BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGUYỄN VĂN LONG GIANG
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ
CUNG CẤP NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL
SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KÉP (LPG-DIESEL)
Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực
Mã số: 62.52.01.16
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Tập thể cán bộ hướng dẫn khoa học:
PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG
PGS.TS. TRẦN THANH HẢI TÙNG
ĐÀ NẴNG – 2018
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu kết quả
nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong các công
trình nào khác!
Tp.HCM, ngày 5
tháng 1
năm 2018
Nghiên cứu sinh
Nguyễn Văn Long Giang
i
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .............................................. v
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ............................................................. x
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .......................................................................... xiii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................. 5
1.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng LPG cho động cơ đốt trong ................................. 8
1.1.1 Các kết quả nghiên cứu trong nước .................................................................... 9
1.1.2 Các kết quả nghiên cứu trên thế giới ................................................................ 13
1.2 Đặc điểm của khí hóa lỏng ................................................................................. 21
1.2.1 Tính chất lý hóa của LPG ................................................................................. 21
1.2.2 Ưu điểm của LPG so với các loại nhiên liệu truyền thống ............................... 23
1.2.3 Tình hình sản xuất LPG .................................................................................... 24
1.3 Kết luận chương 1 .............................................................................................. 27
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ
SỬ DỤNG
NHIÊN LIỆU KÉP (LPG – DIESEL) ................................................................... 30
2.1 Quá trình cháy của đ/cơ Diesel và đ/cơ s/dụng nhiên liệu kép (LPG – Diesel) . 34
2.1.1 Quá trình cháy của động cơ Diesel................................................................... 34
2.1.2 Quá trình cháy trong động cơ sử dụng nhiên liệu kép (LPG-Diesel)............... 38
2.2 Các giả thuyết để nghiên cứu về đ/cơ sử dụng nhiên liệu kép LPG - Diesel ..... 45
2.3 Cơ sở lý thuyết tính toán mô phỏng quá trình cháy động cơ LPG - Diesel ....... 46
2.3.1 Phương trình nhiệt động học thứ nhất [84] ...................................................... 46
2.3.2 Mô hình hỗn hợp môi chất ............................................................................... 48
2.3.3 Mô hình truyền nhiệt ........................................................................................ 48
2.3.4 Mô hình cháy Vibe 2 vùng (Vibe 2 Zones) ...................................................... 50
ii
2.3.5 Mô hình hình thành phát thải các chất độc hại. ................................................ 51
2.3.6 Mô hình cháy kích nổ khi động cơ sử dụng nhiên liệu kép (LPG – Diesel) .... 57
2.4 Tính toán mô phỏng động cơ sử dụng nhiên liệu kép (LPG – Diesel) ............... 58
2.4.1 Phần mềm mô phỏng AVL BOOST................................................................. 59
2.4.2 Ứng dụng phần mềm AVL BOOST trong tính toán mô phỏng: ...................... 62
2.4.3 Xây dựng mô hình mô phỏng động cơ Diesel Toyota 3C – TE ....................... 63
2.4.3.1 Các thông số cơ bản của động cơ Toyota Diesel 3C - TE ........................... 63
2.4.3.2 Đánh giá độ tin cậy của mô hình mô phỏng ................................................ 65
2.4.4 Xây dựng mô hình mô phỏng động cơ Toyota 3C-TE khi sử dụng nhiên liệu kép
LPG - Diesel .............................................................................................................. 67
2.5 Kết quả mô phỏng động cơ sử dụng nhiên liệu kép LPG - Diesel ..................... 71
2.5.1 Ảnh hưởng đến đặc tính Me của đ/cơ sử dụng nh/liệu kép (LPG – Diesel) .... 71
2.5.2 Ảnh hưởng đến đặc tính Ne của đ/cơ sử dụng nh/liệu kép (LPG – Diesel) ..... 72
2.5.3 Ảnh hưởng đến nhiệt độ cháy của đ/cơ s/dụng nh/liệu kép (LPG – Diesel) .... 73
2.5.4 Ảnh hưởng đến áp suất quá trình cháy của động cơ sử dụng nhiên liệu kép (LPG
– Diesel) .................................................................................................................... 73
2.5.5 Phát thải NOx của động cơ sử dụng nhiên liệu kép LPG - Diesel .................... 74
2.5.6 Phát thải CO của động cơ sử dụng nhiên liệu kép (LPG – Diesel) .................. 75
2.5.7 Phát thải muội than của động cơ sử dụng nhiên liệu kép (LPG – Diesel) ....... 76
2.5.8 Ảnh hưởng của góc phun sớm đến diễn biến áp suất trong xilanh động cơ .... 77
2.6 Kết luận chương 2 .............................................................................................. 78
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CUNG CẤP LPG
TRONG ĐỘNG CƠ NHIÊN LIỆU KÉP (LPG - DIESEL) ................................ 80
3.1 Hệ thống điều khiển nhiên liệu bằng điện tử của động cơ Diesel. ..................... 82
3.1.1 Quá trình điều khiển lưu lượng nhiên liệu. ...................................................... 83
iii
3.1.2 Quá trình điều khiển thi điểm phun nhiên liệu. .............................................. 86
3.2 Nghiên cứu thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG cho động cơ thực nghiệm
sử dụng nhiên liệu kép (LPG – Diesel) ..................................................................... 89
3.2.1 Sơ đồ nguyên lý cung cấp nhiên liệu LPG cho động cơ .................................. 89
3.2.2 Hệ thống điều khiển cung cấp nhiên liệu kép Diesel – LPG............................ 90
3.2.3 Cơ sở tính toán lượng nhiên liệu LPG cung cấp cho động cơ ......................... 91
3.3 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mạch bộ điều khiển cung cấp khí LPG cho động cơ
3C-TE ........................................................................................................................ 96
3.4 Kết luận chương 3 ............................................................................................ 101
CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ............................................... 103
4.1 Mục đích, đối tượng và trang thiết bị thực nghiệm .......................................... 103
4.1.1 Mục đích và đối tượng thực nghiệm .............................................................. 103
4.1.2 Điều kiện thực nghiệm ................................................................................... 103
4.2 Các quy trình thực nghiệm ............................................................................... 109
4.2.1 Thực nghiệm đặc tính kỹ thuật động cơ Diesel 3C – TE. .............................. 109
4.2.2 Thực nghiệm hệ thống điều khiển cung cấp nhiên liệu kép (LPG – Diesel). 111
4.2.3 Thực nghiệm các đặc tính và thông số ảnh hưởng đến động cơ sử dụng nhiên
liệu kép (LPG – Diesel) ........................................................................................... 116
4.2.4 Thực nghiệm phát thải (HC, CO, NOx và độ m khói) khi động cơ sử dụng
nhiên liệu kép (LPG – Diesel) ................................................................................. 117
4.3 Kết quả thực nghiệm và thảo luận .................................................................... 119
4.3.1 Đặc tính kỹ thuật động cơ Diesel 3C – TE thực tế. ........................................ 119
4.3.2 Đánh giá h/động của h/thống đ/khiển cung cấp nh/liệu kép (LPG – Diesel). 121
4.3.3 Đánh giá ảnh hưởng các đặc tính và thông số đến động cơ sử dụng nhiên liệu
kép (LPG – Diesel) .................................................................................................. 124
4.3.4 Đánh giá ảnh hưởng đến phát thải (HC, CO, NOx và muội than) của động cơ sử