So sánh động cơ Yanmar 178F và RCCI bằng phần mềm AVL Boost Môn Công nghệ kỹ thuật ô tô | Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh

So sánh động cơ Yanmar 178F nguyên bản và động cơ cháy theo cơ chế RCCI
trên phần mềm AVL BOOST
Khoa học & Công nghệ - Số 29/Tháng 3 – 2021-ISSN 2354-0575
Động cơ Yanmar 178F là động cơ diesel một xylanh, không tăng áp, làm mát bằng không khí, động cơ
này sử dụng 2 xupap (1 nạp, 1 thải), có buồng cháy thống nhất. Các thông số của động cơ được thể hiện ở Bảng 1
Chế độ mô phỏng so sánh
So sánh kết quả thực nghiệm của động cơ nguyên bản (thực nghiệm tại trung tâm nghiên cứu động cơ,
nhiên liệu và khí thải trường đại học Bách Khoa Hà Nội) với kết quả mô phỏng của động cơ khi chuyển
sang chế độ RCCI ở tốc độ 2000 vòng/ ph, thời điểm phun nhiên liệu là 15 độ trước ĐCT và momen là 2 Nm, 4 Nm, 6 Nm So sánh
*Kết quả so sánh diễn biến nhiệt độ trong buồng cháy động cơ:
⇨ Qua đồ thị so sánh diễn biến nhiệt độ trong buồng cháy ta thấy rằng động cơ khi chuyển sang
RCCI thì nhiệt độ trong xylanh thấp hơn so động cơ nguyên bản là do quá trình cháy diễn ra
muộn hơn mà piston đang có xu hướng đi xuống do đó thể tích tăng dẫn đến nhiệt độ trong xylanh thấp hơn.
Do động cơ RCCI sử dụng hai loại nhiên liệu khác nhau là diesel với xăng có nhiệt trị khác nhau. Do đó
lượng nhiên liệu tiêu thụ được tính quy về nhiên liệu diesel theo công thức sau:
Trong đó: LHVxăng là nhiệt trị thấp của xăng.
LHV Diesel là nhiệt trị thấp của diesel.
*Kết quả so sánh công suất và suất tiêu hao nhiên liệu:
Từ Hình 12 ta có thể thấy rằng công suất của động cơ khi chuyển sang RCCI lớn hơn khoảng 9% và suất
tiêu hao nhiên liệu nhỏ hơn khoảng 8.6% so với động cơ nguyên bản ở tốc độ 2000 vg/ph, thời điểm phun
nhiên liệu là 15 độ trước ĐCT
*Kết quả so sánh phát thải:
⇨ Qua đồ thị so sánh phát thải ta thấy phát thải NOx và PM sau khi chuyển sang RCCI nhỏ hơn
đáng kể so với động cơ nguyên bản. Cụ thể, phát thải NOx nhỏ hơn khoảng 87% so với động cơ
nguyên bản, phát thải PM nhỏ hơn khoảng 90% so với động cơ nguyên bản. Sở dĩ việc NOx và
PM giảm là do nhiệt độ cháy trong xylanh khi chuyển sang RCCI nhỏ hơn so với động cơ nguyên
bản. Phát thải CO ở momen 2 Nm nhỏ hơn so với động cơ nguyên bản nhưng từ khoảng 4 Nm thì
CO khi chuyển sang RCCI lại tăng vọt so với động cơ nguyên bản. Nguyên nhân là do khi động
cơ chuyển sang RCCI thì hệ số dư lượng không khí nhỏ hơn so với động cơ nguyên bản. Kết luận
Động cơ RCCI với đặc trưng là quá trình cháy kích nổ của động cơ xăng nhưng khu vực xuất hiện cháy
xuất phát từ gần thành xy lanh và lan dần vào tâm xy lanh, đồng thời do mức độ đồng nhất cao của hỗn
hợp cháy nên hạn chế những vùng hỗn hợp giàu và nghèo dẫn tới phát thải NOx và PM được cải thiện rõ
rệt. Cụ thể NOx đã giảm được 87% và PM giảm được 90% so với động cơ nguyên bản.
Ngoài giảm được phát thải NOx và PM với ưu điểm cháy của động cơ RCCI cũng đã cải thiện công suất
(tăng khoảng 9%) và giảm tiêu hao nhiên liệu (khoảng 8,6%) so với động cơ nguyên bản.
Tuy nhiên đây cũng là một cơ sở để điều chỉnh các thông số điều khiển của động cơ tạo tiền để cho các
nghiên cứu khác về động cơ RCCI.