Xác định thành phần khí thải phát tán vào môi trường của động cơ ô tô sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel – lpg

BỘGIÁODỤCVÀ ĐÀOTẠO
TRƢỜNGĐẠIHỌCGIAOTHƠNGVẬNTẢI

VƢƠNGVĂNSƠN

XÁCĐỊNHTHÀNHPHẦNKHÍTHẢIPHÁTTÁNVÀO
MƠITRƢỜNGCỦAĐỘNGCƠƠTƠSỬDỤNGL
ƢỠNGNHIÊNLIỆUDIESEL-LPG

LUẬNÁNTIẾNSĨKỸTHUẬT

HÀNỘI- 2014


VƢƠNGVĂNSƠN

XÁCĐỊNHTHÀNHPHẦNKHÍTHẢIPHÁTTÁNVÀO
MƠITRƢỜNGCỦAĐỘNGCƠƠTƠSỬDỤNGL
ƢỠNGNHIÊNLIỆUDIESEL-LPG
Chun ngành: Kỹ thuật ơ tơ máy
kéoMãsố:62.52.35.01

LUẬNÁNTIẾNSĨKỸTHUẬT

NGƢỜIHƢỚNGDẪNKHOAHỌC:
1. PGS.TSCao Trọng Hiền
2. PGS.TSĐào MạnhHùng

HÀNỘI- 2014

LỜICẢMƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học
Giaothơng Vận tải, Phịng Sau đại học, Khoa Cơ khí, Bộ mơn Cơ khí ơ tơ
đãtạođiềukiệnthuậnlợi vàgiúp đỡtơitrongsuốtqtrìnhlàmluậnán.
Tơi xin chân thành biết ơn PGS.TSC a o T r ọ n g H i ề n v à
P G S . T S Đào Mạnh Hùng đã hướng dẫn tôi hết sức tận tình, chu đáo
về mặt chunmơnđểtơicóthểthực hiệnvàhồnthành luậnán.
Tơi xin chân thành cảm ơn tập thể Phịng thí nghiệm động cơ
đốttrong, ViệnC ơ k h í Đ ộ n g l ự c , T r ư ờ n g Đ ạ i h ọ c
B á c h k h o a H à N ộ i v ề những ý kiến đóng góp quý báu và tạo
mọi điều kiện để tơi hồn thànhnghiên cứumơphỏngtrênphầnmềmAVL
Boost.
TơixinchânthànhcảmơnTrungtâmthửnghiệmkhíxảCụcĐăngkiểmViệtNam,C ơ n g tyCơkhíơtơNgơGiaTự,CơngtyTNHHTânAn
Bình đã tạo điều kiện giúp đỡ để tơi hồn thành được các thí nghiệm
quantrọngcholuậnánvàđịnhhướngnghiêncứutrongtươnglai.
Tơix i n c h â n t h à n h c ả m ơn c á c t h ầ y g i á o H ọ c v i ệ n Q u â n s ự , Đ ạ
i họcNơngnghiệp,ĐạihọcLâmnghiệp,cácNhàkhoahọctrongngànhCơkhíĐộnglựcđãnhiệttìnhgiúpđỡvàđóng
gópnhiềkiếnqbáucholuận án.
Tơi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến tất cả bạn bè, đồng
nghiệp,những người thân trong gia đình đã động viên, khích lệ tơi rất
nhiều trongsuốt thờigiantơi thamgianghiêncứuvàhồnthànhluận án.
Nghiêncứusinh


LỜI CAMĐOAN
Tôix i n c a m đoanl u ậ n á n này l àc ôn g t r ì n h nghiênc ứ u c ủ a r i ê n
g tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng đượcai cơngbốtrong
bấtkỳcơngtrìnhnàokhác.
HàNội,tháng 4năm2014
Tác giảluậnán

VƣơngVănSơn


1
MỤCLỤC
Mụclục........................................................................................................

i

Danhmụccáckýhiệuvàchữviếttắt....................................................

iv

Danhmụccácbảngtrongluậnán.........................................................

ix

Danhmụccáchìnhvẽvàảnhtrongluậnán...........................................

xi

MỞĐẦU.....................................................................................................

1

ChươngI.TỔNGQUANVỀVẤNĐỀNGHIÊNCỨU.................................

5

1.1 Tổngquanvềơnhiễmmơitrườngdophátthảicủtơ.....................

5

1.1.1. SựpháttriểnphươngtiệngiaothơngởViệtNam............................

5

1.1.2. Tìnhhìnhơnhiễmmơitrườngdophátthảicủtơ.........................

7

1.2.TìnhhìnhsảnxuấtvàsửdụngLPG...............................................

10

1.2.1.TìnhhìnhsảnxuấtLPG.................................................................

10

1.2.2.TìnhhìnhsửdụngLPG.................................................................

11

1.3. Cácnghiêncứutrong vàngồinướcvề khí
thảicủađộngcơdieselvàđộngcơdieselLPG................................................................................

11

1.3.1. Cáckếtquả nghiên cứu trên thếgiới..........................................................11

1.3.2. Cáckếtquảnghiêncứu trongnước.............................................................16
1.4K ế t luận chươngI.......................................................................................19
ChươngII.C Ơ S Ở L Ý T H U Y Ế T T Í N H T O Á N T H À N HAI
P H Ầ N K H Í T H CỦAĐỢNGCƠDIESELVÀĐỘNGCƠDIESEL–LPG 22
2.1. Chọnphương ánhịatrộnlưỡngnhiênliệudiesel-LPG....................................22
2.1.1. Cácphươngánhịatrộnlưỡngnhiênliệudiesel-LPG....................

22

2.1.2. Chọnphươngánhịatrộnlưỡngnhiênliệudiesel-LPG..............

25

2.2. Cơsởlýthuyếtqtrìnhcháytrongđợngcơdiesvềlđộngcơdiesel-LPG

26

2.2.1. Qtrìnhcháytrongđộng cơdiesel............................................................26
2.2.2. Cơsởlý thuyếtqtrìnhcháytrongđộng cơdiesel-LPG..........

31

2.2.3. Cơsởmơhìnhhóaqt r ì n h h ì n h t h à n h h ỗ n n ợ p v à c h á y
t r o n g độngcơlưỡng nhiênliệudiesel-LPG.....................................................37


2.3. Cácthành phần khí thải...............................................................................47
2.3.1.Mơnơxitcácbon...........................................................................

48

2.3.2.Hyđrơcácbon..............................................................................

49

2.3.3.Ơxitnitơ.....................................................................................

52

2.3.4.Phátthảihạt................................................................................

54

2.4. Cơsởtínhtốncácthànhphầnphátthảitrongđộngcơdieselvàđộng
59
cơdiesel-LPG.....................................................................................
2.4.1. TínhtốnphátthảiNOx.............................................................................59
2.4.2. Tínhtốn phátthảiC O ............................................................................60
2.4.3. TínhtốnphátthảiHC...............................................................................60
2.4.4.Tínhtốnphátthảibồhóng(Soot)...................................................

61

2.5.KếtluậnchươngII………………………………………………............... 63
ChươngIII.XÂYDỰNGMƠHÌNHXÁCĐỊNHCÁCTHÀNHPHẦ NKHÍ
THẢICỦAĐỘNGCƠDIESEL VÀĐỘNGCƠDIESEL-LPG

65

3.1.PhầnmềmAVLBOOST................................................................

65

3.1.1.Cácphần mềmmơ phỏngđộng cơ..............................................................65
3.1.2.PhầnmềmAVLBOOST..................................................................

66

3.2. ỨngdụngphầnmềmAVLBOOSTtínhtốncácthànhphầnkhíthải
củađộngcơFAWDE-4DX23.................................................................

68

3.2.1. Cácthơngsốcơbản củađộngcơ FAWDE-4DX23.....................................68
3.2.2.NhiênliệudieselvàLPG..............................................................

69

3.2.3. Xâydựng mơ hình động cơdiesel trên AVLBoost....................................72
3.2.4. Kiểmchứngđộchínhxáccủamơhình..............................................................73
3.2.5. Xâydựngmơ hình động cơdiesel-LPGtrên AVLBoost............................74
3.2.6. Kếtquảtínhtốn mơphỏng........................................................................77
3.3. Khảosátảnhhưởngcủamộtsốthơngsốkếtcấuvàđiềuchỉnhđến
lượngphát thảicủađộng cơdiesel-LPGbằngphương phápmơphỏng...................80
3.3.1. Ảnhhưởngcủagócphunsớmđếnl ư ợ n g p h á t t h ả i c ủ a đ ộ n g c ơ di
esel-LPG.........................................................................................

80

3.3.2. Ảnhhưởngcủaphaphânphốikhí đếnlượng phátthảicủađộngcơdieselLPG..........................................................................................
3.4.KếtluậnchươngIII..............................................................................
ChươngIV.THỰCNGHIỆMVÀĐÁNHGIÁ......................................
4.1.Mụctiêuvànộidungthửnghiệm........................................................
4.1.1.Mụctiêuthửnghiệm.........................................................................
4.1.2.Nộidungthửnghiệm.........................................................................
4.2.Thiếtbịthínghiệm...............................................................................
4.2.1.Sơđồthiếtbịthínghiệm...................................................................
4.2.2.Cácbộphậncơbảncủathiếtbịthửnghiệm.....................................
4.3.LựachọnvàlắpđặthệthốngcungcấpLPGvàođộngcơdieselthínghiệ

83
85
87
87
87
87
87
88
90

m.....................................................
4.4. Quytrìnhthínghiệm...................................................................................
4.4.1.Điềukiệnthínghiệm.........................................................................
4.4.2. Thínghiệmđokhíxảđộngcơdieselngunthủy...........................
4.4.3. Thínghiệmđo khíxảđộng cơlưỡngnhiên liệudiesel-LPG............
4.5.Kếtquảthửnghiệmvàđánhgiá..........................................................
4.5.1.TiêuchuẩnEUROvềphátthảicủađộngcơdiesel...........................
4.5.2.Kếtquảđánhgiáđộngcơthửnghiệm..............................................
4.5.3. Đánh giá chất lượng phát thải của động cơ diesel khi chạy

lưỡngnhiênliệudieselLPG.................................................................................
4.5.4.Đánhgiákếtquảmơphỏngvàthựcnghiệm.....................................
4.6.KếtluậnchươngIV..............................................................................
KẾTLUẬNCHUNGVÀKIẾNNGHỊ..................................................
DANHMỤCCÁCCƠNGTRÌNHKHOAHỌCĐÃCƠNGBỐ............
TÀILIỆUTHAMK H Ả O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..............................
PHỤLỤC....................................................................................................

99
103
103
104
107
110
110
110
112
118
121
122
124
125
133


DANHMỤC CÁCKÝHIỆUVÀCHỮVIẾTTẮT
Ký hiệu

Tên gọi

AVL-BOOST
AVL-MCC
CA
CO
CNG
CRT
DOC
DPF
ECER49

PhầnmềmmơphỏngmộtchiềucủahãngAVL
Mơhình cháycủahãng AVL
Gócquaytrụckhuỷu
Mơnơxitcácbon
Khíthiênnhiên
Bộlọctáisinhliêntục
Bộ xúctácơxihóa
Bộlọcphát thải hạt,dạngkhépkín
Chutrìnhthửchâu13modeđốivớiđộngcơxetảihạngnặ
ng
Hệthốnglnhồikhíthải
Hyđrơcácbonthơmmạchvịng
Hyđrơcácbon
Lnhồiápsuấtcao
Lnhồiápsuấtthấp
BộxúctáchấpthụNOx
Khídầumỏhóalỏng
Khíthiênnhiên
Máynén

Mơphỏng
Trungtâmthửnghiệmkhíthảicácphươngtiệncơgiớiđường
bộ,CụcĐăngKiểmViệtNam
Ơxítnitơ
Phátthảihạt
Bộlọcphátthảihạt(dạnglọchở)
Phátthảihạtcókíchthướcnhỏhơn10µm
ĐồthịtốcđộtỏanhiệtBộ
xúctáckhửNOx
HệthốngxửlýkhíthảitổnghợpCRTvàSCR
Bộlọcphátthảihạtcótrangbịsợiđốt

EGR
HAP
HC
LHC
LHT
LNT
LPG
CNG
MN
MP
NETC
NOX
PM
PM-cat
PM10
ROHR
SCR
SCRT

SMF

Đơn vị
-


Smoke
SOOT
SOX
TB
TCVN
TN
TSP

Độkhói
Bồ hóng
Ơxítlưuhuỳnh
Tuabin
TiêuchuẩnViệtNam
Thựcnghiệm
Tổnglượngbụilơlửngtrongkhơngkhí
Hàmlượngcácchấthữucơđộchạibaylêntrênkhơngkhí

-

Gócquaytrụckhuỷuhiệnthời
Nhiệttỏaratínhđếngócquaycủatrụckhuỷu

Độ
J

Tổngnhiệtlượngtỏaratrongqtrìnhcháy
HằngsốphụthuộcvàotỷlệnhiênliệuLPGcungcấpvàoxyl
anh
Thờiđiểmvàthờigiandiễnraqtrìnhcháy

J
-

%
%

mLPG

Saisố
TỷlệphầntrămnănglượngdoLPGsinhratrongtổngnănglư
ợngcủalưỡngnhiênliệudiesel-LPG
KhốilượngLPGtiêuthụ

HuLPG

NhiệttrịthấpcủaLPG

MJ/kg

mdiesel

Khốilượngdieseltiêuthụ

kg

Hudiesel

Nhiệttrịthấpcủadiesel

MJ/kg

mc

Khốilượngmơichấtbêntrongxylanh

kg

u
pc

Nộinăng
Ápsuấtbêntrongxylanh

Pa

V

Thểtíchxylanh

QF

Nhiệtlượngcủanhiênliệucungcấp

m3

kJ

QW

Tổnthấtnhiệtquavách

kJ

α
hBB

Gócquaytrụckhuỷu
Trịsốentanpy

độ
-

dmi

Lượngkhíđivàoxylanh

kg

VOCs



Q
Q
aw

o, 
k

CCR

Độ

kg


dme

Lượngkhíđirakhỏixylanh

kg

hi

Entanpycủamơichấtkhíđivàoxylanh

-

he

Entanpycủamơichấtkhíđirakhỏixylanh

-

qev

Nhiệthóahơicủanhiênliệu

kJ

f
mew

Phầnnhiệthóahơicủamơichấttrongxylanh
Khốilượngnhiênliệubayhơi

kJ
kg

Aeff

Diệntíchthơngqua

Pol

Ápsuấtmơichấttrướchọngtiếtlưu

m2
Pa

P2

Ápsuấtmơichấtsauhọngtiếtlưu

Pa

Tol

Nhiệtđộmơichấttrướchọngtiếtlưu

K

Ro

Hằngsốchấtkhí

-

ψ
k
μσ

Hệsốphụthuộctỷlệápsuấtmơichất
Tỷsốnhiệtdungriêngcủamơichất
Hệsốcảndịngcủađườngống

dvi

Đườngkínhxupáp

m

S
r
l

Awi

Vịtrícủapistontínhtừđiểmchếttrên
Bánkínhquay
Chiềudàithanhtruyền
Góc giữa đường nối tâm quay với piston ở
điểmchếttrênvớitrụcthẳngđứng(trườnghợpxylanhlệcht
âm)
Khoảnglệchtâm
Nhiệttruyềnđếncácchitiết(nắpmáy,đỉnhpiston,thành
xylanh)
Diệntíchbềmặtcácchitiết(nắpmáy,đỉnhpiston,thành
xylanh)

αw

Hệsốtruyềnnhiệt

Tc

Nhiệtđộmơichấttrênbềmặtthànhxylanh

K

Nhiệtđộbềmặtchitiết(nắpmáy,đỉnhpiston,thànhxylanh)

K

Đườngkínhxylanh
Tốcđộtrungbìnhcủapiston

Tốcđộtiếptuyếncủamơichất

m
m/s
m/s

φ
e
Qwi

Twi:

D
Cm
Cu

m
m
độ
m
K
m2


VD
Pc
pc,0

VTDC

Thểtíchcơngtáccủa1xylanh
Ápsuấtmơichấttrongxylanh
Ápsuấtkhítrời
Ápsuấtmơichấttrongxylanhtạithờiđiểmđóngxupápnạ
p
Nhiệtđộmơichấttrongxylanhtạithờiđiểmđóngxupápnạ
p
Thểtíchxylanhkhipistonởđiểmchếttrên

IMEP
V

Ápsuấtchỉthịtrungbình
Thểtíchxylanh

D
P
T
din
vin
Aeff

Đườngkínhxylanh
Ápsuất
Nhiệtđộ
Đườngkínhốngnốivớiđườngnạp
Tốcđộdịngkhítrênđườngnạp
Diệntíchthơngqua

δ

Q
Δ0
Δαc
m
a
QMCC
QComb
CRate
K
mF
LCV
V

Khehởpiston-xylanh
Tổngnhiệtlượngcấpvào
Thờiđiểmbắtđầucháy
Thờigiancháy
Thơngsốhìnhdạng
ThơngsốVibe
Lượngnhiệttỏaratronggiaiđoạncháychính
Hằngsốcháy
Hằngsốhịatrộnhỗnhợp
Thếnăngcủadịngchuyểnđộngrối
Lượngnhiênliệuđượchóahơi
Nhiệttrịthấpcủanhiênliệu
Thểtíchxylanh

Pc,1
Tc,1

m3
Pa
Pa
Pa
K
m3
pa
m3
m
Pa
K
m
m/s
m2
m
kJ
độ
giây
kJ
J
kg
kJ/kg
m3

wOxygen,available Tỷlệkhốilượngơxycótronghỗnhợpkhibắtđầuphunnhiênliệ u
CEGR
Hằngsốxétđếnảnhhưởngcủakhíthảilnhồi
Thếnăngcủatianhiênliệu
J
Ekin

Cturb
Hằngsốnănglượngchuyểnđộngrối
-


CDiss
mF,I
v
mstoich
λDiff
QPMC
CNOe
mfi
mfb
msoot
mCO
LHVf,LHVC,
LHVCO
ms
mf,v
PO2
Es,f
Es,ox
Af,Aox
x
Rtot
MWc
s
Ds

Hằngsốsuygiảm
Lượngnhiênliệuphunvào
Tốcđộnhiênliệu
Khốilượngkhơngkhílýtưởngđểđốtcháyhếtnhiênliệu

kg
m/s

Hệsốd ư lượngkhơngkhítrongqtrìnhcháychính
Tổngnhiệtlượngdonhiênliệucungcấptronggiaiđoạncháyn
hanh
NOởtrạngtháicânbằng
Lượngnhiênliệucấpvào
Lượngnhiênliệuđãcháy
Khốilượngsoot
KhốilượngCO

-

kg
kg
kg
kg

Nhiệttrịthấpcủanhiênliệu,carbon(soot)vàCO

kJ/kg

Khốilượngsoot
Khốilượngnhiênliệubốchơi

ÁpsuấtcủacácphântửO2
Nănglượnghoạthố
Nănglượngơxyhố
Cáchằngsốđượclựachọntheokinhnghiệmvàkiểuđộngc
ơ
TỷlệCtrênbềmặtcủaphầntửAthamgiaphảnứng
Hằngsốtốcđộơxyhốsoot
TrọnglượngcủaphântửC
Mậtđộcủasoot
Đườngkínhcủaphântửsootđặctrưng

kg
kg
Pa
kJ/kmol
kJ/kmol

kg

kJ

kg/m3
m


DANHMỤCCÁCBẢNGTRONGLUẬNÁN
Ký hiệu

Tênbảng

Bảng1.1

DựbáotổngphátthảidohoạtđộngGTVTđườngbộvàđườ
ngsắt

Trang
9

Phương trình tính tốn giá trị của các góc bắt đầu
vàkết thúc giai đoạn cháy nhiên liệu cho các chế
độkhácnhau

36

Bảng2.2

ChuỗiphảnứnghìnhthànhNOxvớihệsốtốcđộk

59

Bảng3.1

CácthơngsốcơbảncủađộngcơFAWDE-4DX23-110

Bảng2.1

69
Bảng3.2

Đặctínhkỹthuậtcủanhiên liệu diesel

70

Bảng3.3

ĐặctínhkỹthuậtcủanhiênliệuLPG

71

Bảng3.4

Cácphần tửcủamơ hìnhmơ phỏng trênhình3.2

73

Bảng3.5

KếtquảsosánhcơngsuấtđộngcơFAWDE-4DX23110giữa thực nghiệm và mơ phỏng ở chế
độđặctínhngồi

73

Bảng3.6

Cácphần tửcủamơ hình mơ phỏng trênhình3.5

76

Bảng3.7

Diễngiải cácmodecủachutrình thửECER49

77

Bảng3.8

PhátthảitrungbìnhtheochutrìnhECER49

80

Bảng3.9

Kết quả mơ phỏng các thành phần phát thải của
độngcơdiesel-LPGtheochutrìnhECER49khithayđổigócphânphốikhí

85

Bảng4.1

TiêuchuẩnEUROvềphát thảicủađộng cơdiesel

110

Bảng4.2

Kếtquảđocôngsuấtvàmômencủađộngcơdieselnguyên
thủy

111

Bảng4.3

Kếtq u ả đ o c á c t h à n h p h ầ n p h á t t h ả i c ủ a đ ộ n g
cơ
diesel

112


Bảng4.4 Kếtquảđođộkhóicủađộng cơdiesel-LPG

115

Bảng4.5 Phátt h ả i t r u n g b ì n h c ủ a đ ộ n g c ơ l ư ỡ n g n h i ê
n l i ệ u diesel-LPG

116

Bảng4.6 Kếtquảđo cơngsuấtc ủ a độngcơdiesel-LPG

117

Bảng4.7 Kếtquảsosánhphátthảigiữamơphỏngvàthựcnghiệmcủađộng
cơngunbảntheochutrìnhECER49

118

Bảng4.8 Kếtquảsosánhphátthảigiữamơphỏngvàthựcnghiệmcủađộng
cơdiesel-LPGtheochutrìnhECER49

119

Bảng4.9 Kếtq u ả s o s á n h c ô n g s u ấ t g i ữ a m ô p h ỏ n g v à t h ự
c
nghiệmcủađộngcơdiesel-LPGtheochutrìnhECER49

120


DANHMỤCCÁC HÌNHVẼVÀẢNHTRONGLUẬNÁN
Ký hiệu

Tên hìnhvẽ

Hình1.1

Sốl ư ợ ngơtơcủacảnướctheonăm

5

Hình1.2

Các loạiơtơcủa cảnước theonăm

5

Hình1.3

Sốl ư ợ ngơtơtạiHàNộitheonăm

6

Hình1.4

Cácloạiơtơ tạiHàNộitheonăm

6

Hình1.5

Sốl ư ợ ngơtơtạithànhphốHồChíMinhtheonăm

6

Hình1.6

Cácloạiơ tơtạithành phốHồ Chí Minhtheo năm

6

Hình1.7

Phát thải độc hại từ các loại phương tiện khác nhau
ởViệtNam

8

Hình1.8

Biểuđồ sảnxuấtLPGtrêntồncầu

10

Hình1.9

Sơđồchungvềqtrìnhnghiêncứu

21

Hình2.1

Sơđồhệthốngtrộnnhiênliệudiesel-LPGởdạnglỏng

22

Hình2.2

Sơđồ hệthốngphuntrựctiếp LPGvàobuồngđốt

23

Hình2.3

SơđồhệthốngphunLPGvàođườngốngnạpđộngcơ

25

Hình2.4

Sơđ ồ b ố t r í h ệ t h ố n g c u n g c ấ p L P G v à h ệ t h ố

n g nhiênliệuđộngcơdieseltăng áp

26

Đồt h ị b i ể u d i ễ n c á c g i a i đ oạ nt r on gq uá t r ì nh c h á y
độngcơdiesel

29

Hình2.6

Phânchiavùng cháytrong độngcơdiesel-LPG

31

Hình2.7

Hướnglantruyềncủamànglửatrongbuồng cháy

32

Hình2.8

Quát r ì n h t ỏ a n h i ệ t t r o n g đ ộ n g c ơ s ử d ụ n g l
ư ỡ n g nhiênliệudiesel-LPG

33

Hình2.5

Hình2.9

Trang

Cácgiaiđoạntrongqtrìnhcháycủađộngcơdiesel-LPG
35

Hình 2.10

Cânbằngnănglượngtrongxylanh độngcơ

38

Hình 2.11

Sơđồtínhtốnchuyểnvịcủapiston

41

Hình 2.12

Sựphân bốnhiên liệutiaphun

50


Hình 2.13

Sựhìnhthành HCdotơi trênthành buồngcháy

51

Hình 2.14

Tómtắt qtrìnhhình thànhbồhóng củaFusco

55

Hình 2.15

Cơ chế trung gian về động hóa học của q trình
hìnhthànhbồhóngtừcácphântửaromatics

56

Mơh ì n h c ơ c h ế t ạ o h ạ t b ồ h ó n g t ừ a r o m a t i c
s v à aliphatics

57

Hình3.1

Giaodiệnphần mềmAVLBOOST

67

Hình3.2

Mơh ì n h m ơ p h ỏ n g đ ộ n g c ơ F A W D E - 4 D X 2 3 1 1 0 trênAVLBOOST

72

Hình3.3

Sosánhcơngsuấtvàmơmencủađộngcơgiữathựcnghiệmv
74
àmơphỏng

Hình3.4

Mơh ì n h m ơ p h ỏ n g đ ộ n g c ơ d i e s e l L P G t r ê n A V L BOOST

Hình 2.16

Hình3.5

75

Khaib á o t h à n h p h ầ n
hóah ọ c c ủ a L P G t r ê n A V L BOOST

76

Hình3.6

Sơđồ thểhiện các modecủachu trìnhthửECER49

77

Hình3.7

PhátthảiCOở cácchếđộmơphỏngtheochutrìnhECER
49

78

Hình3.8

PhátthảiNOXởcácchếđộmơphỏngtheochutrìnhECER49
79

Hình3.9
Hình3.10

Hình3.11

Phátt h ả i b ồ h ó n g ở cá c c h ế đ ộ m ô p h ỏ n g t h e o chutrìn
hECER49

80

Phátt h ả i N O x
vàC O ở 1 0 0 % t ả i , t ố c đ ộ đ ộ n g c ơ 1800
v/phtheogócphun sớm
Phátthảibồhóngở100%tảivớicáctốcđộđộngcơtheogóc
phunsớm

81

82

Hình3.12

Cơngsuấtvàmơmenđộngcơtheogócphunsớm

82

Hình3.13

ThayđổibiêndạngcamdẫnđộngxupáptrongphầnmềmA
VLBOOST
83

Hình3.14

PhátthảiCOởcácgócmởxupápmơphỏngtheochu

83


trìnhECER49
Hình3.15

PhátthảiNOXởcácgócmởxupápmơphỏngtheochutrìnhEC
ER49

84

Hình3.16

PhátthảibồhóngởcácgócmởxupápmơphỏngtheochutrìnhE
CER49

Hình4.1

SơđồphịngthửđộngcơETC01,Trungtâmthửnghiệmkhít
hảiphươngtiệngiaothơngcơgiớiđườngbộ

88

Sơ đồ bố trí thiết bị của băng thử động lực học
caoETC01 ở phịng thử nghiệm khí thải động cơ
thuộcTrungtâmthửnghiệmkhíthảiphươngtiệngiao
thơng cơgiới đườngbộ

89

Hình4.3

Sơđồnguyênlý củacụmphanh điệnPA406/6 PA

90

Hình4.4

Sơđ ồ n g u y ê n l ý c ủ a t h i ế t b ị đ o t i ê u h a o n h i ê n l i ệ u
AVL735S

93

Hình4.5

Sơđồcấutạo của bộphântíchCO

94

Hình4.6

Sơđồcấutạo củabộphântích NOvàNOX

96

Hình4.7

Sơđồngunlý hệthốngPSSi60

97

Hình4.8

Sơđồngun lýbuồngđo khói

98

Hình4.9

HệthốngcungcấpLPGđiềukhiểnphunbằngđiệntử

99

Hình 4.10

Hệthống cungcấpLPGđiềukhiểnphun bằngcơkhí

100

Hình 4.11

Bộgiảmáp hóahơi

101

Hình4.12

Sơđồ bốtríbộcungcấpLPGvàhệthốngnhiên liệu

102

Hình4.13

Chươngtrình thửChâu ECER49chođộng cơ

105

Hình4.14

Lắp trụcdẫnđộng

105

Hình 4.15

Lắp đặt bộ cung cấpLPGvàđộng cơtrên bệthử

108

Hình 4.16

Mànhìnhđiềukhiểncủathiếtbịthínghiệmđokhíthải

109

Hình 4.17

Kếtquảthínghiệmđặctínhtốcđộngồic ủ a độngc
ơFAWDE-4DX23

111

Quan hệ giữa lượng bồ hóng và tốc độ vịng quay
củađộngcơ

112

Hình4.2

Hình4.18

84

Hình4.19

PhátthảiCOởcácchếđộthửnghiệmtheochutrình
ECER49

113

Hình 4.20

PhátthảiHCởcácchếđộthửnghiệmtheochutrìnhECER4
9
113

Hình 4.21

Phátt h ả i N O Xở c á c c h ế đ ộ t h ử n g h i ệ m t h e o c h
u trìnhECER49
114

Hình 4.22

Quanhệgiữađộkhóivàsốvịngquaycủađộngcơlưỡng
nhiênliệudiesel-LPG
116

Hình4.23

Kếtq u ả s o s á n h c ô n g s u ấ t g i ữ a m ô p h ỏ n g v à t h
ự c nghiệmcủađộngcơnguyênbảntheochutrìnhECER49

118


1

MỞĐẦU
1. Lý do chọnđềtài
Khí thải từ ơ tơ sử dụng nhiên liệu diesel sinh ra đang là một
trongnhững tác nhân lớn nhất gây ơ nhiễm mơi trường khơng khí, đặc biệt ở
tại
cáckhuđ ô t h ị . T r o n g k h í t h ả i c ủ a đ ộ n g c ơ d i e s e l t h ì t h à n h p h ầ n đ ộ c h ạ
iđáng
quantâmnhấtlàkhíthảidạnghạtcóđườngkính

10 m(bụil ơ l ử n g ) v à

nitơ ôxít (NOx). Các nghiên cứu trên thế giới đều cho thấy NOx là một
trongnhững nhân tố làm trầm trọng thêm bệnh hen suyễn và các bệnh về hô
hấpkhác, trong khi đó khí thải bụi hạt có liên quan đến nguy cơ gây ung
thư.Trong những năm qua, việc nghiên cứu giảm khí thải độc hại cho động
cơdiesel đangđược nhiềuquốc giađầutưthực hiện.
Để giảm các thành phần độc hại trong khí thải động cơ diesel, ngồi
cácbiệnp h á p c ơ n g n g h ệ n h ư c ả i t i ế n k ế t c ấ u b u ồ n g c h á y , s ử d ụ n g
h ệ t h ố n g tuầnhồnkhíthải,tốiưuhóacácthơngsốcủaqtrìnhcungcấpnhiênliệu...thì biện pháp sử
dụng nhiên liệu sạch cho động cơ diesel, trong đó cónhiên liệu khídầu
mỏhóalỏng(LPG)hiệnđangđượcnhiều nướcứngdụng.
Sửdụng độngcơchạy bằnglưỡng nhiênliệudiesel-LPGtrênơ t ơ nhằmgiảm
khíthảiđộchạilàmộthướngnghiêncứuđangđượccácnhàkhoahọc quan tâm. Biện pháp này khi áp
dụng sẽ giải quyết được hai vấn đề là bảovệmơitrườngkhơngkhívàtậndụngđượcnguồnnhiên

liệuhiệnđangcósẵnở nhiều nơi trên thế giới trong khi nhiên liệu hóa thạch đang dần
có nguy cơcạnkiệt.
Để đảm bảo cho động cơ sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel-LPG mà
ítphải thay đổi kết cấu có thể dùng biện pháp lắp đặt thêm bộcung
cấpL P G vào độngcơdieselnguyênthủy.
Phương án này không chỉ sử dụng được cho các loại ô tô dùng động
cơdieselmới mà cịn có thểsử dụng cho các loại xe ơ tơ đang lưu hành vì
việclắpđặtthêm hệthốngcungcấpLPGvàođộngcơdiesellàkhơngphứctạpvà


ítlàmảnhhưởngđếnđặctínhcủađộngcơ.
Ưuđiểmnổibậtcủađộngcơlưỡngnhiênliệutheophươngánđãnêuso
với đơn nhiên liệu LPG là không phải chế tạo động cơ chuyên chạy LPGmà vẫn đạtđược mục
đíchgiảmlượngkhíthảiđộchại.
Hiện nhiều nước trên thế giới đã nghiên cứu sử dụng động cơ
lưỡngnhiên liệu diesel – LPG trên ô tô, các nhà nghiên cứu đã đưa ra nhận
địnhchung về đặc điểm sử dụng LPG trên động cơ diesel như: khả năng giảm
bụikhói và NOX, hiện tượng tăng phát thải HC và CO khi thay thế LPG
vàodiesel. Tuy nhiên, một số nghiên cứu đưa ra các kết quả rất khác nhau
mứcgiảm hoặc tăng các thành phần phát thải khi tăng tỷ lệ LPG thay thế.
Điều đócho thấy ảnh hưởng của tỷ lệ LPG thay thế đến phát thải của động cơ
sử dụnglưỡng nhiên liệu diesel - LPG phụ thuộc rất nhiều vào loại động cơ,
thànhphần nhiên liệu sử dụng, phương pháp cung cấp nhiên liệu LPG và điều
kiệnvận hànhđộngcơ.
Ở Việt Nam, ứng dụng LPG cho động cơ đốt trong đã và đang
đượcquan tâm nghiên cứu ngày càng nhiều nhưng chưa được chuyên sâu, các
kếtquả nghiên cứu mới chỉ dừng ở mức cho động cơ chạy bằng nhiên liệu
LPGthôi chứ chưa quan tâm tới việc tối ưu hóa hệ thống cung cấp nhiên liệu,
qtrình cháy,hìnhthànhcácchấtơnhiễm.
Vớithựctrạngtrên,việcnghiêncứutínhtốnxácđịnhthànhphầnkhíthảipháttánv

àomơitrườngcủađộngcơơtơsửdụnglưỡngnhiênliệudieselLPGtrởnêncấpthiết,cóýnghĩakhoahọcvàthựctiễncao.
2. Mụcđíchnghiêncứu
-Xác định hàm lượng các thành phần khí thải khi lắp thêm bộ cung
cấpkhíhóalỏng(LPG) vàođộngcơ diesel.
- Đánh giá hiệu quả giảm phát thải của động cơ sử dụng lưỡng
nhiênliệudiesel-LPG.
3. Đối tượngvà phạmvi nghiêncứu