Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia vi nhũ thế hệ mới đến động cơ diesel tại Việt Nam

LỜI CAM ĐOAN

GIẤY XÁC NHẬN CỦA CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài

Mục đích nghiên cứu

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

Tính mới của đề tài

Các nội dung chính luận án

1. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ PHỤ GIA CHO NHIÊN LIỆU DIESEL

1.1. Đặc điểm tính chất nhiên liệu diesel

1.1.1. Giới thiệu chung

1.1.2. Chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu diesel

1.1.3. Ảnh hưởng của một số thông số chính của nhiên liệu diesel tới chất lượng hoạt động của động cơ

1.2. Nhiên liệu diesel sinh học

1.2.1. Nguồn nguyên liệu sản xuất diesel sinh học

1.2.2. Chỉ tiêu chất lượng nhiên liệu diesel sinh học

1.3. Phụ gia cho nhiên liệu diesel

1.3.1. Giới thiệu chung

1.3.2. Phụ gia vi nhũ nước trong dầu cho nhiên liệu diesel

1.3.3. Phụ gia nano oxit kim loại/ kim loại cho nhiên liệu diesel

1.3.4. Phụ gia vi nhũ thế hệ mới

1.4. Các công trình nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam về phụ gia vi nhũ

1.4.1. Các nghiên cứu trên thế giới

1.4.2. Các nghiên cứu tại Việt Nam

1.5. Kết luận chương 1

2. CHƯƠNG 2 PHỤ GIA VI NHŨ THẾ HỆ MỚI CHẾ TẠO TẠI VIỆT NAM VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NHIÊN LIỆU PHA PHỤ GIA TỚI MỘT SỐ CHI TIẾT CỦA ĐỘNG CƠ

2.1. Giới thiệu chung

2.2. Phụ gia vi nhũ thế hệ mới chế tạo tại Việt Nam

2.2.1. Chất hoạt động bề mặt

2.2.2. Phụ gia vi nhũ nước trong dầu

2.2.3. Phụ gia nano oxit kim loại

2.3. Đánh giá khả năng phù hợp khi kết hợp tạo phụ gia vi nhũ thế hệ mới

2.4. Lựa chọn tỷ lệ các thành phần trong phụ gia vi nhũ thế hệ mới

2.4.1. Chọn dầu diesel

2.4.2. Lựa chọn tỷ lệ các thành phần

2.4.3. Phương pháp và quy trình phối trộn

2.5. Đánh giá chất lượng phụ gia pha vào nhiên liệu diesel

2.5.1. Đánh giá chất lượng từng phụ gia

2.5.2. Đánh giá chất lượng diesel pha phụ gia

2.6. Đánh giá tương thích vật liệu

2.6.1. Phương pháp đánh giá

2.6.1.1. Các tiêu chuẩn đánh giá tương thích vật liệu

2.6.1.2. Xây dựng quy trình thử nghiệm tương thích vật liệu

2.6.2. Trang thiết bị và đối tượng thử nghiệm

2.6.2.1. Thiết bị phục vụ trong đánh giá

2.6.2.2. Các chi tiết sử dụng trong đánh giá

2.6.3. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của nhiên liệu pha phụ gia tới các chi tiết

2.6.3.1. Đánh giá ngoại quan và cấu trúc tế vi

2.6.3.2. Đánh giá sự thay đổi khối lượng

2.7. Kết luận chương 2

3. CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU PHA PHỤ GIA VI NHŨ THẾ HỆ MỚI

3.1. Cơ sở lý thuyết mô phỏng trên phần mềm AVL – Boost

3.1.1. Phương trình nhiệt động học thứ nhất

3.1.2. Mô hình cháy

3.1.3. Mô hình truyền nhiệt

3.1.3.1. Truyền nhiệt trong xy lanh

3.1.3.2. Trao đổi nhiệt trên thành xy lanh

3.1.3.3. Trao đổi nhiệt tại cửa nạp và cửa thải

3.1.4. Mô hình tính chuyển vị piston

3.1.5. Mô hình nạp thải

3.1.6. Mô hình lọt khí

3.1.7. Mô hình tính toán hàm lượng các thành phần phát thải

3.1.7.1. Mô hình tính lượng phát thải NOx

3.1.7.2. Mô hình tính lượng phát thải bồ hóng (soot)

3.1.7.3. Phát thải CO

3.1.8. Mô hình nhiên liệu

3.2. Nghiên cứu mô phỏng động cơ diesel khi sử dụng nhiên liệu diesel pha phụ gia

3.2.1. Đối tượng mô phỏng

3.2.2. Xây dựng mô hình mô phỏng

3.2.3. Kết quả tính toán mô phỏng

3.2.3.1. Đánh giá độ chính xác mô hình

3.2.3.1.1. Công suất và suất tiêu hao nhiên liệu động cơ

3.2.3.1.2. Áp suất xy lanh

3.2.3.2. Ảnh hưởng của nhiên liệu pha phụ gia

3.2.3.2.1. Công suất và suất tiêu hao nhiên liệu

3.2.3.2.2. Phát thải động cơ

3.2.3.2.3. Đặc tính của quá trình cháy

3.2.3.2.4. Tốc độ hình thành phát thải động cơ

3.4. Kết luận chương 3

4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

4.1. Thử nghiệm động cơ trong PTN

4.1.1. Mục đích thử nghiệm

4.1.2. Trang thiết bị thử nghiệm

4.1.3. Đối tượng và quy trình thử nghiệm động cơ trong PTN

4.1.3.1. Động cơ và nhiên liệu thử nghiệm

4.1.3.2. Quy trình thử nghiệm

4.1.4. Kết quả thử nghiệm

4.1.4.1. Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ phối trộn phụ gia với nhiên liệu DO

4.1.4.2. Kết quả diễn biến áp suất trong xy lanh và số hạt PM trong khí thải với nhiên liệu DO, DO-phụ gia 1/8000

4.1.4.3. Kết quả thử nghiệm nhiên liệu DO, DO-phụ gia 1/8000 theo đặc tính tải

4.1.4.4. Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ phối trộn phụ gia với nhiên liệu B5

4.1.4.5. Kết quả thử nghiệm nhiên liệu B5, B5-phụ gia 1/8000 theo đặc tính tải

4.2. Thử nghiệm hiện trường

4.2.1. Quy trình và trang thiết bị thử nghiệm

4.2.1.1. Quy trình thử nghiệm

4.2.1.2. Đối tượng thử nghiệm

4.2.1.3. Trang thiết bị thử nghiệm

4.2.2. Kết quả thử nghiệm

4.2.2.1. Kết quả thử nghiệm đo lượng nhiên liệu tiêu hao

4.2.2.2. Kết quả thử nghiệm đo phát thải

4.3. Kết luận chương 4

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Hướng nghiên cứu tiếp theo

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Phụ lục 1 Các trang thiết bị thử nghiệm

Phụ lục 2 Kết quả mô phỏng động cơ

Phụ lục 3 Kết quả thử nghiệm động cơ

Phụ lục 4 Một số hình ảnh thử nghiệm

I. Tổng quan về phụ gia cho nhiên liệu diesel

Nhiên liệu diesel là một trong những nguồn năng lượng chính cho động cơ diesel tại Việt Nam. Đặc điểm của nhiên liệu diesel bao gồm độ nhớt, chỉ số cetan và hàm lượng lưu huỳnh. Các chỉ tiêu chất lượng này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hoạt động của động cơ diesel. Việc sử dụng phụ gia vi nhũ có thể cải thiện đáng kể các chỉ tiêu này. Nghiên cứu cho thấy rằng phụ gia vi nhũ thế hệ mới có khả năng làm giảm phát thải và tăng hiệu suất động cơ. Theo một nghiên cứu, việc bổ sung phụ gia vi nhũ vào nhiên liệu diesel có thể giảm phát thải NOx và CO, đồng thời cải thiện công suất động cơ. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc nghiên cứu và phát triển phụ gia vi nhũ trong bối cảnh hiện nay.

1.1 Đặc điểm tính chất nhiên liệu diesel

Nhiên liệu diesel có nhiều đặc điểm quan trọng như độ nhớt, chỉ số cetan và hàm lượng lưu huỳnh. Những yếu tố này ảnh hưởng đến khả năng cháy và hiệu suất của động cơ diesel. Việc nghiên cứu các đặc điểm này giúp hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của động cơ và cách tối ưu hóa hiệu suất. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng phụ gia vi nhũ có thể cải thiện đáng kể các chỉ tiêu này, từ đó nâng cao hiệu suất và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

1.2 Ảnh hưởng của một số thông số chính của nhiên liệu diesel tới chất lượng hoạt động của động cơ

Các thông số như độ nhớt, chỉ số cetan và hàm lượng lưu huỳnh có ảnh hưởng lớn đến chất lượng hoạt động của động cơ diesel. Nghiên cứu cho thấy rằng việc điều chỉnh các thông số này thông qua việc sử dụng phụ gia vi nhũ có thể cải thiện đáng kể hiệu suất động cơ. Cụ thể, việc tăng chỉ số cetan giúp cải thiện khả năng khởi động và giảm phát thải. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc nghiên cứu và phát triển phụ gia vi nhũ trong bối cảnh hiện nay.

II. Phụ gia vi nhũ thế hệ mới chế tạo tại Việt Nam

Việc phát triển phụ gia vi nhũ thế hệ mới tại Việt Nam đã mở ra nhiều cơ hội cho ngành công nghiệp nhiên liệu. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng phụ gia vi nhũ có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của động cơ diesel. Các thành phần chính của phụ gia vi nhũ bao gồm chất hoạt động bề mặt và nano oxit kim loại. Sự kết hợp này không chỉ giúp tăng cường khả năng hòa tan mà còn cải thiện khả năng cháy của nhiên liệu. Theo một nghiên cứu, việc sử dụng phụ gia vi nhũ có thể giảm phát thải CO và NOx, đồng thời tăng công suất động cơ. Điều này cho thấy giá trị thực tiễn của việc phát triển phụ gia vi nhũ thế hệ mới tại Việt Nam.

2.1 Chất hoạt động bề mặt

Chất hoạt động bề mặt là một trong những thành phần quan trọng trong phụ gia vi nhũ. Chúng giúp cải thiện khả năng hòa tan của nhiên liệu, từ đó nâng cao hiệu suất cháy. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng chất hoạt động bề mặt có thể làm giảm độ nhớt của nhiên liệu, giúp động cơ hoạt động hiệu quả hơn. Điều này không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

2.2 Phụ gia nano oxit kim loại

Phụ gia nano oxit kim loại đã được chứng minh là có khả năng cải thiện hiệu suất của động cơ diesel. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc bổ sung nano oxit kim loại vào nhiên liệu có thể làm giảm phát thải và tăng công suất động cơ. Sự kết hợp này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Việc phát triển và ứng dụng phụ gia vi nhũ thế hệ mới tại Việt Nam là một bước tiến quan trọng trong ngành công nghiệp nhiên liệu.

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

Mô phỏng động cơ là một công cụ quan trọng trong việc nghiên cứu và phát triển phụ gia vi nhũ thế hệ mới. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng giúp đánh giá hiệu suất của động cơ diesel khi sử dụng nhiên liệu pha phụ gia vi nhũ. Các kết quả mô phỏng cho thấy rằng việc sử dụng phụ gia vi nhũ có thể cải thiện đáng kể công suất và giảm phát thải. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc nghiên cứu và phát triển phụ gia vi nhũ trong bối cảnh hiện nay.

3.1 Cơ sở lý thuyết mô phỏng trên phần mềm AVL Boost

Phần mềm AVL – Boost được sử dụng để mô phỏng quá trình hoạt động của động cơ diesel. Mô hình này cho phép đánh giá các thông số như công suất, suất tiêu hao nhiên liệu và phát thải. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng phụ gia vi nhũ có thể cải thiện đáng kể các thông số này. Điều này cho thấy giá trị thực tiễn của việc phát triển phụ gia vi nhũ thế hệ mới tại Việt Nam.

3.2 Kết quả tính toán mô phỏng

Kết quả tính toán mô phỏng cho thấy rằng việc sử dụng phụ gia vi nhũ có thể làm giảm phát thải CO và NOx, đồng thời tăng công suất động cơ. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa tỷ lệ pha trộn giữa nhiên liệu và phụ gia vi nhũ là rất quan trọng để đạt được hiệu suất tối ưu. Điều này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

Luận án tiến sĩ: Ảnh hưởng của phụ gia vi nhũ thế hệ mới đến tính năng kinh tế, kỹ thuật và phát thải động cơ diesel