Nâng cao tính năng kinh tế kỹ thuật và giảm mức độ phát thải ô nhiễm của động cơ xe gắn máy chạy bằng LPG và ethanol (Full)

Ethanol hiện nay đã được pha trộn với xăng theo tỷ lệ nhất định, gọi là xăng sinh học, để sử dụng trên phương tiện giao thông. Việc cung cấp xăng sinh học với tỷ lệ ethanol thấp (dưới 15%) cho động cơ xăng không làm thay đổi hệ thống cung cấp nhiên liệu của xe. Tuy nhiên do ethanol và LPG có trạng thái khác nhau trong điều kiện môi trường nên việc ứng dụng LPG-ethanol cho động cơ đòi hỏi những giải pháp kỹ thuật phức tạp hơn liên quan đến hệ thống cung cấp nhiên liệu.

Nghiên cứu động cơ sử dụng ethanol hay xăng sinh học đã được nhiều nhà khoa học thực hiện, tuy nhiên những công trình nghiên cứu phối hợp sử dụng LPG và ethanol trên xe gắn máy hầu như rất hiếm hoi. Vì vậy việc nghiên cứu tìm kiếm giải pháp công nghệ hiệu quả để có thể tận dụng ưu điểm của cả LPG và ethanol làm nhiên liệu cho xe gắn máy là rất cần thiết.

Với các lý do đó, đề tài “Nâng cao tính năng kinh tế-kỹ thuật và giảm mức độ phát thải ô nhiễm của động cơ xe gắn máy chạy bằng LPG và ethanol” mang ý nghĩa thiết thực ở nước ta. Đề tài này góp phần phát triển công nghệ cung cấp nhiên liệu lỏng/khí riêng rẽ với thành phần nhiên liệu có thể thay đổi linh hoạt, phù hợp với các chế độ vận hành của động cơ. Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ nêu bật các yếu tố ảnh hưởng đến tính năng và mức độ phát thải ô nhiễm của động cơ chạy bằng LPG-ethanol để định hướng cho việc thiết kế hệ thống điều khiển động cơ nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng xe gắn máy sử dụng nhiên liệu thay thế-tái tạo.

NỘI DUNG:

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ....................................... XIV

MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1

1. Tính cấp thiết ......................................................................................................... 1

2. Mục tiêu nghiên cứu.............................................................................................. 3

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................ 4

4. Phương pháp nghiên cứu...................................................................................... 5

5. Cấu trúc nội dung luận án .................................................................................... 5

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu ........................................ 5

7. Các điểm mới chủ yếu của luận án ...................................................................... 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG

NHIÊN LIỆU LPG-ETHANOL CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ....................... 7

1.1. Nhiên liệu sạch ................................................................................................ 7

1.2. Tình hình sử dụng nhiên liệu sinh học ......................................................... 8

1.2.1. Tình hình sử dụng nhiên liệu sinh học trên thế giới .................................. 8

1.2.2. Tình hình sử dụng nhiên liệu sinh học ở Việt Nam.................................... 8

1.3. Tình hình nghiên cứu sử dụng LPG trên động cơ đốt trong .................... 10

1.3.1. Những đặc tính cơ bản của nhiên liệu LPG ............................................ 10

1.3.2. Nghiên cứu sử dụng LPG trên động cơ ô tô ............................................ 10

1.3.3. Nghiên cứu sử dụng LPG trên động cơ xe gắn máy ................................ 12

1.4. Tình hình nghiên cứu ứng dụng ethanol trên động cơ đốt trong ............ 14

1.4.1. Những đặc tính cơ bản của nhiên liệu ethanol ........................................ 14

1.4.2. Nghiên cứu ứng dụng ethanol trên động cơ đốt trong ............................ 16

1.5. Tình hình nghiên cứu ứng dụng kết hợp nhiên liệu LPG-ethanol trên

động cơ đốt trong ................................................................................................. 20

1.6. Kết luận chương 1 ........................................................................................ 24

III

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH CHÁY ................... 26

2.1. Hệ phương trình chảy rối ............................................................................ 26

2.2. Lý thuyết quá trình cháy nhiên liệu khí ..................................................... 27

2.2.1. Lý thuyết cháy của hỗn hợp không hòa trộn trước .................................. 28

2.2.2. Lý thuyết quá trình cháy hỗn hợp hòa trộn trước ................................... 36

2.2.3. Lý thuyết quá trình cháy hòa trộn trước cục bộ ...................................... 42

2.3. Kết luận chương 2 ........................................................................................ 44

CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH NẠP, CHÁY VÀ PHÁT THẢI Ô

NHIỄM CỦA ĐỘNG CƠ XE GẮN MÁY CHẠY BẰNG LPG-ETHANOL .... 46

3.1. Mục tiêu, đối tượng và phương pháp mô phỏng ....................................... 46

3.1.1. Mục tiêu, đối tượng .................................................................................. 46

3.1.2. Phương pháp mô phỏng ........................................................................... 47

3.2. Đặc điểm quá trình cung cấp nhiên liệu LPG-ethanol ............................. 50

3.3. Mô phỏng quá trình nạp nhiên liệu LPG-ethanol ..................................... 50

3.3.1. Mô hình hình học của động cơ và điều kiện biên mô phỏng ................... 50

3.3.2. Ảnh hưởng đặc tính lý hóa của ethanol, LPG đến quá trình phun .......... 53

3.3.3. Quá trình hình thành hỗn hợp khi phun nhiên liệu LPG-ethanol ........... 54

3.3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ khí nạp đến việc hình thành hỗn hợp ............... 62

3.3.5. Điều chỉnh thời gian phun ethanol-LPG theo áp suất trên đường nạp ... 67

3.4. Mô phỏng quá trình cháy hỗn hợp ............................................................. 72

3.4.1. Ảnh hưởng của hệ số tương đương .......................................................... 73

3.4.2. Ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm ........................................................... 75

3.4.3. Ảnh hưởng của tốc độ động cơ ................................................................ 76

3.4.4. Ảnh hưởng của hàm lượng ethanol ......................................................... 80

3.5. Mô phỏng phát thải ô nhiễm khi sử dụng LPG-ethanol ........................... 81

3.5.1. Cơ chế hình thành các chất ô nhiễm ....................................................... 81

3.5.2. Đặc điểm phát thải các chất ô nhiễm ...................................................... 83

3.6. Kết luận chương 3 ........................................................................................ 94

CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

MÔ PHỎNG ............................................................................................................ 96

IV

4.1. Mục đích và nội dung nghiên cứu thực nghiệm ........................................ 96

4.2. Trang thiết bị nghiên cứu ............................................................................ 97

4.2.1. Các thiết bị của bộ tạo tải động cơ .......................................................... 97

4.2.2. Thiết bị phân tích khí xả động cơ MGT5 ............................................... 101

4.3. Chuyển đổi xe gắn máy chạy xăng sang chạy bằng LPG-ethanol ......... 103

4.3.1. Hệ thống phun xăng PGM-FI của động cơ J52C xe Honda RSX ......... 103

4.3.2. Thiết kế mạch điều khiển phun nhiên liệu xăng-LPG-ethanol .............. 105

4.4. Thử nghiệm xe gắn máy chạy bằng nhiên liệu LPG-ethanol trên đường

thực ..................................................................................................................... 111

4.4.1. Chuẩn bị nhiên liệu ................................................................................ 111

4.4.2. Điều kiện thử nghiệm ............................................................................. 111

4.4.3. Kết quả thử nghiệm ................................................................................ 112

4.5. Thử nghiệm xe gắn máy chạy bằng nhiên liệu LPG-ethanol trên bộ tạo

tải động cơ .......................................................................................................... 113

4.5.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm .......................................................................... 113

4.5.2. Lắp đặt động cơ xe gắn máy lên bộ tạo tải động cơ .............................. 114

4.5.3. Quy trình thử nghiệm xe gắn máy trên bộ tạo tải động cơ .................... 117

4.5.4. Các biểu thức quan hệ giữa các đại lượng đo khi thực nghiệm ............ 118

4.6. Đánh giá kết quả thử nghiệm và so sánh kết quả mô phỏng .................. 120

4.6.1. So sánh ảnh hưởng của tốc độ động cơ đến tính năng động cơ cho bởi

mô phỏng và thực nghiệm ................................................................................ 120

4.6.2. So sánh ảnh hưởng hàm lượng ethanol đến tính năng động cơ cho bởi

mô phỏng và thực nghiệm ................................................................................ 122

4.7. Kết luận chương 4 ...................................................................................... 126

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ........................................................... 127

CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .................................................................. 131

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 133

PHỤ LỤC .......

LINK DOWNLOAD

NỘI DUNG: