Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số phun hỗn hợp nhiên liệu dầu diesel – dầu dừa đến các chỉ tiêu kinh tế và môi trường của động cơ diesel cao tốc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
______________________________________

MAI ĐỨC NGHĨA

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ PHUN
HỖN HỢP NHIÊN LIỆU DẦU DIESEL - DẦU DỪA
ĐẾN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ MÔI TRƯỜNG
CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL CAO TỐC

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

KHÁNH HÒA – 2017

i


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
______________________________________

MAI ĐỨC NGHĨA

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ PHUN
HỖN HỢP NHIÊN LIỆU DẦU DIESEL - DẦU DỪA
ĐẾN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ MÔI TRƯỜNG
CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL CAO TỐC
Ngành đào tạo: Kỹ thuật cơ khí động lực
Mã số: 62520116
LUẬN ÁN TIẾN SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS PHẠM HÙNG THẮNG

KHÁNH HÒA – 2017

ii


Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Nha Trang
Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS Phạm Hùng Thắng

Phản biện 1:
PGS.TS Nguyễn Lê Duy Khải

Phản biện 2:
PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng

Phản biện 3:
PGS.TS Phan Văn Quân

iii


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan mọi kết quả nghiên cứu của đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng
của thông số phun hỗn hợp nhiên liệu dầu diesel – dầu dừa đến các chỉ tiêu kinh
tế và môi trường của động cơ diesel cao tốc” là công trình nghiên cứu của cá nhân
tôi và chưa từng được công bố trong bất cứ công trình khoa học nào khác cho tới thời
điểm này.

Khành Hòa, ngày tháng 6 năm 2017
Tác giả luận án

Mai Đức Nghĩa

iv


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian thực hiện luận án, tôi luôn nhận được sự giúp đỡ của Ban
giám hiệu, quý Phòng, Khoa của Trường Đại học Nha Trang. Đặc biệt là sự hướng dẫn
tận tình của PGS. TS Phạm Hùng Thắng, đã truyền thụ kiến thức và tạo mọi điều kiện
để tôi hoàn thành công trình nghiên cứu. Qua đây, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến
sự giúp đỡ này.
Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy Khoa kỹ thuật giao thông Trường Đại học
Nha Trang và Trường Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, đã cung cấp thông
tin, tài liệu và đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho luận án.
Xin chân thành cảm ơn cán bộ và nhân viên Trung tâm thí nghiệm thực hành
Trường Đại học Nha Trang, các đồng nghiệp công tác tại Trung tâm đăng kiểm xe cơ
giới tỉnh Khánh Hòa, đã hỗ trợ về nhân lực và trang thiết bị để quá trình thực nghiệm
được hoàn thành.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, đơn vị và các đồng nghiệp đã giúp đỡ, động
viên tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu thực hiện luận án.

Xin chân thành cảm ơn!
Khánh Hòa, ngày tháng 6 năm 2017
Tác giả luận án

Mai Đức Nghĩa

v


MỤC LỤC
Trang
DANH MỤC KÝ HIỆU……………………………………………………………………....x
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ..............................................................................xiii
DANH MỤC CÁC BẢNG ...................................................................................... xiv
DANH MỤC CÁC HÌNH ....................................................................................... xvi
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. LÝ DO THỰC HIỆN ĐỀ TÀI ............................................................................... 1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .................................................................................. 3
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ....................................................... 3
3.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................................... 3
3.2. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................. 4
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .................................................................................. 4
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................... 4
6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN....... 4
6.1. Ý nghĩa khoa học .................................................................................................. 4
6.2. Tính thực tiễn của đề tài ........................................................................................ 5
7. KẾT CẤU LUẬN ÁN ............................................................................................ 5
8. HẠN CHẾ CỦA LUẬN ÁN................................................................................... 5
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ........................................... 6
1.1. Xu hướng phát triển và giải pháp nâng cao chỉ tiêu kinh tế, môi trường của động
cơ diesel ...................................................................................................................... 6
1.2. Nhiên liệu sinh học dùng cho động cơ diesel....................................................... 11
1.3. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước về sử dụng hỗn hợp dầu diesel dầu thực vật làm nhiên liệu cho động cơ diesel .......................................................... 12
1.3.1. Trên Thế giới ................................................................................................... 12
1.3.2. Tại Việt Nam ................................................................................................... 15
1.4. Những yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến quá trình tạo hỗn hợp cháy và cháy nhiên liệu

dầu diesel – dầu dừa trong động cơ diesel .................................................................. 17
1.5. Kết luận chương 1 ............................................................................................... 18
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ PHUN
HỖN HỢP DẦU DIESEL - DẦU DỪA ĐẾN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ MÔI
TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL ..................................................................... 19

vi


2.1. Ảnh hưởng của thông số phun hỗn hợp nhiên liệu dầu diesel – dầu dừa đến chỉ
tiêu kinh tế của động cơ diesel ................................................................................... 19
2.1.1. Quá trình phun và sự hình thành tia phun nhiên liệu ......................................... 19
2.1.2. Cấu trúc tia phun nhiên liệu ............................................................................. 22
2.1.2.1. Chiều dài phân rã tia phun lb ......................................................................... 22
2.1.2.2. Độ xuyên sâu tia phun S ................................................................................ 23
2.1.2.3. Góc nón tia phun θs ....................................................................................... 25
2.1.2.4. Đường kính trung bình của hạt nhiên liệu trong tia phun ............................... 28
2.1.3. Quá trình phân rã tia phun hình thành hỗn hợp cháy......................................... 29
2.1.3.1. Phân rã sơ cấp ............................................................................................... 29
2.1.3.2. Quá trình phân rã thứ cấp và phân rã khí động hạt nhiên liệu ........................ 32
2.1.4. Quá trình cháy hỗn hợp nhiên liệu trong động cơ diesel ................................... 36
2.1.4.1. Cơ sở quá trình bắt lửa .................................................................................. 36
2.1.4.2. Quá trình cháy............................................................................................... 41
2.2. Ảnh hưởng của thông số phun hỗn hợp nhiên liệu dầu diesel – dầu dừa đến chỉ
tiêu môi trường của động cơ diesel ............................................................................ 45
2.2.1. Ảnh hưởng của thông số phun hỗn hợp nhiên liệu đến phát thải bồ hóng ......... 46
2.2.2. Ảnh hưởng của thông số phun hỗn hợp nhiên liệu đến phát thải NOx ............... 49
2.3. Phương pháp xác định thông số phun hỗn hợp nhiên liệu theo chỉ tiêu kinh tế và
môi trường ................................................................................................................. 51
2.4. Kết luận chương 2 ............................................................................................... 54

Chương 3. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT PHUN VÀ GÓC
PHUN SỚM HỖN HỢP DẦU DIESEL - DẦU DỪA ĐẾN CÁC CHỈ TIÊU KINH
TẾ VÀ MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL BẰNG LÝ THUYẾT CFD... 55
3.1. Lý thuyết CFD trong mô phỏng quá trình cháy ................................................... 56
3.2. Xây dựng mô hình mô phỏng về động cơ phun nhiên liệu trực tiếp kiểu cơ khí
4CHE Yanmar ........................................................................................................... 57
3.2.1. Xây dựng mô hình hình học buồng cháy và rời rạc hóa mô hình hình học ........ 57
3.2.2. Phân tích và xác định các phương trình vi phân chủ đạo .................................. 58
3.2.3. Xác định các điều kiện để hiệu chỉnh mô hình.................................................. 62
3.2.4. Phân tích chọn các mô hình toán trong mô phỏng ............................................ 66
3.3. Xây dựng mô hình mô phỏng về động cơ phun nhiên liệu điện tử AVL - 5402 ........ 67
3.4. Kết quả nghiên cứu bằng mô phỏng CFD............................................................ 67

vii


3.4.1. Ảnh hưởng của áp suất phun và góc phun sớm đến cấu trúc tia phun hỗn hợp
nhiên liệu B15 trong buồng cháy động cơ diesel ........................................................ 67
3.4.2. Ảnh hưởng của áp suất phun và góc phun sớm hỗn hợp nhiên liệu B15 đến chỉ
tiêu kinh tế và môi trường của động cơ diesel phun nhiên liệu điện tử AVL .............. 70
3.4.2.1. Ảnh hưởng của áp suất phun và góc phun sớm hỗn hợp nhiên liệu B15 đến chỉ
tiêu kinh tế của động cơ diesel AVL - 5402 ............................................................... 70
3.4.2.2. Ảnh hưởng của áp suất phun và góc phun sớm hỗn hợp nhiên liệu B15 đến chỉ
tiêu môi trường của động cơ diesel AVL - 5402 ........................................................ 73
3.4.3. Ảnh hưởng của áp suất phun và góc phun sớm hỗn hợp nhiên liệu B15 đến chỉ
tiêu kinh tế và môi trường của động cơ diesel phun nhiên liệu cơ khí 4CHE .............. 80
3.4.3.1. Ảnh hưởng của áp suất phun và góc phun sớm hỗn hợp nhiên liệu B15 đến chỉ
tiêu kinh tế của động cơ diesel 4CHE Yanmar ........................................................... 80
3.4.3.2. Ảnh hưởng của áp suất phun và góc phun sớm hỗn hợp nhiên liệu B15 đến chỉ
tiêu môi trường của động cơ diesel 4CHE Yanmar .................................................... 85

3.5. Kết luận chương 3 ............................................................................................... 92
Chương 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ........................................................ 93
4.1. Bố trí thực nghiệm .............................................................................................. 93
4.1.1. Bố trí thiết bị thực nghiệm ............................................................................... 93
4.1.2. Thông số kỹ thuật động cơ và các thiết bị thực nghiệm .................................... 94
4.2. Quy hoạch thực nghiệm ...................................................................................... 95
4.2.1. Nhiên liệu thực nghiệm .................................................................................... 95
4.2.2. Quy trình thực nghiệm ..................................................................................... 95
4.2.2.1. Điều kiện và môi trường thực nghiệm ........................................................... 95
4.2.2.2. Quy trình đo và xử lý số liệu thực nghiệm ..................................................... 96
4.3. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm ......................................................................... 99
4.3.1. Ảnh hưởng của áp suất phun và góc phun sớm đến chỉ tiêu kinh tế ge .............. 99
4.3.2. Ảnh hưởng của áp suất phun và góc phun sớm đến chỉ tiêu môi trường ......... 103
4.3.2.1. Ảnh hưởng của áp suất phun và góc phun sớm đến phát thải bồ hóng ......... 103
4.3.2.2. Ảnh hưởng của áp suất phun và góc phun sớm đến phát thải NOx ............... 106
4.4. Đánh giá kết quả giữa mô phỏng và thực nghiệm .............................................. 111
4.5. Kết luận chương 4 ............................................................................................. 114
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ........................................................................ 115
KẾT LUẬN ............................................................................................................ 115

viii


KHUYẾN NGHỊ .................................................................................................... 116
DANH MỤC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA TÁC GIẢ ........................... 117
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 118
PHỤ LỤC

ix

DANH MỤC KÝ HIỆU
CHỮ LA TINH
Ah

: Diện tích mặt cắt lỗ phun,

mm 2

au

: Hệ số của dòng xoáy trong tia phun,

-

b

: Khoảng cách giữa các hạt trong mô hình của williams,

-

Cd

: Hệ số giãn dòng của vòi phun,

-

cm

: Vận tốc trung bình của piston,

m/s

cm2

: Hệ số hiệu chỉnh thời gian chảy rối,

-

cp

: Nhiệt dung riêng đẳng áp,

kJ/kg K

cv

: Nhiệt dung riêng đẳng tích,

kJ/kg K

D

: Đường kính hạt nhiên liệu,

mm

Dc

: Đường kính xy lanh,

mm

Dh

: Đường kính khoang phun,

mm

D0

: Đường kính ban đầu của hạt nhiên liệu,

mm

den

: Hệ số hiệu chỉnh thời gian chảy tầng,

-

dh

: Đường kính lỗ phun,

mm

dp

: Đường kính hạt bồ hóng,

mm

: Gia tốc,

m/s2

Fh,j

: Thông lượng khuếch tán theo phương j,

W/m2

f

: Số hạt khả dĩ trong một đơn vị thể tích tia phun,

-

g

: Gia tốc trọng trường,

m/s2

h

: Enthalpy,

kJ/kg

K

: Hệ số xâm thực lỗ phun,

-

k

: Động năng rối,

kJ/kg

kA

: Hằng số tốc độ phản ứng ô xy hóa bồ hóng,

g/cm2s Pa

kB

: Hằng số tốc độ phản ứng ô xy hóa bồ hóng,

g/cm2s Pa

ki

: Hằng số tốc độ phản ứng i của mô hình hình thành NOx, kg/m3s

kT

: Hằng số tốc độ phản ứng ô xy hóa bồ hóng,

g/cm2s

kZ

: Hằng số tốc độ phản ứng ô xy hóa bồ hóng,

1/Pa

lb

: Chiều dài phân rã tia phun,

m

lh

: Chiều dài lỗ phun,

mm

md

: Khối lượng hạt nhiên liệu,

g



F

x


mf

: Lượng nhiên liệu cấp chu trình,

g/ct

 inj
m

: Tốc độ phun lưu lượng nhiên liệu,

g/h

NA

: Số Avogadro,

mol-1

NP

: Số hạt rắn,

1/cm3

n

: Tốc độ động cơ,

vòng/phút

Oh

: Số Ohnesorge,

-

pc

: Áp suất trong xy lanh tại thời điểm phun nhiên liệu,

bar

pg

: Áp suất của chất khí,

bar

pinj

: Áp suất phun nhiên liệu,

bar

pv

: Áp suất hóa hơi trong lỗ phun,

bar

QH

: Nhiệt trị thấp của nhiên liệu,

kJ/kgnl

R

: Hằng số khí lý tưởng,

Jmol−1K−1

Reg

: Số Reynolds pha khí,

-

Rel

: Số Reynolds pha lỏng,

-

r

: Bán kính hạt nhiên liệu,

mm

r

: Tham số phương trình cháy,

-

rc

: Bán kính tới hạn hạt nhiên liệu,

mm

rh

: Bán kính cong đầu vào lỗ phun,

mm

ri

: Tốc độ phản ứng hình thành và ô xy hóa bồ hóng thứ i,

-

rsc

: Hệ số hiệu chỉnh quá trình cháy khuếch tán,

-



: Hệ số khuếch tán khối lượng,

-

S

: Độ xuyên sâu tia phun,

m

Ss

: Hành trình piston,

mm

s

: Chỉ số thể hiện hàm nguồn,

-

sh

: Nguồn năng lượng,

J

sij

: Tenxơ tốc độ biến dạng,

1/s

sm

: Nguồn khối lượng,

kg

T

: Nhiệt độ,

K

Ta

: Số Taylor,

-

Tcyl

: Nhiệt độ khối khí trong xy lanh,

K

Td

: Nhiệt độ hạt nhiên liệu,

K

TKH

: Thời gian phân rã hạt nhiên liệu,

s

xi


Tw

: Nhiệt độ vách xy lanh,

K

t

: Thời gian

s

tb

: Thời gian phân rã tia phun,

s

tdur

: Thời gian cháy,

s

u

: Vận tốc hạt nhiên liệu theo các phương,

m/s

u’

: Các thành phần vận tốc mạch động,

m/s

Vt

: Thể tích tia phun,

cm 3

vg

: Vận tốc của dòng khí,

m/s

vl

: Vận tốc ban đầu của tia phun nhiên liệu,

m/s

vrel

: Vận tốc tương đối của hạt nhiên liệu và khí bao quanh,

m/s

Weg

: Số weber pha khí,

-

Wel

: Số weber pha lỏng,

-

xi

: Các tọa độ,

m

CHỮ HY LẠP
Δp

: Độ chênh áp (pinj – pc),

bar

Δθ

: Thời gian phun nhiên liệu,

độ

ε

: Động năng tiêu tán rối,

kJ/kg s

θ

: Vùng không gian chiếm chỗ của các hạt nhiên liệu,

-

θs

: Góc nón tia phun,

độ

λ

: Tỷ lệ không khí/nhiên liệu,

-

µg

: Độ nhớt động học chất khí,

mm 2/s

µl

: Độ nhớt động học chất lỏng,

mm 2/s

d

: Khối lượng riêng của hạt nhiên liệu,

g/cm3

ρg

: Khối lượng riêng chất khí,

g/cm3

ρl

: Khối lượng riêng chất lỏng,

g/cm3

σl

: Sức căng mặt ngoài chất lỏng,

N/m

τij

: Các thành phần ứng suất,

N/m2

φ

: Góc quay trục khuỷu,

độ

φCD

: Góc cháy trễ,

độ

φinj

: Góc phun sớm,

độ

φSOC

: Góc bắt đầu cháy,

độ

φSOI

: Góc bắt đầu phun,

độ

xii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
APCC

: Asian Pacific Coconut Community (Hiệp hội dừa Châu Á Thái Bình Dương)

B15

: Hỗn hợp nhiên liệu gồm 15% dầu dừa và 85% dầu diesel

bu

: Breakup (Phân rã)

CD

: Combustion Delay (Cháy trễ)

CFD

: Computational Fluid Dynamics (Tính toán động lực học lưu chất)

CI

: Compression Ignition (Tự cháy)

CN

: Cetan Number (Số xêtan)

CV

: Control Volume (Thể tích kiểm soát)

coll

: Collision (Va chạm)

ĐCT

: Điểm chết trên

DI

: Direct Injection (Phun trực tiếp)

DO

: Diesel Oil (Dầu diesel)

EGR

: Exhaust Gas Recirculation (Hồi lưu khí thải)

FDM

: Finite Difference Method (Phương pháp sai phân hữu hạn)

FEM

: Finite Element Method (Phương pháp phần tử hữu hạn)

FVM

: Finite Volume Method (Phương pháp thể tích hữu hạn)

gqtk

: Góc quay trục khuỷu

HSU

: Hartridge Smoke Units (Đơn vị độ mờ khói)

IEA

: International Energy Agency (Cơ quan năng lượng quốc tế)

inj

: Injection (Phun nhiên liệu)

NL

: Nhiên liệu

NLSH

: Nhiên liệu sinh học

PM

: Particulate Matter (Phát thải dạng hạt)

ppm

: Parts Per Million (Phần triệu khối lượng)

SĐCT

: Sau điểm chết trên

SMD

: Sauter Mean Diameter (Đường kính trung bình hạt nhiên liệu)

SOC

: Start Oil Combustion (Bắt đầu cháy)

SOI

: Start Oil Injection (Bắt đầu phun)

SVO

: Straight Vegetable Oil (Dầu thực vật nguyên gốc)

TĐCT

: Trước điểm chết trên

v/ph

: Vòng /phút

xiii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật của một số động cơ diesel phun nhiên liệu trực tiếp ........ 7
Bảng 1.2. Giải pháp giảm ô nhiễm và nâng cao hiệu suất động cơ diesel ................... 10
Bảng 1.3. Các biện pháp tối ưu hóa quá trình cháy động cơ diesel ............................. 10
Bảng 1.4. Thành phần hóa học và các chỉ tiêu nhiên liệu dầu dừa, dầu diesel............. 11
Bảng 1.5. Chỉ tiêu nhiên liệu cơ bản của hỗn hợp dầu diesel - dầu dừa ...................... 12
Bảng 1.6. Nội dung nghiên cứu và mục tiêu cần đạt được .......................................... 18
Bảng 2.1. Các hệ số mô hình Shell............................................................................. 40
Bảng 2.2. Các bước hình thành bồ hóng và tốc độ phản ứng ...................................... 48
Bảng 2.3. Quy hoạch các điểm khảo sát chung .......................................................... 52
Bảng 2.4. Quy hoạch các điểm khảo sát động cơ AVL - 5402.................................... 53
Bảng 2.5. Quy hoạch các điểm khảo sát động cơ 4CHE Yanmar ............................... 54
Bảng 3.1. Nội dung các pha tính toán......................................................................... 56
Bảng 3.2. Các thông số thay đổi chính cho nhiên liệu DO và nhiên liệu B15 ............. 63
Bảng 3.3. Công suất mô phỏng từ mô hình ứng với các hệ số hiệu chỉnh khác nhau .. 64
Bảng 3.4. Hiệu chỉnh các hệ số rsc, cm2, d en ................................................................. 64
Bảng 3.5. Điều kiện về thời gian phun của động cơ khi mô phỏng ............................. 65
Bảng 3.6. Điều kiện về áp suất nén của động cơ khi mô phỏng .................................. 66
Bảng 3.7. Tổng hợp các mô hình toán chính sử dụng trong nghiên cứu mô phỏng ..... 66
Bảng 3.8. So sánh độ xuyên sâu tia phun S của nhiên liệu DO và nhiên liệu B15....... 68

Bảng 3.9. So sánh góc nón tia phun của nhiên liệu DO và nhiên liệu B15 .................. 69
Bảng 3.10. Kết quả mô phỏng động cơ diesel AVL - 5402 ........................................ 72
Bảng 3.11. Phát thải bồ hóng với các thông số phun khác nhau ................................. 76
Bảng 3.12. Phát thải NOx với các thông số phun khác nhau ....................................... 77
Bảng 3.13. Kết quả mô phỏng động cơ 4CHE về công suất của nhiên liệu B15 ......... 84
Bảng 3.14. Kết quả mô phỏng động cơ 4CHE về suất tiêu hao nhiên liệu .................. 84
Bảng 3.15. Kết quả mô phỏng động cơ 4CHE về phát thải bồ hóng ........................... 89
Bảng 3.16. Kết quả mô phỏng động cơ 4CHE về phát thải NOx ................................. 90
Bảng 4.1. Thông số cơ bản động cơ diesel 4CHE Yanmar ......................................... 94
Bảng 4.2. Chế độ thực nghiệm ................................................................................... 95
Bảng 4.3. Số điểm khảo sát thực nghiệm thay đổi thông số phun nhiên liệu B15 ....... 96
Bảng 4.4. Tương quan giữa x và y trong hàm hồi quy thực nghiệm ........................... 97

xiv


Bảng 4.5. Phương pháp tính tổng của x và y trong hàm hồi quy thực nghiệm ............ 97
Bảng 4.6. Giá trị x và y của hàm hồi quy trong trường hợp áp suất phun 205 bar ....... 99
Bảng 4.7. Các hàm hồi quy thực nghiệm phản ánh suất tiêu hao nhiên liệu .............. 100
Bảng 4.8. Kết quả thực nghiệm động cơ 4CHE về suất tiêu hao nhiên liệu.................. 102
Bảng 4.9. Kết quả thực nghiệm động cơ 4CHE về công suất của nhiên liệu B15 ......... 103
Bảng 4.10. Các hàm hồi quy thực nghiệm phản ánh phát thải bồ hóng ..................... 104
Bảng 4.11. Kết quả thực nghiệm động cơ 4CHE về phát thải bồ hóng ..................... 106
Bảng 4.12. Các hàm hồi quy thực nghiệm phản ánh phát thải NOx .......................... 107
Bảng 4.13. Kết quả thực nghiệm động cơ 4CHE về phát thải NOx .......................... 108
Bảng 4.14. So sánh kết quả mô phỏng với thực nghiệm ........................................... 112

xv

DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Mô tả quy luật phun nhiên liệu kiểu cơ khí và phun điện tử.......................... 8
Hình 1.2. Sơ đồ mô tả hình thành hỗn hợp và cháy nhiên liệu động cơ diesel .............. 9
Hình 1.3. Quan hệ giữa các thông số nhiệt động của hỗn hợp nhiên liệu .................... 18
Hình 2.1. Các trạng thái hình thành tia phun nhiên liệu lỏng ...................................... 20
Hình 2.2. Sự phân bố hạt nhiên liệu trong tia phun..................................................... 21
Hình 2.3. Cấu trúc và sự phân rã tia phun nhiên liệu .................................................. 22
Hình 2.4. Cấu trúc tia phun không xâm thực và xâm thực trong lỗ phun .................... 23
Hình 2.5. Mô hình biến thiên tia nhiên liệu trong buồng cháy động cơ....................... 26
Hình 2.6. Sơ đồ Ohnesorge ........................................................................................ 30
Hình 2.7. Các giai đoạn phá vỡ bề mặt tia phun theo vận tốc phun............................. 31
Hình 2.8. Sơ đồ mô tả cơ chế phân rã tia phun ........................................................... 31
Hình 2.9. Hiện tượng chảy rối, xâm thực và xuất hiện lực cản khí động..................... 32
Hình 2.10. Cơ chế phá vỡ hạt theo Wierzba ............................................................... 33
Hình 2.11. Đồ thị đường cong nhiệt sinh ra và đường cong nhiệt mất mát ................. 37
Hình 2.12. Đồ thị cháy nhiên liệu .............................................................................. 38
Hình 2.13. Hiệu ứng nhiệt độ tiêu cực........................................................................ 39
Hình 2.14. Biến thiên áp suất cháy p, tốc độ phun nhiên liệu mf, tốc độ tỏa nhiệt Qn.. 43
Hình 2.15. Sơ đồ hình thành bồ hóng “8 bước” ......................................................... 47
Hình 3.1. Sơ đồ khối mô phỏng xác định thông số phun nhiên liệu B15..................... 55
Hình 3.2. Lưu đồ tính toán các pha trong mô phỏng................................................... 55
Hình 3.3. Bản vẽ Piston động cơ 4CHE ..................................................................... 58
Hình 3.4. Lưới mô phỏng buồng cháy động cơ 4CHE................................................ 58
Hình 3.5. So sánh đường cong áp suất nén giữa mô phỏng và thực nghiệm................ 62
Hình 3.6. Đồ thị áp suất cháy với các hệ số hiệu chỉnh cho nhiên liệu B15 ................ 63
Hình 3.7. Áp suất cháy từ mô hình mô phỏng nhiên liệu DO và nhiên liệu B15 ......... 64
Hình 3.8. Ảnh hưởng của hệ số hiệu chỉnh rcs đến áp suất cháy.................................. 65
Hình 3.9. Ảnh hưởng của hệ số hiệu chỉnh cm2 đến áp suất cháy ................................ 65
Hình 3.10. Lưới 3D buồng cháy động cơ 4CHE Yanmar thể hiện tia phun ................ 67

Hình 3.11. Diễn biến áp suất và nhiệt độ trong xy lanh .............................................. 70
Hình 3.12. Diễn biến áp suất trong xy lanh khi thay đổi áp suất phun ........................ 71
Hình 3.13. Hình thành bồ hóng trong buồng cháy động cơ AVL - 5402 ..................... 73

xvi


Hình 3.14. Biến thiên bồ hóng của nhiên liệu B15 khi thay đổi góc phun sớm ........... 74
Hình 3.15. Biến thiên nhiệt độ và quá trình ôxy hóa bồ hóng ..................................... 74
Hỉnh 3.16. Phát thải bồ hóng theo áp suất phun và góc phun sớm .............................. 75
Hình 3.17. Hình thành phát thải NOx trong buồng cháy động cơ AVL - 5402 ............ 76
Hình 3.18. Biến thiên nhiệt độ và NOx theo góc phun sớm ở áp suất phun 800 bar .... 76
Hình 3.19. Biến thiên NOx theo góc phun sớm và áp suất phun ................................ 77
Hình 3.20. Biến thiên nhiệt độ và NOx theo áp suất phun ........................................... 78
Hình 3.21. Áp suất và tốc độ tỏa nhiệt theo thông số phun của động cơ AVL - 5402 . 80
Hình 3.22. Nhiệt độ trong xy lanh theo các góc phun sớm khác nhau......................... 81
Hình 3.23. Diễn biến áp suất trong xy lanh ở các góc phun sớm khác nhau................ 82
Hình 3.24. Sự thay đổi công suất và suất tiêu hao liệu theo góc phun sớm ................. 83
Hình 3.25. Hình thành bồ hóng trong buồng cháy động cơ 4CHE .............................. 85
Hình 3.26. Phát thải bồ hóng theo góc phun sớm khác nhau ...................................... 86
Hình 3.27. Hình thành NOx trong buồng cháy động cơ 4CHE.................................... 87
Hình 3.28. Phát thải NOx theo góc phun sớm khác nhau ............................................ 88
Hình 3.29. Phát thải NOx và bồ hóng theo góc phun sớm ở 80% tải ........................... 89
Hình 3.30. Áp suất cháy và tốc độ tỏa nhiệt của động cơ 4CHE, n = 1800v/ph .......... 91
Hình 4.1. Sơ đồ bố trí chung các thiết bị trong phòng thử nghiệm .............................. 93
Hình 4.2. Động cơ và các thiết bị trong phòng thử nghiệm......................................... 94
Hình 4.3. Suất tiêu hao nhiên liệu có ích của nhiên liệu B15 theo thông số phun ..... 100
Hình 4.4. Đồ thị 3 chiều mô tả ảnh hưởng của φinj, pinj đến suất tiêu hao nhiên liệu . 101
Hình 4.5. Biến thiên bồ hóng (độ mờ khói xả N%) của nhiên liệu B15 .................... 104
Hình 4.6. Đồ thị 3 chiều mô tả ảnh hưởng của φinj, pinj đến phát thải bồ hóng .......... 105

Hình 4.7. Biến thiên NOx của nhiên liệu B15 theo thông số phun khác nhau ............ 107
Hình 4.8. Đồ thị 3 chiều mô tả ảnh hưởng của φinj, pinj đến phát thải NOx ................ 108
Hình 4.9. Đồ thị 3 chiều mô tả ảnh hưởng của áp suất phun và góc phun sớm nhiên
liệu B15 đến các chỉ tiêu kinh tế và môi trường của động cơ diesel.......................... 110

xvii


TÓM TẮT NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
Đề tài luận án:

“Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số phun hỗn hợp nhiên liệu
dầu diesel – dầu dừa đến các chỉ tiêu kinh tế và môi trường của
động cơ diesel cao tốc”.

Ngành/Chuyên ngành:

Kỹ thuật cơ khí động lực

Mã số:

62520116

Nghiên cứu sinh:

Mai Đức Nghĩa

Khóa:

2012

Người hướng dẫn:

PGS.TS. Phạm Hùng Thắng

Cơ sở đào tạo:

Trường Đại học Nha Trang

Nội dung:
(1) Đã tổng hợp các cơ sở lý thuyết và tổ chức thực nghiệm nhằm xác định ảnh
hưởng của góc phun sớm và áp suất phun nhiên liệu tới các chỉ tiêu kinh tế, môi
trường của động cơ diesel cao tốc;
(2) Đã xây dựng được công thức điều chỉnh góc phun sớm tăng (0 ÷ 2)0 gqtk và
áp suất phun nhiên liệu tăng (10 ÷ 15)% so với khi sử dụng nhiên liệu diesel (công
thức 4.10), giúp nâng cao các chỉ tiêu kinh tế và môi trường cho động cơ diesel khi sử
dụng hỗn hợp nhiên liệu dầu diesel – dầu dừa (B15).

Người hướng dẫn

Nghiên cứu sinh

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

PGS.TS Phạm Hùng Thắng

Mai Đức Nghĩa

xviii


Thesis title:

“Research on effects of fuel injection parameters of diesel - coconut
oil mixture on economical and environmental parameters of high
speed diesel engine”.

Mayor:

Mechanical Dynamics Engineering

Major code:

62520116

PhD Student:

Mai Duc Nghia

Supervisor:

Prof. Pham Hung Thang

Education Institution:

Nha Trang University

Key Findings:

(1) Synthesized the theoretical foundations and held experiment to determines
the effects of early fuel injection crank angle and injection pressure on economical,
environmental parameters of high speed diesel engine;
(2) Built a formula for early fuel injection crank angle adjustment increasing
(0 ÷ 2) degrees of crank angle and increasing fuel injection pressure (10 ÷ 15)%
compared with using diesel fuel (formula 4.10), improves the economical and
environmental parameters for diesel engine using diesel - coconut oil mixture (B15).

Phd Student

Mai Duc Nghia

xix


MỞ ĐẦU
1. LÝ DO THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
Hiện nay, nhu cầu sử dụng nhiên liệu và sản phẩm dầu mỏ phát triển rất mạnh
cho động cơ đốt trong (ĐCĐT), dẫn đến phát sinh nhiều vấn đề cần được giải quyết
như: Nhiên liệu ngày càng cạn kiệt; ô nhiễm môi trường do khí thải động cơ ngày càng
gia tăng, kéo theo nhiều hệ lụy xấu ảnh hưởng đến sức khỏe con người và phát triển xã
hội. Để khắc phục những hạn chế này, đã có rất nhiều các biện pháp, giải pháp công
nghệ được đề xuất, triển khai ứng dụng trên toàn thế giới nhằm mục tiêu giải quyết bài
toán về an ninh năng lượng và ô nhiễm môi trường.
Trong số các nguồn năng lượng thay thế dầu mỏ đang sử dụng hiện nay như năng
lượng mặt trời, năng lượng gió,...thì nhiên liệu sinh học (NLSH) nghiên cứu sử dụng
cho ĐCĐT đang được quan tâm hàng đầu do có những đặc trưng phù hợp và khả thi
trong việc tìm kiếm nguồn nguyên liệu. Theo dự kiến của cơ quan năng lượng quốc tế
IEA (International Energy Agency - IEA), xu hướng phát triển năng lượng trên thế
giới đến năm 2050 sẽ sử dụng 23% lượng dầu diesel (DO), 27% lượng NLSH, còn lại

là các loại nhiên liệu khác trong tổng lượng nhiên liệu cung cấp cho ĐCĐT [30], [35].
Nhiên liệu sinh học có nguồn gốc từ dầu thực vật và mỡ động vật, có tiềm năng
rất lớn khi làm nhiên liệu thay thế nhiên liệu truyền thống. Ngoài chức năng như một
phụ gia tăng cường ôxy cho quá trình cháy, NLSH còn là một nguồn nhiên liệu có thể
tái sinh. Bên cạnh đó, một đặc tính thuận lợi của NLSH là dễ pha trộn với nhiên liệu
truyền thống mà không cần đến các thiết bị phức tạp. Các nguồn nguyên liệu chính để
sản xuất NLSH là dầu thực vật được tập trung chủ yếu vào những cây có hàm lượng
dầu khá lớn như dầu đậu nành (Soybean Oil), dầu cải (Rapeseed Oil) ở Châu Âu; dầu
hướng dương (Sunflower Oil) ở Mỹ; dầu dừa (Coconut Oil), dầu cọ (Palm Oil), dầu
Jatropha ở Châu Á [4], [10].
Tuy nhiên, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến việc ứng dụng NLSH cho ĐCĐT như:
Địa lý của từng quốc gia - khu vực; khí hậu; nguyên liệu phục vụ nhu cầu thực phẩm
cho con người mà NLSH được phát triển với những nguyên liệu khác nhau.
Việt Nam là quốc gia nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, có tiềm năng lớn
trong việc phát triển nguồn nguyên liệu để sản xuất NLSH. Các nguồn nguyên liệu chủ
yếu tại thời điểm này để sản xuất là mỡ cá ba sa, dầu Jatropha, dầu dừa [10].

1


Trong đó, dầu dừa được xem là một trong những nguồn nguyên liệu dồi dào do điều
kiện tự nhiên và xã hội ở Việt Nam thích hợp và thuận lợi cho phát triển cây dừa. Cây
dừa có thể sinh trưởng và phát triển trên các loại đất khác nhau mà các loại cây trồng
khác khó phát triển, tạo điều kiện phủ xanh và sử dụng đất đai hợp lý ở các vùng ven
biển, vùng phèn mặn.
Theo Hiệp hội dừa Châu Á - Thái Bình Dương APCC (Asian Pacific Coconut
Community - APCC) [76], cây dừa được trồng ở 93 quốc gia vùng nhiệt đới, diện tích
trồng dừa của các nước trong hiệp hội chiếm 85,05%. Trong đó, năng suất dừa bình
quân của Việt Nam luôn cao hơn mức bình quân của các nước thuộc APCC. Năm
2012, Việt Nam phát triển đến gần 15 triệu héc ta diện tích trồng dừa và đến năm 2013

đứng thứ 4 về sản lượng dầu dừa và xuất khẩu dầu dừa trên thế giới [77].
Từ những thuận lợi về nguồn dầu dừa Việt Nam như phân tích ở trên cho thấy,
mở rộng phạm vi sử dụng hỗn hợp dầu diesel - dầu dừa làm nhiên liệu cho các động cơ
diesel sẽ góp phần giảm thiểu sự phụ thuộc nguồn nhiên liệu không tái sinh. Tuy
nhiên, một số tính chất lý hóa của hỗn hợp dầu diesel - dầu dừa như: Độ nhớt, sức
căng bề mặt, khối lượng riêng và khả năng bay hơi không như nhiên liệu DO, nên khi
sử dụng cho động cơ diesel sẽ không đạt hiệu quả cao nếu giữ nguyên các thông số
phun như nhiên liệu DO.
Trên cơ sở lý thuyết về chu trình làm việc của động cơ diesel khi sử dụng nhiên
liệu truyền thống cũng như NLSH (Hình 1.2), các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ
tiêu công tác bao gồm:
(1)

Loại nhiên liệu*;

(2)

Hệ thống phun nhiên liệu **;

(3)

Kiểu buồng cháy***;

(4)

Hệ thống trao đổi khí****.
Khi giữ nguyên các yếu tố kết cấu của động cơ, để tối ưu các chỉ tiêu kinh tế và

môi trường của động cơ diesel khi sử dụng hỗn hợp dầu diesel - dầu dừa, có thể tác
động vào: (*) tính chất lý hóa của nhiên liệu và (**) hệ thống phun nhiên liệu. Trong

hệ thống phun nhiên liệu thì thông số phun ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu vừa nêu.
Hiện tại, theo hướng (*) đã có một số công trình nghiên cứu sử dụng dầu dừa làm
nhiên liệu trực tiếp cho động cơ diesel, nghiên cứu xác định tỷ lệ pha trộn hợp lý dầu

2


dừa nguyên gốc vào dầu diesel dùng làm nhiên liệu cho động cơ. Các nghiên cứu này
mới dừng lại ở việc đánh giá tính khả thi của dầu dừa và hỗn hợp dầu diesel - dầu dừa
khi sử dụng làm nhiên liệu thay thế nhiên liệu truyền thống của động cơ diesel.
Theo hướng (**), trên hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp động cơ diesel có thể
điều chỉnh gồm: Góc phun sớm và áp suất phun. Các thông số này ảnh hưởng đến cấu
trúc tia phun, quá trình hình thành hỗn hợp cháy và cháy nhiên liệu, do đó ảnh hưởng
đến chỉ tiêu kinh tế và môi trường của động cơ.
Từ các phân tích ở trên cho thấy, khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu dầu diesel - dầu
dừa, do tính chất lý hóa thay đổi sẽ làm thay đổi cấu trúc tia phun nhiên liệu so với
nhiện liệu DO như:
- Chiều dài phân rã tia phun;
- Độ xuyên sâu tia phun;
- Góc nón tia phun.
Những yếu tố trên đều ảnh hưởng đến quá trình hình thành hỗn hợp cháy, dẫn
đến thay đổi các chỉ tiêu công tác của động cơ. Hiện tại, các nghiên cứu phân tích ảnh
hưởng của thông số phun nhiên liệu đến cấu trúc tia phun, sự hình thành hỗn hợp cháy,
cháy và phát thải của động cơ diesel khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu dầu diesel - dầu
thực vật, trong đó có hỗn hợp dầu diesel – dầu dừa nhằm nâng cao các chỉ tiêu kinh tế
và môi trường một cách hệ thống vẫn còn những hạn chế nhất định.
Từ những lý do trên, luận án tập trung nghiên cứu “Ảnh hưởng của thông số
phun hỗn hợp nhiên liệu dầu diesel – dầu dừa đến các chỉ tiêu kinh tế và môi
trường của động cơ diesel cao tốc’’ làm cơ sở điều chỉnh hệ thống phun nhiên liệu
động cơ diesel, khai thác động cơ hiệu quả khi chuyển sang sử dụng hỗn hợp dầu

diesel - dầu dừa.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu xác định thông số phun hợp lý của hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp
động cơ diesel cao tốc khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu dầu diesel - dầu dừa nhằm nâng
cao chỉ tiêu kinh tế và môi trường.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Thông số phun hỗn hợp nhiên liệu dầu diesel - dầu dừa và các chỉ tiêu kinh tế,
môi trường của động cơ diesel cao tốc có buồng cháy dạng ω.

3


3.2. Phạm vi nghiên cứu
Về lý thuyết:
- Nghiên cứu quy luật thay đổi: Suất tiêu hao nhiên liệu có ích, ge (g/kW.h) của
động cơ diesel cao tốc theo góc phun sớm (φinj) và áp suất phun (pinj) khi sử dụng hỗn
hợp nhiên liệu dầu diesel - dầu dừa B15 (15% dầu dừa và 85% dầu diesel – B15) để
đánh giá chỉ tiêu kinh tế;
- Nghiên cứu quy luật thay đổi: Phát thải bồ hóng, phát thải NOx của động cơ
diesel cao tốc theo φinj và p inj khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu B15 để đánh giá chỉ tiêu
môi trường.
Về thực nghiệm:
Nghiên cứu thực nghiệm xác định góc phun sớm và áp suất phun hỗn hợp nhiên
liệu B15 theo chỉ tiêu kinh tế (ge) và chỉ tiêu môi trường (bồ hóng, NOx) trên động cơ
diesel cao tốc 4CHE Yanmar.
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu lý thuyết ảnh hưởng của thông số phun nhiên liệu đến các chỉ tiêu
kinh tế và môi trường của động cơ diesel khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu B15;
- Nghiên cứu mô phỏng ảnh hưởng của thông số phun hỗn hợp nhiên liệu B15

đến các chỉ tiêu kinh tế và môi trường của động cơ diesel bằng lý thuyết tính toán động
lực học lưu chất CFD (Computational Fluid Dynamics - CFD);
- Nghiên cứu thực nghiệm xác định thông số phun (φinj, pinj) của hỗn hợp nhiên
liệu B15 theo chỉ tiêu kinh tế và môi trường trên động cơ diesel cao tốc;
- Xây dựng công thức điều chỉnh hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp động cơ
diesel cao tốc khi chuyển sang sử dụng hỗn hợp nhiên liệu B15.
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, mô phỏng và thực nghiệm
kiểm chứng.
6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN
6.1. Ý nghĩa khoa học
Đề tài tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của thông số phun nhiên liệu đến góc nón
tia phun, độ xuyên sâu tia phun, chiều dài phân rã, thời gian phân rã tia phun, quá trình

4


hình thành hỗn hợp cháy, cháy và hình thành phát thải của động cơ diesel khi sử dụng
hỗn hợp nhiên liệu dầu diesel - dầu dừa. Ứng dụng lý thuyết CFD và biến đổi các mô
hình cháy, mô hình truyền nhiệt theo thông số phun phục vụ mô phỏng quá trình cháy
hỗn hợp nhiên liệu dầu diesel – dầu dừa. Những kết quả này là cơ sở khoa học trong
việc nghiên cứu năng lượng thay thế cho động cơ diesel.
6.2. Tính thực tiễn của đề tài
Các kết quả nghiên cứu đạt được của đề tài sẽ là cơ sở cho việc tối ưu điều khiển
và vận hành hợp lý, nhằm tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường cho
động cơ diesel khi chuyển sang sử dụng hỗn hợp nhiên liệu dầu diesel - dầu thực vật,
trong đó có hỗn hợp nhiên liệu dầu diesel – dầu dừa.
7. KẾT CẤU LUẬN ÁN
Luận án được kết cấu gồm 4 chương và phần kết luận, khuyến nghị:
Chương 1: Tổng quan về đề tài nghiên cứu;

Chương 2: Cơ sở lý thuyết về ảnh hưởng của thông số phun hỗn hợp dầu diesel
dầu dừa đến các chỉ tiêu kinh tế và môi trường của động cơ diesel;
Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất phun và góc phun sớm hỗn hợp
dầu diesel - dầu dừa đến các chỉ tiêu kinh tế và môi trường của động cơ diesel bằng lý
thuyết CFD;
Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm;
Kết luận và khuyến nghị.
8. HẠN CHẾ CỦA LUẬN ÁN
Luận án chưa nghiên cứu ảnh hưởng của quy luật cung cấp nhiên liệu đến các chỉ
tiêu kinh tế và môi trường của động cơ diesel khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu dầu
diesel - dầu dừa.

5


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.1. Xu hướng phát triển và giải pháp nâng cao chỉ tiêu kinh tế, môi trường của
động cơ diesel
Động cơ diesel hay còn gọi động cơ tự cháy CI (Compression Ignition - CI) có
ưu điểm vượt trội hơn so với động cơ xăng về tính kinh tế nhiên liệu, đạt 45% về hiệu
suất chuyển đổi nhiệt năng sang công cơ học, trong khi động cơ xăng chỉ đạt khoảng
30% [37]. Tuy nhiên, còn một số tồn tại ở động cơ diesel mà chủ yếu là độ ồn, khí thải
có nhiều chất độc hại. Nhiều hãng sản xuất động cơ như: Yanmar, Cummins,
Mitsubishi, Deutz, Isuzu đã áp dụng kỹ thuật hiện đại trong việc chế tạo động cơ để cải
thiện những hạn chế trên, cụ thể: Phun nhiên liệu điện tử (Common Rail), sử dụng hồi
lưu khí xả (EGR), lọc bồ hóng. Do đó, động cơ diesel ngày càng được sử dụng nhiều
trong lĩnh vực giao thông vận tải và một số lĩnh vực khác phục vụ kinh tế xã hội [38].
Với hơn 3.260 km bờ biển, Việt Nam có khoảng 2 triệu héc ta mặt nước, chỉ
riêng đội tàu cá của ngành thủy sản từ chỗ chỉ có khoảng 1.000 chiếc tàu trên 90 Hp
những năm 2000, thì nay đã có trên 22.000 chiếc [78]. Tại các vùng biển Hải Phòng,

Quảng Ninh có khoảng 5.000 tàu cá và tàu du lịch sử dụng động cơ công suất 100 ÷
500 Hp [79]. Báo cáo hội nghị sơ kết triển khai nghị định 67 của Chính Phủ về đóng
mới tàu cá tại Hà Nội tháng 4/2015 [89], đã đóng mới và nâng cấp động cơ qua sử
dụng có công suất từ 400 Hp trở lên đạt 385 tàu. Thống kê năm 2015 [5], [78], các loại
động cơ sử dụng cho phương tiện thủy ở đồng bằng sông Mê Kông và tại các tỉnh
Duyên hải Miền Trung - Việt Nam chủ yếu tập trung vào động cơ diesel được sản xuất
bởi một số hãng như: Cummins, Hino, Mitsubishi, Yanmar, Isuzu và Daewoo.
Theo số liệu tại các trung tâm đóng mới, sửa chữa và cung cấp động cơ cho
phương tiện thủy (Viện chế tạo Tàu thủy Đại học Nha Trang, Công ty đóng Tàu
Vinashin Nha Trang, Công ty thiết bị động lực Tân Thành và Công ty cơ khí Thủy sản
III TPHCM), số lượng động cơ được trang bị đa phần thuộc các hãng sản xuất như
trên, có nhiều đặc điểm tương đồng nhau như: Hình dạng buồng cháy, tỷ số nén,
đường kính xy lanh, hành trình piston, kết cấu hệ thống nhiên liệu, các thông số về áp
suất phun, góc phun sớm định mức. Bảng 1.1 trình bày thông số kỹ thuật của một số
loại động cơ diesel đang sử dụng phổ biến cho phương tiện thủy.

6