Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu diesel sinh học b10, b20 đến các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng và môi trường của động cơ diesel (tóm tắt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ QUỐC PHÒNG

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

PHAN ĐẮC YẾN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG
CỦA NHIÊN LIỆU DIESEL SINH HỌC B10, B20
ĐẾN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ, NĂNG LƢỢNG
VÀ MÔI TRƢỜNG CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL

Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ khí động lực
Mã số

: 62.52.01.16

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
Hà NộiQUÂN
- 2015 SỰ - BỘ QUỐC PHÒNG
HỌC VIỆN KỸ THUẬT


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ - BỘ QUỐC PHÒNG

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS. TS Nguyễn Hoàng Vũ

2. TS Nguyễn Trung Kiên

Phản biện 1: PGS. TS Khổng Vũ Quảng
Phản biện 2: PGS. TS Nguyễn Văn Bang
Phản biện 3: TS Nguyễn Trí Minh

Luận án được bảo vệ tại Hội đồng đánh giá luận án cấp Học viện theo
Quyết định số 2592 /QĐ-HV, ngày 07 tháng 09 năm 2015 của Giám đốc
Học viện Kỹ thuật Quân sự, họp tại Học viện Kỹ thuật quân sự vào hồi…
giờ …..ngày …. tháng năm 2015

Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Học viện Kỹ thuật quân sự
- Thư viện Quốc gia


DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
LIÊN QUAN LUẬN ÁN
1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Nguyễn Công Lý, Phan Đắc Yến, Nguyễn Trung Kiên, Nguyễn
Hoàng Vũ, “Mô hình hoá chu trình công tác của động cơ diesel
phun nhiên liệu trực tiếp bằng phần mềm chuyên dụng Diesel-RK”,
Tạp chí Khoa học & Kỹ thuật (ISSN: 1859-0209), Học viện KTQS,
số 140, 04/2011, tr.76-84.
Nguyễn Công Lý, Phan Đắc Yến, Nguyễn Trung Kiên, Nguyễn
Hoàng Vũ, “Tính toán mô phỏng hệ thống phun nhiên liệu của
động cơ diesel B2 bằng phần mềm inject32”, Tạp chí Khoa học &
Kỹ thuật (ISSN: 1859-0209), Học viện KTQS, số 148, 6/2012,
tr.164-174.
Nguyen Hoang Vu, Nguyen Trung Kien, Phan Dac Yen, Nguyen
Cong Ly, “Study on the Effects of Biodiesel blends B10 and B20 on
Performance and Emissions of a Diesel Engine by using Diesel-RK
Software”, The 5th AUN/SEED-Net Regional Conference on
New/Renewable Energy; September-2012, tr. 128-133.
Nguyễn Trung Kiên, Nguyễn Hoàng Vũ, Phan Đắc Yến, “Ảnh
hưởng của nhiên liệu diesel sinh học đến quy luật cung cấp nhiên
liệu của động cơ diesel”, Tạp chí Khoa học & Kỹ thuật (ISSN:
1859-0209), Học viện KTQS, số 155, tháng 6/2013, tr. 116-125.
Phan Đắc Yến, Nguyễn Công Lý, Nguyễn Hoàng Vũ, “Nghiên
cứu thiết kế, chế tạo các hệ thống phụ trợ phục vụ việc thử nghiệm
động cơ diesel B2 trên bệ thử động cơ hạng nặng của hãng AVL”,
Tạp chí Khoa học & Kỹ thuật (ISSN:1859-0209), Học viện KTQS,
số 161, tháng 4/2014, tr.120-127.
Phan Đắc Yến, Nguyễn Trung Kiên,“Tính toán hàm lượng các
chất ô nhiễm trong khí thải động cơ diesel bằng phần mềm Diesel RK”, Tạp chí Giao thông vận tải, Tháng 4/2014, tr.33-34,51.

Phan Đắc Yến, Nguyễn Trung Kiên, Nguyễn Hoàng Vũ, “Xác
định ảnh hưởng của biodiesel B10, B20 đến các chỉ tiêu kinh tế,
năng lượng, môi trường của động cơ B2 trên bệ thử AVL-ETC”,
Tạp chí Giao thông vận tải, Tháng 7/2014, tr. 34-36,42.
Nguyễn Công Lý, Phan Đắc Yến, Nguyễn Trung Kiên, Nguyễn
Hoàng Vũ, “Thực nghiệm xác định đặc tính cung cấp nhiên liệu của bơm
cao áp HK10 khi động cơ đang vận hành”, Tạp chí Giao thông vận tải,
Tháng 8/2014, tr. 37-41.


1
MỞ ĐẦU
Để đảm bảo an ninh năng lượng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường, việc nghiên cứu sử dụng các
loại nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu dầu mỏ truyền thống đã trở nên cấp bách và hết sức cần thiết.
Đối với động cơ xăng, nguồn nhiên liệu thay thế chủ yếu là các loại cồn công nghiệp biến tính (Etanol
và Metanol) hoặc các loại nhiên liệu khí (CNG, LPG và biogas). Đối với động cơ diesel, nhiên liệu
thay thế được sử dụng phổ biến hiện nay là LPG và diesel sinh học (biodiesel).
Biodiesel được sản xuất từ dầu thực vật, mỡ động vật. Biodiesel có thể thay
thế cho diesel dầu mỏ và có thể pha chế với tỷ lệ bất kỳ. Hiện nay, tỷ lệ pha trộn
thường dùng là từ 6 đến 20%, [64].
Do biodiesel có sự khác biệt về tính chất hóa-lý (thành phần hóa học, tỷ trọng, độ
nhớt...) và đặc tính cháy (nhiệt trị, trị số xêtan...) khi so với nhiên liệu diesel truyền thống
nên sẽ tác động đến các thông số đặc trưng của quy luật cung cấp nhiên liệu (QLCCNL).
Trong khi, QLCCNL lại là thông số đầu vào quan trọng phục vụ việc tính toán quá trình
tạo hỗn hợp, chu trình công tác (CTCT) và các chỉ tiêu kinh tế (KT), năng lượng (NL),
môi trường (MT) của động cơ diesel.
Xuất phát từ các vấn đề nêu trên, việc thực hiện luận án TSKT “Nghiên cứu ảnh
hưởng của nhiên liệu diesel sinh học B10, B20 đến các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng, môi
trường của động cơ diesel“ nhằm xây dựng được mô hình mô phỏng (MHMP) cho phép
đánh giá tác động của hỗn hợp biodiesel B10, B20 đến QLCCNL; các chỉ tiêu KT, NL,

MT của động cơ diesel (đang sử dụng diesel dầu mỏ) mang tính cấp thiết và thời sự.
Mục đích và phạm vi nghiên cứu của luận án
Xây dựng được MHMP đủ độ tin cậy, cho phép đánh giá ảnh hưởng của hỗn
hợp biodiesel với các mức pha trộn khác nhau đến QLCCNL; diễn biến các quá
trình nhiệt động trong xi lanh; các thông số của CTCT; các chỉ tiêu kinh tế (suất
tiêu hao nhiên liệu, ge), năng lượng (mô men xoắn, Me) và môi trường (mức phát
thải NOx; độ khói khí thải, k) của động cơ diesel B2 trên cơ sở ứng dụng các phần
mềm mô phỏng (PMMP) chuyên dụng (Inject32 và Diesel-RK).
Đối tƣợng nghiên cứu của luận án
Động cơ diesel B2 (công suất định mức Ne đm=382 kW tại n=2000 vg/ph) do
Liên xô (cũ) sản xuất. Đây là loại động cơ diesel có công suất lớn, độ bền cao
nhưng có suất tiêu hao nhiên liệu và mức độ khói cao.
Loại nhiên liệu sử dụng trong nghiên cứu của luận án
Luận án sử dụng 3 loại nhiên liệu: diesel dầu mỏ (B0), hỗn hợp biodiesel có tỷ
lệ pha trộn 10% thể tích (B10) và 20% thể tích (B20). Trong đó, diesel sinh học
gốc (B100) dùng để pha trộn tạo B10, B20 được sản xuất từ bã thải của quá trình
tinh lọc dầu cọ thô (Crude Palm Oil) thành dầu ăn (Cooking Oil), [23].
Phƣơng pháp nghiên cứu của luận án
Sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp, kết hợp chặt chẽ giữa nghiên cứu
lý thuyết (LT) và thực nghiệm (TN), nhằm thiết lập được MHMP đủ độ tin cậy
cho phép đánh giá ảnh hưởng của B10, B20 đến QLCCNL, diễn biến các quá
trình nhiệt động trong xi lanh, các thông số công tác và mức phát thải NO x, độ
khói của động cơ. Việc nghiên cứu TN nhằm xác định một số thông số đầu vào
phục vụ quá trình tính toán; đánh giá mức độ phù hợp của B10, B20 với các tiêu


2
chuẩn, quy chuẩn hiện hành; đánh giá độ tin cậy và hiệu chỉnh các MHMP đã xây
dựng; lượng hóa tác động của B10 và B20 đến các thông số công tác, mức phát
thải của động cơ B2.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
* Ý nghĩa khoa học
- Đã đánh giá được ảnh hưởng của B10, B20 đến các chỉ tiêu KT, NL và MT
thông qua việc xây dựng, kết nối MHMP hệ thống phun nhiên liệu (HTPNL) và
CTCT của động cơ có xét đến các thuộc tính của B10 và B20. Đây là cơ sở khoa
học để đánh giá, lựa chọn loại nhiên liệu diesel sinh học gốc (B100) và tỷ lệ pha
trộn hợp lý nhằm đảm bảo các chỉ tiêu kT, NL và MT trong khai thác, sử dụng
động cơ diesel.
-MHMP đã xây dựng cho phép xác định các chỉ tiêu công tác, mức phát thải
của động cơ B2 khi sử dụng B10, B20. Ngoài ra, MHMP cũng cho phép đánh giá
ảnh hưởng của các thông số đầu vào khác (thông số kết cấu, vận hành, điều chỉnh
của HTPNL và của động cơ) đến các chỉ tiêu KT, NL và MT của động cơ B2.
* Ý nghĩa thực tiễn
-Các kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học góp phần xây dựng các tiêu chuẩn
về nhiên liệu diesel sinh học B10, B20; dùng cho việc hoạch định chính sách sử
dụng nhiên liệu diesel sinh học trên các phương tiện cơ giới đường bộ (PTCGĐB)
nói chung, PTCGQS nói riêng.
-Kết quả nghiên cứu của luận án cũng cung cấp các dữ liệu cụ thể để xem xét
việc sử dụng hỗn hợp biodiesel B10, B20 làm nhiên liệu thay thế các động cơ
diesel đang lưu hành tại Việt Nam.
-MHMP đã xây dựng, hiệu chỉnh có thể phục vụ cho quá trình đào tạo sau đại
học ngành Cơ khí động lực, Động cơ nhiệt.
- MHMP đã xây dựng đã đóng góp trực tiếp cho việc thực hiện Đề tài NCKH
& PTCN cấp Quốc gia “Nghiên cứu sử dụng nhiên liệu diesel sinh học (B10 và
B20) cho phương tiện cơ giới quân sự”, mã số ĐT.06.12/NLSH
Luận án gồm: Mở đầu, 4 chương, Kết luận và hướng phát triển, các Phụ lục.
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Biodiesel là một loại nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu diesel dầu mỏ
Hiện nay, nhiên liệu thay thế cho động cơ diesel là khí dầu mỏ hóa lỏng
(LPG) và diesel sinh học (biodiesel). Việc sử dụng LPG còn gặp phải những khó

khăn nhất định về mặt công nghệ. Nghiên cứu sử dụng biodiesel cho động cơ
diesel đã và đang được quan tâm trên phạm vi toàn cầu, [14]. Việt Nam có tiềm
năng về sản xuất nhiên liệu diesel sinh học. Chính phủ Việt Nam đã quyết tâm
phát triển nền công nghiệp nhiên liệu sinh học thông qua việc triển khai Đề án
phát triển Nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2020, [1].
1.2. Sự thay đổi thuộc tính của biodiesel so với nhiên liệu diesel dầu mỏ
Sự thay đổi về thuộc tính của biodiesel phụ thuộc vào tỷ lệ pha trộn và nguồn
diesel sinh học gốc (B100). Với cùng nguồn gốc B100, khi thay đổi tỷ lệ pha trộn
các thuộc tính lý-hóa và đặc tính của biodiesel cũng thay đổi theo (Bảng 1.4).


3
Bảng 1.4. Sự thay đổi thuộc tính của B10, B20 theo tỷ lệ pha trộn và nguồn gốc của B100
Tên chỉ tiêu

TT

Đơn vị

1

Điểm chớp cháy cốc kín

2

Độ nhớt động học

3

Ăn mòn mảnh đồng

4

Trị số xê tan

5

Khối lượng riêng ở 15 C

6

Nhiệt trị

B100 từ Nguồn 2

B10

B20

B10

B20

64

67

63

65

mm /s

3,25

3,38

2,848

2,862

Loại

1a

1a

1a

1a

53,7

54,5

52,5

52,8

kg/l

0,8409

0,8448

0,8389

0,8402

MJ/kg

43,86

43,11

-

-

o

C
2

o

B100 từ Nguồn 1

Chú thích: Nguồn 1 B100 được chiết xuất từ phần thải của quá trình tinh lọc dầu cọ thành dầu ăn
Nguồn 2 B100 được chiết xuất từ mỡ thải của cá Basa trong chế biến thủy sản.

1.3. Ảnh hƣởng của thuộc tính nhiên liệu đến quá trình tạo hỗn hợp và cháy
của động cơ diesel
1.3.2. Ảnh hưởng của thuộc tính nhiên liệu đến QLCCNL, quá trình tạo hỗn hợp
Các thuộc tính của nhiên liệu: tỷ trọng, độ nhớt và sức căng mặt ngoài của hạt
nhiên liệu... có ảnh hưởng đến QLCCNL và quá trình tạo hỗn hợp. Tỷ trọng và độ
nhớt có ảnh hưởng đến diễn biến áp suất trong HTPNL, lượng nhiên liệu cung cấp
cho một chu trình (gct); độ nhớt và sức căng mặt ngoài của hạt nhiên liệu ảnh
hưởng đến mức độ phun tơi của tia phun nhiên liệu.
1.3.3. Ảnh hưởng của thuộc tính NL đến quá trình cháy và hình thành các chất ô nhiễm
Giá trị nhiệt trị thấp ảnh hưởng trực tiếp đến tổng lượng nhiệt cấp cho CTCT.
Giá trị của nhiệt trị thấp kết hợp với tốc độ phun nhiên liệu sẽ quyết định diễn
biến tốc độ tỏa nhiệt trong xi lanh. Trị số xêtan có ảnh hưởng quyết định đến thời
gian cháy trễ của nhiên liệu và sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến diễn biến nhiệt độ, áp
suất trong xi lanh. Thành phần chưng cất sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tạo hỗn
hợp, quá trình phát triển màng lửa và do đó sẽ ảnh hưởng đến diễn biến nhiệt độ, áp
suất trong xi lanh động cơ diesel. Hàm lượng lưu huỳnh tăng sẽ có xu hướng làm
giảm nhiệt độ cháy của nhiên liệu diesel nên có xu hướng làm tăng hàm lượng PM
trong khí thải.
1.4. Các vấn đề cần quan tâm khi sử dụng biodiesel cho động cơ
1.4.1. Mức pha trộn và kinh nghiệm sử dụng thực tế
Với mức pha trộn nhỏ (≤ 5%) thì các động cơ khi dùng B5 hoạt động bình thường
như khi dùng diesel (B0). Tuy nhiên mức pha trộn ≤ 5% thì hiệu quả thay thế chưa cao.
Với mức pha trộn trung bình (từ 6% đến 20%) thì cần đảm bảo chất lượng nguồn B100
dùng để phối trộn, cần quan tâm hơn đến thời gian lưu trữ và quy trình bảo dưỡng hệ
thống nhiên liệu... Với mức pha trộn lớn (trên 20%) thì hỗn hợp biodiesel chưa được
xem là nhiên liệu thay thế trực tiếp cho động cơ diesel.
1.4.2. Các vấn đề cần quan tâm khi sử dụng biodiesel ở mức pha trộn trung bình
Với mức pha trộn này, cần quan tâm đến tính tương thích vật liệu; tính ổn định
của nhiên liệu khi lưu trữ; hiện tượng pha loãng dầu bôi trơn; ảnh hưởng đến mức

độ mài mòn các chi tiết chính của HTPNL và động cơ; ảnh hưởng đến các chỉ tiêu


4
KT, NL, MT của động cơ. Trong luận án, NCS tập trung nghiên cứu ảnh hưởng
của biodiesel B10, B20 đến các chỉ tiêu KT, NL, MT của động cơ diesel.
1.5. Tình hình nghiên cứu ảnh hƣởng của biodiesel đến các chỉ tiêu kinh tế,
năng lƣợng, môi trƣờng của động cơ diesel
1.5.1. Trên thế giới
Việc đánh giá ảnh hưởng của biodiesel đến động cơ và phương tiện nói
chung; đánh giá ảnh của biodiesel đến các chỉ tiêu KT, NL, MT của động cơ
diesel nói riêng đã được nhiều tác giả, tổ chức trên thế giới quan tâm. Một số công
trình là các báo cáo tổng quan, tổng hợp kết quả nghiên cứu khác nhau về hiệu
quả sử dụng và tác động của biodiesel nhằm dự báo cho các nhà quản lý hoạch
định chính sách, hỗ trợ kỹ thuật cho việc sử dụng biodiesel ([52]; [56]; [57]; [59].
Một số công trình áp dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đánh giá tác
động của biodiesel đến các chỉ tiêu KT, NL, MT ([54]; [65]) nên kết quả nghiên
cứu chỉ đúng với một số loại xe hoặc động cơ cụ thể. Một số công trình đã xây
dựng mô hình lý thuyết và thực nghiệm về quá trình cháy và các chỉ tiêu KT, NL,
MT của động cơ khi sử dụng các loại biodiesel ([66]; [100]; [101]). Tuy nhiên,
các tác giả chưa đề cập hoặc chưa đánh giá đầy đủ ảnh hưởng của biodiesel đến
QLCCNL của HTPNL; thuộc tính của biodiesel cũng ít được xác định chi tiết
bằng thực nghiệm để dùng làm thông số đầu vào cho quá trình tính toán.
1.5.2. Tại Việt Nam
Chính phủ Việt Nam đã quyết tâm xây dựng nền công nghiệp nhiên liệu sinh
học và đẩy mạnh việc sử dụng nhiên liệu sinh học nói chung, biodiesel nói riêng
[1], [2]. Nhiều đề tài/dự án, công trình nghiên cứu về biodiesel đã được triển khai
và đã đạt được những kết quả ban đầu [20], [21], [22], [23], [28], [87], [88],
[102]. Tuy nhiên, do tính chất phức tạp của vấn đề cần nghiên cứu nên các công trình
đã công bố trong nước vẫn còn một số hạn chế: chưa đề cập hoặc chưa đánh giá chi

tiết được ảnh hưởng của biodiesel đến QLCCNL và các chỉ tiêu công tác, mức
phát thải ô nhiễm của động cơ. Ngoài ra, một số thuộc tính cơ bản của hỗn hợp
nhiên liệu (là thông số đầu vào cần thiết cho quá trình tính toán CTCT) chưa được
phân tích, xác định trực tiếp bằng thực nghiệm mà thường được tham khảo từ các
tài liệu chuyên ngành.
1.6. Kết luận chƣơng 1
- Để đảm bảo an ninh năng lượng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường, việc
nghiên cứu sử dụng biodiesel để thay thế một phần nhiên liệu diesel dầu mỏ đã trở
nên cấp bách đối với các quốc gia, trong đó có Việt Nam. Đối với động cơ diesel
nói chung và nhất là các động cơ diesel đang lưu hành, biodiesel là loại nhiên liệu
thay thế tiềm năng, có nhiều ưu điểm, đã và đang nhận được nhiều sự quan tâm.
- Do sự thay đổi các thuộc tính hóa-lý, đặc tính cháy của hỗn hợp biodiesel
nên sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến QLCCNL, quá trình hình thành và phát triển tia
phun, quá trình cháy và hình thành các chất ô nhiễm của động cơ diesel. Những
tác động này cần được đánh giá bằng cả LT lẫn TN. Các thuộc tính chính của
biodiesel cần được xác định bằng TN để làm thông số đầu vào cho quá trình tính


5
toán, đánh giá một cách lượng hóa tác động việc sử dụng biodiesel đến QLCCNL;
đến các chỉ tiêu KT, NL, MT của động cơ diesel.
- Sự thay đổi các thuộc tính hóa-lý, đặc tính cháy của hỗn hợp biodiesel phụ
thuộc vào tỷ lệ pha trộn và nguồn gốc của B100. Trong phạm vi nghiên cứu của
luận án, NCS sử dụng B100 được sản xuất từ phần thải của quá trình tinh lọc dầu
cọ thô thành dầu ăn và chỉ tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của B10 và B20 đến
QLCCNL; đến các chỉ tiêu KT, NL, MT của động cơ diesel B2.
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU
KINH TẾ, NĂNG LƢỢNG, MÔI TRƢỜNG CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL
2.1. Cơ sở lý thuyết tính toán quy luật cung cấp nhiên liệu của động cơ diesel
2.1.1. Mô hình hệ thống phun nhiên liệu dùng bơm cao áp kiểu cơ khí truyền thống

Khi tính toán HTPNL diesel dùng bơm
cao áp (BCA) kiểu cơ khí truyền thống
thường chỉ quan tâm đến quá trình vật lý diễn
ra tại BCA, đường ống cao áp và vòi phun
(VP) như sơ đồ trên Hình 2.1
2.1.2. Tính toán quá trình truyền sóng áp
suất trên đường ống cao áp
Tính toán quá trình cung cấp nhiên liệu
chính là giải phương trình sóng, truyền
sóng trong đường ống cao áp. Dòng nhiên
Hình 2.1. Mô hình HTPNL diesel
liệu chảy trong đường ống cao áp
kiểu cơ khí truyền thống

được coi là dòng không ổn định và có thể được mô tả bằng hệ phương trình, [104]:
U
 p
 .
 2. .k .U  0
t
 x

 p  1 . p  0
 x  .a 2 t

(2.1)

Khi sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn, bằng cách vi phân toàn phần hệ
phương trình (2.1) ta có, [107]:
U p

k .U
 U
(2.5)
.
 U . .


 t
t x
f


  . f     . U  U .   U . . f  0
x
x
f x
 f t t

Nghiệm của hệ phương trình (2.5) có dạng:

 x   k1
 x   k 2
 p  po  F  t  a  e  W  t  a  e






U  U  1  F  t  x  e k1  W  t  x  e  k 2 

o



 


a.   a 
 a


(2.6)

2.1.3. Các phương trình điều kiện biên tại bơm cao áp và vòi phun
2.1.3.1. Phương trình điều kiện biên tại bơm cao áp
a) Tại khoang xi lanh bơm cao áp


6
f n cn   p .VH

dpH
2
  0 .0 . f 0
dt


pH  pBC  1. f K .cK   K .K . f K'

pH  pH'  Q1 (2.7)

b) Tại khoang van cao áp
dpH'
 fT .U  0, t    1. f K .cK   K . K . f K'
dt

 'p .VH'

2

p  pH'

H

*Đối với các chi tiết chuyển động cùng van cao áp:
d 2 hK
M
  1  .hK  f K . pK 0    1. f K  pH  pH' 
dt 2
2.1.3.2. Phương trình điều kiện biên tại vòi phun

fT .U (l , t )   p .V

dp
dt

  2 . . f

2



p  p'   3 . f u .c y  Q2

(2.8)

(2.9)

(2.10)

*Các chi tiết chuyển động cùng với kim phun:
M'

d2y
  3 . ' . y  ( fu  fu' )( p  p 0 )  f u' . p' 
dt 2

(2.11)

* Tính toán lượng nhiên liệu rò lọt Q1, Q2:
Q1 

  13  p2  1
 2H

6 nl  ln 
 1
 R


(2.12)

Q2 

  d12  13  p2  1
12 nl  l

(2.13)

2.1.3.3. Hệ phương trình vi phân điều kiện biên


1
pH  pH'   1. f K .cK  Q1 

 6.nc . p .VH 



2
1

  K . K . f K'
pH  pH   1. f K .cK  fT .U (0, t ) 
'
'



 6.nc . p .VH



1
  1  f K ( pH  pH' )   .hK  f K . pK0 

6.nc .M


c
 K

6.nc




2
1
'

  fT .U (l , t )   3 . f u .c y  Q2   2 .d . f d
p  p 



 6.nc . p .V

1

  3 ( fu  f u' )( p  p0 )   ' . y  f u' . p' 


6.nc .M '

cy



6.nc


dpH 
2
  f n .cn   0 .0 . f 0
dc 

dpH'
dc
dcK
d c
dhK
d c
dp
d c
dc y
d c
dy
d c

pH  pBC   K . K . f K'

2.1.4. Xác định quy luật cung cấp nhiên liệu
Tốc độ phun nhiên liệu q:
q  cfc

2(p   p xl ) 1
.

6n c

Lượng nhiên liệu đã phun :


'

(2.15)

   qd
0

(2.16)


7
2.2. Cơ sở lý thuyết tính toán chu trình công tác và các chỉ tiêu kinh tế, năng
lƣợng của động cơ
2.2.1. Mô hình vật lý dùng để tính toán CTCT của động cơ
Mô hình vật lý các dòng năng lượng, khối lượng ứng với 1 CTCT của động cơ
diesel được trình bày trên Hình 2.2, [11].
2.2.2. Các phương trình cơ bản dùng để tính toán diễn biến áp suất, nhiệt độ
trong xi lanh động cơ diesel

-Phương trình cân bằng khối lượng:
(2.17)
dm  dmn  dmnl  dmth
-Phương trình cân bằng năng lượng:

dQc  dQw   dmn hn   dmth hth  dU  pdV

-Phương trình trạng thái khí lý tưởng:
(2.19)
pV  RmT
Hình 2.2. Mô hình vật lý CTCT của động cơ

2.2.3. Mô hình tính toán quá trình cháy
2.2.3.1. Khái quát chung
Các mô hình tính toán quá trình cháy trong động cơ rất đa dạng. Nếu đánh giá
theo chiều không gian tính toán có thể phân làm 3 loại mô hình: không chiều
(Zero Dimensional model); một chiều (Quasi Dimensional Model); đa chiều
(Multi Dimensional model). Nếu đánh giá theo vùng cháy có thể phân làm 3 loại:
Mô hình cháy đơn vùng (Single Zone); Mô hình cháy 2 vùng (Two Zone) và Mô
hình cháy đa vùng (Multi Zone). Việc sử dụng mô hình cháy nào để tính toán phụ
thuộc vào mục đích nghiên cứu. Với mục đích xác định ảnh hưởng của biodiesel
đến các chỉ tiêu KT, NL, MT của động cơ B2, luận án lựa chọn MH cháy đa vùng
của Razleitsev- Kuleshov để tính toán CTCT của động cơ.
2.2.3.2. Mô hình cháy đa vùng Razleitsev-Kuleshov
a. Mô hình tia phun
Chùm tia diesel phun vào buồng
cháy được chia làm 7 vùng đặc trưng
như trên Hình 2.5. Chuyển động của
phần tử nhiên liệu từ vòi phun đến đỉnh
chùm tia được xác định theo công thức:

U

U0





3/ 2

 1

l
lm

(2.22)

Hình 2.5. Sơ đồ phân bố các vùng của
chùm tia phun diesel [84]
Độ rộng của chùm tia khi chưa chạm vào thành được xác định theo công thức:
 U 02m .d n . f
bm  Am .l.Fs 

f






0,32

  2f

  f .d n . f





0,07

 0,5

b.Mô hình bay hơi của hạt nhiên liệu
Tốc độ bay hơi nhiên liệu cho vùng thứ i được xác định:

(2.25)


8

d ui 
3/ 2 
 1  1  bui . ui   zi

  ui
d

(2.27)

Hằng số bay hơi của nhiên liệu theo từng vùng được xác định theo công thức:
4.106.NuD .Dp . pS
(2.28)
Kui 
f
c. Thời gian cháy trễ
Theo Kuleshov, thời gian cháy trễ cho mỗi phần nhiên liệu được xác định từ
biểu thức, [84]:
(2.32)
 ij  Ct .Cc . ih
d. Tốc độ tỏa nhiệt khi cháy
Theo mô hình RK, tốc độ tỏa nhiệt khi cháy phụ thuộc vào tốc độ cháy tương
ứng với các giai đoạn cháy khác nhau,[84]: tốc độ cháy trong giai đoạn cháy
nhanh được xác định theo công thức:
dx
(2.34)
 P  P
d

0 0

1 1

Tốc độ cháy trong giai đoạn cháy chính được xác định:
dx
 1 P1  2 P2
d

(2.35)

Tốc độ cháy trong giai đoạn cháy rớt (khi kết thúc phun) được xác định:
dx
(2.36)
 3 . A3 .K T 1  x  b  x 
d
Quá trình đốt cháy hơi nhiên liệu trong các vùng được tính theo:
m

(2.38)
  16000  
A1 

 dx
  1

 
rV   300 rWi exp 
i 1 

 2500  TWi  
 d
W

b  x 

2.2.4. Mô hình tính trao đổi nhiệt của môi chất với thành vách
Trong quá trình cháy, truyền nhiệt xảy ra dưới 2 hình thức là tỏa nhiệt đối lưu
và tỏa nhiệt bức xạ:
dQw dQ dQ



dt
dt
dt

(2.43)

Do tốc độ tỏa nhiệt bức xạ là nhỏ nên thường xét chung trong hệ số tỏa nhiệt đối lưu α.
Tốc độ tỏa nhiệt đối lưu được xác định trên cơ sở phương trình Newton – Richman:
dQw
(2.44)
 AT  T 
dt

w

Hệ số tỏa nhiệt đối lưu α được tính theo công thức của Woschni, [127]:
p 0,8W 0,8
[W/m2K]
(2.46)
  110
T 0,53 D0,3

2.2.5. Tính toán các thông số đánh giá chu trình và chỉ tiêu kinh tế, năng lượng
Sau khi có được quy luật biến thiên của áp suất và nhiệt độ trong xi lanh sẽ xác
định được các thông số đánh giá CTCT, các chỉ tiêu KT, NL của động cơ diesel.
2.3. Cơ sở lý thuyết tính toán NOx và độ khói k của động cơ
2.3.1. Xác định thành phần NOx trong khí thải động cơ

9
Mô hình Zeldovich được nhiều tác giả sử dụng để tính toán hàm lượng NO,[111].
Thành phần thể tích của NO
p  2,333 107  e
drNO

d

rNO trong vùng cháy xác định theo công thức:

38020

TSPC

  r
 rN2eq  rOeq  1   NO
  rNOeq


 2346
R.TSPC  1 
e

TSPC


3365
TSPC



rNO
rNOq










2



 1


(2.60)



2.3.2. Tính toán độ khói khí thải k
Việc tính toán độ khói khí thải dựa theo phương pháp của Giáo sư Razleitsev.
Theo đó, độ khói được xác định trên cơ sở vận tốc tạo muội than:
- Vận tốc tạo muội trong vùng cháy:
g dx

 dC 
(2.62)

  0 ,004 ct
 d  K

V d

- Vận tốc hình thành muội than theo cơ chế trùng hợp nhân các giọt nhiên
liệu được xác định trong từng quá trình (trong quá trình phun, quá trình đốt cháy
các hạt muội, quá trình thay đổi mật độ muội do giãn nở). Tổng vận tốc thay đổi
mật độ muội trong xi lanh được xác định theo công thức:
1  dC 
 dC 
 dC 
 dC 
 dC 
(2.67)

  B
  B
  
 

 d 
 d  K
 d  P B  d  B  d  V
2.4. Lựa chọn phần mềm tính toán
2.4.1. Lựa chọn phần mềm tính toán QLCCNL
NCS lựa chọn phần mềm Inject32 của Đại học Kỹ thuật Quốc gia Bauman

(LB Nga) [129] để tính toán QLCCNL của động cơ diesel B2 với một số lý do:
- Phần mềm Inject32 cho phép tính đến ảnh hưởng của thuộc tính nhiên liệu đến
QLCCNL và đã xét đến được tối đa các hiện tượng xảy ra trong HTPNL diesel.
- Inject32 có nhiều thông số lựa chọn được khuyến cáo cho các họ động cơ của
Liên xô (cũ) và LB Nga hiện nay. Điều này sẽ phù hợp với đối tượng nghiên cứu của
Luận án là động cơ B2 do Liên Xô (cũ) sản xuất.
- Kết quả tính toán QLCCNL bằng phần mềm Inject32 hoàn toàn tương thích với
yêu cầu về dữ liệu đầu vào của phần mềm Diesel-RK mà luận án sử dụng để tính toán
CTCT của động cơ.
2.4.2.Lựa chọn phần mềm tính toán CTCT và các chỉ tiêu KT, NL, MT của
động cơ
Luận án lựa chọn phần mềm Diesel-RK để tính toán mô phỏng CTCT của
động cơ diesel do Diesel-RK có một số ưu điểm sau:
- Cho phép đánh giá chi tiết tác động của các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
phun nhiên liệu, quá trình hình thành hỗn hợp; động học quá trình cháy và sự hình
thành các chất ô nhiễm.
- Cho phép tính toán ảnh hưởng của thành phần nhiên liệu, các thuộc tính của
nhiên liệu đến quá trình hình thành hỗn hợp, động học quá trình cháy và sự hình
thành các chất ô nhiễm. Có thư viện dữ liệu về các loại nhiên liệu sinh học (trong


10
đó có biodiesel) khá phong phú, cho phép cập nhật trực tiếp về thuộc tính của các
loại nhiên liệu mới.
- Chức năng tối ưu hóa đa tham số cho phép tối ưu hóa về thiết kế, quá trình
cung cấp nhiên liệu, cơ cấu phối khí… nhằm đạt được sự thỏa hiệp của 2 mục tiêu
lớn nhất là giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và giảm mức độ ô nhiễm (NO x, PM).
- Cho phép liên kết với các phần mềm mô phỏng khác phục vụ mục đích thiết
kế tổng thể phương tiện...
Trên cơ sở phân tích ưu nhược điểm của phần mềm, cũng như mục đích

nghiên cứu của luận án, NCS lựa chọn phần mềm Diesel-RK làm công cụ tính
toán CTCT, các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng, môi trường của động cơ B2 khi sử
dụng B0 và biodiesel B10, B20.
2.5. Kết luận Chƣơng 2
- Trên cơ sở nghiên cứu LT tính toán HTPNL của động cơ diesel, NCS đã phân
tích, lựa chọn được công cụ tính toán phù hợp là PMMP chuyên dụng Inject32 nhằm
mục đích đánh giá ảnh hưởng của B10, B20 đến QLCCNL; xác định QLCCNL dùng
làm dữ liệu đầu vào cho quá trình tính toán CTCT của động cơ B2.
- Trên cơ sở nghiên cứu LT tính toán CTCT và các thông số công tác của động
cơ; mô hình tính toán hàm lượng NOx và độ khói khí thải diesel, đã phân tích lựa
chọn được công cụ nghiên cứu phù hợp là PMMP chuyên dụng Diesel-RK phục
vụ mục đích đánh giá ảnh hưởng của B10, B20 đến các chỉ tiêu kinh tế, năng
lượng, môi trường của động cơ diesel B2.
CHƢƠNG 3. TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG XÁC ĐỊNH ẢNH HƢỞNG
CỦA B10, B20 ĐẾN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ, NĂNG LƢỢNG, MÔI
TRƢỜNG CỦA ĐỘNG CƠ B2
3.1. Lựa chọn đối tƣợng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận án là động cơ diesel B2, đây là động cơ
diesel công suất lớn được sử dụng trên các phương tiện vận tải tại các mỏ khai
thác khoáng sản, phương tiện vận tải thủy, dàn khoan dầu khí...
3.2. Tính toán QLCCNL của động cơ B2 bằng phần mềm mô phỏng Inject32
3.2.1. Hệ thống phun nhiên liệu của động cơ B2
3.2.2. Xây dựng mô hình và xác định các thông số đầu vào
Căn cứ theo đặc điểm kết cấu của HTPNL (Hình 3.2), lựa chọn mô hình tính
QLCCNL trong Inject32 như trên Hình 3.3. Cần xác định chi tiết các nhóm thông
số đầu vào và khai báo trong Inject32, bao gồm: Hệ thống dẫn động bơm cao áp (20
thông số), Bộ đôi pít tôn-xi lanh BCA (25 thông số), Van cao áp (21 thông số),
Đường ống cao áp (8 thông số), Vòi phun (10 thông số). Các thông số được xác
định trên cơ sở Bộ bản vẽ chế tạo các chi tiết của HTPNL (Nhà máy
Z153/TCKT), theo tài liệu kỹ thuật của động cơ B2, [114] và theo khuyến nghị

của Inject32, [129]. Các thông số đầu vào này được trình bày trong Phụ lục 1.


11

Hình 3.2. Kết cấu HTPNL của động cơ B2

Hình 3.3. MH tính QLCCNL trong Inject32

gct [mg/ct]

3.2.3. Thuộc tính của nhiên liệu dùng cho phần mềm Inject32
Một số thuộc tính của B0, B10, B20 ở nhiệt độ 200C được phân tích bằng thực
nghiệm tại PTN Trọng điểm Quốc gia về Công nghệ lọc & hóa dầu (thuộc Viện
Hóa học Công nghiệp Việt Nam) và Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường
chất lượng 1 (Quatest 1) Các thông số còn lại cần cho quá trình tính toán được
chọn theo khuyến nghị của Inject32 [129].
3.2.4. Chế độ, trình tự tính toán và phương pháp đánh giá tác động của B10,
B20 đến quy luật cung cấp nhiên liệu
- Chế độ tính toán, khảo sát: QLCCNL được tính toán theo đặc tính ngoài (ứng
với 100% hành trình của thanh răng BCA) trong toàn dải tốc độ (n=12002000
vg/ph); khi so sánh ở cùng chế độ tốc độ sẽ chọn tốc độ định mức, n=2000 vg/ph.
- Trình tự tính toán:
+ Bước 1: Tính toán QLCCNL khi sử dụng B0, đánh giá mức độ phù hợp của
kết quả tính so với thông số kỹ thuật theo thiết kế.
+ Bước 2: Sử dụng kết quả gct đo thực nghiệm, khi sử dụng B0, để hiệu chỉnh
MH tính trên cơ sở các tham số hiệu chỉnh cho phép của Inject32.
+ Bước 3: Sử dụng MH đã hiệu chỉnh để tính toán QLCCNL khi sử dụng
nhiên liệu B10, B20.
- Phương pháp đánh giá tác động của B10, B20: So sánh đối chứng với B0.

3.2.5. Đánh giá, hiệu chỉnh mô hình tính quy luật cung cấp nhiên liệu
Do hạn chế về điều kiện thực nghiệm,
170
gct - B0 - LT
luận án chỉ sử dụng lượng nhiên liệu cấp
160
gct - B0 - TN
cho một chu trình (gct) để hiệu chỉnh MH
150
tính QLCCNL. Kết quả tính toán (sau khi
140
hiệu chỉnh MHMP) so sánh với thực
130
nghiệm khi sử dụng nhiên liệu B0 được
120
trình bày trên Hình 3.4.
1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000
Kết quả tính toán về gct là phù hợp với
n [vg/ph]
kết quả đo thực nghiệm trên toàn dải tốc
Hình 3.4. Kết quả tính toán và thực
độ 1200 vg/ph đến 2000 vg/ph và phù hợp
nghiệm xác định gct của phân bơm cao
với đặc tính cung cấp của BCA (HK-10)
áp, ở chế độ 100% tải
lắp trên động cơ B2, [114].
Sai số lớn nhất về gct giữa tính toán (LT) và thực nghiệm (TN) là 1,17 %. Do
vậy, mô hình tính QLCCNL được xây dựng, hiệu chỉnh trong Inject32 có đủ độ

12

60

q [ml/s]

P’ [MPa]

tin cậy cần thiết và có thể sử dụng để tính toán QLCCNL của động cơ B2 khi sử
dụng B10, B20.
3.2.6. Kết quả tính toán quy luật cung cấp nhiên liệu
NCS đã tính toán, mô phỏng và đánh giá chi tiết về diễn biến áp suất trong khoang xi
lanh BCA, pH (MPa); trong khoang van cao áp, p’H (MPa); khoang vòi phun, p (MPa). Do
khuôn khổ của Tóm tắt LATS nên các kết quả này không được trình bày tại đây.
Kết quả tính toán các thông số chính của QLCCNL, bao gồm: diễn biến áp
suất phun, p’ (Mpa); diễn biến tốc độ phun, q (ml/s); diễn biến lượng nhiên liệu
cung cấp cho một chu trình, gct (g/ct); mức độ phun tơi, d32 (μm) khi sử dụng B0,
B10, B20 được trình bày trên các Hình 3.8, 3.9, 3.10, 3.11. Ta thấy:
p'  - B0
p'  - B10
p'  - B20

50
40

q - B0
q - B10
q - B20

80

60

30

40

20
20

10

0

0
25

35

45

25

55
GQTC [độ]

Hình 3.8. Diễn biến (p‘ ) tại n = 2000 vg/ph

35

45

55
GQTC [độ]

Hình 3.9. Diễn biến (q) tại n = 2000 vg/ph

32,0

gct [mg/ct]

d32 [μm]

- Quy luật thay đổi các thông số khi sử dụng B0, B10, B20 là tương tự nhau. Không
có sự khác biệt về thời điểm đạt tốc độ phun cực đại q max, thời điểm bắt đầu phun
và khoảng thời gian phun. Tại n=2000 vg/ph, áp suất phun lớn nhất p’ max tăng
3,07% khi sử dụng B10 và tăng 4,11% khi dùng B20 so với khi sử dụng B0. q max
có sự gia tăng nhẹ; khi dùng B10 qmax tăng 0,12% và khi dùng B20 qmax tăng
0,99% so với khi sử dụng B0.
31,6
31,2

170
150
130

30,8
30,4

110

30,0

gct - B0

gct - B10

gct - B20

90

29,6
B0

B10

B20

Hình 3.11.Sự thay đổi d32 tại n =2000 vg/ph

1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000
n [vg/ph]

Hình 3.12. Sự thay đổi gct khi dùng B0, B10, B20

- Mức độ phun tơi (đánh giá thông qua d 32) khi sử dụng B10, B20 kém hơn so
với khi sử dụng B0 (tại n=2000 vg/ph, d32 tăng 1,65% khi dùng B10 và tăng
4,16% khi dùng B20).
- Diễn biến gct được trình bày trên Hình 3.12, ta thấy trên toàn dải tốc độ vận
hành, khi sử dụng biodiesel sẽ làm gia tăng nhẹ về gct so với khi sử dụng B0 (mức
tăng cao nhất của gct khi dùng B10 là 1,46% tại n=1200 vg/ph; khi dùng B20 là

2,62% ở n=1200 vg/ph).


13
3.3.Tính toán các quá trình nhiệt động, các chỉ tiêu kinh tế, năng lƣợng, môi
trƣờng của động cơ B2 bằng phần mềm mô phỏng Diesel-RK
3.3.1. Xây dựng mô hình tính và xác định các thông số đầu vào
Để xây dựng mô hình tính
toán CTCT của động cơ B2
trong Diesel-RK, cần xác định
thông số đầu vào và khai báo dữ
liệu theo các nhóm, bao gồm:
thông số chung của động cơ;
thông số về HTPNL và buồng
cháy; thông số về hệ thống nạp,
thải... (Hình 3.13).

Hình 3.13. Sơ đồ khối mô hình mô phỏng CTCT
của động cơ diesel trong Diesel-RK

Các thông số đầu vào nêu trên được xác định dựa theo Bộ bản vẽ chế tạo động
cơ B2 (Nhà máy Z153/TCKT), theo tài liệu kỹ thuật của động cơ B2 [114];đo đạc
trực tiếp trên động cơ thực tế tại Nhà máy Z153; một số thông số được xác định
gián tiếp thông qua các tính toán trung gian hoặc lựa chọn dựa theo khuyến nghị
của Diesel-RK [81], [82], [83], [84]. Các thông số đầu vào dùng cho MH được
NCS trình bày chi tiết trong Phụ lục 2.
Diesel-RK yêu cầu khá nhiều thông số đầu vào về thuộc tính nhiên liệu. Trong
luận án, các thuộc tính quan trọng của nhiên liệu được xác định như sau:
+ Thành phần C:H:O của các mẫu nhiên liệu được tham khảo từ công trình
[70]. Đây cũng là một sản phẩm của Đề tài mã số ĐT.06.12/NLSH, ứng với đúng

các mẫu nhiên liệu được dùng cho nghiên cứu của luận án.
+ Nhiệt trị thấp được tính toán theo công thức thực nghiệm [74] dựa trên kết
quả phân tích thành phần C:H:O của các mẫu nhiên liệu, [70].
+ Hàm lượng Lưu huỳnh, Trị số xêtan, Khối lượng riêng ở T=323K, Độ nhớt
động lực học ở T=323K của các mẫu nhiên liệu được phân tích thực nghiệm tại
PTN Trọng điểm về Công nghệ lọc-hóa dầu (Viện Hóa học Công nghiệp Việt
Nam) và Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 1 (Quatest 1).
3.3.2. Chế độ, trình tự tính toán và phương pháp đánh giá tác động của B10,
B20 đến các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng, môi trường của động cơ B2
- Chế độ tính toán, khảo sát: tính toán theo đặc tính ngoài trên toàn dải tốc độ,
khi so sánh một số thông số ở cùng chế độ tốc độ sẽ chọn tốc độ định mức.
- Trình tự tính toán:
+ Bước 1: Tính toán xác định các chỉ tiêu kinh tế (ge), năng lượng (Me, Ne) của
động cơ B2 khi sử dụng B0; đánh giá về mức độ phù hợp của kết quả thu được so
với thông số kỹ thuật theo thiết kế.
+ Bước 2: Sử dụng giá trị Me, ge đo thực nghiệm khi động cơ B2 sử dụng B0
để hiệu chỉnh MH đã xây dựng sơ bộ trên cơ sở các tham số hiệu chỉnh cho phép
của Diesel-RK.
+ Bước 3: Sử dụng mô hình đã hiệu chỉnh để tính toán xác định các quá trình
nhiệt động, các chỉ tiêu KT, NL, MT của động cơ B2 khi sử dụng B10, B20.


14

2300

Me - B0 - LT

2100

Me - B0 - TN

1900

0,295
ge - B0 - LT

0,285

ge - B0 - TN
0,275
0,265

1700

0,255

1500
1200

ge [kg/kW.h]

Me [Nm]

- Phương pháp đánh giá tác động của B10, B20: so sánh đối chứng với B0.
3.3.3. Đánh giá, hiệu chỉnh mô hình tính chu trình công tác
Mô hình mô phỏng CTCT được đánh giá, hiệu chỉnh dựa theo kết quả đo mô
men xoắn có ích Me và suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge.
Các thông số dùng để hiệu chỉnh mô hình bao gồm: Các hệ số của mô hình
cháy RK; Các hệ số trong công thức tính áp suất tổn hao ma sát trung bình (2.47);

Các hệ số chọn liên quan đến hệ thống làm mát, cơ cấu phối khí.
Kết quả tính toán (LT) và thực nghiệm (TN) về Me và ge ở chế độ 100% tải,
trong dải dải tốc độ n=1200÷2000 vg/ph, khi sử dụng B0 được được trình bày trên
các Hình 3.14 và 3.15. Ta thấy:

0,245
1400

1600

1800

2000
n [vg/ph]

Hình 3.14. So sánh Me tính toán và
thực nghiệm khi sử dụng B0 ở 100% tải

1200

1400

1600

1800

2000
n [vg/ph]

Hình 3.15. So sánh ge tính toán và thực

nghiệm khi sử dụng B0 ở 100% tải

Kết quả tính toán mô phỏng là phù hợp với thực nghiệm trên toàn dải tốc độ
vận hành. Sai số lớn nhất giữa mô phỏng và thực nghiệm về M e là 9,3 N.m (tương
ứng là 0,5%); về ge là 0,002 g/kW.h (tương ứng 0,63 %). Do vậy, mô hình mô
phỏng CTCT đã hiệu chỉnh trong Diesel-RK có đủ độ tin cậy cần thiết và hoàn
toàn có thể sử dụng để tính toán các thông số nhiệt động, các chỉ tiêu KT, NL, MT
của động cơ B2 khi sử dụng nhiên liệu B10, B20.
3.3.4. Kết quả tính toán và nhận xét
3.3.4.1. Quá trình hình thành và phát triển tia phun
Với mô hình tia phun 7 vùng trong mô hình cháy RK (Hình 2.5) cho phép tính
toán, mô phỏng và đánh giá chi tiết ảnh hưởng của B10 và B20 đến quá trình hình
thành và phát triển tia phun trong buồng cháy động cơ B2. Kết quả này được NCS
trình bày chi tiết trong Phụ lục 3.
3.3.4.2. Diễn biến quá trình tạo hỗn hợp và cháy
Các thông số được tính toán, đánh giá bao gồm: Hệ số dư lượng không khí, ;
thời gian cháy trễ, id (độ GQTK); tốc độ cháy, dx/d (độ GQTK), quy luật cháy,
xb; khoảng thời gian cháy, z (độ GQTK); nhiệt độ vùng cháy, T burn (K); tốc độ
tỏa nhiệt, dQc/d (J/độ GQTK) của B0, B10, B20 ở chế độ 100% tải. Do khuôn
khổ của Tóm tắt LATS nên những kết quả này không được trình bày tại đây.
3.3.4.3. Kết quả tính toán các thông số nhiệt động trong xi lanh
Kết quả tính toán diễn biến áp suất pxl, (bar); giá trị áp suất cực đại p xl max;
nhiệt độ Txl, [K]; nhiệt độ lớn nhất T xl max trong xi lanh ứng với các loại nhiên liệu
B0, B10 và B20 được trình bày trên các Hình 3.23, 3.24 và Hình 3.26, 3.27.


80
70
60
50

40
30
20
10
0

p xl max [bar]

p xl [bar]

15

p xl - B0
p xl - B10
p xl - B20

90
80
70

pxl max - B10
pxl max - B20

50
300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500
GQTK [độ]

1200

Hình 3.23. Diễn biến (pxl) tại n=2000 vg/ph

2000
Txl - B0
Txl - B10
Txl - B20

1800
1600

1400

1600

1800

2000
n [vg/ph]

Hình 3.24. Sự thay đổi (pxl) max
T xl max [K]

T xl [K]

pxl max - B0

60

1400

2300
Txl max - B0

2200

Txl max - B10

2100

Txl max - B20

2000

1200

1900

1000
800

1800

320 340 360 380 400 420 440 460 480
GQTK [độ]

1200

Hình 3.26. Diễn biến (Txl) tại n=2000 vg/ph

1400

1600

1800

2000
n [vg/ph]

Hình 3.27. Sự thay đổi (Txl ) max

2400
2200
2000
1800
1600
1400
1200
1000
1200

ge [kg/kWh]

Me [Nm]

Ta thấy: Áp suất trong xi lanh khi sử dụng B10, B20 bắt đầu phát triển và đạt
cực trị sớm hơn, với giá trị pxl max cao hơn (mức tăng cao nhất về pxl max của B10 là
4,85% ở n=1800 vg/ph; của B20 là 10,65% ở n=2000 vg/ph) khi so với B0. Nhiệt
độ trong xi lanh Txl khi sử dụng B10, B20 bắt đầu tăng và đạt cực trị sớm hơn, với
Txl max cao hơn (mức tăng cao nhất của T xl max với B10 là 1,48 % ở n=1300 vg/ph;
của B20 là 2,81 % ở n=1300 vg/ph) khi so với B0.
3.3.4.4. Tính toán các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng
Các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng được tính toán bao gồm: áp suất chỉ thị trung

bình-pi [bar]; áp suất có ích trung bình- pe [bar]; hiệu suất chỉ thị- i [%]; mô men
xoắn có ích-Me [N.m] và suất tiêu hao nhiên liệu có ích-ge [kg/kWh]. Kết quả tính
toán Me, ge khi sử dụng B0, B10, B20 được trình bày trên Hình 3.31; 3.32.
0,30
0,25
0,20

Me - B0

Me - B10

Me - B20

0,15

ge - B0

ge - B10

ge - B20

0,10

1400

1600

1800

2000

n [vg/ph]

Hình 3.31.Ảnh hưởng của B10, B20 đến Me

1200

1400

1600

1800

2000
n [vg/ph]

Hình 3.32. Ảnh hưởng của B10, B20 đến ge

Ta thấy: Về mặt hình dáng, diễn biến sự thay đổi của M e và ge khi sử dụng B0,
B10, B20 là giống nhau. Khi sử dụng B10, B20 sẽ làm giảm Me của động cơ (tại
n=1200 vg/ph, mức giảm Me cao nhất khi sử dụng B10 là 3,3 % và khi dùng B20


16

1000
NOx - B0

800

NOx - B10

NOx - B20

600

NOx [ppm]

NOx [ppm]

là 8,7%) so với B0. Việc sử dụng B10 làm tăng ge không nhiều (mức tăng cao
nhất là 2,5% tại n=1200 vg/ph) so với B0. Khi sử dụng B20, mức tăng ge so với
B0 là đáng kể (mức tăng cao nhất là 10,8 % tại n =1200 vg/ph). Ngoài ra, mức độ
ảnh hưởng của B10, B20 đến Me, ge không tỷ lệ tuyến tính với tỷ lệ pha trộn.
3.3.4.5. Tính toán mức phát thải NOx và độ khói k
Kết quả tính toán ảnh hưởng của B10, B20 đến diễn biến và mức phát thải
NOx, độ khói k của động cơ B2 được trình bày trên Hình 3.33, 3.3.34, 3.35, 3.36.
Ta thấy, sau ĐCT khoảng 20 độ GQTK, hàm lượng NOx đạt cực trị và giữ
nguyên giá trị này cho đến cuối quá trình cháy.
1200
1000
800
600
400

400

200

200

0
350

360

370

380

390

400 410
GQTK [độ]

d k/d  [1/m]

Hình 3.33. Diễn biến NOx tại n=2000 vg/ph

3,5
2,5

dk/d  - B0
dk/d  - B10
dk/d  - B20

1200

NOx - B10

NOx - B20

1600

1800

2000
n [vg/ph]

5,0
4,0

k - B0

k - B10

k - B20

3,0

1,5

2,0

0,5

1,0

-0,5

1400

Hình 3.34. Ảnh hưởng đến phát thải NOx
k [1/m]

340

4,5

NOx - B0

0

0,0
325 335 345 355 365 375 385 395 405
GQTK [độ]

Hình 3.35. Ảnh hưởng của B10, B20 đến tốc
độ hình thành độ khói (k)

1200

1400

1600

1800

2000
n [vg/ph]

Hình 3.36. Ảnh hưởng của B10, B20 đến
độ khói (k) của động cơ B2

Hàm lượng NOx và độ khói k đều đạt giá trị nhỏ nhất tại n=2000 vg/ph, cao
nhất tại n =1200 vg/ph. Mức phát thải NOx tăng (khi sử dụng B10, mức tăng NOx
cao nhất là 32,5% tại n=1800 vg/ph; với B20 là 71,7% tại n=1800 vg/ph) so với
khi sử dụng B0. Khi sử dụng B10, B20 sẽ giúp đáng kể giảm độ khói (đối với
B10, mức giảm độ khói cao nhất là 11,8 % tại n=1200 vg/ph; đối với B20 là 28,7
% tại n=1300 vg/ph) so với khi sử dụng B0. Khi tăng tỷ lệ pha trộn, mức độ cải
thiện về độ khói tốt hơn (khi dùng B20, tại n=1800 vg/ph, mức độ khói giảm cao
nhất là 23,9 % so với B10).
3.4. Kết luận Chƣơng 3
- Đã xây dựng và hiệu chỉnh thành công MHMP tính QLCCNL của động cơ B2 khi sử
dụng B0, B10, B20 trong Inject32. Khi sử dụng B10 và B20 sẽ làm gia tăng nhẹ về gct và
đường kính trung bình của hạt nhiên liệu (d32); góc phun sớm và thời gian phun không bị ảnh
hưởng. Kết quả tính toán QLCCNL được sẽ dùng làm thông số đầu vào để tính toán CTCT
và các chỉ tiêu KT, NL, MT của động cơ B2.


17
- Đã xây dựng và hiệu chỉnh thành công MHMP tính CTCT và các chỉ tiêu
KT, NL, MT của động cơ B2 trong Diesel-RK. Kết quả tính toán cho thấy:
+ Khi dùng B10, B20 sẽ làm giảm Me (mức giảm Me cao nhất khi dùng B10
là 3,3% và khi dùng B20 là 8,7%) so với khi dùng B0; Làm tăng ge (mức tăng ge
cao nhất khi dùng B10 là 2,5% và khi dùng B20 là 10,8%) so với khi dùng B0.
+ Mức phát thải NOx tăng khá mạnh (khi sử dụng B10 hàm lượng NOx tăng
cao nhất là 32,5%; khi dùng B20 là 71,7%) so với khi dùng B0.
+ Có sự cải thiện tốt về độ khói khí thải k (k giảm nhiều nhất khi dùng B10
là 11,8%; khi dùng B20 là 28,7%) so với khi sử dụng B0.
- Inject32 đã cho phép đánh giá chi tiết ảnh hưởng của B10, B20 đến QLCCNL

của động cơ B2; Diesel-RK cho phép tính toán chi tiết các thông số nhiệt động trong xi
lanh và các chỉ tiêu KT, NL, MT của động cơ có xét đến tối đa các yếu tố ảnh hưởng
(QLCCNL, kết cấu buồng cháy và bố trí vòi phun, thuộc tính của nhiên liệu sử dụng,
chế độ vận hành...). Do vậy, sẽ cho phép nghiên cứu sâu, chi tiết hơn về ảnh hưởng của
B10, B20 diễn biến các quá trình nhiệt động trong xy lanh, đây là những quá trình rất
phức tạp và khó tổ chức nghiên cứu bằng thực nghiệm.
CHƢƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
4.1. Mục đích, chế độ, điều kiện và đối tƣợng thực nghiệm
4.1.1. Mục đích
-Xác định các thuộc tính của B0, B10, B20; so sánh với các tiêu chuẩn hiện hành để
đánh giá mức độ phù hợp của B10, B20 khi sử dụng làm nhiên liệu thay thế cho động cơ
diesel. Một số thuộc tính được sử dụng làm thông số đầu vào cho các MHMP.
- Xác định gct; Me; ge khi sử dụng nhiên liệu B0 để làm thông số hiệu chỉnh
MHPM.
- Đánh giá lượng hóa ảnh hưởng của B10, B20 đến các chỉ tiêu KT, NL,
MTcủa động cơ B2.
4.1.2. Chế độ thực nghiệm
4.1.2.1. Xác định các thuộc tính của nhiên liệu
Thuộc tính của B0, B10, B20 được xác định bằng các trang thiết bị chuyên dùng, trong
phòng thí nghiệm theo các tiêu chuẩn (TCVN, ASTM) hiện hành (Bảng 4.19)
4.1.2.2. Xác định lượng nhiên liệu cung cấp cho một chu trình
Được xác định trên bệ thử động cơ hạng nặng AVL-ETC, khi động cơ B2
đang vận hành theo đặc tính ngoài, khi sử dụng nhiên liệu B0, B10, B20
4.1.2.3. Xác định các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng, môi trường
Các chỉ tiêu ge, Me và NOx, độ khói k của động cơ B2 được xác định theo đặc
tính ngoài, khi sử dụng 3 loại nhiên liệu B0, B10 và B20.
4.1.3. Điều kiện thực nghiệm
Nhiệt độ môi trường t0=24 0C, áp suất p0=1,0 bar, độ ẩm tương đối là 75%.
4.1.4. Đối tượng thực nghiệm
- Nhiên liệu thử nghiệm: B0, B10, B20.

- Động cơ thử nghiệm: 01 động cơ diesel B2 sau sửa chữa lớn.
4.2. Trang thiết bị thực nghiệm


18
4.2.1. Trang thiết bị xác định các thuộc tính của nhiên liệu
Các thuộc tính của B0, B10, B20 được xác định bằng thiết bị của PTN Trọng điểm
Quốc gia về Công nghệ lọc, hóa dầu/Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam và Trung
tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 1 (Quatest 1). Một số hình ảnh về
trang thiết bị và quá trình thực nghiệm được trình bày trong Phụ lục 4.
4.2.2. Trang thiết bị xác định lượng nhiên liệu cung cấp cho 1 chu trình
4.2.3. Trang thiết bị xác định ảnh hưởng của B10, B20 đến các chỉ tiêu kinh tế,
năng lượng, môi trường của động cơ B2
4.2.3.1 Bệ thử động cơ AVL-ETC
Thực nghiệm xác định ảnh hưởng của B10, B20 đến các chỉ tiêu KT, NL, MT
của động cơ B2 được tiến hành trên hệ thống trang thiết bị hiện đại, đồng bộ của
Phòng thử động cơ hạng nặng AVL-ETC thuộc Trung tâm Quốc gia Thử nghiệm
khí thải Phương tiện giao thông cơ giới đường bộ (NETC)/Cục Đăng kiểm Việt
Nam. Sơ đồ bố trí và một số hình ảnh về trang thiết bị của Phòng thử AVL- ETC
được trình bày trong Phụ lục 6. Sơ đồ kết nối các trang thiết bị của phòng thử
AVL-ETC được trình bày trên Hình 4.2.
4.2.3.2. Các thiết bị cơ bản của bệ thử
Ngoài bộ phận quan
trọng nhất là phanh điện
APA-404/6PA, AVL-ETC
còn được trang bị các hệ
thống, thiết bị phụ trợ như:
Bộ kéo ga tự động THA-100,
Thiết bị ổn định nhiệt độ
nước làm mát AVL- 553,

Thiết bị ổn định và làm mát
dầu bôi trơn AVL-554, Thiết
bị đo tiêu hao nhiên liệu
AVL 735S, Thiết bị làm mát
nhiên liệu AVL-753C, Thiết
bị đo độ khói AVL-439, Hệ
Hình 4.2. Sơ đồ kết nối các trang thiết bị của
thống cung cấp khí nạp, hệ
Phòng thử AVL-ETC
thống thải khí….
4.3. Kết quả thực nghiệm và nhận xét
4.3.1. Kết quả xác định các thuộc tính của nhiên liệu
Kết quả phân tích thuộc tính của các mẫu B0, B10 và B20 (Bảng 4.19) cho
thấy: Các tính chất nhiên liệu của B10, B20 đều nằm trong giới hạn cho phép của
QCVN 1:2009/BKHCN, TCVN 5689:2005 và ASTM D7467/09. Ta thấy, B10,
B20 (với B100 được điều chế từ bã thải của quá trình tinh lọc dầu cọ thô thành
dầu ăn) hoàn toàn đủ điều kiện dùng làm nhiên liệu thay thế cho diesel dầu mỏ.


19
Bảng 4.19. Kết quả phân tích các tính chất của mẫu B0, B10, B20
Kết quả đo
TT

Tên chỉ tiêu

1 Hàm lượng lưu huỳnh

Đơn vị
mg/kg

2 Nhiệt độ cất 90% TT

o

3 Điểm chớp cháy cốc kín

o

4 Độ nhớt động học
5 Cặn cacbon
6 Điểm vẩn đục

C

Giới hạn
Giới hạn
(TCVN
(QCVN 1:
5689:2005) 2009/BKHCN)

Mẫu B0

Mẫu
B10

Mẫu
B20

380

315

312

max; 500

-

332

335

338

360

-

C

60

64

67

min; 55

-

mm2/s

3,14

3,25

3,38

24,5

1,96,0

% kh. lượng

0,06

0,08

0,11

max; 0,3

-

C

+3

+4

+3

Báo cáo

-

% kh. lượng

0,002

0,003

0,004

max; 0,01

max; 0,020

% thể tích

0,005

0,005

0,005

max; 0,02

max; 0,050

9 Ổn định oxy hóa

Giờ

18,24

77,27

26,25

min; 6

min; 6

10 Ăn mòn mảnh đồng

Loại

1a

1a

1a

max; 1a

-

52,4

53,7

54,5

min; 46
max; 0,50

7 Hàm lượng tro
8 Hàm lượng nước và cặn

o

11 Trị số xê tan
12 KL riêng ở 15oC

kg/l

0,836

0,840

0,844

0,8200,86
0

13 Trị số axit tổng

mg KOH/g

0,023

0,034

0,042

-

gct [mg/ct]

4.3.2. Kết quả xác định lượng nhiên liệu cung cấp cho 1 chu trình
Kết quả thực nghiệm xác định gct được
170
gct - B0
gct - B10
gct - B20
trình bày trên Hình 4.10. Ta thấy, ở
160
cùng chế độ 100% tải, do có sự thay
150
đổi về thuộc tính vật lý (độ nhớt, tỷ
140
trọng) nên khi dùng B10, mức tăng lớn
130
nhất của gct là 0,838 % tại n=1600
120
vg/ph; khi dùng B20 mức tăng lớn nhất
1200
1400

1600
1800
2000
của gct là 1,322 % tại n=1200 vg/ph so
n [vg/ph]
với khi dùng B0. Kết quả thực nghiệm
Hình 4.10. Kết quả thực nghiệm
cũng cho thấy, đặc tính cung cấp của
xác định gct của BCA HK-10

bơm cao áp HK10 đã dùng cho thực nghiệm là phù hợp với thiết kế, [114].
4.3.3. Xác định các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng của động cơ
Kết quả thực nghiệm xác định các chỉ tiêu KT, NL được trình bày trên các Hình
4.11; 4.12. Ta thấy, mức độ ảnh hưởng của B10, B20 đến M e, ge là không tỷ lệ
tuyến tính với tỷ lệ pha trộn. Khi sử dụng B10 làm giảm M e từ 1,2÷2,6%; tăng ge
từ 2,2÷3,6 %. Khi sử dụng B20 làm giảm Me từ 6,7÷8,7%, tăng ge từ 8,0÷10,0%
(cao gấp 3÷4 lần mức thay đổi khi sử dụng B10).


ge [kg/kW.h]

Me [Nm]

20
2200
2000
1800

0,295
0,285

0,275
0,265

1600
1400

0,255

Me - B0

1200

Me - B10

Me - B20

0,245

1000

ge - B0

ge - B10

ge - B20

0,235

1200

1400

1600

1800

2000
n [vg/ph]

1200

Hình 4.11. Tác động của B10, B20
đến Me của động cơ B2.

1400

1600

1800

2000
n [vg/ph]

Hình 4.12. Tác động của B10, B20
đến ge của động cơ B2.

4.3.4. Xác định mức phát thải NOx và độ khói k của động cơ
NOx [ppm]

k [1/m]

1000
900
800
700
600
500
400
300
200

NOx - B0

1200

1400

NOx - B10
1600

NOx - B20
1800

k - B0
k - B10
k - B20

1200

2000

n [vg/ph]

Hình 4.13. Tác động của B10, B20 đến NOx.

4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
1400

1600

1800

2000
n [vg/ph]

Hình 4.14. Tác động của B10, B20 đến độ khói k.

170

gct [mg/ct]

gct [mg/ct]

Kết quả thực nghiệm xác định hàm lượng NOx, độ khói k được trình bày trên

các Hình 4.13; 4.14. Ta thấy: Mức phát thải NOx tăng theo chiều tăng tỷ lệ pha
trộn của biodiesel. Mức phát thải NOx đạt cực đại tại n=1200÷1300 vg/ph (ứng
với dải tốc độ động cơ đạt Me lớn nhất). Điều này là phù hợp do ở chế độ này gct
là lớn nhất và thời gian dành cho phản ứng tạo NOx là dài nhất. Khi chuyển sang
sử dụng B10, B20 mức độ khói của động cơ giảm; độ khói giảm dần khi tăng tốc
độ quay trục khuỷu. Nguyên nhân của hiện tượng này là do sự gia tăng hàm lượng
ô xy trong B10, B20 và nhiệt độ khí cháy trong xi lanh; sự suy giảm về gct khi
tăng tốc độ quay trục khuỷu.
4.4. Đánh giá độ chính xác, tin cậy của các mô hình đã xây dựng
4.4.1. Mô hình tính quy luật cung cấp nhiên liệu
gct - B0 - LT

160

gct - B0 - TN

150

170
160

gct - B10 - LT

150

gct - B10 - TN

140

140

130

130

120
1200

120

1400

1600

1800

2000
n [vg/ph]

1200

1400

1600

1800

2000
n [vg/ph]

21

2300

Me - B0 - LT

2100

Me - B0 - TN

Me [Nm]

Me [Nm]

gct [mg/ct]

Ta thấy, quy luật biến thiên của gct thu
170
được từ thực nghiệm (TN) là phù hợp
gct - B20 - LT
160
với kết quả tính toán (LT) trong
gct - B20 - TN
150
Inject32 (Hình 4.15). Sai số lớn nhất về
140
gct khi dùng B0 là 1,17% ở n=1700 vg/ph;
130
với B10 là 1,33 % ở n=1700 vg/ph và với

120
B20 là 1,2 % ở n=1900 vg/ph. Điều này
1200
1400
1600
1800
2000
n [vg/ph]
khẳng định độ tin cậy của MH tính
Hình 4.15. So sánh gct TT và thực nghiệm
QLCCNL đã xây dựng.
4.4.2. Mô hình tính các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng

Me - B10 - TN
1800

1700

1600
1400

1400

1600

1800

2000
n [vg/ph]

0,295
ge - B0 - LT

0,285

ge - B0 - TN
0,275

1600

1800

2000
n [vg/ph]

2200
Me - B20 - LT

2000

Me - B20 - TN

1600
1400
1200

1400

1600

1800

2000
n [vg/ph]

Hình 4.16. So sánh Me TT và TN
0,295
ge - B10 - LT

0,285

ge - B10 - TN
0,275

0,265

0,265

0,255

0,255
0,245

0,245
1400

1600

1800

1200

2000
n [vg/ph]

Kết quả so sánh về ge (Hình 4.17) cho
thấy: quy luật biến thiên của các đường
ge là hoàn toàn tương đồng. Sai số lớn
nhất về ge giữa tính toán và thực nghiệm
với B0 là 0,63 % ở n= 1400 vg/ph; với
B10 là 1,39 % ở n=2000 vg/ph và với B20
là 2,03 % ở n=1200 vg/ph.

ge [kg/kW.h]

1200

1400

1800

ge [kg/kW.h]

Kết quả so sánh về Me tính toán và thực
nghiệm (Hình 4.16) cho thấy: Quy luật
biến thiên của các đường Me, phù hợp
với kết quả tính toán bằng Diesel- RK.
Sai số lớn nhất về Me với nhiên liệu B0
là 0,5% ở n=1600 vg/ph; với B10 là
1,03% ở n=1200 vg/ph và với B20 là

1,50% ở n=1400 vg/ph.

1200

Me [Nm]

1200

Me - B10 - LT

2000

1900

1500

ge [kg/kW.h]

2200

1400

1600

1800

2000
n [vg/ph]

0,295

0,285
0,275
0,265

ge - B20 - LT

0,255

ge - B20 - TN

0,245
1200

1400

1600

1800

2000
n [vg/ph]

Hình 4.17. So sánh ge TT và TN.


22

1200
1000

NOx - B0 - LT

800

NOx - B0 - TN

NOx [ppm]

NOx [ppm]

4.4.3. Mô hình tính NOx; độ khói k
Tổng hợp sai số giữa kết quả tính toán và thực nghiệm về hàm lượng NOx;
độ khói k được trình bày trên các Hình 4.18, 4.19 cho thấy:
1200
NOx - B10 - LT

1000

NOx - B10 - TN

800
600

600
`

400

400

200

200
1400

1600

1800

1200

2000
n [vg/ph]

- Sai số lớn nhất giữa kết quả tính toán
và thực nghiệm về hàm lượng NOx khi
sử dụng B0 là 5,1% ở n=2000 vg/ph;
khi sử dụng B10 là 7,7% ở n=1900
vg/ph và khi sử dụng B20 là 8,1% ở
n=1900 vg/ph.

NOx [ppm]

1200

1400

1600

1800

2000
n [vg/ph]

1800

2000
n [vg/ph]

1200
1000
800
600
NOx - B20 - LT
400

NOx - B20 - TN

200
1200

1400

1600

5,0

k [1/m]

k [1/m]

Hình 4.18. So sánh NOx tính toán và thực
nghiệm khi sử dụng B0, B10, B20
k - B0 - LT
k - B0 - TN

4,0

5,0

k - B10 - TN

3,0

3,0

2,0

2,0
1,0

1,0
1400

1600

1800

1200

2000
n [vg/ph]

Sai số lớn nhất giữa kết quả tính toán
và thực nghiệm về độ khói k khi sử
dụng B0 là 7,2% ở n=1400 vg/ph; khi
sử dụng B10 là 8,0% ở n=1900 vg/ph
và khi sử dụng B20 là 7,7 % ở n=1900
vg/ph.Mức sai số giữa kết quả tính toán
và thực nghiệm về hàm lượng NOx và
độ khói k là chấp nhận được (<10%).
Điều đó khẳng định độ tin cậy, độ
chính xác của mô hình tính hàm lương
NOx và độ khói k đã xây dựng trong
Diesel-RK.

k [1/m]

1200

k - B10 - LT

4,0

1400

1600

1800

2000
n [vg/ph]

5,0
k - B20 - LT

4,0

k - B20 - TN
3,0
2,0
1,0
1200

1400

1600

1800

2000
n [vg/ph]

Hình 4.19. So sánh độ khói tính toán và
thực nghiệm khi dùng B0, B10, B20.