(Luận án tiến sĩ) Nghiên Cứu Chế Độ Cháy Do Nén Hỗn Hợp Đồng Nhất (Hcci) Sử Dụng Nhiên Liệu N-Heptanethanoldiesel

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (8.01 MB, 178 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O

LUÂN ÁN TIÂN S) KĀ THUÂT Ô TÔ

NG¯äI H¯âNG DÀN KHOA HâC: 1. GS. TS. Lê Anh Tu¿n

2. TS. Ph¿m Minh HiÃu

Hà Nái - 2024

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>LäI CAM ĐOAN </b>

Tôi xin cam đoan đây là đÅ tài nghiên cąu căa riêng tụi. Cỏc sỗ liỏu kt qu nờu trong lun ỏn l trung thc v cha tng c ai cụng bỗ trong b¿t kỳ đÅ tài nghiên cąu nào khác.

<b> TRịNG BAN O TắO </b>

<b> Nghiên cāu sinh </b>

<b>Nguyßn Minh ThÁng </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>LäI CÀM ¡N </b>

Tơi xin chân thành cÁm ¢n Đ¿i hãc Bách khoa Hà Nái, Ban Đào t¿o, Tr°ång C¢ khí, Khoa C¢ khí Đáng lăc đã cho phép tơi thăc hián luÃn án t¿i Đ¿i hãc Bách khoa Hà Nái.

Xin cÁm ¢n Ban Đào t¿o và Khoa C¢ khí Đáng lăc vÅ să hß trÿ và giúp đỡ trong suỗt quỏ trỡnh tụi lm lun ỏn.

Tụi xin chân thành cÁm ¢n GS.TS. Lê Anh Tu¿n, TS. Ph¿m Minh HiÃu đã h°ãng dÁn tôi hÃt sąc tÃn tình và chu đáo vÅ mặt chun mơn đÇ tơi có thÇ thăc hián và hồn thành ln án.

Tơi xin chân thành biÃt ¢n Q ThÁy, Cơ Nhóm chuyờn mụn hỏ thỗng ỏng lc ụ tụ v Trung tâm nghiên cąu các nguén đáng lăc và ph°¢ng tián tă hành - Tr°ång C¢ khí, Đ¿i hãc Bách Khoa Hà Nái luôn giúp đỡ và dành cho tôi nhāng điÅu kián hÃt sąc thuÃn lÿi đÇ hồn thành ln án này.

Tơi xin cÁm ¢n Ban Giám hiáu tr°ång Đ¿i hãc Công nghiáp Hà Nỏi ó hu thun v ỏng viờn tụi trong suỗt q trình nghiên cąu hãc tÃp.

Tơi xin bày tå lịng biÃt ¢n sâu sÅc đÃn các ThÁy phÁn bián, các ThÁy trong hái đéng ch¿m luÃn án đã đéng ý đãc, duyát và góp các ý kiÃn quý bỏu ầ tụi cú thầ hon chònh lun ỏn ny v ỏnh hóng nghiờn cu trong tÂng lai.

Cuỗi cùng tơi xin gÿi låi cÁm ¢n chân thành tãi gia đình và b¿n bè, nhāng ng°åi đã đáng viên khuyn khớch tụi trong suỗt thồi gian tụi tham gia nghiên cąu và thăc hián cơng trình này.

Nghiên cąu sinh

<b> Nguyßn Minh ThÁng </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

ii. Mc ớch nghiờn cu ... 2

iii. ỗi t°ÿng và ph¿m vi nghiên cąu ... 2

iv. Nái dung nghiên cąu ... 2

v. Ph°¢ng pháp nghiên cąu ... 2

vi. Ý ngh*a khoa hãc và thăc tißn căa ln án ... 3

vii. Các điÇm đóng gúp mói ca lun ỏn ... 3

viii. Bỗ cc căa luÃn án ... 3

1.2.1 Nguyên lý căa đáng c¢ HCCI ... 7

1.2.2 ThuÃn lÿi và thách thąc căa đáng c¢ HCCI ... 9

1.2.3 Đáng c¢ HCCI sÿ dāng nhiên liáu ethanol ... 13

1.2.4 Đáng c¢ HCCI sÿ dāng nhiên liáu n-heptan ... 16

1.3 Tình hình nghiên cąu vÅ cơng nghá HCCI trong n°ãc ... 18

1.4 ThiÃt lÃp và điÅu khiÇn chÃ đá cháy HCCI ... 19

1.4.1 ChÃ đá phun và nhiát đá khí n¿p ... 19

1.4.2 Thay ởi tò sỗ nộn ... 20

1.4.3 Sÿ dāng đa nhiên liáu và nhiên liáu thay thÃ ... 20

1.4.4 Luân héi khí xÁ ... 21

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

1.5 KÃt ln ch°¢ng 1 ... 21

CH¯¡NG 2. C¡ Sỉ LÝ THUT Q TRÌNH CHÁY HCCI ... 23

2.1 Hình thành hßn hÿp và cháy HCCI ... 23

2.1.1 Hình thành hßn hÿp bên ngồi (PFI) ... 24

2.1.2 Hình thành hßn hÿp bên trong xi lanh ... 26

2.2 C¢ chÃ phÁn ąng và các thơng sỗ c trng ca quỏ trỡnh chỏy HCCI ... 31

2.2.1 C¢ chÃ phÁn ąng cháy HCCI ... 31

2.2.2 Đặc điÇm q trình tåa nhiát căa đáng cÂ HCCI ... 32

2.2.3 Xỏc ỏnh thồi iầm bÅt đÁu cháy ... 39

2.2.4 ĐiÅu khiÇn quá trình cháy trên đáng c¢ HCCI ... 40

2.3 PhÂng ỏn thit k chuyần ởi ỏng cÂ CI sang đáng c¢ cháy HCCI ... 43

2.3.1 Ph°¢ng án cung c¿p nhiên liáu n-heptan/ethanol/diesel cho đáng c¢ HCCI ..

... 43

2.3.2 CÂ sỗ lý thuyt thay đëi nhiát đá khí n¿p ... 45

2.3.3 Xác ỏnh hỏ sỗ d lng khụng khớ v t lỏ n-heptan thay thÃ ... 46

2.3.4 Xác đánh l°ÿng nhiên liáu cung c¿p ... 46

2.4 KÃt luÃn chÂng 2 ... 47

CHĂNG 3. CHUYặN ờI V Mễ PHäNG ĐàNG C¡ 1 XI LANH VÂN HÀNH THEO CHÂ HCCI ... 48

3.1 Chuyần ởi ỏng cÂ đÇ vÃn hành theo chÃ đá HCCI ... 48

3.1.1 c iầm ca ỏng cÂ nghiờn cu ... 48

3.1.2 ThiÃt kÃ và chÃ t¿o các chi tiÃt, hỏ thỗng cho ỏng cÂ HCCI chuyần ởi .. 49

3.1.2.1 Thit k, ci tin hỏ thỗng phun nhiờn liáu điÅu khiÇn đián tÿ ... 49

3.1.2.2 ĐiÅu chònh gim t sỗ nộn ca ỏng cÂ ... 51

3.1.2.3 Thit k ch to hỏ thỗng sy núng khí n¿p mãi ... 53

3.1.2.4 ThiÃt kÃ, chÃ to hỏ thỗng phun nhiờn liỏu hòn hp n-heptan/ethanol giỏn tiÃp ... 53

3.1.2.5 ThiÃt kÃ và iu chònh ồng ỗng thi ... 54

3.1.2.6 Thit k v ch to hỏ thỗng luõn hội khớ thi ... 54

3.1.2.7 ThiÃt kÃ lÅp đặt cÁm biÃn trāc khuÿu và trāc cam ... 59

3.1.2.8 Há thỗng o ỏp sut xi lanh v rung ỏng cÂ ... 60

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

3.1.2.9 Há thỗng ECU iu khiần ỏng cÂ... 63

3.1.2.10 Bỏ iu khiÇn EDU (Electronic Diesel Unit) ... 64

3.1.3 Xây dăng đặc tính vịi phun ... 65

3.1.3.1 Đặc tính vịi phun n-heptan/ethanol ... 65

3.1.3.2 Đặc tính vịi phun CR ... 66

3.2 Nghiên cąu mơ phång đáng c¢ HCCI trên phÁn mÅm Ansys Forte ... 67

3.2.1 CÂ sỗ lý thuyt ca phn mm Ansys Forte ... 68

3.2.1.1 Các ph°¢ng trình c¢ bÁn ... 68

3.2.1.2 Mơ hình cháy trong Ansys Forte ... 71

3.2.1.3 GiÁi thuÃt trong phÁn mÅm Ansys Forte ... 73

3.2.2 Xây dăng mơ hình mô phång ... 74

3.2.2.1 Mô phång trên phÁn mm Ansys-ICE ... 74

3.2.2.2 Nhp thụng sỗ u vào căa bài tốn cho mơ hình đáng c¢ trên Ansys-ICE 75 3.2.2.3 Chia l°ãi mơ hình ... 78

3.2.2.4 Ci t cỏc thụng sỗ, iu kiỏn biờn cho mô phång ... 80

3.2.2.5 Cài đặt ch¿y và chÃ đá mô phång... 81

3.2.3 KÃt quÁ mô phång và thÁo luÃn ... 82

3.2.3.1 Đánh giá đá chính xác căa mơ hinh mơ phång ... 85

3.2.3.2 ỏnh giỏ nh hỗng ca nhiờn liỏu đÃn q trình làm viác căa đáng c¢ ... 87

3.2.3.3 ỏnh giỏ nh hỗng ca nhiỏt ỏ khớ n¿p tãi q trình làm viác căa đáng c¢ ... 89

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

4.5 KÃt quÁ thÿ nghiám và thÁo luÃn ... 99

4.5.1 Xây dăng đặc tính căa đáng c¢ CI ... 99

4.5.2 Kt qu th nghiỏm hot ỏng ỗ ch đá HCCI ... 101

4.5.3 Đặc tính cháy căa đáng c¢ HCCI khi có phun méi diesel ... 117

4.5.4 Đánh giá tính năng kinh tÃ căa đáng cÂ ... 119

4.5.5 ỏnh giỏ nh hỗng ca nhiát đá khí n¿p tãi q trình làm viác căa đáng c¢ ... 119

4.5.6 Đánh giá Ánh hỗng ca tò lỏ luõn hội khớ thi tói quỏ trình làm viác căa đáng c¢ ... 123

4.5.7 nh hỗng ca t lỏ ethanol tói cỏc thnh phÁn phát thÁi đác h¿i ... 127

4.5.8 Ành hỗng ca nhiỏt ỏ mụi cht np mói tói cỏc thành phÁn phát thÁi đác h¿i ... 129

4.5.9 nh hỗng ca t lỏ luõn hội tói các thành phÁn phát thÁi đác h¿i ... 131

4.6 KÃt luÃn ch°¢ng 4 ... 133

KÂT LUÂN CHUNG VÀ PH¯¡NG H¯âNG PHÁT TRIỈN ĐÄ TÀI ... 135

DANH MĀC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG Bỉ ... 137

CĂA LUÂN ÁN ... 137

TÀI LIàU THAM KHÀO ... 138 DANH MĀC CÁC PHĀ LĀC ... PL-1 PHĀ LĀC 1 ... PL-2 PHĀ LĀC 2 ... PL-7 PHĀ LĀC 3 ... PL-9

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

vii

<b>DANH MĀC CÁC KÝ HIàU, CÁC CHĀ VI¾T TÀT </b>

BSEC Nng lng tiờu hao cú ớch

COV<small>imep</small> Hỏ sỗ dao đáng áp su¿t có ích chß thá trung bình

HCCI PFI Cháy do nén hßn hÿp đéng nh¿t, hình thành hßn hÿp bên ngồi

HCCI-DI Cháy do nén hßn hÿp đéng nh¿t, phun trăc tiÃp - HCLI Phun mn hình thành hßn hÿp n¿p đéng nht - HiMICS Hỏ thỗng phun thụng minh nhiÅu giai đo¿n hßn hÿp đéng

nh¿t

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

viii

MAPE Mean absolute percentage error)

MULDIC Cháy nén hßn hÿp đ°ÿc hình thành nhiÅu giai đo¿n -

NCS Nghiên cąu sinh

PREDIC Cháy do nén hßn hÿp nghèo hình thành từ tr°ãc -

RMSE Root-mean-square error

SOC1 Thåi điÇm bt u chỏy ỗi vói ngón la lnh SOC2 Thồi iầm bt u chỏy ỗi vói ngón la nóng

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<b>DANH MĀC CÁC BÀNG </b>

BÁng 1.1 Tính ch¿t căa nhiên liáu thÿ nghiám n-heptan ... 17

Bng 3.1 Thụng sỗ k thut ỏng cÂ Yanmar DB178F ... 48

Bng 3.2 Cỏc thụng sỗ cÂ bÁn căa vòi phun Toyota Hilux ... 50

BÁng 3.3 Thụng sỗ k thut ca van EGR ... 57

Bng 3.4 Bng thụng sỗ k thut ca cm bin o ỏp sut xi lanh. ... 60

Bng 3.5 Thụng sỗ k thut cÂ bn ca ECU iu khiần ... 64

BÁng 4.1 Tính ch¿t căa nhiên liáu thÿ nghiám ... 92

Bng 4.2 Thụng sỗ k thut cÂ bn ca bng th ... 97

Bng 4.3 Thụng sỗ k thut c¢ bÁn căa thiÃt bá đo khí thÁi ... 98

BÁng 4.4 KÃt quÁ đo t¿i 30% tÁi ... 100

BÁng 4.5 KÃt quÁ đo t¿i 20% tÁi ... 100

BÁng 4.6 KÃt quÁ đo t¿i 10% tÁi ... 100

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b>DANH MĀC CÁC HÌNH VẼ, ọ TH </b>

Hỡnh 1.1 D oỏn tng trỗng tÂng ỗi căa các công nghá ô tô khác nhau tãi năm

2035 ... 5

Hình 1.2 Vùng làm viác căa đáng HCCI, PCCI v RCCI ... 7

Hỡnh 1.3 Tỗc ỏ tåa nhiát căa HCCI vãi n-heptan ... 9

Hình 1.4 Đặc tính làm viác căa đáng c¢ HCCI ... 11

Hình 2.1 So sánh q trình cháy đáng c¢ SI và CI vãi đáng c¢ HCCI. ... 23

Hình 2.2 Các ph°¢ng pháp phun nhiên liáu căa đáng c¢ HCCI. ... 24

Hỡnh 2.3 SÂ ộ hỏ thỗng PFI HCCI phun ngoi ... 25

Hỡnh 2.4 SÂ ộ hỏ thỗng th nghiỏm ... 26

Hỡnh 2.5 SÂ ộ hỏ thỗng PCCI ... 28

Hình 2.6 So sánh quá trình phun PREDIC v phun nhiờn liỏu diesel truyn thỗng 28 Hình 2.7 Quá trình phun nhiên liáu ... 29

Hình 2.8 Cỏc giai on phun nhiờn liỏu trong hỏ thỗng HiMICS ... 30

Hình 2.9 Quá trình cháy trong há thỗng UNIBUS. ... 30

Hỡnh 2.10 c tớnh tồa nhiỏt căa các lo¿i đáng c¢ ... 34

Hình 2.11 Các pha căa quá trình cháy trong mát chu kỳ ... 36

Hỡnh 2.12 Tỗc ỏ tồa nhiỏt trong xi lanh theo góc quay trāc khu ... 39

Hình 2.13 Đ¿o hm tỗc ỏ tồa nhiỏt trong xi lanh theo gúc quay trāc khu ... 40

Hình 2.14 Ph°¢ng pháp cơ lp cỏc iầm cc i ca o hm tỗc ỏ tåa nhiát trong xi lanh theo góc quay trāc khuÿu ... 40

Hỡnh 2.15 SÂ ộ iu khiần thồi iầm cháy đáng c¢ HCCI... 41

Hình 2.16 Mơ hình cung c¿p nhiên liáu cho đáng c¢ ... 44

Hình 2.17 Đặc tính bay h¢i căa n-heptan. ... 45

Hình 3.1 Đáng c¢ Yanmar DB178F ... 48

Hình 3.2 S¢ đé hỏ thỗng nhiờn liỏu ci tin sang phun du iỏn tÿ ... 49

Hình 3.3 Vịi phun ngun bÁn (a) và vịi phun CR (b) ... 49

Hình 3.4 Vá trí vịi phun và hình dáng tia phun nhiên liáu ... 50

Hình 3.5 ỉng tích áp ... 51

Hình 3.6 CÁm biÃn áp su¿t và van điÅu khiÇn áp sut ... 51

Hỡnh 3.7 T sỗ nộn ca ỏng c¢ theo đá dày đám nÅp máy ... 52

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Hình 3.8 ThiÃt kÃ đ°ång n¿p (a) v hỏ thỗng sy núng khớ np mói sau khi chÃ t¿o

(b) ... 53

Hình 3.9 Vịi phun n-heptan/ethanol ... 54

Hình 3.10 Đ°ång thÁi đáng c¢ và çng ln héi khí thÁi ... 54

Hình 3.11 S¢ ộ bỗ trớ hỏ thỗng luõn hội khớ thi ... 54

Hình 3.12 S¢ đé tính tốn tiÃt dián l°u thơng căa van EGR ... 56

Hình 3.13 Van EGR lăa chãn phāc vā thí nghiám ... 56

Hình 3.14 M¿ch đián điÅu khiÇn van EGR... 57

Hình 3.15 Há thỗng iu khiần van EGR ... 57

Hỡnh 3.16 Cu t¿o căa bá làm mát khí luân héi ... 58

Hỡnh 3.17 Hỏ thỗng luõn hội khớ thi sau khi chÃ t¿o và lÅp đặt hồn chßnh ... 59

Hình 3.18 C¿u t¿o cÁm vá trí trāc khuÿu ... 59

Hình 3.19 C¿u t¿o cÁm vá trí trāc cam... 59

Hình 3.20 CÁm biÃn vá trí trāc khu và trāc cam ... 60

Hình 3.21 CÁm biÃn áp su¿t (a) và kÃt c¿u cÁm biÃn áp su¿t (b). ... 60

Hỡnh 3.22 Hỏ thỗng o AVL Indicom Mobile ... 61

Hình 3.23 Hình Ánh bá thu thÃp và hiÇn thá Indicom Mobile ... 61

Hình 3.24 Nguyên lý làm viác căa cÁm biÃn đo rung ... 62

Hình 3.25 Bá encoder (a) lÅp đặt trên bá thÿ (b) ... 62

Hình 3.26 Bá ECU điÅu khiÇn ECM‐0565‐128‐0701‐C ... 63

Hình 3.27 SÂ ộ iu khiần EDU v bỏ EDU s dāng trong thí nghiám ... 65

Hình 3.28 S¢ đé thÿ nghiám xây dăng đặc tính vịi phun n-heptan/ethanol... 65

Hình 3.29 KÃt q đ°ång đặc tính vịi phun n-heptan/ethanol ç áp su¿t 3 bar ... 66

Hình 3.30 S¢ đé thÿ nghiám xây dăng đặc tính vịi phun CR ... 66

Hỡnh 3.31 Hỏ thỗng to nhiờn liỏu cao áp và vịi phun CR ... 66

Hình 3.32 KÃt q đặc tính vịi phun diesel vãi 2 tr°ång hÿp áp su¿t phun 40 và 100 MPa ... 67

Hình 4.1 Quy trình thăc hián nghiên cąu thÿ nghiám ... 92

Hỡnh 4.2 SÂ ộ bỗ trớ hỏ thỗng th nghiám ... 95

Hình 4.3 LÅp đặt đáng c¢ thÿ nghiám và thiÃt bá đo trên bá thÿ công su¿t ... 96

Hình 4.4 Băng thÿ DW16 ... 96

Hình 4.5 ThiÃt bá đo tiêu hao nhiên liáu và nguyên lý làm viác ... 97

Hình 4.6 ThiÃt bá đo thành phÁn khí thÁi Horiba Mexa 584L ... 98

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

xii

Hình 4.7 Đặc tính ngồi căa đáng c¢ CI ... 99 Hình 4.8 Đặc tính phát thi ca ỏng cÂ CI ỗ ch ỏ ton ti ... 101 Hình 4.9 So sánh COV<small>IMEP </small>căa đáng c¢ CI và HCCI- n-heptan ... 104 Hình 4.10 Dißn biÃn tỗc ỏ tồa nhiỏt ca ỏng cÂ ỗ ch ỏ ngun bÁn và HCCI 105 Hình 4.11 Đé thá dißn bin ỏp sut xi lanh v tỗc ỏ tng ỏp su¿t trong buéng cháy

... 110 Hình 4.12 Đé thá diòn bin tỗc ỏ tồa nhiỏt trong buộng chỏy ... 114 Hình 4.13 Xác đánh chÃ đá thÿ nghiám kiÇm sốt q trình cháy đáng c¢ HCCI . 115 Hình 4.14 ộ thỏ COV<small>IMEP</small> ỗ mỏt sỗ ch ỏ ti, tỗc ỏ v t lỏ ethanol khỏc nhau 116 Hỡnh 4.15 ộ thỏ diòn bin ỏp sut xi lanh ỗ mỏt sỗ ch ỏ ti, tỗc ỏ 2000 v/ph,

30% ethanol ... 117 Hỡnh 4.16 Thồi iầm chỏy ỗ mỏt sỗ ch ỏ ti, tỗc ỏ 2000 v/ph, 30% ethanol ... 118 Hình 4.17 So sánh mąc tiêu hao năng l°ÿng khi sÿ dāng các lo¿i nhiên liáu có tÿ lá

ethanol khác nhau ... 119 Hình 4.18 So sánh dißn biÃn áp su¿t trong xi lanh khi thay đëi nhiỏt ỏ mụi cht np mói ỗ tỗc ỏ 2000 v/ph, tÁi thay đëi 10%, 20% và 30% vãi n-heptan/E30 ... 121 Hỡnh 4.19 Kt qu ỏnh giỏ hỏ sỗ dao đáng COVimep khi thay đëi nhiát đá khí n¿p

... 121 Hình 4.20 Să thay đëi thåi điÇm hình thành ngãn lÿa khi thay đëi nhiát đá môi ch¿t

n¿p mãi ... 122 Hình 4.21 So sánh mąc tiêu hao năng l°ÿng khi thay đëi nhiát đá môi ch¿t n¿p mãi

... 123 Hình 4.22 Dißn biÃn áp su¿t bờn trong xi lanh ỗ cỏc t lỏ luõn hội khác nhau ... 124 Hình 4.23 KÃt quÁ đánh giá hỏ sỗ dao ỏng COV<small>IMEP</small> ỗ cỏc t lỏ luõn héi khác nhau

... 125 Hình 4.24 Să thay đëi thồi iầm hỡnh thnh ngón la ỗ cỏc t lỏ luân héi khác nhau

... 126 Hình 4.25 So sánh mc tiờu hao nng lng ỗ cỏc t lỏ luõn héi khác nhau... 126 Hình 4.26 So sánh phát thÁi căa đáng c¢ CI vãi HCCI: (a) NOx, (b) CO và (c) HC

... 128 Hình 4.27 So sánh phát thi ca ỏng cÂ HCCI ỗ cỏc nhiỏt ỏ mụi ch¿t n¿p mãi 130 Hình 4.28 So sánh phát thÁi ca ỏng cÂ HCCI ỗ cỏc t lỏ luõn hội khác nhau .... 132

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

Mơ hình cháy do nén hßn hÿp đéng nh¿t (HCCI) có nhiÅu °u điÇm. Mơ hình cháy này có hiáu su¿t nhiát cao t°¢ng tă đáng c¢ CI và có l°ÿng khí thÁi th¿p nh° đáng c¢ SI, trong đó hai thành phÁn phát thÁi NO<small>x</small> và PM giÁm đi đáng kÇ. Mơ hình cháy HCCI hồn tồn có thÇ đáp ąng đ°ÿc yêu cÁu căa phát thÁi không cÁn trang bá thêm bá xÿ lý khí thÁi đÅt tiÅn và thu đ°ÿc hiáu su¿t nhiát cao. Tuy nhiên thách thąc lãn nh¿t vãi mơ hình cháy mãi này là: ĐiÅu khiÇn quá trình cháy, phát thÁi HC và CO cao, khÁ nng mỗ rỏng di ti tróng lm viỏc ca ỏng c¢. Đã có nhiÅu nghiên cąu trong và ngồi n°ãc nghiên cąu vÅ viác khÅc phāc các nh°ÿc điÇm này, trong đó có viác sÿ dāng hßn hÿp nhiên liáu nh° diesel vãi ethanol, diesel vãi methanol, diesel vãi butanol hay diesel vãi n-heptan, cũng có nhāng nghiên cąu kÃt hÿp ba lo¿i nhiên liáu vãi nhau nh°: ethanol/n-butanol/n-heptan hay acetone-butanol-ethanol. Tuy nhiên, n-heptan/ethanol/diesel ch°a từng đ°ÿc sÿ dāng làm nhiên liáu cho đáng c¢ HCCI.

T¿i Viát Nam, đáng c¢ CI cỡ nhå mát xi lanh đang đ°ÿc sÿ dāng phë biÃn vói sỗ lng lón trong ngnh nụng nghiỏp. Trong quỏ trình làm viác, đáng c¢ này sinh ra nhiÅu khí thÁi đác h¿i. Cùng vãi viác khun khích phát triÇn và khai thác các nguén nhiên liáu mãi thay thÃ dÁn nhiên liáu hóa th¿ch, viác nghiên cąu chun đëi ch ỏ chỏy ca ỏng cÂ CI truyn thỗng sang chÃ đá cháy HCCI là mát h°ãng nghiên cąu có nhiÅu triÇn vãng.

Vãi māc tiêu đánh giá Ánh hỗng ca hòn hp nhiờn liỏu n c tớnh kinh tÃ, kā thuÃt căa đáng c¢ khi cháy HCCI, đ°a ra mát giÁi pháp hiáu quÁ giÁm phát

<i><b>thÁi và să phā thuác vào nhiên liáu hóa th¿ch, nghiên cąu sinh chãn đÅ tài “</b></i><b>Nghiên cāu chë đá cháy do nén hßn hÿp đãng nhĀt (HCCI) sÿ dāng nhiên liáu n-heptan/ethanol/diesel”</b> nhằm từng b°ãc làm ch cỏc cụng nghỏ hoỏn ci ỏng cÂ truyn thỗng sang đáng c¢ sÿ dāng đa nhiên liáu, thiÃt lÃp chÃ đá làm viác HCCI

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

vãi nhiên liáu n-heptan/ethanol/diesel nhằm nâng cao tính kinh tÃ, giÁm phát thÁi đác h¿i căa đáng c¢ nguyên bÁn và thúc đ¿y viác sÿ dāng nhiên liáu sinh hãc.

<i><b>ii. Māc đích nghiên cąu </b></i>

ThiÃt lÃp thành cơng trên mơ hình mơ phång và bằng thăc nghiám chÃ đá cháy do nén hßn hÿp đéng nh¿t HCCI trên đáng c¢ CI 1 xi lanh sÿ dāng trong l*nh văc nụng nghiỏp.

ỏnh giỏ c nh hỗng ca cỏc tở hp nhiờn liỏu v mỏt sỗ thụng sỗ vn hnh đÃn đặc tính kinh tÃ, kā thuÃt và phát thÁi căa đáng c¢ khi cháy HCCI.

<b>iii. Đãi t°ÿng v phm vi nghiờn cu </b>

- ỗi tng nghiờn cu:

Nghiên cąu đ°ÿc thăc hián trên đáng c¢ CI 1 xi lanh sÿ dāng trong l*nh văc nông nghiáp, vÃn hành vãi të hÿp nhiên liáu n-heptan/ethanol/diesel.

Nghiên cąu mô phång và nghiên cąu thăc nghiám đ°ÿc thăc hián t¿i Trung tâm nghiên cąu Nguén đáng lăc và ph°¢ng tián tă hành, Đ¿i hãc Bách khoa Hà Nái.

- Ph¿m vi nghiên cąu:

ChÃ đá vÃn hành căa đáng c¢ đ°ÿc giãi h¿n trong vùng làm viác tÁi th¿p và tÁi trung bình theo các chÃ đá vÃn hnh ởn ỏnh v ti tróng v tỗc ỏ vũng quay căa đáng c¢.

ChÃ đá HCCI đ°ÿc thiÃt lÃp và điÅu khiÇn thơng qua các të hÿp và tÿ lá nhiên liáu n-heptan/ethanol cung c¿p vào đ°ång n¿p, nhiên liáu diesel phun trăc tiÃp vào buéng cháy kÃt hÿp vãi điÅu chßnh nhiát đá khí n¿p, tÿ lá ln héi khí thÁi, thåi điÇm và l°ÿng phun nhiên liáu diesel.

<b>iv. Nái dung nghiên cąu </b>

Nái dung chính căa luÃn án:

- Tởng quan v cÂ sỗ lý thuyt v quá trình cháy HCCI vãi các lo¿i nhiên liáu khác nhau.

- Mơ phång q trình cháy HCCI.

- Chuyần ởi ỏng cÂ CI nguyên bÁn sang sÿ dāng të hÿp nhiên liáu heptan/ethanol/diesel và thiÃt lÃp quá trình cháy HCCI.

n-- Thăc nghiám đánh giá các tính năng kinh tÃ, kā thuÃt v phỏt thi ca ỏng cÂ khi lm viỏc ỗ chÃ đá HCCI vãi các të hÿp nhiên liáu và tò lỏ nhiờn liỏu trong tở hp.

<b>v. PhÂng phỏp nghiên cąu </b>

KÃt hÿp lý thut mơ hình hóa vãi thăc nghiám.

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

- Nghiên cu lý thuyt lm cÂ sỗ ầ thit k hỏ thỗng chuyần ởi ỏng cÂ s dng Ân nhiờn liỏu sang sÿ dāng nhiên liáu n-heptan/ethanol/diesel và thiÃt lÃp chÃ đá vÃn hành HCCI cho đáng c¢.

- Nghiên cąu thăc nghiám nhằm đánh l°ÿng hóa và đánh giá chÃ đá vÃn hành HCCI cho đáng c¢ cũng nh° xõy dng bỏ thụng sỗ iu khiần cho viỏc thit lp v mỗ rỏng ch ỏ HCCI.

<b>vi. í ngha khoa hßc và thÿc tißn căa lu¿n án </b>

Ý ngh*a khoa hãc:

Nghiên cąu góp phÁn đánh giá tính khÁ thi vÅ ph°¢ng án sÿ dāng nhiên liáu thay thÃ và đa d¿ng hóa nguén nhiên liáu trên đáng c¢ CI nguyên bÁn. KÃt q nghiên cąu góp phÁn bë sung vào c¢ sỗ khoa hóc v thit lp, mỗ rỏng ch ỏ cháy do nén hßn hÿp đéng nh¿t HCCI vãi các të hÿp nhiên liáu khác nhau.

LuÃn án có ý ngh*a trong viác trong viác nâng cao khÁ năng làm chă và phát triÇn các cơng nghá chun đëi đáng cÂ truyn thỗng sang ỏng cÂ chỏy kiầu mói cú hiáu quÁ cao và phát thÁi s¿ch h¢n.

Ý ngh*a thăc tißn:

Các kÃt quÁ nghiên cąu mô phång, thăc nghiám và đáng c¢ CI 1 xi lanh chuyÇn đëi sang sÿ dāng të hp nhiờn liỏu n-heptan/ethanol/diesel l cÂ sỗ thc tiòn ầ chuyần ởi ỏng cÂ CI nguyờn bn thnh ỏng cÂ s dng tở hp nhiờn liỏu n-heptan/ethanol/diesel, vn hnh ỗ chÃ đá cháy do nén hßn hÿp đéng nh¿t HCCI.

<b>vii. Các điÃm đóng góp mãi căa lu¿n án </b>

Xây dăng mơ hình và mơ phång thành cơng chÃ đá cháy HCCI sÿ dāng të hÿp nhiên liáu n-heptan/ethanol/diesel.

Xác ỏnh c cỏc yu tỗ nh hỗng nh nhiỏt ỏ khí n¿p, tÿ lá luân héi khí thÁi, tÿ lá nhiên liáu trong të hÿp t¿i các chÃ đá tÁi tãi đặc điÇm q trình HCCI.

Đ°a ra đánh h°ãng bỏ tham sỗ iu khiần nhm thit lp v mỗ ráng chÃ đá cháy HCCI trên mát đáng c¢ nghiên cąu.

<b>viii. Bã cāc căa lu¿n án </b>

LuÃn án gộm cỏc phn: Mỗ u.

ChÂng 1. Tởng quan.

ChÂng 2. CÂ sỗ lý thuyt quỏ trỡnh chỏy HCCI.

ChÂng 3. Chuyần ởi v mụ phồng ỏng cÂ 1 xi lanh vÃn hành theo chÃ đá HCCI. Ch°¢ng 4. Nghiên cąu thăc nghiám.

<b>KÃt luÃn chung và h°ãng phát triÇn căa đÅ tài. </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

Hai lo¿i đáng c¢ đ°ÿc sÿ dāng phë biÃn hián nay trên ơ tơ đáng c¢ phun trăc tiÃp cháy do nén (CI) v ỏng cÂ ỗt chỏy cng bc (SI). ỏng cÂ CI ó thầ hiỏn c nhiu u iầm hÂn so vãi đáng c¢ SI nh° hiáu su¿t nhiát tăng và giÁm đáng kÇ đá rung đáng nhå sÿ dāng các cụng nghỏ kiầm soỏt tỗc ỏ tng ỏp sut trong xi lanh nh° common rail, luân héi khí thÁi EGR,& Các cơng nghá này ngồi viác làm tăng hiáu su¿t đáng c¢ cịn làm giÁm các phát thÁi đác h¿i nh° nitrogen oxides (NO<small>x</small>), h¿t bé hóng (PM), carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), carbon dioxide (CO2)& Các công nghá trên bằng viác kiÇm sốt q trình cháy đã h¿n chÃ viác hình thành phát thÁi đác h¿i chă u thơng qua viỏc iu chònh thụng sỗ phun nhiờn liỏu, nhiỏt đá khí n¿p mãi trong xi lanh, áp su¿t cháy,& Bên c¿nh đó, viác sÿ dāng các thiÃt bá xÿ lý khí thÁi cũng đang đ°ÿc áp dāng phë biÃn nh° bá xÿ lý khí thÁi ba thành phÁn, bá lãc phát thÁi d¿ng h¿t (DPF), bá lãc oxy hóa nhiên liáu (DOC), bá xúc tác khÿ có chãn lãc (SCR), và bÁy NO<small>x</small> tinh gãn (LNT). Tuy nhiên, viác thiÃt kÃ chÃ t¿o, bÁo d°ỡng chúng r¿t phąc t¿p và chi phí cao đã Ánh h°ãng lãn đÃn să phỏt triần ca ỏng cÂ phun trc tip chỏy do nén.

Hián t¿i, đáng c¢ đián và đáng c¢ hybrid đang là công nghá dành đ°ÿc nhiÅu să quan tâm bỗi kh nng kiầm soỏt phỏt thi rt tỗt gn nh° khơng có căa chúng, cùng vãi đó là hiáu su¿t và công su¿t cao. Tuy nhiên, giá thành căa các ph°¢ng tián sÿ dāng hai lo¿i đáng c¢ này l¿i cao h¢n r¿t nhiÅu so vãi ph°¢ng tián sÿ dng ỏng cÂ ỗt trong. Cựng vói ú, s khan hiÃm nhiên liáu thơ (đ¿t hiÃm) khó lịng đáp ąng đ°ÿc nhu cÁu căa phÁn lãn ng°åi tiêu dùng. Hình 1.1 d oỏn s tng trỗng tÂng ỗi ca cỏc công nghá ô tô khác nhau tãi năm 2035.

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

<b>1.1.2 Sÿ dāng nhiên liáu thay th¿ </b>

Nguén dÁu må thÃ giãi đang c¿n kiát dÁn, cáng vãi tình hình b¿t ën t¿i các khu văc nhiÅu dÁu må Iran, Iraq, Nigeria, Nga khiÃn nguén cung không đÁm bÁo liên tāc gây lo ng¿i să phát triÇn ën đánh căa các nÅn kinh tÃ trên thÃ giãi. Vì thÃ, tìm kiÃm nguén năng l°ÿng thay thÃ đang c cỏc nóc t lờn hng u. Trong sỗ nhng nhiên liáu thay thÃ, ethanol nëi lên nh° mát lăa chãn sáng giá nh¿t, đáp ąng đ°ÿc các tiêu chu¿n nh° dß sÁn xu¿t, giá r¿ và <thân thián= vãi môi tr°ång. Ethanol là mát lo¿i nhiên liáu thay thÃ d¿ng cén, đ°ÿc sÁn xu¿t bằng ph°¢ng pháp lên men v chng ct cỏc loi ng cỗc cha tinh bỏt cú thầ chuyần húa thnh ồng Ân, nh bp, lỳa mì, lúa m¿ch. Ngồi ra, ethanol cịn đ°ÿc sÁn xu¿t từ cây, cå có chąa cellulose, gãi là ethanol sinh hóc. Ethanol l cht ph gia ầ tng trỏ sỗ v gim phỏt thi ỏc hi ca ỏng cÂ ỗt trong. Trong chớnh sỏch nng lng ca mỡnh, t khỗi EU n M, Trung Quỗc, Australia, Nht Bn u chỳ trãng đÃn ąng dāng ethanol.

æ Viát Nam, viác phát triÇn nhiên liáu thay thÃ đang dành đ°ÿc să quan tâm lãn căa các nhà sÁn xu¿t, nhà nghiên cąu và các c¢ qn lý. Trong đó, ethanol đang đ°ÿc quan tâm h¢n cÁ, là nhiên liáu đ°ÿc sÿ dāng phë biÃn thay thÃ mát phÁn cho nhiên liáu xăng, diesel truyn thỗng. Cỏc nghiờn cu cho thy, vói nộng đá ethanol từ 10% hoặc th¿p h¢n, ng°åi sÿ dāng sÁ không cÁm th¿y să khác biát vÅ hiáu su¿t

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

và công su¿t so vãi khi sÿ dāng nhiên liáu diesel. æ Viát Nam hián nay viác sÿ dāng ethanol đÇ thay thÃ mát phÁn cho nhiên liáu xăng đã đ°ÿc phë biÃn. T¿i t¿t cÁ các tr¿m nhiên liáu đÅu cung c¿p xăng E5. Tuy nhiên, sÿ dāng ethanol đÇ thay thÃ mát phÁn cho nhiên liáu diesel cịn nhiÅu h¿n chÃ, cÁn có nhiu nghiờn cu hÂn na ầ tỡm hiầu cng nh nâng cao nhÃn thąc căa ng°åi tiêu dùng. Yuris IM và các cáng să đã kiÇm nghiám hiáu su¿t và khí thÁi đáng c¢ cháy do nén và cháy do đánh lÿa sÿ dāng nhiên liáu từ nhóm cén, bao gém methanol, ethanol, propanol và butanol, và đ°a ra kÃt ln rằng nhiên liáu cén có thÇ cÁi thián q trỡnh ỗt chỏy trong ỏng cÂ [3]. Edwin Geo V và cáng să tÃp trung vào quá trình cháy, hiáu su¿t và đặc tính khí thÁi căa hßn hÿp xăng vãi ethanol và cén benzyl theo tÿ lá 10% và 20% trờn tởng thầ tớch. nh hỗng ca cỏc t lá pha trán xăng-ethanol E0-E85 tãi các đặc tính phát thÁi đã đ°ÿc nghiên cąu. So vãi nhiên liáu có hàm l°ÿng ethanol th¿p (E0 và E10), khÁ năng giÁm phát thÁi bāi mán căa nhiên liáu có ethanol 30–85% l vt trỏi, do quỏ trỡnh ỗt chỏy c ci thiỏn bỗi viỏc tng hm lng oxy v s tham gia căa hydrocacbon nhẹ h¢n.

H¢n nāa, các nghiên cąu ó thit lp mỏt phÂng phỏp ỗt chỏy cú hiỏu quÁ cao và thân thián vãi môi tr°ång cho đáng cÂ ỗt trong (CT). Cỏc thớ nghiỏm ang c thc hián đÇ xác đánh chÃ đá làm viác phù hÿp vãi viác sÿ dāng các lo¿i nhiên liáu thay th. Chỏy ỗ nhiỏt ỏ thp (LTC) cho thy mát t°¢ng lai hąa hẹn trong viác tuân thă các tiêu chu¿n vÅ môi tr°ång [4]. Các nhà nghiên cu ó tp trung nò lc vo phÂng phỏp LTC mãi, làm giÁm l°ÿng phát thÁi đéng thåi tăng hiáu su¿t so vãi các ph°¢ng phỏp ỗt chỏy truyn thỗng. Chỏy ỗ nhiỏt ỏ thp (LTC) đ°ÿc chia thành nhiÅu lo¿i nh° n¿p nén đéng nh¿t (HCCI), nén cháy hòa trán tr°ãc (PCCI), nén cháy kiÇm sốt ho¿t tính nhiên liáu (RCCI).v.v. Có thÇ chia thành ba d¿ng đÇ xác đánh khÁ năng ąng dāng ca tng loi LTC ầ phỏt triần ỏng cÂ LTC bao gém quá trình n¿p nén đéng nh¿t HCCI, nén cháy hịa trán tr°ãc PCCI và chun đëi chÃ đá gia quỏ trỡnh ỗt chỏy CI thụng thồng v LTC. Viỏc thÂng mi húa cụng nghỏ LTC c hò tr bằng cách chuyÇn đëi chÃ đá, kÃt hÿp các chÃ đá cháy kép phā thuác vào điÅu kián vÃn hành.

Ngồi ra, chÃ đá cháy hßn hÿp đéng nh¿t sÿ dng tở hp mỏt sỗ loi nhiờn liỏu nh xăng, dÁu diesel khoáng, các lo¿i nhiên liáu sinh hãc nh° n-heptan, ethanol, biodiesel,&góp phÁn đa d¿ng hóa nhiên liáu sÿ dāng và giÁm să phā thuác vào nhiên liáu hóa th¿ch. ChÃ đá cháy hßn hÿp đéng nh¿t khó kiÇm sốt trăc tiÃp thåi điÇm bÅt đÁu chỏy m cn thụng qua cỏc thụng sỗ iu khiần nh tò sỗ nộn, nhiỏt ỏ khớ np, tò lỏ EGR,.. õy l trỗ ngi lón nht ca ch ỏ cháy HCCI. ChÃ đá cháy do nén hßn hÿp đéng nht cũn bỏ hn ch v ch ỏ ti ỗ mąc th¿p đÃn trung bình.

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

Hình 1.2 cho th¿y, bằng cách duy trì nhiát ỏ thp ỗ trong xi lanh v hỡnh thnh mỏt q trình n¿p đéng nh¿t, đáng c¢ HCCI có khÁ năng đáp ąng đéng thåi yêu cÁu phát thÁi NO<small>x</small> v PM ỗ mc cc thp. TÂng t, ỏng cÂ nén cháy hịa trán tr°ãc (PCCI) và đáng c¢ nén cháy kiÇm sốt ho¿t tính nhiên liáu (RCCI) cÁi thián c tớnh lm viỏc ca ỏng cÂ ỗt trong, nhng chúng khơng thÇ so vãi hiáu su¿t và phát thÁi căa đáng c¢ HCCI [5]. NhiÅu đÅ tài nghiên cąu đã đ°ÿc tiÃn hành trên toàn thÃ giãi đÇ áp dāng chÃ đá ỗt chỏy HCCI cho nhiờn liáu thông th°ång và nhiên liáu khỏc ỗ ỏng cÂ CI. Tuy nhiờn, bỗi nhiu yu tỗ liờn quan n viỏc kiầm soỏt quỏ trỡnh chỏy mà nhiên liáu sinh hãc thay thÃ nh° ethanol ch°a đ°ÿc sÿ dāng phë biÃn .

Quá trình cháy căa đáng c¢ CI là khơng đéng nh¿t, nhiên liáu tă bỗc chỏy khi bt u quỏ trỡnh chỏy vói ngón lÿa bao quanh vịi phun. Trong khi đó, đáng c¢ SI sÿ dāng tia lÿa đián đÇ bÅt đÁu quá trỡnh ỗt chỏy, ngón la t bugi lan trn trong mát hßn hÿp đéng nh¿t đã đ°ÿc chu¿n bá từ tr°ãc. Quá trình cháy căa đáng c¢ HCCI là să kÃt hÿp căa cÁ ỏng cÂ CI v SI vói hòn hp ộng nht, t bỗc chỏy khi bt u quỏ trỡnh chỏy. ổ ỏng cÂ CI, thồi gian chỏy ngn v tỗc ỏ tng ỏp sut tng ỏng kầ do tỗc ỏ tồa nhiỏt (PPR) lón. Vói ỏng cÂ SI, hỏ sỗ d l°ÿng khơng khí lãn làm tăng thåi điÇm đánh lÿa sóm khi ỏng cÂ hot ỏng ỗ ch ỏ ti lón, dn n tỗc ỏ tồa nhiỏt cao (HHR) lm tăng l°ÿng khí thÁi NO<small>x</small> và gây ra tiÃng gõ đáng c¢. Đáng c¢ HCCI sÿ dāng mát kā thuÃt ỗt chỏy mói. V lý thuyt, khụng cú bugi hoc vũi phun ầ hò tr quỏ trỡnh chỏy, khi nhiỏt đá trong xi lanh đ¿t đÃn mát giá trá phù hp, hòn hp nhiờn liỏu -khụng khớ s t bỗc chỏy, quỏ trỡnh chỏy diòn ra ộng thồi ỗ nhiu khu văc khác nhau trong buéng cháy [6]. Nh° vÃy, cú mỏt sỗ iầm khỏc biỏt gia quỏ trỡnh chỏy căa đáng c¢ HCCI khi so sánh vãi đáng c¢ CI và SI.

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

Trong q trình ho¿t đáng căa đáng c¢ HCCI [7], nhiên liỏu v khụng khớ c hũa trỏn tróc khi ỗt chỏy. Hũa khớ t bỗc chỏy ti mỏt sỗ iầm trong buéng cháy do nhiát đá căa kỳ nén tăng lên. ChÃ đá cháy này th°ång sÿ dāng vãi hßn hp loóng, dn n gim khỗi lng khớ np mói v nhiỏt ỏ ỗt chỏy cc bỏ do ú lm gim lng phỏt thi NO<small>x</small>. HÂn na, khụng giỗng nh ỏng cÂ ỗt trong CI truyn thỗng, quỏ trỡnh chỏy HCCI đ°ÿc hòa trán đÅu (đéng nh¿t) [8]. Viác giÁm các vùng hßn hÿp đÃm trong buéng cháy sÁ làm giÁm să hình thành phát thÁi PM. Nhiên liáu đ°ÿc phun trăc tiÃp vào bng cháy đáng c¢ bằng vịi phun bỗ trớ trờn np xi lanh trong quỏ trỡnh n¿p. ĐiÅu này đ°ÿc thăc hián đác lÃp vãi quá trình n¿p khí [9]. Nh° vÃy khác vãi đáng c¢ CI, hßn hÿp trong kỳ n¿p bao gém cÁ nhiên liáu và khơng khí. Trong hành trình nén, piston di chuyÇn h°ãng tãi ĐCT, áp su¿t và nhiát đá trong xi lanh tăng dÁn. Khi nhiát đá trong xi lanh đă lãn sÁ làm cho hßn hÿp nhiên liáu-khơng khí t ỗt chỏy (m khụng cn ỏnh la). Sau khi qua ĐCT, áp su¿t lãn trong buéng cháy sÁ đ¿y piston i xuỗng ầ thc hiỏn quỏ trỡnh sinh cụng, khụng giỗng nh ỏng cÂ SI, quỏ trỡnh chỏy trong ỏng cÂ HCCI diòn ra nh nhng vói tỗc ỏ tăng áp su¿t ∆p/∆φ nhå, nhiát đá cháy th¿p[10]. KÃt quÁ vÁn đÁm bÁo hiáu quÁ sinh công cao trong khi đó giÁm đáng kÇ các thành phÁn phát thÁi ỏc hi. Sau quỏ trỡnh chỏy gión nỗ, piston đÁo chiÅu và bÅt đÁu kỳ thÁi. Khác vãi các đáng c¢ thơng th°ång, xupap thÁi trong đáng c¢ HCCI có xu h°ãng đóng sãm nhằm giā l¿i mát phÁn nhiát l°ÿng cung c¿p cho hũa khớ ỗ chu trỡnh tip theo. Bờn cnh ú, tr°ãc kỳ n¿p tiÃp theo, mát l°ÿng nhå nhiên liáu sÁ đ°ÿc đ°a vào buéng cháy đÇ n¿p tr°ãc nhằm t¿o điÅu kián hình thành quá trình cháy HCCI.

Nhìn chung, q trình cháy HCCI có thÇ chia thành hai giai đo¿n: Giai đo¿n tåa nhiát ban đÁu đ°ÿc gói l tồa nhiỏt ỗ nhiỏt ỏ thp (LTHR), trong đó các q trình nhiát đáng hãc xÁy ra chÃm v ỗ nhiỏt ỏ dói 850 K v chò chim 7-10% trên tëng l°ÿng nhiát tåa trong chu trình [11]. PhÁn năng l°ÿng còn l¿i căa nhiên liáu đ°ÿc giÁi phóng khi nhiát đá cháy v°ÿt quá 950 K, quá trình này đ°ÿc gãi là q trình oxy hóa ç nhiát đá cao hoặc tåa nhiát ç nhiát đá cao (HTHR). Vựng hỏ sỗ nhiỏt ỏ õm (NTC) phõn tách LTHR và HTHR nh° thÇ hián trên Hình 1.3 [12]. Do đó, vùng NTC giúp xác đánh kỳ cháy thụng qua thồi iầm bt u tỗc ỏ tồa nhiỏt chính. PhÁn ąng cháy có thÇ đ°ÿc điÅu khiÇn trong giai đo¿n NTC bằng cách s¿y nóng khí n¿p, ln héi khí thÁi EGR hoặc sÿ dāng nhiên liáu có đá phÁn ąng th¿p (LRF) nh° xăng hoặc ethanol trong tr°ång hÿp đáng c¢ sÿ dāng nhiên liáu kép.

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

<i>Hình 1.3 Tác độ tßa nhiệt của HCCI với n-heptan </i>

<b>1.2.2 Thu¿n lÿi và thách thąc căa đáng c¢ HCCI </b>

Các thuÃn lÿi căa công nghá HCCI đã đ°ÿc thÇ hián trong nhiÅu kÃt quÁ nghiên cąu căa các nhà khoa hãc trong và ngồi n°ãc.

ĐÁu tiên, đáng c¢ HCCI có thầ hot ỏng ỗ t sỗ nộn tÂng Âng vói đáng c¢ CI, điÅu này giúp đáng c¢ HCCI có hiỏu sut nhiỏt tỗt hÂn ỏng cÂ SI thụng thồng. Killingsworth và cáng să đã đ°a ra mát mơ hình đ¢n giÁn vÅ kỳ cháy HCCI căa đáng c¢ thÿ nghiỏm vói t sỗ nộn l 16 [13]. Tỏc gi đã trình bày mát mơ hình đ¢n giÁn vÅ q trỡnh ỗt chỏy HCCI phự hp vói nhiu mc ỏp sut np, nhiỏt ỏ np, t sỗ nộn tÂng Âng v tỗc ỏ ỏng cÂ. Mụ hỡnh ny cung cp °ãc l°ÿng vÅ thåi gian cháy theo từng chu kỳ. Mack JH và cáng să đã nghiên cąu mát đáng cÂ HCCI cú t sỗ nộn l 17 s dng nhiờn liỏu ethanol pha trỏn vói nóc [14]. T sỗ nén căa đáng c¢ thÿ nghiám thay đëi từ 20:1 đÃn 14.87:1 bằng cách thay đëi đá dày căa đám nÅp máy đáng c¢. Theo đó, q trình cháy HCCI đ°ÿc áp dāng trên đáng c¢ CI 1 xi lanh ch¿y nhiên liáu ethanol. KÃt quÁ nghiên cąu cho th¿y vói t sỗ nộn 20:1 phm vi hot ỏng ca quỏ trỡnh chỏy HCCI bỏ hn ch ỗ mc 30% ti, tỗc ỏ n 2400 vũng/phỳt. Trong khi ú, bng cỏch gim t sỗ nộn t 20:1 xuỗng 14,87:1, phm vi ho¿t đáng căa q trình cháy HCCI có thÇ mỗ rỏng vói tỗc ỏ lờn tói 3200 vũng/phỳt v 50% ti. T sỗ nộn tỗi u, khi xột n áp su¿t chß thá trung bình và hiáu su¿t chß thỏ, ỗ 2000 vũng/phỳt v 30% ti l 18:1 [15]. Tuy nhiờn, ỗ mc ti cao hÂn, t sỗ nộn 15,4:1 sÁ cÁi thián tính ën đánh căa q trình cháy HCCI, nhå vào viác xác đánh đ°ÿc thåi điÇm bÅt đÁu cháy phù hÿp và giÁm thiÇu tiÃng va đÃp.

Thą hai, HCCI có thÇ ho¿t đáng vãi nhiÅu lo¿i nhiên liáu nh° xăng, khí thiên nhiên nén (CNG) v nhiờn liỏu sinh hóc. Khi t sỗ nộn lón h¢n và khí n¿p đ°ÿc làm nóng tr°ãc cho phép vn hnh c mỏt ỏng cÂ SI bỗn xi lanh ç chÃ đá HCCI trong ph¿m vi tçc đá và ti tróng thp [16]. ầ ch to ỏng cÂ ỗt trong tă cháy thành cơng vÅ mặt th°¢ng m¿i cho māc đích vÃn tÁi, đáng c¢ phÁi ch¿y khơng có nhiỏt phỏt sinh bờn ngoi, khụng cú t sỗ nộn q cao và khơng có hßn hÿp nhiên

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

liáu riêng biát. Các nghiên cąu vÅ HCCI ban đÁu tÃp trung vào đáng c¢ SI và công nghá này vÁn đang đ°ÿc nghiên cąu cho đÃn ngày nay. ĐiÅu khiÇn q trình tă cháy (CAI) là tên mãi dành cho đáng c¢ HCCI ch¿y bằng diesel. Tuy nhiên, să cÁn thiÃt căa viác giÁm phát thÁi mát l°ÿng đáng kÇ NO<small>x</small> và bāi mán khiÃn cho cỏc nghiờn cu ỗ gia thp niờn 1990 xoay quanh vÅ să khÁ thi căa đáng c¢ HCCI sÿ dāng diesel. Các nghiên cąu liên quan đÃn nhiên liáu kép. Mc dự phÂng phỏp ny cung cp kh nng kiầm soỏt hiỏu qu v thồi gian ỗt chỏy, nhng s thnh cụng trong viỏc phỏt triần quỏ trỡnh ỗt chỏy HCCI vãi các nhiên liáu khác nhau dß tiÃp cÃn hÂn khin phÂng phỏp ny khú cú thầ c triần khai trong thåi gian ngÅn.

Khí tă nhiên (NG) là nguén tài nguyên phong phú trên toàn thÃ giãi. NG đ°ÿc sÿ dāng làm nhiên liáu cho hot ỏng vn ti ỗ mỏt sỗ mc ỏ nht ỏnh, c biỏt ỗ nÂi cú nguộn cung nỏi ỏa tỗt khin nú c a chuỏng. NG cú chò sỗ octane cao 125 v khụng cú tồa nhiỏt ỗ nhiỏt ỏ thp (LTHR), khin nú cú kh nng chỗng bÅt lÿa. ĐÇ t¿o ra q trình cháy HCCI, cÁn phÁi có nhiát đá khí n¿p cao, ën đánh bằng cách sÿ dāng khí luân héi đ°ÿc làm mát và ngay cÁ viác sÿ dāng nh° vÃy cũng r¿t khó ầ ngn viỏc tng tỗc ỏ tồa nhiỏt quỏ mc.

Các nhà nghiên cąu đã phát hián ra rằng đáng cÂ chò s dng NG cú phm vi hot ỏng r¿t h¿n chÃ: L°ÿng phát thÁi NO<small>x</small> cao và hiáu su¿t th¿p. Trong khi viác thiÃt kÃ đáng c¢ có thÇ đóng mát vai trị nh¿t đánh, nh°ng viác đ¿t đ°ÿc quá trình cháy HCCI vãi NG là mát thách thąc. Sÿ dāng Refomer Gas đÇ bÅt đÁu q trình chỏy giỳp ci thiỏn hiỏu sut [17]; mỏt sỗ thay ởi trong phÂng ỏn ny cú thầ s c yêu cÁu trong t°¢ng lai nÃu NG đ°ÿc sÿ dāng nh° nhiên liáu cho đáng c¢ HCCI. Nhiên liáu sinh hãc chă yÃu gém ethanol và dÁu diesel sinh hãc là nhāng nhiên liáu thay thÃ đang đ°ÿc nghiên cąu sÿ dāng ráng rãi. Nhiên liáu sinh hãc có thÇ đ°ÿc sÿ dāng d°ãi d¿ng nhiên liáu đác lÃp nu ý tỗng nhiờn liỏu kộp thiu thc t. Tuy nhiên, chúng phÁi có sẵn mát l°ÿng đáng kÇ đÇ thay thÃ xăn và dÁu diesel là khó khăn. Do đó, nó đ°ÿc sÿ dāng chă yÃu nh° là mát thành phÁn pha trán [18]. Vì vÃy, điÅu quan trãng là phÁi xác đánh xem viác thêm ethanol vào xăng hoặc FAME vào dÁu diesel, hay ethanol vào dÁu diesel cú nh hỗng n quỏ trỡnh ỗt chỏy HCCI hay không. Nghiên cąu HCCI vÅ viác sÿ dāng ethanol trong đáng c¢ CI đã đ°ÿc thăc hián [19]. Mặc dù, ethanol nguyờn cht dò bỗc chỏy hÂn iso-octan, nhng nú hot ỏng kộm hiỏu qu hÂn ỗ tỗc ỏ ỏng cÂ cao. 5% FAME trong hòn hp nhiờn liỏu diesel ó c th nghiỏm trờn ỏng cÂ bỗn xi lanh. Viác bë sung FAME d°ång nh° làm tăng l°ÿng phát thÁi PM, nh°ng tác đáng khơng đáng kÇ so vãi lÿi ích căa viác chun sang chÃ đá cháy HCCI. Nhāng phát hián này là đÁy hąa hẹn và chß ra rằng viác kÃt hÿp nhiên liáu sinh hãc vào xăng và dÁu diesel sÁ không gây ra nhāng thách thąc đáng kÇ cho đáng c¢ HCCI; tuy nhiên, sÁ cÁn nghiên cąu thêm khi đáng c¢ HCCI đ°ÿc đ°a vào th°¢ng m¿i hóa.

Thą ba, kā thuÃt HCCI cho phép quá trình cháy s¿ch h¢n vãi l°ÿng phát thÁi r¿t nhå, đặc biát là NO<small>x</small> nh° thÇ hián trong hình 1.4

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

Gray và Ryan đã nghiên cąu phát thÁi d¿ng h¿t từ quá trình cháy HCCI khi sÿ dāng hßn hÿp nhiên liáu gém dÁu diesel và hexadance/heptan [20]. KÃt q đã chß ra rằng cơng nghá HCCI giÁm 27% phát thÁi d¿ng h¿t so vãi đáng c¢ CI truyn thỗng. HÂn na, nghiờn cu cng cho thy mỗi tÂng quan ỏng kầ gia nhiỏt ỏ khụng khớ n¿p và l°ÿng phát thÁi PM. Agarwal AK và cáng să đã tiÃn hành thÿ nghiám quá trình cháy HCCI trên đáng c¢ CI vãi các tÿ lá EGR và tÿ lá khơng khí/nhiên liáu (A/F) khác nhau [21]. KÃt q nghiên cąu cho th¿y viác tăng tÿ lá A/F (nh¿t h¢n) và tÿ lá EGR đã làm tăng PM. Price P và cáng să phát hián ra rằng đáng c¢ HCCI phun nhiên liáu trăc tiÃp có l°ÿng PM t°¢ng tă nh quỏ trỡnh ỗt chỏy ỏng cÂ SI truyn thỗng. Các nhà nghiên cąu phát hián ra rằng viác tăng tÿ lá luân héi khí thÁi làm giÁm l°ÿng PM. Mát c¢ chÃ t¿o PM vãi đ°ång kính trung bình 10-20 nm cũng đã đ°ÿc chÃ t¿o[22]. Hßn hÿp đéng nh¿t trong xi lanh làm tăng nhiát đá và áp su¿t trong quá trình nén, gây ra hián t°ÿng kích në. Viác thiÃu ngãn lÿa nhiát đá cao đÁu quá trình cháy làm giÁm să hình thành NO<small>x</small> [23,24]. Theo Olsson JO và cáng să, phát thÁi NO<small>x</small> th¿p trong đáng c¢ HCCI ch¿y bằng khí tă nhiên [25,26], và nó giÁm h¢n nāa khi tăng tÿ lá EGR. Ngay c ỗ ch ỏ khụng HCCI, lng khớ thi NO<small>x</small> vn thp hÂn so vói ỏng cÂ CI truyn thỗng. Saravanan N, Nagarajan G nhÃn th¿y l°ÿng khí thÁi NO<small>x</small> giÁm cho t¿t cÁ các ph¿m vi tÁi so vãi ỏng cÂ CI truyn thỗng [27]. Nghiờn cu cho thy nhiỏt ỏ nh hỗng n viỏc to ra NO<small>x</small> nhiu h¢n l°ÿng oxy có sẵn. Do đó, chÃ đá HCCI t¿o ra l°ÿng khí thÁi NO<small>x</small>

đặc biát th¿p và khơng cú PM ỏng kầ. Tuy nhiờn, mỏt sỗ thỏch thc đã h¿n chÃ viác th°¢ng m¿i hóa đáng c¢ HCCI, chẳng h¿n nh° să hình thành hßn hÿp khơng khí-nhiên liỏu, giai on ỗt chỏy, kiầm soỏt tỗc ỏ tồa nhiỏt (HRR) v tỗc ỏ tng ỏp sut (PRR), ting én và l°ÿng phát thÁi HC và CO cao.

Nhāng thách thąc căa đáng c¢ HCCI nh° thåi gian chun bỏ hòn hp ngn v cỏc bin sỗ mụi tr°ång bên trong bng cháy, r¿t khó đÇ t¿o ra hòn hp ộng nht trong ỏng cÂ HCCI trong cỏc chÃ đá vÃn hành khác nhau. Q trình hịa trán nhiên liáu và khơng khí n¿p có thÇ thăc hián bên trong hoặc bên ngoài buéng cháy.

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

Trong đó, hình thành hßn hÿp bên ngồi l phÂng phỏp Ân gin ầ to ra hòn hp đéng nh¿t, ph°¢ng pháp này th°ång đ°ÿc áp dāng vãi cỏc nhiờn liỏu khớ hoc nhiờn liỏu dò bay hÂi [28-29]. Tuy nhiờn, phÂng phỏp ny cú nhc iầm ú l hn ch kh nng kiầm soỏt ỗi vói thồi điÇm bÅt đÁu q trình cháy trong các chÃ đá làm viác khác nhau. Trong khi đó, hình thành hịa khí bên trong sÁ đ°ÿc thăc hián bằng cách phun nhiên liáu trăc tiÃp vào buéng cháy trong quá trình n¿p hoặc đÁu quá trình nén.

Ng°ÿc l¿i, viác phun muỏn xy ra ỗ iầm cht trờn (CT) hoặc sau hành trình nén. Các đặc tính căa nhiên liáu xác đánh q trình t¿o hịa khí, thåi điÇm phun, phát triÇn tia phun, bay h¢i và khch tán trong khí nén. Trong kỳ nén, viác phun nhiên liáu sãm bá h¿n chÃ do să xu¿t hián căa tia phun va ch¿m vãi thành xi lanh, làm tăng l°ÿng khí thÁi HC, CO và pha lỗng dÁu bơi tr¢n [30]. Phun tách lãp v mỗ rỏng thồi iầm phun, lm núng bỏ EGR có thÇ giúp tăng c°ång q trình trán khơng khí-nhiên liỏu. Giai on ỗt chỏy l mỏt thỏch thc khỏc căa u cÁu cơng nghá HCCI vãi góc quay trāc khu hẹp gÁn ĐCT. CA50, điÇm góc quay căa trāc khuÿu mà t¿i đó 50% tëng nhiát l°ÿng truyÅn ra, c s dng ầ mụ t giai on ỗt chỏy [31]. Thåi gian và l°ÿng nhiên liáu phun trong đáng cÂ CI nh hỗng n giai on ỗt chỏy. Tuy nhiên, do nhiên liáu trong đáng c¢ HCCI đ°ÿc trán sẵn và lỗng nên q trình đánh lÿa căa đáng cÂ c kiầm soỏt bỗi tớnh cht húa hóc ỗ nhiát đá th¿p căa nhiên liáu [32]. C¿u trúc phân t ca nhiờn liỏu, thồi gian tộn ti, hỏ sỗ d° l°ÿng khơng khí và t°¢ng quan nhiát đá-áp su¿t ca lng khớ np u gúp phn nh hỗng n tỗc ỏ ca cỏc quỏ trỡnh oxy húa ỗ nhiỏt ỏ thp [33]. Kiầm soỏt thồi gian ỗt chỏy ca đáng c¢ HCCI là mát thách thąc do đá nh¿y ca LTHR ỗi vói c tớnh húa hóc nhiờn liỏu v iu kiỏn mụi trồng [34]. Quỏ trỡnh ỗt chỏy theo giai on lm tng tỗc ỏ ỏng cÂ v tiÃng én nÃu l°ÿng nhiát chính tåa sãm trong quá trình nén. Mặt khác, viác đánh lÿa muán kÃt hÿp vãi l°ÿng khí n¿p ít làm tăng khÁ năng đánh lÿa sai, dÁn đÃn l°ÿng khí thÁi HC r¿t cao và hiáu su¿t đáng c¢ th¿p h¢n.

Ngồi ra, trong ỏng cÂ HCCI, lng hòn hp chun bỏ cho q trình cháy lãn gây ra HRR nhanh, có thÇ gây ra hián t°ÿng kích në. HRR cao làm giÁm áp su¿t có ích trung bình (BMEP) [35]. Thông th°ång đáng c¢ CI có tăng áp đ¿t đ°ÿc BMEP khoÁng 18 bar. IMEP căa đáng c¢ HCCI n¿p khí thơng th°ång là 5 bar [36]. PRR cao gõy ra ting nở cỏng hỗng õm thanh v rỳt ngn quỏ trỡnh ỗt chỏy. Phun giỏn on lm gim ỏp sut cc i v tỗc ỏ tồa nhiát trong đáng c¢ HCCI-DI ch¿y bằng xăng-ethanol. Viác kiÇm sốt HRR và PRR trong đáng c¢ HCCI yờu cu phÂng phỏp phun nhiờn liỏu kộp.

Cuỗi cựng, trong ỏng cÂ HCCI, nhiỏt ỏ ỗt chỏy trong xi lanh th¿p h¢n, viác phun s°¢ng và nhiát đá thành xi lanh th¿p dÁn đÃn l°ÿng phát thÁi HC và CO cao h¢n. L°ÿng phát thÁi HC và CO tng lờn khi thồi gian chỏy lõu hÂn. Khe hỗ nằm trên xéc măng khí đÁu tiên căa piston là nguén t¿o ra HC chính. Các vùng HC ch°a cháy phõn bỗ ch yu dóc theo ồng tõm, thầ tớch to xoỏy v thầ tớch lừm trờn ònh piston. Khu văc vòi phun cũng đ°ÿc xác đánh là vùng phát sinh phát thÁi

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

HC đáng kÇ. CO khơng bá oxy hóa hồn tồn thành carbon dioxide (CO<small>2</small>) do nhiỏt ỏ ỗt chỏy thp hÂn, khớ cháy cÁn nhiát đá trên 1450 K. L°ÿng phát thÁi CO giÁm khi tÿ lá trán tr°ãc, tÁi trãng và tÿ lá nhiên liáu/khơng khí tăng. Viác tăng nhiát đá khụng khớ u vo v t sỗ nộn (C.R.) cú thÇ làm giÁm l°ÿng khí thÁi HC và CO [37].

<b>1.2.3 Đáng c¢ HCCI sÿ dāng nhiên liáu ethanol </b>

Trong ỏng cÂ HCCI, thồi iầm chỏy v tỗc ỏ chỏy ch yu c kiầm soỏt bỗi quỏ trỡnh nhiỏt đáng hãc căa nhiên liáu, quá trình này r¿t nh¿y cÁm vãi să thay đëi căa áp su¿t và nhiát đá trong kỳ nén. Māc tiêu chính căa quá trỡnh ỗt chỏy HCCI l duy trỡ mc tit kiỏm nhiên liáu cao trong các tr°ång hÿp tÁi nhå đéng thåi giÁm l°ÿng khí thÁi NO<small>x</small> và PM. Các nhà nghiên cąu đã chß ra rằng cÁ hai q trình tồa nhiỏt ỗ nhiỏt ỏ thp v nhiỏt ỏ cao u xy ra trong quỏ trỡnh ỗt chỏy HCCI, v cÁ hai quá trình đÅu tåa nhiát trong ph¿m vi nhiát đá nh¿t đánh. Mát trong nhāng v¿n đÅ quan tróng nht ỗi vói hot ỏng ca ỏng cÂ HCCI l viỏc tồa nhiỏt ỗ nhiỏt ỏ thp, iu này phā thuác vào thành phÁn hóa hãc căa từng lo¿i nhiên liáu. Tuy nhiên, vÁn còn mát vài thách thąc và v¿n đÅ xÁy ra vãi viác ąng dāng ca ỏng cÂ HCCI cn c gii quyt. Kiầm soỏt ỏnh la v ỗt chỏy, s cỗ xy ra khi vn hnh ỗ ch ỏ ti cao, tồa nhiỏt nhanh h¢n, thÁi ra nhiÅu CO và HC h¢n, đặc biát l khi hot ỏng ỗ ch ỏ ti nhồ dò gp s cỗ khi khỗi ỏng lnh, thi ra nhiu NO<small>x</small>

hÂn ỗ ch ỏ ti cao v to thnh c hßn hÿp hồn tồn đéng nh¿t là nhāng v¿n đÅ căa đáng c¢ HCCI. NhiÅu sÂ ộ iu khiần ó đ°ÿc nghiên cąu nh°ng vÁn khụng cú cÂ ch iu khiần thồi iầm ỏnh la đ°ÿc xác đánh mát cách rõ ràng. S¿y nóng khí np, bỏ truyn ỏng xupap bin thiờn, thồi gian mỗ xupap bin thiờn, t sỗ nộn thay ởi v lng khớ EGR l mỏt sỗ nghiờn cu ó xem xột cỏc phÂng phỏp kiầm soỏt quỏ trỡnh ỗt chỏy HCCI. Ngoi ra, mỏt sỗ nghiờn cu tp trung vo tỏc đáng căa các tính năng vÃt lý và hóa hãc khỏc nhau ca nhiờn liỏu ầ chi phỗi quỏ trỡnh ỗt chỏy HCCI. Do cụng nghỏ ny cha phỏt triần đÃn mąc phù hÿp nên các nhà nghiên cąu trên ton th giói ang nò lc ầ to ra ỏng cÂ HCCI. Chỳng cú thầ c s dng trong cỏc thit k ỏng cÂ SI hoc CI cú t sỗ nén cao. Khơng sÿ dāng vịi phun diesel hoặc bugi đánh lÿa, đáng c¢ HCCI có khÁ năng t¿o ra hiáu su¿t đáng c¢ cao và ít phát thÁi. Mát chiÃc ơ tơ ngun mÁu vãi đáng c¢ SI ch¿y ch ỏ HCCI ó c thit k bỗi General Motors Corporation (G.M.), và nó có thÇ giÁm 15% mąc tiêu thā nhiên liáu. KhÁ năng lo¿i bå phát thÁi NO<small>x</small> căa đáng c¢ và giÁm tën th¿t nhiên liáu góp phÁn cÁi thián hiáu su¿t làm viác căa đáng c¢. Các nghiên cąu vÅ q trình cháy đã phát triÇn đáng kÇ trong nhāng năm gÁn đây, bao gém tt c cỏc khớa cnh ca quỏ trỡnh ỗt chỏy. Các nghiên cąu vÅ tiÃt kiám năng l°ÿng và giÁm phỏt thi tỗt hÂn ang xut hiỏn. Nghiờn cu v nhiờn liỏu thay th ang c thỳc y bỗi nhng lo ng¿i vÅ môi tr°ång ngày càng tăng vÅ viác sÿ dāng nhiên liáu hóa th¿ch và să nóng lên tồn cÁu. Do khÁ năng thích ąng nhiên liáu, HCCI có thÇ đ°ÿc sÿ dāng vãi nhiÅu lo¿i nhiờn liỏu khỏc nhau vói cỏc chò sỗ octan/cetan khỏc nhau. C¢ chÃ cháy căa đáng c¢ HCCI khơng q nh¿y cÁm vãi các tính ch¿t căa nhiên liáu nh° ỏ nhót v tỗc ỏ ngón la. Cú thầ s dāng b¿t kỳ lo¿i

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

nhiên liỏu trỏ sỗ octane hoc cetane. Tuy nhiờn cỏc loi nhiên liáu khác nhau cÁn các điÅu kián vÃn hành khỏc nhau bỗi nú nh hỗng n hiỏu sut v ph¿m vi ho¿t đáng căa đáng c¢. VÅ mặt lý thuyÃt, b¿t kỳ nhiên liáu hydrocacbon hoặc cén lång nào cũng có thÇ đ°ÿc sÿ dāng trong đáng c¢ HCCI cú t sỗ nộn thay đëi hoặc điÅu khiÇn đ°ÿc thåi gian đóng mỗ xupap, miòn l nhiờn liỏu c húa hÂi v kÃt hÿp vãi khơng khí tr°ãc khi cháy chÃ đá HCCI. Ngoi nhiờn liỏu xng v du diesel, mỏt sỗ nhiên liáu thay thÃ, bao gém methanol, ethanol, hydro, DME và hßn hÿp căa chúng, cũng nh° hßn hÿp xăng và dÁu diesel và các hßn hÿp iso-octan vãi heptan khác nhau, đã đ°ÿc chąng minh bằng thăc nghiám là nhiên liáu tiÅm năng cho đáng c¢ HCCI hai thì v bỗn thỡ.

ầ cú c lng khớ thi NO<small>x</small> v PM cc thp vói hiỏu sut tỗt, ỏng cÂ HCCI l mỏt la chón tỗt. S cn kiỏt nhiờn liáu hóa th¿ch và l°ÿng khí thÁi lãn căa đáng cÂ thụng thồng l nhng lý do chớnh ầ phỏt triần ỏng cÂ HCCI chy bng nhiờn liỏu sinh hóc. Tuy nhiên, viác đ¿t đ°ÿc tiêu chu¿n phát thÁi trong t¿t cÁ các giai đo¿n vÃn hành không phÁi là điÅu dß dàng. Do đó, các nghiên cąu tÃp trung vào viác cÁi thián chÃ đá làm viác căa đáng c¢ HCCI ch¿y bằng nhiên liáu sinh hãc. Viác thiÃt lÃp các chÃ đá làm viác cÁn phÁi có các nghiên cąu sâu h¢n vÅ tác đáng căa các thơng sỗ vn hnh ỗi vói hiỏu sut ca ỏng cÂ HCCI ch¿y bằng ethanol tr°ãc khi có thÇ đ¿t đ°ÿc các cÁi tiÃn khác. Ngồi ra, cũng chß có mát vài cơng trình khoa hãc đánh giá tÃp trung vào các đáng c¢ sÿ dāng nhiên liáu ethanol ch¿y chÃ đá HCCI. Do đó, viác giÁi quyÃt các h¿n chÃ và tính ën đánh căa đáng c¢ HCCI ch¿y bằng lo¿i nhiên liáu này cÁn nghiên cąu chuyên sâu.

Là thÃ há tiÃp theo căa ICE, các chuyên gia đáng c¢ đang nghiên cąu tiÅm năng căa đáng c¢ HCCI ch¿y bằng nhiên liáu ethanol. Trong hai thÃp kÿ qua, tăng áp và thay đëi tính ch¿t nhiên liáu, iu chònh xupap v thồi iầm hũa trỏn l nhng phÂng phỏp chớnh c s dng ầ phỏt triần ỏng c¢ HCCI ch¿y bằng nhiên liáu ethanol. Hiáu su¿t căa đáng c¢ HCCI đ°ÿc tăng lên bằng cách sÿ dāng bá tăng áp. Viác sÿ dāng bá tăng áp đã đ°ÿc chąng minh là có liên quan đáng kÇ đÃn viỏc tng IMEP ỗi vói HCCI. Trong khi gim phỏt thÁi HC, tăng áp su¿t cũng làm giÁm phát thÁi NO<small>x</small>. Theo các nhà nghiên cąu, °u điÇm quan trãng căa HCCI là giÁm phát thÁi NO<small>x</small>.

Các nhà khoa hãc đã chąng minh rằng ph¿m vi ho¿t đáng ch¿p nhÃn đ°ÿc căa HCCI ch¿y bằng nhiên liáu ethanol sinh hãc có thÇ đ°ÿc cÁi thián mát cách hiáu quÁ bằng cách sÿ dāng hỏ thỗng cm bin xỏc ỏnh trng thỏi v hỏ thỗng lu tr khớ oxy d, nh Yap D v cỏng s ó chò ra [38]. Hỏ thỗng lu tr và xÿ lý tín hiáu làm tăng khÁ năng điÅu chònh thồi gian chỏy. Cú thầ gim mc phỏt thi NO<small>x</small>

bằng cách sÿ dāng nhiÅu khí ln héi h¢n và tăng áp su¿t khí n¿p. Mặt khác, l°ÿng phát thÁi CO tăng do tën th¿t b¢m tăng. Zhang Y và cáng să đã sÿ dāng đáng c¢ SI Ricardo vãi chin lc ỏnh thồi gian mỗ xupap trong nghiờn cu [39]. Các đáng c¢ HCCI ch¿y bằng ethanol đã đ°ÿc chy ỗ nhiu tò lỏ AFR, tỗc ỏ v thồi gian úng mỗ xupap khỏc nhau ầ xem lng PM đ°ÿc giā l¿i thay đëi nh° thÃ nào. Thåi gian úng mỗ xupap v lambda nh hỗng ỏng kầ n thåi điÇm đánh lÿa và thåi gian

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

ỗt chỏy. Lambda c xỏc ỏnh bng cỏch sÿ dāng cÁm biÃn oxy tuyÃn tính ETAS và Ánh hỗng ca thồi gian úng mỗ xupap c so sỏnh vói IMEP. ỗi vói ỏng cÂ HCCI, hó nhn thy rằng ph¿m vi ho¿t đáng căa đáng c¢ bá h¿n chÃ do hián t°ÿng kích në.

H¢n nāa, quỏ trỡnh ỗt chỏy HCCI đ°ÿc thăc hián bằng cách điÅu chßnh l°ÿng phát thÁi bá giā l¿i thụng qua viỏc s dng phÂng phỏp iu chònh gúc trùng điáp căa xupap. Bá làm chÃm thåi gian cháy trò ó c s dng ầ gim ting gừ ỏng cÂ HCCI khi ti cao. Vỡ quỏ trỡnh t bỗc chỏy xy ra trong quỏ trỡnh gión nỗ, nờn tỏc đáng căa să phân tÁng nhiát tén t¿i tă nhiên do quá trình truyÅn nhiát t¿o ra đ°ÿc tăng c°ång, kéo dài thåi gian tă cháy theo giai đo¿n và giÁm mąc tåa nhiát cao nh¿t. Viác triát tiêu tiÃng gõ và giÁm phát thÁi cũng có thÇ đ¿t đ°ÿc bằng cách sÿ dāng công nghá phun n°ãc. Nhiát đá cao làm bay h¢i n°ãc lång thành h¢i n°ãc sÁ h¿p thā nhiát căa xi lanh và làm giÁm nhiát đá và áp su¿t căa nó. KÃt quÁ là tiÃng gõ ít có khÁ năng xÁy ra. Vãi viác phun n°ãc, có thÇ giÁm nhiát đá và áp su¿t xi lanh bng cỏch lp y buộng ỗt v pha loóng khơng khí bên trong, cũng nh° tăng c°ång să hịa trán trong xi lanh đÇ khơng khí và nhiên liáu hịa trán đéng đÅu h¢n, ngăn chặn q trình làm giàu oxy cāc bá.

Xie H và cáng să đã sÿ dāng ethanol, methanol và xăng trong đáng c¢ HCCI [40]. Hỏ thỗng trc cam ó c lm li vói các van nâng th¿p đÇ duy trì ho¿t đáng ën đánh căa đáng c¢ HCCI bằng cách giā l¿i khí ln héi trong hßn hÿp khí n¿p. Khi đó, đáng cÂ HCCI cú thầ hot ỏng hiỏu qu bng nhiờn liáu cén và t¿o ra phát thÁi NO<small>x</small> r¿t th¿p. Mỏt ỏng cÂ CI bỗn k, ba xi-lanh v hai lo¿i nhiên liáu (ethanol và iso-octan) đã đ°ÿc sÿ dāng. Các nhà nghiên cąu đã nghiên cąu tác đáng căa các lo¿i nhiên liáu khác nhau ỗi vói quỏ trỡnh ỗt cháy và ph¿m vi ho¿t đáng căa HCCI. Viác thêm iso-octan vào ethanol sÁ làm chÃm quá trình cháy, dÁn đÃn giÁm IMEP và hiáu su¿t nhiát. Ngoài ra, hã phát hián ra viác tăng nhiát đá khí n¿p đã đ¿y nhanh quá trình cháy. V¿n đÅ này đã đ°ÿc nghiên cąu nhiÅu lÁn đÇ xem liáu n°ãc trong ethanol có thÇ giúp gim bót tỗc ỏ tng ỏp sut ca ỏng cÂ HCCI khi tÁi cao và áp su¿t căc đ¿i hay không. Flowers DL và đéng nghiáp [41] đã thÿ nghiám hòn hp ethanol-nóc trong ỏng cÂ HCCI s dng ethanol °ãt. Pha trán n°ãc nh° mát cách đÇ kiÇm sốt quỏ trỡnh chỏy ó c nghiờn cu bỗi Mack JH và cáng să [42]. Các nhà nghiên cąu đã chąng minh lambda cao nh¿t có thÇ đ¿t đ°ÿc khi tăng hàm l°ÿng n°ãc trong nhiên liáu. Vãi hàm l°ÿng n°ãc 10%, có mát să thay đëi khá nhå. Tuy nhiên, viác tăng hàm l°ÿng n°ãc lên 20% sÁ làm giÁm đáng kÇ lambda cao nh¿t có thÇ t c. Khi trỏn ethanol v nóc, tỗc ỏ tng ỏp sut tỗi a cú thầ gim xuỗng.

Hiỏu sut ca nhiờn liỏu ethanol bỏ nh hỗng bỗi hm l°ÿng n°ãc và néng đá ethanol hoặc cộn-nóc n cỏc thụng sỗ vÃn hành căa đáng c¢ HCCI. ĐÇ tă cháy, b¿t kỳ lo¿i nhiên liáu nào cũng phÁi có khÁ năng hóa h¢i và sau đó đ°ÿc nén đÃn nhiát đá khoÁng 1100 K. Nói cách khác, các giãi h¿n ho¿t đáng căa HCCI da trờn kh nng ỗt núng nhiờn liỏu ch khụng phÁi khÁ năng lan truyÅn ngãn lÿa trên bÅ mặt. Bá hóa h¢i đ°ÿc làm nóng bằng khí thÁi có thầ lm bay hÂi nhiờn liỏu bờn

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

ngồi đáng c¢, lo¿i bå viác phun nhiên liỏu lồng trc tip vo ỏng cÂ, nh hỗng n q trình đánh cháy. Đã có nhāng nghiên cąu tr°ãc õy v tỏc dng ca ethanol ỗi vói cỏc loi IC đáng c¢, bao gém cÁ đáng c¢ phun nhiên liáu trăc tiÃp và đáng c¢ đánh lÿa nén n¿p đéng nh¿t (HCCI). Hiáu su¿t nhiát có ích tăng 38,7% và NO<small>x</small>

giÁm 1,6 ppm vãi 35% hàm l°ÿng n°ãc theo thÇ tích đ°ÿc Martinez- Frias và đéng nghiáp sÿ dāng trong đáng c¢ HCCI. Đá ën đánh căa đáng c¢ HCCI sau đó đã đ°ÿc chąng minh bằng ethanol chąa tói 40% nóc theo thầ tớch trong hòn hp nhiờn liáu căa đáng c¢. Olberding J và cáng să đã th nghiỏm hiỏu sut ca ỏng cÂ trờn hòn hp nhiên liáu xăng hoặc ethanol-n°ãc (70% ethanol vãi 30% n°ãc) trên ph°¢ng tián vÃn tÁi [43]. Khi sÿ dāng ethanol ót, hiỏu sut nhiỏt ca ỏng cÂ cú thầ c tăng lên đáng kÇ trong khi l°ÿng phát thÁi NO<small>x</small> và CO giÁm đáng kÇ so vãi xăng.

Trong nghiên cąu căa mình, Bilal Aydoğan đã tiÃn hành nghiên cąu nh hỗng ca hòn hp nhiờn liỏu ethanol/n-heptane trong ỏng cÂ HCCI n cỏc c tớnh ỗt chỏy, hiỏu su¿t và phát thÁi đã đ°ÿc kiÇm tra [44]. Các thớ nghiỏm c thc hiỏn ỗ nhiỏt ỏ khớ np khụng ởi l 60<small>o</small>C, t sỗ nộn 13 v cỏc giá trá lambda khác nhau. Nghiên cąu chß ra rằng hiáu su¿t nhiát tăng khoÁng 3% khi bở sung ethanol ỗ mc =2,5. Cú thầ nói, ethanol đã làm q trình cháy ën đánh h¢n cho đáng c¢ HCCI.

Cũng theo h°ãng kÃt hÿp các lo¿i nhiên liáu, P. Saisirirat và các cáng să đã hòa trán ethanol và n-butanol vãi n-heptan bằng cách thay đëi %mol từ 0, 18, 37 và 57 và thay đëi tß lá kÃt hÿp vãi ln héi khí thÁi mô phång (EGR) từ 0%, 20% và 40% [45]. Nghiên cąu thÿ nghiám này nhằm đánh l°ÿng tác đáng căa hßn hÿp nhiên liáu đÃn tỗc ỏ gii phúng nhiỏt. Kt qu cho thy nhiờn liáu hßn hÿp làm cÁi thián cơng su¿t căa đáng c¢ CI-HCCI.

Các nghiên cąu trên đã cho th¿y viác kÃt hÿp nhiên liáu ethanol và dÁu diesel đÇ t¿o ra ch ỏ chỏy HCCI gp mỏt sỗ trỗ ngi nh° đá ën đánh trong quá trình làm viác căa ỏng cÂ, kh nng kiầm soỏt quỏ trỡnh chỏy HCCI, thồi iầm chỏy v tỗc ỏ tng ỏp sut ca ỏng cÂ. ầ khc phc cỏc hiỏn tng trờn, lun án tÃp trung vào viác nghiên cąu tìm hiÇu viác kÃt hÿp các lo¿i nhiên liáu khác nhau đÇ t¿o ra đáng c¢ HCCI làm viác ën đánh.

<b>1.2.4 Đáng c¢ HCCI sÿ dāng nhiên liáu n-heptan </b>

Nghiên cąu vÅ HCCI chß ra rằng viác sÿ dāng thuÁn túy nhiên liáu có đá phÁn ąng cao trong đáng c¢ HCCI là khơng đă đÇ kiÇm sốt giai đo¿n cháy. Nên °u tiên sÿ dāng nhiên liáu có đá phÁn ąng th¿p và cao lm hòn hp ầ t c hiỏu sut đáng c¢ cao, đéng thåi mỗ rỏng phm vi vn hành [46]. Jianan Wei và các cáng să cũng đã kÃt hÿp nhiên liáu n-heptan vãi iso-octan trong nghiên cąu căa mình vÅ q trình cháy [47]. Vãi viác hình thành hßn hÿp bên ngồi xi lanh đÇ thiÃt lÃp chÃ đá cháy HCCI cho đáng c¢ sÁ phù hÿp vãi các loi nhiờn liỏu cú kh nng bay hÂi tỗt nh n-heptan. Các đặc tính căa nhiên liáu n-heptan đ°ÿc trình bày cā thÇ trong BÁng 1.1.

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

Zongkuan Liu và các cáng să đã nghiên cąu v nh hỗng ca nộng ỏ heptan n c tớnh và să lan truyÅn ngãn lÿa căa quá trình cháy ca nhiờn liỏu kộp trong iu kiỏn lm viỏc giỗng nh ỏng cÂ. Hó ó chò ra rng khi nộng đá n-heptan tăng dÁn đÃn quá trình tă cháy căa hßn hÿp nhiên liáu kép tăng [48]. Trong khi đó, Bilal Aydoğan và Alper Calam đã tìm hiÇu đặc tính cháy, hiáu su¿t và phát thÁi căa đáng c¢ HCCI sÿ dāng hßn hÿp n-butanol/n-heptan. Hã đã sÿ dāng n-butanol có đá phÁn ąng th¿p và đá bay h¢i cao hòa trán vãi n-heptan vãi các tÿ lá khác nhau (25 thÇ tích và 50 thÇ tích). Các thí nghiám c thc hiỏn ỗ cỏc tỗc ỏ ỏng cÂ khỏc nhau (800-1800) v lambda (=1,6-2,95) ỗ ch ỏ y ti và nhiát đá khơng khí vào 60<small>o</small>C. Nghiên cąu chß ra rng c ỏp sut trong xi lanh v tỗc đá tåa nhiát đÅu giÁm khi tăng n-butanol trong hßn hÿp. Cơng su¿t ra và mơ men có ích có xu h°ãng t°¢ng tă nhau, lỳc u tng lờn sau ú gim xuỗng khi đ¿t giá trá xác đánh. Hiáu su¿t nhiát tăng lên khi tăng lambda [49].

n-T¿i Viát Nam, tiÃn s* Kh°¢ng Thá Hà [50] cũng tiÃn hành nghiên cąu đáng c¢ HCCI bằng viác bë sung nhiên liáu n-heptan trên đ°ång çng n¿p đÇ tăng thåi gian hịa trán khơng khí nhiờn liỏu ầ to ra hòn hp ộng nht. Tỏc giÁ đã tiÃn hành nghiên cąu và thiÃt kÃ há thỗng np cung cp n-heptan phun trờn ồng ỗng np, cựng vói cỏc hỏ thỗng khỏc. Kt qu nghiờn cąu cho th¿y tác giÁ đã thành công trong viác thiÃt lÃp đáng c¢ làm viác theo nguyên lý HCCI. Đáng c¢ đã ho¿t đáng ën đánh t¿i ch ỏ tỗc ỏ 1600 v/ph n 2000 v/ph v tÁi từ 10% đÃn 20%.

Các nghiên cąu trên đÅu ch°a cho th¿y să kÃt hÿp các nhiên liáu sinh hãc ethanol vãi n-heptan và dÁu diesel. Đây là mát h°ãng đi mãi nhằm giÁm să phā thuác vào nguén nhiên liáu hóa th¿ch cịn nÃu sÿ dāng n-heptan vãi nhiên liáu sinh hãc sÁ làm giá thành nhiên liáu tng cao, nh hỗng n tớnh kinh t.

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

ỏng cÂ nộn chỏy hòn hp ộng nh¿t (HCCI) là mát h°ãng phát triÇn mãi căa mơ hỡnh ỏng cÂ chỏy ỗ nhiỏt ỏ thp (LTC) nhm đáp ąng các yêu cÁu vÅ năng l°ÿng, môi tr°ång và nâng cao tính kinh tÃ căa đáng c¢. Đáng c¢ HCCI thăc hián q trình cháy bằng viác điÅu khiần quỏ trỡnh to hòn hp ộng nht tróc khi n¿p vào xi lanh đáng c¢ t°¢ng ąng vãi từng iu kiỏn hot ỏng c thầ ca ỏng cÂ. Mc phát thÁi NO<small>x </small>và PM có thÇ thåa mãn tiêu chu¿n khí thÁi hián t¿i bên trong buéng cháy mà khơng cÁn các thiÃt bá xÿ lý khí thÁi diesel (SCR, DPF). Các lo¿i nhiên liáu có thÇ đ°ÿc sÿ dāng trong ỏng cÂ RCCI l hòn hÿp xăng và diesel, ethanol và bio-diesel, n-heptan và diesel hay n-heptan, ethanol và diesel. Đáng c¢ chỏy ỗ nhiỏt ỏ thp (LTC), iần hỡnh l ỏng cÂ HCCI, l mỏt hóng phỏt triần mói cho ngnh ỏng cÂ ỗt trong trờn th giói núi chung v ç Viát Nam nói riêng. Tuy nhiên, ç Viát Nam thỡ viỏc nghiờn cu cỏc loi ỏng cÂ chỏy ỗ nhiát đá th¿p còn khá mãi m¿. Hián t¿i, mãi chò cú mỏt sỗ cụng trỡnh nghiờn cu v ỏng cÂ nộn chỏy hòn hp ộng nht ca cỏc tỏc giÁ từ Đ¿i hãc Bách khoa Hà Nái [50-52].

Các tác giÁ Kh°¢ng Thá Hà, Lê Anh Tu¿n Đ¿i hãc Bách khoa Hà Nái đã nghiên cąu tính tốn thiÃt kÃ chÃ t¿o hỏ thỗng cung cp n-heptan trờn ồng np, hỏ thỗng luân héi khí xÁ, bá gia nhiát khí n¿p và các đám nÅp máy có đá dày khác nhau nhằm thit lp v mỗ rỏng vựng lm viỏc cho ỏng c¢ HCCI. Nhóm nghiên cąu đã tiÃn hành nghiên cąu thăc nghiám và thiÃt lÃp thành công đáng c¢ làm viác theo nguyên lý HCCI vãi giÁi pháp phun nhiên liáu trên đ°ång n¿p, đánh giỏ, so sỏnh cỏc thụng sỗ chò thỏ, cú ớch và các phát thÁi căa đáng c¢ HCCI vãi đáng c¢ CI nguyên bÁn. KÃt quÁ cho th¿y, đáng c¢ HCCI chuyÇn đëi ho¿t đáng ën đánh trong ph¿m vi tỗc ỏ v ti tróng thp, tỗc ỏ t 1600 v/ph đÃn 2000 v/ph, ph¿m vi tÁi trãng từ 10% đÃn 20%, kÃt quÁ cũng cho th¿y nÃu thåi điÇm bÅt đÁu cháy dißn ra quá sãm tr°ãc ĐCT sÁ lm nh hỗng n cỏc chò tiờu v kinh t, kā tht căa đáng c¢.

Ngồi ra, nhóm tác giÁ cng kho sỏt, ỏnh giỏ nh hỗng ca cỏc thụng sỗ nh t sỗ nộn, t lỏ khớ thi luõn héi, và nhiát đá s¿y nóng khí n¿p đÃn khÁ nng mỗ rỏng vựng lm viỏc ca ỏng cÂ HCCI. Kt qu kho sỏt cho thy, khi gim t sỗ nộn t 20:1 xuỗng 14,87:1, khụng ỏp dng luõn hội khí xÁ và nhiát đá s¿y nóng khí n¿p giā ngun thì đáng c¢ làm viác ën đánh tãi 30% ti, 2000 v/ph. Thồi iầm bt u chỏy diòn ra muỏn hÂn, nhng gim t sỗ nộn nh hỗng n hiáu q làm viác căa đáng c¢, khơng nên giÁm t sỗ nộn xuỗng thp hÂn 14,87.

Trong mỏt nghiờn cąu khác gÁn đây, tác giÁ Nguyßn Thành BÅc đã tiÃn hành nghiên cąu thăc nghiám và đánh giá các chß tiêu kinh tÃ kā thuÃt và phát thÁi căa đáng c¢ CI D4BB lÅp trên xe tÁi Huyndai 1,25 t¿n khi sÿ dāng l°ỡng nhiên liáu diesel-ethanol t¿i 100% tÁi vãi tÿ lá ethanol thay thÃ đ°ÿc lăa chãn ç sát giãi h¿n kích në [53]. KÃt quÁ nghiên cu cho thy khi tng tỗc ỏ ỏng cÂ thỡ tÿ lá thay thÃ ethanol giÁm, su¿t tiêu thā năng l°ÿng, phát thÁi CO và đá khói giÁm, trong khi phát thÁi CO2, HC và NO<small>x</small> lãn h¢n so vói khi chy diesel truyn thỗng trờn ton di tỗc đá. Nh° vÃy, nghiên cąu này mãi chß chú trãng tãi viác tăng tÿ lá ethanol thay

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

thÃ khi ch¿y l°ỡng nhiên liáu diesel-ethanol nhằm đÁm bÁo đáng c¢ làm viác ën đánh, tuy nhiên các chß tiêu phát thÁi, đặc biát là NO<small>x</small> l¿i tng so vói ỏng cÂ cha hoỏn ci.

ầ đ¿t đ°ÿc chÃ đá HCCI, đáng c¢ đÁm bÁo các yêu cÁu vÅ viác t¿o hßn hÿp đéng nh¿t, áp su¿t nhiát đá phù hÿp cho quá trình tă cháy& đÇ đ¿t đ°ÿc các u cÁu đó có thÇ áp dāng các ph°¢ng pháp sau:

<b>1.4.1 Ch¿ đá phun và nhiát đá khí n¿p </b>

ChÃ đá phun và nhiát đá khớ np l cỏc thụng sỗ u vo cú nh hỗng mnh n viỏc hỡnh thnh hòn hp chỏy HCCI. Trong quỏ trỡnh chuyần ởi ỏng cÂ, õy l nhng thụng sỗ cn phi c xem xột mỏt cỏch cn thÃn. Roslan, M. F và các cáng să đã sÿ dng hòn hp nhiỏn liỏu acetone-butanol-ethanol (ABE) ầ thay th butanol do chi phí và thåi gian sÁn xu¿t th¿p hÂn [54]. Mc ớch ca nghiờn cu ny l mỗ ráng vùng làm viác căa nhiên liáu ABE trong đáng cÂ HCCI-DI thụng qua iu chònh cỏc thụng sỗ nh nhiát đá khí n¿p, thåi điÇm phun và đá ráng xung phun. Nhiên liáu ABE5 (5 % ABE và 95 % diesel theo thÇ tích) và ABE10 (10 % ABE v 90% diesel theo thầ tớch) c s dng ỗ các tÁi trãng khác nhau (1 Nm, 2 Nm, 3 Nm, 4 Nm và 5 Nm). Các thí nghiám tiÃp theo đã đ°ÿc thăc hián bằng cách sÿ dāng nhiên liáu ABE10 vãi các nhiát đá n¿p (60 °C, 80 °C, 100 °C, 120 °C và 140 °C), thåi điÇm phun t¿i các vá trí (230 °CA tr°ãc ĐCT, 250 °CA tr°ãc ĐCT, 270 °CA tr°ãc ĐCT, 290 °CA tr°ãc ĐCT và 310 °CA tr°ãc ĐCT) và đá ráng xung phun (3 ms, 4 ms và 5 ms). KÃt quÁ nghiên cąu cho th¿y viác tăng tÿ lá ABE sÁ làm giÁm su¿t tiêu hao nhiên liáu có ích (BSFC) và tăng hiáu su¿t nhiát có ích (BTE) căa đáng c¢ HCCI-DI. CÁi thián tãi 13,55% và 23,8 % BTE t°¢ng ąng khi sÿ dāng ABE5 và ABE10 so vãi đáng c¢ CI t°¢ng ąng. H¢n nāa, viác tăng đá ráng xung sÁ làm tăng BSFC và giÁm đáng kÇ BTE trung bình 10 %. So vãi khi sÿ dāng nhiên liáu diesel, phát thÁi NO<small>x</small> trung bình giÁm 20,2 % và 24,8% t°¢ng ąng khi sÿ dāng nhiên liáu ABE5 và ABE10. Khi tăng nhiát đá khí n¿p h¢n 100°C sÁ làm tăng đáng kÇ phát thÁi NO<small>x</small> (lên tãi 54,1%...) trong khi HC giÁm tãi 23,2 % vãi nhiát đá khí n¿p bằng 140°C. Thåi gian phun tăng làm giÁm phát thÁi NO<small>x</small> tãi 24,7 %. L°ÿng phát thÁi NO<small>x</small> giÁm 12,5 % khi đá ráng xung phun tăng từ 3 ms lên 5 ms do quá trình ỗt chỏy cú t lỏ trỏn sn cao hÂn dn n nhiỏt ỏ ỗt chỏy thp hÂn. Giai on ỗt cháy căa đáng c¢ r¿t nh¿y cÁm vãi să thay đëi căa nhiát đá khí n¿p, dÁn đÃn q trình ỗt chỏy bt u sóm hÂn khi nhiỏt ỏ khớ n¿p tăng lên. Ngoài ra, giai đo¿n cháy tăng khi đá ráng xung tăng lên, điÅu này cho th¿y đá nhy ỗi vói lng nhiờn liỏu c phun vo.

ổ mỏt nghiờn cu khỏc, nh hỗng ca nhiỏt ỏ khớ np n ỏp sut xi lanh, tỗc ỏ tồa nhiỏt, thåi điÇm bÅt đÁu q trình cháy, thåi gian cháy, hiáu su¿t đáng c¢ và phát thÁi đã đ°ÿc nghiên cąu trong đáng c¢ SI ch¿y chÃ đá HCCI sÿ dāng hßn hÿp nhiên liáu vãi 20% n-heptan và 80 nhiờn liỏu % isooctan c nghiờn cu bỗi Cinar, C và các cáng să [55]. Nhiát đá khí n¿p đ°ÿc thay đëi từ 40°C đÃn 120°C.

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

Các thí nghiám đ°ÿc thăc hián vãi đáng cÂ SI chy ch ỏ HCCI, xi lanh Ân, bỗn k vói hai hỏ sỗ d lng khụng khớ khỏc nhau ( = 0,6 v = 0,7) ỗ 1200 v/ph. KÃt quÁ cho th¿y áp su¿t trong xi lanh v tỗc ỏ tồa nhiỏt tng khi nhiỏt ỏ khớ n¿p tăng. Nhiát đá khí n¿p tăng làm cho quá trỡnh chỏy diòn ra nhanh hÂn v thồi gian chỏy gim xuỗng. ổ nhiỏt ỏ khớ np 70C, mụ men có ích giÁm 3,1% khi đáng c¢ ho¿t đáng vãi λ = 0,6 so vãi λ = 0,7. Su¿t tiêu hao liáu có ích và l°ÿng phát thÁi NO<small>x</small> có xu hóng tng ỗ nhiỏt ỏ khụng khớ np cao h¢n 100°C và 120°C. Phát thÁi CO và HC ban đÁu tăng lên và sau đó bÅt đÁu giÁm sau khi nhiỏt ỏ khớ np 90C.

<b>1.4.2 Thay ỗi tò só nộn </b>

T sỗ nộn l mỏt thụng sỗ kt cu quan tróng ca ỏng cÂ. Nú nh hỗng trăc tiÃp đÃn quá trình cháy, hiáu su¿t căa đáng c¢, su¿t tiêu hao nhiêu liáu, cũng nh° đặc tính phỏt thi ca ỏng cÂ ỗt trong. Tỏc gi KhÂng Thỏ H ó nghiờn cu nh hỗng ca t sỗ nộn tói c tính cháy căa đáng c¢ HCCI [50]. KÃt quÁ mô phồng cho thy: Gim t sỗ nộn ỏng cÂ vn làm viác theo nguyên lý HCCI, thåi điÇm bÅt đÁu chỏy muỏn dn, khụng nờn gim t sỗ nộn nhồ h¢n 13,5.

Song, R., Hu và các cáng să đã nghiên cu nh hỗng ca t sỗ nộn ca ỏng cÂ HCCI ỗi vói cỏc c tớnh ỗt chỏy ca ỏng cÂ xi lanh đ¢n TY1100 sÿ dāng nhiên liáu bằng dimethyl ether [56]. KÃt quÁ cho th¿y đáng c¢ HCCI dimethyl ether (DME) có thÇ ho¿t đáng ën đánh và có thÇ khụng phỏt thi nitÂ oxit (NO<small>x</small>) v ỗt chỏy khụng khúi vói t sỗ nộn ca c 10,7 v 14. Quá trình cháy chia thành hai giai đo¿n rõ ràng t¿i ɛ = 10,7 và điÇm bÅt đÁu cháy đ°ÿc quyt ỏnh bỗi nhiỏt ỏ nộn, nhiỏt ỏ ny thay ởi rt ớt theo ti ca ỏng cÂ; iầm bt đÁu cháy có quan há chặt chÁ vãi tÁi đáng cÂ (nộng ỏ hòn hp) vói s gia tng nhiỏt đá nén và nó di chun vÅ phía tr°ãc so vói gúc quay khi ti ỏng cÂ tng ỗ = 14; thồi gian ỗt chỏy c rỳt ngn vói s gia tng ti ca ỏng cÂ ỗ c hai t sỗ nộn. Cỏc nghiờn cu trờn cho thy viỏc chuyần ởi ỏng cÂ sang ch ỏ chỏy HCCI thỡ thụng sỗ t sỗ nộn cn phi c quan tõm.

<b>1.4.3 Sÿ dāng đa nhiên liáu và nhiên liáu thay th¿ </b>

Viác kÃt hÿp các lo¿i nhiên liáu vãi nhau nhằm nâng cao khÁ năng t¿o ra chÃ đá chỏy HCCI cng nh mỗ rỏng c vựng lm viỏc căa chÃ đá cháy này.

Gawale, G. R và cỏc cỏng s ó nghiờn cu nh hỗng ca t lỏ ethanol theo khỗi lng khỏc nhau ỗi vói ỏng c¢ HCCI chÃ đá nhiên liáu kép làm viác trong các điÅu kián tÁi khác nhau [57]. Ethanol (nhiên liáu chính) đ°ÿc cung c¿p qua bá chÃ hịa khí t¿i thồi iầm np v hòn hp du diesel/diesel sinh hóc (nhiên liáu phā) đ°ÿc phun vào đÇ bÅt đÁu quá trỡnh chỏy ỗ cuỗi quỏ trỡnh nộn. Kt qu cho thy vói s gia tng tỗc ỏ dũng chy ca ethanol, thåi gian cháy trß (ID) tăng lên, thåi gian ỗt chỏy (CD), ỏp sut v nhiỏt ỏ trong xi lanh gim; dn n gim phỏt thi NO<small>x</small>

v PM ỗ đáng c¢ HCCI vãi nhiên liáu kép ethanol/diesel (E + D) và ethanol/diesel sinh hãc (E + B20) so vãi đáng c¢ CI thơng th°ång.

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

Trong khi đó, Calam, A và các cáng să [46] đã nghiên cąu kiÇm sốt giai đo¿n cháy HCCI bằng cách thÿ nghiám nhiên liáu tinh khiÃt có đá phn ng thp v hòn hp ca chỳng ỗ cỏc tÿ lá khác nhau n-heptan đ°ÿc chãn làm nhiên liáu có đá phÁn ąng cao, trong khi n-heptan nặng đ°ÿc sÿ dāng làm nhiên liáu có đá phÁn ąng th¿p. Q trình cháy đ°ÿc phân tích chi tiÃt bằng cách sÿ dāng dā liáu áp su¿t trong xi lanh. IMEP, thồi iầm bt u quỏ trỡnh ỗt chỏy, thồi gian ỗt chỏy, hiỏu sut nhiỏt c chò ỏnh ỗ cỏc tỗc ỏ ỏng cÂ v giỏ trỏ lambda khỏc nhau. Phát thÁi NO<small>x</small>

và PM gÁn nh° bằng không trong mãi điÅu kián thÿ nghiám. Các nhà nghiên cąu đã xác đánh rằng nhiên liáu HN75 cung c¿p các điÅu kián vn hnh tỗi u cho quỏ trỡnh ỗt chỏy HCCI và cũng gây ra l°ÿng khí thÁi CO và HC th¿p. Hiáu su¿t nhiát chß thá đ¿t đ°ÿc là khoÁng 36% và trong ph¿m vi ho¿t đáng khi sÿ dāng nhiên liáu HN75 và HN100. Nghiên cąu này cho th¿y nhiên liáu n-heptan đã cÁi thián đáng kÇ khÁ năng kiÇm sốt chÃ đá cháy trong đáng c¢ HCCI. Các kÃt quÁ khÁ quan đã thu đ°ÿc giá trá hiáu su¿t và giá trá phỏt thi ỗ t lỏ pha trỏn 50% v 75% vãi n-heptan.

<b>1.4.4 Ln håi khí xÁ </b>

Các ph°¢ng pháp t¿o hßn hÿp đéng nh¿t nh° là hình thành hòn hp kiầu phõn lóp v c biỏt l s dng hỏ thỗng luõn hội khớ x hoc l gi khớ sút ầ ho trỏn cựng hòn hÿp khơng khí/nhiên liáu. Ph°¢ng pháp này th°ång đ°ÿc sÿ dng ầ thay ởi tớnh t chỏy v tỗc ỏ tåa nhiát căa quá trình cháy.

Nishi, M. và các cáng să đã chß ra rằng q trình cháy HCCI mang l¿i cÁ hiáu quÁ cao và l°ÿng phát thÁi NO<small>x</small> và PM r¿t th¿p [58]. Tuy nhiên, ph¿m vi hot ỏng ca ỏng cÂ HCCI bỏ giói hn bỗi PRR (tỗc ỏ tng ỏp sut) quỏ mc ỗ vựng tÁi cao, đây là nguyên nhân chính gây ra tiÃng gõ căa đáng c¢. V¿n ny cú nguyờn nhõn bỗi trong quỏ trình cháy HCCI, thåi điÇm cháy nên đ°ÿc lùi l¿i sau điÇm chÃt trên bằng cách kiÇm sốt nhiát đá hÿp lý. Ngoài ra, thåi gian cháy cũng cÁn đ°ÿc đÁm bÁo đÁy đă. L°ÿng khí ln héi có tác đáng đÃn làm thay đëi nhiát đá khí n¿p qua ú nh hỗng n phm vi lm viỏc ca ch đá cháy HCCI [59-61].

Các nghiên cąu trong và ngoi nóc u chò ra rng ỏng cÂ HCCI hiỏu qu hÂn bỗi chỳng lm gim ộng thồi c NO<small>x</small> và PM, trong khi vÁn tiÃt kiám nhiên liáu, đÁm bÁo hiáu su¿t nhiát căa đáng c¢, tuy nhiên vÁn có să tăng lên căa HC và CO. Ngồi viác sÿ dāng nhiÅu lo¿i nhiên liáu nh° xăng, ethanol, n-heptan hoặc khí thiên nhiên nén kÃt hÿp vãi nhiên liáu diesel đÇ t¿o chÃ đá cháy HCCI, viác kÃt hÿp các nhiên liáu này vãi nhau cũng giành đ°ÿc s quan tõm ca cỏc nh nghiờn cu, bỗi quỏ trình cháy HCCI s¿ch vãi l°ÿng khí thÁi NO<small>x</small> và PM r¿t th¿p. Tuy nhiên, viác HRR nhanh có thÇ gây ra hián t°ÿng kích në. L°ÿng khí thÁi HC và CO cao h¢n do nhiát đá cháy th¿p h¢n, tác đáng căa tia phun và nhiát đá thành l¿nh trong xi lanh. Bên c¿nh đó, đáng c¢ HCCI có s dng ethanol lm nhiờn liỏu vn cũn mỏt sỗ nh°ÿc điÇm cÁn khÅc phāc nh°: KhÁ năng kiÇm sốt nhiát đá tă cháy, khó khỗi ỏng lnh v kh nng chỏu ti hn ch. ĐÇ khÅc phāc hián t°ÿng này, viác bë sung thêm nhiên liáu n-heptan giúp kiÇm sốt các nh°ÿc điÇm trên.

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

Trên thÃ giãi có r¿t ít đáng c¢ HCCI đ°ÿc sÁn xu¿t, các nhà nghiên cąu đang tÃp trung vào viác chuyÇn đëi đáng cÂ truyn thỗng sang ỏng cÂ HCCI cựng vói viỏc hoỏn ci ỏng cÂ thỡ viỏc mỗ rỏng phm vi làm viác đÇ phù hÿp vãi các lo¿i nhiên liáu khác nhau là viác làm phù hÿp và cÁn thiÃt. ỏng cÂ HCCI s dng hòn hp n-heptan/ethanol/diesel lm nhiờn liáu là h°ãng đi căa luÃn án.

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

<b>2.1 Hình thành hßn hÿp và cháy HCCI </b>

<i>Hình 2.1 So sánh quá trình cháy động c¡ SI và CI với động c¡ HCCI. </i>

Trên Hình 2.1 thÇ hián să khác biát giāa q trình cháy căa đáng c¢ SI và CI so vãi đáng c¢ HCCI. Có thÇ th¿y rằng, trên đáng c¢ SI màng lÿa lan tràn bÅt nguén từ bugi, cịn đáng c¢ CI ngãn lÿa bao quanh tia phun v nhiờn liỏu t bỗc chỏy. Trong khi đó trên đáng c¢ HCCI, khơng có hián t°ÿng lan tràn màng lÿa trong xi lanh, quá trỡnh chỏy diòn ra ộng thồi ỗ mói vỏ trớ trong xi lanh.

Trong đáng c¢ HCCI kÃt hÿp li ớch ca ỏng cÂ SI v CI, hòn hp nhiên liáu và khơng khí đ°ÿc hình thành từ tr°ãc (trên đ°ång n¿p hoặc trong xi lanh). Sau đó hßn hÿp đ°ÿc nén lên đÃn nhiát đá tă cháy vào cuỗi k nộn, tÂng t nh vói ỏng cÂ CI. Ngoi ra cú thầ tng nhiỏt ỏ hòn hp ỗ cuỗi k np thụng qua gia nhiỏt khớ np, sy nóng bằng bugi s¿y hoặc tÃn dāng khí sót trong xi lanh. Tt c nhng phÂng phỏp ny cú thầ giúp cho hßn hÿp nhanh đ¿t đÃn nhiát đá tă chỏy hÂn v hòn hp trỗ nờn ộng nht hÂn.

T c iầm ca hỏ thỗng nhiờn liỏu, cỏc phÂng phỏp hỡnh thnh hòn hp cú thầ c phõn loi theo c iầm phun (Hỡnh 2.2). Theo cỏch ny hòn hÿp đ°ÿc hình thành đéng nh¿t gém 2 ph°¢ng pháp: Hình thành hßn hÿp đéng nh¿t bên ngồi và hßn hÿp hình thành đéng nh¿t bên trong.

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

<i>Hình 2.2 Các ph°¡ng pháp phun nhiên liệu của động c¡ HCCI. </i>

<b>2.1.1 Hình thành hßn hÿp bên ngồi (PFI) </b>

Hình thành hßn hÿp bên ngồi là mỏt k thut c s dng trong mỏt sỗ ỏng cÂ HCCI ầ to ra hòn hp nhiờn liỏu khụng khí bên ngồi xi lanh và sau đó đ°a vào đáng c¢. Cách tiÃp cÃn này trái ng°ÿc vãi kā thuÃt t¿o hßn hÿp bên trong đ°ÿc sÿ dāng trong ỏng cÂ HCCI truyn thỗng, trong ú khụng khớ v nhiên liáu đ°ÿc trán trăc tiÃp trong buộng ỗt. Cỏc giai đo¿n t¿o hßn hÿp bên ngồi trong đáng c¢ HCCI bao gém:

- Chu¿n bá khơng khí và nhiên liáu: B°ãc đÁu tiên trong q trình là chu¿n bá khơng khí và nhiên liáu riờng biỏt. Khụng khớ thồng c hỳt vo ồng ỗng n¿p căa đáng c¢, trong khi nhiên liáu đ°ÿc phun vào ồng ỗng np. Trong mỏt sỗ trồng hp, cng cú thầ s dng phÂng phỏp phun nhiờn liỏu trc tip vo buộng ỗt.

- Ho trán: Sau khi khơng khí và nhiên liáu đ°ÿc đ°a vo ồng ỗng np, chỳng c ho trỏn ầ t c hòn hÿp khơng khí-nhiên liáu đéng nh¿t. Trán đúng cách là điÅu cÁn thiÃt đÇ quá trỡnh ỗt chỏy ởn ỏnh v m bo rng hòn hÿp có tÿ lá phù hÿp cho q trình cháy HCCI.

- Kiầm soỏt: S hỡnh thnh hòn hp bờn ngoi cho phộp kiầm soỏt chớnh xỏc hòn hp khụng khí-nhiên liáu và điÅu chßnh thành phÁn, nhiát đá và ỏp sut ca hòn hp ầ tỗi u húa quỏ trỡnh ỗt chỏy trong cỏc iu kiỏn vn hnh khỏc nhau. Hßn hÿp nhiên liáu-khơng khí đ°ÿc trán đÅu sau ú c a vo buộng ỗt thụng qua cỏc van n¿p khi hành trình n¿p bÅt đÁu.

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

- Nén và đánh lÿa: Khi piston nén hßn hÿp trong hành trình nén, nhiát đá và áp su¿t sÁ tăng lên. Hßn hÿp đéng nh¿t tă đáng bỗc chỏy do nhiỏt ỏ v ỏp sut cao khụng cÁn đánh lÿa t°¢ng tă nh° đáng c¢ CI.

Hßn hÿp hình thành đéng nh¿t khi có đă thåi gian cÁn thiÃt vì vÃy hình thành hßn hÿp bên ngồi là bián pháp đ¢n giÁn và mąc đá đéng nh¿t cao h¢n nhiÅu so vãi bián pháp khác. Cũng nh° đáng c¢ SI nhiên liáu đ°ÿc phun ng°ÿc chiÅu vãi dịng khí n¿p đÇ tăng c°ång khÁ năng bay hÂi ca nhiờn liỏu. Hòn hp c hỡnh thnh suỗt trong thåi gian n¿p và nén nên hßn hÿp có đă thåi gian đÇ đéng nh¿t.

<i>Hình 2.3 S¡ đồ hệ tháng PFI HCCI phun ngoài </i>

<i>1. C愃ऀm biến l°u l°ợng khí nạp; 2. Bộ gia nhiệt; 3. Vịi phun nhiên liệu; 4. C愃ऀm biến tác độ; 5. C愃ऀm biến áp suất; 6 Khí th愃ऀi; 7. Bộ phân tích khí th愃ऀi; 8. B¡m nhiên liệu; 9. Bộ nhận tín hiệu; 10. Bộ khuếch đại; 12. Máy tính; 13. Băng thử; 14. Động c¡. </i>

Nghiên cąu căa tác giÁ Maurya và Agarwal [62] đã so sánh đánh giá nh hỗng ca nhiờn liỏu ethanol v methanol so vãi xăng trong đáng c¢ HCCI, kÃt quÁ cho th¿y ç b¿t kỳ tÿ lá khơng khí/nhiên liáu khơng đëi (A/F), ethanol và methanol có IMEP cao h¢n trong giai on ỗt chỏy tÂng ng vói hiỏu sut nhiỏt tỗt hÂn. Methanol t hiỏu sut nhiỏt tỗi a thp nht (~45%) so vãi xăng (~48%) và ethanol (~48,8%). Quá trình ỗt chỏy HCCI giỳp gim ỏng kầ lng phỏt thi NO<small>x</small> so vói cỏc ch ỏ ỗt chỏy thụng thồng ỗi vói tt c cỏc loi nhiờn liỏu. Nghiờn cu cng chò ra rng giỏ trỏ tỗi a căa ISNO<small>x</small> từ t¿t cÁ nhiên liáu thÿ nghiám là 0,26 g/kwh và l°ÿng phát thÁi NO<small>x</small> là 45 ppm trong phm vi hot ỏng ỗ ch ỏ HCCI, thp hÂn nhiu so vói ỏng cÂ truyn thỗng, tuy nhiờn phỏt thi HC v CO ỗ ch ỏ HCCI cao h¢n.

Kannan và các cơng să [63] đã nghiên cąu thiÃt lÃp chÃ đá HCCI vãi nhiên liáu LPG trên đáng c¢ CI, kÃt quÁ nghiên cąu cho th¿y hiáu su¿t nhiát căa đáng c¢ khi sÿ dāng LPG th¿p h¢n so vãi khi sÿ dāng nhiên liáu diesel ç t¿t cÁ các chÃ đá (hiáu su¿t nhiát giÁm do q trình cháy LPG khơng hồn tồn). Hiáu su¿t nhiát dao đáng trong khoÁng từ 7,62 ÷ 34,76%. Khi đáng c¢ ch¿y bằng khí LPG theo chÃ đá

</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">

ỗi vói hỏ thỗng PFI, vn đÅ cÁn quan tâm nh¿t là khÁ năng bay h¢i ca nhiờn liỏu. Nhỡn chung diesel chò húa hÂi hon ton ỗ nhiỏt ỏ cao hÂn nhiỏt ỏ trờn ồng çng n¿p. Nhiát đá đ°ång n¿p th¿p dÁn tãi nhiên liáu khơng bay h¢i hồn tồn, bám trên thành vách buéng cháy xi lanh làm tăng phát thÁi HC rÿa trụi du bụi trÂn v lm gim ỏng kầ hiỏu su¿t cháy đáng c¢ [65]. Vì vÃy vãi nhiên liáu diesel phun trên đ°ång n¿p cÁn quan tâm nhiÅu đÃn s¿y nóng khí n¿p [66]. Ngồi ra thåi gian hịa trỏn kộo di dn tói thồi iầm chỏy thồng diòn ra sãm h¢n so vãi đáng CI thơng th°ång khi ta gi nguyờn t sỗ nộn ỏng cÂ. Kt qu sÁ làm tăng tën th¿t nhiát, rung đáng và én. ĐÇ làm chÃm thåi điÇm cháy, mát giÁi pháp đ°ÿc áp dāng phë biÃn đó là kÃt hÿp vãi luân héi khí thÁi [67]. Ngồi ra khí ln héi có nhiát đá cao sÁ giúp tăng c°ång khÁ năng bay h¢i căa nhiên liáu. Tuy nhiên tÿ lá EGR cao cũng làm tăng phát thÁi CO và HC.

<b>2.1.2 Hỡnh thnh hòn hp bờn trong xi lanh </b>

ỗi vói ỏng cÂ HCCI hỡnh thnh hòn hp bờn trong, khụng khí và nhiên liáu đ°ÿc đ°a trăc tiÃp vào buéng cháy. ĐiÅu này th°ång đ°ÿc thăc hián bằng cách phun nhiờn liỏu vo ồng ỗng np v ầ nú trỏn vãi khơng khí đi vào. Chìa khóa

</div>