Luận văn Ứng dụng phần mềm Fluent tính toán mô phỏng quá trình cháy động cơ Vikyno RV125-2 sử dụng hệ thống nhiên liệu kép CNG-Diesel (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Ứng dụng phần mềm Fluent tính toán mô phỏng quá trình cháy động cơ Vikyno RV125-2 sử dụng hệ thống nhiên liệu kép CNG-Diesel (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ĐÌNH QUÝ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM FLUENT TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH CHÁY ĐỘNG CƠ VIKYNO RV125-2 SỬ DỤNG HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU KÉP CNG-DIESEL NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 S K C0 0 4 4 7 3 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11/2014
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  UẬN V N THẠC S NGU ỄN Đ NH QU ỨNG DỤNG PH N M M F UENT TÍNH TO N M PHỎNG QU TR NH CH Đ NG C VIK NO RV125-2 S DỤNG HỆ THỐNG NHI N IỆU K P CNG-DIESEL NGÀNH: KỸ THUẬT C KHÍ Đ NG ỰC - 60520116 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2014
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  UẬN V N THẠC S NGU ỄN Đ NH QU ỨNG DỤNG PH N M M F UENT TÍNH TO N M PHỎNG QU TR NH CH Đ NG C VIKYNO RV125-2 S DỤNG HỆ THỐNG NHI N IỆU K P CNG-DIESEL NGÀNH: KỸ THUẬT C KHÍ Đ NG ỰC - 60520116 Hƣớng n kho họ : PGS TS Tr n T n Hả T n Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2014
4. ỊCH KHOA HỌC I ỊCH S ƯỢC Họ & tên: N uyễn Đìn Quý Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 01/02/1980 Nơi sinh: Huế Quê quán: Phú V ng, Thừ Thiên Huế Dân tộ : Kinh Chứ vụ, đơn vị ông tá trƣớ khi họ tập, nghiên ứu: Giảng viên, kho Công nghệ Ô tô, Trƣờng C o Đẳng Nghề ĐăkLăk. Chỗ ở riêng hoặ đị hỉ liên lạ : Hò Thuận, TP Buôn M Thuột, ĐăkLăk. Điện thoại ơ qu n: Điện thoại i động: 0905 876 239 Fax: E-mail: ndquybkc4@gmail.com II QU TR NH ĐÀO TẠO 1 Đạ ọc: Hệ đào tạo: Chính quy tập trung Thời gi n đào tạo từ 08/1998 đến 12/2003 Nơi họ (trƣờng, thành phố): Trƣờng Đại họ Bá h kho Đà Nẵng, TP Đà Nẵng. Ngành họ : Cơ khí Động lự Tên đồ án, luận án hoặ môn thi tốt nghiệp: Khảo sát Hệ thống phun xăng Điện tử trên Động ơ A16DMS lắp trên xe D ewoo Nubir II. Ngày & nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: Trƣờng Đại họ Bá h kho Đà Nẵng. Ngƣời hƣớng n: PGS.TS Trần Th nh Hải Tùng 2 T ạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy tập trung Thời gi n đào tạo từ 10/2012 đến 10/2014 Nơi họ (trƣờng, thành phố): Trƣờng Đại họ Sƣ phạm Kỹ thuật TP HCM. Ngành họ : Kỹ thuật Cơ khí Động lự Tên luận văn: ng ụng phần mềm Fluent tính toán mô ph ng quá tr nh háy động ơ Vikyno RV125-2 sử ụng hệ thống nhiên liệu k p CNG-Diesel. Ngày & nơi bảo vệ luận văn: Trƣờng Đại họ Sƣ phạm Kỹ thuật TP HCM. Ngƣời hƣớng n: PGS.TS Trần Th nh Hải Tùng 3 Trìn độ n oạ n ữ: tiếng Anh – tr nh độ B1 i
5. 4 Học vị, ọc àm, c ức vụ kỹ t uật được c ín t ức cấp; số bằn , n ày & nơ cấp: Nơ cấp C uyên n àn đào tạo Văn bằn Số ệu bằn N ày cấp ĐHBK Đà Nẵng Cơ khí Động lự Kỹ sƣ B 494246 22/03/2004 III QU TR NH C NG T C CHU N M N KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Côn v ệc đảm T ờ n Nơ côn tác n ệm 07/2004 - 07/2010 Trung tâm Đăng kiểm xe ơ giới 4701S Đăng kiểm viên Kho Công nghệ Ô tô, Trƣờng C o Đẳng Nghề 08/2010 - 09/2012 Giảng viên ĐăkLăk IV C C C NG TR NH KHOA HỌC ĐÃ C NG BỐ X C NHẬN CỦA C QUAN C ĐI HỌC Ngày 12 tháng 11 năm 2014 (Ký tên, đóng ấu) Ngƣời kh i ký tên NGU ỄN Đ NH QU ii
6. ỜI CAM ĐOAN Tôi xin m đo n đây là ông tr nh nghiên ứu ủ tôi. Cá số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thự và hƣ từng đƣợ i ông bố trong bất kỳ ông tr nh nào khá . Tp. Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 11 năm 2014 Tá giả NGU ỄN Đ NH QU iii
7. ỜI CẢM N Để hoàn thành luận văn này tôi xin hân thành ảm ơn và tri ân đến: - PGS.TS Trần Th nh Hải Tùng đã tận t nh hƣớng n kho họ và tạo mọi điều kiện thuận lợi ho tôi trong thời gi n họ tập, nghiên ứu hoàn thành luận văn. - NCS.ThS Huỳnh Phƣớ Sơn đã nhiệt t nh giúp đ và ó những ý kiến đóng góp quý báu. - Quý Thầy, Cô kho Cơ khí Động lự , phòng Đào tạo và tất ả á Thầy, Cô đã giảng ạy trong suốt quá tr nh họ tập tại Trƣờng Đại họ Sƣ phạm Kỹ thuật Tp.HCM. - B n Giám hiệu Trƣờng C o Đẳng Nghề ĐăkLăk đã tạo điều kiện để tôi ó thể hoàn thành khó họ . - Cá nh, hị họ viên lớp C o họ Kỹ thuật Cơ khí Động lự - CKO12B, Đại họ Sƣ phạm Kỹ thuật Tp.HCM ùng tất ả ngƣời thân đã góp ý kiến, động viên tôi trong suốt thời gi n họ tập. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 11 năm 2014 Ngƣời nghiên ứu NGU ỄN Đ NH QU iv
8. T M TẮT Hiện n y nhu ầu sử ụng động ơ đốt trong ở nƣớ t nói hung và động ơ Diesel nói riêng là rất lớn. Trong đó ó động ơ iesel Vikyno RV125-2 một xi l nh, ông suất 12.5HP đ ng đƣợ sử ụng rất rộng rãi trong l nh vự sản xuất nông nghiệp. Tuy nhiên, o hệ thống nhiên liệu ủ động ơ này đƣợ điều khiển hoàn toàn b ng ơ khí nên khi hoạt động, động ơ này v n hƣ đáp ứng đƣợ á yêu ầu kỹ thuật, gây ô nhiễm môi trƣờng và tiêu h o nhiên liệu lớn. Bên ạnh đó là sự ạn kiệt ủ nguồn nhiên liệu l ng truyền thống (xăng và iesel) ng nhƣ vấn đề ô nhiễm môi trƣờng từ á loại động ơ đốt trong sử ụng nhiên liệu xăng và ầu iesel ngày àng trở nên nghiêm trọng. Khí thiên nhiên n n (CNG) đƣợ đánh giá là nguồn nhiên liệu sạ h và ó trữ lƣợng lớn ó thể đƣợ sử ụng th y thế ho á nhiên liệu truyền thống trên á động ơ đốt trong. Hƣớng nghiên ứu ải tạo hệ thống nhiên liệu iesel ơ khí thông thƣờng thành hệ thống sử ụng nhiên liệu k p CNG-Diesel điều khiển b ng điện tử CRDI trên động ơ Vikyno RV125-2 đƣợ thự hiện. Đề tài này s sử ụng phần mềm động lự họ thủy khí FLUENT để xây ựng mô h nh tính toán mô ph ng quá tr nh háy ủ động ơ Vikyno RV125-2 ùng nhiên liệu k p CNG-Diesel. Từ đó, phân tí h và đánh giá kết quả mô ph ng đồng thời so sánh với kết quả thự nghiệm để hoàn thiện mô h nh. Kết quả nghiên ứu mô ph ng giúp ho việ định hƣớng thiết kế, hế tạo hệ thống điều khiển ung ấp nhiên liệu k p CNG- iesel trên mô h nh thự nghiệm. Nghiên ứu này ng ó ý ngh ho ph p giảm bớt á thử nghiệm phứ tạp, giảm hi phí ng nhƣ tiết kiệm thời gi n thử nghiệm. Sự phù hợp giữ mô ph ng và thự nghiệm khẳng định tính hính xá và kho họ trong nghiên ứu. v
9. ABSTRACT Nowaday, the needs of using internal combustion engines at our country are great, especial diesel engines. Diesel engine Vikyno RV125-2 with one cylinder, capacity 12,5HP is being used widely in agriculture. However, due to its's fuel system is controlled by mechanical, so while Vikyno RV125-2 is working, it is not reponse many technical requirements, environmental pollutants and waste fuel. Besides, the exhausted of traditional liquid fuels (gasoline and diesel) and environmental pollution from internal combustion engines using gasoline and diesel fuel is becoming more and more serious. Compressed natural gas (CNG) is considered a clean fuel and have large of reserves can be used as a substitute for traditional fuels in the internal combustion engine. Rehabilitation researching system diesel fuel into conventional mechanical systems using dual fuel CNG-Diesel electronically controlled CRDI (Common Rail Diesel Injection) engine Vikyno on RV125-2 be done. This thesis will use Computational Fluid Dynamics (CFD) Software FLUENT to build computational models simulate combustion engine Vikyno RV125-2 dual fuel CNG-diesel. Since then, analyzing and evaluating simulation results to compare with experimental results in order to complete the model. The results of simulation help us to orient the design, manufacturing controling system provides dual-fuel CNG-diesel in experimental models. This researching allows significant reduction in test complexity, reduce costs and save time trial. The match between simulation and experiment confirm the accuracy and scientific research. vi
10. MỤC ỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv T M TẮT v MỤC LỤC vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT x DANH MỤC CÁC BẢNG xii DANH MỤC CÁC H NH ẢNH xiii CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1 1.1 Tổng quan chung về l nh vự nghiên ứu 1 1.1.1 Nhu cầu sử dụng động ơ đốt trong tại Việt Nam 1 1.1.2 T nh h nh sản xuất, nhu cầu sử dụng động ơ iesel 1 xil nh tại Việt Nam . 1 1.1.3 Nhiên liệu th y thế 3 1.1.4 T nh h nh nghiên ứu sử ụng CNG trên thế giới 7 1.1.5 T nh h nh nghiên ứu sử ụng CNG tại Việt N m 9 1.2 Mụ tiêu và đối tƣợng nghiên ứu 11 1.2.1 Mụ tiêu nghiên ứu 11 1.2.2 Đối tƣợng nghiên ứu 12 1.3 Nhiệm vụ và giới hạn ủ đề tài 12 1.3.1 Nhiệm vụ củ đề tài 12 1.3.2 Giới hạn củ đề tài 12 1.4 Ý ngh kho họ và thự tiễn ủ đề tài 12 1.5 Phƣơng pháp nghiên ứu 12 1.6 Kết luận 13 CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 2.1 Lý thuyết ủ òng hảy rối 14 2.2 Lý thuyết quá tr nh háy nhiên liệu khí 17 2.2.1. Lý thuyết háy ủ hỗn hợp không hò trộn trƣớ 17 2.2.1.1 Lý thuyết về thành phần hỗn hợp 17 vii
11. . Định ngh thành phần hỗn hợp 17 b. Cá phƣơng tr nh huyển đối với thành phần hỗn hợp 19 . Thành phần hỗn hợp theo hệ số tƣơng đƣơng 20 . Mối qu n hệ giữ f với thành phần khối lƣợng á hất, khối lƣợng riêng và nhiệt độ 21 2.2.1.2. Mô h nh tƣơng tá giữ rối và hó họ 22 . Mô tả hàm mật độ xá suất 22 b. Đạo hàm á giá trị đại lƣợng trung b nh từ thành phần hỗn hợp 23 . Dạng giả định ủ hàm p f 24 2.2.2 Lý thuyết quá tr nh háy hỗn hợp hò trộn trƣớ 26 2.2.2.1 Tổng qu n 26 2.2.2.2 L n tràn màng lử 27 2.2.2.3 Tố độ màng lử rối 28 2.2.2.4 Tố độ màng lử hảy tầng 29 2.2.2.5 Mô h nh háy hỗn hợp hò trộn trƣớ trong FLUENT 30 . Tính toán nhiệt độ 30 b. Tính toán khối lƣợng riêng 31 2.2.3 Lý thuyết quá tr nh háy hò trộn trƣớ ụ bộ 32 2.2.3.1 Tổng qu n 32 2.2.3.2 Tính toán á đại lƣợng 32 2.2.3.3. Tố độ màng lử hảy tầng 33 . Cơ sở ữ liệu tố độ màng lử hảy tầng 33 b. Tổng qu n xá định tố độ háy hảy tầng b ng thự nghiệm 35 2.3 Đặ điểm hung ủ hệ thống nhiên liệu k p CNG-Diesel 38 2.4 Giới thiệu phần mềm FLUENT 39 2.4.1 Giới thiệu về phần mềm động lự họ thủy khí FLUENT 6.3 39 2.4.2 Giới thiệu về phần mềm GAMBIT 2.4 41 2.5 Kết luận 43 CHƢƠNG 3 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ VIKYNO RV125-2 44 3.1 Giới thiệu về động ơ Diesel Vikyno RV125-2 44 3.1.1 Giới thiệu hung 44 3.1.2 Hệ thống nhiên liệu động ơ Vikyno RV125-2 47 viii
12. 3.2 Hệ thống nhiên liệu k p CNG-Diesel trên động ơ Vikyno RV125-2 48 3.2.1 Cấu tạo hung 48 3.2.2 Nguyên lý hoạt động ủ hệ thống CRDI sử ụng nhiên liệu k p 52 3.3 Kết luận 53 CHƢƠNG 4 MÔ H NH H A QUÁ TR NH CHÁY NHIÊN LIỆU K P CNG- DIESEL TRONG ĐỘNG CƠ VIKYNO RV125-2 54 4.1 Tính toán mô ph ng quá tr nh háy 54 4.1.1 Thiết lập mô h nh trên G mbit 2.4 với á điều kiện biên 54 4.1.1.1 Kí h thƣớ h nh họ ủ mô h nh 54 4.1.1.2 Phƣơng pháp hi lƣới mô h nh 55 4.1.1.3 Thiết lập mô h nh trên GAMBIT 56 4.1.2 Tính toán mô ph ng với phần mềm FLUENT 58 4.1.2.1 Cài đặt á thông số mô h nh 58 4.1.2.2 Khởi động tính toán và xử lý kết quả 59 4.2 Đánh giá quá tr nh háy 59 4.2.1 Diễn biến quá tr nh háy 59 4.2.2 Đánh giá ảnh hƣởng ủ á yếu tố vận hành 65 4.2.2.1 Ảnh hƣởng ủ gó phun sớm 65 4.2.2.2 Ảnh hƣởng ủ độ đậm đặ hỗn hợp 67 4.2.2.3 Ảnh hƣởng ủ tố độ động ơ đến quá tr nh háy 71 4.3 So sánh kết quả mô ph ng với thự nghiệm 75 4.3.1 Đo ông suất ủ động ơ 75 4.3.2 So sánh kết quả ho bởi mô ph ng và thự nghiệm 76 4.4 Kết luận 77 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRI N 79 A. Kết luận 79 B. Hƣớng phát triển ủ đề tài 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 ix
13. DANH MỤC C C K HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 1. C C K HIỆU MẪU TỰ A TINH 3 Vh [cm ] Thể tí h ông tá 3 Vc [cm ] Thể tí h buồng háy S [mm] Hành tr nh piston D [mm] Đƣờng kính xil nh n [v/ph] Số vòng qu y trụ khuỷu i Số xi l nh Wi [J] Công hỉ thị hu tr nh Ni [kW] Công suất hỉ thị Ne [kW] Công suất ó í h 2. C C K HIỆU MẪU TỰ H ẠP  Tỉ số n n  Số kỳ s Gó phun sớm (độ) λ Hệ số ƣ lƣợng không khí 3 nl Khối lƣợng riêng ủ nhiên liệu, kg/m 3 kk Khối lƣợng riêng ủ không khí, kg/m  Hệ số tƣơng đƣơng, độ đậm đặ ủ hỗn hợp 3. C C CHỮ VIẾT TẮT A/F Tỉ lệ không khí/nhiên liệu QHV Nhiệt trị thể tí h ủ nhiên liệu ĐCT Điểm hết trên ĐCD Điểm hết ƣới CRDI Common Rail Diesel Injection Hệ thống phun ầu điện tử x
14. CNG Compressed Natural Gas Khí thiên nhiên n n CFD Computational Fluid Dynamics Mô ph ng ĐLH thủy khí trên máy tính LNG Liquefied Natural Gas Khí thiên nhiên hó l ng LPG Liquefied Petroleum Gas Khí ầu m hó l ng RNG Re-Normalisation Group Mô h nh k - ɛ đơn giản hó theo nhóm RSM Reynolds Stress Models Mô h nh ứng suất Reynol s LES Large Eddy Simulation Mô h nh xoáy lớn EVM Eddy Viscovity Models Mô h nh độ nhớt động EDC Eddy-Dissipation-Concept Mô h nh tiêu tán xoáy rối SLF Steady Laminar Flamelet Ngọn lử hảy tầng ổn định ULF Unsteady Laminar Flamelet Ngọn lử hảy tầng không ổn định SAE Society of Automotive Engineers Hiệp hội kỹ sƣ ô tô Ho Kỳ VEAM Tổng ông ty Máy Động lự & Máy Nông nghiệp Việt N m SVEAM Công ty TNHHMTV Động ơ & Máy Nông nghiệp Miền N m xi
15. DANH MỤC C C BẢNG Bản 1 1 Nguồn động lự ùng trong nông nghiệp nông thôn. 1 Bản 1 2 Thành phần nguyên tố, đặ tính ủ CNG và nhiên liệu iesel. 5 Bản 2 1 Giá trị ủ á hệ số ủ phƣơng tr nh 2.47 35 Bản 2 2 Giá trị á hệ số phƣơng tr nh 2.49 36 Bản 3 1 Thông số kỹ thuật ủ động ơ Vikyno RV125-2. 45 Bản 4 1 Cá thông số tiêu biểu ủ mô h nh mô ph ng 60 Bản 4 2 Giá trị thành phần hỗn hợp (f) theo hệ số tƣơng đƣơng (). 67 Bản 4 3 Giá trị đo đặ tính ngoài ủ động ơ Vikyno RV125-2. 75 xii
16. DANH MỤC C C H NH ẢNH Hìn 1 1 Biểu đồ phân bố trữ lƣợng CNG trên toàn ầu 7 Hìn 1 2 Ô tô Bus Super Aero City_CNG o Hyun i sản xuất. 8 Hìn 1 3 Biểu đồ ự kiến tăng trƣởng ủ việ sử ụng CNG 9 Hìn 1 4 Trạm ung ấp khí CNG tại V ng Tàu 10 Hìn 2 1 Qu n hệ giữ ffuel, fsec và fox. 18 Hìn 2 2 Qu n hệ giữ ffuel, fsec và psec 18 Hìn 2 3 Biểu iễn đồ thị hàm mật độ xá suất p(f)[12] 23 Hìn 2 4 Ví ụ hàm p f elt k p 24 ̅ f f '2 Hìn 2 5 Sự phụ thuộ logi ủ á đại lƣợng trung b nh  vào , và mô h nh hó họ (hệ thống đoạn nhiệt, một thành phần hỗn hợp)[12] 25 Hìn 2 6 Ảnh hƣởng ủ áp suất đến biến thiên tố độ háy CH4 theo  ở nhiệt độ 400K [21] 34 Hìn 2 7 Ảnh hƣởng áp suất đến biến thiên tố độ háy theo nhiệt độ ở  = 1 34 Hìn 2 8 Ảnh hƣởng ủ nhiệt độ đến tố độ háy hảy tầng ủ hỗn hợp CH4 không khí bị làm bẩn ở p =3,5 tm và  = 1 [22] 36 Hìn 2 9. Ảnh hƣởng ủ áp suất đến tố độ háy hảy tầng ủ hỗn hợp CH4- không khí bị làm bẩn ở T=350K và  = 1 [22] 37 Hìn 2 10 Kết quả thự nghiệm biến thiên tố độ háy hảy tầng theo tỉ lệ á hất khí làm bẩn hỗn hợp khá nh u (Ngọn lử CH4/không khí, p = 0,1 MP , T= 393 K,  = 1) [23] 37 Hìn 2 11 Ảnh hƣởng ủ CO2 đến tố độ háy hảy tầng ủ hỗn hợp [24] CH4/không khí ở áp suất 1b r và 298K 38 Hìn 3 1 Động ơ Vikyno RV125-2 44 Hìn 3 2 Đồ thị đặ tính ngoài ủ động ơ theo nhà sản xuất.[29] 46 Hìn 3 3 Mặt ắt ng ng động ơ RV125-2[9] 46 Hìn 3 4 Mặt ắt ọ động ơ RV125-2[9] 47 Hìn 3 5 Hệ thống nhiên liệu nguyên thủy động ơ RV125-2[8] 48 xiii
17. Hìn 3 6 Sơ đồ khối hệ thống CRDI sử ụng nhiên liệu k p CNG-Diesel[8] 49 Hìn 3 7 Sơ đồ ấu tạo ủ hệ thống CRDI sử ụng nhiên liệu k p CNG–Diesel trên động ơ Vikyno RV125-2[8] 49 Hìn 3 8 Mô h nh động ơ Vikyno RV125-2 nh n từ bên phải. 50 Hìn 3 9 Mô h nh động ơ Vikyno RV125-2 nh n từ bên trái. 50 Hìn 3 10 Bảng điều khiển động ơ Vikyno RV 125-2. 51 Hìn 3 11 Cơ ấu n động bơm o áp. 51 Hìn 3 12 Cảm biến áp suất ống r il. 51 Hìn 3 13 Cảm biến tố độ động ơ. 51 Hìn 3 14 Toàn bộ hệ thống s u khi lắp đặt. 51 Hìn 3 15 Sơ đồ khối điều khiển phun Diesel và khí CNG b ng điện tử ủ hệ thống CRDI trên động ơ Vikyno RV125-2[8]. 52 Hìn 4 1 Sơ đồ xi l nh và buồng háy động ơ. 54 Hìn 4 2 Mô h nh buồng háy và xi l nh động ơ VikynoRV125-2. 56 Hìn 4 3 Chi lƣới mô h nh buồng háy và xi l nh động ơ ở ạng 3D 57 Hìn 4 4 Xá lập điều kiện biên ho mô h nh 57 Hìn 4 5 Diễn biến nồng độ CH4 và nhiệt độ trong buồng háy động ơ Vikyno RV125-2 (n = 2200 vòng/phút; s = 20;  = 1). 61 Hìn 4 6 Trƣờng tố độ ủ môi hất ông tá trong buồng háy động ơ Vikyno RV125-2 ở vị trí 330 (n=2200 v/p; s =20;  = 1). 61 Hìn 4 7 Biến thiên nồng độ O2 trong quá tr nh háy nhiên liệu k p ủ động ơ Vikyno RV125-2 (n=2200 v/p; s =20;  = 1). 62 Hìn 4 8 Biến thiên nồng độ CH4 trong quá tr nh háy nhiên liệu k p ủ động ơ Vikyno RV125-2 (n=2200 v/p; s =20;  = 1). 62 Hìn 4 9 Biến thiên nhiệt độ trong quá tr nh háy nhiên liệu k p CNG-Diesel ủ động ơ Vikyno RV125-2 (n=2200 v/p; s =20;  = 1). 63 Hìn 4 10 Biến thiên áp suất trong quá tr nh háy nhiên liệu k p CNG-Diesel ủ động ơ Vikyno RV125-2 (n = 2200 v/p; s =20;  = 1). 63 Hìn 4 11 Đồ thị ông hỉ thị ủ động ơ Vikyno RV125-2 ùng nhiên liệu k p CNG-Diesel (n = 2200 v/p; s =20;  = 1). 64 xiv
18. Hìn 4 12 Sự h nh thành nồng độ CO trong quá tr nh háy nhiên liệu k p động ơ Vikyno RV125-2 (n = 2200 v/p; s =20;  = 1). 64 Hìn 4 13 Áp suất hỉ thị trong quá tr nh háy nhiên liệu k p ứng với s: 10, 20, 30, 40 độ, n = 2000 v/p;  = 1 65 Hìn 4 14 Đồ thị ông hỉ thị ứng với s : 10, 20, 30, 40 độ, n = 2000 v/p;  = 1,. 66 Hìn 4 15 Ảnh hƣởng ủ gó phun sớm đến ông hỉ thị hu tr nh Wi ( s : 10, 20, 30, 40 độ, n = 2000 v/p;  = 1. 66 0 Hìn 4 16 Biến thiên nồng độ O2 (n = 2000v/p; s = 20 ). 67 0 Hìn 4 17 Biến thiên nồng độ CH4 (n = 2000v/p; s = 20 ). 68 Hìn 4 18 Sự phát sinh nồng độ CO trong quá tr nh háy nhiên liệu k p (n = 0 2000v/p; s = 20 ) 68 Hìn 4 19 Biến thiên nhiệt độ trung b nh ủ môi hất trong buồng háy (n = 2000 0 v/p; s = 20 ) 69 Hìn 4 20 Áp suất hỉ thị theo độ đậm đặ ủ hỗn hợp theo gó qu y trụ khuỷu (n 0 = 2000 v/p; s = 20 ) 69 Hìn 4 21 Công hỉ thị ủ động ơ Vikyno RV125-2 sử ụng nhiên liệu k p (n = 0 2000 v/p; s = 20 ) 70 Hìn 4 22 Biến thiên ông hỉ thị ủ hu tr nh theo độ đậm đặ hỗn hợp. 70 Hìn 4 23 Diễn biến quá tr nh háy động ơ Vikyno RV125-2 sử ụng nhiên liệu 0 k p ( s = 350; s = 20 ,  = 1) 71 Hìn 4 24 Diễn biến quá tr nh háy động ơ Vikyno RV125-2 sử ụng nhiên liệu 0 k p ( s = 360; s = 20 ,  = 1) 72 0 Hìn 4 25 Áp suất hỉ thị ủ hu tr nh theo tố độ động ơ ( = 1, s = 20 ). 73 0 Hìn 4 26 Công hỉ thị ủ hu tr nh theo tố độ động ơ ( = 1, s = 20 ) 73 0 Hìn 4 27 Đồ thị ông hỉ thị hu tr nh (Wi) theo tố độ động ơ (=1, s=20 ) 74 0 Hìn 4 28 Đồ thị ông suất hỉ thị (Ni) theo tố độ động ơ ( = 1, s = 20 ) 74 Hìn 4 29 Toàn ảnh quá tr nh thử nghiệm động ơ 75 Hìn 4 30 Biểu đồ mô men động ơ 76 Hìn 4 31 Biểu đồ ông suất động ơ 76 Hìn 4 32 So sánh ông suất ó í h ủ động ơ giữ mô ph ng và thự nghiệm 77 xv
19. CHƯ NG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung về lĩn vực n ên cứu 1.1.1 Nhu c u sử dụng độn cơ đốt trong tại Việt Nam Hiện n y ở nƣớ t , động ơ đốt trong đƣợ sử ụng rất phổ biến trong á l nh vự s u: - Cơ giới hoá khâu làm đất, thu hoạ h nông sản. - Máy hế biến nông sản. - Xe ơ giới phụ vụ nông nghiệp nông thôn. - Phƣơng tiện đƣờng thủy. - Động ơ t nh tại k o máy phát điện, máy bơm nƣớ - Phƣơng tiện gi o thông vận tải vv Theo thống kê ủ tổng ụ Thống kê tính đến năm 2011 th số lƣợng máy mó phụ vụ ho quá tr nh ơ giới hó trong nông nghiệp và nông thôn đã và đ ng tăng lên đáng kể so với năm 2007 (Bảng 1.1) Bảng 1.1 Nguồn động lực dùng trong nông nghiệp nông thôn. [1] Máy k o, Máy k o, Phƣơng tiện Phƣơng tiện Máy k o, Động ơ, máy ày máy ày vận huyển vận huyển Năm Số lƣợng máy ày máy phát trung nh ƣới trên đƣờng trên đƣờng lớn 35 HP điện 12-35HP 12HP bộ thủy 2011 Cái 32700 207112 275131 776261 202664 153790 2007 Cái 24380 105180 266098 600000 70289 95.735 1.1.2 Tìn ìn sản xuất và nhu c u sử dụng độn cơ d esel 1 xi lanh tại Việt Nam Trƣớ nhu ầu rất lớn ủ động ơ đốt trong, t thấy đƣợ r ng động ơ Diesel ó ông suất nh mà phổ biến nhất là động ơ 1 xi lanh đ ng đƣợ sử ụng rất rộng rãi trong l nh vự nông nghiệp tại á vùng nông thôn. Đây hính là nguồn động lự đƣợ ƣ huộng trong ông uộ ơ giới hoá nông nghiệp hiện n y. Đất nƣớ t vốn là một đất nƣớ nông nghiệp. V vậy trong hiến lƣợ phát triển kinh tế nh m đẩy nh nh mụ tiêu ông nghiệp hoá, hiện đại hó đất nƣớ , việ 1
20. phát triển nền sản xuất nông nghiệp theo hƣớng hiện đại là một mụ tiêu và yêu ầu ấp thiết. Trong t nh h nh nguồn l o động trong l nh vự nông nghiệp ngày àng huyển s ng á l nh vự khá , nên húng t phải nh nh hóng ứng ụng những tiến bộ kho họ và ông nghệ, đẩy mạnh điện khí hoá và ơ giới hoá nh m tăng iện tí h kh i thá , tăng sản lƣợng tiêu thụ và năng suất, đáp ứng nhu ầu trong nƣớc ng nhƣ xuất khẩu. Để tăng tỉ lệ ơ giới hoá nông nghiệp th việ sử ụng động ơ đốt trong ng hiếm một phần rất lớn. Khảo sát sơ bộ đặ điểm ơ ấu nông nghiệp á khu vự miền Trung – Tây Nguyên – N m Bộ t nhận thấy: M ền Đôn N m bộ: Đồng N i, B nh Dƣơng, B nh Phƣớ , Tây Ninh vv Nông nghiệp phát triển hủ yếu là ây ông nghiệp, lú nƣớ , ho màu o đặ tính vùng là đ ng trong quá tr nh h nh thành và phát triển á khu ông nghiệp o vậy việ thu hút l o động từ nông ân huyển s ng ông nhân với tố độ rất lớn n tới t nh trạng thiếu thốn nguồn nhân ông trầm trọng. Việ ơ giới hoá nông nghiệp lại àng trở nên ần thiết ở khu vự này. Yêu ầu nguồn động lự phụ vụ từ khâu làm đất, hăm só , thu hoạ h ây ông nghiệp, ây lú và ho màu là rất bứ thiết. M ền Trun – Tây N uyên: ĐắkLắk, Đắk Nông, Gi L i, Kon Tum, Lâm Đồng, Quảng N m, Quảng Ngãi, B nh Định, Phú Yên, B nh Thuận, vv Là vùng đất phát triển hủ yếu là ây ông nghiệp nhƣ: o su, à phê, tiêu, điều Nhu ầu ho việ hăm só , tƣới nƣớ là vô ùng lớn. Với đặ tính ủ á loại ây trên gần nhƣ mỗi gi đ nh thâm nh ây ông nghiệp đều ó iện tí h khá lớn, o điều kiện đị lý là vùng đồi núi á h x khu đô thị o vậy nhu ầu vận huyển b ng xe ông nông là rất ần thiết. M ền Tây – N m bộ: Long An, Tiền Gi ng, V nh Long, Cần Thơ, An Gi ng, Kiêng Gi ng, Bến Tre, Trà Vinh vv Ngành nông nghiệp phát triển rất đ ạng từ lú nƣớ , trái ây ăn quả đến nuôi trồng thủy hải sản Nhu ầu hủ yếu là máy động lự phụ vụ á khâu làm 2
21. đất, hăm só , thu hoạ h và s u thu hoạ h là rất cao. Với ngành nuôi trồng thủy sản th nhu ầu lại àng lớn và đặ biệt là á máy ó hất lƣợng o. Qua đó, t nhận thấy nhu ầu sử ụng động ơ đốt trong nói hung và động ơ iesel nói riêng trong hoạt động sản xuất nông nghiệp nông thôn là rất lớn. Thự trạng hiện n y là lƣợng máy mó phụ vụ ho nông nghiệp v n hƣ thể đáp ứng nhu ầu ngƣời nông ân về ả hất lƣợng và số lƣợng. Hiện nay, thị trƣờng động ơ iesel nh ( ƣới 30 mã lự ), máy k o và máy nông nghiệp ó thể phân làm 3 mảng hính: - Sản phẩm nội địa. - Sản phẩm ủ Trung Quốc. - Sản phẩm đƣợ nhập khẩu từ Nhật, Hàn Quốc Sản phẩm nội địa chủ yếu o á đơn vị của Tổng ông ty Máy Động lự và Máy Nông nghiệp Việt Nam (VEAM) sản xuất và lắp ráp. Trong đó ông ty TNHH MTV Động ơ và Máy Nông nghiệp Miền Nam (SVEAM) đã ho r đời rất nhiều thế hệ động ơ RV ự trên á thiết kế m u của KUBOTA (Nhật Bản). Trong số đó ó động ơ diesel Vikyno RV125-2 một xi l nh, ó ông suất 12,5 HP. [29] Tuy nhiên, o hệ thống nhiên liệu đƣợ điều khiển hoàn toàn b ng ơ khí nên khi hoạt động, động ơ này v n hƣ đáp ứng đƣợ á yêu ầu kỹ thuật nhƣ khả năng gi tố k m, độ khói o, gây ô nhiễm môi trƣờng và suất tiêu h o nhiên liệu lớn. Đây ng là một nhƣợ điểm tồn tại trên hầu hết á loại động ơ iesel sử dụng trong nông nghiệp hiện nay. 1 1 3 N ên l ệu t y t Hiện n y, trên thế giới nói hung và Việt N m nói riêng vấn đề ô nhiễm môi trƣờng từ á loại động ơ đốt trong sử ụng nhiên liệu xăng và ầu iesel ngày àng trở nên nghiêm trọng. Bên ạnh đó là sự cạn kiệt của nguồn năng lƣợng truyền thống. Theo dự đoán ủ á nhà kho họ th với tố độ kh i thá hiện nay, trữ lƣợng dầu m òn lại củ Trái Đất ng hỉ đủ ho on ngƣời kh i thá trong vòng không quá 40 năm nữa. Tất cả những điều này ảnh hƣởng không nh tới sự phát triển của nền ông nghiệp động ơ đốt trong trong nƣớ và thế giới. 3
22. S K L 0 0 2 1 5 4