chương 1. QUÁ TRÌNH ĐỐT CHÁY NHIỆT ĐỘ THẤP .1 Nguyên lý đốt cháy ở nhiệt độ thấp .2 Nạp hỗn hợp đồng nhất và đốt cháy do nén .1 Nguyên lý quá trình cháy đồng nhất .2 Quá trình tự cháy và giải phóng nhiệt HCCI .3 Đặc điểm quá trình cháy HCCI.3 Đốt cháy hỗn hợp đồng nhất hòa trộn trước do nén .4 Kết luận chương 2. NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ DIESEL ĐỐT CHÁY THEO PHƯƠNG PHÁP PCCI SỬ DỤNG CÁC HỖN HỢP NHIÊN LIỆU WCO .2 Đối tượng nghiên cứu và nhiên liệu mô phỏng .1 Động cơ nghiên cứu .2 Nhiên liệu nghiên cứu .3 Xây dựng mô hình mô phỏng .1 Phần mềm mô phỏng ANSYS Fluent .2 Cơ sở lý thuyết mô hình ngọn lửa trong quá trình đốt cháy PCCI trong phần mềm ANSYS Fluent .4 Xây dựng mô hình mô phỏng.1 Mô hình phần tử hữu hạn và thiết lập mô phỏng.2 Điều kiện biên.5 Kết quả mô phỏng.1 Nhiên liệu diesel – PCCI : 60% và 40% .2 Nhiên liệu diesel 90% - WCO 10% (B10) – PCCI: 60% và 40%. Nhiên liệu diesel 80% - WCO 20% (B20) – PCCI: 60% và 40% .4 Nhiên liệu diesel 70% - WCO 30% (B30) – PCCI: 60% và 40% .5 Nhiên liệu diesel 60% - WCO 40% (B40) – PCCI: 60% và 40% .6 Kết luận chương 3.
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM .1 Mục tiêu thực nghiệm.2 Mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm .2 Phạm vi và điều kiện thực nghiệm .3 Quy trình, chế độ và trang thiết bị thử nghiệm .1 Nhiên liệu thử nghiệm .2 Trang thiết bị thử nghiệm .3 Quy trình thử nghiệm .4 Chế độ thử nghiệm .4 Kết quả thực nghiệm và thảo luận .1 Kết quả thực nghiệm đánh giá các đặc tính động cơ .2 Kết quả thực nghiệm đánh giá các đặc tính động cơ khi sử dụng B20 và EGR .3 Kết quả thực nghiệm đánh giá các đặc tính động cơ khi sử dụng B20 -EGR (20%) và phun hai giai đoạn.4 Kết quả thực nghiệm đánh giá các thông số quá trình cháy động cơ .5 Kết quả thực nghiệm đánh giá phát thải động cơ.5 So sánh kết quả tính toán mô phỏng với kết quả thực nghiệm .6 Kết luận chương 4. 131 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. 132 Kết luận chung. 132 Hướng phát triển.
133 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN. 150 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu, Ghi chữ viết Diễn giải chú tắt ATDC After top dead center (Sau điểm chết trên) A/F Air/Fuel ratio (Tỷ lệ không khí/nhiên liệu) ARC Active radical combustion (Quá trình đốt cháy gốc tự do) ATAC Active thermo - atmosphere combustion (Quá trình đốt cháy nhiệt khí chủ động) BR Burn rate (Tốc độ cháy) BTDC Before top dead center (Trước điểm chết trên) BTE Brake thermal efficiency (Hiệu suất nhiệt) CA Crank angle (Góc quay trục khuỷu) CAD Crank angle degree (Độ quay trục khuỷu) CD Combustion duration (Quá trình cháy) CFD Computational fluid dynamics (Tính toán động lực học chất lỏng) CHRR Cumulative heat release rate (Lượng nhiệt giải phóng tích lũy) CI Compression ignition (Động cơ cháy do nén) CIHC Compression ignited homogeneous charge (Đốt cháy đồng nhất do nén) CN Cetane number (Chỉ số cetan) CO Carbon monoxide (Nồng độ CO) CP Cylinder pressure (Áp suất xi lanh) CR Compresstion ratio (Tỷ số nén) DCN Derived cetane number (Chỉ số cetan nguồn gốc) DE Diesel engine (Động cơ diesel) DI Direct injection (Động cơ phun nhiên liệu trực tiếp) Ký hiệu, Ghi chữ viết Diễn giải chú tắt DOC Diesel oxidation catalyst (Xúc tác oxi hoá động cơ diesel) DPF Diesel particulate filter (Bộ lọc muội than) ECL Exhaust center lift timing (Thời điểm nâng xú páp thải) EGR Exhaust gas recirculation (Hệ thống tuần hoàn khí xả) EOC End of combustion (Kết thúc cháy) EOI End of injection (Kết thúc phun) EVC Exhaust valve closing timing (Thời điểm đóng xú páp thải) HCCI Homogeneous charge compression (Nén hỗn hợp đồng nhất) HRR Heat release rate (Tốc độ giải phóng nhiệt) IMEP Indicated mean effective pressure (Áp suất trung bình chỉ thị) IMP Intake manifold pressure (Áp suất đường ống nạp) IP Injection pressure (Áp suất phun) IT Injection time (Thời gian phun) LTC Low temperature combustion (Cháy nhiệt độ thấp) MFB Mass fraction burned (Phần khối lượng bị đốt cháy) MGT Mean gas temperature (Nhiệt độ khí trung bình) MK Modulated kinetics (Động học điều biến) NHRR Net heat release rate (Tốc độ tỏa nhiệt ròng) OKP Optimized kinetic process (Quá trình động học tối ưu hóa) PCCI Partially premixed compression ignition (Cháy do nén hỗn hợp trước một phần) PM Particulate matters (Muội than) PREDIC Premixed Lean Diesel Combustion (Đốt cháy diesel hỗn hợp nghèo hòa trộn trước) Ký hiệu, Ghi chữ viết Diễn giải chú tắt RCCI Reactivity controlled compression ignition (Kiểm soát phản ứng cháy do nén) ROI Rate of injection (Tỷ lệ phun) RON Research octane number (Chỉ số octan) RP Rail pressure (Áp suất đường ống chung) RPR Rate of pressure rise (Tốc độ tăng áp suất) SCCI Stratified Charge Compression Ignition (Đốt cháy do nén hỗn hợp phân tầng) SCR Selective catalytic reduction (Kiểm soát khí thải chọn lọc) SI Spark ignition (Góc đánh lửa) SR Swirl rate (Tỉ lệ xoáy lốc) SOC Start of combustion (Bắt đầu cháy) SOC Start of combustion (Bắt đầu cháy) SOI Start of ignition (Bắt đầu đánh lửa) SOMI Start Of main injection (Bắt đầu phun chính) SOPI Start Of pilot injection (Bắt đầu phun phụ) TDC Top dead center (Điểm chết trên) TS Toyota - Soken UNIBUS Unifrom bulky combustion system (Hệ thống đốt cháy cồng kềnh đồng nhất) VCR Variable compression ratio (Tỉ số nén biên thiên) VGT Variable geometry turbocharger (Bộ tăng áp thay đổi hình dạng) WCO Waste cooking oil (Dầu ăn thải) DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ quá trình hình thành PM cùng với thành phần điển hình của PM [36]. 2 Tiêu chuẩn khí thải NOx và PM trên thế giới [43].3 Trình tự hình ảnh của quá trình đốt cháy diesel ở 1200 vòng/phút và áp suất phun 160 MPa [43].4 HRR và hình ảnh ngọn lửa phát quang ở mức tải 20 bar IMEP và áp suất phun 2500 bar trong động cơ diesel [55].5 Sự hình thành phát triển của động cơ diesel [54].6 Mô hình về quá trình phun nhiên liệu trong động cơ diesel [59].7 Trình bày sơ đồ ba chế độ đốt cháy chính và các quá trình trung gian trong động cơ đốt trong [61].8 Các phương pháp đốt cháy dựa trên phản ứng nhiên liệu [43].9 Xu hướng hợp nhất công nghệ động cơ diesel và động cơ xăng thông thường vào động cơ LTC [43].2 Sự phát triển của các phương pháp đốt cháy khác nhau trong động cơ IC.3 (a) Quá trình đốt cháy HCCI. (b) So sánh quá trình đốt cháy của động cơ xăng, động cơ diesel và HCCI trong chu kỳ bốn kỳ .4 Minh họa giải phóng nhiệt một và hai giai đoạn trong quá trình đốt cháy HCCI cho hai loại nhiên liệu khác nhau [102].5 Ưu điểm của động cơ HCCI, những khó khăn lớn và các giải pháp.6 Sự thay đổi của HHR cho PCCI phun trực tiếp sớm - muộn và động cơ diesel thông thường [58][119][120].7 Mô hình khái niệm cho quá trình đốt cháy diesel thông thường và LTC (phun một lần pha loãng) cho động cơ hạng nặng [91].8 Sự biến đổi của NOx và muội than với EGR ở 8 bar IMEP cho (a) CR = 12.1 Sơ đồ ternary cho nhũ tương WCO với ethanol và nước.2 Sơ đồ thuật toán tách biệt trên cơ sở áp suất.3 Hình học của buồng đốt với các lựa chọn được đặt tên.4 Mô hình phần tử hữu hạn .5 Số liệu chất lượng phần tử .6 Vận tốc của nhiên liệu(Điều kiện biên tuần hoàn) .6 Nhiệt độ bên trong xi lanh.8 Phần khối lượng của diesel .9 Kết quả mô phỏng ứng với mômen xoắn 19,5 Nm.10 Kết quả mô phỏng ứng với mômen xoắn 14,625 Nm.11 Kết quả mô phỏng ứng với mômen xoắn 9,75 Nm.12 Kết quả mô phỏng ứng với mômen xoắn 4,875 Nm.13 Kết quả mô phỏng ứng với mômen xoắn 19,5 Nm.14 Kết quả mô phỏng ứng với mômen xoắn 14,625 Nm.15 Kết quả mô phỏng ứng với mômen xoắn 9,75 Nm.16 Kết quả mô phỏng ứng với mômen xoắn 4,875 Nm.17 Kết quả mô phỏng ứng với mômen xoắn 19,5 Nm.18 Kết quả mô phỏng ứng với mômen xoắn 14,625 Nm.19 Kết quả mô phỏng ứng với mômen xoắn 9,75 Nm.20 Kết quả mô phỏng ứng với mômen xoắn 4,875 Nm.21 Kết quả mô phỏng ứng với mômen xoắn 19,5 Nm.22 Kết quả mô phỏng ứng với mômen xoắn 14,625 Nm.23 Kết quả mô phỏng ứng với mômen xoắn 9,75 Nm.24 Kết quả mô phỏng ứng với mômen xoắn 4,875 Nm.25 Kết quả mô phỏng ứng với mômen xoắn 19,5 Nm.26 Kết quả mô phỏng ứng với mômen xoắn 14,625 Nm.27 Kết quả mô phỏng ứng với mômen xoắn 9,75 Nm.28 Kết quả mô phỏng ứng với mômen xoắn 4,875 Nm.1 Quy trình sản xuất metyl este dầu ăn thải.2 Động cơ Kirloskar TV1 .3 Thiết lập góc phun chính .4 Thiết lập góc phun theo phương pháp đốt cháy PCCI.5 Thiết lập lượng phun theo phương pháp đốt cháy PCCI .6 Sơ đồ bố trí thử nghiệm PCCI .7 Sơ đồ bố trí chi tiết về các bộ phận của hệ thống nhiên liệu.8 Đồ thị thể hiện công suất động cơ tại các mức tải trọng và loại nhiên liệu khác nhau.9 Đồ thị thể hiện hiệu suất nhiệt động cơ tại các mức tải trọng và loại nhiên liệu khác nhau.10 Đồ thị thể hiện suất tiêu hao nhiên liệu tại các mức tải trọng và loại nhiên liệu khác nhau.11 Đồ thị thể hiện áp suất có ích trung bình tại các mức tải trọng, và loại nhiên liệu khác nhau.12 Đồ thị thể hiện công suất động cơ với nhiên liệu B20 và EGR.13 Đồ thị thể hiện hiệu suất nhiệt động cơ với nhiên liệu B20 và EGR.14 Đồ thị thể hiện suất tiêu hao nhiên liệu với nhiên liệu B20 và có hệ thống EGR làm việc.15 Đồ thị thể hiện áp suất có ích trung bình động cơ sử dụng nhiên liệu B20 và có hệ thống EGR làm việc.16 Đồ thị thể hiện công suất động cơ khi sử dụng nhiên liệu B20 – hệ thống EGR làm việc 20% ứng với các góc phun khác nhau.17 Đồ thị thể hiện hiệu suất nhiệt động cơ khi sử dụng nhiên liệu B20 – hệ thống EGR làm việc 20% ứng với các góc phun khác nhau .18 Đồ thị thể hiện suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ khi sử dụng nhiên liệu B20 – hệ thống EGR làm việc 20% ứng với các góc phun khác nhau.19 Đồ thị thể hiện Áp suất có ích trung bình của động cơ khi sử dụng nhiên liệu B20 – hệ thống EGR làm việc 20% ứng với các góc phun khác nhau.20 Đồ thị thể hiện áp suất xi lanh của động cơ khi sử dụng nhiên liệu B10, B20, B30, B40.21 Đồ thị thể hiện khối lượng nhiên liệu đốt cháy của động cơ khi sử dụng khối nhiên liệu B10, B20, B30, B40.