Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel sử dụng nhiên liệu kép (lpg - Diesel)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG 
NGUYỄN VĂN LONG GIANG 
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ 
CUNG CẤP NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL 
SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KÉP (LPG-DIESEL) 
Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực 
Mã số: 62.52.01.16 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
Tập thể cán bộ hướng dẫn khoa học: 
PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG 
PGS.TS. TRẦN THANH HẢI TÙNG 
ĐÀ NẴNG – 2018 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu kết quả 
nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong các công 
trình nào khác! 
Tp.HCM, ngày 5 tháng 1 năm 2018 
Nghiên cứu sinh 
Nguyễn Văn Long Giang 
 i 
MỤC LỤC 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .............................................. v 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ............................................................. x 
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .......................................................................... xiii 
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................. 5 
1.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng LPG cho động cơ đốt trong ................................. 8 
1.1.1 Các kết quả nghiên cứu trong nước .................................................................... 9 
1.1.2 Các kết quả nghiên cứu trên thế giới ................................................................ 13 
1.2 Đặc điểm của khí hóa lỏng ................................................................................. 21 
1.2.1 Tính chất lý hóa của LPG ................................................................................. 21 
1.2.2 Ưu điểm của LPG so với các loại nhiên liệu truyền thống ............................... 23 
1.2.3 Tình hình sản xuất LPG .................................................................................... 24 
1.3 Kết luận chương 1 .............................................................................................. 27 
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG 
NHIÊN LIỆU KÉP (LPG – DIESEL) ................................................................... 30 
2.1 Quá trình cháy của đ/cơ Diesel và đ/cơ s/dụng nhiên liệu kép (LPG – Diesel) . 34 
2.1.1 Quá trình cháy của động cơ Diesel................................................................... 34 
2.1.2 Quá trình cháy trong động cơ sử dụng nhiên liệu kép (LPG-Diesel)............... 38 
2.2 Các giả thuyết để nghiên cứu về đ/cơ sử dụng nhiên liệu kép LPG - Diesel ..... 45 
2.3 Cơ sở lý thuyết tính toán mô phỏng quá trình cháy động cơ LPG - Diesel ....... 46 
2.3.1 Phương trình nhiệt động học thứ nhất [84] ...................................................... 46 
2.3.2 Mô hình hỗn hợp môi chất ............................................................................... 48 
2.3.3 Mô hình truyền nhiệt ........................................................................................ 48 
2.3.4 Mô hình cháy Vibe 2 vùng (Vibe 2 Zones) ...................................................... 50 
 ii 
2.3.5 Mô hình hình thành phát thải các chất độc hại. ................................................ 51 
2.3.6 Mô hình cháy kích nổ khi động cơ sử dụng nhiên liệu kép (LPG – Diesel) .... 57 
2.4 Tính toán mô phỏng động cơ sử dụng nhiên liệu kép (LPG – Diesel) ............... 58 
2.4.1 Phần mềm mô phỏng AVL BOOST................................................................. 59 
2.4.2 Ứng dụng phần mềm AVL BOOST trong tính toán mô phỏng: ...................... 62 
2.4.3 Xây dựng mô hình mô phỏng động cơ Diesel Toyota 3C – TE ....................... 63 
2.4.3.1 Các thông số cơ bản của động cơ Toyota Diesel 3C - TE ........................... 63 
2.4.3.2 Đánh giá độ tin cậy của mô hình mô phỏng ................................................ 65 
2.4.4 Xây dựng mô hình mô phỏng động cơ Toyota 3C-TE khi sử dụng nhiên liệu kép 
LPG - Diesel .............................................................................................................. 67 
2.5 Kết quả mô phỏng động cơ sử dụng nhiên liệu kép LPG - Diesel ..................... 71 
2.5.1 Ảnh hưởng đến đặc tính Me của đ/cơ sử dụng nh/liệu kép (LPG – Diesel) .... 71 
2.5.2 Ảnh hưởng đến đặc tính Ne của đ/cơ sử dụng nh/liệu kép (LPG – Diesel) ..... 72 
2.5.3 Ảnh hưởng đến nhiệt độ cháy của đ/cơ s/dụng nh/liệu kép (LPG – Diesel) .... 73 
2.5.4 Ảnh hưởng đến áp suất quá trình cháy của động cơ sử dụng nhiên liệu kép (LPG 
– Diesel) .................................................................................................................... 73 
2.5.5 Phát thải NOx của động cơ sử dụng nhiên liệu kép LPG - Diesel .................... 74 
2.5.6 Phát thải CO của động cơ sử dụng nhiên liệu kép (LPG – Diesel) .................. 75 
2.5.7 Phát thải muội than của động cơ sử dụng nhiên liệu kép (LPG – Diesel) ....... 76 
2.5.8 Ảnh hưởng của góc phun sớm đến diễn biến áp suất trong xilanh động cơ .... 77 
2.6 Kết luận chương 2 .............................................................................................. 78 
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CUNG CẤP LPG 
TRONG ĐỘNG CƠ NHIÊN LIỆU KÉP (LPG - DIESEL) ................................ 80 
3.1 Hệ thống điều khiển nhiên liệu bằng điện tử của động cơ Diesel. ..................... 82 
3.1.1 Quá trình điều khiển lưu lượng nhiên liệu. ...................................................... 83 
 iii 
3.1.2 Quá trình điều khiển thời điểm phun nhiên liệu. .............................................. 86 
3.2 Nghiên cứu thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG cho động cơ thực nghiệm 
sử dụng nhiên liệu kép (LPG – Diesel) ..................................................................... 89 
3.2.1 Sơ đồ nguyên lý cung cấp nhiên liệu LPG cho động cơ .................................. 89 
3.2.2 Hệ thống điều khiển cung cấp nhiên liệu kép Diesel – LPG............................ 90 
3.2.3 Cơ sở tính toán lượng nhiên liệu LPG cung cấp cho động cơ ......................... 91 
3.3 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mạch bộ điều khiển cung cấp khí LPG cho động cơ 
3C-TE ........................................................................................................................ 96 
3.4 Kết luận chương 3 ............................................................................................ 101 
CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ............................................... 103 
4.1 Mục đích, đối tượng và trang thiết bị thực nghiệm .......................................... 103 
4.1.1 Mục đích và đối tượng thực nghiệm .............................................................. 103 
4.1.2 Điều kiện thực nghiệm ................................................................................... 103 
4.2 Các quy trình thực nghiệm ............................................................................... 109 
4.2.1 Thực nghiệm đặc tính kỹ thuật động cơ Diesel 3C – TE. .............................. 109 
4.2.2 Thực nghiệm hệ thống điều khiển cung cấp nhiên liệu kép (LPG – Diesel). 111 
4.2.3 Thực nghiệm các đặc tính và thông số ảnh hưởng đến động cơ sử dụng nhiên 
liệu kép (LPG – Diesel) ........................................................................................... 116 
4.2.4 Thực nghiệm phát thải (HC, CO, NOx và độ mờ khói) khi động cơ sử dụng 
nhiên liệu kép (LPG – Diesel) ................................................................................. 117 
4.3 Kết quả thực nghiệm và thảo luận .................................................................... 119 
4.3.1 Đặc tính kỹ thuật động cơ Diesel 3C – TE thực tế. ........................................ 119 
4.3.2 Đánh giá h/động của h/thống đ/khiển cung cấp nh/liệu kép (LPG – Diesel). 121 
4.3.3 Đánh giá ảnh hưởng các đặc tính và thông số đến động cơ sử dụng nhiên liệu 
kép (LPG – Diesel) .................................................................................................. 124 
4.3.4 Đánh giá ảnh hưởng đến phát thải (HC, CO, NOx và muội than) của động cơ sử 
 iv 
dụng nhiên liệu kép (LPG – Diesel) ........................................................................ 126 
4.1 Kết luận chương 4 ............................................................................................ 130 
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ........................................................... 132 
Kết luận: ........................................................................................................... 132 
Hướng phát triển: .............................................................................................. 133 
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 134 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN .............. 142 
PHỤ LỤC 
 v 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 
Ký hiệu Tên gọi Đơn vị 
AVL-BOOST Phần mềm mô phỏng một chiều của hãng AVL 
AVL-MCC Mô hình cháy của hãng AVL 
CA Góc quay trục khuỷu Độ 
CCR Tỷ lệ đốt cháy 
CO Mônôxit cácbon 
CNG Khí thiên nhiên nén 
CRT Bộ lọc tái sinh liên tục 
DOC Bộ xúc tác ôxi hóa 
DPF Bộ lọc phát thải hạt, dạng khép kín 
EGR Hệ thống luân hồi khí thải 
HAP Hydro Cacbon thơm mạch vòng 
HC Hydro Cacbon 
LHC Luân hồi áp suất cao 
LHT Luân hồi áp suất thấp 
LNT Bộ xúc tác hấp thụ NOx chế độ nghèo/loãng 
LPG Khí dầu mỏ hóa lỏng 
MN Máy nén 
MP Mô phỏng 
NOX Ôxít nitơ 
PM Phát thải dạng hạt 
ROHR Đồ thị tốc độ tỏa nhiệt 
SCR Bộ xúc tác khử NOx 
SCRT Hệ thống xử lý khí thải tổng hợp CRT và SCR 
 vi 
SMF Bộ lọc phát thải hạt có trang bị sợi đốt 
Smoke Độ mờ khói 
SOOT Muội than 
SOx Ôxít lưu huỳnh 
TB Tuabin 
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 
TN Thực nghiệm 
TSP Tổng lượng bụi lơ lửng trong không khí 
VOCs Hàm lượng các chất hữu cơ độc hại bay lên trong k.khí 
θ Góc quay trục khuỷu hiện thời Độ 
 Qˆ  Nhiệt tỏa ra tính đến góc quay trục khuỷu J 
Q Tổng nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình cháy J 
aw Hằng số phụ thuộc vào tỷ lệ nhiên liệu LPG cung cấp 
cho xi lanh 
θo, Δθ Thời điểm và thời gian diễn ra quá trình cháy HC Độ 
ε k Sai số 
CCR Tỷ lệ phần trăm năng lượng do LPG sinh ra trong tổng năng 
lượng của nhiên liệu kép LPG - Diesel 
% 
mLPG Khối lượng LPG tiêu thụ kg 
HuLPG Nhiệt trị thấp của LPG MJ/kg 
mDiesel Khối lượng Diesel tiêu thụ kg 
HuDiesel Nhiệt trị thấp của Diesel MJ/kg 
mc Khối lượng môi chất trong xi lanh kg 
u Nội năng J/kg 
pc Áp suất trong xi lanh Pa 
V Thể tích xi lanh m3 
 vii 
QF Nhiệt lượng của nhiên liệu cung cấp kJ 
Qw Tổn thất nhiệt qua vách kJ 
α Góc quay trục khuỷu Độ 
hBB Trị số entanpy J/kg 
dmi Lượng khí nạp vào xi lanh kg 
dme Lượng khí thải ra khỏi xi lanh kg 
hi Entanpy của môi chất khí đi vào xi lanh J/kg 
he Entanpy của môi chất khi đi khỏi xi lanh J/kg 
qev Nhiệt hóa hơi của nhiên liệu kJ 
f Phần nhiệt hóa hơi của môi chất trong xi lanh kJ 
mew Khối lượng nhiên liệu bay hơi kg 
Aeff Diện tích thông qua m2 
To1 Nhiệt độ môi chất trước họng tiết lưu K 
Ro Hằng số chất khí J/kg 
ψ Hệ số phụ thuộc vào tỷ lệ áp suất môi chất - 
k Tỷ số nhiệt dung riêng của môi chất Hyđrô các bon - 
μσ Hệ số cản dòng của đường ống - 
dvi Đường kính xupap m 
S Vị trí của piston tính từ điểm chết trên m 
r Bán kính quay m 
L Chiều dài thanh truyền m 
 Góc giữa đường nối tâm quay với piston ở ĐCT độ 
E Khoảng lệch tâm m 
Qwi Nhiệt truyền đến các chi tiết trong xi lanh K 
Awi Diện tích bề mặt các chi tiết trong xi lanh Pa 
 viii 
αw Hệ số truyền nhiệt W/m2K 
Tc Nhiệt độ môi chất trên bề mặt thành xi lanh K 
Twi Nhiệt độ bề mặt các chi tiết trong xi lanh K 
D Đường kính xi lanh m 
C Tốc độ trung bình của piston m/s 
Cu Tốc độ tiếp tuyến của môi chất m/s 
VD Thể tích công tác của 1 xi lanh m3 
Pc Áp suất môi chất trong xi lanh Pa 
pc,0 Áp suất khí trời Pa 
pc,1 Áp suất môi chất trong xilanh tại thời điểm đóng xupap nạp Pa 
Tc,1 Nhiệt độ môi chất trong xi lanh tại thời điểm đóng xupap 
nạp 
K 
VTDC Thể tích xi lanh khi piston ở ĐCT m3 
IMEP Áp suất chỉ thị trung bình Pa 
din Đường kính ống nối với đường nạp m 
vin Tốc độ dòng khí trên đường nạp m/s 
δ Khe hở piston-xilanh m 
Q Tổng nhiệt lượng cấp vào kJ 
Q m Lượng nhiệt tỏa ra trong giai đoạn cháy chính kJ 
QMCC Hằng số chất khí - 
QComb Hằng số cháy - 
K Thế năng của dòng chuyển động rối - 
mF Lượng nhiên liệu được hóa hơi kg 
LCV Nhiệt trị thấp của nhiên liệu kJ/kg 
WOxigen, available Tỷ lệ khối lượng ôxy có trong hỗn hợp khi bắt đầu phun 
nhiên liệu 
- 
CEGR Hằng số xét đến ảnh hưởng của khí thải luân hồi - 
 ix 
Ekin Thế năng của tia nhiên liệu J 
CTurb Hằng số năng lượng chuyển động rối - 
CDiss Hằng số suy giảm - 
mF,I Lượng nhiên liệu phun vào kg 
V Tốc độ nhiên liệu m/s 
mstoich Khối lượng không khí lý tưởng để đốt hết nhiên liệu kg 
λDiff Hệ số dư lượng không khí trong quá trình cháy chính - 
QPMC Tổng nhiệt lượng do nhiên liệu cung cấp trong giai đoạn 
cháy nhanh 
 kJ 
CNOe NO ở trạng thái cân bằng kg 
mfi Lượng nhiên liệu cấp vào kg 
mfb Lượng nhiên liệu đã cháy kg 
msoot Khối lượng muội than kg 
mCO Khối lượng CO kg 
PO2 Áp suất các phân tử O2 Pa 
Es,f Năng lượng hoạt hóa kJ/kmol 
Ef,ox Năng lượng ô xy hóa kJ/kmol 
Af,Aox Các hằng số được lựa chọn theo kinh nghiệm và kiểu động cơ - 
Rtot Hằng số tốc độ ô xy hóa muội than - 
MWc Trọng lượng phân tử C - 
ρs Mật độ muội than kg/m3 
Ds Đường kính phân tử Soot đặc trưng m 
TDC Điểm chết trên - 
BDC Điểm chết dưới - 
SPV Van điều khiểu lưu lượng nhiên liệu Diesel - 
TCV Van điều khiển góc phun sớm - 
 x 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 
Hình 1.1: Cấu trúc hóa học của các thành phần trong nhiên liệu LPG ..................... 22 
Hình 1.2: Sản lượng LPG trên toàn cầu (triệu tấn) .................................................. 24 
Hình 1.3: Biểu đồ tiêu thụ LPG trên toàn cầu .......................................................... 25 
Hình 1.4: Đồ thị diễn biến tiêu thụ và kế hoạch dự kiến tiêu thụ tương lai ............ 27 
Hình 2.1: Động cơ Diesel 3C-TE với hệ thống điểu khiển nhiên liệu VE-EDC ..... 33 
Hình 2.2: Đồ thị biểu diễn các giai đoạn trong quá trình cháy động cơ Diesel ....... 37 
Hình 2.3: Phân chia vùng cháy trong động cơ LPG - Diesel ................................... 39 
Hình 2.4: Hướng lan truyền của màng lửa trong buồng cháy .................................. 40 
Hình 2.5: Diển biến áp suất cháy trong buồng đốt của động cơ sử dụng nhiên liệu 
kép LPG - Diesel ....................................................................................................... 41 
Hình 2.6: Các giai đoạn trong quá trình cháy của động cơ LPG–Diesel ................. 43 
Hình 2.7: Cân bằng năng lượng trong xi lanh động cơ ............................................ 47 
Hình 2.8: Giao diện phần mềm AVL-BOOST ......................................................... 61 
Hình 2.9: Mô hình mô phỏn ...  bụi bẩn bị lẫn vào LPG trong quá trình 
sản xuất hoặc quá trình nạp LPG, đồng thời bộ lọc còn có tác dụng ổn áp tức là ổn định 
dòng LPG trước khi đi vào bộ hóa hơi và vào đường nạp của động cơ [14]. 
Quá trình chuyển hóa nhiên liệu LPG từ dạng lỏng sang dạng hơi được thực hiện 
thông qua bộ hóa hơi. Bộ hóa hơi LPG (hình 3) là thiết bị được chế tạo bằng nhôm, bên 
trong có một khoang rỗng chứa LPG và đường nước làm mát động cơ đi xung quanh 
khoang này nhằm mục đích gia nhiệt để tăng hiệu quả hóa hơi của LPG. Trên bộ hóa 
hơi được gắn thêm công tắc nhiệt, khi nhiệt độ nước ≥ 500C sẽ tác dụng để đóng công 
tắc nhiệt thông mạch điện áp cấp cho ECU điều khiển hệ thống LPG. 
Hình 7: Kết cấu bộ hóa hơi giảm áp 
 Kim phun và ống phân phối LPG 
Về kết cấu và nguyên lý hoạt động cơ bản giống như kim phun của động cơ xăng. 
Phía trước kim phun LPG luôn giữ một áp suất nhất định nhờ ống phân phối và bộ hóa 
hơn giảm áp. Khi có điện áp 12V điều khiển từ bộ điều khiển LPG tới kim phun, kim 
phun nhấc ty kim lên và LPG được phun vào đường nạp của động cơ. 
Ngoài ra một cảm biến tích hợp nhiệt độ và áp suất LPG được lắp trên ống phân 
phối, nhiệm vụ của cảm biến này nó báo nhiệt độ và áp suất của LPG trên đường ống 
phân phối về bộ điều khiển LPG để tính toán lượng phun LPG cho phù hợp. Ta cũng có 
thể biết được các thông số này qua giao diện trên máy tính [14]. 
Hình 8: Ống phân phối, các kim phun và cảm biến áp suất, nhiệt độ của LPG 
 Công tắc chuyển đổi sang chế độ nhiên liệu kép LPG - Diesel 
Công tắc chuyển đổi này giúp ta có thể chuyển đổi các chế độ hoạt động Diesel 
hoặc LPG thể hiện qua các màu của đèn chuyển đổi chế độ. 
 Đèn báo màu đỏ thể hiện hệ thống LPG chưa hoạt động (động cơ đang chạy 
chế độ Diesel) 
 Đèn báo màu vàng thể hiện hệ thống LPG chuẩn bị hoạt động; 
 Đèn báo màu xanh thể hiện hệ thống LPG đã hoạt động. 
Muốn chuyển đổi sang chế độ LPG ta nhấn công tắc chuyển đổi (hoặc F5 trên bàn 
phím máy tính). Để có thể chuyển sang chế độ này đòi hỏi động cơ phải hoạt động, nhiệt 
độ và áp suất của LPG phải đạt yêu cầu. Ngược lại muốn tắc ta nhấn công tắc chuyển 
đổi (hoặc F5 trên bàn phím máy tính). Ở các chế độ chuyển sẽ phát ra âm thanh để báo 
hiệu nhờ còi báo. 
Đèn báo mức nhiên liệu LPG cho biết mức LPG trong bình 
 4 đèn sáng màu xanh báo hiệu LPG đầy bình; 
 3 đèn sáng màu xanh báo hiệu LPG còn 3/4 bình; 
 2 đèn sáng màu xanh báo hiệu LPG còn 2/4 bình; 
 1 đèn sáng màu xanh báo hiệu LPG còn 1/4 bình; 
Hình 9: Công tắc chuyển đổi chế độ nhiên liệu kép LPG –Diesel 
Hình 10: Sơ đồ mạch điều khiển phun LPG BRC cho động cơ xăng 
Phục lục 1.5: Hướng dẫn xây dựng mô hình và nhập số liệu với phần mềm mô 
phỏng AVL BOOST 
 Xây dựng mô hình 
‒ Chọn phần tử mô hình 
 Số lượng và thể loại các phần tử được lựa chọn phù hợp đối với động cơ 3C-TE 
theo như hình 3.1 
Hình 11: Các phần tử mô hình 
‒ Kết nối các phần tử 
Dựa trên kết cấu của động cơ thực tế và từ những thành phần tử đã chọn trong AVL 
Boost. Ta thực hiện kết nối các phần tử với nhau để xây dựng được mô hình động cơ 
3C-TE như hình 3.2. Chức năng tên gọi của các phần tử trên mô hình mô phỏng được 
trình bày trong bảng 3.2. 
Hình 11: Mô hình mô phỏng động cơ 3C-TE trên AVL-BOOST. 
 Nhập dữ liệu cho mô hình 
Việc nhập dữ liệu là rất quan trọng trong phần mềm BOOST, một mô hình muốn 
có được kết quả theo đúng mong muốn thì dữ liệu nhập vào phải chính xác. Chính vì 
vậy mà chia ra việc nhập dữ liệu cho các phần tử là khác nhau để tăng tính chính xác 
cho mô hình, tránh sự nhầm lẫn hay trùng lặp dữ liệu với nhau. 
Có thể chia việc nhập dữ liệu ra thành hai phần: 
- Nhập dữ liệu chung 
- Nhập dữ liệu cho các phần tử 
a. Nhập dữ liệu chung 
Dữ liệu chung chi phối toàn bộ quá tình mô phỏng của mô hình, và được nhập đầu 
tiên trước khi nhập dữ liệu cho các phần tử cụ thể. 
Các dữ liệu này được nhập thông qua các của sổ giao diện. Trong suốt quá trình 
tính các dữ liệu chung này sẽ là thông số điều khiển bên ngoài, điều khiển các quá trình 
chạy, truy xuất dữ liệu, cách tính cơ bản 
Hình 13: Giao diện nhập dữ liệu chung cho mô hình 
Ở phần nhập dữ liệu chung cho mô hình này cũng là nơi để ta có thể cài đặt để sự dụng 
nhiên liệu đơn hay nhiên liệu kép. 
- Trong mục Cycle Simulation có phần Species Transport 
 Nếu muốn sử dụng nhiên liệu đơn thì ta chọn Classic 
 Nếu muốn sử dụng nhiên liệu kép thì chọn General 
Ở đây ta chọn thành phần nhiên liệu thực tế mà động cơ sự dụng như: Diesel, Gasoline, 
Ethanol, Methanol. 
b. Nhập dữ liệu các phần tử 
Sau khi click vào từng phần tử cửa sổ giao diện nhập dữ liệu của phần tử đó sẽ hiện 
ra, các dữ liệu cần nhập được thực hiện trên cửa sổ giao diện. Việc nhập dữ liệu cho các 
phần tử được xác định theo từng loại động cơ, hoặc các dữ liệu đã được xác định bằng 
mô hình thực nghiệm trước đó 
 Phần tử Cylinder 
Trong phần tử Cylinder cho phép chọn các mô hình cháy sau: Vibe, Double-vibe, 
AVL MCC Model, Vibe 2-Zone. 
Đối với mỗi loại buồng cháy thì cách đánh giá ảnh hưởng các thông số là khác nhau. 
Trong đề tài chọn mô hình Vibe 2-Zone. 
Hình 14: Giao diện nhập dữ liệu cho phần tử Cylinder 
 Nhập dữ liệu phần tử động cơ 
Hình 15: Giao diện nhập thông số kết cấu động cơ 
 Nhập dữ liệu cho phần tử ống 
Hình 16: Giao diện nhập dự liệu cho phần tự ống 
PHỤ LỤC 2: 
MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ TRANG THIẾT BỊ 
VÀ QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 
Hình 1: Bố tri trang thiết bị thực nghiệm tại phòng thí nghiệm động cơ, Trường 
Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh 
Hình 2: Băng thử công suất AVL và động cơ Toyota 3C-TE 
Hình 3: Bàn điều khiển, giao diện điều khiển băng thử công suất và tiêu hao nhiên 
liệu 
Phụ lục 2.4: Bộ điều khiển bướm ga tự động, tủ điều khiển và bảng điều khiển 
PUMA 
Hình 4: Kết nối với các thiết bị đo độ mờ khói BEA640 của hãng BOSCH và thiết 
bị kiểm tra khí xả MAHA trong quá trình thực nghiệm 
Hình 5: Lắp đặt và thực nghiệm với thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu HIOKI 8420 
Hình 6: Thiết bị đo đo xung PicoScope và dữ liệu thu thập trong khi chạy thực 
nghiệm 
Hình 7: Code lập trình LabView điều khiển và thu thập các tín hiệu của hệ thống nhiên liệu kép LPG – 
Diesel 
PHỤ LỤC 3 
BẢNG SỐ LIỆU KẾT QUẢ 
MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM 
Phụ lục 3.1.: Kết quả mô phỏng mô men động cơ 3C-TE theo các tỷ lệ LPG và 
tốc độ khác nhau 
Me (N.m) 
 Tỷ lệ 
 v/p 
100% 
DO 
10% 
LPG 
20% 
LPG 
30% 
LPG 
40% 
LPG 
50% 
LPG 
60% 
LPG 
70% 
LPG 
1000 155.22 157.34 158.38 159.48 160.63 161.76 162.85 163.95 
1400 173.88 176.49 177.73 179.00 180.32 181.75 183.08 184.36 
1800 189.19 192.13 193.53 194.95 196.54 198.05 199.52 201.14 
2200 197.10 200.00 201.61 203.11 204.78 206.30 208.01 209.60 
2600 206.88 210.02 211.79 213.43 215.23 216.90 218.77 220.46 
3000 199.86 203.18 204.86 206.66 208.37 210.30 212.06 213.94 
3400 191.81 195.51 197.68 199.67 201.80 203.86 206.40 208.31 
3800 181.46 185.08 187.04 189.10 191.07 193.19 195.27 197.49 
4200 167.93 171.53 173.70 175.49 177.55 179.56 181.71 183.78 
Giá trị SS TB 1.68 % 2.59 % 3.46 % 4.39 % 5.31 % 6.28 % 7.20 % 
Phụ lục 3.2: Kết quả mô phỏng công suất động cơ 3C-TE theo các tỷ lệ LPG 
và tốc độ khác nhau 
Ne (Kw) 
 Tỷ lệ 
v/p 
100% 
DO 
10% 
LPG 
20% 
LPG 
30% 
LPG 
40% 
LPG 
50% 
LPG 
60% 
LPG 
70% 
LPG 
1000 16.254 16.477 16.585 16.700 16.822 16.939 17.054 17.169 
1400 25.492 25.875 26.057 26.242 26.436 26.646 26.841 27.028 
1800 35.661 36.216 36.480 36.746 37.047 37.331 37.608 37.914 
2200 45.409 46.077 46.446 46.794 47.178 47.528 47.921 48.288 
2600 56.327 57.181 57.664 58.111 58.600 59.055 59.566 60.024 
3000 62.789 63.831 64.360 64.925 65.462 66.068 66.620 67.210 
3400 68.294 69.611 70.385 71.092 71.851 72.583 73.489 74.169 
3800 72.211 73.651 74.429 75.248 76.032 76.878 77.706 78.588 
4200 73.858 75.442 76.398 77.186 78.090 78.973 79.918 80.831 
Giá trị so sánh 
1.37% 
- 
2.15% 
2.04% 
- 
3.44% 
2.74% 
- 
4.51% 
3.49% 
- 
5.73% 
4.31% 
- 
6.39% 
4.92% 
- 
8.21% 
5.63% 
- 
9.44% 
Phụ lục 3.3: Kết quả mô phỏng nhiệt độ cháy động cơ 3C-TE theo các tỷ lệ 
LPG và tốc độ khác nhau 
Temperature (K) 
 Tỷ lệ 
 v/p 
100% 
DO 
10% 
LPG 
20% 
LPG 
30% 
LPG 
40% 
LPG 
50% 
LPG 
60% 
LPG 
70% 
LPG 
1000 2305.5 2298.1 2303.8 2310.0 2317.8 2323.6 2329.6 2335.7 
1400 2335.5 2330.0 2335.6 2341.4 2347.2 2355.6 2361.4 2367.5 
1800 2362.0 2356.5 2362.1 2367.8 2375.5 2381.9 2387.8 2395.6 
2200 2376.0 2368.8 2376.3 2381.7 2389.1 2394.8 2402.3 2408.2 
2600 2405.6 2399.2 2406.9 2412.4 2420.2 2425.7 2433.8 2439.3 
3000 2407.7 2403.1 2418.2 2415.3 2425.5 2430.1 2438.3 2443.2 
3400 2417.5 2415.4 2421.9 2427.7 2434.7 2442.3 2447.5 2456.8 
3800 2423.3 2424.1 2435.7 2436.4 2446.6 2449.6 2458.0 2467.8 
4200 2429.4 2426.7 2452.8 2440.0 2454.6 2452.0 2465.4 2470.0 
Giá trị SS TB -0.19% 0.23% 0.32% 0.69% 0.90% 1.22% 1.50% 
Phụ lục 3.4: Kết quả mô phỏng độ phát thải NOx của động cơ 3C-TE theo các 
tỷ lệ LPG và tốc độ khác nhau 
NOx (g/(KW.h)) 
 Tỷ lệ 
v/p 
100% 
DO 
10% 
LPG 
20% 
LPG 
30% 
LPG 
40% 
LPG 
50% 
LPG 
60% 
LPG 
70% 
LPG 
1000 5.5871 4.9375 5.2415 5.5908 6.0659 6.4365 6.8280 7.2546 
1400 5.1220 4.6352 4.9088 5.1962 5.5029 5.9824 6.3296 6.7066 
1800 4.6806 4.2341 4.4749 4.7290 5.0953 5.4219 5.7329 6.1649 
2200 3.7797 3.3550 3.6123 3.8051 4.0904 4.3174 4.6400 4.9131 
2600 3.5942 3.1986 3.4519 3.6452 3.9263 4.1422 4.4669 4.7065 
3000 2.9973 2.6661 2.8327 3.0460 3.2250 3.4850 3.6805 3.9781 
3400 2.1751 1.9283 2.0915 2.2091 2.3973 2.5293 2.7311 2.9024 
3800 1.6897 1.5035 1.5930 1.7296 1.8290 1.9923 2.1030 2.2917 
4200 1.2710 1.1259 1.2331 1.2921 1.3896 1.4900 1.5960 1.7240 
Phụ lục 3.5: Kết quả mô phỏng độ phát thải CO của động cơ 3C-TE theo các 
tỷ lệ LPG và tốc độ khác nhau 
CO (g/(KW.h)) 
 Tỷ lệ 
v/p 
100% 
DO 
10% 
LPG 
20% 
LPG 
30% 
LPG 
40% 
LPG 
50% 
LPG 
60% 
LPG 
70% 
LPG 
1000 1.0367 1.0118 1.0397 1.0904 1.1634 1.1875 1.2136 1.2443 
1400 1.2108 1.2142 1.2338 1.2561 1.2910 1.3820 1.4012 1.4265 
1800 1.5208 1.5619 1.5835 1.6142 2.2456 1.7348 1.7639 2.3078 
2200 1.9758 1.9375 2.0296 2.0569 2.1428 2.2115 2.2650 2.3939 
2600 2.9804 3.0373 3.1364 3.2110 3.3153 3.3997 3.5062 3.6044 
3000 3.6614 3.6269 3.8986 3.8293 4.0274 4.0986 4.2678 4.3447 
3400 4.1779 4.1341 4.2518 4.3586 4.4846 4.6504 4.7247 4.9423 
3800 4.5589 4.5745 4.8341 4.8079 5.0530 5.0774 5.2773 5.5058 
4200 5.0310 4.9405 5.6159 5.2129 5.5987 5.4627 5.8151 5.9066 
Phụ lục 3.6: Bảng giá trị thực nghiệm xác định cắt giảm nhiên liệu Diesel theo 
tỷ lệ 
Thời gian 
giảm diesel 
(ms) 
Thời gian 
tăng LPG 
(ms) 
Lượng nhiên liệu diesel đo được 
(ml/phút) 
Trung 
bình 
Tỷ lệ giảm 
(%) 
Lần 1 Lần 2 Lần 3 
100% diesel 154 153 153 153.3 
0.5 2.2 137 138 138 137.7 -10.21 
1.3 3.0 123 123 122 122.7 -20.00 
1.5 3.5 107 108 108 107.7 -29.78 
2.4 4.2 91 92 90 91.0 -40.65 
Phụ lục 3.7: Kết quả đo mô men động cơ khi chạy nhiên liệu kép ở các tỷ lệ 
LPG thay thế khác nhau 
Mô men động cơ dùng nhiên liệu kép LPG - Diesel (Nm) 
Tốc độ 
(v/p) 
Diesel 
10% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
20% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
30% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
40% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
1000 152.01 145.10 -4.55 146.20 -3.82 146.50 -3.62 149.59 -1.59 
1400 169.53 162.98 -3.86 166.80 -1.61 170.30 0.45 169.00 -0.31 
1800 182.24 179.10 -1.72 180.98 -0.69 182.24 0.00 182.25 0.01 
2200 195.24 189.44 -2.97 192.00 -1.66 192.89 -1.20 190.54 -2.41 
2600 202.50 202.53 0.01 203.54 0.51 205.55 1.51 204.88 1.18 
3000 196.46 193.56 -1.48 197.94 0.75 198.08 0.82 194.40 -1.05 
3400 188.68 185.12 -1.89 183.20 -2.90 181.25 -3.94 181.52 -3.79 
3800 179.30 176.52 -1.55 174.25 -2.82 172.02 -4.06 168.87 -5.82 
4200 162.31 154.31 -4.93 151.63 -6.58 147.65 -9.03 138.00 -14.9 
Trung bình -2.55 -2.09 -2.12 -3.20 
Phụ lục 3.8: Kết quả đo công suất động cơ khi chạy nhiên liệu kép ở các tỷ lệ 
LPG thay thế khác nhau 
Công suất động cơ dùng nhiên liệu kép LPG - Diesel (kW) 
Tốc độ 
(v/p) 
Diesel 
10% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
20% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
30% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
40% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
1000 15.91 15.19 -4.54 15.30 -3.82 15.33 -3.62 15.66 -1.59 
1400 24.84 23.88 -3.86 24.44 -1.60 24.95 0.46 24.76 -0.31 
1800 34.33 33.74 -1.71 34.10 -0.68 34.33 0.01 34.34 0.02 
2200 44.96 43.62 -2.98 44.21 -1.67 44.42 -1.21 43.88 -2.41 
2600 55.11 55.12 0.01 55.39 0.51 55.94 1.50 55.75 1.17 
3000 61.69 60.78 -1.48 62.15 0.75 62.20 0.82 61.04 -1.05 
3400 67.14 65.88 -1.88 65.19 -2.90 64.50 -3.93 64.60 -3.79 
3800 71.31 70.21 -1.55 69.31 -2.81 68.42 -4.06 67.17 -5.81 
4200 71.35 67.83 -4.93 66.66 -6.58 64.91 -9.03 60.66 -14.98 
Trung bình -2.55 -2.09 -2.12 -3.19 
Phụ lục 3.9: Kết quả đo độ khói động cơ khi chạy nhiên liệu kép ở các tỷ lệ 
LPG thay thế khác nhau 
Độ khói (1/m) 
Lần đo 
100% 
Diesel 
Thay 
thế 
10% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
Thay 
thế 
20% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
Thay 
thế 
30% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
Thay 
thế 
40% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
1 1.1 0.72 -34.55 0.56 -49.09 0.37 -66.36 0.32 -70.91 
2 1.01 0.65 -35.64 0.46 -54.46 0.31 -69.31 0.33 -67.33 
3 1.39 0.67 -51.80 0.49 -64.75 0.31 -77.70 0.29 -79.14 
4 1.84 0.63 -65.76 0.39 -78.80 0.28 -84.78 0.26 -85.87 
Trung bình -50.19 -64.18 -76.12 -77.61 
Phụ lục 3.10: Kết quả thực nghiệm khí CO của động cơ khi chạy nhiên liệu kép 
ở các tỷ lệ LPG thay thế khác nhau 
Tốc độ 
(v/p) 
CO (%V) 
100
% 
Diese
l 
10% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
20% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
30% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
40% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
1000 0.07 0.12 64.29 0.18 157.14 0.20 185.71 0.22 207.14 
2000 0.10 0.15 52.63 0.21 121.05 0.24 147.37 0.22 131.58 
3000 0.10 0.16 55.00 0.22 115.00 0.20 95.00 0.20 100.00 
4000 0.12 0.17 41.67 0.21 75.00 0.18 50.00 0.17 41.67 
Trung bình 71.19 156.07 159.36 160.13 
Phụ lục 3.11: Kết quả thực nghiệm khí HC của động cơ khi chạy nhiên liệu kép 
ở các tỷ lệ LPG thay thế khác nhau 
Tốc độ 
(v/p) 
HC (ppm) 
100% 
Diesel 
10% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
20% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
30% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
40% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
1000 210 321 52 574 173 965 359 1106 426 
2000 223 358 61 677 204 971 336 1116 402 
3000 270 419 55 705 161 988 266 1141 322 
4000 290 442 52 752 159 1003 246 1165 302 
Trung bình 73.47 232.40 402.32 483.72 
Phụ lục 3.12: Kết quả thực nghiệm khí NOx của động cơ khi chạy nhiên liệu 
kép ở các tỷ lệ LPG thay thế khác nhau 
Tốc độ 
(v/p) 
NOx (ppm) 
100% 
Diesel 
10% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
20% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
30% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
40% 
LPG 
So 
sánh 
(%) 
1000 1104 1094 -0.91 1082 -1.99 1077 -2.45 1067 -3.35 
2000 1053 1045 -0.76 1041 -1.14 1021 -3.04 1001 -4.94 
3000 928 911 -1.83 901 -2.91 891 -3.99 877 -5.50 
4000 714 706 -1.12 696 -2.52 681 -4.62 668 -6.44 
Trung bình -1.54 -2.85 -4.70 -6.74