BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HÙNG VIỆT NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH CHÁY TRONG ĐỘNG CƠ XY LANH DIESEL PHUN GIÁN TIẾP CÓ BUỒNG CHÁY THREE VORTEX COMBUSTION (TVC) SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU SINH HỌC BIO - DIESEL ( THAM KHẢO ĐỘNG CƠ XY LANH KUBOTA D1703 - M - E3B) S K C 0 9 NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 S KC 0 2 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HÙNG VIỆT NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH CHÁY TRONG ĐỘNG CƠ XY LANH DIESEL PHUN GIÁN TIẾP CÓ BUỒNG CHÁY THREE VORTEX COMBUSTION (TVC), SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU SINH HỌC BIO-DIESEL (THAM KHẢO ĐỘNG CƠ XY LANH KUBOTA D1703-M-E3B) NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC- 605246 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM XUÂN MAI Tp.Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Nguyễn Hùng Việt Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 08/08/1988 Nơi sinh: Bình Định Quê quán: Cát Thắng - Phù Cát - Bình Định Dân tộc: Kinh Địa liên lạc: 23/6 B Đường - Tăng Nhơn Phú B - Quận - Tp.HCM E-mail: vietnguyenckd@gmail.com; vietnguyenckd@yahoo.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Cao đẳng: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2006 đến 10/2009 Nơi học (trường, thành phố): Trường CĐKT Lý Tự Trọng Tp.HCM - Tp.HCM Ngành học: Công nghệ kỹ thuật ôtô Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2009 đến 03/2011 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Ngành học: Cơ khí động lực Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Nghiên cứu động học động lực học xe Toyota Vios Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: 21/01/2011, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Người hướng dẫn: GVC.MSC Đặng Quý III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian 08/2011 - 10/2011 10/2011 - Nay Nơi công tác Công ty cổ phần dịch vụ ô tô Hàng Xanh Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM i Công việc đảm nhiệm Nhân viên bảo hành Học viên cao học LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 10 năm 2013 Người nghiên cứu (Ký tên ghi rõ họ tên) Nguyễn Hùng Việt ii LỜI CẢM ƠN Trong trình thực luận văn, xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: - Ban giám hiệu, Bộ phận Sau Đại học - Phòng Đào tạo, quý thầy cô khoa khí động lực trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, quý thầy cô khoa khí giao thông - Bộ môn ô tô, máy động lực trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ thời gian học tập hoàn thành luận văn - PGS.TS Phạm Xuân Mai - Giảng viên hướng dẫn Thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi suốt thời gian thực luận văn Xin kính chúc Thầy mạnh khoẻ, vui tươi hạnh phúc - Các thầy cô hội đồng chấm luận văn cho đóng góp quý báu để hoàn chỉnh luận văn - Các học viên lớp Cao học Kỹ thuật khí động lực 2011 B có nhiều hỗ trợ giúp đỡ hoàn thành luận văn - Đặc biệt, xin gửi lòng biết ơn sâu sắc đến ba má người thân cổ vũ, động viên tạo điều kiện để hoàn thành luận văn Mặc dù nổ lực, kiến thức hạn chế, thời gian có hạn thiết bị hỗ trợ thiếu thốn nên khó tránh khỏi thiếu sót Kính mong Quý Thầy Cô bạn góp ý thêm để đề tài nghiên cứu sớm áp dụng vào thực tế Xin chân thành cảm ơn! Tp.Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 10 năm 2013 Học viên Nguyễn Hùng Việt iii TÓM TẮT Luận văn giới thiệu kết nghiên cứu “Nghiên cứu trình cháy động xy lanh Diesel phun gián tiếp có buồng cháy Three Vortex Combustion (TVC), sử dụng nhiên liệu sinh học Bio-Diesel (tham khảo động xy lanh KUBOTA D1703-M-E3B)” Nghiên cứu trình cháy động nhằm mục đích thiết kế, chế tạo động dựa tảng động Diesel xy lanh phun gián tiếp có buồng cháy Three Vortex Combustion (TVCS) sử dụng nhiên liệu Bio-Diesel thân thiện với môi trường, giảm khí thải ô nhiễm, giảm phụ thuộc vào nhiên liệu truyền thống xăng, diesel…Với nghiên cứu tạo loại động riêng Việt Nam mang thương hiệu Việt Nam đặc biệt giá thành thấp so với động giới nhằm phục vụ cho nghiệp giới hóa, đại hóa nông nghiệp nông thôn Việt Nam ABSTRACT In this study, the author introduces research findings on "Research in combustion engine cylinder indirect injection diesel combustion chamber Three Vortex Combustion (TVC), biofuel use Bio-Diesel (Reference cylinder engine KUBOTA D1703-M-E3B) Studies of the combustion engine aims to design, manufacture a new engine is based on the cylinder diesel engine with indirect injection combustion chamber Three Vortex Combustion (TVC) Bio-fuel use diesel environmentally friendly, pollution emissions, and reduce dependence on traditional fuels such as gasoline, diesel With this research will produce engines Vietnam's own brand of Vietnam and especially the price will be lower than the engine of the world to serve the cause of mechanization, modernization agricultural and rural Vietnam Key words: biodiesel, three cylinder, idi engine, simulations, three vortex combustion, Ricardo Wave iv MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt iv Mục lục v Danh sách chữ viết tắt x Danh sách bảng xii Danh sách hình xiv Chương TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Sự cần thiết nghiên cứu đề tài 1.1.1 Thực trạng trang bị máy móc phương tiện cho ngành 1.1.1.1 Quy mô sử dụng đất nông nghiệp mức độ trang bị máy móc điện nông nghiệp 1.1.1.2 Nguồn động lực sản xuất nông nghiệp 1.1.1.3 Mức độ giới hóa sản xuất công nghệ sau thu hoạch 1.1.2 Nhu cầu động nhỏ cho nông nghiệp nông thôn Việt Nam 1.1.3 Nhu cầu động xy lanh Diesel Việt Nam 1.1.4 Công nghiệp máy động lực Việt Nam 1.1.4.1 Thị phần cạnh tranh máy nông nghiệp 1.1.4.2 Thị phần công suất máy nông nghiệp 10 1.1.5 Nhiên liệu thay 13 1.1.6 Phương pháp nghiên cứu trình cháy động diesel xy lanh sử dụng nhiên liệu Biodiesel 15 1.1.7 Kết luận 15 1.2 Tình hình nghiên cứu nước nước 16 1.2.1 Tính hình nghiên cứu động xy lanh nước 16 v 1.2.2 Tính hình nghiên cứu động xy lanh Việt Nam 17 1.3 Mục đích đối tượng nghiên cứu đề tài 20 1.4 Nhiệm vụ đề tài giới hạn đề tài 20 1.5 Phạm vi nghiên cứu 20 1.6 Nội dung nghiên cứu đề tài 21 1.7 Ý nghĩa khoa học thực tiễn mà đề tài mang lại 21 1.7.1 Ý nghĩa khoa học 21 1.7.2 Ý nghĩa thực tiễn 21 1.8 Phương pháp nghiên cứu 22 1.8.1 Phương pháp thống kê, phân tích 22 1.8.2 Phương pháp tính toán lý thuyết mô 22 1.8.3 Phương pháp nghiên cứu tính toán thiết kế 22 1.8.4 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 22 1.8.5 Phương pháp chuyên gia 22 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH CHÁY 23 2.1 Cơ sở lý thuyết trình cháy động nhiệt 23 2.1.1 Tính chất màng lửa 23 2.1.2 Cháy hoàn toàn lý thuyết 24 2.1.3 Các định luật nhiệt động học cho trình cháy 26 2.1.3.1 Định luật nhiệt động học thứ áp dụng cho trình cháy 26 2.1.3.2 Định luật nhiệt động học thứ hai áp dụng cho trình cháy 32 2.2 Cơ sở lý thuyết trình cháy động Diesel phun gián tiếp 36 2.2.1 Khái quát trình cháy động Diesel 36 2.2.2 Lý thuyết trình cháy động Diesel phun gián tiếp 38 2.2.3 Phân tích áp suất buồng cháy 40 2.2.4 Hiệu suất cháy 41 2.2.5 Động phun gián tiếp IDI 41 2.2.6 Quá trình cháy động Diesel phun gián tiếp IDI 44 2.3 Cơ sở lý thuyết TVCS nhiệt hóa 50 vi 2.3.1 Lý thuyết ba dòng xoáy lốc 50 2.3.2 Mô hình chuyển động ba dòng xoáy lốc 53 2.3.2.1 Mô hình Helmholtz 53 2.3.2.2 Mô hình Theo Goriachev 54 2.3.2.3 Mô hình Grobli 54 Chương NHIÊN LIỆU BIO-DIESEL SỬ DỤNG CHO ĐỘNG CƠ DIESEL 55 3.1 Tổng quan nhiên liệu sinh học Biodiesel 55 3.1.1 Khái niệm 55 3.1.2 Các tính sử dụng nhiên liệu Biodiesel 55 3.1.2.1 Tính chất lý hóa nhiên liệu Biodiesel 55 3.1.2.2 Ưu nhược điểm mặt môi trường nhiên liệu Biodiesel 56 3.1.2.3 Ưu nhược điểm mặt kỹ thuật nhiên liệu Biodiesel 57 3.1.2.4 Ưu nhược điểm mặt kinh tế nhiên liệu Biodiesel 57 3.2 Đặc điểm động sử dụng nhiên liệu Biodiesel 61 3.2.1 Tạo hỗn hợp dùng nhiên liệu Biodiesel 61 3.2.2 Vấn đề tăng khả lưu thông nhiên liệu qua bầu lọc dùng nhiên liệu Biodiesel 61 3.2.3 Ưu điểm buồng cháy TVCS sử dụng nhiên liệu Biodiesel 61 3.3 Nguyên liệu sản xuất thành phần hóa học nhiên liệu Biodiesel 63 3.3.1 Dầu thực vật 63 3.3.2 Mỡ động vật 64 3.3.3 Dầu thải chiên rán 65 3.4 Phương pháp điều chế nhiên liệu Biodiesel 67 3.4.1 Phương pháp điều chế Biodiesel từ mỡ cá Basa 67 3.4.1.1 Qui trình công nghệ chiết tách mỡ lỏng từ mỡ cá 67 3.4.1.2 Qui trình sản xuất Biodiesel hình ảnh 69 3.4.2 Phương pháp điều chế dầu Biodiesel từ Jatropha 71 3.4.2.1 Qui trình điều chế 71 3.4.2.2 Công nghệ sản xuất dầu Jatropha 72 vii 3.5 Các thông số nhiên liệu Biodiesel 74 3.5.1 Các tiêu nhiên liệu dầu từ mỡ cá basa 74 3.5.2 Các tiêu nhiên liệu dầu Jatropha 75 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MÔ HÌNH CHÁY ĐỘNG CƠ DIESEL TRONG PHẦN MỀM RICARDO WAVE 76 4.1 Mô hình cháy động Diesel Wiebe 76 4.1.1 Cháy trễ 78 4.1.2 Mô hình cháy phun thí điểm 78 4.2 Mô hình cháy đa phần động Diesel Wiebe 79 4.3 Mô hình cháy tia phun Diesel 80 4.3.1 Sự bay giọt nhiên liệu 81 4.3.2 Hỗn hợp không khí - nhiên liệu 81 4.3.3 Sự cháy 82 4.3.4 Sự hình thành NOx 82 4.3.5 Sự hình thành bồ hóng 83 4.4 Mô hình phân tích giải phóng nhiệt trình cháy 85 4.4.1 Sự Nén 85 4.4.2 Sự Cháy 85 4.4.3 Xác định điểm chết (TDC) 89 4.5 Dữ liệu cháy động Diesel 90 Chương NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH CHÁY NHIÊN LIỆU BIO-DIESEL TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL PHUN GIÁN TIẾP CÓ BUỒNG CHÁY TVCS BẰNG PHẦN MỀM RICARDO WAVE 94 5.1 Tổng quan phần mềm mô động đốt Ricardo Wave 94 5.1.1 Giới thiệu 94 5.1.2 Các chức bước xây dựng mô hình mô 95 5.1.2.1 Các chức phần mềm Ricardo Wave 95 5.1.2.2 Các bước xây dựng mô hình mô Ricardo Wave 95 viii 5.1.3 Phương pháp xây dựng mô hình mô động Diesel xy lanh phần mềm Ricardo Wave 96 5.2 Mô hình hóa trình cháy, lửa khu vực cháy 98 5.2.1 Nghiên cứu thực nghiệm trình cháy khuếch tán 98 5.2.2 Mô hình hóa trình cháy phần mềm Kiva 102 5.2.2.1 Mô hình cháy trễ 102 5.2.2.2 Mô hình cháy 104 5.2.2.3 Mô hình hình thành bồ hóng cháy bồ hóng 106 5.3 Mô trình cháy động Diesel sử dụng nhiên liệu Biodiesel phần mềm Ricardo Wave 108 5.3.1 Các thông số mô động Diesel xy lanh sử dụng nhiên liệu Biodiesel 108 5.3.2 Các kết mô động đồ thị 109 5.3.2.1 Đặc tính động 109 5.3.2.2 Đặc tính khí thải động 118 5.3.3 Mô hình ảnh tốc độ dòng chảy, áp suất nhiệt độ nhiên liệu B5 số vòng quay n = 2800 124 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 134 6.1 Kết luận kết đề tài 134 6.2 Kiến nghị 136 TÀI LIỆU THAM KHẢO 138 ix DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT - ĐBSH: đồng sông hồng - Ha: hecta - HP/hp (Horse Power): sức kéo (sức ngựa) - PTVN: phương tiện vận tải - GDP (Gross Domestic Product): tổng sản phẩm quốc nội - SVEAM (Southern Vietnam Engine and Agricultural Machinery): công ty Trách nhiệm hữu hạn thành viên Động Máy nông nghiệp Miền Nam - VEAM (Vietnam Engine and Agricultural Machinery): tổng công ty máy động lực máy nông nghiệp Việt Nam - LPG (Liquefied Petroleum Gas): khí hóa lỏng - CNG (Compressed Natural Gas): khí nén thiên nhiên - LNG (Liquefied Natural Gas): khí hóa lỏng tự nhiên - BDF/BD (Biodiesel Fuel): nhiên liệu Diesel sinh học - ODA (Official Development Assistance): hỗ trợ phát triển thức - SAE (Society of Automotive Engineers): hiệp hội kỹ sư ô tô Mỹ - E-TVCS/TVCS/TVC (Three Vortex Combustion System): hệ thống buồng cháy luồng xoáy lốc - IDI (Indirect Injection): phun gián tiếp - DI (Direct Injection): phun trực tiếp - ISFC (Indicated Specific Fuel Consumption): số tiêu hao nhiên liệu - EVO (Exhaust Valve Open): van xả mở - EVC (Exhaust Valve Close): van xả đóng - IVO (Intake Valve Open): van hút mở - IVC (Intake Valve Close): van hút đóng - TDC (Top Dead Center): điểm chết - BDC (Bottom Dead Center): điểm chết - CA (CRANK ANGLE): góc quay trục khuỷu x - RPM (Revolutions Per Minute): vòng/phút - HC: Hidrocarbure chưa cháy - PPM (Parts Per Million): đơn vị đo mật độ - CI (Compress Ignition): động Diesel nén cháy - DO (Diesel Oil): dầu Diesel - CV (Cheval Vapeur (France)): mã lực Pháp, CV = 0,986 HP; HP = 0,736 kW; kW = 1,36 HP; CV = 0,736 kW - A/F (Air/ Fuel): tỷ số không khí nhiên liệu - FAO (Food and Agriculture Organization): tổ chức nông lương liên hiệp quốc - SI (Spark Ignition): cháy tia lửa (động xăng) - TDCF (Top Dead Center Firing): thứ tự điểm chết xi DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 1.1: Thống kê ruộng đất sản xuất nông nghiệp hộ nông dân vùng Bảng 1.2: Nguồn động lực dùng nông nghiệp nông thôn Bảng 1.3: Thống kê giới hóa ngành nông nghiệp Bảng 1.4: Thống kê giới hóa ngành lâm nghiệp Bảng 1.5: Thống kê giới hóa ngành thủy hải sản Bảng 1.6: Mức độ đầu tư phương tiện vận tải khu vực nông thôn vùng Bảng 1.7: Dãy công suất động cỡ lực kéo móc máy kéo Bảng 2.1: Enthalpy tạo thành tiêu chuẩn (298,150K (250C) áp suất atm) 28 Bảng 2.2: Enthalpy lượng tự phản ứng cháy 34 Bảng 3.1: Tính chất lý hóa Biodiesel 56 Bảng 3.2: So sánh độ cặn trị số Cetane loại Biodiesel 56 Bảng 3.3: Lượng khí thải dầu Biodiesel (BDF) so với dầu Diesel (DO) 57 Bảng 3.4: Tính chất nhiên liệu Diesel, B5, B10, B30 62 Bảng 3.5: Thành phần mỡ cá basa đo Trung Tâm Nghiên Cứu Phát triển Chế Biến Dầu Khí (RDCPP) 74 Bảng 3.6: Các tiêu nhiên liệu dầu Jatropha 75 Bảng 5.1: Thông số kỹ thuật động Diesel thử nghiệm 108 Bảng 5.2: Bảng số liệu mô công suất đầu mẫu nhiên liệu Diesel, B5, B10 127 Bảng 5.3: Bảng số liệu mô moment đầu mẫu nhiên liệu Diesel, B5, B10 128 Bảng 5.4: Bảng số liệu mô suất tiêu hao nhiên liệu mẫu nhiên liệu Diesel, B5, B10 129 Bảng 5.5: Bảng số liệu mô hiệu suất nhiệt động mẫu nhiên liệu Diesel, B5, B10 130 xii Bảng 5.6: Bảng số liệu mô nồng độ CO mẫu nhiên liệu Diesel, B5, B10 131 Bảng 5.7: Bảng số liệu mô nồng độ NOx mẫu nhiên liệu Diesel, B5, B10 132 Bảng 5.8: Bảng số liệu mô nồng độ HC mẫu nhiên liệu Diesel, B5, B10 133 xiii DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Thị phần động xy lanh 30 - 50 Hp Hình 1.2: Sơ đồ loại máy móc công ty khí tiêu biểu Hình 1.3: Sơ đồ nhóm chiếm lược ngành chế tạo máy nông nghiệp 10 Hình 1.4: Thị phần máy nông nghiệp Việt Nam 10 Hình 1.5: Thị phần động phục vụ cho nông nghiệp Việt Nam 11 Hình 1.6: Thị phần động 24 - 37 HP phục vụ cho nông nghiệp Việt Nam 12 Hình 2.1: Tỷ lệ hỗn hợp hòa trộn nhiên liệu không khí 26 Hình 2.2: Sự biến đổi hệ thống phản ứng cháy theo định luật nhiệt động học thứ 27 Hình 2.3: Quá trình cháy đoạn nhiệt đẳng tích hay đẳng áp giản đồ U(T) hay H(T) 30 Hình 2.4: Hệ thống hở dùng để khảo sát động đốt 31 Hình 2.5: Biến thiên hiệu suất cháy theo độ đậm đặc ∅ 32 Hình 2.6: Hiệu suất nhiệt động 34 Hình 2.7: Sơ đồ đường cong phun nhiên liệu tỏa nhiệt động Diesel phun gián tiếp có buồng cháy xoáy lốc 40 Hình 2.8: Sơ đồ buồng cháy dự bị buồng cháy động Diesel phun gián tiếp 42 Hình 2.9: Đường cong tỏa nhiệt tính toán động Diesel phun gián tiếp chế độ tải cố định với 0,29 ≤ ∅ < 0,32, tốc độ 2500 vòng/phút 43 Hình 2.10: Mô hình tổng thể buồng cháy động Diesel phun gián tiếp IDI 47 Hình 2.11: Quá trình hoạt động động Diesel phun gián tiếp 47 Hình 2.12: Kết cấu buồng cháy động Kubota D1703-M-E3B 48 Hình 2.13: Buồng cháy Three Vortex Combustion 49 Hình 2.14: Mô hình buồng cháy Three Vortex đỉnh piston 49 Hình 2.15: Các dạng xoáy lốc 51 xiv Hình 2.16: Mô hình chuyển động dòng xoáy lốc 53 Hình 2.17: Mô hình chuyển động xoáy lốc 54 Hình 2.18: Mô chuyển động ba dòng xoáy Grobli thiết lập 54 Hình 3.1: Nguyên liệu dầu Diesel sinh học giới 58 Hình 3.2: Lịch sử giá dầu dừa, đậu tương, dầu cọ dầu hạt cải so với Diesel năm 2007 59 Hình 3.3: Lịch sử giá Diesel so với Biodiesel Mỹ (2005- 2008) 59 Hình 3.4: Lịch sử giá Diesel so với Biodiesel EU (Đức) 2005 60 Hình 3.5: Bảng thống kê sản lượng Biodiesel nước châu Á từ 2007 – 2009 60 Hình 3.6: Công thức cấu tạo triglyceride 64 Hình 3.7: Qui trình công nghệ chiết tách mỡ lỏng từ mỡ cá 68 Hình 3.8: Qui trình sản xuất Biodiesel hình ảnh 69 Hình 3.9: Biểu đồ trình hydro cracking 71 Hình 3.10: Qui trình điều chế dầu Biodiesel từ Jatropha 71 Hình 3.11: Quả hạt Jatropha khô 72 Hình 3.12: Sơ đồ máy ép hạt Jatropha KK - 40 Đức sử dụng Việt Nam 73 Hình 3.13: Quá trình lọc dầu phương pháp lọc lắng 73 Hình 4.1: Bảng thông số đầu vào động Kubota D1703-M-E3B 91 Hình 4.2: Chức động Diesel Wiebe (cháy qua bước: cháy trước hòa trộn hỗn hợp, cháy cháy đuôi) 92 Hình 4.3: Thanh cháy bảng điều chỉnh động 92 Hình 5.1: Giao diện phần mềm Ricardo Wave 94 Hình 5.2: Bảng thông số đầu vào động Kubota D1703-M-E3B 97 Hình 5.3: Mô hình mô động Diesel xy lanh 98 Hình 5.4: Kết cấu buồng cháy đỉnh piston 101 Hình 5.5: Thông số động moment, công suất sức tiêu hao nhiên liệu 109 Hình 5.6: Công suất động Kubota D1703–M-E3B với nhiên liệu Diesel, B5,và B10 109 xv Hình 5.7: Moment động Kubota D1703-M-E3B với nhiên liệu Diesel, B5,và B10 110 Hình 5.8: Biểu đồ áp suất xy lanh phụ thuộc vào tải góc quay trục khuỷu với nhiên liệu B5, B10 Diesel 112 Hình 5.9: Biểu đồ nhiệt độ xy lanh phụ thuộc vào tải góc quay trục khuỷu với nhiên liệu B5, B10 Diesel 113 Hình 5.10: Biểu đồ tỷ lệ truyền nhiệt phụ thuộc vào tải góc quay trục khuỷu với nhiên liệu B10, B5 Diesel 113 Hình 5.11: Mức độ giải phóng nhiệt lượng nhiệt giải phóng tích lũy 114 Hình 5.12: Hiệu suất nhiệt động với ba nhiên liệu Diesel, B5, B10 115 Hình 5.13: Suất tiêu hao nhiên liệu động CI sử dụng nhiên liệu B5, B10 Diesel 116 Hình 5.14: Đồ thị công thị P-V động CI sử dụng nhiên liệu B10, B5 Diesel 117 Hình 5.15: Đồ thị nhiệt - Enthalpy động CI sử dụng nhiên liệu B10, B5 Diesel 118 Hình 5.16: Biểu đồ nồng độ NOx phụ thuộc vào tải góc quay trục khuỷu với nhiên liệu B10, B5 Diesel 119 Hình 5.17: Biểu đồ nồng độ NO phụ thuộc vào tải góc quay trục khuỷu với nhiên liệu B5, B10 Diesel 120 Hình 5.18: Biểu đồ nồng độ CO phụ thuộc vào tải góc quay trục khuỷu với nhiên liệu B5, B10 Diesel 121 Hình 5.19: Mô diễn biến áp suất xy lanh động CI sử dụng nhiên liệu B5 124 Hình 5.20: Mô diễn biến nhiệt độ buồng cháy động CI sử dụng nhiên liệu B5 125 Hình 5.21: Mô tốc độ dòng chảy khí cháy động CI sử dụng nhiên liệu B5 126 xvi Chương TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Sự cần thiết nghiên cứu đề tài 1.1.1 Thực trạng trang bị máy móc phương tiện cho ngành 1.1.1.1 Quy mô sử dụng đất nông nghiệp mức độ trang bị máy móc điện nông nghiệp Theo tài liệu Tổng cục Thống kê, tính đến năm 2011, nước có khoảng 26.226.400 đất nông nghiệp, chiếm gần 79,65 % diện tích đất tự nhiên Kết điều tra, phân tích tính toán cho thấy, qui mô ruộng đất sản xuất nông nghiệp hộ nông dân vùng bảng 1.1 [1]: Bảng 1.1: Thống kê ruộng đất sản xuất nông nghiệp hộ nông dân vùng Khu vực Tổng số hộ Tổng diện tích đất Cơ cấu hộ chia theo quy mô (%) ha/hộ nông nghiệp (ha) Dưới Từ Từ Từ 0,2 0,2 - 0,5 0,5 - trở lên Đồng sông Hồng (ĐBSH) 3.136.734 1.405.390 59,51 37,23 3,18 0,08 0,44 2.142.383 7.264.140 28,24 37,5 29,56 4,7 3,39 3.006.663 7.424.560 36,27 41,74 19,12 2,87 2,46 Tây Nguyên 904.645 4.825.890 6,49 14,87 55,4 23,24 5,33 Đông Nam Bộ 624.618 1.902.020 18,77 19,19 42,22 19,82 3,04 Đồng sông 2.133.218 3.404.400 18,97 29,1 41,84 10,09 1,59 Trung du miền núi phía Bắc Bắc Trung Bộ & duyên hải miền Trung Cửu Long 1.1.1.2 Nguồn động lực sản xuất nông nghiệp Theo Tổng cục Thống kê tính đến năm 2011 nước trang bị: 15.500 máy kéo, máy cày lớn (trên 35 HP), 207.112 máy kéo, máy cày trung (từ 12 – 35 HP), 275.131 máy kéo, máy cày nhỏ (< 12 HP), 40.146 ô tô vận tải hành khách hàng hóa, 175.189 động điện, 126.704 máy phát điện, 281.049 động chạy xăng, diesel, 6.282 tàu thuyền dịch vụ thủy sản có động cơ, 5.325 tàu thuyền vận tải hành khách, 142.183 tàu thuyền vận tải hàng hóa, 231.069 máy tuốt lúa có động cơ, 58.914 lò, máy sấy sản phẩm nông lâm thủy sản, 204.654 máy chế biến lương thực, 551.508 bình phun thuốc trừ sâu có động cơ, 1.932.349 máy bơm nước dùng cho sản xuất nông lâm thủy sản, 62.364 máy chế biến thức ăn gia súc, 5.774 máy chế biến thức ăn thủy sản, 25.712 máy giàn gieo sạ, 13.109 máy gặt đập liên hợp, 62.045 máy gặt khác Nguồn động lực dùng nông nghiệp nông thôn bảng 1.2 Bảng 1.2: Nguồn động lực dùng nông nghiệp nông thôn [1] Năm Máy kéo, Máy kéo, Máy kéo, Động cơ, PTVT vận PTVT vận Canh tác 2011 máy cày máy cày máy cày máy phát chuyển chuyển đồng ruộng, đất lớn 35 trung nhỏ điện đường đường thủy trồng lâm HP 12-35 HP 12 HP 15.500 207.112 275.131 Số lượng (cái) nghiệp thủy sản 456.238 40.146 153.790 3.147.498 Nguồn: Tổng cục Thống kê, 2011 Nguồn động lực dùng nông nghiệp nông thôn Máy kéo, máy cày lớn 35 HP Máy kéo, máy cày trung 12-35HP 15500 207112 Máy kéo, máy cày nhỏ 12HP 275131 Động cơ, máy phát điện 40146 456238 153790 3147498 PTVT vận chuyển đường PTVT vận chuyển đường thủy Canh tác đồng ruộng, đất trồng lâm nghiệp thủy sản 1.1.1.3 Mức độ giới hóa sản xuất công nghệ sau thu hoạch - Về giới hóa khâu sản xuất nông nghiệp gồm có khâu làm đất, giới hóa khâu làm đất, giới hóa khâu gieo cấy gồm có khâu gieo khâu cấy, giới hóa khâu thu hoạch gồm có khâu cắt, gặt khâu tuốt đập, lúa sau bảng 1.3 thống kê giới hóa ngành nông nghiệp [1] Bảng 1.3: Thống kê giới hóa ngành nông nghiệp [1] Năm Máy kéo, Máy kéo, Máy kéo, Động cơ, PTVT vận Canh tác 2011 máy cày lớn máy cày trung máy cày nhỏ máy phát chuyển đất trồng 35 HP 12 - 35 HP 12 HP điện đường nông nghiệp 15.311 206.035 272.791 531.277 58.002 2.926.174 Số lượng (cái) Nguồn: Tổng cục Thống kê, 2011 Thống kê giới hóa ngành nông nghiệp Sức kéo lớn 35 hp 15311 206035 272791 Sức kéo trung 12- 35 hp Sức kéo nhỏ 12 hp 531277 58002 2926174 Động cơ, máy phát điện PTVT đường Canh tác đất trồng nông nghiệp -Về giới hóa ngành lâm nghiệp: Cơ giới hóa tập trung vào lĩnh vực canh tác, trồng (làm đất, tạo bầu giống…) Trong khai thác rừng trồng, sản lượng không lớn, tiến hành máy khâu: chặt cây, bốc xếp, vận chuyển… Áp dụng dây chuyền sơ chế cửa rừng nhằm nâng cao tỷ lệ thu hồi gỗ giảm giá thành khâu vận chuyển [...]... động cơ Kubota D17 03- M- E3B 97 Hình 5 .3: M hình m phỏng động cơ Diesel 3 xy lanh 98 Hình 5.4: Kết cấu buồng cháy chính và đỉnh piston 101 Hình 5.5: Thông số động cơ về moment, công suất và sức tiêu hao nhiên liệu 109 Hình 5.6: Công suất của động cơ Kubota D17 03 M- E3B với nhiên liệu Diesel, B5,và B10 109 xv Hình 5.7: Moment của động cơ Kubota D17 03- M- E3B với nhiên liệu Diesel, ... hóng và cháy bồ hóng 106 5 .3 M phỏng quá trình cháy động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Biodiesel bằng phần m m Ricardo Wave 108 5 .3. 1 Các thông số m phỏng động cơ Diesel 3 xy lanh sử dụng nhiên liệu Biodiesel 108 5 .3. 2 Các kết quả m phỏng động cơ bằng đồ thị 109 5 .3. 2.1 Đặc tính động cơ 109 5 .3. 2.2 Đặc tính khí thải động cơ 118 5 .3. 3 M phỏng... Hình 2.8: Sơ đồ buồng cháy dự bị và buồng cháy chính trong động cơ Diesel phun gián tiếp 42 Hình 2.9: Đường cong tỏa nhiệt tính toán đối với động cơ Diesel phun gián tiếp ở chế độ tải cố định với 0,29 ≤ ∅ < 0 ,32 , tốc độ 2500 vòng/phút 43 Hình 2.10: M hình tổng thể buồng cháy động cơ Diesel phun gián tiếp IDI 47 Hình 2.11: Quá trình hoạt động của động cơ Diesel phun gián tiếp 47 Hình...5.1 .3 Phương pháp xây dựng m hình và m phỏng động cơ Diesel 3 xy lanh trong phần m m Ricardo Wave 96 5.2 M hình hóa quá trình cháy, ngọn lửa và khu vực cháy 98 5.2.1 Nghiên cứu thực nghi m quá trình cháy khuếch tán 98 5.2.2 M hình hóa quá trình cháy trong phần m m Kiva 102 5.2.2.1 M hình cháy trễ 102 5.2.2.2 M hình sự cháy 104 5.2.2 .3 M hình... - 40 của Đức sử dụng tại Việt Nam 73 Hình 3. 13: Quá trình lọc dầu bằng phương pháp lọc lắng 73 Hình 4.1: Bảng các thông số đầu vào của động cơ Kubota D17 03- M- E3B 91 Hình 4.2: Chức năng động cơ Diesel Wiebe (cháy qua 3 bước: cháy trước khi hòa trộn hỗn hợp, cháy chính và cháy đuôi) 92 Hình 4 .3: Thanh sự cháy trong bảng điều chỉnh động cơ 92 Hình 5.1: Giao diện phần m m Ricardo Wave... Bảng số liệu m phỏng moment đầu ra của các m u nhiên liệu Diesel, B5, và B10 128 Bảng 5.4: Bảng số liệu m phỏng suất tiêu hao nhiên liệu của các m u nhiên liệu Diesel, B5, và B10 129 Bảng 5.5: Bảng số liệu m phỏng hiệu suất nhiệt động cơ của các m u nhiên liệu Diesel, B5, và B10 130 xii Bảng 5.6: Bảng số liệu m phỏng nồng độ CO của các m u nhiên liệu Diesel, ... Hình 2.12: Kết cấu buồng cháy trong động cơ Kubota D17 03- M- E3B 48 Hình 2. 13: Buồng cháy Three Vortex Combustion 49 Hình 2.14: M hình buồng cháy Three Vortex và đỉnh piston 49 Hình 2.15: Các dạng xoáy lốc 51 xiv Hình 2.16: M hình chuyển động của 3 dòng xoáy lốc 53 Hình 2.17: M hình chuyển động của 4 và 5 xoáy lốc 54 Hình 2.18: M phỏng chuyển động của ba dòng xoáy... Hình 5.12: Hiệu suất nhiệt của động cơ với ba nhiên liệu Diesel, B5, và B10 115 Hình 5. 13: Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ CI sử dụng nhiên liệu B5, B10 và Diesel 116 Hình 5.14: Đồ thị công chỉ thị P-V của động cơ CI sử dụng nhiên liệu B10, B5 và Diesel 117 Hình 5.15: Đồ thị nhiệt - Enthalpy của động cơ CI sử dụng nhiên liệu B10, B5 và Diesel 118 Hình... nhiệt độ buồng cháy của động cơ CI sử dụng nhiên liệu B5 125 Hình 5.21: M phỏng tốc độ của dòng chảy khí cháy của động cơ CI sử dụng nhiên liệu B5 126 xvi Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Sự cần thiết nghiên cứu của đề tài 1.1.1 Thực trạng trang bị m y m c và phương tiện cho các ngành 1.1.1.1 Quy m sử dụng đất nông nghiệp và m c độ trang bị m y m c cơ điện nông... 27 Hình 2 .3: Quá trình cháy đoạn nhiệt đẳng tích hay đẳng áp trên giản đồ U(T) hay H(T) 30 Hình 2.4: Hệ thống hở dùng để khảo sát động cơ đốt trong 31 Hình 2.5: Biến thiên hiệu suất cháy theo độ đ m đặc ∅ 32 Hình 2.6: Hiệu suất nhiệt của động cơ 34 Hình 2.7: Sơ đồ đường cong phun nhiên liệu và tỏa nhiệt của động cơ Diesel phun gián tiếp có buồng cháy xoáy lốc