Nghiên cứu ảnh hưởng của tuần hoàn khí thải đến các chỉ tiêu kỹ thuật và môi trường của động cơ diesel phun nhiên liệu điện tử khi sử dụng diesel sinh học b10 và b20

BỘ QUỐC PHÒNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

TRẦN TRỌNG TUẤN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TUẦN HOÀN KHÍ THẢI ĐẾN CÁC
CHỈ TIÊU KỸ THUẬT VÀ MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL
PHUN NHIÊN LIỆU ĐIỆN TỬ KHI SỬ DỤNG DIESEL SINH HỌC B10
VÀ B20

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI – NĂM 2019


BỘ QUỐC PHÒNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

TRẦN TRỌNG TUẤN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TUẦN HOÀN KHÍ THẢI ĐẾN CÁC
CHỈ TIÊU KỸ THUẬT VÀ MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL
PHUN NHIÊN LIỆU ĐIỆN TỬ KHI SỬ DỤNG DIESEL SINH HỌC B10
VÀ B20

Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực
Mã số:

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Nguyễn Hoàng Vũ
2. PGS.TS. Vũ Ngọc Khiêm

HÀ NỘI – NĂM 2019


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu do tôi thực hiện. Luận án có sử dụng
một phần kết quả do tôi và nhóm nghiên cứu thực hiện trong Đề tài cấp Quốc gia
“Nghiên cứu, chế tạo thử nghiệm ECU phù hợp cho việc sử dụng nhiên liệu sinh
học biodiesel với các mức pha trộn khác nhau”, mã số ĐT.08.14/NLSH do Đại tá,
PGS.TS Nguyễn Hoàng Vũ là Chủ nhiệm đề tài và cơ quan chủ trì là Học viện Kỹ
thuật Quân Sự, thuộc Đề án Phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn
đến năm 2025. Tôi đã được Chủ nhiệm đề tài đồng ý cho sử dụng một phần kết quả
nghiên cứu của Đề tài cấp Quốc gia vào việc viết và bảo vệ luận án.

Tôi xin cam đoan các số liệu kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa
từng được ai công bố trong các công trình khác.

TẬP THỂ HƯỚNG DẪN

Hà Nội, tháng 10 năm 2019

Người hướng dẫn 1

Người hướng dẫn 2

Nghiên cứu sinh

PGS.TS Nguyễn Hoàng Vũ

PGS.TS Vũ Ngọc Khiêm

Trần Trọng Tuấn


ii

LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Phòng Sau đại
học, Khoa Động lực, Bộ môn Động cơ - Học viện Kỹ thuật Quân sự đã cho phép tôi
thực hiện luận án tại Học viện Kỹ thuật Quân sự. Xin cảm ơn Phòng Sau đại học và
Khoa Động lực về sự hỗ trợ và giúp đỡ trong suốt quá trình tôi làm luận án.

Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Công nghệ Giao thông
Vận tải, Khoa Cơ khí và các thầy trong Khoa đã tạo điều kiện và động viên tôi
trong suốt quá trình nghiên cứu học tập.
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Hoàng Vũ và PGS.TS Vũ
Ngọc Khiêm đã hướng dẫn tôi hết sức tận tình và chu đáo để tôi có thể thực
hiện và hoàn thành luận án.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy thuộc Bộ môn Động cơ, Khoa
Động lực, Học viện KTQS và các chuyên gia thuộc lĩnh vực Cơ khí – Động lực

trong và ngoài Học viện đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho NCS trong quá
trình thực hiện và hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng thí nghiệm Động cơ, Viện Cơ khí Động
lực/Đại học Bách khoa Hà Nội, Phòng thí nghiệm động cơ, Trung tâm Công nghệ
Cơ khí/Đại học Công nghệ Giao thông vận tải luôn giúp đỡ và dành cho tôi những
điều kiện tốt nhất để thực hiện quá trình nghiên cứu thực nghiệm.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm đề tài ĐT.08.14/NLSH đã đồng
ý cho tôi sử dụng một số kết quả nghiên cứu của đề tài để viết và bảo vệ luận án.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, những
người đã động viên, khuyến khích tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và thực hiện

công trình này.
Nghiên cứu sinh

Trần Trọng Tuấn


iii

MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN.............................................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................................... ii
MỤC LỤC.......................................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT............................................................ vi
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU................................................................................................ ix
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ................................................................................... xi
MỞ ĐẦU............................................................................................................................................. 1
Mục đích nghiên cứu của luận án............................................................................................... 2
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.............................................................................................. 2

Phương pháp nghiên cứu của luận án....................................................................................... 2
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn..................................................................................................... 3
Bố cục của luận án........................................................................................................................... 4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
5
1.1. Tổng quan về hệ thống tuần hoàn khí thải trên động cơ............................................ 5
1.1.1. Lịch sử nghiên cứu và phát triển hệ thống tuần hoàn khí thải....................... 5
1.1.2. Vai trò của hệ thống tuần hoàn khí thải................................................................. 6
1.1.3. Phân loại hệ thống tuần hoàn khí thải.................................................................... 7
1.1.3.1. Theo áp suất của dòng khí tuần hoàn………………………….. 7
1.1.3.2. Theo nhiệt độ dòng khí tuần hoàn ……...…………………….. 10
1.1.3.3. Theo phương pháp điều khiển van tuần hoàn………………….
11
1.1.4. Các phương pháp xác định tỷ lệ tuần hoàn khí thải……………………….
11
1.1.5. Một số lưu ý khi sử dụng hệ thống tuần hoàn khí thải…………………….
12
1.2. Tổng quan về nhiên liệu sinh học..................................................................................... 13
1.2.1. Tình hình sử dụng nhiên liệu diesel sinh học......................................................... 13
1.2.2. Sự thay đổi thuộc tính của hỗn hợp biodiesel theo tỷ lệ pha trộn................17
1.2.3. Ảnh hưởng của biodiesel đến chỉ tiêu tiêu kinh tế, năng lượng và môi
18

trường
.....................................................................................................................
1.2.4. Ảnh hưởng của thuộc tính nhiên liệu đến thuộc tính dòng khí thải……….
20
1.3. Tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ tuần hoàn khí thải và nhiên
liệu sử dụng đến chỉ tiêu kinh tế, năng lượng, môi trường của động cơ…... 21
1.3.1. Trên thế giới.................................................................................................................... 21

1.3.1.1. Trên động cơ dùng hệ thống phun nhiên liệu kiểu cơ khí..........21
1.3.1.2. Trên động cơ dùng hệ thống phun nhiên liệu kiểu CR...............24
1.3.1.3. Nghiên cứu tối ưu và điều chỉnh tỷ lệ tuần hoàn khí thải.........27
1.3.2. Tại Việt Nam................................................................................................................... 29
1.4. Lựa chọn đối tượng nghiên cứu và loại nhiên liệu sử dụng...................................... 31


1.5. Trình tự và hướng nghiên cứu của đề tài........................................................................ 32


iv

1.6. Kết luận Chương 1................................................................................................................. 35
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG CHU TÌNH
CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ…………………………………………………….. 36
2.1. Các vấn đề chung................................................................................................................... 36
2.2. Lựa chọn phần mềm tính toán……………………..................................................... 37
2.3. Cơ sở tính toán chu trình công tác của động cơ…………………………….. 38
2.3.1. Mô hình vật lý của định luật nhiệt động học thứ nhất áp dụng cho động
cơ đốt trong.............................................................................................................................. 38
2.3.2. Mô hình cháy................................................................................................................. 40
2.3.2.1. Mô hình Vibe 40
2.3.2.2. Mô hình Double Vibe41
2.3.2.3. Mô hình Vibe hai vùng
42
2.3.2.3. Mô hình MCC
42
2.3.3. Mô hình truyền nhiệt................................................................................................. 45
2.3.3.1. Mô hình truyền nhiệt trong xi lanh
45

2.3.3.2. Truyền nhiệt ở các quá trình trao đổi khí 47
2.3.4. Mô hình tính toán các thành phần khí thải của động cơ............................... 48
2.3.4.1. Mô hình tính toán NOx
48
2.3.4.2. Mô hình tính toán Soot (bồ hóng) 48
2.5. Kết luận Chương 2................................................................................................................. 49
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ CÓ TUẦN HOÀN KHÍ
THẢI VÀ SỬ DỤNG BIODIESEL…………........................................................................ 50
3.1. Xác định thông số đầu vào phục vụ cho quá trình xây dựng mô hình…….. 50
3.1.1. Các thông số về kết cấu của động cơ……………………………………. 51
3.1.2. Nhóm các thông số về hệ thống nạp, thải của động cơ………………….. 51
3.1.3. Các thông số vận hành của động cơ……………………………………... 53
3.1.4. Các thông số về quy luật cung cấp nhiên liệu…………………………… 53
3.2. Xây dựng mô hình mô phỏng CTCT của động cơ có xét đến ảnh hưởng
của tuần hoàn khí thải và loại nhiên liệu sử dụng............................................................... 55
3.3. Đánh giá và hiệu chỉnh mô hình....................................................................................... 58
3.3.1. Hiệu chỉnh các tham số trong mô hình cháy...................................................... 59
3.3.1.1. Mô hình Double Vibe60
3.3.1.2. Mô hình Vibe hai vùng
61
3.3.1.3. Mô hình MCC
62
3.3.1.4. Lựa chọn bộ thông số phù hợp cho việc tính toán pcyl 63
3.3.2. Hiệu chỉnh theo chỉ tiêu kinh tế, năng lượng của động cơ tại đường đặc
tính ngoài...................................................................................................................................... 64


v

3.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ tuần hoàn khí thải đến diễn biến áp suất và nhiệt độ

bên trong xi lanh…………………………………………………………………....
3.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ tuần hoàn đến tốc độ tỏa nhiệt và quy luật cháy…….
3.6. Ảnh hưởng của tỷ lệ tuần hoàn đến tốc độ hình thành NOx và Soot……….
3.7. Ảnh hưởng của tỷ lệ tuần hoàn khí thải đến chỉ tiêu kinh tế, năng lượng
của động cơ khi sử dụng nhiên liệu B10, B20…………………………………….
3.8. Ảnh hưởng của tỷ lệ tuần hoàn khí thải đến phát thải NOx, PM của động
cơ khi sử dụng nhiên liệu B10, B20………………………………………………..
3.9. Kết luận Chương 3…………………………………………………………….

66
72
78
84
87
90
92

CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM..................................................................
4.1. Mục đích, chế độ và đối tượng thử nghiệm................................................................... 92
4.1.1. Mục đích........................................................................................................................ 92
4.1.2. Chế độ thực nghiệm................................................................................................... 93
4.1.2.1. Hiệu chỉnh mô hình lý thuyết................................................................. 93
4.1.2.2. Xác định quy luật thay đổi %EGR của động cơ nguyên thủy
trong toàn vùng làm việc.......................................................................................... 93
4.1.2.3. Đánh giá ảnh hưởng của %EGR đến chỉ tiêu kinh tế, năng
lượng và môi trường của động cơ........................................................................ 93
4.1.3. Đối tượng thực nghiệm.............................................................................................. 96
4.2. Trang thiết bị phục vụ nghiên cứu thực nghiệm......................................................... 96
4.3. Kết quả xác định quy luật thay đổi của tỷ lệ EGR khi động cơ sử dụng
ECU nguyên thủy trong toàn vùng làm việc………………………............................... 102

4.3.1. Kết quả xác định quy luật thay đổi của tỷ lệ tuần hoàn khí thải..............102
4.3.2. Giới hạn ảnh hưởng của tỷ lệ EGR đến thông số vận hành và phát thải
của động cơ.............................................................................................................................. 103
4.4. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ EGR và loại nhiên liệu sử dụng đến
một số thuộc tính của dòng khí thải………………………………………………. 104
4.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ EGR và loại nhiên liệu sử dụng đến chỉ tiêu kinh tế,
năng lượng……………………………………....................................................................... 109
4.6. Ảnh hưởng của tỷ lệ EGR và loại nhiên liệu sử dụng phát thải NOx và PM 112
4.7. Cơ sở để lựa chọn tỷ lệ EGR mới cho động cơ khi sử dụng B10, B20................114
4.8. Kết luận Chương 4……….…………………………………………………… 120
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN………………………………………... 122
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN
QUAN ĐẾN LUẬN ÁN……………………………………………………………. 124
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………....
125
PHỤ LỤC…………………………………………………………………………... 133


vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
ASTM
B0 (DO)
Biodiesel

Bxx

BCA
BXLKT

CO
CR
CTCT
ĐCD
ĐCĐT
ĐCT
ECE R49
ECE R83
EGR
%EGR
%EGRgh

%EGRghMe


%EGRghge

%EGRghPM
%EGR_NT
%EGR_New
gct
ge
GPS


vii

Ký hiệu
GQTK
GQTC

Gkk
HC
HRR
HTPNL
KH&CN
LATS
Me
Ne
n
nc
NCKH
NCS
NOx
OECD
PM
PTCG
QCVN
QLCCNL
α
ϕ
ϕ id (ID)


ϕz
dx/dϕ
xb
Tburn
dQc/dϕ
pcyl
PTCGĐB

pz
Tcyl
TEGR


viii

Ký hiệu
TNạp
TThải
Tz
dp/dϕ
pi
pe
ηm
ηi
ηe
ECU_NT

ECU_New

VGT


ix

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Ký hiệu
Bảng 1.1

Lượn

Bảng 1.2

Sự th

Bảng 1.3

Bảng 1.4

Bảng 1.5

Sự th
công
Tỷ lệ

của đ
Tỷ lệ
động

Bảng 1.6

Thôn

Bảng 2.1

Các t

Bảng 2.2

Khoả

Bảng 2.3

Các p

Bảng 3.1

Một s

Bảng 3.2

Các t

Bảng 3.3

Bảng 3.4
Bảng 3.5
Bảng 3.6

Bảng 3.7

Kết qu

cơ làm

Kết q

ở đặc

Bộ th

Kết qu

tại n=

Kết q

trong


Bảng 3.8

Bảng 3.9

Bảng 3.10
Bảng 3.11

Bảng 3.12

Kết q
EGR

Kết qu

của %

Kết q
thành

Kết qu
tại n=
Kết qu
sử dụ
các ch


x

Ký hiệu
Bảng 3.13

Kết qu
đến m
độ tải

Bảng 4.1

Kết q

Bảng 4.2

Bảng 4.3

Bảng 4.4

Bảng 4.5

Bảng 4.6

Bảng 4.7

Bảng 4.8

Bảng 4.9

Sai số
năng

Sai số

khói c

Sự th

cơ kh

Sự th

cơ kh

Sự th

cơ kh

Kết q

sử dụ

Kết q

sử dụ

Kết q

sử dụ


xi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Ký hiệu
Hình 1.1
Hình 1.2
Hình 1.3
Hình 1.4
Hình 1.5
Hình 1.6
Hình 1.7
Hình 1.8
Hình 1.9
Hình 1.10
Hình 1.11
Hình 1.12
Hình 1.13
Hình 1.14
Hình 1.15

Hình 1.16
Hình 1.17

Hình 2.1


Hình 3.1
Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4
Hình 3.5
Hình 3.6


xii

Ký hiệu
Hình 3.7
Hình 3.8
Hình 3.9
Hình 3.10
Hình 3.11
Hình 3.12
Hình 3.13
Hình 3.14
Hình 3.15
Hình 3.16
Hình 3.17
Hình 3.18
Hình 3.19
Hình 3.20
Hình 3.21

Hình 3.22

Hình 4.1

Hình 4.2


Hình 4.3
Hình 4.4
Hình 4.5
Hình 4.6
Hình 4.7
Hình 4.8

Hình 4.9


xiii

Ký hiệu
Hình 4.10
Hình 4.11
Hình 4.12
Hình 4.13
Hình 4.14
Hình 4.15
Hình 4.16
Hình 4.17
Hình 4.18

1

MỞ ĐẦU
Tuần hoàn khí thải (EGR) là giải pháp hữu hiệu được sử dụng nhằm làm giảm
phát thải NOx từ động cơ đốt trong [20]. Bản chất của EGR là đưa một phần khí thải
quay trở lại đường nạp của động cơ nhằm làm giảm nồng độ ô xy trong hỗn hợp cháy.
Trong phần lớn các tính toán lý thuyết, dòng khí EGR thường được coi là khí trơ với
thành phần chủ yếu là CO2, [8, 15]. Tuy nhiên, trên thực tế khí EGR còn chứa các chất
khác (H2O, HC, NOx, O2, …) và với các loại nhiên liệu khác nhau thì hàm lượng các chất
trên có trong khí EGR cũng sẽ khác nhau. Các chất này sẽ có ảnh hưởng nhất định đến
chất lượng quá trình cháy tiếp theo, mức phát thải ô nhiễm của động cơ.

Mức phát thải NOx của động cơ phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ cực đại của
quá trình cháy (Tz), hàm lượng ô xy (%O2) trong hỗn hợp cháy, thời gian duy trì phản
ứng tạo NOx. Các nghiên cứu đã công bố cho thấy việc giảm nồng độ ôxy và nhiệt độ
cực đại của quá cháy sẽ giảm được mức phát thải NO x, [20, 41, 58]. Các công trình [41,
58] chỉ ra rằng việc sử dụng tỷ lệ tuần hoàn khí thải (%EGR hoặc tỷ lệ EGR) ở mức
15÷20% (mức sử dụng khá phổ biến hiện nay trên các động cơ diesel hiện đại) có thể
đem lại hiệu quả làm giảm NOx từ 40÷60% so với khi không sử dụng EGR.

Bên cạnh đó, mức phát thải PM và HC cũng có xu hướng tăng khi tăng tỷ lệ tuần
hoàn khí thải, mức độ tăng các chất phát thải nêu trên sẽ rõ ràng hơn khi tỷ lệ
EGR vượt quá mức 30% ở chế độ tải nhỏ, trung bình và khoảng 20÷25% ở chế độ
tải lớn, [41]. Như vậy, ảnh hưởng của tỷ lệ EGR đến mức phát thải của động cơ là
khác nhau khi xét đến từng chất thải độc hại có trong khí thải của động cơ.
Sử dụng nhiên liệu biodiesel có xu hướng làm tăng mức phát thải NO x của
động cơ [24, 47]. Công trình [47] dựa trên việc nghiên cứu tổng quan các công
trình nghiên cứu đánh giá về ảnh hưởng của nhiên liệu biodiesel đến chỉ tiêu kinh
tế, môi trường của động cơ đã chỉ ra rằng việc sử dụng nhiên liệu biodiesel B100

có thể làm tăng phát thải NOx của động cơ so với khi sử dụng nhiên liệu B0 vì vậy
cần có những biện pháp nhằm kiểm soát mức phát thải NO x khi động cơ chuyển
sang sử dụng nhiên liệu biodiesel trong đó có việc sử dụng tuần hoàn khí thải.

Ngày nay, động cơ được tích hợp các công nghệ hiện đại như: hệ thống
phun nhiên liệu điều khiển điện tử, tăng áp có điều khiển VGT, tuần hoàn khí
thải… và được điều khiển bằng ECU đang dần được thay thế cho các động cơ
sử dụng hệ thống nhiên liệu kiểu cơ khí truyền thống vì vậy việc nghiên cứu
nhằm chủ động làm chủ các công nghệ trên là rất cần thiết.


2

Có sự liên hệ mật thiết giữa thuộc tính của dòng khí thải và dòng khí EGR
(bao gồm các thuộc tính vật lý và hàm lượng các chất ô nhiễm) với tỷ lệ tuần hoàn khí
thải và loại nhiên liệu sử dụng. Điều này có thể được giải thích do dòng khí EGR được
quay trở lại buồng cháy, kết hợp với không khí và nhiên liệu tham gia vào quá trình
cháy vì vậy khi thuộc tính của nhiên liệu thay đổi sẽ làm cho thuộc tính của dòng EGR
thay đổi theo. Vì những lý do trên nên việc “Nghiên cứu ảnh hưởng của việc tuần
hoàn khí thải đến các chỉ tiêu kỹ thuật và môi trường của động cơ diesel phun nhiên
liệu điện tử khi sử dụng diesel sinh học B10 và B20” là rất cần thiết nhằm chủ động
kiểm soát tỷ lệ EGR khi động cơ chuyển sang sử dụng nhiên liệu biodiesel.

Mục đích nghiên cứu của luận án
Nghiên cứu ảnh hưởng của mức độ tuần hoàn khí thải đến các chỉ tiêu
kinh tế, năng lượng, môi trường của động cơ khi sử dụng nhiên liệu B0, B10 và
B20 bằng phần mềm mô phỏng chuyên dụng kết hợp với thực nghiệm trên bệ
thử động cơ, làm cơ sở cho việc xây dựng bộ dữ liệu nhằm chủ động kiểm soát
tỷ lệ EGR phù hợp cho động cơ diesel có hệ thống phun nhiên liệu điều khiển
điện tử kiểu CR khi chuyển sang sử dụng biodiesel B10, B20.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là động cơ diesel D4CB 2.5 TCI-A là động cơ 4 kỳ, 4
xi lanh bố trí 1 hàng, phun nhiên liệu trực tiếp, hệ thống phun nhiên liệu diesel

kiểu CR dùng bơm cao áp kiểu CP1H với áp suất phun lớn nhất là 1600 bar,
tăng áp bằng tua bin khí thải kiểu VGT có làm mát khí tăng áp, sử dụng hệ
thống EGR kiểu áp suất cao có làm mát khí thải tuần hoàn, [20].
Nhiên liệu sử dụng là diesel khoáng (B0). Hỗn hợp nhiên liệu diesel/biodiesel có
tỷ lệ pha trộn 10% (B10) và 20% (B20) theo thể tích (với diesel sinh học gốc B100 được
sản xuất từ bã thải của quá trình tinh lọc dầu Cọ thô thành dầu ăn), [20].

Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp chặt chẽ giữa nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, ưu tiên cho
các nghiên cứu thực nghiệm chuyên sâu trên các trang thiết bị chuyên dụng.
- Nghiên cứu lý thuyết: tính toán mô phỏng CTCT của động cơ bằng phần
mềm chuyên dụng AVL-Boost có độ tin cậy và chính xác cao nhằm mục đích:
+ Xây dựng và hoàn thiện khối EGR trong mô hình.
+ Dự báo các thông số không đo đạc trực tiếp được bằng thực nghiệm
như: diễn biến nhiệt độ, áp suất, tốc độ tỏa nhiệt … khi động cơ sử dụng nhiên
liệu B0 có xét đến ảnh hưởng của EGR.


3

+ Tính toán chỉ tiêu kinh tế, năng lượng và môi trường của động cơ khi thay

đổi tỷ lệ tuần hoàn khí thải và loại nhiên liệu sử dụng
- Nghiên cứu thực nghiệm: được thực hiện với các trang thiết bị hiện đại
có độ chính xác và mức độ tự động hoá cao thuộc: Phòng thí nghiệm Động cơ
đốt trong - Viện Cơ khí Động lực - Đại học Bách khoa Hà Nội; Phòng thí

nghiệm động cơ đốt trong - Khoa Cơ khí - Đại học Công nghệ GTVT. Nghiên
cứu thực nghiệm nhằm mục đích chính sau:
+ Xây dựng bộ dữ liệu đầu vào phục vụ cho quá trình mô phỏng, hiệu
chỉnh các mô hình mô phỏng;
+ Kiểm chứng đánh giá mô hình lý thuyết;
+ Hiệu chuẩn các mô hình lý thuyết;

+ Xây dựng bộ dữ liệu kết quả thực nghiệm nhằm chủ động kiểm soát tỷ
lệ EGR của động cơ khi sử dụng các loại nhiên liệu khác nhau;
+ Kiểm chứng ảnh hưởng của tỷ lệ tuần hoàn khí thải mới đến hiệu suất
nhiệt và mức phát thải ô nhiễm của động cơ
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Luận án
* Ý nghĩa khoa học
- Luận án đã xác định được bộ dữ liệu chi tiết, đảm bảo độ chính xác về
ảnh hưởng của EGR đến các thông số nhiệt động bên trong xi lanh, chỉ tiêu
kinh tế, năng lượng và môi trường của động cơ trên phần mềm AVL-Boost.
- Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ tuần hoàn
khí thải đến chỉ tiêu kinh tế, năng lượng và môi trường là cơ sở khoa học cho việc
xác định %EGR phù hợp khi động cơ chuyển sang sử dụng nhiên liệu biodiesel
nhằm giảm phát thải NOx, nâng cao khả năng ứng dụng của nhiên liệu biodiesel.
* Ý nghĩa thực tiễn
- Luận án có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho quá trình lập trình
ECU cho động cơ diesel có HTPNL kiểu CR, đặc biệt là khi quan tâm chi tiết
đến quá trình kiểm soát tỷ lệ tuần hoàn khí thải.
- Bộ dữ liệu %EGR phù hợp nhằm chủ động kiểm soát tỷ lệ tuần hoàn khí thải

đã đóng góp trực tiếp cho việc thực hiện Đề tài NCKH & PTCN cấp Nhà nước
“Nghiên cứu, chế tạo thử nghiệm ECU phù hợp cho việc sử dụng nhiên liệu diesel sinh
học biodiesel với các mức pha trộn khác nhau”, mã số ĐT.08.14/NLSH (Thuộc Đề án
Phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025), [20].

4

Bố cục của Luận án
Luận án được thực hiện với 123 trang thuyết minh và 7 Phụ lục, bao
gồm những nội dung chính sau:
- Chương 1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu: tập trung phân tích, đánh giá

tổng quan về tình hình sử dụng nhiên liệu diesel sinh học; sự thay đổi các thuộc tính
của biodiesel so với nhiên liệu diesel truyền thống; tổng quan về hệ thống EGR trên
động cơ diesel; tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ tuần hoàn khí thải và loại
biodiesel sử dụng đến chỉ tiêu kinh tế, năng lượng, môi trường của động cơ diesel bằng
lý thuyết và thực nghiệm. Đây là nội dung rất cần thiết nhằm xác định rõ mục đích,
phương pháp, phạm vi nghiên cứu, nội dung và đối tượng nghiên cứu.
- Chương 2. Cơ sở lý thuyết tính toán chu trình công tác của động cơ

diesel phun nhiên liệu kiểu CR có xét đến ảnh hưởng của EGR và đặc tính của
nhiên liệu. Nội dung của chương 2 tập trung vào việc nghiên cứu cơ sở lý
thuyết tính toán CTCT; lựa chọn phần mềm tính toán CTCT và các chỉ tiêu
công tác của động cơ; thực nghiệm xác định thông số đầu vào phục vụ cho việc
xây dựng mô hình mô phỏng CTCT của động cơ diesel Hyundai 2.5TCI-A có
xét đến QLCCNL, %EGR và loại nhiên liệu sử dụng.
- Chương 3. Khảo sát ảnh hưởng của %EGR đến chỉ tiêu kinh tế, năng
lượng và môi trường của động cơ khi sử dụng nhiên liệu biodiesel: trình bày việc
xây dựng và hiệu chỉnh mô hình mô phỏng CTCT của động cơ; kết quả tính toán,
đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ tuần hoàn khí thải và loại nhiên liệu sử dụng đến
diễn biến các quy luật nhiệt động trong xi lanh; đến các chỉ tiêu kinh tế, năng
lượng, môi trường của động cơ 2.5TCI-A tại các chế độ vận hành khác nhau.
- Chương 4. Nghiên cứu thực nghiệm: trình bày các nội dung liên quan đến

nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định quy luật điều khiển hệ thống EGR ở động
cơ nguyên thủy; đánh giá ảnh hưởng của EGR và loại nhiên liệu sử dụng đến chỉ
tiêu kinh tế, năng lượng và môi trường của động cơ khi sử dụng: B0, B10 và B20 ở
các chế độ vận hành khác nhau; xác định được tỷ lệ tuần hoàn khí thải phù hợp
cho động cơ khi sử dụng B10, B20; xây dựng bộ dữ liệu phục vụ việc chủ động
kiểm soát %EGR mới; đánh giá hiệu quả sử dụng %EGRNew.
Phần Kết luận và hướng phát triển của luận án trình bày những đóng góp
mới của luận án trong lĩnh vực chuyên ngành và hướng nghiên cứu tiếp theo.