Luận văn tốt nghiệp GVHD:PGS-TS. PHẠM XUÂN MAI LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 08 năm 2013 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Phạm Phúc Phát HVTH: Phạm Phúc Phát ii MSHV: 11085246009 Luận văn tốt nghiệp GVHD:PGS-TS.
PHẠM XUÂN MAI LỜI CẢM TẠ Trong suốt thời gian 2 năm học tập và nghiên cứu tại trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh, nhận được sự hướng dẫn tận tình của các quí thầy cô và các điều kiện học tập thuận lợi của quí trường tôi đã tiếp thu được nhiều kiến thức hửu ích phục vụ cho quá làm việc và nghiên cứu của mình sau này. Luận văn được hoàn thành ngoài sự cố gắng của bản thân còn có sự giúp đỡ và đóng góp của nhiều cá nhận và tổ chức. Qua đây tôi xin gửi lời cám ơn đến các cá nhân và tổ chức đã giúp đỡ tôi trong suất quá trình thực hiện đề tài. Xin cảm ơn ban giám hiệu trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi theo học lớp cao học chuyên ngành khai thác và bảo trì ô tô - máy kéo.
Xin cảm ơn đến quí Thầy Cô tham gia giảng dạy lớp cao học ô tô niên khoá B2011-2013 đã trang bị cho tôi nhiều kiến thức nền tảng giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Xin cảm ơn thầy PGS.TS Phạm Xuân Mai đã hướng dẫn,chỉ đạo về ý tưởng, phương hướng, nội dung và có những lời khuyên đúng lúc. Xin cảm ơn các Thầy phản biện đã đóng góp nhiều ý kiến quý báo giúp tôi hoàn thiện nội dung tập luận văn. Xin cảm ơn anh Bình, anh Dương, công ty VCAM TECH CO.LTD, đã hổ trợ kỹ thuật để Scan 3D động cơ mô hình thử nghiệm trong đề tài.
Xin cám ơn các thầy cô trong Khoa kỹ thuật giao thông, trường đại học Bách Khoa thành phố HCM, xưởng thí nghiệm động cơ, đã tạo điều kiện thuận lợi về trang thiết bị trong quá trình nghiên cứu đề tài. Mặc dù rất nổ lực, nhưng do kiến thức còn hạn chế, thời gian có hạn và thiết bị hổ trợ thiếu thốn nên khó tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong Quý Thầy Cô và các bạn góp ý thêm để đề tài nghiên cứu này sớm được áp dụng vào thực tế. Học viên thực hiện Phạm Phúc Phát HVTH: Phạm Phúc Phát iii MSHV: 11085246009 Luận văn tốt nghiệp GVHD:PGS-TS.
PHẠM XUÂN MAI TÓM TẮT Cùng với sự phát triển nhanh chóng của quá trình cơ giới hóa ở nông thôn Việt Nam thì nhu cầu động lực trong hoạt động sản xuất cũng tăng nhanh chóng. Bên cạnh đó, việc ứng dụng nhiên liệu sinh học biodiesel sử dụng trên động cơ diesel cũng là một ưu tiên hàng đầu để cắt giảm lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường và duy trì ổn định nguồn cung cấp nhiên liệu. Động cơ diesel 3 xylanh sử dụng buồng cháy xoáy lốc TVC với dãy công suất 20-50HP không những đáp ứng được yêu cầu cho nguồn động lực trong sản xuất mà còn được nhiều nhà khoa học nghiên cứu và đánh giá cao trong việc kết hợp sử dụng các loại nhiên liệu biodiesel đặc biệt là khả năng hòa trộn nhiên liệu và không khí trong loại buồng cháy này. Luận văn với đề tải: “Nghiên cứu quá tạo hỗn hợp động cơ 3 xy lanh diesel phun gián tiếp có buồng cháy three vortex combustion (TVC), sử dụng nhiên liệu sinh học Bio-diesel.
(tham khảo động cơ 3 xy lanh KUBOTA D1703-M-E3B)”, đã được thực hiện để góp phần nghiên cứu, cải tiến quá trình hình thành hỗn hợp cháy của nhiên liệu biodiesel trên loại động cơ 3 xy lanh sử dụng buồng cháy xoáy lốc TVC. Luận văn bao gồm các nội dung cụ thể như sau: Giới thiệu tổng quan và khảo sát nhu cầu động cơ 3 xy lanh, Nghiên cứu sự phân rã của tia phun nhiên liệu và hình thành hỗn hợp cháy trong buồng cháy xoáy lốc, phân tích các đặc tính của nhiên liệu biodiesel, Nghiên cứu mô phỏng 3D quá trình hình thành hỗn hợp cháy trên động cơ diesel 3 xy lanh dùng nhiên liệu biodiesel từ mỡ cá ba sa, Cải tiến buồng cháy xoáy lốc TVC và mô phỏng so sánh khả năng hòa trộn nhiên liệu biodiesel với động cơ nguyên thủy. Kết quả của luận văn đã cho thấy rằng việc cải tiến động cơ diesel 3 xy lanh phun gián tiếp sử dụng công nghệ Three Vortex có thể làm tăng hiệu suất hòa trộn của không khí với nhiên liệu biodiesel và việc ứng dụng các động cơ này trong các hoạt động sản xuất ở nông thôn là rất khả thi. HVTH: Phạm Phúc Phát iv MSHV: 11085246009 Luận văn tốt nghiệp GVHD:PGS-TS.
PHẠM XUÂN MAI ABSTRACT Along with high speed development of mechanization in rural Viet Nam, the demand of dynamic in all kinds of productive activities are increasing significantly. Besides, applying biodiesel fuels on diesel engine is also a priority for reducing greenhouse gas emitting into the atmosphere and sustaining the energy supply. Three cylinders diesel engines using TVC technology with the power range 20- 50HP not only satisfy the demand of dynamic but also especially noted by many scientists in their potential of biodiesel application thanks to its high quality of air fuel mixture formation in the swirl chamber. This thesis with subject: “Researching mixture formation process in three cylinders indirect injection diesel engine with Three Vortex Combustion Chamber (TVC) using bio-diesel fuel.
(referencing model 3 cylinders Kubota D1703-M-E3B)” was carried out in order to improve the mixture formation of biodiesel fuel in TVC chamber of three cylinders diesel engine. the thesis issued following content: General introduction and survey researching about the demand of three cylinders engine. Researching break-up regimes of fuel spray and mixture formation in swirl chamber, analyzing the characters of biodiesel and potential of applying on diesel engine. Simulation researching of application biodiesel from basa oil on original three cylinders indirect injection diesel engine, Modifying the TVC chamber and make comparison with the original engine in their quality of mixture formation.
The results of simulations show that the modification schemes on the swirl- chamber presents the potential to further improve the mixture formation ability of biodiesel fuel and air on diesel engine and using these engines is very feasible in Viet Nam rural areas. HVTH: Phạm Phúc Phát v MSHV: 11085246009 Luận văn tốt nghiệp GVHD:PGS-TS. PHẠM XUÂN MAI MỤC LỤC Trang tựa trang Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân. i Lời cam đoan .ii Cảm tạ.
iv Mục lục. vi Danh sách các chữ viết tắt. x Danh sách các hình. xi Danh sách các bảng.
xiii Chƣơng 1. Tính cấp thiết của đề tài. Nhu cầu động cơ đốt trong ở nông thôn Việt Nam. Nhu cầu động cơ 3 xilanh.
Công nghiêp máy động lực ở Việt Nam. Nhiên liệu thay thế .Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về động cơ 3 xy lanh sử du ̣ng nhiên liê ̣u sinh ho ̣c. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài:. Tình hình nghiên cứu ở trong nước: .Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu.
Mục tiêu nghiên cứu:. Đối tượng nghiên cứu: .Nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu của đề tài.Nhiệm vụ của đề tài:. Phạm vi nghiên cứu:.Phương pháp nghiên cứu. 16 HVTH: Phạm Phúc Phát vi MSHV: 11085246009 Luận văn tốt nghiệp GVHD:PGS-TS.
PHẠM XUÂN MAI Chƣơng 2. Lý thuyết hình thành hỗn hợp cháy trong động cơ đốt trong. Sự phát triển của tia phun nhiên liệu. Sự phân rã động học của các hạt nhiên liệu.
Cơ chế phân rã của tia phun nhiên liệu. Sự tương tác giữa tia phun với thành xilanh. Quá trình tạo hỗn hợp cháy trong động cơ Diesel. Buồng cháy dự bị.
Buồng cháy xoáy lốc. Lý thuyết Three Vortex. Phương trình mô phỏng xoáy lốc Three Vortex. Mô hình chuyển động của xoáy lốc Three Vortex.
Lý thuyết về nhiên liệu biodiesel. Các tính năng khi sử dụng nhiên liệu biodiesel. Các yêu cầu của quá trình nạp và tạo hỗn hợp trên động cơ sử dụng biodiesel. PHÂN TÍCH BUỒNG CHÁY TVCS (trên động cơ 3 xilanh KUBOTA D1703- E3B).
Giới thiệu động cơ KUBOTA D1703-E3B. Lý do chọn động cơ Kubota 3 xy lanh. Thông số kỹ thuâ ̣t chiń h của đô ̣ng cơ Kubota 3 xy lanh. Phân tích kết cấu buồng cháy TVCS.
Buồng cháy xoáy lốc. Cửa buồng cháy. Phân tích quá trình hình thành hỗn hợp cháy. Các yếu tố cải thiện quá trình hòa trộn nhiên liệu Biodiesel trong buồng cháy TVCS.
68 HVTH: Phạm Phúc Phát vii MSHV: 11085246009 Luận văn tốt nghiệp GVHD:PGS-TS. PHẠM XUÂN MAI 3. Nhiệt chớp cháy. Nhiệt trị thấp.
69 Chƣơng 4: MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC. Tổng quan về phần mềm mô phỏng Ansys Fluent. Đối tượng mô phỏng. Mô hình động cơ mô phỏng.
Nhiêu liệu thử nghiệm. Trình tự thực hiện và cơ sở lý thuyết trong mô phỏng. Trình tự thực hiện. Cơ sở lý thuyết của phương pháp mô phỏng.
Xây dựng mô hình và xác lập các thông số động học liên quan đến quá trình hình hỗn hợp cháy trong buồng cháy TVC. Xây dựng mô hình hình học buồng cháy TVC. Chia lưới mô hình. Cài đặt thông số đầu vào cho bài toán.
Mô phỏng động học quá trình hòa trộn nhiên liệu biodiesel. Xử lý và đánh giá kết quả đạt được từ mô phỏng. Nhiệt phận bố trong buồng cháy xoáy lốc. Vận tốc không khí phân bố trong buồng cháy xoáy lốc.
Tỉ số mass fraction phân bố trong buồng cháy xoáy lốc. So sánh độ xuyên thấu của tia phun theo áp suất phun .99 Chƣơng 5: ĐỀ XUẤT VÀ CẢI TIẾN ĐỘNG CƠ. Nghiên cứu và đề suất cải tiến động cơ. Nghiên cứu cải tiến.
Đề suất cải tiến. Mô phỏng quá trình hòa trộn của động cơ TVCS sau khi cải tạo .Các cấu trúc được xét đến. Thiết lập thông số và tiêu chí mô phỏng. 110 HVTH: Phạm Phúc Phát viii MSHV: 11085246009 Luận văn tốt nghiệp GVHD:PGS-TS.
PHẠM XUÂN MAI 5. So sánh và đánh giá kết quả đạt được trước và sau cài tiến. Vận tốc và quỹ đạo chuyển động xoáy lốc trong buồng cháy. Vận tốc và quỹ đạo chuyển động của nhiên liệu trong buồng cháy.
Tỉ số mass fraction giữa không khí và nhiên liệu trong buồng cháy. Nhiệt độ không khí trong buồng cháy. Độ xuyên thấu của tia phun nhiên liệu. Phân tích kết cấu tối ưu.
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ. Tóm tắt kết quả đề tài. Đánh giá kết quả của đề tài. Đề nghị hướng phát triển của đề tài.
128 KẾ HOẠCH DỰ KIẾN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI. 130 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 131 PHỤ LỤC HVTH: Phạm Phúc Phát ix MSHV: 11085246009 Luận văn tốt nghiệp GVHD:PGS-TS.