Nghiên cứu điều khiển động cơ phun xăng trang bị bộ xúc tác tạo hỗn hợp khí giàu hydro (Luận án tiến sĩ)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (593.27 KB, 170 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------------
------------
LÊ ĐĂNG ĐÔNG
NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
PHUN XĂNG TRANG BỊ BỘ XÚC TÁC
TẠO HỖN HỢP KHÍ GIÀU HYDRO
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
HÀ NỘI - 2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------------
------------
LÊ ĐĂNG ĐÔNG
NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
PHUN XĂNG TRANG BỊ BỘ XÚC TÁC
TẠO HỖN HỢP KHÍ GIÀU HYDRO
Ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực
Mã số: 9520116
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. GS. TS PHẠM MINH TUẤN
2. TS TRẦN ANH TRUNG
HÀ NỘI - 2019
LỜI CAM ĐOAN
Tôi, Lê Đăng Đông, xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu do tôi thực hiện dưới sự
hướng dẫn của GS.TS Phạm Minh Tuấn và TS Trần Anh Trung. Lu n án có sử dụng m t
phần k t qủa do tôi và nhóm nghiên cứu thực hiện trong Đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu
phát triển công nghệ tạo khí giàu hydro để bổ sung cho động cơ xăng nhằm nâng cao hiệu
quả sử dụng nhiên liệu và giảm phát thải động cơ”, mã số KC.05.24/11-15 do GS.TS Lê
Anh Tuấn làm chủ nhiệm đề tài, cơ quan chủ trì đề tài là Trường Đại học Bách khoa Hà N i,
thu c Chương trình khoa học công nghệ cấp nhà nước KC.05/11-15 “Nghiên cứu ứng dụng
và phát triển công nghệ năng lượng”, do B Khoa học và Công nghệ quản lý. Tôi đã được
chủ nhiệm đề tài đồng ý cho sử dụng m t phần k t qủa của Đề tài cấp nhà nước vào việc vi t
và bảo vệ lu n án.
Tôi xin cam đoan các số liệu k t qủa nêu trong lu n án là trung thực và chưa từng được
ai công bố trong các công trình nào khác!
Hà Nội, tháng
năm 2019
TẬP THỂ HƯỚNG DẪN
Người hướng dẫn 1
Người hướng dẫn 2
Nghiên cứu sinh
GS.TS Phạm Minh Tuấn
TS Trần Anh Trung
Lê Đăng Đông
i
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin trân trọng cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà N i, Viện Đào tạo Sau đại học,
Viện Cơ khí Đ ng lực và B môn Đ ng cơ đốt trong đã cho phép tôi thực hiện đề tài nghiên
cứu này tại Trường Đại học Bách khoa Hà N i. Xin cảm ơn Viện Đào tạo Sau đại học và
Viện Cơ khí Đ ng lực về sự hỗ trợ và giúp đỡ trong suốt quá trình tôi thực hiện lu n án.
Tôi xin trân trọng cảm ơn GS.TS Phạm Minh Tuấn và TS Trần Anh Trung đã hướng dẫn
tôi h t sức t n tình và chu đáo để tôi có thể thực hiện và hoàn thành lu n án.
Tôi xin trân trọng bi t ơn Thầy, Cô trong B môn và Phòng thí nghiệm Đ ng cơ đốt trong,
Trường Đại học Bách khoa Hà N i đã luôn giúp đỡ và dành cho tôi những điều kiện h t sức
thu n lợi để tôi hoàn thành lu n án này.
Tôi xin trân trọng cảm ơn GS.TS Lê Anh Tuấn, Chủ nhiệm đề tài KC.05.24/11-15 cùng
các thành viên đã cho tôi tham gia thực hiện đề tài và sử dụng k t quả nghiên cứu để thực
hiện lu n án.
Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm Kỹ thu t Hưng Yên, Ban chủ
nhiệm Khoa Cơ khí đ ng lực và các Thầy, Cô trong Khoa đã h u thuẫn và đ ng viên tôi
trong suốt quá trình nghiên cứu học t p.
Tôi xin bày tỏ lòng bi t ơn sâu sắc đ n các Thầy, Cô phản biện, các Thầy, Cô trong h i
đồng đã đồng ý đọc duyệt và góp các ý ki n quý báu để tôi có thể hoàn chỉnh lu n án này.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp và những
người đã đ ng viên khuy n khích tôi trong suốt thời gian tôi tham gia nghiên cứu và thực
hiện nghiên cứu này.
Hà Nội, ngày
tháng
Nghiên cứu sinh
Lê Đăng Đông
ii
năm 2019
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN........................................................................................................................ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT..........................................................vii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU........................................................................................xii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ.......................................................................xiii
MỞ ĐẦU 1
i Lý do chọn đề tài ................................................................................................................. 1
ii Mục tiêu và n i dung nghiên cứu của đề tài....................................................................... 2
iii Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài .................................................................... 3
iv Phương pháp nghiên cứu của đề tài................................................................................... 3
v Ý nghĩa khoa học của đề tài................................................................................................ 4
vi Ý nghĩa thực tiễn của đề tài............................................................................................... 4
vii Điểm mới của lu n án ...................................................................................................... 4
viii Bố cục chính của lu n án................................................................................................. 5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU.............................................. 6
1.1 Vấn đề giảm tiêu hao nhiên liệu và phát thải của đ ng cơ xăng ..................................... 6
1.2 Các biện pháp giảm tiêu hao nhiên liệu và phát thải cho đ ng cơ xăng ......................... 6
1.2.1 Các biện pháp liên quan đ n đ ng cơ........................................................................... 7
1.2.2 Xử lý khí thải ................................................................................................................ 9
1.3 Nghiên cứu sử dụng nhiên liệu hydro cho đ ng cơ xăng .............................................. 10
1.3.1 Bổ sung hydro cho đ ng cơ xăng ............................................................................... 10
1.3.2 Bổ sung hỗn hợp khí giàu hydro cho đ ng cơ xăng ................................................... 16
1.3.2.1 Bổ sung hỗn hợp giàu hydro từ ô xy hóa không hoàn toàn nhiên liệu .................... 16
1.3.2.2 Bổ sung hỗn hợp giàu hydro từ ô xy hóa nhiên liệu bằng plasma........................... 18
1.3.2.3 Bổ sung hỗn hợp giàu hydro từ bi n đổi nhiệt hóa nhiên liệu với hơi nước ........... 19
1.4 Hướng ti p c n của lu n án ........................................................................................... 22
1.5 Tổng quan về xây dựng mô hình đ ng cơ ..................................................................... 23
1.6 Tổng quan về xây dựng hệ thống điều khiển................................................................. 26
1.7 N i dung nghiên cứu ..................................................................................................... 31
1.8 K t lu n chương 1 ......................................................................................................... 32
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ PHUN XĂNG
ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG HỖN HỢP GIÀU HYDRO VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ......... 33
2.1 Đặt vấn đề...................................................................................................................... 33
2.2 Mô hình tổng quan đ ng cơ phun xăng trang bị b xúc tác tạo hỗn hợp giàu hydro .... 34
2.3 Mô hình thành phần....................................................................................................... 35
2.3.1 Mô hình trao đổi khí ................................................................................................... 35
2.3.1.1 Xác định lượng khí đi qua bướm ga ........................................................................ 35
2.2.1.2 Xác định lượng khí đi qua xu páp nạp..................................................................... 37
2.2.1.3 Xác định lượng khí đi qua xu páp xả....................................................................... 38
2.3.2 Mô hình b xúc tác ..................................................................................................... 39
iii
2.3.3 Mô hình cháy.............................................................................................................. 41
2.3.3.1 Cơ sở lựa chọn mô hình cháy .................................................................................. 41
2.3.3.2 Mô hình cháy........................................................................................................... 43
2.3.3.3 Mô hình truyền nhiệt ............................................................................................... 46
2.3.4 Mô hình tổn thất cơ khí của đ ng cơ .......................................................................... 46
2.3.5 Mô hình đ ng học, đ ng lực học của đ ng cơ ........................................................... 49
2.4 Mô hình điều khiển........................................................................................................ 50
2.4.1 Lọc nhiễu tín hiệu đo .................................................................................................. 51
2.4.2 Thu t toán tra bảng ..................................................................................................... 53
2.4.2.1 N i suy m t chiều 1D.............................................................................................. 53
2.4.2.2 N i suy hai chiều 2D ............................................................................................... 54
2.4.3 B điều khiển vòng kín............................................................................................... 54
2.4.3.1 Hàm truyền vòng kín ............................................................................................... 55
2.4.3.2 B điều khiển PID ................................................................................................... 55
2.5 K t lu n chương 2 ......................................................................................................... 57
CHƯƠNG 3. ĐỘNG CƠ PHUN XĂNG SỬ DỤNG HỖN HỢP GIÀU HYDRO VÀ MÔ
HÌNH MÔ PHỎNG ............................................................................................................. 58
3.1 Đặt vấn đề...................................................................................................................... 58
3.2 Đối tượng nghiên cứu và nhiên liệu thử nghiệm ........................................................... 58
3.2.1 Đ ng cơ nghiên cứu.................................................................................................... 58
3.2.2 Nhiên liệu thử nghiệm ................................................................................................ 59
3.3 Thi t k lắp đặt hệ thống cung cấp nhiên liệu cho đ ng cơ và b xúc tác .................... 59
3.3.1 Hệ thống cung cấp hỗn hợp giàu hydro tiêu chuẩn cho đ ng cơ................................ 59
3.3.2 Hệ thống cung cấp xăng và nước cho b xúc tác ....................................................... 60
3.4 Xác định vùng thường xuyên hoạt đ ng của đ ng cơ ................................................... 61
3.5 Xác định các tham số đầu vào cơ bản cho mô hình đ ng cơ......................................... 62
3.5.1 Xác định quy lu t phối khí ......................................................................................... 62
3.5.2 Xác định lưu lượng khí đi qua xu páp ........................................................................ 63
3.5.3 Xác định đặc tính của vòi phun .................................................................................. 64
3.5.4 Áp suất xi lanh............................................................................................................ 65
3.6 Phân tích số liệu thực nghiệm và xây dựng mô hình đ ng cơ....................................... 68
3.6.1 Xác định hệ số lưu lượng của dòng khí đi qua xu páp ............................................... 68
3.6.2 Xác định tốc đ tỏa nhiệt............................................................................................ 69
3.6.3 Xác định thời điểm bắt đầu cháy, khoảng thời gian cháy........................................... 71
3.6.4 Xây dựng mô hình đ ng cơ ........................................................................................ 74
3.7 Đánh giá đ tin c y của mô hình đ ng cơ ..................................................................... 75
3.7.1 Đánh giá về lưu lượng không khí nạp 75
3.7.2 Đánh giá về tỉ lệ cháy và tốc đ tỏa nhiệt................................................................... 76
3.7.3 Đánh giá về áp suất xi lanh......................................................................................... 78
3.7.4 Đánh giá về mô men và công suất.............................................................................. 81
3.8 B điều khiển đ ng cơ phun xăng điện tử trang bị b xúc tác tạo hỗn hợp giàu hydro 83
3.8.1 B điều khiển đ ng cơ sử dụng hỗn hợp giàu hydro.................................................. 83
3.8.2 Các khối tính toán các thông số làm việc của đ ng cơ............................................... 84
3.8.2.1 Khối xác định kỳ làm việc của đ ng cơ .................................................................. 84
iv
3.8.2.2 Các khối xác định và điều khiển góc đánh lửa sớm ................................................ 87
3.8.2.3 Các khối xác định và điều khiển lượng nhiên liệu phun vào đường ống nạp ......... 89
3.8.2.4 Các khối xác định và điều khiển lượng phun vào b xúc tác .................................. 90
3.8.2.5 Các khối xác định và điều khiển tốc đ không tải................................................... 91
3.8.3 Đánh giá b điều khiển............................................................................................... 91
3.8.3.1 K t quả chương trình nh n dạng kỳ làm việc của đ ng cơ ..................................... 92
3.8.3.2 K t quả chương trình điều khiển không tải ............................................................. 93
3.9 K t lu n chương 3 ......................................................................................................... 94
CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM................................................................. 95
4.1 Đặt vấn đề và các mục tiêu nghiên cứu thử nghiệm...................................................... 95
4.2 Phạm vi, phương pháp và điều kiện thực nghiệm ......................................................... 95
4.2.1 Phạm vi nghiên cứu thực nghiệm ............................................................................... 95
4.2.2 Phương pháp thực nghiệm.......................................................................................... 96
4.2.3 Điều kiện nghiên cứu thực nghiệm............................................................................. 96
4.3 Quy trình, ch đ và trang thi t bị thử nghiệm.............................................................. 97
4.3.1 Thử nghiệm thu th p số liệu xây dựng mô hình mô phỏng đ ng cơ trên băng thử công
suất đ ng cơ......................................................................................................................... 97
4.3.1.1 Thử nghiệm xây dựng đặc tính ngoài của đ ng cơ ................................................. 98
4.3.1.2 Thử nghiệm xác định giới hạn cháy của đ ng cơ.................................................... 99
4.3.2 Thử nghiệm hiệu chuẩn và đánh giá hệ thống điều khiển trên bệ thử đ ng lực học xe
máy CD20” ......................................................................................................................... 99
4.3.2.1 Thử nghiệm hiệu chuẩn hệ thống điều khiển ....................................................... 100
4.3.2.2 Thử nghiệm đánh giá hệ thống điều khiển ........................................................... 102
4.4 K t quả thực nghiệm đ ng cơ trên băng thử công suất .............................................. 103
4.4.1 K t quả thử nghiệm đ ng cơ ở ch đ toàn tải ........................................................ 103
4.4.2 K t quả thử nghiệm đ ng cơ ở ch đ cháy nghèo ................................................. 105
4.4.2.1 Ảnh hưởng của hỗn hợp giàu hydro đ n giới hạn cháy nghèo ............................. 105
4.4.2.2 Ảnh hưởng của hỗn hợp giàu hydro đ n hiệu suất có ích của đ ng cơ ................ 107
4.4.2.3 Ảnh hưởng của hỗn hợp giàu hydro đ n suất tiêu thụ năng lượng ....................... 108
4.4.2.4 Nhiệt đ khí xả của đ ng cơ tại ch đ cháy nghèo ............................................. 109
4.4.2.5 Ảnh hưởng của hỗn hợp giàu hydro đ n phát thải của đ ng cơ tại ch đ cháy
nghèo
110
4.5 K t quả thử nghiệm đánh giá hệ thống điều khiển ĐCPX trang bị BXT tạo HHGH trên
băng thử đ ng lực học xe máy CD 20” ............................................................................ 112
4.5.1 Tại 10% đ mở bướm ga ......................................................................................... 112
4.5.2 Tại 20% đ mở bướm ga ......................................................................................... 114
4.5.3 Tại 30% đ mở bướm ga ......................................................................................... 117
4.5.4 Tại 50% đ mở bướm ga ......................................................................................... 119
4.5.5 K t quả thử nghiệm theo chu trình thử ECE-R40 ................................................... 121
4.6 K t lu n chương 4 ...................................................................................................... 123
KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ........................................................ 124
K t lu n chung: ................................................................................................................. 124
Hướng phát triển: .............................................................................................................. 125
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................ 126
v
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ........................................................ 131
PHỤ LỤC 1
Phụ lục 1. Mô hình mô phỏng trong Matlab/Simulink ......................................................... 1
Phụ lục 1.1 Mô hình trao đổi khí .......................................................................................... 1
Phụ lục 1.2 Mô hình cháy ..................................................................................................... 1
Phụ lục 1.3 Mô hình tổn thất cơ khí ..................................................................................... 2
Phụ lục 1.4 Mô hình đ ng học .............................................................................................. 2
Phụ lục 2. Các thông số thực nghiệm ................................................................................... 3
Phụ lục 2.1 Quy lu t phối khí ............................................................................................... 3
Phụ lục 2.3 Tốc đ tỏa nhiệt ở ch đ toàn tải, đ ng cơ sử dụng xăng nguyên bản ............ 4
Phụ lục 2.4 Tốc đ tỏa nhiệt tại n=4500 vg/ph, Me=2Nm ................................................... 4
Phụ lục 2.5 Tốc đ tỏa nhiệt tại n=5300 vg/ph, Me=3Nm ................................................... 5
Phụ lục 2.6 Tỉ lệ cháy xb ở ch đ toàn tải, đ ng cơ sử dụng xăng nguyên bản .................. 6
Phụ lục 2.7 Tỉ lệ cháy xb tại n=4500 vg/ph, Me=2Nm ........................................................ 7
Phụ lục 2.8 Tỉ lệ cháy xb tại n=5300 vg/ph, Me=3Nm ........................................................ 8
Phụ lục 2.9 Bảng MAP đánh lửa .......................................................................................... 8
Phụ lục 2.10 Bảng MAP lượng nhiên liệu phun tại vòi phun chính ..................................... 9
Phụ lục 2.11 Bảng MAP lượng xăng, nước phun vào BXT ............................................... 11
Phụ lục 3. Các trang thi t bị chính dùng trong thử nghiệm ................................................ 12
Phụ lục 3.1 Thi t bị đo lượng nhiên liệu tiêu thụ AVL 733S ............................................. 12
Phụ lục 3.2 Tủ phân tích khí thải AVL CEB II .................................................................. 13
Phụ lục 3.3 Hệ thống đo AVL 620 Indiset ......................................................................... 14
Phụ lục 3.4 Mô đun điều khiển đ ng cơ (MotoHawk Control Solutions) .......................... 15
Phụ lục 3.5 Băng thử đ ng cơ DW-16 ............................................................................... 16
Phụ lục 3.6 Cảm bi n đo lambda dải r ng LSU 4.9 ........................................................... 17
Phụ lục 3.7 Cảm bi n lưu lượng khí nạp ............................................................................ 17
Phụ lục 3.8 Cảm bi n lưu lượng hỗn hợp giàu hydro ......................................................... 18
Phụ lục 3.9 Băng thử đ ng lực học xe máy Chassis dynamometer 20’’ (CD20”) ............. 18
Phụ lục 4. M t số hình ảnh thực nghiệm trong quá trình thực hiện lu n án ....................... 19
Phụ lục 4.1 Thực nghiệm xác định quy lu t phối khí của đ ng cơ 3V i.e 150. .................. 19
Phụ lục 4.2 Đ ng cơ Liberty 3V i.e 150 được lắp đặt trên băng thử công suất đ ng cơ DW16 chuẩn bị cho các thí nghiệm cơ bản .............................................................................. 20
Phụ lục 4.3 Chạy thử hệ thống thử nghiệm đ ng cơ trên băng thử công suất .................... 20
Phụ lục 4.4 Hiệu chỉnh hệ thống thử nghiệm đ ng cơ trên băng thử công suất ................. 20
Phụ lục 4.5 Thử nghiệm đ ng cơ trên băng thử công suất, xác định các b tham số đầu vào
cho mô hình mô phỏng đ ng cơ ......................................................................................... 21
Phụ lục 4.6 Xe Liberty 3V i.e 150 lắp đặt cho thử nghiệm hiệu chỉnh b thông số điều khiển
và thử nghiệm đối chứng trên Dyno. .................................................................................. 21
Phụ lục 4.7 Kiểm tra hiệu chỉnh xe Liberty 3V i.e trước khi thử nghiệm trên Dyno ......... 21
Phụ lục 4.8 Vị trí lắp đặt vòi phun, b xúc tác và cảm bi n lambda dải r ng .................... 22
Phụ lục 4.9 Thử nghiệm hiệu chỉnh hệ thống điều khiển đ ng cơ trên xe ......................... 22
Phụ lục 4.10 Hiệu chỉnh các b tham số hệ thống điều khiển đ ng cơ trên Dyno ............. 22
vi
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
A. Danh mục các ký hiệu
Ký hiệu
Diễn giải
Đơn vị
-
a
Tham số mô hình Wiebe
A
Ti t diện lưu thông của bướm ga
A/F
Tỉ lệ không khí trên nhiên liệu (Air Fuel Ratio)
Abc
Diện tích tức thời của thành vách buồng cháy
m2
Aev
Ti t diện lưu thông của xu páp xả
m2
Aiv
Apis
Ti t diện lưu thông của xu páp nạp
m2
Diện tích đỉnh piston
m2
aθ
Bcyl
Khoảng cách từ tâm chốt piston đ n tâm trục khuỷu
m
Đường kính xi lanh
m
BSEC
Suất tiêu hao năng lượng (Brake Specific Energy Consumption)
BTE
Hiệu suất nhiệt có ích (Brake Thermal Efficiency)
CA
Góc quay trục khuỷu (CrankShaft Angle)
COVimep
Hệ số bi n thiên áp suất chỉ thị trung bình (Coefficient Of
Variation in indicated mean effective pressure)
CBdelay
Góc cháy trễ
Cf, ev
Hệ số lưu lượng của dòng khí đi qua xu páp xả
-
Cf, iv
Hệ số lưu lượng của dòng khí đi qua xu páp nạp
-
Cf, th
Hệ số lưu lượng của dòng khí đi qua bướm ga
-
Cm1
Hệ số thực nghiệm phụ thu c vào biên dạng xéc măng
-
Cm2
Hệ số đánh giá ảnh hưởng do ma sát đối với xéc măng khí trên
cùng do bôi trơn không đầy đủ
-
Cm3
Hệ số tính đ n ảnh hưởng của các tác đ ng làm thay đổi đ dày
màng dầu do piston bị nghiêng
-
Cm4
Hệ số ma sát thực nghiệm
-
Cm5
Hệ số phụ thu c mặt phân cách của cơ cấu cam, cơ cấu dẫn
đ ng cam
-
Cm6
C̅
Hệ số thực nghiệm
-
d
Đường kính trục bướm ga
m
D
Đường kính bướm ga
m
Dev
Đường kính xu páp xả
m
Div
dQhr /dt
Đường kính xu páp nạp
m
Tốc đ tỏa nhiệt trong xi lanh
J/s
Tốc đ truyền nhiệt cho thành vách buồng cháy
J/s
dQht /dt
m2
-
MJ/kW.h
o
CA
-
o
CA
V n tốc trung bình của piston
m/s
vii
Ký hiệu
dωe /dt
Diễn giải
Gia tốc góc của trục khuỷu
Đơn vị
rad/s2
dU/dt
dVcyl /dt
Tốc đ bi n thiên n i năng trong xi lanh
h
Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu
hexh
hin,cyl
Enthanpi của khí xả
J/kg
Enthanpi của khí nạp
J/kg
hoil
Bề dày của màng dầu bôi trơn
Imep
Áp suất chỉ thị trung bình (Indicated mean effective pressure)
ITE
Hiệu suất nhiệt chỉ thị (Indicated Thermal Efficiency)
Ie
Mô men quán tính của đ ng cơ
k
Hệ số đoạn nhiệt
-
L
Chiều dài thanh truyền
m
Liv
Lpis
Đ nâng của xu páp nạp
m
Chiều dài của thân piston
m
m
Tham số đặc trưng cho quá trình cháy của mô hình Wiebe
-
MAP
Áp suất tuyệt đối đường nạp (Manifolds Absolute Pressures)
kPa
MBT
Mô men có ích lớn nhất (Maximum Brake Torque)
N.m
Maub
Mô men tổn hao cơ giới cho các dẫn đ ng phụ
N.m
Me
Mô men có ích của đ ng cơ
N.m
Mlb
Mô men ma sát do tải tác dụng lên các ổ trục
N.m
Mm
Mpis
Mô men tổn hao cơ giới
N.m
Mô men ma sát của thân piston
N.m
Mrm
Mô men ma sát nửa ướt của xéc măng
N.m
Mrv
Mô men cản của xéc măng do đ nhớt của dầu bôi trơn
N.m
Mval
mKK_MP
Mô men tổn hao cơ giới do dẫn đ ng cơ cấu phân phối khí
N.m
Lưu lượng không khí nạp mô phỏng
kg/h
mKK_TN
Lưu lượng không khí nạp thực nghiệm
kg/h
ṁ exh
Lưu lượng khí xả
g/s
ṁ H2
ṁ H2_mix
Khối lượng HHGH cấp cho mỗi chu trình
kg
Lượng HHGH phun từ vòi phun
g/s
ṁ im, th
Lưu lượng không khí đi qua bướm ga
g/s
ṁ in, cyl
Lưu lượng không khí đi vào xi lanh
g/s
ṁ xang
Khối lượng nhiên liệu xăng cấp cho mỗi chu trình
kg
ṁ xangbxt
Lượng xăng cấp cho b xúc tác mỗi chu trình
g
naring
Số xéc măng khí
-
ncyl
Số xi lanh của đ ng cơ
-
ne
Tốc đ đ ng cơ
Tốc đ thay đổi thể tích công tác trong xi lanh đ ng cơ
J/s
m3/s
W/m2K
m
kPa
kg.m2
vg/ph
viii
Ký hiệu
Diễn giải
Đơn vị
-
noring
Số xéc măng dầu
Ns
Tải trọng của lò xo xu páp
N
nv
pcyl
Số xu páp
-
Áp suất trong xi lanh
Pa
pim
Áp suất trên đường ống nạp
Pa
Áp suất khí trời
Pa
po
pe
Áp suất đàn hồi của xéc măng
N/m2
Qmeas
Lưu lượng khí đi qua xu páp
QHV_H2_mix Nhiệt trị thấp của hỗn hợp giàu hydro
QHV_xang
Nhiệt trị thấp của nhiên liệu xăng
l/s
J/kg
J/kg
r
Bán kính quay của trục khuỷu
m
RON
Chỉ số ốc tan nghiên cứu (Research Octane Number)
-
R1
Tham số không thứ nguyên
-
Rim
rjb
Hằng số chất khí trong đường nạp
Ro
Hằng số chất khí
S
Hành trình của piston
SA
Góc đánh lửa sớm
Tbxt
Tcyl
Nhiệt đ b xúc tác
o
Nhiệt đ của khí cháy trong xi lanh
K
Texh
Nhiệt đ bên trong đường xả
K
Tim
Tcylmax
Nhiệt đ bên trong đường ống nạp
K
Nhiệt đ quá trình cháy lớn nhất
K
To
Nhiệt đ khí trời
K
Tw
Nhiệt đ của thành vách buồng cháy
K
Vc
Vcyl
Thể tích buồng cháy của đ ng cơ
m3
Thể tích tức thời của xi lanh
m3
Vdisp
Thể tích công tác của đ ng cơ
m3
VHHGH
Lưu lượng hỗn hợp giàu hydro
lít/ph
Vim
Thể tích đường nạp
m3
x
Chuyển vị của piston
m
xb
Tỉ lệ cháy
-
y
Tốc đ cháy
-
Wc
Bề dày của xéc măng khí
m
Wo
Bề dày của xéc măng dầu
J/kg.K
Bán kính của bề mặt ma sát bên ngoài của ổ đỡ
m
J/kg.K
m
o
CA
C
m
θ
Góc quay trục khuỷu
o
θd
Góc cháy chính của hỗn hợp nhiên liệu
o
CA
ix
CA
Ký hiệu
θEVO
Diễn giải
Góc quay trục khuỷu tương ứng với vị trí xu páp thải mở
θo
Góc bắt đầu cháy của hỗn hợp (góc cháy trễ)
o
θSA
μoil
Góc quay trục khuỷu tưsơng ứng với vị trí đánh lửa sớm
o
%m
Phần trăm theo khối lượng
%
%V
Phần trăm theo thể tích
%
Góc mở của bướm ga
đ
o
δ̅
Góc mở không tải của bướm ga
đ
Tốc đ trung bình của khí thể trong xi lanh
m/s
Tốc đ góc của trục khuỷu
rad/s
Thông số k t cấu đ ng cơ
-
p
Đ chênh lệch áp suất phía trước và sau xu páp
γ
Chỉ số đa bi n
-
ε
Tỉ số nén của đ ng cơ
-
λ
Hệ số dư lượng không khí
-
Đ nhớt đ ng học của dầu bôi trơn
Đơn vị
o
CA
CA
CA
kg/ms
mmH2O
ρ
Khối lượng riêng của khí
kg/m3
ϕ
Hệ số tỉ lệ hòa khí tương đương ϕ=1/λ
-
x
B. Danh mục các chữ viết tắt
Ký hiệu
BXT
Diễn giải
B xúc tác
ĐCD
Đ ng cơ diesel
ĐCĐT
Đ ng cơ đốt trong
ĐCPX
Đ ng cơ phun xăng điện tử
ĐCX
Đ ng cơ xăng
ECM
Mô đun điều khiển (Electronic Control Modul)
ECU
B điều khiển trung tâm (Electronic Control Unit)
EFI
Phun xăng điện tử (Electronic Fuel Injection)
EGR
Tuần hoàn khí xả (Exhaust Gas Recirculation)
GDI
Phun xăng trực ti p (Gasoline Direct Injection)
HHGH
Hỗn hợp khí giàu hydro
IEA
Cơ quan Năng lượng Quốc t (International Energy Agency)
MFB
Tỉ lệ hỗn hợp đã cháy (Mass Fraction Burn)
NCS
Nghiên cứu sinh
NLGH
Nhiên liệu giàu hydro
PTGT
Phương tiện giao thông
SA
Góc đánh lửa sớm (Spark Advance)
SIL
Mô hình điều khiển ghép chung với mô hình đ ng cơ trên cùng m t mô
hình (Software In the Loop Simulation)
SQP
Phương pháp quy hoạch toàn phương liên tục (Sequential Quadratic
Programming)
xi
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Thông số cơ bản của m t số nhiên liệu [9, 34, 35] ............................................. 10
Bảng 2.1 Lượng nhiên liệu cấp cho BXT và lượng HHGH tạo thành [58] ....................... 40
Bảng 2.2 Các hệ số xác định chỉ số đa bi n cho trường hợp cháy nghèo ở ĐCX [76] ...... 45
Bảng 2.3 Các hệ số thực nghiệm ei [82]............................................................................. 48
Bảng 2.4 Các tham số PID theo phương pháp Ziegler-Nichols thứ nhất [90] ................... 56
Bảng 3.1 Những thông số cơ bản của đ ng cơ 3V i.e [91] ................................................ 58
Bảng 3.2 Các thông số kỹ thu t của xăng A95 [92]........................................................... 59
Bảng 3.3 Áp suất cực đại trong xi lanh đ ng cơ tại các ch đ thí nghiệm ....................... 68
Bảng 3.4 Giá trị θo và θd tính toán từ áp suất xi lanh thực nghiệm ..................................... 72
Bảng 3.5 Giá trị θo và θd dự đoán từ hàm mô phỏng ......................................................... 74
Bảng 3.6 So sánh lưu lượng khí nạp ở ch đ toàn tải, đ ng cơ chạy xăng nguyên bản ... 76
Bảng 3.7 So sánh mô men và công suất đ ng cơ chạy xăng nguyên bản ở ch đ toàn tải81
Bảng 4.1 Phát thải của đ ng cơ khi sử dụng xăng nguyên bản tại ch đ toàn tải .......... 103
Bảng 4.2 COV imep tại 4500 và 5300 vg/ph ................................................................... 106
Bảng 4.3 Hiệu suất có ích của đ ng cơ tại 4500 và 5300 vg/ph ...................................... 108
Bảng 4.4 Suất tiêu thụ năng lượng quy đổi ra xăng tại 4500 và 5300 vg/ph ................... 108
Bảng 4.5 Nhiệt đ khí xả ở ch đ cháy nghèo tại 4500 và 5300 vg/ph .......................... 109
Bảng 4.6 phát thải của đ ng cơ tại ch đ tải b ph n 4500 và 5300 vg/ph .................... 111
Bảng 4.7 Đặc tính đ ng cơ khi làm việc ở 10% bướm ga................................................ 112
Bảng 4.8 Phát thải của đ ng cơ khi làm việc ở 10% bướm ga......................................... 114
Bảng 4.9 Đặc tính đ ng cơ khi làm việc ở 20% bướm ga................................................ 115
Bảng 4.10 Phát thải của đ ng cơ khi làm việc ở 20% bướm ga ...................................... 117
Bảng 4.11 Đặc tính đ ng cơ khi làm việc ở 30% bướm ga ............................................. 118
Bảng 4.12 Phát thải của đ ng cơ khi làm việc ở 30% bướm ga ...................................... 119
Bảng 4.13 Đặc tính đ ng cơ khi làm việc ở 50% bướm ga ............................................. 120
Bảng 4.14 Phát thải của đ ng cơ khi làm việc ở 50% bướm ga ...................................... 121
Bảng 4.15 K t quả thử nghiệm xe Liberty theo chu trình thử ECE R40 ......................... 123
xii
Luận án đầy đủ ở file: Luận án Full
