intTypePromotion=1
ADSENSE

Báo cáo nghiên cứu khoa học: "KÍCH NỔ TRONG ĐỘNG CƠ NÉN CHÁY SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

85
lượt xem
10
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cháy kích nổ ở động cơ đốt trong gây nhiều tác hại đến kết cấu động cơ đốt cháy cưỡng bức. Vì vậy tìm giải pháp hoàn hảo khắc phục hiện tượng này giúp tăng lượng nhiên liệu khí động cơ nén cháy đang được nghiên cứu. Bài báo này trình bày nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm việc sử dụng nhiên liệu LPG (nhiên liệu sạch) trên động cơ nén cháy có tỉ số nén cao; nhằm xác định giới hạn cần thiết của loại khí trơ (CO2) có thể hạn chế kích nổ và tăng được......

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Báo cáo nghiên cứu khoa học: "KÍCH NỔ TRONG ĐỘNG CƠ NÉN CHÁY SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ"

  1. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(39).2010 KÍCH NỔ TRONG ĐỘNG CƠ NÉN CHÁY SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ KNOCKING IN THE COMPRESSION IGNITION ENGINE USING GASEOUS FUELS Trần Thanh Hải Tùng, Trần Văn Nam Nguyễn Văn Phụng Trường ĐHBK, Đại học Đà Nẵng Trường Trung cấp Nghề tỉnh Quảng Nam TÓM TẮT Cháy kích nổ ở động cơ đốt trong gây nhiều tác hại đến kết cấu động cơ đốt cháy cưỡng bức. Vì vậy tìm giải pháp hoàn hảo khắc phục hiện tượng này giúp tăng lượng nhiên liệu khí động cơ nén cháy đang được nghiên cứu. Bài báo này trình bày nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm việc sử dụng nhiên liệu LPG (nhiên liệu sạch) trên động cơ nén cháy có tỉ số nén cao; nhằm xác định giới hạn cần thiết của loại khí trơ (CO2) có thể hạn chế kích nổ và tăng được lượng nhiên liệu LPG khi tăng tốc độ động cơ tối đa cho phép. Chúng tôi thiết kế chế tạo một họng khuếch tán và dùng các thiết bị đo tốc độ động cơ AVL-Dispeed 490, các lưu lượng kế điều chỉnh nhiên liệu LPG và khí CO2 để thử nghiệm, đo đạc các thông số của động cơ thí nghiệm. Trên cơ sở đó, chọn lượng CO2 và nhiên liệu mồi hợp lý khi tăng dần lượng nhiên liệu LPG cho động cơ, nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường. ABSTRACT Detonation combustion in spark-ignition internal combustion engines causes many damages to the structure of an engine. Therefore, the perfect solution to overcome this phenomenon is to help increase the amount of fuel gas in the compression ignition engine. This paper presents the theoretical and experimental use of the LPG fuel (clean fuel) on the compression ignition engine with a high compression ratio to determine the necessary limits of the inert gases (CO2) that can limit detonation and increase the amount of the LPG fuel when the engine runs with maximum allowed speeds. We design and manufacture a diffuser throat using the AVL- Dispeed 490 device that measures the speed of an engine and the gaseous flow meter to adjust LPG fuel and CO2 gas for testing and measuring parameters of the engines in the experiment. Based on this method, we choose the CO2 amount and reasonable diesel pilot fuel while gradually increasing the amount of LPG fuel so that this engine may aim at minimizing environmental pollution. 1. Đặt vấn đề Kích nổ là một trong những hiện tượng cháy bất thường ở động cơ đốt trong. Cháy kích nổ đã được nghiên cứu rất sớm trong các công trình của Midgley (1920), Ricardo - Thornycraft (1928), Mason – Hesselberg (1954) [10]. Hiện nay, các nhà khoa học và các hãng xe hơi tiếp tục tìm những giải pháp tối ưu khắc phục tình trạng này. Phần lớn các nghiên cứu đã nêu đều tập trung vào lĩnh vực kích nổ trong động cơ đánh lửa cưỡng bức dùng xăng [1], [3], [4]… hoặc động cơ diesel dùng hai nhiên liệu mà khí thiên nhiên, methane, ethane làm nhiên liệu cơ bản. O. M. Inwafor kết luận có ba loại kích nổ trong động cơ hai nhiên liệu: kích nổ diesel (diesel knock) kích nổ cưỡng bức 279
  2. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(39).2010 (spark knock) và kích nổ bất thường (erratic knock). Cháy kích nổ trong động cơ hai nhiên liệu có thể xảy ra nặng hoặc nhẹ phụ thuộc vào tốc độ, chế độ tải của động cơ, nhiệt độ cháy, tỉ lệ khí/nhiên liệu mồi và sự nhiễu loạn hòa khí trong xy lanh [8]. Trong bài báo này, kích nổ được nghiên cứu và thực nghiệm trên động cơ Toyota 1KZ-TED do hãng Toyota Nhật Bản sản xuất năm 2000, được sử dụng khá phổ biến ở Việt Nam hiện nay. Đây là động cơ diesel tỷ số nén 21,2:1; đường kính xy lanh 96[mm]; hành trình pít tông 103[mm]; công suất cực đại 95,68[kW] ở tốc độ động cơ 3600[v/ph] và mômen cực đại 289,1[Nm]. Nhiên liệu cơ bản dùng trong thí nghiệm là khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) và nhiên liệu mồi là diesel. 2. Nội dung nghiên cứu 2.1. Nghiên cứu lý thuyết 2.1.1. Đặc tính cháy trong động cơ hai nhiên liệu Quá trình cháy trong động cơ hai nhiên liệu (dual fuel engine) khác với động cơ diesel bình thường. Sự khác nhau này xuất phát từ việc nạp hỗn hợp hòa trộn trước nhiên liệu–không khí vào xy lanh động cơ trong kỳ Hình 1. Sơ đồ hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu LPG-Diesel cho động cơ nén cháy. nạp. Quá trình này tương tự như (I: Đường cung cấp LPG; II: Đường cung cấp CO2; III: Đường động cơ đánh lửa cưỡng bức (hòa cấp nhiên liệu mồi Diesel; IV:Đường ống nạp; V:Đường ống khí nạp vào buồng cháy được thải.) nén tới nhiệt độ và áp suất cao 1: Van điện từ; 2: Bộ hóa hơi - giảm áp; 3: Lưu lượng kế đo rồi đốt cháy) nhưng thay vì bugi LPG; 4: Không khí vào; 5:Họng khuếch tán; 6: Vòi phun Diesel; 7: Xy lanh; 8: Pittông; 9 : Lưu lượng kế đo CO2; 10: đánh lửa người ta dùng nhiên Nước ra; 11: Nước vào; 12:Van điện từ và áp kế. liệu phun mồi diesel. Hiện tượng cháy bất thường gồm nhiều dạng khác nhau như: cháy sớm xảy ra do xuất hiện từ những điểm hay bề mặt cực nóng đốt cháy hòa khí trong buồng cháy trước khi có tia lửa cưỡng bức; cháy kích nổ xảy ra do tỉ số nén cao đã làm cho hoà khí tự cháy khi màng lửa chưa lan tới [4], [8]. Nhiều nghiên cứu xem đây là phản ứng động hóa học của phần hỗn hợp hòa trộn trước nhiên liệu khí– không khí và phần nhiên liệu mồi[10]. Khi đó trong quá trình cháy có thể xuất hiện hiện tượng phóng thích rất nhanh phần lớn năng lượng hóa học của nhiên liệu khí trong buồng cháy động cơ, làm cho tốc độ lan tràn màng lửa rất lớn (tăng gấp khoảng 50 lần so với cháy thuần Diesel [4]), tạo ra áp suất cục bộ rất cao tác động lên thành buồng cháy sinh ra sóng phản hồi. Sóng này cộng hưởng sóng áp suất với biên độ đáng kể lan truyền trên bề mặt buồng cháy gây tiếng gõ kim loại và tác hại đến kết cấu động cơ [4]. Tùy thuộc vào tần số dao động, các sóng áp suất lan truyền trong buồng cháy sẽ ảnh hưởng đến cường độ oxy hóa nhiên liệu. 280
  3. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(39).2010 Các nghiên cứu cho thấy, động cơ hai nhiên liệu có ưu điểm: hiệu suất động cơ tăng và sự đốt cháy hỗn hợp hòa trộn trước xảy ra nhanh chóng hơn so với động cơ dùng thuần diesel cùng tỉ số nén. Tuy nhiên, bất lợi của động cơ này là khi tốc độ tăng áp suất và sự thay đổi nhiệt độ trong xy lanh tăng quá lớn có khả năng gây ra hiện tượng kích nổ [2], [5]. Cháy kích nổ ở động cơ hai nhiên liệu tùy thuộc vào tốc độ động cơ, chế độ tải, tia phun, thời gian cháy trễ của hỗn hợp nhiên liệu – không khí, tính chất nhiên liệu mồi diesel, tính chất của nhiên liệu khí dùng làm nhiên liệu cơ bản và phân bố nồng độ các loại nhiên liệu này trong toàn bộ xy lanh [7], [10], [12]. 2.1.2. Các loại cháy kích nổ a) Cháy kích nổ diesel trong động cơ hai nhiên liệu Động cơ nén cháy vốn dĩ có tốc độ tăng áp suất trong quá trình cháy rất cao, do đó, động cơ hai nhiên liệu dùng nhiên liệu khí hòa trộn trước dễ bị kích nổ. Cháy kích nổ gây ra âm thanh như va đập kim loại với cường độ cao. Cháy kích nổ ở động cơ lưỡng nhiên liệu hòa trộn trước có biên độ cực đại rất lớn và có khuynh hướng tăng dần. Làm cho thời gian cháy trễ của nhiên liệu diesel phun mồi cũng kéo dài hơn. Mức độ kích nổ của động cơ tùy thuộc tốc độ, chế độ tải của động cơ và tỉ lệ nhiên liệu (khí) thay thế/nhiên liệu mồi (diesel) [8]. b) Cháy kích nổ cưỡng bức trong động cơ hai nhiên liệu (spark knock) O.M.I. Nwafor xác định cháy kích nổ trong động cơ đánh lửa cưỡng bức (SI) là do sự tự bốc cháy của hỗn hợp cháy trước khi có màng lửa lan đến. Khi xảy ra kích nổ, biên độ áp suất tần số cao bị phân rã theo thời gian. Những dao động áp suất này tạo ra tiếng ồn kim loại chói tai [8]. Trong động cơ hai nhiên liệu, sau thời kỳ cháy trễ xuất hiện nhiều điểm đánh lửa khác nhau trong buồng cháy do tự bốc cháy của nhiên liệu mồi (diesel); sau đó quá trình đốt cháy bình thường của nhiên liệu cơ bản (khí) sinh ra bức xạ quang nhiệt đốt nóng vùng hỗn hợp chưa cháy phía trước; nếu nhiên liệu có khả năng chống kích nổ tốt, hỗn hợp nhiên liệu-không khí ở vùng này cháy tuần tự cho đến khi toàn bộ hòa khí trong xy lanh cháy hết; tạo ra năng lượng tối đa tác động lên pít tông. Thực tế, có hàng loạt phản ứng tiền kích nổ diễn ra ở vùng khí chưa đốt trong buồng cháy trước khi bề mặt lửa mồi tràn đến. Các phản ứng đó làm cho các gốc hóa học của nhiên liệu có khả năng tự bốc cháy bởi các bức xạ quang nhiệt với tốc độ cháy nhanh gấp trăm lần tốc độ cháy bình thường. Với tốc độ cháy như vậy, chúng sẽ gây ra sự tăng đột ngột áp suất trong xy lanh (lớn hơn gấp nhiều lần so với cháy bình thường) tác hại đến kết cấu động cơ. Sự tự động bắt lửa của hỗn hợp không khí - nhiên liệu dạng khí xảy ra khi năng lượng phản ứng hóa học được phóng thích lớn hơn nhiệt mất đi ở quanh vùng cháy. Tuy nhiên khi nhiệt độ cháy và chế độ tải tăng lại làm giảm thời gian cháy trễ của hỗn hợp dẫn đến mức độ kích nổ giảm. Điều này trái ngược với kích nổ trong động cơ đánh lửa cưỡng bức: nhiệt độ tăng thì kích nổ tăng [8]. c) Kích nổ bất thường trong động cơ hai nhiên liệu Hiện tượng kích nổ bất thường của động cơ hai nhiên liệu xuất phát từ hai điểm: 281
  4. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(39).2010 Thứ nhất, sự gia tăng nồng độ nhiên liệu cơ bản trong quá trình cháy, sự thiếu oxy cục bộ. Thứ hai, nó phụ thuộc vào điều kiện hoạt động của động cơ như chế độ tải, tốc độ, nhiệt độ đường ống nạp và sự phân bố của hỗn hợp cháy trong không gian buồng cháy. Khi nhiên liệu cơ bản cháy, giá trị trung bình đỉnh áp suất tăng lên. Khi tăng thêm lượng nhiên liệu cơ bản (LPG) thì kích nổ khốc liệt hơn. 2.1.3. Một số kết quả nghiên cứu về cháy kích nổ : - Các kết quả thí nghiệm cho thấy, giai đoạn cháy trễ của hỗn hợp nhiên liệu – không khí có ảnh hưởng đến hiện tượng cháy kích nổ. Giai đoạn này dài hay ngắn phụ thuộc chỉ số Cetan của nhiên liệu, nhiệt độ T và áp suất p của miền hỗn hợp chưa cháy phía trước màng lửa trong buồng cháy, phương trình Wolfer [4], [6], [10]. ⎛B⎞ τ = Ap − n . exp⎜ ⎟ (1) ⎝T ⎠ 3, 402 ⎛ ON ⎞ ⎛ 3800 ⎞ τ = 17,68⎜ . p −1, 7 exp⎜ ⎟ ⎟ (2) ⎝ 100 ⎠ ⎝T⎠ ON, A, B, n: chỉ số Cetan và các thông số tùy thuộc vào tính chất của nhiên liệu. Ramadhas và cộng sự đã thiết lập phương trình liên hệ thời gian cháy trễ với nhiệt độ, áp suất, tỉ số nén và đặc tính của nhiên liệu [9]: t ign t ign dt 1 dt ∫ ∫ [ p(t )] = =1 (3) t ( p, T ) K inj exp[E / RT (t )] −q t inj t inj Với: K = 2272; q = -1,19, E = 4650 R - Hệ số cháy kích nổ là đại lượng không thứ nguyên gắn liền với sự phóng thích năng lượng hóa học của khí sót do sự cháy với tốc độ năng lượng nhiệt mất đi tại điểm xảy ra phản ứng cháy, được thiết lập nhằm định lượng tính khốc liệt của cháy kích nổ. Hệ số cháy kích nổ k [5]: D 1 dT k= (4) M T dt Với: D: đường kính xy lanh; M: tốc độ âm thanh; T, dT : nhiệt độ và độ tăng nhiệt độ dt của khí sót. - Năng lượng nhiệt phóng thích của nhiên liệu mồi trong quá trình tự cháy được cân bằng với nhiệt lượng phản ứng hóa học tương tác giữa các thành phần trong hỗn hợp nhiên liệu – không khí [12]. dV (t ) ⎡⎛ T dT ⎤ ⎞ dx j = 32 j = 32 A ∑ ⎢⎜ ∫ Cvj dT + ∆U ⎟ dtj + x jCvj dt ⎥ = λ (T − Tw ) Ms + Qp ∑ x j RT + (5) V (t ) ⎜ ⎟ j =1 ⎢⎝ To ⎥ ⎠ ⎣ ⎦ j =1 Qp: Mức năng lượng phóng thích lúc cháy nhiên liệu mồi. 282
  5. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(39).2010 2.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến giới hạn kích nổ trong động cơ hai nhiên liệu a) Ảnh hưởng tỷ lệ nhiên liệu khí/nhiên liệu mồi trong động cơ hai nhiên liệu Phân tích kết quả nghiên cứu của Selim về giới hạn kích nổ và tính chất cháy của động cơ hai nhiên liệu (dùng nhiên liệu mồi diesel; nhiên liệu cơ bản là khí CH4, LPG và CNG) trên hình 2. Khi thay đổi tỉ lệ nhiên liệu khí (mgas/mgas+mdiesel), sự biến đổi tải và hiệu suất nhiệt được thể hiện ở hình Hình 2. Ảnh hưởng tỉ lệ nhiên liệu cơ bản và nhiên liệu mồi đến mômen, hiệu suất động cơ. 2a và 2b, kết quả cho thấy, giá trị N=1300v/ph; góc phun sớm= 350; tỷ số nén=22 mômen của động cơ tăng đồng biến với tỉ lệ nhiên liệu khí; nhưng khi tỉ lệ này đạt trên 50% thì mômen động cơ đạt giá trị cực đại rồi nghịch biến, khi đó động cơ bị kích nổ. Khi dùng LPG, động cơ bị kích nổ sớm hơn, vì nhiệt độ tự cháy của LPG thấp hơn nhiệt độ tự cháy của CNG và CH4 [7]. Tương tự, áp suất cực đại và biến thiên áp suất dP/dθ Hình 3. Ảnh hưởng của tốc độ động cơ đến hiệu suất nhiệt và tốc độ tăng áp suất [7] thay đổi khi tăng tỉ lệ nhiên liệu khí. Khi tăng tải (giữ nguyên tốc độ động cơ, góc phun và lượng nhiên liệu mồi diesel không đổi) thời gian cháy trễ của nhiên liệu diesel giảm, do đó sự tự cháy nhiên liệu khí xảy ra sớm hơn. Phản ứng cháy của nhiên liệu diesel sẽ làm giảm lượng oxygen tập trung trong buồng cháy nên khi lượng nhiên liệu khí tăng cũng sẽ ảnh hưởng đến thời gian cháy trễ. Khi tăng tải, hiệu suất nhiệt của động cơ cũng tăng [7]. b) Ảnh hưởng chế độ tốc độ động cơ Hình 3, giới thiệu ảnh Hình 4. Ảnh hưởng của thời điểm phun nhiên liệu mồi hưởng của chế độ tốc độ động cơ đến mômen và hiệu suất động cơ. trong động cơ hai nhiên liệu ứng với ba loại nhiên liệu cơ bản khác nhau khi cùng lượng nhiên liệu diesel mồi. Khi tăng tốc độ động cơ, mô men động cơ tăng chậm, tiếng ồn giảm (biến thiên áp suất (dP/dθ) giảm), điều này khác đối với động cơ chỉ dùng nhiên liệu diesel [7], [8]. 283
  6. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(39).2010 c) Ảnh hưởng thời điểm phun và loại nhiên liệu khí trong động cơ hai nhiên liệu Thí nghiệm với ba loại nhiên liệu khí CH4, CNG và LPG cho thấy: Động cơ bắt đầu kích nổ (khi mômen bắt đầu giảm) tại một thời điểm phun nhất định đối với từng loại nhiên liệu khí khác nhau. Góc phun sớm khi bắt đầu xảy ra kích nổ đối với LPG là lớn nhất [7]. d) Ảnh hưởng tỉ số nén động cơ và giới hạn kích nổ trong động cơ hai nhiên liệu Càng tăng tỷ lệ nhiên liệu LPG/nhiên liệu diesel, tỷ số nén càng cao càng dễ xảy ra hiện tượng kích nổ, hình 5 [7]. Do vậy đối động Hình 5. Ảnh hưởng của tỉ số nén, giới hạn kích nổ và cơ có tỷ số nén cao khả năng cung cháy của nhiên liệu LPG đến mômen động cơ. cấp nhiên liệu LPG càng giảm. 2.2. Nghiên cứu thực nghiệm Thực nghiệm xem xét ảnh hưởng 1 2 4 5 6 7 3 của khí trơ đến giới hạn không kích nổ 8 trong động cơ hai nhiên liệu. Do yêu 9 cầ u thí nghiệm, chúng tôi chỉ mới khảo sát lưu lượng 10 nhiên liệu LPG và khí CO2 điều chỉnh 12 11 bằng tay cung cấp động cơ làm việc ở Hình 6. Bố trí hệ thống thí nghiệm. chế độ không tải. 1.Bình chứa diesel; 2.Lưu lượng kế đo CO2; 3.Lưu lượng kế đo LPG; Trong nghiên 4.Cốc chia vạch đo lượng nhiên liệu diesel; 5.Đồng hồ đo thời gian; 6. cứu này, khí CO2 Bình chứa CO2; 7.Thiết bị đo tốc độ động cơ AVL-Dispeed 490; 8.Bình được hòa trộn với chứa LPG; 9.Ngã ba hòa trộn LPG- CO2 vào đường nạp; 10.Họng LPG cung cấp vào khuếch tán; 11.Đường nạp; 12.Tuốc bô tăng áp. động cơ nhằm mở rộng giới hạn không kích nổ và tăng lượng LPG cung cấp cho động cơ Toyota 1KZ- TED. Lưu lượng khí LPG và CO2 trước khi qua họng khuếch tán vào đường nạp (11) của động cơ được đo bằng lưu lượng kế (2) và (3). Cốc đo có vạch chia [centi-lít] (4) kết hợp với đồng hồ thời gian (5) dùng để đo lưu lượng nhiên liệu mồi diesel trước khi qua bơm cao áp vào buồng cháy động cơ. Tốc độ động cơ được đo bằng thiết bị AVL- Dispeed 490 (7), hình 6. Sau khởi động, động cơ được duy trì chế độ không tải bằng nhiên liệu diesel ở 284
  7. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(39).2010 tốc độ 800 [v/ph]. Khí CO2 sẵn sàng được cung cấp vào đường nạp tại ngã ba (9) hòa trộn với LPG nếu động cơ xuất hiện tiếng gõ kích nổ. Bắt đầu thí nghiệm, giữ nguyên lưu lượng diesel ở mức cung cấp không tải nhỏ nhất, ta điều chỉnh tăng tốc độ động cơ với bước thay đổi 250 [v/ph] bằng cách tăng dần lượng nhiên liệu khí LPG vào đường nạp. Ngay khi động cơ xuất hiện kích nổ, khí CO2 được cung cấp vào và lưu lượng được điều chỉnh tăng dần cho đến khi động cơ hoạt động bình thường. Các giá trị giới hạn tương ứng với từng tốc độ động cơ thể hiện ở hình 7. Đường giới hạn trên của lưu lượng LPG và giới hạn dưới của khí CO2 giúp xác định vùng không kích nổ trong quá trình cháy của động cơ. Có thể thấy rằng khi tốc độ động cơ tăng đến hai giá trị 1500 [v/ph] và 2500 [v/ph] dù có thay đổi lưu lượng với nhiều giá trị khác nhau của khí CO2 vẫn không khắc phục được kích nổ. Tuy nhiên, nếu tăng lưu lượng nhiên liệu mồi diesel 5,2% ở 1750[v/ph] và 7,9% ở 2500 [v/ph] thì động cơ hoạt động trở lại bình thường. Trong nghiên cứu ban đầu này do hạn chế thời gian và điều kiện thí nghiệm, chúng tôi chỉ mới khảo sát lưu lượng nhiên liệu LPG và khí CO2 điều chỉnh bằng tay cung cấp động cơ làm việc ở chế độ không tải. 35 QLP G(lit/ph) 0.5 Qdies el(lit/ph ) QCO2 (lit/ph) 30 LPG 0.4 CO2 25 diesel LPG 0.3 20 Vùng không kích nổ 15 0.2 CO2 Diesel 10 0.1 5 n(v/ph) 0 0 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000 Hình 7. Giới hạn không kích nổ khi động cơ dùng LPG 3. Kết luận Kết quả nghiên cứu trên cho phép chúng ta kết luận: Sử dụng hai nhiên liệu LPG/Diesel trong động cơ nén cháy, đặc biệt với tỷ số nén cao có khả năng gây ra kích nổ dẫn đến làm giảm hiệu suất và tuổi thọ động cơ. Do vậy cần thiết phải có những cải tiến phù hợp; Khi kết cấu động cơ không thay đổi, nhiên liệu mồi diesel cần được tăng thêm khi tăng tốc độ động cơ thì hiện tương cháy kích nổ không xảy ra. 285
  8. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(39).2010 Khi dùng khí CO2 hòa trộn với nhiên liệu LPG cung cấp cho động cơ nén cháy có tỉ số nén cao có thể hạn chế tình trạng kích nổ, vì vậy hướng nghiên cứu tiếp theo sẽ thay thế CO2 thuần bằng khí xả bằng cách thực hiện việc hồi lưu; Cần phải tiếp tục được thử nghiệm khi động cơ hoạt động ở các chế độ có tải để phân tích khả năng làm việc ổn định của động cơ ôtô thực tế. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Charles E. Hastings, “Ionization in the knock zone of an internal combustion engine”, Langley Memorial Aeronautical Laboratory Washinton, USA, 1940. [2] Ghazi. A. Karim, “A Review of combustion progress in the dual fuel engine – The gas diesel engine”, University of Calgary, Canada, p. 277-285, 1980. [3] H. Lowell Olsen…, “The interdependence of various types of autoignition and knock”, National Advisory Committee for Aeronautics, USA, 1946. [4] John B. Heywood, Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw-Hill Book Company, Singapore, p. 450-485 & 542-550, 1988. [5] John Kubesh, Diana D. Brehob, “Analysis of Knock in a Dual-Fuel Engine”, Southwest Research Institute, Ford Motor Co, 922367, 2004. [6] Kohtaro Hashimoto, “Evaluation of ignition quality of LPG with cetane number improve”, The University of Tokyo, Japan, SAE Technical Paper 2002-01-0870. [7] Mohamed Y.E. Selim, “Sensitivity of dual fuel engine combustion and knocking limits to gaseous fuel composition”, Energy Conversion & Management 45 p. 411- 425, 2004. [8] O M Inwafor, “Knock characteristics of Dual Fuel combustion in diesel engines using Natural Gas as primary fuel”, Sadhana aavol. 27, Part 3, p. 375-382, 2002. [9] Semin, Abdul R. Ismail…, “Comparative Performance of Direct Injection Diesel Engines fueled using compressed Natural Gas and Diesel fuel based on GT- POWER simulation”, American Journal of Applied Sciences 5, p. 540-547, 2008. [10] Thomas A. Litzinger, “A review of experimental studies of knocking chemistry in engine”, Pro. Energy Combust. Sci. Vol 16, p. 155-167, 1990. [11] W. Scott Wayne, “A Parametric Study of Knock Control Strategies for a Bi-Fuel Engine”, SAE Technical Paper 1998-980895. 1998. [12] http://www.aquamist.co.uk/dc/technic/technic.html. 286
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2