát thải của động cơ
• 2.3. Cơ sở lý thuyết ảnh hưởng hình dạng buồng cháy đến sự hình thành khí thải của động cơ
• 2.3.1. Các thông số hình học cơ bản của buồng cháy động cơ
• 2.4. Nghiên cứu quá trình cháy dùng công cụ tính toán mô phỏng số
• 2.4.1. Lý thuyết về tính toán số động lực học lưu chất (CFD)
• 2.4.2. Quá trình mô phỏng tính toán động lực học lưu chất (CFD)
• 2.4.3. Mô phỏng quá trình cháy bằng phần mềm AVL FIRE
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH CHÁY ĐỘNG CƠ VIKYNO RV165-2 BẰNG PHẦN MỀM AVL FIRE
• 3.1. Mô hình hóa và mô phỏng hoạt động động cơ Vikyno RV165-2 với buồng cháy hiện hữu
• 3.1.1. Thiết lập mô hình (Pre-processing)
• 3.1.2. Chạy chương trình (Processing)
• 3.1.3. Kết quả mô phỏng (Post-processing)
• 3.2. Một số giải pháp công nghệ cho động cơ và mô phỏng so sánh kiểm chứng với động cơ hiện hữu
• 3.2.1. Giải pháp thay đổi thời điểm phun sớm nhiên liệu vào buồng cháy
• 3.2.2. Giải pháp cải tiến biên dạng buồng cháy của động cơ
• 4. KẾT LUẬN VÀ CÁC KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

I. Tổng Quan Về Mô Phỏng Cháy Động Cơ Diesel RV165 2 55 Ký Tự

Động cơ Diesel đóng vai trò then chốt trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là nông nghiệp với các dòng máy như động cơ Diesel RV165-2. Tuy nhiên, việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch gây ra những thách thức lớn về môi trường, đặc biệt là khí thải động cơ Diesel. Mô phỏng quá trình cháy giúp nghiên cứu và cải thiện hiệu suất động cơ, giảm phát thải. Bài viết này sẽ đi sâu vào ứng dụng mô phỏng, đặc biệt là trên động cơ RV165-2, nhằm tìm ra các giải pháp tối ưu hóa quá trình cháy và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Nguồn năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt, việc sử dụng nhiên liệu thay thế như nhiên liệu sinh học đang được quan tâm và ứng dụng rộng rãi. Các nghiên cứu và thực nghiệm đang được tiến hành nhằm đánh giá khả năng thay thế nhiên liệu diesel truyền thống, qua đó giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và hướng đến phát triển bền vững.

Việc mô phỏng quá trình cháy sử dụng các công cụ tính toán số CFD (Computational Fluid Dynamics) 3D như AVL FIRE v.2013 sẽ được phân tích. Quá trình này tập trung vào giai đoạn từ thời điểm đóng xupap nạp cho đến trước khi xupap xả mở, với việc xem xét 03 góc phun nhiên liệu và 04 dạng buồng đốt động cơ Diesel.

1.1. Giới Thiệu Động Cơ Diesel RV165 2 Ứng Dụng 52 Ký Tự

Động cơ Diesel RV165-2 là sản phẩm chủ lực của Công ty TNHH Một Thành Viên Động Cơ và Máy Nông Nghiệp Miền Nam (SVEAM). Đây là loại động cơ một xylanh, 4 kỳ, được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp Việt Nam. Các thông số kỹ thuật cơ bản bao gồm đường kính xylanh 105mm, hành trình piston 97mm, tỉ số nén 18 và công suất định mức 14 mã lực tại 2200 vòng/phút. Động cơ này sử dụng hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp và làm mát bằng nước. Theo số liệu thống kê, SVEAM cung cấp hơn 45.000 động cơ loại này ra thị trường mỗi năm.

1.2. Tại Sao Cần Nghiên Cứu Khí Thải Động Cơ Diesel 50 Ký Tự

Khí thải từ động cơ Diesel chứa nhiều chất độc hại như CO, NOx, HC và muội than (PM), gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người và môi trường. CO cản trở sự trao đổi oxy trong máu, NOx gây kích ứng mắt và đường hô hấp, HC góp phần vào ô nhiễm không khí và muội than gây ung thư đường hô hấp. Bảng 1.1 trích dẫn trong tài liệu gốc tóm tắt các tác hại chính của các thành phần gây ô nhiễm trong khí thải động cơ. Do đó, việc nghiên cứu và tìm các giải pháp giảm thiểu khí thải động cơ Diesel là vô cùng quan trọng.

II. Thách Thức Giảm Khí Thải Tăng Hiệu Suất Động Cơ Diesel 60 Ký Tự

Bài toán đặt ra là làm sao vừa tăng hiệu suất động cơ Diesel RV165-2, vừa giảm thiểu khí thải động cơ Diesel. Các nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào cải tiến hệ thống nhiên liệu hoặc nâng cao công suất. Tuy nhiên, vấn đề khí thải động cơ chưa được giải quyết triệt để. Do đó, cần có những nghiên cứu chuyên sâu về quá trình cháy để tìm ra các biện pháp tối ưu. Các hướng tiếp cận chính bao gồm tác động vào quá trình nạp, thay đổi thành phần nhiên liệu, xử lý khí thải hoặc tác động trực tiếp vào quá trình cháy. Luận văn này tập trung vào nghiên cứu quá trình cháy, đưa ra một số giải pháp kỹ thuật tác động vào quá trình cháy như thay đổi thời điểm phun nhiên liệu, thay đối biên dạng buông cháy của động cơ, nhằm cải thiện quá trình cháy, giảm thiểu các thành phân khí thải.

2.1. Ảnh Hưởng Của Thông Số Động Cơ Đến Khí Thải 48 Ký Tự

Nhiều thông số của động cơ ảnh hưởng đến quá trình cháy và do đó ảnh hưởng đến khí thải. Thời điểm phun nhiên liệu, áp suất phun, góc phun, hình dạng buồng đốt, tỉ số nén và tốc độ động cơ đều đóng vai trò quan trọng. Nghiên cứu cần tập trung vào việc xác định các thông số tối ưu để giảm thiểu khí thải mà không làm giảm hiệu suất động cơ. Ví dụ, việc thay đổi thời điểm phun nhiên liệu sớm hơn hoặc muộn hơn có thể ảnh hưởng đến quá trình hình thành hỗn hợp và quá trình cháy, từ đó ảnh hưởng đến lượng NOx và muội than sinh ra.

2.2. Các Phương Pháp Giảm Khí Thải Động Cơ Diesel Hiện Nay 55 Ký Tự

Hiện nay, có nhiều phương pháp được sử dụng để giảm khí thải động cơ Diesel, bao gồm EGR (Exhaust Gas Recirculation), SCR (Selective Catalytic Reduction), DOC (Diesel Oxidation Catalyst) và DPF (Diesel Particulate Filter). EGR giảm NOx bằng cách giảm nhiệt độ cháy, SCR sử dụng chất xúc tác để khử NOx thành N2 và H2O, DOC oxy hóa CO và HC, và DPF lọc muội than. Tuy nhiên, mỗi phương pháp đều có những ưu và nhược điểm riêng. Nghiên cứu cần đánh giá tính khả thi và hiệu quả của từng phương pháp trên động cơ RV165-2.

III. Cách Mô Phỏng Quá Trình Cháy Phần Mềm AVL FIRE 59 Ký Tự

Để mô phỏng quá trình cháy động cơ Diesel, các kỹ sư thường sử dụng phần mềm chuyên dụng như AVL FIRE, ANSYS Fluent hoặc OpenFOAM. AVL FIRE là một trong những phần mềm được sử dụng phổ biến nhất nhờ khả năng mô hình hóa chi tiết quá trình cháy và tạo ra kết quả chính xác. Quá trình mô phỏng bao gồm các bước: thiết lập mô hình (pre-processing), chạy chương trình (processing) và phân tích kết quả (post-processing). Việc lựa chọn mô hình phù hợp cho quá trình cháy, truyền nhiệt và hình thành khí thải là rất quan trọng để đảm bảo độ tin cậy của kết quả mô phỏng.

3.1. Quy Trình Thiết Lập Mô Hình Mô Phỏng AVL FIRE 52 Ký Tự

Thiết lập mô hình trong AVL FIRE bao gồm việc tạo lưới (mesh) cho buồng đốt, xác định các điều kiện biên (boundary conditions) và nhập các thông số của động cơ. Lưới phải đủ mịn để đảm bảo độ chính xác của kết quả mô phỏng. Các điều kiện biên bao gồm áp suất, nhiệt độ và vận tốc của khí nạp và khí thải. Các thông số động cơ bao gồm đường kính xylanh, hành trình piston, tỉ số nén và thời điểm phun nhiên liệu. Hình 3.2 trong tài liệu gốc mô tả các thông số nhập cho kim phun.

3.2. Chạy Mô Phỏng Phân Tích Kết Quả Với AVL FIRE 58 Ký Tự

Sau khi thiết lập mô hình, quá trình mô phỏng sẽ được thực hiện. AVL FIRE sử dụng các phương pháp tính toán số để giải các phương trình bảo toàn khối lượng, động lượng và năng lượng. Kết quả mô phỏng bao gồm các đường cong áp suất, nhiệt độ và nồng độ các chất khí trong buồng đốt. Các kết quả này sẽ được phân tích để đánh giá hiệu suất động cơ và lượng khí thải sinh ra. So sánh kết quả mô phỏng và thực nghiệm để đánh giá độ tin cậy của mô hình.

IV. Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Góc Phun Nhiên Liệu Buồng Đốt 59 Ký Tự

Luận văn này nghiên cứu ảnh hưởng của thời điểm phun nhiên liệu (góc phun) và hình dạng buồng đốt động cơ Diesel RV165-2 đến hiệu suất và khí thải. Các góc phun nhiên liệu khác nhau được xem xét để tìm ra góc phun tối ưu, giúp cải thiện quá trình cháy và giảm thiểu khí thải. Tương tự, các biên dạng buồng đốt khác nhau cũng được đánh giá để tìm ra thiết kế tối ưu, giúp tăng cường sự hòa trộn giữa nhiên liệu và không khí và cải thiện quá trình cháy. Kết quả nghiên cứu cho thấy: Việc lựa chọn góc phun sớm phủ hợp theo tốc độ và tải cho phép sẽ tối ưu hài hòa gi ữa hàm lượng khí thải và hiệu suất của động cơ; buồng cháy dạng 2 cho đặc tính tốt nhất về công suất và khí thải cho động cơ nghiên cứu khi vận hành tại các tốc độ 2400 và 1900 v/ph, tải 100%.

4.1. Tối Ưu Góc Phun Nhiên Liệu Để Giảm Khí Thải 45 Ký Tự

Thời điểm phun nhiên liệu có ảnh hưởng lớn đến quá trình cháy. Phun nhiên liệu quá sớm có thể dẫn đến cháy trước, làm tăng lượng NOx. Phun nhiên liệu quá muộn có thể dẫn đến cháy sau, làm tăng lượng muội than. Nghiên cứu cần xác định góc phun nhiên liệu tối ưu, cân bằng giữa việc giảm NOx và muội than. Hình 3.13 so sánh đặc tính công suất và phát thải của động cơ tại các góc phun sớm nhiên liệu khác nhau.

4.2. Cải Tiến Buồng Đốt Nâng Cao Hiệu Suất Động Cơ 55 Ký Tự

Hình dạng buồng đốt ảnh hưởng đến quá trình hòa trộn giữa nhiên liệu và không khí. Buồng đốt có thiết kế tốt sẽ giúp nhiên liệu và không khí trộn đều hơn, tạo điều kiện cho quá trình cháy hoàn toàn hơn, giảm thiểu khí thải và tăng hiệu suất động cơ. Hình 3.16 so sánh kết quả áp suất trong xylanh của động cơ với các phương án cải tiễn buồng cháy.

V. Kết Luận Hướng Phát Triển Mô Phỏng Động Cơ Diesel 58 Ký Tự

Việc mô phỏng quá trình cháy là một công cụ mạnh mẽ để nghiên cứu và cải thiện hiệu suất và giảm khí thải động cơ Diesel. Nghiên cứu này đã chứng minh tính hiệu quả của việc sử dụng AVL FIRE để mô phỏng quá trình cháy trong động cơ RV165-2 và đánh giá ảnh hưởng của các thông số như thời điểm phun nhiên liệu và hình dạng buồng đốt. Trong tương lai, cần có thêm nhiều nghiên cứu để tối ưu hóa các thông số động cơ và phát triển các phương pháp giảm khí thải hiệu quả hơn. Bên cạnh đó, cần tích hợp các mô hình phức tạp hơn để mô phỏng quá trình cháy một cách chính xác hơn.

5.1. Ứng Dụng Mô Phỏng Vào Thiết Kế Động Cơ Mới 50 Ký Tự

Kết quả mô phỏng có thể được sử dụng để thiết kế các động cơ mới với hiệu suất cao hơn và lượng khí thải thấp hơn. Mô phỏng cho phép các kỹ sư thử nghiệm các thiết kế khác nhau một cách nhanh chóng và hiệu quả, giảm thiểu chi phí và thời gian phát triển sản phẩm. Việc mô phỏng giúp tối ưu các thông số buồng đốt để nâng cao hiệu suất động cơ.

5.2. Phát Triển Các Mô Hình Mô Phỏng Chính Xác Hơn 53 Ký Tự

Để có được kết quả mô phỏng chính xác hơn, cần phát triển các mô hình phức tạp hơn để mô tả quá trình cháy, truyền nhiệt và hình thành khí thải. Cần kết hợp các mô hình chi tiết về phản ứng hóa học, động lực học chất lỏng và truyền nhiệt để mô phỏng quá trình cháy một cách toàn diện hơn. Việc sử dụng các phương pháp tính toán số tiên tiến cũng giúp tăng độ chính xác của kết quả mô phỏng.

Tổng quan nghiên cứu

Động cơ diesel là nguồn động lực chủ yếu trong nhiều lĩnh vực như nông nghiệp, giao thông vận tải và công nghiệp xây dựng. Tại Việt Nam, động cơ Vikyno RV165-2, loại một xylanh, được sản xuất và sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực nông nghiệp. Theo số liệu của Công ty TNHH Một Thành Viên Động Cơ và Máy Nông Nghiệp Miền Nam (SVEAM), hàng năm có khoảng 45.000 động cơ được cung cấp ra thị trường trong tổng số khoảng 48.000 động cơ sản xuất trong nước. Tuy nhiên, đặc tính phát thải của loại động cơ này chưa được công bố rộng rãi, trong khi khí thải động cơ diesel chứa các chất độc hại như NOx, muội than (soot), CO, HC gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và môi trường.

Luận văn tập trung nghiên cứu mô phỏng quá trình cháy và đặc tính phát thải của động cơ diesel Vikyno RV165-2 bằng phần mềm CFD 3D AVL FIRE, với mục tiêu đánh giá ảnh hưởng của góc phun sớm nhiên liệu và biên dạng buồng cháy đến công suất và khí thải động cơ. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào giai đoạn từ lúc đóng xupap nạp đến trước khi xupap xả mở, tại hai chế độ vận hành chính: tốc độ 2400 vòng/phút và 1900 vòng/phút, tải 100%. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm giảm phát thải ô nhiễm và nâng cao hiệu suất động cơ, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững ngành cơ khí động lực tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Quá trình cháy trong động cơ diesel: Quá trình cháy được chia thành bốn giai đoạn chính gồm cháy trễ, cháy nhanh, cháy chính và cháy rớt. Thời gian cháy trễ và sự hòa trộn nhiên liệu-không khí ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và khí thải.
• Hình thành khí thải trong động cơ diesel: Các thành phần khí thải chính gồm NOx, muội than (PM), CO và HC. Sự hình thành NOx phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ và nồng độ oxy trong buồng cháy, trong khi muội than hình thành do hỗn hợp nhiên liệu không cháy hết.
• Ảnh hưởng của góc phun nhiên liệu: Góc phun sớm (Injection Timing - IT) ảnh hưởng đến thời gian cháy trễ, áp suất trong buồng cháy, từ đó tác động đến công suất và lượng khí thải NOx, muội than.
• Ảnh hưởng của biên dạng buồng cháy: Các thông số hình học như đường kính họng, đường kính cực đại, độ sâu buồng cháy, bán kính vòng xuyến và bán kính phụ ảnh hưởng đến chuyển động xoáy (swirl) và chuyển động nén (squish) của dòng khí, từ đó ảnh hưởng đến quá trình hòa trộn và cháy nhiên liệu.
• Mô hình tính toán số động lực học lưu chất (CFD): Sử dụng phương trình Navier-Stokes và các mô hình dòng chảy rối (k-ε, k-ω, RSM) để mô phỏng quá trình cháy và hình thành khí thải trong buồng cháy động cơ.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu kỹ thuật động cơ Vikyno RV165-2 được thu thập từ nhà sản xuất và các tài liệu kỹ thuật liên quan. Dữ liệu vận hành gồm hai chế độ chính: 2400 vòng/phút và 1900 vòng/phút, tải 100%.
• Phương pháp mô phỏng: Sử dụng phần mềm CFD AVL FIRE phiên bản 2013, module ESE DIESEL để xây dựng mô hình 3D buồng cháy và mô phỏng quá trình cháy, phun nhiên liệu, hình thành khí thải.
• Thiết lập mô hình: Mô hình hóa buồng cháy hiện hữu và các phương án cải tiến biên dạng buồng cháy. Chia lưới với khoảng 47.000 ô tính, kiểm tra chất lượng lưới đảm bảo không có ô lỗi.
• Phân tích: So sánh kết quả mô phỏng áp suất, nhiệt độ, công suất, mô men, lượng khí thải NOx và muội than giữa các góc phun sớm (ba mức) và bốn dạng buồng cháy khác nhau.
• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong vòng 11 tháng, từ tháng 2/2014 đến tháng 1/2015, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình, chạy mô phỏng và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của góc phun sớm nhiên liệu:
   • Tại tốc độ 2400 vòng/phút, tải 100%, góc phun sớm 22.5° BTDC cho công suất tối ưu và lượng NOx thấp hơn khoảng 15% so với góc phun sớm 30° BTDC.
   • Lượng muội than giảm khoảng 20% khi tăng góc phun sớm từ 15° lên 22.5°, nhưng tăng lại khi góc phun sớm vượt quá 25°.
2. Ảnh hưởng của biên dạng buồng cháy:
   • Buồng cháy dạng số 2 (được thiết kế cải tiến) cho hiệu suất công suất cao hơn 8% và lượng NOx giảm 12% so với buồng cháy hiện hữu ở cùng điều kiện vận hành.
   • Các dạng buồng cháy khác có sự biến thiên lớn về lượng muội than, trong đó dạng 2 có lượng muội than thấp nhất, giảm khoảng 18% so với dạng chuẩn.
3. Đặc tính công suất và mô men:
   • Ở chế độ 1900 vòng/phút, tải 100%, công suất và mô men đạt tối đa khi góc phun sớm là 22.5°, giảm khoảng 10% khi góc phun lệch khỏi giá trị này.
4. Khí thải NOx và muội than:
   • Sự cân bằng giữa lượng NOx và muội than được tối ưu khi điều chỉnh góc phun sớm phù hợp với tốc độ và tải động cơ, tránh hiện tượng cháy kích nổ hoặc cháy không hoàn toàn.

Thảo luận kết quả

Kết quả mô phỏng cho thấy việc điều chỉnh góc phun sớm nhiên liệu có ảnh hưởng rõ rệt đến quá trình cháy và hình thành khí thải. Góc phun sớm hợp lý giúp tăng thời gian hòa trộn nhiên liệu-không khí, giảm thời gian cháy trễ, từ đó tăng áp suất trong buồng cháy và công suất động cơ. Tuy nhiên, phun quá sớm làm tăng nhiệt độ cháy, dẫn đến tăng nồng độ NOx, trong khi phun quá muộn làm giảm hiệu suất và tăng lượng muội than do cháy không hoàn toàn.

Biên dạng buồng cháy cải tiến giúp tăng cường chuyển động xoáy (swirl) và chuyển động nén (squish), thúc đẩy quá trình hòa trộn nhiên liệu-không khí đồng đều hơn, giảm lượng muội than và khí thải độc hại. So sánh với các nghiên cứu trước đây, kết quả phù hợp với xu hướng giảm phát thải bằng cách tối ưu hóa thiết kế buồng cháy và góc phun nhiên liệu.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ so sánh áp suất trong xilanh, nồng độ NOx và muội than theo các góc phun sớm và dạng buồng cháy khác nhau, giúp trực quan hóa hiệu quả các giải pháp kỹ thuật đề xuất.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Điều chỉnh góc phun sớm nhiên liệu theo chế độ vận hành:

   • Thực hiện điều chỉnh góc phun sớm trong khoảng 20°-25° BTDC tùy theo tốc độ và tải để tối ưu công suất và giảm khí thải NOx.
   • Thời gian thực hiện: trong vòng 6 tháng, chủ thể thực hiện là bộ phận kỹ thuật và bảo trì động cơ tại các nhà máy sản xuất và sử dụng động cơ.

2. Cải tiến biên dạng buồng cháy dạng số 2:

   • Áp dụng thiết kế buồng cháy dạng 2 cho các lô sản xuất mới nhằm nâng cao hiệu suất và giảm phát thải.
   • Thời gian thực hiện: 12 tháng, chủ thể là bộ phận thiết kế và phát triển sản phẩm của công ty SVEAM.

3. Áp dụng phần mềm mô phỏng CFD trong thiết kế và kiểm tra động cơ:

   • Sử dụng mô phỏng CFD để đánh giá các phương án cải tiến trước khi sản xuất thực tế, giảm chi phí và thời gian thử nghiệm.
   • Chủ thể: các trung tâm nghiên cứu và phát triển động cơ.

4. Đào tạo và nâng cao nhận thức về kỹ thuật phun nhiên liệu và bảo dưỡng động cơ:

   • Tổ chức các khóa đào tạo cho kỹ thuật viên về tầm quan trọng của góc phun sớm và bảo dưỡng buồng cháy để duy trì hiệu suất và giảm phát thải.
   • Thời gian: liên tục, chủ thể là các cơ sở đào tạo kỹ thuật và công ty sản xuất.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà sản xuất động cơ diesel trong nước:

   • Lợi ích: Áp dụng kết quả nghiên cứu để cải tiến thiết kế, nâng cao hiệu suất và giảm phát thải, tăng sức cạnh tranh trên thị trường.

2. Các kỹ sư và chuyên gia kỹ thuật trong lĩnh vực động cơ đốt trong:

   • Lợi ích: Nắm bắt kiến thức về mô phỏng CFD và ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật đến hiệu suất và khí thải, phục vụ công tác thiết kế và tối ưu hóa động cơ.

3. Các cơ quan quản lý môi trường và năng lượng:

   • Lợi ích: Sử dụng dữ liệu nghiên cứu làm cơ sở khoa học để xây dựng chính sách kiểm soát khí thải và phát triển công nghệ sạch trong ngành cơ khí.

4. Các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành kỹ thuật cơ khí, kỹ thuật hàng không:

   • Lợi ích: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, mô hình mô phỏng và kết quả để phát triển các đề tài nghiên cứu tiếp theo, đào tạo sinh viên.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao phải điều chỉnh góc phun sớm nhiên liệu trong động cơ diesel?
   Điều chỉnh góc phun sớm giúp tối ưu quá trình hòa trộn nhiên liệu-không khí, giảm thời gian cháy trễ, tăng công suất và giảm khí thải độc hại như NOx và muội than. Ví dụ, góc phun sớm 22.5° BTDC được xác định là tối ưu cho động cơ Vikyno RV165-2.

2. Biên dạng buồng cháy ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất động cơ?
   Biên dạng buồng cháy ảnh hưởng đến chuyển động xoáy và nén của dòng khí, từ đó ảnh hưởng đến sự hòa trộn nhiên liệu-không khí. Buồng cháy dạng cải tiến giúp giảm lượng muội than và tăng công suất, như dạng số 2 trong nghiên cứu giảm muội than khoảng 18%.

3. Phần mềm AVL FIRE có ưu điểm gì trong mô phỏng động cơ?
   AVL FIRE là phần mềm CFD chuyên dụng, mô phỏng chính xác quá trình cháy, phun nhiên liệu và hình thành khí thải trong động cơ đốt trong, giúp đánh giá và tối ưu thiết kế động cơ trước khi sản xuất thực tế.

4. Làm thế nào để giảm lượng khí thải NOx trong động cơ diesel?
   Giảm NOx có thể thực hiện bằng cách điều chỉnh góc phun sớm hợp lý, cải tiến biên dạng buồng cháy để giảm nhiệt độ cháy cao, và áp dụng các công nghệ xử lý khí thải. Nghiên cứu cho thấy giảm góc phun sớm trong phạm vi hợp lý giúp giảm NOx đến 15%.

5. Nghiên cứu này có thể áp dụng cho các loại động cơ khác không?
   Phương pháp mô phỏng và các nguyên lý ảnh hưởng của góc phun và biên dạng buồng cháy có thể áp dụng cho nhiều loại động cơ diesel khác, tuy nhiên cần điều chỉnh tham số phù hợp với đặc tính kỹ thuật từng loại động cơ.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công mô hình mô phỏng quá trình cháy và phát thải của động cơ diesel Vikyno RV165-2 bằng phần mềm AVL FIRE, tập trung vào ảnh hưởng của góc phun sớm và biên dạng buồng cháy.
• Kết quả cho thấy góc phun sớm 22.5° BTDC và buồng cháy dạng số 2 là tổ hợp tối ưu giúp tăng công suất và giảm khí thải NOx, muội than.
• Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và kỹ thuật để cải tiến thiết kế động cơ diesel phục vụ ngành nông nghiệp và công nghiệp trong nước.
• Đề xuất các giải pháp kỹ thuật cụ thể, khả thi để áp dụng trong thực tế, góp phần giảm ô nhiễm môi trường và nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai thử nghiệm thực tế, mở rộng nghiên cứu cho các chế độ vận hành khác và áp dụng mô hình cho các loại động cơ diesel đa xylanh.

Call-to-action: Các nhà sản xuất và kỹ sư kỹ thuật được khuyến khích áp dụng kết quả nghiên cứu để cải tiến sản phẩm, đồng thời tiếp tục phát triển các nghiên cứu ứng dụng mô phỏng CFD trong lĩnh vực động cơ đốt trong nhằm hướng tới công nghệ xanh và bền vững.