Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ sấy tới quá trình cháy HCCI

Bài viết Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ sấy tới quá trình cháy HCCI trình bày ảnh hưởng của nhiệt độ sấy nóng khí nạp tới khả năng làm việc của động cơ HCCI, động cơ này được chuyển đổi từ động cơ diesel truyền thống thông qua giải pháp phun nhiên liệu n - heptan trên đường nạp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ sấy tới quá trình cháy HCCI Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ SẤY TỚI QUÁ TRÌNH CHÁY HCCI Phạm Vũ Nam1 , Đặng Ngọc Duyên1 , Nguyễn Đức Ngọc 1 , Khương Thị Hà2 1 Khoa Cơ khí - Trường Đại học Thủy lợi, email: nampv@tlu.edu.vn 2 Khoa Cơ khí, Trường Đại học Giao thông vận tải 1. GIỚI THIỆU CHUNG Sơ đồ bố trí thử nghiệm được thể hiện như trên hình 1. Các thiết bị, hệ thống thử nghiệm Hiện nay các nhà khoa học đang tập trung được lắp trên băng thử động cơ tạo thành một nghiên cứu và phát triển mô hình cháy do nén hỗn hợp đồng nhất (homogeneous charge hệ thống thử nghiệm và nghiên cứu về động compression ignition - HCCI) cho động cơ cơ đốt trong bao gồm: Băng thử điện DW16, đốt trong vì các ưu điểm nổi trội sau: Phát động cơ nghiên cứu 1 xylanh Kubota thải NOx và PM rất thấp, gần như bằng BD178F(E), thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu không; hiệu suất tương đương với động cơ Fuel Balance 733S, hệ thống điều khiển diesel thông thường; có thể sử dụng đa dạng ECU, thiết bị xác định nồng độ khí thải CEB- các loại nhiên liệu thay thế và có thể thiết lập II, Smoke meter và một số thiết bị phụ trợ quá trình cháy HCCI mà không phải tác động khác. Hình ảnh lắp đặt động cơ thử nghiệm nhiều vào kết cấu của động cơ nguyên bản. và các hệ thống trên trên Hình 1. Nghiên cứu này sẽ trình bày ảnh hưởng của nhiệt độ sấy nóng khí nạp tới khả năng làm việc của động cơ HCCI, động cơ này được chuyển đổi từ động cơ diesel truyền thống thông qua giải pháp phun nhiên liệu n - heptan trên đường nạp. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm. Hình 1. Sơ đồ bố trí thử nghiệm Động cơ thử nghiệm là động cơ diesel Kubota BD178F(E), một xy lanh, không tăng áp, làm mát bằng không khí, động cơ này sử dụng 2 xupap (1 nạp, 1 thải), buồng cháy thống nhất. Hệ thống nhiên liệu của động cơ thử nghiệm được cải tạo lại nhằm cung cấp n - heptan vào đường nạp của động cơ với áp suất 3KG/cm2 nhờ một bơm nhiên liệu. Không khí trước khi hòa trộn với n - heptan sẽ đi qua bộ gia nhiệt để tăng nhiệt độ của không khí, giải pháp đó nhằm tránh hiện tượng bám thành của n - heptan cũng như hỗ trợ cho quá trình bay Hình 2. Lắp đặt động cơ thử nghiệm hơi của nhiên liệu thử nghiệm. và các hệ thống trên băng thử 231 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 Thực nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ sấy nóng khí nạp tới quá trình cháy HCCI cho động cơ KubotaBD178F(E) với lượng n - heptan phun vào đường nạp tại các chế độ: - Tốc độ là 1200(vg/ph) ÷ 2400(vg/ph), với khoảng chia 400vg/ph; - Chế độ tải: 10%, 20% và 30% tải tương ứng với giá trị mô men lần lượt là: 1,24N.m; 2,48N.m và 3,72N.m; - Nhiệt độ sấy nóng khí nạp từ 50o C ÷ 90o C, với khoảng chia 10o C Hình 3. Áp suất trong xy lanh của Với mỗi chế độ xác định được áp suất, tốc động cơ HCCI khi thay đổi nhiệt độ khí nạp độ tỏa nhiệt, tốc độ tăng áp suất, các thành phần phát thải: CO, HC, CO2 , NOx, PM; xác định được thời điểm bắt đầu xuất hiện ngọn lửa lạnh (SOC 1 - Start of combustion 1), thời điểm bắt đầu cháy chính (SOC 2). 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Các kết quả thu được từ quá trình thử nghiệm cho thấy động cơ HCCI có thể hoạt động ổn định tại các chế độ thử nghiệm, tuy nhiên trong khuôn khổ báo cáo này chỉ trình Hình 4. Tốc độ tăng áp suất trong xy lanh bày kết quả ở chế độ 30% tải, tốc độ động cơ HCCI khi thay đổi nhiệt độ khí nạp 2400vg/ph. Trên hình 5 thể hiện tốc độ tỏa nhiệt của 3.1. Kết quả về đặc tính cháy HCCI động cơ HCCI tại chế độ tốc độ 2400vg/ph Hình 3 thể hiện áp suất trong xy lanh của và 30% tải tại các nhiệt độ khí nạp khác động cơ HCCI khi thay đổi nhiệt độ khí nạp nhau. Khi tăng dần nhiệt độ khí nạp động cơ tại 2400 vg/ph và 30% tải, giá trị cực đại của vẫn hoạt động theo nguyên lý cháy HCCI, điều đó được thể hiện qua đường đặc tính tốc áp suất gần như không thay đổi nhưng đỉnh độ tỏa nhiệt vẫn tuân theo đúng lý thuyết đạt giá trị cực đại có xu hướng sớm hơn khi cháy HCCI. tăng nhiệt độ sấy nóng khí nạp. Trên hình 4 là tốc độ tăng áp suất của động cơ HCCI tại chế độ tốc độ 2400vg/ph và 30% tải tại các nhiệt độ khí nạp khác nhau. Khi nhiệt độ khí nạp tăng, tốc độ tăng áp suất cũng tăng theo. Trên hình 5 thể hiện tốc độ tỏa nhiệt của động cơ HCCI tại chế độ tốc độ 2400vg/ph và 30% tải tại các nhiệt độ khí nạp khác nhau. Khi tăng dần nhiệt độ khí nạp động cơ vẫn hoạt động theo nguyên lý cháy HCCI, điều đó được thể hiện qua đường đặc tính tốc Hình 5. Tốc độ tỏa nhiệt của động cơ HCCI độ tỏa nhiệt khi thay đổi nhiệt độ khí nạp 232 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 3.2. Kết quả về phát thải của động cơ 4. NHẬN XÉT VÀ THẢO LUẬN HCCI Thử nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ sấy Khi tăng nhiệt độ sấy nóng khí nạp, n- nóng khí nạp tới động cơ HCCI thấy rằng: heptan bay hơi tốt hơn, tốc độ phản ứng tăng, - Động cơ hoạt động theo nguyên lý HCCI nhiệt độ trong xy lanh tăng nên NOx tăng, tại các chế độ thử nghiệm; bên cạnh đó trong quá trình đo phát thải của - Động cơ HCCI có thể hoạt động ổn địn ...