Kích nổ trong động cơ nén cháy sử dụng nhiên liệu khí

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(39).2010

279

KÍCH NỔ TRONG ĐỘNG CƠ NÉN CHÁY

SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ

KNOCKING IN THE COMPRESSION IGNITION ENGINE

USING GASEOUS FUELS

Trần Thanh Hải Tùng, Trần Văn Nam

Trường ĐHBK, Đại học Đà Nẵng

Nguyễn Văn Phụng

Trường Trung cấp Nghề tỉnh Quảng Nam

TÓM TẮT

Cháy kích nổ ở động cơ đốt trong gây nhiều tác hại đến kết cấu động cơ đốt cháy

cưỡng bức. Vì vậy tìm giải pháp hoàn hảo khắc phục hiện tượng này giúp tăng lượng nhiên liệu

khí động cơ nén cháy đang được nghiên cứu. Bài báo này trình bày nghiên cứu lý thuyết và

thực nghiệm việc sử dụng nhiên liệu LPG (nhiên liệu sạch) trên động cơ nén cháy có tỉ số nén

cao; nhằm xác định giới hạn cần thiết của loại khí trơ (CO2) có thể hạn chế kích nổ và tăng

được lượng nhiên liệu LPG khi tăng tốc độ động cơ tối đa cho phép. Chúng tôi thiết kế chế tạo

một họng khuếch tán và dùng các thiết bị đo tốc độ động cơ AVL-Dispeed 490, các lưu lượng

kế điều chỉnh nhiên liệu LPG và khí CO2 để thử nghiệm, đo đạc các thông số của động cơ thí

nghiệm. Trên cơ sở đó, chọn lượng CO2 và nhiên liệu mồi hợp lý khi tăng dần lượng nhiên liệu

LPG cho động cơ, nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

ABSTRACT

Detonation combustion in spark-ignition internal combustion engines causes many

damages to the structure of an engine. Therefore, the perfect solution to overcome this

phenomenon is to help increase the amount of fuel gas in the compression ignition engine. This

paper presents the theoretical and experimental use of the LPG fuel (clean fuel) on the

compression ignition engine with a high compression ratio to determine the necessary limits of

the inert gases (CO2) that can limit detonation and increase the amount of the LPG fuel when

the engine runs with maximum allowed speeds. We design and manufacture a diffuser throat

using the AVL- Dispeed 490 device that measures the speed of an engine and the gaseous flow

meter to adjust LPG fuel and CO2 gas for testing and measuring parameters of the engines in

the experiment. Based on this method, we choose the CO2 amount and reasonable diesel pilot

fuel while gradually increasing the amount of LPG fuel so that this engine may aim at minimizing

environmental pollution.

1. Đặt vấn đề

Kích nổ là một trong những hiện tượng cháy bất thường ở động cơ đốt trong.

Cháy kích nổ đã được nghiên cứu rất sớm trong các công trình của Midgley (1920),

Ricardo - Thornycraft (1928), Mason – Hesselberg (1954) [10]. Hiện nay, các nhà khoa

học và các hãng xe hơi tiếp tục tìm những giải pháp tối ưu khắc phục tình trạng này.

Phần lớn các nghiên cứu đã nêu đều tập trung vào lĩnh vực kích nổ trong động cơ đánh

lửa cưỡng bức dùng xăng [1], [3], [4]… hoặc động cơ diesel dùng hai nhiên liệu mà khí

thiên nhiên, methane, ethane làm nhiên liệu cơ bản. O. M. Inwafor kết luận có ba loại

kích nổ trong động cơ hai nhiên liệu: kích nổ diesel (diesel knock) kích nổ cưỡng bức