đặt vấn đề đối với các nhà sản xuất về việc nâng cao chất lượng sản phẩm, chuyển đổi dây chuyền, đẩy mạnh sản xuất hàng loạt để giảm giá thành sản phẩm, tăng sự cạnh tranh cho những sản phẩm trong nước và đưa sản phẩm trong nước ra thị trường quốc tế. Động cơ diesel sử dụng trong nông nghiệp tại Việt Nam Sau hơn 30 năm đổi mới, nông nghiệp nước ta đã có bước tiến đáng kể, đưa Việt Nam trở thành một trong những nước xuất khẩu gạo hàng đầu thế giới cùng với nhiều mặt hàng có kim ngạch xuất khẩu hàng tỷ USD. Tuy vậy, quá trình cơ giới hóa sản xuất nông nghiệp diễn ra còn khá chậm, lực lượng lao động trong nông nghiệp còn nhiều, năng suất lao động thấp và gây lãng phí, thất thoát trong các khâu chế biến, thu hoạch, bảo quản. Do đó, làn sóng cách mạng công nghiệp lần thứ tư (CMCN 4.0) đang là cơ hội để ngành nông nghiệp Việt Nam phát triển mạnh mẽ theo một hướng mới.
Tại Việt Nam, dân số sống bằng nghề nông chiếm 70% dân số cả nước, 57% lực lượng lao động xã hội làm việc trong ngành nông nghiệp nhưng chỉ tạo ra chưa đầy 20% GDP. Điều này dẫn đến chênh lệch thu nhập giữa nông dân và thị dân ngày càng cao. Do vậy, trong quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa và hội nhập kinh tế quốc tế, sản phẩm cơ khí phục vụ nông nghiệp tại Việt Nam đã được quan tâm hơn, với đa dạng các chủng loại sản phẩm gồm: động cơ đốt trong đến 30 mã lực, máy làm đất (máy cày 4 và 2 bánh), máy thu hoạch (gặt đập liên hợp, gặt lúa xếp dãy, máy tuốt lúa), máy bơm nước, máy phun thuốc sâu, máy bảo quản và chế biến (xay xát lúa gạo, máy sấy)[1]. Hiện nay, thị trường động cơ diesel nhỏ (dưới 30 mã lực), máy kéo và máy nông nghiệp có thể phân thành 3 mảng chính: Sản phẩm nội địa, sản phẩm Trung Quốc, sản phẩm là các loại máy cũ nhập khẩu từ Nhật, Hàn Quốc.
Sản phẩm nội địa chủ yếu do các đơn vị của Tổng công ty Máy động lực và Máy nông nghiệp Việt Nam (VEAM) sản xuất và lắp ráp có tính chất công nghiệp, có kiểm định. Sản phẩm Trung Quốc gồm hai dòng chính, nhập khẩu từ các nhà sản xuất chính thống và nhập khẩu biên mậu từ các nhà sản Hình 1.1 Cơ giới hoá nông nghiệp xuất tư nhân chủ yếu là các máy nhái, máy giả ở Việt Nam nhãn hiệu của các nhà sản xuất chính thống. Ngoài ra, có một số doanh nghiệp trong nước lắp ráp máy nông nghiệp, động cơ Trung Quốc dưới hình thức nhập linh kiện về để lắp ráp. Xét về vị trí cạnh tranh giữa các đơn vị sản xuất máy động lực và máy nông nghiệp trong nước có tính chất công nghiệp (tức là có chi tiết nội địa hoá trên 60%) thì VEAM là đơn vị đứng đầu.
Tuy nhiên hiện nay, thị phần động cơ nông nghiệp của các doanh nghiệp trong nước mới chiếm khoảng 30% (trong đó VEAM chiếm 25%). 7 Một tỷ trọng lớn, chiếm 60% số máy móc phục vụ nông nghiệp có nguồn gốc từ Trung Quốc, còn lại là Nhật Bản và Hàn Quốc. So sánh cùng chủng loại, máy sản xuất trong nước đắt hơn máy của Trung Quốc từ 15-20%. Các máy móc nông nghiệp nhập khẩu này có các tính năng về kinh tế, kỹ thuật và phát thải không được kiểm soát bởi các tiêu chuẩn, quy định cũng như không chịu sự quản lý của các cơ quan chức năng.
Phần lớn số lượng động cơ này là động cơ diesel đã qua sử dụng có xuất xứ từ nước ngoài mà chủ yếu là từ Trung Quốc. Điều này dẫn đến việc các động cơ này có mức phát thải lớn, gây ô nhiễm môi trường đặc biệt là khi số lượng động cơ này đang tăng lên nhanh chóng và nhiều động cơ còn chưa được kiểm tra bảo dưỡng định kì. Bên cạnh đó, các sản phẩm sản xuất trong nước còn thiếu sự đa dạng về chủng loại, giá thành so với các sản phẩm nhập khẩu lại không hề có sự cạnh tranh. Mặt khác, dây chuyền sản xuất trong nước đã lạc hậu về mặt công nghệ, công nghệ chế tạo chủ yếu là được chuyển giao từ nước ngoài trong khi công nghệ trong nước chưa thể theo kịp nên đã làm hạn chế khả năng cạnh tranh của sản phẩm máy nông nghiệp sản xuất trong so với các sản phẩm nhập khẩu từ nước ngoài dù đây là thị trường khá giàu tiềm năng.
Nhằm duy trì và gia tăng thị phần trong nước với nhiều tiềm năng phát triển cũng như từng bước vươn ra thị trường thế giới, Tổng công ty Máy động lực và Máy nông nghiệp Việt Nam đã và đang thực hiện hàng loạt các dự án nâng cao năng lực sản xuất; phối hợp với các nhà khoa học tại các trường Đại học thực hiện các nghiên cứu phát triển nhằm từng bước cải thiện các tính năng kinh tế, kỹ thuật của các mẫu động cơ hiện có. Hiện tại, VEAM cũng đang hướng Hình 1.2 Động cơ máy nông nghiệp cũ gây ô đến việc nghiên cứu, đưa ra các phương nhiễm môi trường án hoàn thiện buồng cháy thống nhất – hiên đang được sử dụng rộng rãi trên động cơ máy nông nghiệp với nhiều ưu điểm so với loại buồng ngăn cách được sử dùng trước đó để áp dụng vào sản xuất hàng loạt trên các động cơ mới. Các giải pháp công nghệ cải thiện tính năng kinh tế, kĩ thuật của động cơ diesel 1. Nhóm giải pháp về kết cấu a.
Thay đổi kết cấu vòi phun Các thông số về công suất, hiệu suất của động cơ diesel và các chỉ số về đặc tính khí thải của động cơ phần lớn được xác định bởi sự hoàn thiện của quá trình phun nhiên liệu và quá trình hình thành hỗn hợp. Đổi lại, bản chất của việc tiến hành các quá trình này phần lớn phụ thuộc vào thiết kế của hệ thống phun nhiên liệu. Một yếu tố cần thiết cho hệ thống phun nhiên liệu là vòi phun, nó hình thành nên các đặc tính của quá trình phun và phun nhiên liệu. Thiết kế của vòi phun quyết định các đặc điểm hình học, cấu trúc và độ mịn của các tia nhiên liệu và nhiều thông số khác của quá trình phun nhiên liệu.
Việc tối ưu hóa các thông số và đặc tính định mức ở mỗi chế độ vận hành là cần thiết để tạo ra thiết bị cung cấp nhiên liệu cho động cơ diesel. 8 Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng quá trình hình thành hỗn hợp là tối ưu nếu hỗn hợp oxy với nhiên liệu là đồng nhất tại tất cả các vùng. Điều kiện này được đảm bảo trong trường hợp tất cả các tia nhiên liệu tiếp cận thành buồng đốt cùng lúc hoặc có độ trễ nhỏ. Trong vòi phun nhiên liệu thông thường, sau khi kim phun đóng, kết thúc phun luôn tồn tại một thể tích đáng kể phía sau bề mặt làm việc và chứa đầy nhiên liệu.
Thể tích này gọi là thể tích chết. Trong quá trình giãn nở, nhiên liệu từ thể tích chết sẽ bay hơi vào buồng cháy góp phần làm cho thành phần HC trong khí thải tăng lên.3 Vòi phun thông thường và sử dụng vòi phun có thể tích chết nhỏ sẽ giảm vòi phun có thể tích chết nhỏ được thành phần độc hại HC. Vào năm 2021, Jan Monieta và Lech Kasyk đã có những nghiên cứu về ảnh hưởng của các thông số hình học của vòi phun đến chất lượng hình thành hòa khí ở động cơ diesel. Nghiên cứu chỉ ra rằng các thông số hình học như đường kính lỗ phun, độ nhám bề mặt lỗ phun có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu năng làm việc của chi tiết, độ tin cậy, tính kinh tế nhiên liệu của toàn bộ hệ thống nhiên liệu [5].
Lựa chọn góc phun sớm thích hợp Khi tăng góc phun sớm, quá trình cháy bắt đầu và kết thúc sớm hơn (lượng nhiên liệu không đổi) vì thế nhiệt độ khí xả giảm, đồng thời áp suất cháy cực đại tăng lên, tăng tốc độ, tăng áp suất, công nén tăng lên, công giãn nở giảm làm tăng nhiệt độ các chi tiết nhóm piston và xy lanh, tăng nhiệt độ truyền cho nước làm mát. Nếu giảm góc phun sớm, mặc dù thời gian cháy trễ tăng lên nhưng áp suất cháy cực đại vẫn giảm do Hình 1.4 Ảnh hưởng của góc phun sớm đến đặc giai đoạn bắt đầu cháy diễn ra khi tính động cơ [6] thể tích làm việc của xy lanh tăng lên, sự thay đổi áp suất theo góc quay trục khuỷu giảm, suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị tăng, nhiệt độ khí xả tăng, ứng suất nhiệt tăng.4 cho thấy ảnh hưởng của thời điểm phun đến các chỉ tiêu công suất và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ D243 theo tốc độ vòng quay. Đồ thị thể hiện ảnh hưởng lớn của thời điểm phun tới các thông số Ne (kW) và ge (g/kWh). Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng: Nếu góc phun sớm tăng lên 18 độ trước điểm chết trên, Ne tăng và ge giảm.
Nếu tăng góc phun sớm tới 25 độ hoặc giảm tới 15 độ, Ne lại gây ảnh hưởng xấu đến quá trình hình thành hỗn hợp và cháy. Do vậy làm giảm công suất và tăng tiêu hao nhiên liệu [6]. Thay đổi áp suất phun Thông số áp suất phun và áp suất trong xy lanh tại thời điểm phun nhiên liệu quyết định đến cấu trúc tia phun, qua đó ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình hình thành hỗn hợp cháy và cháy nhiên liệu dẫn đến thay đổi các chỉ tiêu công tác của động cơ diesel.5 thể hiện ảnh hưởng của áp suất phun đến các chỉ tiêu Ne, ge của động cơ D243 theo tốc độ vòng quay [6].5 Ảnh hưởng của áp suất phun đến đặc tính Kết quả cho thấy, ở các chế động cơ [6] độ tốc độ khác nhau, khi tăng áp suất phun từ 15 MPa đến 22 MPa đã làm công suất tăng và tiêu hao nhiên liệu giảm theo, sau đó áp xuất phun tiếp tục tăng từ 22 MPa đến 25 MPa lại làm công suất giảm và tiêu hao nhiên liệu tăng. Khi áp suất phun bằng 22 MPa thì công suất đạt cực đại và tiêu hao nhiên liệu đạt cực tiểu, kết quả này cho ta thấy ở chế độ toàn tải với áp suất phun bằng 22 MPa là hợp lý nhất ở các chế độ tốc độ.
Thay đổi lượng phun mồi Trên cơ sở cải thiện quá trình cháy bằng biện pháp phun mồi nhằm cải thiện quá trình hình thành hỗn hợp đã giảm khá tốt hiện tượng gây ồn của động cơ diesel. Kết quả thể hiện trên Hình 1.