Luận văn tốt nghiệp GVHD:PGS-TS. PHẠM XUÂN MAI
HVTH: Phm Phúc Phát iv MSHV: 11085246009
TịMăTT
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của quá trình cơ giới hóa ở nông thôn
Việt Nam thì nhu cầu động lực trong hot động sản xuất cũng tăng nhanh chóng.
Bên cnh đó, việc ứng dụng nhiên liệu sinh học biodiesel sử dụng trên động cơ
diesel cũng là một ưu tiên hàng đầu để cắt giảm lượng khí thải gây ô nhiễm môi
trường và duy trì ổn định nguồn cung cấp nhiên liệu. Động cơ diesel 3 xylanh sử
dụng buồng cháy xoáy lốc TVC với dãy công suất 20-50HP không những đáp ứng
được yêu cầu cho nguồn động lực trong sản xuất mà còn được nhiều nhà khoa học
nghiên cứu và đánh giá cao trong việc kết hợp sử dụng các loi nhiên liệu biodiesel
đặc biệt là khả năng hòa trộn nhiên liệu và không khí trong loi buồng cháy này.
Luận văn với đề tải: “Nghiên cứỐ qỐá ỏạo hn hp đng cơ 3 xy lanh diesel phun
gián ỏiếp có bỐng cháy ỏhree ốorỏeồ combỐsỏion (TVC), sử dng nhiên ệiỐ sinh
học Bio-diesel. (ỏham Ệhảo đng cơ 3 xy lanh KUBOTA D1703-M-E3B)”, đã
được thực hiện để góp phần nghiên cứu, cải tiến quá trình hình thành hỗn hợp cháy
của nhiên liệu biodiesel trên loi động cơ 3 xy lanh sử dụng buồng cháy xoáy lốc
TVC. Luận văn bao gồm các nội dung cụ thể như sau:
 Giới thiệu tổng quan và khảo sát nhu cầu động cơ 3 xy lanh,
 Nghiên cứu sự phân rã của tia phun nhiên liệu và hình thành hỗn hợp cháy
trong buồng cháy xoáy lốc, phân tích các đặc tính của nhiên liệu biodiesel,
 Nghiên cứu mô phỏng 3D quá trình hình thành hỗn hợp cháy trên động cơ
diesel 3 xy lanh dùng nhiên liệu biodiesel từ mỡ cá ba sa,
 Cải tiến buồng cháy xoáy lốc TVC và mô phỏng so sánh khả năng hòa trộn
nhiên liệu biodiesel với động cơ nguyên thủy.
Kết quả của luận văn đã cho thấy rằng việc cải tiến động cơ diesel 3 xy lanh
phun gián tiếp sử dụng công nghệ Three Vortex có thể làm tăng hiệu suất hòa trộn
của không khí với nhiên liệu biodiesel và việc ứng dụng các động cơ này trong các
hot động sản xuất ở nông thôn là rất khả thi.

Luận văn tốt nghiệp GVHD:PGS-TS. PHẠM XUÂN MAI

HVTH: Phm Phúc Phát vi MSHV: 11085246009
MC LC
Trang ta trang
Quy tài
Lý lch cá nhân i
L ii
Cm t iii
Tóm tt iv
Mc lc vi
Danh sách các ch vit tt x
Danh sách các hình xi
Danh sách các bng xiii
Chngă1.ăTNG QUAN 1
1.1. Tính cp thit c tài 1
1.1.1. Nhu ct trong  nông thôn Vit Nam 1
1.1.2. Nhu c 3
ng lc  Vit Nam 4
1.1.4. Nhiên liu thay th 6
1.2.Tình hình nghiên c3 








. 11
1.2.1. Tình hình nghiên c


2.3.2. Mô hình chuyng ca xoáy lc Three Vortex. 44
2.4. Lý thuyt v nhiên liu biodiesel. 47
2.4.1. Khái nim 47
 dng nhiên liu biodiesel 51
2.4.3. Các yêu cu ca quá trình np và to hn h dng
biodiesel 55
Chngă3.ăPHÂNăTệCHăBUNG CHÁY TVCS 
KUBOTA D1703- E3B). 57
3.1. Gii thi-E3B 57
3.1.1. 3 xy lanh 57
3.1.2. T









3 xy lanh 57
3.2. Phân tích kt cu bung cháy TVCS. 60
3.2.1. Bung cháy xoáy lc 60
3.2.2. Ca bung cháy 61
nh piston 62
3.3. Phân tích quá trình hình thành hn hp cháy 63
3.4. Các yu t ci thin quá trình hòa trn nhiên liu Biodiesel trong bung cháy
TVCS 68
Luận văn tốt nghiệp GVHD:PGS-TS. PHẠM XUÂN MAI
HVTH: Phm Phúc Phát viii MSHV: 11085246009

HVTH: Phm Phúc Phát ix MSHV: 11085246009
t qu c và sau cài tin. 112
5.3.1. Vn tc và qu o chuyng xoáy lc trong bung cháy. 112
5.3.2. Vn tc và qu o chuyng ca nhiên liu trong bung cháy 114
5.3.3. T s mass fraction gia không khí và nhiên liu trong bung cháy 116
5.3.4. Nhi không khí trong bung cháy. 119
 xuyên thu ca tia phun nhiên liu. 122
5.3.6. Phân tích kt cu t 123
Chngă6.ăKT LUNăVÀăĐ NGH 125
6.1. Tóm tt kt qu  tài 125
t qu c tài 128
 ngh ng phát trin c tài 128
K HOẠCH D KIN THC HINăĐ TÀI 130
TÀI LIU THAM KHO 131
PH LC Luận văn tốt nghiệp GVHD:PGS-TS. PHẠM XUÂN MAI
HVTH: Phm Phúc Phát x MSHV: 11085246009
DANH SÁCH CÁC CH VIT TT

ASOI After start of injection
ATDC After top dead center
BDF Biodiesel Fuel

t 20  90 Hp 4
Hình 1.2. Th phc v cho nông nghip Vit Nam. 5
Hình 1.3. Bi bing giá nhiên liu t n 2009 7
Hình 1.4ng khí CO trong khí thi khí thi Biodiesel và Diesel. 9
Hình 1.5ng khí thi trung bình ca nhiên liu Biodiesel khi s dng
 10
Hình 2.1. Trng thái phân rã tia phun 17
Hình 2.2. Các trng thái phun 18
Hình 2.3c tính phát trin tia phun 18
Hình 2.4. Các trng thái phân rã ht cht lng theo Wierzba. 19
Hình 2.5. S phân rã th cp ca các ht Newton 20
Hình 2.6. Cu trúc tia phun nhiên liu. 21
Hình 2.7. Xoáy lc trong tia phun 21
Hình 2.8. Hình thành bt khí trong tia phun 22
Hình 2.9ng sóng trên tia phun 22
Hình 2.10. s phc hi ca tia phun 22
Hình 2.11. So sánh áp sut phun nhiên liu 23
Hình 2.12. S va chm và kt hp gia các ht nhiên liu 23
Hình 2.13. Tia phun dng hình chóp rng. 24
Hình 2.14. S phát trin theo thi gian ca chùm tia phun t vòi phun xoáy
lc áp sut 26
Hình 2.15. S phát trin theo thi gian ca dòng khí ph quanh chùm tia phun t
vòi phun xoáy lc áp sut 26
Hình 2.16. ng ca áp sung lên kt cu chùm phun 27
Luận văn tốt nghiệp GVHD:PGS-TS. PHẠM XUÂN MAI
HVTH: Phm Phúc Phát xii MSHV: 11085246009
Hình.2.17. ng ca áp sung và áp sut phun lên cu trúc chùm
phun. 27
Hình 2.18. S i kt cu tia phun theo áp sut phun 28
Hình 2.19. ng ca nhi ng lên kt cu tia phun. 29

Hình 3.8. Bi biu din s ph thuc ca khng và nhi ht nhiên liu
theo thi gian. 65
Hình 3.9. Xoáy lc trong bung cháy TVC 65
Hình 3.10. Xoáy lc trong bung cháy xoáy lc 66
Hình 3.11. Xoáy lc trong bung cháy chính 66
Hình 3.12. Kt cnh piston c 67
Hình 4.1. Buc mô hình hóa bng ANSYS FLUENT. 70
Hình 4.2c mô hình hóa bng ANSYS FLUENT 71
Hình 4.3. Quy trình tng quát gii quyt v 74
Hình 4.4. Kt cu ca bung cháy TVC. 75
Hình 4.5. Mô hình sau khi thit k ng CATIA. 76
Hình 4.6. Quy trình phân tích s dng công c qun lý Project ca ANSYS
WorkBench 14.0 76
Hình 4.7. Quy trình thc hin mô phng 77
Hình 4.8. Mc t máy Scan 3D 83
Hình 4.9. Kt ci ca ca bung cháy 85
Hình 4.10. i th tích bên trong ca bung cháy TVC 85
Hình 4.11. Bi chi 86
Hình 4.12 th Mass Fraction theo góc quay trc trc khuu 98
Hình 4.13.  xuyên thu ca nhiên liu. 99
Hình 5.1. Kt cu cách nhit ca bung cháy xoáy lc 102
Hình 5.2. S dng 4 ca bung cháy ph i xng 103
Hình 5.3. S dng 2 ca bung cháy ph nghiêng 103
Hình 5.5. Kt cu biên dnh piston 104
Hình 5.6. Kt cu phnh piston 104
Hình 5.7. B trí kim phun trong bung cháy 113
Luận văn tốt nghiệp GVHD:PGS-TS. PHẠM XUÂN MAI
HVTH: Phm Phúc Phát xiv MSHV: 11085246009
Hình 5.8.  th Mass Fraction theo góc quay và áp sut phun 118
Hình 5.9. Bi liên h gia nhi vi góc quay trc khum cht

Bngă1.5.  3
Bng 2.1. S chuyn dch h s ng hp phân rã 20
Bng 2.2. Tính chn ca các Biodiesel 52
Bng 2.3.  cn và tr s cetan ca các loi Biodiesel 52
Bng 2.4. ng khí thi du biodiesel (BDF) so vi du Diesel (DO) 53
Bngă3.1. 









 57
Bng 4.1. Thành phn và t l trong nhiên liu biodiesel t m cá basa 73
Bng 4.2. Tính cht ca nhiên liu th nghim (B30). 74
Bng 4.3. Phân b nhi bung cháy theo góc quay trc khuu 92
Bng 4.4ng vn tc không khí trong bung cháy theo góc quay trc khuu . 93
Bng 4.5ng vn tc và qu o chuyng ca các ht nhiên liu 95
Bng 4.6. So sánh t s mass fraction phân b trong bung cháy xoáy lc. 96
Bng 5.1. Thông s cu trúc cn phân tích. 105
Bng 5.2. Mô hình các cc phân tích. 107
Bng 5.3. Thông s thit lng hp áp sut phun
nhiên liu bng 150 Bar 110
Bng 5.4. Thông s thit lng hp áp sut phun
nhiên liu bng 180 Bar. 111
Bng 5.5. Thông s thit lp cho phân ng hp áp sut phun
nhiên liu bng 150 Bar. 111


NGÀNH: K THUTăCăKHệăĐNG LC - 605246

ng dn khoa hc: PGS.TS PHM XUÂN MAI
Tp. H Chí Minh, 2013
Luận văn tốt nghiệp GVHD:PGS-TS. PHẠM XUÂN MAI
HVTH: Phm Phúc Phát 1 MSHV: 11085246009
Chngă1
TNG QUAN

1.1. Tính cấp thit caăđ tài:
1.1.1. Nhu cầỐ đng cơ đt trong ở nông thôn Vit Nam








 6  59 





 c sn xut nông nghi
20,29% GDP.  




 






c bit là trang b ngung lc cn thit cho sn xut là mi cp
thit. Sau mt thy mnh hoi hóa nông nghip, nhìn chung
Vi c mt s thành qu nh nh trong vic nâng cao c v s
ng và chng máy móc trong sn xut. Theo thng kê ca tng cc Thng kê
 ng máy móc phc v i hóa trong
nông nghi so vng 1): [1]
Bng 1.1. Ngunăđng lc dùng trong nông nghip nông thôn
 Máy kéo,
máy cày
ln 35 HP
Máy kéo,
máy cày
trung

70289
95.735
Nguồn: Tổng cục Thống kê, 2011.
     i hóa trong tng khu vc kinh t   c
th :
 Căgii hóa trong nông nghip :
Luận văn tốt nghiệp GVHD:PGS-TS. PHẠM XUÂN MAI
HVTH: Phm Phúc Phát 2 MSHV: 11085246009
c bit là trong ngành trng
c  c ng bng sông Hng bng sông Cu Lông và các tnh
 ngày ci hóa và trang b các máy móc phc v cho
nhu cu ca các khâu công tác  tng thi k  t, gieo cy và thu hoch.
Bng 1.2. Thi hóa trong canh tác nông nghip. [1]

2011
Máy kéo,
máy cày
ln 35 HP
Máy kéo,
Máy cày trung
12-35HP
Máy kéo,
máy cày nh
i 12HP

máy phát
n
PTVT vn
chuyn
trên

12-35HP
Máy kéo,
máy cày
nh i
12HP

máy phát
n
PTVT
vn
chuyn
trên
ng b
Lò máy
sy sn
phm
lâm sn
Máy

c
dùng cho
sn xut
lâm sn
Canh tác
 t
trng cây
lâm
nghip
S
ng

S ng thy (chic)
202470
Bình quân cho 100 h (chic)
1.6
Nguồn tổng cục Thống kê, 2011.
, 









au :
Bngă1.5.  [2]














 4 
. 





 36 





 1,4 

















c các nhu cu khác v mt công ngh t kéo, hiu sut
nhiên liu, và tính kinh t trong s dng.
1.1.3 Côngănghiê
̣
păma

yăđô
̣
ngăl
̣
că
̉
ăViê
̣
tăNam :
Hin nay, th ng sn ph   c v sn xut nông nghip gm:
nhp khu t Trung Quc và mt s  lp ráp máy nông nghip ca Trung Quc
ti Vit Nam, sn phm ca Nht lp ráp ti Vit Nam; máy kéo và máy nông
nghip nhp khu t c: Nga, M, Hàn Quc sn ph dng ca
Nht Bn, Hàn Quc; các doanh nghic (ch yu tp trung  Tng Công
ng lc và máy nông nghip Vit Nam, VEAM - B 
s  n phm máy kéo và máy nông nghip nhp khu
mi t Trung Qu dng ca Nht chim khong 70% th phn (báo
cáo ca B  th 
Luận văn tốt nghiệp GVHD:PGS-TS. PHẠM XUÂN MAI
HVTH: Phm Phúc Phát 5 MSHV: 11085246009
Các loa VEAM chim 25% th phn (hi
ch t dng chim 20%, Trung
Quc chim 50% và 5% nhp khu t c khác. Còn riêng các lo
hoc 4 xy lanh t 30 - 50 HP thì chúng ta nhp khu t c Trung Quc, Nht,














. 































 






















 ,
 





 . Doăđóăđ tài này s tp trung vào vic nghiên cu hoàn
thin quá trình hình thành hn hpăcháyătrênădòngăđngăcă3ăxy lanh ph bin
 nông thôn Vit Nam, góp phần nâng cao chấtălng ngunăđng lcăvƠăđẩy
nhanhăquáătrìnhăcăgii hóa cho ngành nông nghip hin nay.
1.1.4. Nhiênăliê
̣
uăthayăthê


Trong thi k kinh t hi nhâp và phát trin, Vic
gia khác trên th gii mt vi nh khng hong ng
và ô nhing gây ra. Và Biodiesel, mt loi nhiên liu có tin 
c xem là mt gii pháp hiu qu  gii quyt các vn v kinh t, chính
tr, xã hng do khng hong gây ra.
V tình hình Kinh t- Xã hi.
ng là nhân t quan trng nn kinh t mi quc gia nói riêng và th
gii nói chung. Hin nay, v ng

ra cho nn kinh t 
+ Làm gim s ph thuc ca nn kinh t vào các loi nhiên liu hóa thch
n cn kit.
Luận văn tốt nghiệp GVHD:PGS-TS. PHẠM XUÂN MAI
HVTH: Phm Phúc Phát 8 MSHV: 11085246009
+T nhn thc trên s kích thích nhu cu s dng các loi nhiên liu thay th
 ng nhiên liu này s c m rng làm cho th ng nhiên
liu hóa thch gim nhin nh giá nhiên li
+ To vic làm cho nhi    t nghip trong thi k khng
hong kinh t hin ti.
+ Ging ngoi t thc ngoài do nhp khu nhiên liu.
T các li th trên, vic s dng rng ri Biodiesel s góp phn giúp nn kinh t
th gii phát trin nh và bn vng.
V Chính tr.
 cp  ng nhiên liu hóa tht phân b không
u nên xy ra s ph thuc v nhiên liu gia các quc gia trên th giu
này làm ny sinh các bng v quyn li v mt kinh t dn các mâu thun
nhy cm trong chính tri ngoi. Các tranh giành quyn li, ch quyn lãnh th
hay thm chí các cuc chi  ra mà nguyên nhân sâu xa là do ngun
nhiên liu hóa thch quý n cn kic ta là mc có
ngung khá phong phú nên ng v quyn li trong vn
 này cng khá lc bit các v v tranh chp lãnh hi trên bi
c tranh cãi không có li ra cho các v  v vic chia s
trách nhim ca các quc tình hình ô nhia cng
nóng lên co nên s mâu thun sâu sc trong các chính
i ngoi cng quc công nghip trên th gii (c, M,

Tt c nhng mâu thun trên xut phát t ngung hóa thi
thi, vic s dng nhiên liu sinh hc m thay th có th gii quyt
n các mâu thun trên. Phn nào giúp nh tính hình chính tr bt n trên

aln phi do nó ging khí thi gy hen
suyn và các ri lon 70%. Vic s d
tác dng rt ln vic ct gim khí thi, t ng trong sch
ng khí thi có hi ca Biodiesel (HC,CO, ch
cht khác) tht nhiu so vi các khí thi t nhiên liu Diesel hóa thch, ch
có mt mt loi cht không có li tn ti trong khí thi Biodiesel ng
u hóa thi th
hing khí thi trung bình ca nhiên liu Biodiesel khi s d
diesel, chúng ta s d dàng nhn tht tri v li ích mà vic s dng
nhiên liu Biodiesel mang l c bit khi t l hòa trn càng cao. (nguồn EPA
2010)

Hình 1.5ng khí thi trung bình ca nhiên liu Biodiesel khi s dng
[33]
Luận văn tốt nghiệp GVHD:PGS-TS. PHẠM XUÂN MAI
HVTH: Phm Phúc Phát 11 MSHV: 11085246009
Vic nghiên cu, phát trin và ng dng nhng loi nhiên liu mi  Vit
c trin khai trong nhm bt kp nhng
phát tring mi ca th gii, gii quyt gim thi ô nhim khí thi, gim
ti cho ngung không tái tc và nâng cao tính kinh t, 




  u sinh h






1.2.1. Tình hình nghiên cuă
̉
ăn

căngoa

i :
 Tình hình nghiên cu  nc ngoài v đngăcă3ăxy lanh.






 3 xy lanh 












 2 















.
Nhóm tác gi D. Coltman, H. Nuglisch, R. Curtis, D. Blake, B. Holland, R. J.
Pearson, A. Arden, J.W.G. Turner ti công ty Lotus Engineering Anh, ành
Nguyên cu d  xy lanh phun trc tip ti khong cách gn vi công
ngh u ph t khí thi CO2 phát ra th. 










2009.
Nhóm tác gi Christof Schernus, Carsten Dieterich, Carolina Nebbia, Andreas
Sehr, Rolf Weinowski, Stefan Wedowski ti công ty FEV Motorentechnik GmbH,