BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGUYỄN VIỆT HẢI

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH HỖN HỢP VÀ
CHÁY CỦA ĐỘNG CƠ DUAL FUEL (BIOGAS-DIESEL)

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng, Năm 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGUYỄN VIỆT HẢI

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH HỖN HỢP VÀ
CHÁY CỦA ĐỘNG CƠ DUAL FUEL (BIOGAS-DIESEL)

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Kỹ thuật Động cơ nhiệt
Mã ngành: 62.52.34.01
Tập thể cán bộ hướng dẫn khoa học:
GS. TSKH. BÙI VĂN GA
PGS. TS. DƯƠNG VIỆT DŨNG

Đà Nẵng, Năm 2016



ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG .........................................................................................15
1.4.1. Nghiên cứu và ứng dụng biogas trên thế giới ..............................................15
1.4.2. Nghiên cứu và ứng dụng biogas ở Việt Nam ...............................................24
1.5. KẾT LUẬN ........................................................................................................30
Chương 2 NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH TRÌNH HÌNH THÀNH
HỖN HỢP VÀ CHÁY CỦA ĐỘNG CƠ DUAL FUEL (BIOGAS-DIESEL) ...31
2.1. LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN CỦA TIA PHUN DIESEL TRONG BUỒNG
CHÁY ĐỘNG CƠ DUAL FUEL (BIOGAS – DIESEL) .........................................31
2.1.1. Các phương trình mô tả sự chuyển động của hạt trong tia phun .................31
2.1.1.1. Cân bằng lực tác động lên hạt..................................................................31
2.1.1.2. Bổ sung đại lượng gia tốc ........................................................................33
2.1.1.3. Các lực trong khung tham chiếu quay .....................................................33


2.1.1.4. Lực Thermophoretic ................................................................................34
2.1.1.5. Lực Brown ...............................................................................................35
2.1.1.6. Lực nâng Saffman ....................................................................................35
2.1.2. Theo dõi sự chuyển động hỗn loạn của hạt trong môi trường chảy rối .......36
2.1.2.1. Tích phân các phương trình quỹ đạo .......................................................36
2.1.2.2. Phân bố kích thước hạt ............................................................................37
2.1.2.3. Theo dấu đám mây hạt .............................................................................38
2.1.3. Bay hơi của hạt.............................................................................................41
2.2. SỰ PHÁT TRIỂN CỦA TIA PHUN DIESEL TRONG HỖN HỢP BIOGASKHÔNG KHÍ ............................................................................................................41
2.3. NGHIÊN CỨU SỰ PHÁT TRIỂN TIA PHUN DIESEL TRONG BUỒNG
CHÁY ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU BIOGAS CÓ THÀNH PHẦN CH4
KHÁC NHAU. ..........................................................................................................48
2.3.1. Thành phần hỗn hợp.....................................................................................48
2.3.2. Điều kiện tia phun diesel ..............................................................................48
2.3.3. Ảnh hưởng của áp suất buồng cháy .............................................................49
2.3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ hỗn hợp đến sự phát triển của tia phun ................52

Chương 4 SO SÁNH KẾT QUẢ CHO BỞI MÔ PHỎNG VÀ THỰC
NGHIỆM ĐỘNG CƠ DUAL FUEL BIOGAS-DIESEL ...................................111
4.1. SO SÁNH BIẾN THIÊN ÁP SUẤT CHỈ THỊ TRONG BUỒNG CHÁY ĐỘNG
CƠ VÀ CÔNG CHỈ THỊ CHU TRÌNH CỦA ĐỘNG CƠ DUAL FUEL. .............111
4.2. SO SÁNH TÍNH NĂNG CỦA ĐỘNG CƠ DUAL FUEL CHO BỞI MÔ
PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM ...............................................................................123
4.2.1. So sánh biến thiên công suất có ích của động cơ dual fuel theo hệ số tương
đương cho bởi mô phỏng và thực nghiệm ............................................................123
4.2.2. So sánh đường đặc tính ngoài của động cơ dual fuel cho bởi mô phỏng và
thực nghiệm...........................................................................................................126
4.3. KẾT LUẬN ......................................................................................................129
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI...................................130
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ....................................................136
TÀI LIỆU THAM KHAO


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
1. CÁC KÝ HIỆU MẪU TỰ LA TINH
Vh

[m3]

Dung tích xi lanh.

Db

[m]

Đường kính buồng hỗn hợp.


Phần trăm (theo thể tích) chất làm bẩn trong hỗn hợp.

D
Tu

[K]

Nhiệt độ khi chưa cháy.

T0

[K]

Nhiệt độ tham chiếu bằng 298[K].

p

[atm]

Áp suất của hỗn hợp.

p0

[atm]

Áp suất tham chiếu.

ff

Hệ số cháy rối.


[cm/s]

Tốc độ của hạt theo phương y trong hệ tọa độ Descartes.

ux,p

[cm/s]

Tốc độ của lưu chất theo phương x trong hệ tọa độ
Descartes.

ux

[cm/s]

Tốc độ của hạt theo phương x trong hệ tọa độ Descartes.

dp

[cm]

Đường kính hạt.

Re

Chuẩn số Reynolds.


CD

Chuẩn số Knudsen.

k

Hệ số dẫn nhiệt của lưu chất.

kp

Hệ số dẫn nhiệt của hạt.

mp

[g]

Khối lượng hạt.

T

[K]

Nhiệt độ cục bộ của lưu chất.

dij

Tenso biến dạng.

d

hằng số kích cỡ hạt.


Khối lượng riêng của hạt.



[độ]

Góc quay trục khủy.

s

[độ]

Góc phun sớm (góc phun Diesel mồi).



Tỉ số nén.

u

Khối lượng riêng của hỗn hợp chưa cháy.

λ

Quãng đường dịch chuyển tự do của phân tử.



Hệ số tương đương.



CNG

Compressed Natural Gas (Khí thiên nhiên nén).

ĐCT:

Điểm chết trên.

DOE

Department of Energy (Cơ quan/Bộ năng lượng).

DME

Dimethyl ether (nhiên liệu lỏng sinh học).

EGR

Exhaust Gas Recirculation (Hệ thống tuần hoàn khí thải).

LPG

Liquefied Petroleum Gas (Khí dầu mỏ hóa lỏng).

MCFC

Molten carbonate fuel cells (Pin nhiên liệu carbonat nóng

MON

Bảng 1.1:

Thành phần các chất khí có trong biogas [12],[16],[25],[46]. ..............11

Bảng 1.2:

Sản lượng CH4 với nguồn nguyên liệu khác nhau [12], [16], [46] .......12

Bảng 1.3:

Công nghệ ứng dụng biogas và yêu cầu xử lý [16],[25],[46] ...............12

Bảng 1.4:

Các thông số đánh giá chất lượng biogas [16], [25], [72]. ...................13

Bảng 1.5:

Tiêu chuẩn biogas Thụy Điển SS 15 54 38 [16], [25], [45]. .................14

Bảng 1.6:

Những thông số chính của tiêu chuẩn Thụy Điển về biogas cho ôtô ....15

Bảng 1.7:

Giá trị của các hệ số của phương trình (1.1) .........................................21

Bảng 1.8:


Bảng 3.3:

Thông số kỹ thuật của cảm biến áp suất GU12P [37] ...........................79

Bảng 3.4:

Hệ số lưu lượng Cd theo chỉ số Re ........................................................87

Bảng 3.5:

Đường kính lỗ cấp chính của nhiên liệu biogas ....................................94

Bảng 3.6:

Giá trị hiệu suất cơ giới của động cơ dual fuel theo tốc độ động cơ khi
chạy bằng biogas chứa 80% CH4 .......................................................107

Bảng 3.7:

Giá trị hiệu suất cơ giới của động cơ dual fuel theo tốc độ động cơ khi
chạy bằng biogas chứa 80% CH4 .......................................................107

Bảng 3.8:

Bảng giá trị hiệu suất cơ giới của động cơ dual fuel theo độ mở bướm
ga khi chạy bằng biogas chứa 60% CH4, 70% CH4 và 80% CH4 .......109


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang


Hình 1.8:

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ cháy chảy tầng của hỗn hợp
methane-không khí bị làm bẩn ở p=3,5[atm] va ϕ=1 [78] ....................22

Hình 1.9:

Kết quả thực nghiêm biến thiên tốc độ cháy chảy tầng theo tỷ lệ các
chất khí làm bẩn hỗn hợp khác nhau. ....................................................22

Hình 1.10: Ảnh hưởng của CO2 đến tốc độ cháy chảy tầng của hỗn hợp methanekhông khí ở 1[bar] và 298[K] [80] ........................................................23
Hình 1.11: Bộ Gatec-20 ...........................................................................................29
Hình 1.12: Động cơ RV70 kéo máy phát 3KVA lắp bộ Gatec-20 ..........................29
Hình 2.1:

Kích thước buồng cháy mô phỏng ........................................................41

Hình 2.2:

Sự phát triển tia phun diesel trong buồng cháy mô phỏng với hỗn hợp
biogas-không khí (p=3[bar]) .................................................................42

Hình 2.3:

Đồ thị diễn biến sự phát triển tia phun diesel trong hỗn hợp biogaskhông khí (p=3[bar]) .............................................................................42

Hình 2.4:

Sự phát triển tia phun diesel trong buồng cháy mô phỏng với hỗn hợp

trong môi trường hỗn hợp biogas-không khí (0,015CH4, T=400[K],
Q=0,02[kg/s]) ........................................................................................47
Hình 2.11: Ảnh hưởng của áp suất buồng cháy đến sự phát triển của tia phun ứng
với M6C4, T=450[K], Q=0,01[kg/s] .....................................................49
Hình 2.12: Ảnh hưởng của áp suất buồng cháy đến sự phát triển của tia phun ứng
với M8C2, T=450[K], Q=0,01[kg/s] .....................................................50
Hình 2.13: Ảnh hưởng của áp suất buồng cháy đến sự phát triển của tia phun ứng
với M8C2, T=450[K], Q=0,005[kg/s] ...................................................50
Hình 2.14: Ảnh hưởng của áp suất buồng cháy đến sự phát triển của tia phun ứng
với M6C4, T=450[K], Q=0,005[kg/s] ...................................................51
Hình 2.15: Ảnh hưởng của áp suất trong buồng cháy đến biến thiên mật độ hạt
nhiên liệu diesel theo thời gian ứng với M6C4, T=450[K],
Q=0,01[kg/s]) ........................................................................................51
Hình 2.16: Ảnh hưởng của áp suất trong buồng cháy đến biến thiên mật độ hạt
nhiên liệu diesel theo thời gian ứng với M8C2, T=450[K],
Q=0,01[kg/s] ..........................................................................................52


Hình 2.17: Ảnh hưởng của nhiệt độ môi chất trong buồng cháy đến biến thiên nồng
độ hơi nhiên liệu theo thời gian ứng với M6C4, p=3[bar],
Q=0,005[kg/s] ........................................................................................53
Hình 2.18: Ảnh hưởng của nhiệt độ môi chất trong buồng cháy đến biến thiên nồng
độ hơi nhiên liệu theo thời gian ứng với M8C2, p=3[bar],
Q=0,005[kg/s] ........................................................................................53
Hình 2.19: Ảnh hưởng của nhiệt độ môi chất trong buồng cháy đến biến thiên nồng
độ hơi nhiên liệu theo thời gian ứng với M6C4, p=3[bar], Q=0,01[kg/s]
...............................................................................................................54
Hình 2.20: Ảnh hưởng của nhiệt độ môi chất trong buồng cháy đến biến thiên nồng
độ hơi nhiên liệu theo thời gian ứng với M8C2, p=3[bar], Q=0,01[kg/s]
...............................................................................................................54

Hình 2.35: Biến thiên nồng độ CH4 trong buồng cháy (M6C4, T=750[K],
p=10[bar],Q=0,01[kg/s], tphun=4[ms]) ...................................................65
Hình 2.36: Biến thiên áp suất trong buồng cháy (M8C2, p=3[bar], T=750[K],
Q=0,01[kg/s], tphun=4[ms]) ....................................................................65
Hình 2.37: Biến thiên nhiệt độ hỗn hợp trong buồng cháy (M8C2, p=3[bar],
T=750[K], Q=0,01[kg/s], tphun=4[ms]) ..................................................66
Hình 2.38: Biến thiên áp suất trong buồng cháy (M6C4, p=3[bar], T=750[K],
Q=0,01[kg/s], tphun=4[ms]) ....................................................................66
Hình 2.39: Biến thiên nhiệt độ hỗn hợp trong buồng cháy (M6C4, P=3[bar],
T=750[K], Q=0,01[kg/s], tphun=4[ms])) .................................................67
Hình 2.40: So sánh biến thiên áp suất trong buồng cháy khi đánh lửa bằng tia phun
mồi diesel và khi đánh lửa bằng tia lửa điện (M6C4, T=750[K],
p=10[bar], f=0.03) .................................................................................67
Hình 2.41: So sánh biến thiên áp suất trong buồng cháy khi đánh lửa bằng tia phun
mồi diesel và khi đánh lửa bằng tia lửa điện (M8C2, T=750[K],
p=10[bar], f=0.03) .................................................................................68


Hình 2.42: Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp đến biến thiên áp suất trong buồng
cháy (M6C4, T=750[K], p=10[bar],Q=0,01[kg/s]) ...............................69
Hình 2.43: Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp đến biến thiên áp suất trong buồng
cháy (M8C2, T=750[K], p=10[bar],Q=0,01[kg/s]) ...............................69
Hình 2.44: Ảnh hưởng của nhiên liệu biogas đến biến thiên áp suất trong buồng
cháy (=0,5; p=10[bar], T=750[K], Q=0,01[kg/s]; tphun=4[ms]) ..........70
Hình 2.45: Ảnh hưởng của nhiên liệu biogas đến biến thiên áp suất trong buồng
cháy (=0,5; p=3[bar], T=750[K], Q=0,01[kg/s]; tphun=4[ms]) ............70
Hình 2.46: Ảnh hưởng của nhiên liệu biogas đến biến thiên áp suất trong buồng
cháy (=1,01; p=3[bar], T=750[K], Q=0,01[kg/s]; tphun=4[ms]) ..........71
Hình 2.47: Ảnh hưởng của nhiên liệu biogas đến biến thiên áp suất trong buồng
cháy (=1,01; p=10[bar], T=750[K], Q=0,01[kg/s]; tphun=4[ms]) ........71


Cảm biến áp suất và phụ kiện GU12P [38] ...........................................79

Hình 3.9:

Nắp máy động cơ EV2600-NB .............................................................80

Hình 3.10: Kết cấu nắp máy động cơ EV2600-NB .................................................81
Hình 3.11: Vị trí khoan lắp đặt cảm biến áp suất trên động cơ thí nghiệm .............82
Hình 3.12: Cảm biến áp suất GU12P trên động cơ EV2600-NB ............................83
Hình 3.13: Giao diện chính của Indiwin. ................................................................83
Hình 3.14: Ống đo lưu lượng khí nạp DN-80 và mạch khuếch đại [33] .................84
Hình 3.15: Sơ đồ nguyên lý đo theo phương pháp ống đo orifice [84] ...................85
Hình 3.16: Sơ đồ kết nối bộ đo lưu lượng trong phòng thí nghiệm ........................87


Hình 3.17: Cấu tạo ống đo orifice ...........................................................................88
Hình 3.18: Chương trình ghi nhận dữ liệu đo của bộ đo lưu lượng biogas .............88
Hình 3.19: Sơ đồ bố trí thí nghiệm động cơ dual fuel (biogas – diesel) trên băng
thử động cơ ............................................................................................89
Hình 3.20: Biến thiên hệ số tương đương  theo độ mở bướm ga khi động cơ chạy
ở tốc độ 2000[vòng/phút] ......................................................................93
Hình 3.21: Ảnh hưởng của thành phần CH4 trong biogas đến mối quan hệ giữa hệ
số tương đương và độ mở bướm ga khi đường kính ống cung cấp
biogas thay đổi theo bảng 3.5 ứng với n=2000[vòng/phút]. .................94
Hình 3.22: Biến thiên của hệ số tương đương  theo độ mở bướm ga ứng với tốc
độ động cơ n=1800[vòng/phút] và n=2000[vòng/phút] của biogas có
chứa 60%CH4 ........................................................................................95
Hình 3.23: Biến thiên của hệ số tương đương  theo độ mở bướm ga ứng với tốc
độ động cơ n=1800[vòng/phút] và n=2000[vòng/phút] của biogas có

70%CH4(), 60% CH4(); Db thay đổi) ............................................104
Hình 3.35: Ảnh hưởng của thành phần CH4 trong biogas đến biến thiên công chu
trình Wi theo độ mở bướm ga (Db=18[mm], =1,1, n=2000[vòng/phút],
Biogas chứa 80% CH4(), 70% CH4(), 60% CH4()) ....................105
Hình 3.36: Ảnh hưởng của thành phần CH4 trong biogas đến biến thiên công chu
trình theo tốc độ động cơ (biogas chứa 80%CH4() và 60%CH4(),
=1,1) ..................................................................................................106
Hình 3.37: So sánh đường đặc tính ngoài của động cơ khi chạy bằng diesel nguyên
thủy và khi chạy bằng biogas chứa 80%CH4, 60%CH4 với =1,1 .....107
Hình 3.38: Biến thiên hiệu suất cơ giới của động cơ dual fuel theo tốc độ động cơ
khi chạy bằng biogas chứa 60%CH4 và 80%CH4. ..............................108
Hình 3.39: Biến thiên hiệu suất cơ giới của động cơ dual fuel theo độ mở bướm ga
khi chạy bằng biogas chứa 60%CH4, 70%CH4 và 80%CH4 ...............109
Hình 4.1:

Biến thiên áp suất trong xi lanh động cơ dual fuel biogas-diesel khi
chạy bằng biogas chứa 80%CH4 ở tốc độ 1600[vòng/phút] ...............112


Hình 4.2:

Biến thiên áp suất trong xi lanh động cơ dual fuel biogas-diesel khi
chạy bằng biogas chứa 70%CH4 ở tốc độ 1600[vòng/phút] ...............112

Hình 4.3:

Biến thiên áp suất trong xi lanh động cơ dual fuel biogas-diesel khi
chạy bằng biogas chứa 60%CH4 ở tốc độ 1600[vòng/phút] ...............113

Hình 4.4:

Hình 4.10: Biến thiên áp suất trong xi lanh động cơ khi chạy ở tốc độ
1700[vòng/phút] bằng biogas chứa 80%CH4 với =0,9. ....................117
Hình 4.11: Biến thiên áp suất trong xi lanh động cơ khi chạy ở tốc độ
1700[vòng/phút] bằng biogas chứa 80%CH4 với =1. .......................117
Hình 4.12: Đồ thị công chu trình của động cơ khi chạy ở tốc độ 1700[vòng/phút]
bằng biogas chứa 80%CH4 với =0,7. ................................................118
Hình 4.13: Đồ thị công chu trình của động cơ khi chạy ở tốc độ 1700[vòng/phút]
bằng biogas chứa 80%CH4 với =0,8. ................................................118
Hình 4.14: Đồ thị công chu trình của động cơ khi chạy ở tốc độ 1700[vòng/phút]
bằng biogas chứa 80%CH4 với =0,9. ................................................119
Hình 4.15: Biến thiên công chỉ thị cho bởi mô phỏng và thực nghiệm theo hệ số
tương đương . ....................................................................................119


Hình 4.16: Biến thiên áp suất trong xi lanh cho bởi mô phỏng và thực nghiệm khi
động cơ chạy ở tốc độ 1200[vòng/phút]. .............................................120
Hình 4.17: Biến thiên áp suất trong xi lanh cho bởi mô phỏng và thực nghiệm khi
động cơ chạy ở tốc độ 2000[vòng/phút]. .............................................121
Hình 4.18: Công chỉ thị chu trình cho bởi mô phỏng và thực nghiệm khi động cơ
chạy ở tốc độ 1200[vòng/phút]............................................................121
Hình 4.19: Công chỉ thị chu trình cho bởi mô phỏng và thực nghiệm khi động cơ
chạy ở tốc độ 2000[vòng/phút]. ...........................................................122
Hình 4.20: Biến thiên công chỉ thị chu trình theo hệ số tương đương khi động cơ
chạy ở n=1300[vòng/phút] với biogas 80%CH4. ................................123
Hình 4.21: Biến thiên công chỉ thị chu trình theo hệ số tương đương khi động cơ
chạy ở n=1200[vòng/phút] với biogas 70%CH4. ................................124
Hình 4.22: Biến thiên công chỉ thị chu trình theo hệ số tương đương khi động cơ
chạy ở n=2200[vòng/phút] với biogas 60%CH4. ................................124
Hình 4.23: Biến thiên công suất có ích của động cơ dual fuel theo hệ số tương
đương khi động cơ chạy ở n=1300[vòng/phút] với biogas 80%CH4. .125

thương mại hóa các động cơ biogas chuyên dụng. Tuy nhiên, các động cơ này
thường có giá thành cao hơn rất nhiều so với động cơ sử dụng xăng dầu truyền
thống. Bên cạnh đó, nhiên liệu biogas sử dụng cho những động cơ này phải thỏa
mãn một số điều kiện như thành phần nhiên liệu, áp suất cung cấp… và chỉ chạy
được bằng biogas, không chạy được bằng nhiên liệu lỏng.
Để thỏa mãn nhu cầu đa dạng của việc ứng dụng biogas trên động cơ đốt
trong, giải pháp công nghệ chuyển đổi động cơ truyền thống sang sử dụng biogas
cần thỏa mãn các điều kiện sau: mang tính vạn năng cao; khi chuyển đổi động cơ
sang chạy bằng biogas, bản chất quá trình công tác và kết cấu của các hệ thống
động cơ nguyên thủy không thay đổi, nghĩa là khi không chạy bằng biogas, động cơ
có thể sử dụng lại xăng, dầu như trước khi chuyển đổi. Các bộ phụ kiện chuyển đổi
nhiên liệu cho động cơ sang chạy bằng biogas phải có độ tin cậy cao, dễ lắp đặt, vận
hành, giá thành thấp...
Động cơ biogas được cải tạo từ động cơ diesel có ưu điểm là chạy hoàn toàn
bằng biogas, không tốn nhiên liệu mồi để đánh lửa. Tuy nhiên công suất của động


2

cơ này bị giảm khi chuyển sang chạy bằng biogas, gây ảnh hưởng đến hoạt động
của máy công tác. Động cơ dual fuel biogas-diesel có thể khắc phục được nhược
điểm này. Ngoài ra động cơ dual fuel biogas-diesel còn cho phép sử dụng lại nhiên
liệu diesel khi cần thiết như trước khi cải tạo [8], [16], [41].
Sự chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ dual fuel biogas-diesel được
thực hiện hoàn hảo khi thiết kế tối ưu bộ cung cấp hỗn hợp để trên cơ sở đó tính
toán thiết kế bộ điều tốc. Trên thị trường hiện có bán rộng rãi các bộ tạo hỗn hợp
đối với nhiên liệu khí có thành phần biết trước như khí thiên nhiên, khí dầu mỏ hóa
lỏng... Biogas là nhiên liệu khí nhưng thành phần của nó phụ thuộc vào nguồn sản
xuất. Thành phần CH4 trong biogas dao động trong phạm vi rộng từ 50% đến 75%.
Vì vậy nếu thiết kế bộ tạo hỗn hợp làm việc với biogas có chứa 75% CH4 thì khi

án này chỉ giới hạn và tập trung nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và quá
trình cháy trong động cơ dual fuel EV2600-NB sử dụng nhiên liệu biogas-diesel
bằng mô hình hóa và thực nghiệm.

4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, mô hình hóa kết hợp với
nghiên cứu thực nghiệm.

Nghiên cứu lý thuyết và mô hình hóa: Nghiên cứu quá trình hình thành
hỗn hợp của động cơ dual fuel (biogas-diesel) Vikyno EV2600-NB bằng phương
pháp hút qua họng Venturi bởi bộ GATEC-20 để xác lập đường đặc tính của hệ số
tỷ lệ tương đương theo tải của động cơ; nghiên cứu mô hình hóa quá trình cháy hỗn
hợp biogas-không khí được đánh lửa bằng tia phun mồi để dự đoán tính năng kinh
tế-kỹ thuật của động cơ ứng với các chế độ vận hành và thành phần nhiên liệu khác
nhau. Kết quả mô hình hóa giúp ta giảm bớt chi phí thực nghiệm.

Nghiên cứu thực nghiệm: Thực nghiệm đo diễn biến áp suất trong buồng
cháy của động cơ dual fuel (biogas-diesel) Vikyno EV2600-NB sử dụng nhiên liệu
diesel và nhiên liệu biogas ứng với các thành phần CH4 khác nhau đánh lửa bằng tia
phun mồi; Nghiên cứu thực nghiệm quá trình hình thành hỗn hợp của động cơ dual
fuel để xác lập đường đặc tính của hệ số tỷ lệ tương đương theo tải của động cơ; so
sánh kết quả cho bởi mô hình hóa và thực nghiệm.

5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Ý nghĩa khoa học: Luận án đã góp phần nghiên cứu cơ bản và chuyên sâu
về động cơ dual fuel (biogas-diesel) tại Việt Nam.


4


5

Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. VẤN ĐỀ NĂNG LƯỢNG VÀ MÔI TRƯỜNG HIỆN NAY
Trong vài thập niên trở lại đây, sự tăng trưởng kinh tế ở các nước đang phát
triển đã kéo theo sự tăng nhanh của các phương tiện giao thông vận tải. Từ đó đặt ra
hàng loạt vấn đề về kinh tế - xã hội, năng lượng và môi trường đối với các nhà quản
lý, các nhà nghiên cứu cũng như các nhà hoạch định chiến lược phát triển kinh tế xã hội trong lĩnh vực giao thông vận tải. Đặc biệt nạn kẹt xe, ô nhiễm môi trường,
cùng với sự cạn kiệt của dầu mỏ vừa là thách thức vừa là động lực cho các công
trình nghiên cứu về các vấn đề liên quan đến năng lượng và môi trường của thế kỷ
hai mươi mốt [5], [15], [17], [18], [19], [24], [28], [59], [63].
Khí xả từ động cơ đốt
trong của phương tiện giao
thông cơ giới là nguồn gây ô
nhiễm chính đối với bầu khí
quyển. Người ta ước tính
khoảng 80% CO, 60% HC và
40% NOx trong bầu khí
quyển hiện nay là do khí thải
của phương tiện giao thông
cơ giới gây ra [5], [20].

Hình 1.1: Minh họa về ô nhiễm môi trường [5],[26]
Khác với những chất khí ô nhiễm khác, quá trình cháy nhiên liệu hóa thạch chứa
cacbon (C) tất yếu sinh ra CO2, nên việc làm giảm nồng độ chất khí này chỉ có thể
được thực hiện bằng cách sử dụng nhiên liệu chứa ít cacbon hoặc giảm suất tiêu hao
nhiên liệu, nghĩa là tăng tính kinh tế của động cơ.
Theo cơ quan quản lý năng lượng của Hoa Kỳ (DOE - Department of
Energy) sự ô nhiễm không khí ở nước này do các phương tiện giao thông vận tải

liệu này dồi dào hoặc các loại nhiên liệu trên được chiết xuất từ các chất thải của
quá trình sản xuất công nghiệp [17].
Một loại nhiên liệu lỏng thay thế khác mới đây được công bố là Dimethylether (DME) được chế tạo từ khí thiên nhiên. Đây là loại nhiên liệu thay thế cực
sạch có thể dùng cho động cơ diesel giống như LPG. Thử nghiệm trên ô tô cho
thấy, ô tô dùng DME có mức độ phát ô nhiễm thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn ô tô