Nghiên cứu buồng cháy cho động cơ diesel cỡ nhỏ

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Xu hướng chung về sử dụng động cơ diesel

1.2. Xu hướng sử dụng động cơ diesel trên thế giới

1.3. Xu hướng sử dụng động cơ diesel tại Việt Nam

1.4. Động cơ diesel sử dụng trong nông nghiệp tại Việt Nam

1.5. Các giải pháp công nghệ cải thiện tính năng kinh tế, kỹ thuật của động cơ diesel

1.5.1. Nhóm giải pháp về kết cấu

1.5.2. Nhóm giải pháp sử dụng nhiên liệu thay thế

1.6. Các dạng buồng cháy phổ biến trên động cơ diesel

1.6.1. Buồng cháy ngăn cách

1.6.2. Buồng cháy thống nhất

1.6.3. Ưu nhược điểm của buồng cháy thống nhất so với buồng cháy ngăn cách

1.7. Các nghiên cứu cải tiến buồng cháy trên động cơ diesel cỡ nhỏ

1.7.1. Các nghiên cứu trên thế giới

1.7.2. Các nghiên cứu tại Việt Nam

1.8. Đề xuất giải pháp cải thiện các tính năng kinh tế, kỹ thuật và phát thải cho động cơ diesel dùng trong nông nghiệp ở Việt Nam

1.9. Đối tượng nghiên cứu

1.10. Phương án thực hiện đề tài

1.11. Kết luận chương 1

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHẦN MỀM TÍNH TOÁN

2.1. Lý thuyết hình thành hỗn hợp và cháy trên động cơ diesel

2.1.1. Quá trình hình thành hỗn hợp trên động cơ diesel

2.1.2. Quá trình hình thành hỗn hợp trên động cơ diesel có buồng cháy thống nhất

2.2. Các thông số chung ảnh hưởng đến quá trình hình thành hỗn hợp và cháy của động cơ diesel buồng cháy thống nhất

2.2.1. Các thông số hệ thống nhiên liệu

2.2.2. Ảnh hưởng của tỉ số nén động cơ

2.2.3. Các thông số liên quan đường nạp

2.2.4. Ảnh hưởng của các thông số hình học đến quá trình hình thành hòa khí động cơ diesel buồng cháy thống nhất

2.2.4.1. Kết cấu buồng cháy đỉnh piston

2.2.4.2. Các kết cấu khác

2.3. Các mô hình toán học. Cơ sở lý thuyết các phần mềm sử dụng trong tính toán cải tiến buồng cháy thống nhất

2.3.1. Cơ sở lý thuyết phần mềm Ansys ICE

2.3.1.1. Các phương trình bảo toàn

2.3.1.2. Các phương trình tính toán đối với tia phun

2.3.2. Cơ sở lý thuyết của AVL-Boost và AVL Hydsim

2.3.2.1. Cơ sở lý thuyết phần mềm AVL Boost

2.3.2.2. Cơ sở lý thuyết của AVL-Hydsim

2.4. Quy trình các bước thực hiện tính toán cải tiến kết cấu buồng cháy

2.5. Kết luận chương 2

3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG

3.1. Đánh giá các thông số cơ bản của piston nguyên bản

3.2. Mô phỏng động cơ với các trường hợp buồng cháy bằng phần mềm AVL-Boost

3.2.1. Xây dựng mô hình mô phỏng

3.2.2. Các chế độ mô phỏng

3.2.3. Kết quả mô phỏng

3.3. Xác định quy luật cấp nhiên liệu trong động cơ RV125-2 bằng phần mềm AVL-Hydsim

3.3.1. Xây dựng mô hình

3.3.2. Các chế độ mô phỏng

3.3.3. Kết quả mô phỏng

3.4. Mô phỏng đánh giá ảnh hưởng của kết cấu buồng cháy đỉnh piston bằng phần mềm Ansys - ICE

3.4.1. Mô phỏng quá trình nạp

3.4.2. Mô phỏng quá trình cháy

3.4.3. Ảnh hưởng của các kết cấu buồng cháy đỉnh piston đến các thành phần phát thải trong động cơ

3.5. Kết luận chương 3

4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

4.1. Mục đích thực nghiệm

4.2. Mục tiêu và phạm vi thực nghiệm

4.2.1. Mục tiêu thực nghiệm

4.2.2. Đối tượng và phạm vi thực nghiệm

4.3. Nội dung thực nghiệm

4.4. Thiết kế và chế tạo kết cấu đỉnh piston của động cơ cải tiến

4.5. Trang thiết bị thực nghiệm

4.5.1. Lắp đặt mô hình lên băng thử

4.5.2. Băng thử DW16

4.5.3. Thiết bị phân tích khí thải

4.5.4. Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu

4.5.5. Cảm biến đo áp suất

4.6. Nhiên liệu thực nghiệm

4.7. Sơ đồ bố trí hệ thống thực nghiệm

4.8. Chế độ thực nghiệm

4.9. Kết quả thực nghiệm và thảo luận

4.9.1. So sánh tính năng kinh tế, kỹ thuật của động cơ

4.9.2. So sánh thực nghiệm với mô phỏng

4.10. Kết luận chương 4

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC CÁC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

BẰNG PHẦN MỀM ANSYS ICE

I. Tổng quan về buồng cháy động cơ diesel cỡ nhỏ

Buồng cháy là một phần quan trọng trong cấu trúc của động cơ diesel. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và mức phát thải của động cơ. Các dạng buồng cháy phổ biến bao gồm buồng cháy ngăn cách và buồng cháy thống nhất. Mỗi loại có những ưu nhược điểm riêng. Buồng cháy thống nhất thường cho hiệu suất cao hơn, nhưng lại có thể gặp khó khăn trong việc kiểm soát phát thải. Việc nghiên cứu và cải tiến buồng cháy là cần thiết để tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu khí thải độc hại. Theo nghiên cứu, việc tối ưu hóa thiết kế buồng cháy có thể giúp cải thiện đáng kể hiệu suất động cơ diesel.

1.1. Các dạng buồng cháy

Có hai dạng buồng cháy chính trong động cơ diesel: buồng cháy ngăn cách và buồng cháy thống nhất. Buồng cháy ngăn cách thường có cấu trúc phức tạp hơn, giúp kiểm soát tốt hơn quá trình cháy. Ngược lại, buồng cháy thống nhất đơn giản hơn nhưng có thể dẫn đến hiệu suất thấp hơn trong một số trường hợp. Nghiên cứu cho thấy rằng việc lựa chọn dạng buồng cháy phù hợp có thể ảnh hưởng lớn đến hiệu suất và phát thải của động cơ cỡ nhỏ.

II. Nhiên liệu diesel và ảnh hưởng đến hiệu suất động cơ

Nhiên liệu diesel là nguồn năng lượng chính cho động cơ diesel cỡ nhỏ. Chất lượng và loại nhiên liệu ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và mức phát thải. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng nhiên liệu diesel sinh học có thể cải thiện hiệu suất và giảm phát thải khí độc hại. Các giải pháp công nghệ như cải tiến hệ thống cung cấp nhiên liệu cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất động cơ. Việc nghiên cứu và phát triển các loại nhiên liệu thay thế là cần thiết để đảm bảo tính bền vững trong tương lai.

2.1. Tác động của nhiên liệu đến hiệu suất

Nhiên liệu có chất lượng tốt sẽ giúp động cơ diesel hoạt động hiệu quả hơn. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng nhiên liệu có chỉ số cetan cao có thể cải thiện quá trình cháy, từ đó nâng cao hiệu suất và giảm phát thải. Việc nghiên cứu các loại nhiên liệu thay thế như biodiesel cũng đang được quan tâm, nhằm tìm ra giải pháp bền vững cho ngành nông nghiệp.

III. Công nghệ cải tiến buồng cháy

Công nghệ cải tiến buồng cháy là một trong những giải pháp quan trọng để nâng cao hiệu suất và giảm phát thải cho động cơ diesel cỡ nhỏ. Việc áp dụng các phần mềm mô phỏng như Ansys ICE và AVL-Boost giúp các nhà nghiên cứu có thể tối ưu hóa thiết kế buồng cháy. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc cải tiến kết cấu buồng cháy có thể dẫn đến sự gia tăng đáng kể về hiệu suất và giảm thiểu khí thải độc hại. Các giải pháp công nghệ này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

3.1. Mô phỏng và tính toán

Mô phỏng và tính toán là bước quan trọng trong việc cải tiến buồng cháy. Các phần mềm như Ansys ICE cho phép mô phỏng quá trình cháy và hình thành hỗn hợp trong buồng cháy. Kết quả từ các mô phỏng này giúp các nhà nghiên cứu điều chỉnh thiết kế buồng cháy để đạt được hiệu suất tối ưu. Việc áp dụng công nghệ mô phỏng không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu chi phí trong quá trình nghiên cứu và phát triển.

IV. Kết luận và hướng phát triển

Nghiên cứu về buồng cháy cho động cơ diesel cỡ nhỏ đã chỉ ra rằng việc cải tiến thiết kế buồng cháy và sử dụng nhiên liệu chất lượng cao là rất cần thiết. Các giải pháp công nghệ hiện đại như mô phỏng và tính toán giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm phát thải. Hướng phát triển trong tương lai cần tập trung vào việc nghiên cứu các loại nhiên liệu thay thế và cải tiến công nghệ để đảm bảo tính bền vững cho ngành nông nghiệp. Việc áp dụng các công nghệ mới sẽ giúp nâng cao hiệu suất và bảo vệ môi trường.

4.1. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc phát triển các loại nhiên liệu thay thế và cải tiến công nghệ buồng cháy. Việc nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của các thông số hình học đến quá trình cháy cũng là một hướng đi tiềm năng. Các giải pháp công nghệ mới cần được áp dụng để nâng cao hiệu suất và giảm thiểu khí thải, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp.

Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu hoàn thiện buồng cháy cho động cơ diesel cỡ nhỏ