Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu này được thực hiện để tìm ra đặc tính cháy của động cơ diesel khi có sử dụng các thành phần trong hơi dầu nhờn và hydro đưa vào đường nạp của động cơ. Ở các nghiên cứu trước đó đã chỉ ra rằng góc trì hoãn quá trình cháy giảm đi khi tăng lượng hydro đưa vào đường nạp cùng với góc phun sớm muộn.
NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÀNH PHẦN TRONG HƠI DẦU NHỜN VÀ HYDRO KHI ĐƯỢC ĐƯA VÀO ĐƯỜNG NẠP ĐẾN ĐẶC TÍNH CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL RESEARCH THE AFFECT OF BLOWBY COMPONENTS AND HYDROGEN ADDED TO THE INTAKE AIR TO ENGINE CHARACTERISTIC NGUYỄN TUẤN ANH Khoa Máy tàu biển, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Email liên hệ: tuananh921@gmail.com Tóm tắt Nghiên cứu thực để tìm đặc tính cháy động diesel có sử dụng thành phần dầu nhờn hydro đưa vào đường nạp động Ở nghiên cứu trước góc trì hỗn q trình cháy giảm tăng lượng hydro đưa vào đường nạp với góc phun sớm muộn Tuy nhiên vấn đề hạt nhiên liệu hydro luôn cháy sau hạt nhiên liệu diesel nhiệt độ tự cháy hydro cao diesel góc trì hỗn q trình cháy lại giảm Trong trường hợp tác giả tập trung nghiên cứu ảnh hưởng thành phần dầu nhờn đưa vào đường nạp động tác nhân gây trình cháy sớm nhiên liệu hydro so với dầu diesel Từ khóa: Hơi dầu nhờn, hydrogen, đặc tính động Abstract The present study experimentally investigated combustion characteristics of a diesel engine with hydrogen and blowby components added to the intake air In our previous studies, the ignition delay decreased with the increase in hydrogen fraction at late diesel-fuel injection timings However, it is difficult to auto-ignite hydrogen earlier than diesel fuel, because the auto-ignition temperature of hydrogen is higher than that of diesel fuel There must be some factors to ignite hydrogen We focus on reaction of blowby components as a cause of hydrogen ignition earlier than diesel-fuel ignition Keywords: Blowby components, hydrogen, engine characteristic Giới thiệu Động diesel biết đến loại động có hiệu suất nhiệt cao [1] Tuy nhiên loại động gây ô nhiễm môi trường khí thải cần phải xử lý trước thải môi trường động diesel cải tiến nhiều thời gian gần Đặc biệt vấn đề quan trọng mối quan hệ không cân NO x hạt PM (particle matter), NO x giảm PM tăng lên ngược lại, để hai thông số phải giảm xuống đồng thời Thời gian gần nhiều nghiên cứu thực để giải vấn đề này, phát triển PCCI (Pre-mixed Charge Compression Ignition) động cháy nhiệt độ thấp LTC (Low Temperature Combustion) [2] Bởi loại động có nhiệt độ cháy tương đối thấp dẫn tới trường hợp cháy không ổn định sản phẩm cháy khơng hồn tồn tăng lên phát thải CO THC (total hydrocarbon) Một số nhà nghiên cứu sử dụng hydro để đưa vào đường nạp động [3] Khi đưa hydro vào đường nạp động cơ, việc kích nổ tự nhiên dựa q trình nén hỗn hợp nhiên liệu - khơng khí cho hạt nhiên liệu hydro khó khăn nhiệt độ kích nổ hydro tương đối cao (850 K), cao HC (hydrocarbon) Vì tồn HC hỗn hợp nhiên liệu đưa vào xi lanh động cơ, HC giúp kích nổ hydro giá trị nhiệt độ thấp 850 K, làm điều trình cháy có nhiệt độ thấp đạt yêu cầu ban đầu đặt Troi, tốc độ tăng áp suất xi lanh động giảm chu trình có thời điểm bắt đầu cháy sớm Hơn chế độ cháy có hỗ trợ hydro chế độ cháy hydro, ổn định chu trình làm việc cao Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 59 - 8/2019 29 Hình Mối quan hệ tốc độ tỏa nhiệt lớn nhất, tốc độ tăng áp suất lớn xi lanh động IMEP với thời điểm bắt đầu cháy (CA5) ứng với nhiệt độ nước làm mát khác trường hợp tỉ lệ hydro 0% 10% Mối quan hệ hệ số thể thay đổi áp suất thị bình quân COVIMEP (Coefficient of Variation of IMEP) nhiệt độ nước làm mát tỉ lệ hydro 0, 10% thể Hình Từ Hình ta thấy tỉ lệ hydro 10% nhiệt độ nước làm mát Tcoolant = 348 K, ổn định chu trình làm việc thấp dẫn đến thơng số COV IMEP tăng cao trường hợp nhiệt độ nước làm mát tăng lên, ổn định chu trình làm việc cao dẫn đến thông số thể thay đổi áp suất thị bình quân COVIMEP giảm Hình Mối quan hệ hệ số thể thay đổi áp suất thị bình quân COV IMEP nhiệt độ nước làm mát ứng với tỉ lệ hydro khác Kết thảo luận bên cho thấy nhiệt độ nước làm mát cao góp phần làm tăng ảnh hưởng lượng hydro đưa vào đường nạp động góp phần làm giảm ổn định chu trình làm việc động Tuy nhiên nhiệt độ tự cháy hydro tương đối cao (khoảng 850 K) cho thấy tự cháy nhiên liệu hydro xi lanh động khó xảy nhiệt độ hỗn hợp khơng khí nhiên liệu cuối kỳ nén đạt vào khoảng 800 K Vì thấy cháy hydro hai chế độ cháy phân tích (chế độ cháy có hỗ trợ hydro chế độ cháy hydro) hỗ trợ cháy nguồn cháy khác nguồn cháy nhiệt độ thấp thành phần tồn dầu nhờn có mặt hỗn hợp khơng khí nhiên liệu xi lanh động 3.2 Ảnh hưởng thành phần dầu nhờn đến đặc tính động Trong phần tác giả thảo luận ảnh hưởng thành phần dầu nhờn đến đặc tính động Mối quan hệ tốc độ tỏa nhiệt vào thời điểm bắt đầu cháy thể 30 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 59 - 8/2019 Hình với nhiệt độ nước làm mát Tcoolant = 363 K tỉ lệ hydro 10% ba trường hợp (khơng sử dụng tuần hồn dầu nhờn, sử dụng tuần hồn phần khí gas dầu nhờn trường hợp thứ ba sử dụng tuần hoàn phần khí gas hạt sương dầu dầu nhờn) Từ kết Hình ta thấy, trường hợp sử dụng tuần hoàn phần khí gas hạt sương dầu dầu nhờn, thời điểm bắt đầu cháy xảy sớm ba trường hợp chế độ cháy trường hợp chủ yếu chế độ cháy có hỗ trợ hydro Trong có vài chu trình cháy rơi vào chế độ cháy hydro Trong trường hợp sử dụng tuần hồn phần khí gas dầu nhờn mà không sử dụng hạt sương dầu, thấy xuất chế độ cháy có hỗ trợ hydro nhiên thời điểm bắt đầu cháy khơng thể xảy sớm so với trường hợp sử dụng tuần hoàn phần khí gas hạt sương dầu Trong trường hợp ta thấy tỉ lệ chu trình xảy chế độ cháy nhiên liệu diesel chiếm ưu so với chu trình xảy chế độ cháy có hỗ trợ hydro Cuối cùng, khơng sử dụng tuần hồn dầu nhờn, ta thấy xuất chu trình có chế độ cháy nhiên liệu diesel Hình Mối quan hệ tốc độ tỏa nhiệt lớn thời điểm bắt đầu cháy (CA5) ứng với trường hợp sử dụng tuần hoàn dầu nhờn với nhiệt độ nước làm mát Tcoolant = 363 K tỉ lệ hydro 10% Với kết ta thấy sử dụng tuần hồn phần khí gas dầu nhờn khó hỗ trợ q trình cháy hydro từ suy hạt sương dầu có dầu nhờn hỗ trợ trình cháy hydro tốt nhiều so với phần khí gas có dầu nhờn Kết luận Với kết thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng thành phần dầu nhờn hydro đưa vào đường nạp đến đặc tính động diesel Tác giả kết luận sau: - Quá trình cháy động chia làm chế độ: chế độ cháy nhiên liệu diesel, chế độ cháy có hỗ trợ nhiên liệu hydro, chế độ cháy hydro - Khi tăng nhiệt độ nước làm mát, chế độ cháy nhiên liệu diesel giảm đi, chế độ cháy có hỗ trợ hydro tăng lên có xuất chế độ cháy hydro - Các hạt sương dầu có dầu nhờn góp phần làm cho thời điểm bắt đầu cháy diễn sớm Từ góp phần làm xuất chế độ cháy có hỗ trợ hydro chế độ cháy hydro TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Heywood, J B., Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw Hill International Editions, New York, 1988 [2] Lu, X., Han, D., Huang, Z., Fuel design and management for the control of advanced compression-ignition combustion modes, Progress in Energy and Combustion Science 37, pp 741-783, 2011 [3] Verhelst, A., Wallner, T., Hydrogen-fueled internal combustion engines, Progress in Energy and Combustion Science 35, pp 490-527, 2009 Ngày nhận bài: 10/4/2019 Ngày nhận sửa: 26/4/2019 Ngày duyệt đăng: 13/5/2019 Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 59 - 8/2019 31 ... thấp thành phần tồn dầu nhờn có mặt hỗn hợp khơng khí nhiên liệu xi lanh động 3.2 Ảnh hưởng thành phần dầu nhờn đến đặc tính động Trong phần tác giả thảo luận ảnh hưởng thành phần dầu nhờn đến đặc. .. nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng thành phần dầu nhờn hydro đưa vào đường nạp đến đặc tính động diesel Tác giả kết luận sau: - Quá trình cháy động chia làm chế độ: chế độ cháy nhiên liệu diesel, chế độ... hồn phần khí gas dầu nhờn khó hỗ trợ q trình cháy hydro từ suy hạt sương dầu có dầu nhờn hỗ trợ trình cháy hydro tốt nhiều so với phần khí gas có dầu nhờn Kết luận Với kết thực nghiệm nghiên cứu