Tiến Sĩ Nghiên cứu sự thay đổi tính năng kỹ thuật của động cơ đốt cháy cưỡng bức khi sử dụng hỗn hợp xăng-kh

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NĂM 2015
Chương 1 TỔNG QUAN
1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI3
1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI TÍNH NĂNG KỸ THUẬT
KHI SỬ DỤNG HỖN HỢP XĂNG VÀ KHÍ HHO CHO ĐỘNG CƠ
ĐỐT CHÁY CƯỠNG BỨC 5
1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 5
1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 17
1.2.3. Môt sô vân đề tồn tại đôi vơi cac nghiên cưu sử dụng khí HHO cho
động cơ đốt trong 17
1.3 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18
1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu 18
1.3.2. Đối tượng nghiên cứu 19
1.3.3. Phương pháp nghiên cứu 19
1.4 PHẠM VI VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU
20
1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
20
1.5.1. Ý nghĩa khoa học 20
1.5.2. Tính thực tiễn của đề tài 21
1.6 KÊT LUÂN CHƯƠNG 1
21
Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH TÍNH NĂNG KỸ THUẬT
23 CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT CHÁY CƯỠNG BỨC KHI SỬ DỤNG HỖN
HỢP NHIÊN LIỆU XĂNG-KHÍ HHO
2.1 NHIỆN LIỆU DÙNG CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT CHÁY CƯỠNG BỨC
23
2.1.1 Nhiên liệu xăng 23
2.1.2 Khí BROWN 26
2.1.3 Tỷ lệ hỗn hợp khí HHO bổ sung và đề xuất phương án 31
2.2 TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT CHÁY CƯỠNG BỨC32
2.2.1 Tốc độ của động cơ 32
2.2.2 Tải của động cơ 33
2.2.3 Hiệu suất của động cơ 35
2.3 QUÁ TRÌNH CHÁY HỖN HỢP XĂNG +KHÔNG KHÍ VÀ XĂNG +KHÍ
HHO+KHÔNG KHÍ TRONG ĐÔNG CƠ
36
2.3.1 Hình thành hỗn hợp xăng - khí HHO - không khí 36
2.3.2 Lý thuyết cháy ở động cơ xăng 41
2.4 KÊT LUÂN CHƯƠNG 2
49
Chương 3 TÍNH TOÁN SỰ THAY ĐỔI TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CỦA
ĐỘNG CƠ XE HONDA WAVE KHI SỬ DUNG HỖN HỢP XĂNG
+ KHÍ HHO 50
3.1 TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ XE HONDA WAVE51
3.1.1 Động cơ sử dụng nhiên liệu xăng truyên thông 51
3.1.2 Động cơ sử dụng hỗn hợp nhiên liệu xăng+khí HHO 66
3.1.3 Nhận xét 68
3.2 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG TRÊN MÔ
HÌNH MÔ PHỎNG CỦA PHẦN MỀM AVL-BOOST
69
3.2.1 Trình tự chạy mô phỏng 71
3.2.2 Đanh gia đô chinh xac cua mô hinh 72
3.2.3 Đanh gia kha năng cung câp khi HHO cho đông cơ 73
3.2.4 Đánh giá đặc tính ngoài của động cơ 77 3.2.5 Đặc tính cháy của động cơ sử dụng hỗn hợp xăng + khí HHO 78
3.2.6 Lương khi HHO cung câp cho đông cơ Honda wave mô phỏng 80
3.2.7 Ảnh hưởng góc đánh lửa đến quá trình cháy của xăng và hỗn hợp
xăng+khí HHO có bổ sung không khí
81
3.2.8 Ảnh hưởng của việc cung cấp khí HHO cho động cơ xăng đ ến công
suât, tiêu hao nhiên liêu va phat thai
86
3.3 KÊT LUÂN CHƯƠNG 389
Chương 4 THƯC NGHIỆM ỨNG DỤNG KHÍ HHO TRÊN ĐỘNG CƠ
XE HONDA WAVE
4.1 SƠ ĐỒ BỐ TRÍ VÀ TRANG THIẾT BỊ THƯ NGHIỆM
91
4.1.1 Sơ đồ bố trí thư nghiệm 91
4.1.2 Trang thiết bị thực nghiệm 92
4.1.3 Giới thiệu kết quả san xuât khi HHO 98
4.2 XÁC ĐỊNH VÙNG THƯ NGHIÊM , QUY TRINH THƯ NGHIÊM VÀ
CHỌN LƯỢNG KHÍ HHO BỔ SUNG 98
4.2.1 Xác định vùng thử nghiệm 98
4.2.2 Quy trinh thư nghiêm 99
4.2.3 Chọn lưu lượng khí HHO và không khí cung câp cho cac chê đô lam
viêc cua đông cơ 101
4.3 KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM VA ĐANH GIA
104
4.3.1 Đánh giá chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật 104
4.3.2 Đánh giá chỉ tiêu môi trường 108
4.3.3 Quan hê cua cac thông sô kinh tê , kỹ thuât va môi trương cua đông cơ
vơi lương khí HHO cung câp 116
4.4 SO SÁNH KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM118
4.4.1 Đặc tính công suất và suất tiêu hao nhiên liệu 118
4.4.2 Nồng độ phát thải CO, HC và NOx của mô phỏng và thực nghiệm 119
4.5 TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KINH TẾ KHI SỬ DỤNG KHÍ HHO
121
4.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4
121 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ123
5.1 KẾT LUẬN123
5.2 KIẾN NGHỊ124
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 126
TÀI LIỆU THAM KHẢO 127
PHỤ LỤC 132

MỞ ĐẦU

Hiện nay, đông cơ đôt trong chiêm trên 80% tổng năng lượng đươc san xuât
và sử dụng trên toàn thế giới và là một trong những nguồn gây ô nhiễm không khí
chủ yếu. Tại Việt Nam , cùng với sự phát triển của nền kinh tế , nhu câu đi lai tăng
nhanh do đo tôc đô tăng trương vê sô lương phương tiên giao thông luôn ơ mưc rât



cao. Vơi sô lương phương tiên lơn , trong đo co môt bô phân lơn phương tiên sư
dụng công nghệ cũ , lạc hậu , có tính kinh tế nhiên liệu thấp và phát thải ô nhi ễm ra
môi trương cao, đăc biêt la xe may ; hơn nưa, do tôc đô phat triên phương tiên nhanh
nên nhu câu nhiên liêu đôi vơi phương tiên vân tai cung ngay môt tăng ; vân đê đa
dạng hóa nhiên liệu , giảm tiêu thụ nhiên liệu và giảm phát thải ô nhiễm cho phương
tiên vân tai do đo ngay cang trơ nên câp bach .
Trong sô các nhiên liệu thay thế như sinh khôi , nhiên liệu sinh học , khí dầu
mỏ hóa lỏng (LPG), khí thiên nhiên (NG), khí đốt tổng hợp (syngas), khí sinh học
(biogas), khí hyđrô , khí Brown (hôn hơp giưa khi hyđrô và ôxy theo tỷ lệ 2:1 vê thê
tích, hay con goi la khi HHO ) thì khí hyđrô va khi Brown chiếm ưu thế về tinh
săn co va tai tao đươc cua nguôn nguyên liêu san xuât , cũng nh ư khi cháy không
phát thải ô nhiễm ra môi trường , do vậy đang nhân đươc sư quan tâm lơn cua cac
nhà khoa học.
Ý tưởng đề ra luận án này là bổ sung khí Brown và không khí vào động cơ xe
máy Honda wave nhăm nâng cao tinh kinh tê khi sư dung nh iên liêu xăng va giam
phát thải ô nhiễm CO và HC ra môi trường.
Thừa hưởng những kết quả nghiên cứu về bổ sung hỗn hợp hyđrô+ôxy, khí
Brown hoặc khí HHO của thế giới trên các động cơ điều khiển phun xăng điện tử
với hỗn hợp nhiên liệu nghèo, luận án này tập trung nghiên cứu sử dụng hỗn hợp
nhiên liệu xăng và khí Brown cho động cơ xe may dùng bộ chế hòa khí – loại động
cơ phô biên nhât hiên nay ơ Viêt Nam nhưng do công nghê kha lac hâu nên viêc
điêu chinh ty lê không khi /nhiên liêu hâu như không thê thưc hiên đươc theo y
muôn. Những nội dung chính trong luận án bao gồm:
1. Xây dựng mô hình tính toán sự thay đổi tính năng kỹ thuật cho
động cơ xe máy Honda wave sử dụng hỗn hợp nhiên liệu xăng +
khí Brown.
2. Chê tao hê thông cun g câp khi Brown cho đông cơ va nghiên cưu
thưc nghiêm đanh gia anh hương đên tinh năng ky thuât cua đông
cơ. Ngoài ra luân an cũng chế tạo hệ thống sản xuất khí Brown
nhằm chủ động cung cấp khí cho động cơ trong suốt quá trình thực
nghiệm.
3. Các kết quả thực nghiệm đươc so sánh với mô hình tính toán, tư đo
đánh giá mức độ chính xác của mô hình lý thuyết , sư đung đăn cua
phương phap nghiên cưu va đô tin cây cua kêt qua nghiên cưu .
Những kết quả lý thuyết và thực nghiệm đạt được bước đầu trong luận án
cho thấy viêc bổ sung khí Brown và không khí vào động cơ xe Honda wave la kha
thi va có nhiều ưu điểm trong viêc cai thiên tinh kinh tê nhiên liêu va gop phân
giảm phát thải ô nhiễm CO và HC của động cơ . Hê thông cung câp khi Brown va
không khi cho đông cơ xe may sau khi đươc tiêp tuc hoan thiên theo hương tôi ưu
kích thước , kêt câu , đanh gia tac đông lâu dai đên đông cơ va chu y đên cac điêu
kiên an toan cua xe thi co thê đưa vao ưng dung trong thưc tiên.