Nghiên cứu quá trình cháy trong động cơ 3 xilanh diesel phun giáp tiếp có buồng cháy three vortex combuston (TVC), sử dụng nhiên liệu sinh học bio diesel (tham khảo động cơ 3 xylanh kubota d1703 m e3b)

- GDP Gross Domestic Product: t ngăs năphẩmăquốcănội - SVEAM Southern Vietnam Engine and Agricultural Machinery: công ty Trách nhiệmăhữuăh nămộtăthành viên ĐộngăcơăvàăMáyănôngănghiệpăMiề

M C L C

Quyếtăđịnhăgiaoăđềătài

Lý lịchăcáănhân i

L iăcamăđoan ii

L iăc măơn iii

Tóm tắt iv

Mụcălục v

Danh sách các chữăviếtătắt x

Danh sách các b ng xii

Danh sách các hình xiv

Ch ng 1 T NG QUAN NGHIÊN C U C A Đ TÀI 1

1.1 S ự c n thi t nghiên c u c a đ tài 1

1.1.1 Thựcătr ngătrangăbịămáyămócăvàăph ơngătiệnăchoăcácăngành 1

1.1.1.1 Quy mô sửădụngăđ tănôngănghiệpăvà mứcăđộătrangăbịămáyămócăcơăđiệnănôngă nghiệp 1

1.1.1.2 Ngu năđộngălựcătrongăs năxu tănôngănghiệp 2

1.1.1.3 Mứcăđộăcơăgiớiăhóaătrongăs năxu tăvà công nghệăsauăthuăho ch 3

1.1.2 Nhu cầuăđộngăcơănhỏăchoănôngănghiệpăvà nông thôn Việtăσam 5

1.1.3 Nhu cầuăcủaăđộngăcơă3ăxy lanh Diesel t iăViệtăσam 7

1.1.4 Công nghiệpămáyăđộng lực Việt Nam 9

1.1.4.1 Thị phần c nh tranh máy nông nghiệp 9

1.1.4.2 Thị phần công su t máy nông nghiệp 10

1.1.5 σhiênăliệuăthayăthế 13

1.1.6 Ph ơngă phápă nghiênă cứuă quáă trìnhă cháyă độngă cơă dieselă 3 xy lanhă sửă dụngă nhiênăliệuăBiodiesel 15

1.1.7 Kếtăluận 15

1.2 Tình hình nghiên c u n ớc ngoƠi vƠ trong n ớc 16

1.2.2 Tính hình nghiên cứuăđộngăcơă3ăxy lanh t iăViệtăσam 17

1.3 M c đích vƠ đ i t ng nghiên c u c a đ tƠi 20

1.4 Nhi m v c a đ tài và giới h n đ tài 20

1.5 Ph m vi nghiên c u 20

1.6 N i dung nghiên c u c a đ tài 21

1.7 Ý ngh ĩa khoa học và thực ti n mƠ đ tài mang l i 21

1.7.1 Ý nghĩaăkhoaăhọc 21

1.7.2 Ý nghĩaăthựcătiễn 21

1.8 Ph ng pháp nghiên c u 22

1.8.1.ăPh ơngăphápăthốngăkê, phân tích 22

1.8.2.ăPh ơngăphápătínhătoánălý thuyếtăvà mô phỏng 22

1.8.3.ăPh ơngăphápănghiênăcứuătínhătoánăthiếtăkế 22

1.8.4.ăPh ơngăphápănghiênăcứuăthựcănghiệm 22

1.8.5.ăPh ơngăphápăchuyênăgia 22

Ch ng 2 C S Lụ THUY T QUÁ TRÌNH CHÁY 23

2.1 C s lỦ thuy t quá trình cháy đ ng c nhi t 23

2.1.1 Tính ch tăcủaămàng lửa 23

2.1.2 Cháy hoàn toàn lý thuyết 24

2.1.3.ăCácăđịnhăluậtănhiệtăđộngăhọcăchoăquáătrình cháy 26

2.1.3.1.ăĐịnhăluậtănhiệtăđộngăhọcăthứănh tăápădụngăchoăquáătrình cháy 26

2.1.3.2.ăĐịnhăluậtănhiệtăđộngăhọcăthứăhaiăápădụngăchoăquáătrình cháy 32

2.2 C s lỦ thuy t quá trình cháy đ ng c Diesel phun gián ti p 36

2.2.1 Khái quát vềăquáătrình cháy trong độngăcơăDiesel 36

2.2.2 Lý thuyếtăquáătrình cháy trong độngăcơăDieselăphunăgiánătiếp 38

2.2.3 Phân tích áp su tătrongăbu ngăcháy 40

2.2.4 Hiệuăsu tăcháy 41

2.2.5.ăĐộngăcơăphunăgiánătiếpăIDI 41

2.2.6 Quá trình cháy độngăcơăDieselăphunăgiánătiếpăIDI 44

2.3 C s lỦ thuy t TVCS v nhi t hóa 50

2.3.1 Lý thuyếtăbaădòng xoáy lốc 50

2.3.2 Mô hình chuyểnăđộngăcủa ba dòng xoáy lốc 53

2.3.2.1 Mô hình củaăHelmholtz 53

2.3.2.2 Mô hình Theo Goriachev 54

2.3.2.3 Mô hình của Grobli 54

Ch ng 3 NHIÊN LI U BIO-DIESEL S D NG CHO Đ NG C DIESEL 55 3.1 T ng quan v nhiên li u sinh học Biodiesel 55

3.1.1 Khái niệm 55

3.1.2 Cácătínhănĕngăkhiăsử dụng nhiên liệu Biodiesel 55

3.1.2.1 Tính ch t lý hóa của nhiên liệu Biodiesel 55

3.1.2.2.ă uănh ợcăđiểm về mặtămôiătr ng của nhiên liệu Biodiesel 56

3.1.2.3.ă uănh ợc điểm về mặt kỹ thuật của nhiên liệu Biodiesel 57

3.1.2.4.ă uănh ợcăđiểm về mặt kinh tế của nhiên liệu Biodiesel 57

3.2 Đặc điểm đ ng c s d ng nhiên li u Biodiesel 61

3.2.1 T oăhỗnăhợpăkhiădùng nhiên liệu Biodiesel 61

3.2.2 V năđềătĕngăkh ănĕngăl uăthôngăcủaănhiên liệuăquaăbầuălọcăkhiădùng nhiên liệuăBiodiesel 61

3.2.3.ă uăđiểmăcủaăbu ngăcháyăTVCSăkhiăsửădụngănhiên liệuăBiodiesel 61

3.3 Nguyên li u s n xu t và thành ph n hóa học c a nhiên li u Biodiesel 63

3.3.1 Dầuăthựcăvật 63

3.3.2 Mỡăđộngăvật 64

3.3.3 Dầuăth iăchiên rán 65

3.4 Ph ng pháp đi u ch nhiên li u Biodiesel 67

3.4.1.ăPh ơngăphápăđiềuăchếăBiodieselătừămỡăcáăBasa 67

3.4.1.1 Qui trình công nghệăchiếtătáchămỡălỏngătừămỡăcá 67

3.4.1.2 Qui trình s n xu t Biodiesel bằng hình nh 69

3.4.2.ăPh ơngăphápăđiều chế dầu Biodiesel từ cây Jatropha 71

3.4.2.1 Qui trình điều chế 71

3.5 Các thông s chính c a nhiên li u Biodiesel 74

3.5.1 Các chỉătiêu nhiên liệuăđốiăvớiădầuătừămỡăcáăbasa 74

3.5.2 Các chỉătiêu nhiên liệuăđốiăvớiădầuăJatropha 75

Ch ng 4 C S LÝ THUY T V MÔ HÌNH CHÁY Đ NG C DIESEL TRONG PH N M M RICARDO WAVE 76

4.1 Mô hình s ự cháy đ ng c Diesel Wiebe 76

4.1.1 Cháy trễ 78

4.1.2 Mô hình sựăcháyăphunăthíăđiểm 78

4.2 Mô hình s ự cháy đa ph n đ ng c Diesel Wiebe 79

4.3 Mô hình s ự cháy tia phun Diesel 80

4.3.1 Sựăbayăhơi của giọt nhiên liệu 81

4.3.2 Hỗnăhợpăkhông khí - nhiên liệu 81

4.3.3 Sựăcháy 82

4.3.4 Sựăhình thành NOx 82

4.3.5 Sựăhình thành b ăhóng 83

4.4 Mô hình phân tích s ự gi i phóng nhi t quá trình cháy 85

4.4.1 Sựăσén 85

4.4.2 SựăCháy 85

4.4.3 Xácăđịnh đúng điểmăchếtătrên (TDC) 89

4.5 D li u sự cháy đ ng c Diesel 90

Ch ng 5 NGHIÊN C U QUÁ TRÌNH CHÁY NHIÊN LI U BIO-DIESEL TRONG Đ NG C DIESEL PHUN GIÁN TI P Cị BU NG CHÁY TVCS B NG PH N M M RICARDO WAVE 94

5.1 T ng quan v ph n m m mô phỏng đ ng c đ t trong Ricardo Wave 94

5.1.1 Giớiăthiệu 94

5.1.2 Cácăchứcănĕngăchínhăvàăcácăb ớcăxây dựngămôăhình mô phỏng 95

5.1.2.1 Các chứcănĕngăchínhăcủaăphần mềmăRicardoăWave 95

5.1.2.2.ăCácăb ớcăxâyădựngămôăhình mô phỏngătrên Ricardo Wave 95

5.1.3.ăPh ơngăphápăxâyădựngămôăhình và mô phỏngăđộngăcơăDieselă3ăxyălanh trong

phầnămềmăRicardoăWave 96

5.2 Mô hình hóa quá trình cháy, ng ọn l a và khu vực cháy 98

5.2.1 Nghiên cứuăthựcănghiệmăquáătrình cháy khuếchătán 98

5.2.2 Mô hình hóa quá trình cháy trong phầnămềmăKiva 102

5.2.2.1 Mô hình cháy trễ 102

5.2.2.2 Mô hình sựăcháy 104

5.2.2.3 Mô hình hình thành b ăhóngăvà cháy b ăhóng 106

5.3 Mô ph ỏng quá trình cháy đ ng c Diesel s d ng nhiên li u Biodiesel b ng ph n m m Ricardo Wave 108

5.3.1 Các thông sốămôăphỏngăđộngăcơăDieselă3ăxyălanh sửădụngănhiên liệuă Biodiesel 108

5.3.2 Các kết qu ămô phỏngăđộngăcơăbằngăđ ăthị 109

5.3.2.1 Đặcătínhăđộngăcơ 109

5.3.2.2.ăĐặcătínhăkhíăth iăđộngăcơ 118

5.3.3 Mô phỏngăbằngăhình nhătốcăđộădòng ch y,ăápăsu tăvà nhiệtăđộăcủaă nhiên liệuăB5 t iăsốăvòng quay n = 2800 124

Ch ng 6 K T LU N VÀ KI N NGH 134

6.1 K t lu n k t qu đ tài 134

6.2 Ki n ngh 136

TÀI LI U THAM KH O 138

- GDP (Gross Domestic Product): t ngăs năphẩmăquốcănội

- SVEAM (Southern Vietnam Engine and Agricultural Machinery): công ty Trách nhiệmăhữuăh nămộtăthành viên ĐộngăcơăvàăMáyănôngănghiệpăMiền Nam

- VEAM (Vietnam Engine and Agricultural Machinery): t ngăcôngătyămáyăđộng lựcă

và máy nông nghiệpăViệtăσam

- LPG (Liquefied Petroleum Gas): khí hóa lỏng

- CNG (Compressed Natural Gas): khí nén thiên nhiên

- LNG (Liquefied Natural Gas): khí hóa lỏngătựănhiên

- BDF/BD (Biodiesel Fuel): nhiên liệuăDiesel sinh học

- ODA (Official Development Assistance): hỗătrợăphátătriểnăchínhăthức

- SAE (Society of Automotive Engineers): hiệpăhộiăkỹăs ăôătô Mỹ

- E-TVCS/TVCS/TVC (Three Vortex Combustion System): hệăthốngăbu ngăcháyă3ă

lu ngăxoáyălốc

- IDI (Indirect Injection): phun gián tiếp

- DI (Direct Injection): phun trựcătiếp

- ISFC (Indicated Specific Fuel Consumption): chỉăsốătiêu hao nhiên liệu

- EVO (Exhaust Valve Open): van x ăm

- EVC (Exhaust Valve Close): van x ăđóng

- IVO (Intake Valve Open): van hút m

- IVC (Intake Valve Close):ăvanăhútăđóng

- TDC (Top Dead Center):ăđiểmăchếtătrên

- BDCă(BottomăDeadăCenter):ăđiểmăchếtăd ới

- CA (CRANK ANGLE): góc quay trụcăkhuỷu

- RPM (Revolutions Per Minute): vòng/phút

- HC:ăHidrocarbureăch aăcháy

- PPM (Parts Per Million): đơnăvịăđoămậtăđộ

- CIă(CompressăIgnition):ăđộngăcơăDieselănénăcháy

- DO (Diesel Oil): dầuăDiesel

- CV (Cheval Vapeur (France)): mã lựcăcủaăPháp,ă1 CV = 0,986 HP; 1 HP = 0,736 kW; 1 kW = 1,36 HP; 1 CV = 0,736 kW

- A/F (Air/ Fuel): tỷăsốăkhông khí trên nhiên liệu

- FAO (Food and Agriculture Organization): t ăchứcănôngăl ơngăliênăhiệpăquốcă

- SI (Spark Ignition): cháy b iătiaălửaă(độngăcơăxĕng)

- TDCF (Top Dead Center Firing): thứătựăđiểmăchếtătrên

DANH SÁCH CÁC B NG

B ng 1.1: Thốngăkê ruộngăđ tăs năxu tănôngănghiệpăcủaăhộănôngădână ăcácăvùng 1

B ng 1.2: Ngu năđộngălựcădùng trong nông nghiệpănôngăthôn 2

B ng 1.3: Thốngăkêăcơăgiớiăhóaătrongăngành nông nghiệp 3

B ng 1.4: Thốngăkêăcơăgiớiăhóaătrongăngành lâm nghiệp 4

B ng 1.5: Thốngăkêăcơăgiớiăhóaătrongăngành thủyăh iăs n 5

B ng 1.6: Mứcăđộăđầuăt ăph ơngătiệnăvậnăt iă ăkhuăvựcănôngăthônăcủaăcácăvùng 5

B ng 1.7: Dưyăcôngăsu tăđộngăcơăvàăcỡălựcăkéoă ămócămáyăkéo 6

B ng 2.1: Enthalpy t oăthành tiêu chuẩnă(298,150K (250C) và áp su tă1ăatm) 28

B ng 2.2: Enthalpy vàănĕngăl ợngătựădoăcủaăph năứngăcháy 34

B ng 3.1: Tính ch t lý hóa c ơăb n của các Biodiesel 56

B ng 3.2: Soăsánhăđộ cặn và trị số Cetane của các lo i Biodiesel 56

B ng 3.3: L ợng khí th i dầu Biodiesel (BDF) so với dầu Diesel (DO) 57

B ng 3.4: Tính ch tănhiên liệuăDiesel,ăB5,ăB10,ăB30 62

B ng 3.5: Thành phầnămỡăcáăbasaăđ ợcăđoăt iăTrungăTâmăσghiên Cứuăvà Phát triểnăChếăBiếnăDầuăKhíă(RDCPP) 74

B ng 3.6: Các chỉătiêu nhiên liệuăđốiăvớiădầuăJatropha 75

B ng 5.1: ThôngăsốăkỹăthuậtăđộngăcơăDieselăthửănghiệm 108

B ng 5.2: B ngăsốăliệuămôăphỏngăcôngăsu tăđầuăraăcủaăcácămẫuănhiên liệuă Diesel, B5, và B10 127

B ng 5.3: B ngăsốăliệuămôăphỏngămomentăđầuăraăcủaăcácămẫuănhiên liệuă Diesel, B5, và B10 128

B ng 5.4: B ngăsốăliệuămôăphỏngăsu tătiêu hao nhiên liệuăcủaăcácămẫuănhiên liệuăDiesel,ăB5,ăvà B10 129

B ng 5.5: B ngăsốăliệuămôăphỏngăhiệuăsu tănhiệtăđộngăcơăcủaăcácămẫuănhiên liệuăDiesel,ăB5,ăvà B10 130

B ng 5.6: B ngăsốăliệuămôăphỏngăn ngăđộăCτăcủaăcácămẫuănhiên liệuăDiesel,

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1: Thịăphầnăđộngăcơă3ăxy lanh 30 - 50 Hp 8

Hình 1.2: Sơăđ ăcácălo iămáyămócăvà các côngătyăcơăkhíătiêuăbiểu 9

Hình 1.3: Sơăđ ăcácănhómăchiếmăl ợcătrongăngành chếăt oămáyănôngănghiệp 10

Hình 1.4: Thịăphầnămáy nông nghiệpăt iăViệtăσam 10

Hình 1.5: Thị phầnăđộngăcơăphục vụ cho nông nghiệp Việt Nam 11

Hình 1.6: Thị phầnăđộngăcơă24ă- 37 HP phục vụ cho nông nghiệp Việt Nam 12

Hình 2.1: T ỷ lệăhỗnăhợpăhòa trộnănhiên liệuăvà không khí 26

Hình 2.2: Sựăbiếnăđ iăcủaăhệăthốngăph năứngăcháyătheoăđịnhăluậtănhiệtăđộngăhọcăthứă nh t 27

Hình 2.3: Quá trình cháy đo nănhiệtăđẳngătíchăhayăđẳngăápătrên gi năđ ăU(T)ă hay H(T) 30

Hình 2.4: Hệăthốngăh ădùngăđểăkh oăsátăđộngăcơăđốtătrong 31

Hình 2.5: Bi ếnăthiên hiệuăsu tăcháyătheoăđộăđậmăđặcă∅ 32

Hình 2.6: Hi ệuăsu tănhiệtăcủaăđộngăcơ 34

Hình 2.7: Sơăđ ăđ ngăcongăphunănhiên liệuăvà tỏaănhiệtăcủaăđộngăcơăDieselăă phun gián tiếpăcó bu ngăcháyăxoáyălốc 40

Hình 2.8: Sơăđ ăbu ngăcháyădựăbịăvà bu ngăcháyăchínhătrongăđộngăcơăDieselă phun gián tiếp 42

Hình 2.9: Đ ngăcongătỏaănhiệtătínhătoánăđốiăvớiăđộng cơăDieselăphunăgiánătiếpă ăchếăđộăt iăcốăđịnhăvớiă0,29 ≤ ∅ < 0,32, tốcăđộă2500ăvòng/phút 43

Hình 2.10: Mô hình t ngăthểăbu ngăcháyăđộngăcơăDieselăphunăgiánătiếpăIDI 47

Hình 2.11: Quá trình ho tăđộngăcủaăđộngăcơăDieselăphunăgiánătiếp 47

Hình 2.12: K ếtăc uăbu ngăcháyătrongăđộngăcơăKubotaăD1703-M-E3B 48

Hình 2.13: Bu ngăcháyăThree Vortex Combustion 49

Hình 2.14: Mô hình bu ngăcháyăThreeăVortexăvàăđỉnhăpiston 49

Hình 2.15: Các d ngăxoáyălốc 51

Hình 2.16: Mô hình chuy ểnăđộng của 3 dòng xoáy lốc 53

Hình 2.17: Mô hình chuyểnăđộng của 4 và 5 xoáy lốc 54

Hình 2.18: Mô phỏngăchuyểnăđộngăcủaăbaădòng xoáy do Grobli thiếtălập 54

Hình 3.1: Nguyên li ệu dầu Diesel sinh học trên thế giới 58

Hình 3.2: Lịch sử giá của dầu dừa,ăđậuăt ơng,ădầu cọ và dầu h t c i so với Diesel nĕmă2007 59

Hình 3.3: Lịch sử giá của Diesel so với Biodiesel t i Mỹ (2005- 2008) 59

Hình 3.4: L ịch sử giá Diesel so với Biodiesel t iăEUă(Đức) 2005 60

Hình 3.5: B ngăthốngăkê s năl ợngăBiodieselă ăcácăn ớcăchâuăÁă từă2007ă– 2009 60

Hình 3.6: Công th ức c u t o của triglyceride 64

Hình 3.7: Qui trình công ngh ệ chiết tách mỡ lỏng từ mỡ cá 68

Hình 3.8: Qui trình s năxu tăBiodieselăbằngăhình nh 69

Hình 3.9: Biểuăđ quá trình hydro cracking 71

Hình 3.10: Qui trình điềuăchếădầuăBiodieselătừăcâyăJatropha 71

Hình 3.11: Qu ăvà h tăJatrophaăkhô 72

Hình 3.12: Sơăđ ămáyăépăh tăJatrophaăKKă- 40 củaăĐứcăsửădụngăt iăViệtăσam 73

Hình 3.13: Quá trình l ọcădầuăbằngăph ơngăphápălọcălắng 73

Hình 4.1: B ngăcácăthôngăsốăđầuăvào củaăđộngăcơăKubotaăD1703-M-E3B 91

Hình 4.2: ChứcănĕngăđộngăcơăDiesel Wiebeă(cháyăquaă3ăb ớc:ăcháyătr ớcăkhiăhòa trộnăhỗnăhợp,ăcháyăchínhăvàăcháyăđuôi) 92

Hình 4.3: Thanh sựăcháyătrong b ngăđiềuăchỉnhăđộngăcơ 92

Hình 5.1: GiaoădiệnăphầnămềmăRicardo Wave 94

Hình 5.2: B ngăthôngăsốăđầuăvào củaăđộngăcơ Kubota D1703-M-E3B 97

Hình 5.3: Mô hình mô ph ỏngăđộngăcơăDieselă3ăxyălanh 98

Hình 5.4: K ếtăc uăbu ngăcháyăchínhăvàăđỉnhăpiston 101

Hình 5.5: Thông sốăđộngăcơăvềămoment, công su tăvà sứcătiêu hao nhiên liệu 109

Hình 5.6: Công su tăcủaăđộngăcơăKubotaăD1703–M-E3B vớiănhiên liệuăDiesel,ă

Hình 5.7: Moment củaăđộngăcơăKubotaăD1703-M-E3B vớiănhiên liệuăDiesel,ăB5,và

Hình 5.11: M ứcăđộăgi iăphóngănhiệtăvàăl ợngănhiệtăgi iăphóngătíchălũy 114

Hình 5.12: Hiệuăsu tănhiệtăcủaăđộngăcơăvớiăbaănhiên liệuăDiesel,ăB5,ăvà B10 115

Hình 5.13: Su tătiêu hao nhiên liệuăcủaăđộngăcơăCIăsửădụngănhiên liệuăB5, B10

Ch ng 1

1.1 S ự c n thi t nghiên c u c a đ tài

1.1.1 Th ực tr ng trang b máy móc vƠ ph ng ti n cho các ngành

1.1.1.1 Quy mô s d ng đ t nông nghi p và m c đ trang b máy móc c đi n nông nghi p

Theo tài liệu T ng cục Thốngă kê,ă tínhă đếnă nĕmă 2011,ă c n ớc có kho ng 26.226.400ăhaăđ t nông nghiệp, chiếm gần 79,65 % diệnătíchăđ t tự nhiên Kết qu điều tra, phân tích và tính toán cho th y, qui mô ruộngăđ t s n xu t nông nghiệp của

hộ nông dân cácăvùngănh ăb ng 1.1 [1]:

B ng 1.1: Th ống kê ruộngăđ t s n xu t nông nghiệp của hộ nông dân các vùng

Khu vực T ng số hộ T ng diệnătíchăđ t

nông nghiệp (ha)

Cơăc u hộ chia theo quy mô (%) ha/hộ

ha

D ới 0,2

Từ 0,2 - 0,5

Từ 0,5 - 2

Từ 2

tr lên

Đ ng bằng sông

H ngă(ĐBSH) 3.136.734 1.405.390 59,51 37,23 3,18 0,08 0,44 Trung du và

1.1.1.2 Ngu n đ ng lực trong s n xu t nông nghi p

Theo T ng cục Thốngăkêătínhăđếnănĕmă2011ăc n ớcăđã trang bị: 15.500 máy kéo, máy cày lớn (trên 35 HP), 207.112 máy kéo, máy cày trung (từ 12 – 35 HP), và 275.131 máy kéo, máy cày nhỏ (< 12 HP), 40.146 ô tô vận t i hành khách và hàng hóa, 175.189 độngă cơă điện, 126.704ă máyă phátă điện, 281.049ă độngă cơă ch y xĕng,ădiesel, 6.282 tàu thuyền dịch vụ thủy s năcóăđộngăcơ,ă5.325 tàu thuyền vận t i hành khách, 142.183 tàu thuyền vận t i hàng hóa, 231.069 máy tuốtă lúaă cóă độngă cơ,ă58.914 lò, máy s y s n phẩm nông lâm thủy s n, 204.654 máy chế biếnăl ơngăthực, 551.508 bình phun thuốc trừ sâuăcóăđộngăcơ,ă1.932.349ămáyăbơmăn ớc dùng cho

s n xu t nông lâm thủy s n, 62.364 máy chế biến thứcăĕnăgiaăsúc,ă5.774 máy chế

biến thứcă ĕnă thủy s n, 25.712 máy giàn gieo s , 13.109 máy gặtă đập liên hợp, 62.045 máy gặt khác Ngu năđộng lực dùng trong nông nghiệp nông thôn b ng 1.2

B ng 1.2: Ngu năđộng lực dùng trong nông nghiệp nông thôn [1]

σĕm

2011

Máy kéo, máy cày lớn 35

HP

Máy kéo, máy cày trung 12-35 HP

Máy kéo, máy cày nhỏ d ới

12 HP

Độngăcơ, máy phát điện

PTVT vận chuy ển trên

đ ng bộ

PTVT vận chuy ển trên

đ ng thủy

Canh tác trên

đ ng ruộng,ăđ t

tr ng cây lâm nghiệp và thủy s n

Số l ợng (cái) 15.500 207.112 275.131 456.238 40.146 153.790 3.147.498

Ngu n: T ng cục Thống kê, 2011

15500 207112 275131

456238 40146

153790 3147498

Ngu n đ ng lực dùng trong

nông nghi p nông thôn

Máyăkéo,ămáyăcàyălớnă35ăHPă Máy kéo, máy cày trung 12-35HP Máyăkéo,ămáyăcàyăănhỏăd ớiă12HP Độngăcơ,ămáyăphátăđiện

PTVTăvậnăchuyểnătrênăăđ ngăbộ PTVTăvậnăchuyểnătrênăđ ngăthủy Canhătácătrênăđ ngăruộng,ăđ tătr ngă câyălâmănghiệpăvàăthủyăs n

1.1.1.3 M c đ c giới hóa trong s n xu t và công ngh sau thu ho ch

- Về cơăgiới hóa các khâu s n xu t nông nghiệp g măcóăcácăkhâuănh ălàmăđ t, cơăgiớiăhóaăkhâuălàmăđ t,ăcơăgiới hóa khâu gieo c y g m có khâu gieo và khâu c y, cơăgiới hóa khâu thu ho ch g m có khâu cắt, gặt và khâu tuốtăđập,ălúaăvàăsauăđâyălàă

b ng 1.3 thống kê về cơăgiới hóa trong ngành nông nghiệp [1]

B ng 1.3: Th ốngăkêăcơăgiới hóa trong ngành nông nghiệp [1]

σĕm

2011

Máy kéo, máy cày lớn hơnă35ăHP

Máy kéo, máy cày trung

12 - 35 HP

Máy kéo, máy cày nhỏ

d ới 12 HP

Độngăcơ, máy phát điện

PTVT v ận chuyển trên

đ ng bộ

Canh tác trên

đ t tr ng cây nông nghi ệp

S ố l ợng (cái) 15.311 206.035 272.791 531.277 58.002 2.926.174

Ngu n: T ng cục Thống kê, 2011

-Về cơăgiới hóa trong ngành lâm nghiệp:ăCơăgiới hóa tập trung vào lĩnhă vực canh tác, tr ng mớiă(làmăđ t, t o bầu cây giống…) Trong khai thác rừng tr ng, mặc

dù s năl ợng không lớn,ănh ngăvề cơăb năđ ợc tiến hành bằngămáyănh ăcácăkhâu:ă

chặt cây, bốc xếp, vận chuyển… Áp dụng dây chuyềnăsơăchế t i cửa rừng nhằm nâng cao tỷ lệ thu h i gỗ và gi m giá thành trong khâu vận chuyển

Thống kê cơ giới hóa trong ngành

nông nghiệp Sứcăkéoălớnă35ăhp

Sứcăkéoătrungă12- 35 hp Sứcăkéoănhỏăd ớiă12ăhp Độngăcơ,ămáyăphátăđiện PTVTătrênăđ ngăbộ Canhătácătrênăđ tătr ngăcâyă nôngănghiệp

B ng 1.4: Thốngăkêăcơăgiới hóa trong ngành lâm nghiệp [1]

1722728

2134

Th ng kê c giới hóa trong

ngƠnh lơm nghi p. Máyăkéo,ămáyăcàyălớnă35ăHP

Máy kéo, máy cày trung 12-35HP

Máyăkéo,ămáyăcàyănhỏăd ớiăă 12HP

Độngăcơ,ămáyăphátăđiện PTVTăvậnăchuyểnătrênăăđ ngăbộ Lòămáyăs yăs năphẩmălâmăs n Máyăbơmăn ớcădùngăchoăs năxu tă lâmăs n

Canhătácătrênăđ tătr ngăcâyălâmă nghiệp

12 - 35

HP

Máy kéo, máy cày

nh ỏ d ới

12 HP

Độngăcơ,ă máy phát điện

PTVT vận chuy ển trên

đ ng bộ

Lò máy

s y

s n ph ẩm lâm s n

Máyăbơmă

n ớc dùng cho s n xu t lâm s n

Canh tác trênăđ t

tr ng cây lâm nghiệp

Số l ợng

(cái)

B ng 1.5: Thốngăkêăcơăgiới hóa trong ngành thủy h i s n [1]

σĕm

2011

Độngăcơ, máy phát điện

PTVT vận chuyển trên đ ng thủy

Lò, máy s y s n phẩm thủy s n

Máy chế biến thứcăĕnăthủy s n

Số l ợng (cái) 49.738 19.179 248 3481

Ngu n: T ng cục Thống kê, 2011

-Về cơăgiới hóa khâu vận t i nông thôn: Cơăgiới hóa khâu vận t i nông thôn

đã phát triển c về số l ợng và ch tăl ợng Ngoài việc nâng c p, xây dựngăđ ng nông thôn, các thành phần kinh tế đã đầuăt ătrangăbị ph ơngătiện vận t i (trên bộ, trên sông r ch) C n ớcăđã đầuăt ă248.767 chiếcăph ơngătiện vận t i (PTVT) trên

đ ng bộ và 202.470 chiếc xu ng, thuyền trên sông r ch (B ng 1.6) [1]

B ng 1.6: Mứcăđộ đầuăt ăph ơngătiện vận t i khu vực nông thôn của các vùng

1

S ố l ợngăPTVTăătrênăđ ng bộ (chiếc) 248.767 Bình quân cho 100 h ộ (chiếc) 0,6

2

Số l ợng PTVT trênăđ ng thủy (chiếc) 202.470 Bình quân cho 100 h ộ (chiếc) 1,6

Ngu n t ng cục Thống kê, 2011

1.1.2 Nhu c u đ ng c nhỏ cho nông nghi p và nông thôn Vi t Nam

Việtăσamălàănềnăkinhătếălớnăthứă6 ăĐôngăσamăÁăvàălớnăthứă57 trênăthếăgiớiătrongăcácănềnăkinhătếăthànhăviênăcủaăQuỹăTiềnătệăQuốcătếăxétătheoăquyămôăt ngăs năphẩmănộiăđịaădanhănghĩaănĕmă2011 vàăđứngăthứă128 xétătheoăt ngăs năphẩmănộiăđịaă

4973819179

248

hải sản.

Độngăcơ,ămáyăphátăđiện PTVTăvậnăchuyểnătrênăđ ngăthủy Lò,ămáyăs yăs năphẩmăthủyăs n Máyăchếăbiếnăthứcăĕnăthủyăs n

danhănghĩaăbìnhăquânăđầuăng iă[2] KinhătếăViệtăσamăđ ợcăchiaăthànhă3 khuăvựcă(cònăgọiălàă3 ngànhălớn) kinh tế

- σôngănghiệp, lâmănghiệp, thủyăs n

- Côngănghiệpă(côngănghiệpăkhaiăthác mỏăkhoáng s n, côngănghiệpăchếăbiếnăxâyădựngăvàăs năxu tăvậtăliệuăxâyădựng, s năxu tăvàăphânăphốiăkhí, điện, n ớc)

- Th ơngăm i, dịchăvụ, tài chính, duălịch, vĕnăhóa, giáoădụcăvàăyătế

Vàoănĕmă2012, khuăvựcăthứănh tăchiếmă20% GDP Rõăràngăngànhănôngănghiệpălàă mộtă trongă nhữngă ngànhă kinhă tếă mũiă nhọnă vàă quană trọngă choă nềnă kinhă tếă ViệtăNam Cơă giớiă hóaă nôngă nghiệpă đóngă vaiă tròă quană trọngă trongă quáă trìnhă s nă xu tănôngănghiệp, tácăđộngătrựcătiếpăđếnăhiệnăđ iăhóaănôngănghiệpă[3] Để trangăbịăngu năđộngălựcă(diăđộng, tĩnhăt i) vàăcácălo iămáyăcôngătácăphùăhợpăthựcăhiệnăquáătrìnhăcơăgiớiăhóaăcácăkhâuăcanhătác (trênăđ ng, khâuătĩnhăt i); cơăgiớiăhóaăphụcăvụăchĕnănuôiăgia súc, giaăcầm; nuôiătr ngăthủyăh iăs năvàălàmăviệcătrênăđ tădốcătr ng, chĕmăsócăcâyăcôngănghiệp Tùyăđiềuăkiệnătừngăvùngăchọnăcôngăsu tăđộngăcơ, cỡălựcăkéoătheoădưyăcỡănh ăb ng 1.7:

B ng 1.7: Dưyăcôngăsu tăđộngăcơăvàăcỡălựcăkéo ămócămáy kéo [4]

Cỡăcôngăsu tămáyăkéoăthứăIătừ 8ăđến 12 kW th ngădùngăđộngăcơămộtăxyălanhă(xĕngăhoặcădieselănh ngăphầnălớnălàădiesel) vàălàăkiểuămáyăkéoă2 bánh CỡăthứăIIătừă

14 đếnă29 kWăth ngălàăđộngăcơă2 hoặcă3 xy lanhălắpătrênămáyăkéoă4 bánh làm côngă việcă v n nĕng CỡăthứăIIIăcóăcôngăsu tă trên 36 kWă vớiălựcăkéoătrênă 1,4 t nădùngănhiềuătrongănôngănghiệpăvàăđ ợcă aăchuộngă ăđ ngăruộngămộtăsốăvùngăcủaăViệtăσamă[4]

σhuăcầuăsửădụngăđộngăcơăđốt trongănóiăchungăvàăđộngăcơăDiesel nói riêng trong

ho tăđộngăs năxu tănôngănghiệpănôngăthônălàăr tălớn Thựcătr ngăhiệnănayălàăl ợngămáyămócăphụcăvụăchoănôngănghiệpăvẫnăch aăthểăđápăứngănhuăcầuăng iănôngădână

c ăvềăch tăl ợngăvàăsốăl ợng σgu năđộngăcơăchủăyếuăđ ợcăsửădụngălàăngu năđộngăcơăđ ợcăs năxu tălắpărápă ăn ớcăngoàiăvàănhậpăkhẩuăphânăphốiăt iăViệtăσam Sựăcầnă

thiếtăcóăđ ợcămộtăkiểuălo iăđộngăcơăphùăhợpăvớiănhuăcầuăchoănôngănghiệpălàăr tăc păbáchăvàăcầnăđ ợcăxúcătiếnănghiênăcứu, thiếtăkếăvàăứngădụng

1.1.3 Nhu c u c a đ ng c 3 xy lanh Diesel t i Vi t Nam

Tr ớc nhu cầu r t lớn củaăđộngăcơăđốt trong, ta th yăđ ợc rằngăđộngăcơăDieselă

có công su t nhỏ mà ph biến nh tălàăđộngăcơă3ăxy lanh sẽ đ ợc sử dụng r t rộng rãi

t i các vùng nông thôn Đâyăchínhălàăngu năđộng lựcăđ ợcă aăchuộng trong công

cuộcăcơăgiớiăhoáănôngăthônăn ớc ta hiện nay Đ tăn ớcătaăvốnălà mộtăđ tăn ớcănôngănghiệp.ăVì vậyătrongăchiếnăl ợcăphát triểnăkinhătếănhằmăđẩyănhanhămụcătiêu công nghiệpăhoá,ăhiệnăđ iăhóaăđ tăn ớc,ăviệcăphátătriểnănềnăs năxu tănôngănghiệpălà mộtămụcătiêu và yêu cầuăquanătrọng

Trong tình hình ngu nălaoăđộngătrongălĩnhăvựcănôngănghiệpăngày càng chuyểnăsang các lĩnhă vựcă khác,ănên chúng ta ph iănhanhăchóngăứngă dụngănhững tiếnăbộăkhoa họcăvà công nghệ,ăđẩyăm nhăđiệnăkhíăhoáăvàăcơăgiớiăhoáănhằmătĕngădiệnătíchăkhaiăthác,ătĕngăs năl ợng tiêu thụăvàănĕng su tăđápăứngănhuăcầuătrongăn ớc cũngă

nh ăxu tăkhẩu Đểăphátătriểnănhanh nềnăkinhătếănôngănghiệp,ăviệcătĕngătỷ lệăcơăgiớiăhoá là mộtătrong nhữngănhiệmăvụăquanătrọng Đ ng th i cũngăquaăquáătrình kh o sát

thị tr ng trực tiếp các khu vực:

- MiềnăĐôngăσamăbộ:ăĐ ng Nai, Bình D ơng,ăTâyăσinhă…

- Miền Trung - Tây Nguyên: Gia Lai, Lâm Đ ng, Bình Thuận, Qu ng Ngãi…

- Miền Tây: Long An, Tiền Giang, Vĩnh Long, CầnăThơ,ăAnăGiang…

Mi n Đông Nam B :

Nông nghiệp phát triển chủ yếu là cây công nghiệp,ăcâyălúa,ăhoaămàu…ădoăđặc tínhăvùngălàăđangătrongăquáătrình hình thành và phát triển các khu công nghiệp do vậy việcăthuăhútălaoăđộng từ nông dân chuyển sang công nhân với tốcăđộ r t lớn dẫn

tới tình tr ng thiếu thốn trầm trọng Việcăcơăgiới hóa nông nghiệp là bức thiết thì l i càng tr nên bức thiết các vùng trên Yêu cầu ngu năđộng lực phục vụ từ khâu làmăđ t,ăchĕmăsóc,ăthuăho ch cây công nghiệp, cây lúa và hoa màu là r t bức thiết

Mi n Trung – Tây Nguyên:

Làăvùngăđ t phát triển chủ yếu là cây công nghiệpănh :ăcaoăsu,ăcafe…ăσhuăcầu cho việcăchĕmăsóc,ăt ới tiêu là vô cùng lớn Vớiăđặc tính của các lo i cây trên gần

nh ămỗiăgiaăđình thâm canh cây công nghiệpăđều có diệnătíchăkháălơnă(từ 1ăđền vài ha),ădoăđiều kiệnăđịaălýăcáchăxaăkhuăđôăthị do vậy nhu cầu vận chuyển là cần thiết

Mi n Tây:

Ngành nông nghiệp phát triển r tăđaăd ng từ gieo c yălúa,ăđến nuôi tr ng thủy

h i s n Nhu cầu chủ yếuălàămáyăđộng lực phục vụ cácăkhâuălàmăđ t,ăchĕmăsóc,ăthuă

ho ch và sau thu ho ch Với ngành nuôi tr ng thủy s n thì nhu cầu l i càng lớn và đặc biệt là với các máy có ch tăl ợng cao Cho th y: Nhu cầu thị tr ng về lo i độngăcơă3ăxy lanh,ătrongăđóăcôngăsu t từ 30 – 50 HP là r t lớn chiếm 40 % nhu cầu các lo iăđộng cơănhiều xy lanh từ 20ăđến 90 HP (100.000ăđộngăcơălắpăđặt trên xe công nông hiện hữu) và 10 – 15.000ăđộngăcơ/nĕmăchoăxeăt i nhẹ dùng mới [5]

Hình 1.1: Thị phầnăđộngăcơă3ăxy lanh 30 - 50 Hp

Nhìn chung nhuăcầuăsửădụngăđộngăcơăđốt trongănóiăchungăvàăđộngăcơăDiesel nói riêngătrongăho tăđộngăs năxu tănôngănghiệpănôngăthônălàăr tălớn Thựcătr ngăhiệnănayă làă l ợngă máyă mócă phụcă vụă choă nôngă nghiệpă vẫnă ch aă thểă đápă ứngă nhuă cầuă

ng iă nôngă dână c ă vềă ch tă l ợngă vàă sốă l ợng σgu nă độngă cơă chủă yếuă đ ợcă sửădụngălàăngu năđộngăcơăđ ợcăs năxu tălắpărápă ăn ớcăngoàiăvàănhậpăkhẩuăphânăphốiă

t iăViệtăσam Sựăcầnăthiếtăcóăđ ợcămộtăkiểuălo iăđộngăcơăphùăhợpăvớiănhuăcầuăchoănôngănghiệpălàăr tăc păbáchăvàăcầnăđ ợcăxúcătiếnănghiênăcứu, thiếtăkếăvàăứngădụng

1.1.4 Công nghi p máy đ ng lực Vi t Nam

1.1.4.1 Th ph n c nh tranh máy nông nghi p

- Chuỗiăgiáătrịăcủaăngành: Ngành nông nghiệpăcóănhiềuălo iăcâyătr ngăkhác nhau

và mỗiălo iăcâyăsẽăđòi hỏiănhữngălo iămáyămócăriêng Tuy nhiên, chuỗiăgiáătrịăchungăcủaăngành g măcácăkhâuăcơăb n:ă(1)ăCanhătác,ă(2)ăThuăho ch,ă(3)ăVậnăchuyển,ă(4)ă

Chếăbiến,ă(5)ăB oăqu n.ăCácăcôngăđo nănàyăđềuăcóătiềmănĕngăcơăgiớiăhoáăvớiăcácă

lo iămáy móc khác nhau L yăvíădụăvềălo iăcâyătr ngăph ăbiếnăcủaăViệtăσamălà cây lúa, nhữngăcôngăđo năquanătrọngătrongăchuỗiăgiáătrịătrongăngành có thểăứngădụngămáyămócănh ăhình 1.2 [6]:

Hình 1.2: Sơăđ ăcácălo iămáyămócăvà cácăcôngătyăcơăkhíătiêuăbiểu

-Các nhóm chiếnăl ợcătrongăngành: Hai hàng rào di chuyểnăquanătrọngătrong ngành là mứcăđộăđaăd ngăcủa dòng s năphẩmăvà ch tăl ợng s năphẩm.ăDựaăvào hai nhân tốănày, ta có thểăphácăth oăsơăđ ăcácănhóm chiếnăl ợcătrongăngànhănh ăhình 1.3 [6]:

Hình 1.3: Sơăđ ăcác nhóm chiếmăl ợcătrong ngành chếăt oămáyănôngănghiệp

- Hiện nay các lo i máy nông nghiệpăđ ợc s n xu t t i Việt Nam bao g m c

chế t o và lắp ráp chỉ chiếm kho ng 15 – 20 % thị tr ng, 60 % là máy nhập khẩu

từ Trung Quốc, còn l i là Nhật B n, Hàn Quốc Kếtăqu ă kh oăsátăthịătr ngăchoă

th y,ăsoăsánhăcùng chủngălo iăthì máy s năxu tătrongăn ớcăđắtăhơnămáyăcủaăTrungăQuốcătừă15 – 20 % Việcăthịătr ngăchủăyếuăbịăthốngătrịăb iăcácăs năphẩmăngo iă

nhập,ăthịăphầnăcủaăcácădoanhănghiệpătrongăn ớcăkhiêm tốnăvà chậmăđ ợcăc iăthiệnăcho th yănĕngălựcăc nhătranhăyếuăcủaăs năphẩmătrongăn ớcă[7]

Hình 1.4: Thịăphầnămáy nông nghiệpăt iăViệtăσam

1.1.4.2 Th ph n công su t máy nông nghi p

Hiện nay, thị tr ng s n phẩmăcơăkhíăphục vụ s n xu t nông nghiệp g m: nhập

khẩu từ Trung Quốc và một số cơăs lắp ráp máy nông nghiệp của Trung Quốc t i

Việt Nam, s n phẩm của Nhật lắp ráp t i Việt Nam; máy kéo và máy nông nghiệp nhập khẩu từ cácăn ớc: Nga, Mỹ, Hàn Quốc s n phẩmăđã qua sử dụng của Nhật

B n, Hàn Quốc; các doanh nghiệpănhàăn ớc (chủ yếu tập trung T ng Công ty máy động lực và máy nông nghiệp Việt Nam, VEAM - Bộ CôngăTh ơng);ăcácăcơăs cácăđịaăph ơng.ăTrongăđóăs n phẩm máy kéo và máy nông nghiệp nhập khẩu mới từ Trung Quốcăvàăđã qua sử dụng của Nhật chiếm kho ng 70 % thị phần (báo cáo của

Bộ CôngăTh ơngă2010).ăCụ thể nh ăsau:

- Các lo iăđộngăcơăDieselăvàăXĕngăcủa VEAM chiếm 25 % thị phần (hiện nayăđã chế t oăđ ợcăđộngăcơăDieselăd ới 30 hp và chỉ đápăứngăđ ợc một phần nhỏ choăcơăgiới hóa nông nghiệp và phát triểnănôngăthôn),ăhàngăđã qua sử dụng chiếm

20 %, Trung Quốc chiếm 50 % và 5 % nhập khẩu từ cácăn ớc khác Còn riêng các

lo iăđộngăcơă3ăhoặc 4 xy lanh từ 30 - 50 HP thì chúng ta nhập khẩu từ Trung Quốc,

Nhật, Nga, Mỹ, …[8]

Hình 1.5: Th ị phầnăđộngăcơăphục vụ cho nông nghiệp Việt Nam

-Máy xới nhỏ d ới 15 HP chủ yếuă làă máyă đã qua sử dụng và máy Trung

Quốc chiếm 90 % thị phần Máy Bông Sen (công ty máy kéo, máy nông nghiệp) chiếm kho ng 10 % khu vực phía Bắc, riêng máy xới của VIKYNO chủ yếu xu t

khẩu Các lo i máy kéo 4 bánh kho ng 90 % là s n phẩmăđã qua sử dụng của Nhật (công su t 24 - 37 CV), 10 % còn l iăđ ợc nhập khẩu từ Mỹ, Nga, Trung Quốc và

Hình 1.6: Th ị phầnăđộngăcơă24 - 37 HP phục vụ cho nông nghiệp Việt Nam

-Máy gặt lúa các lo i (máy gặtăđập liên hợp, máy cắt lúa xếp dãy, máy cắt lúa

cầmătay):ăσĕmă2007 - 2009 kho ng 60 – 70 % máy gặtăđập liên hợp lúa nhập khẩu mới từ Trung Quốc,ămáyăđã qua sử dụng của Hàn Quốc, còn l iădoăcácăcơăs t ă

máy cắt lúa xếp dãy), đến nay máy gặt liên hợp lúa KUBOTA lắp ráp t i Việt Nam

và củaă cácă cơă s t ă nhână chế t oă đangă dần thay thế máy gặt liên hợp lúa Trung

Quốc các tỉnhăđ ng bằng sông Cửu Long

Năng lực s n xu t c a các doanh nghi p trong n ớc

* Theo báo cáo của T ngăCôngătyămáyăđộng lực và máy nông nghiệp Việt Nam (VEAM) – Bộ CôngăTh ơng,ăđangătập trung một số s n phẩm chủ lực:

- ĐộngăcơăDieselăvàăXĕngăphục vụ s n xu t nông nghiệp có thể cung c p cho

thị tr ng 100.000 – 120.000 chiếc/nĕm

- Máy xới công su tăd ới 15 HP cung c p cho thị tr ngătrongăn ớc và xu t khẩu 12.000 – 15.000 chiếc/nĕm

* T ngăCôngătyăCơăđiện, xây dựng nông nghiệp và thủy lợi - Bộ Nông nghiệp

và phát triển nông thôn Hiệnăcóă20ăđơnăvị thànhăviên,ătrongăđóăcóămột số đơnăvị

chế t o, kinh doanh các lo i phụ tùng, thiết bị, máy móc nông nghiệp, lâm nghiệp,

thủy lợi, công nghiệp chế biến, thủyăđiện, xây dựngăvàăph ơngătiện vận t i Hàng nĕmănhập khẩu số l ợng lớn máy móc, thiết bị phục vụ s n xu t nông lâm nghiệp

nh ămáyăkéoă4ăbánhăcủaăBelarus,ămáyăđàoăhố…

* Công ty TNHH KUBOTA Việt Nam, công su t thiết kế 15.000ămáyăkéo/nĕm,ă

2000 máy gặtăđập liên hợp/nĕm,ăkhánhăthànhă9/2009ăt i huyện Bến Cát, tỉnh Bình

D ơng,ăchuyênălắp ráp máy kéo (24 45 CV), máy phay; máy gặt lúa liên hợp (1,5

-2 m); máy c y 4 - 6 hàng; máy thu ho ch ngô Các lo i máy nông nghiệp của KUBOTA ch tăl ợng tốt, phù hợp vớiăđiều kiện canh tác Việt Nam, tuy nhiên giá máy quá cao

*Nh n xét:

Qua những phân tích trên ta th yă đ ợcă nhuă cầuă thịă tr ngă ă trênă làă r tă lớn

Ph măviăứngădụngămáyăđộngălựcăvàoăs năxu tănông nghiệpălàăr tărộng Mặc khác các mẫuăđộngăcơăcóăsôngăsu t nhỏ hơnă30 hp và lớnăhơnă50 hpăđã đ ợc nhà máy VEAMăvàăTr ng H i lắp ráp và s n xu t, riêng với mẫuăđộngăcơăcóăcôngăsu t từ

30 - 50 hp thì chỉ t m dừng mức nhập khẩu Ch aăthậtăsựăcóămột đơnăvịăt ăchứcănhàăn ớcăhayădoanhănghiệpănàoătrựcătiếpăs năxu tătừăkhâuăthiếtăkếăs năphẩm, s nă

xu tămẫu, kiểmătraăch tăl ợng, đoăđ căthựcănghiệmăvàăs năxu tăđ iătràănênăgiáăthànhă

r t cao Vớiăđiều kiện thực tế nàyăviệcătiến hànhănghiênăcứu, thiếtăkế, s năxu tămẫu độngăcơăcóăcôngăsu t từ 30 - 50 hpănênăđ ợc xúc tiến Dưyăcôngăsu tăth ngădùngătrongănôngănghiệpălàătừă8 - 36 kW (11 - 50 HP), sốăxyălanhălàătừă1 - 3, lo iănhiênăliệuălàăXĕngăhoặcăDiesel Vớiăđiềuăkiệnăthựcătếănày, việcătiếnăhànhănghiênăcứu, thiếtă

kế, s năxu tăvàăứngădụngăđộngăcơăDieselănênăđ ợcăxúcătiến Vì vậy, tác gi quyết

định chọnă đềă tài “ Nghiên c u quá trình cháy trong đ ng c 3 xy lanh Diesel phun gián ti p có bu ng cháy Three Vortex Combustion (TVC), s d ng nhiên

li u sinh h ọc Bio-Diesel.(tham kh o đ ng c 3 xy lanh KUBOTA E3B)” vớiăcôngăsu tăkho ngă35 HPănhằmăứngădụngăchoănôngănghiệpăvàănôngăthônăViệtăσam

thôn Có thể kể đếnănh :ăLPG, CNG, LNG, Biodiesel, Biogas, Fuel-Cell, Ngoài ra,ăxeăđiện và xe ch yănĕngăl ợng mặt tr i cũngăđangăđ ợc nghiên cứu phát triển

- Việc nghiên cứu, phát triển và ứng dụng những lo i nhiên liệu mới Việt σamăđã đ ợc triển khai trong nhữngănĕmăgầnăđây.ăσhằm bắt kịp nhữngăxuăh ớng phát triểnănĕngăl ợng mới của thế giới, gi i quyết gi m th i ô nhiễm khí th i, gi m

t i cho ngu nănĕngăl ợng không tái t oăđ ợc và nâng cao tính kinh tế, việcănghiênăcứuăứngădụngănhiênăliệu sinh họcăBiodieselătrênăđộngăcơăDieselăphụcăvụăs năxu tănôngănghiệpăvàănôngăthônălàăthậtăsựăquanătrọngăvàăc păthiết

- T i Việtăσam,ătuyăđã có nhiều nhóm quan tâm nghiên cứuăđiều chế Biodiesel trong phòng thí nghiệmăcáchăđâyă10 - 15ănĕmănh ngă việcăđ aăBiodiesel vào s n

xu tăvàăth ơngă m i chỉ phát triểnătrongă vàiănĕmă gầnăđây T i An Giang, công ty Agifish xây dựng nhà máy chế biến Biodiesel công su t 30.000 lít/ngày Cần Thơ,ăcôngătyăTNHH Minh Tú cũngăđã đầuăt ăxâyădựng nhà máy Biodiesel từ mỡ cá Đầuănĕmă2007,ăcôngătyăTσHHăMinhăTúăphối hợp với nông dân tr ng 2000 hecta Jatropha t i các tỉnh miềnăTrungăvàăTâyăσguyênăđể làm nguyên liệu s n xu t BDF Trung bình 1 hecta cây Jatropha có thể s n xu tăđ ợc 3000 lít BDF trong mộtănĕm.ă

Mỗiănĕm,ăcôngătyăcóăthể cho ra hàng chục triệu lít Biodieselăđápăứng cho nhu cầu

rộng lớn Hệ thống thiết bị s n xu t nhiên liệu Biodiesel từ dầuăĕnăphế th i với công

su t 2 t n/ngàyăđ ợc triển khai t i công ty PhúăX ơng,ăquận Thủ Đức, Tp.HCM

- Bộ công nghiệpăđangăxâyădựngăđề án phát triểnăBDFăđếnănĕmă2015,ătầm nhìn

2020, với mục tiêu s n xu tăxĕngăE10ăvàăBiodiesel nhằm thay thế một phần nhiên

liệu truyền thống hiệnănay.ăĐếnănĕmă2020,ăcôngănghệ s n xu t BDF Việt Nam sẽ

đ t với s năl ợng kho ng 5 tỷ lítăxĕngăE10ăvàă500ătriệu lít BiodieselăB10/nĕmă[11] -Phía Nhật B năđangămuốnăđẩy nhanh việc nghiên cứu kh thi dự án s n xu t Biodiesel từ dầu dừa t i Bình Định Theo nghiên cứuăbanăđầu, t i Bình Định sẽ xây

dựng một nhà máy s n xu t dầu Biodiesel có công su t 100 t n/ngàyăđòi hỏi vùng nguyên liệu lên tới 50.000 hecta dừa Dự kiến t ng vốn dầuăt ăchoădự án kho ng 80

- 100 triệuăUSD,ătrongăđóăvốn xây dựng nhà máy trên 20 triệu do các doanh nghiệp

của Nhật B n và Bình Định liên doanh thực hiện, còn l i sẽ đầuăt ăbằng vốn ODA choăng i tr ng dừaăvàăcácăcơăs chế biến dầu dừa thô [10]

1.1.6 Ph ng pháp nghiên c u quá trình cháy đ ng c Diesel 3 xy lanh s

h ớngăứngădụngănhiênăliệuăsinhăhọcăBiodieselăhiệnănay V năđềăc păthiếtăđặtăraăhiệnănayălàăcần ph iăcóămộtălo iăđộngăcơăDiesel thỏaămưnănhữngătiêuăchíăvề:

- Kh ănĕngăứngădụngăvàoăho tăđộngăs năxu tătrongănôngănghiệpăvàănôngăthônăViệtăσam

- Chiăphíăs năxu tăvàăgiáăthànhăs năphẩm

- Độngăcơăthânăthiệnămôiătr ngăbằngăviệcădùngănhiênăliệuăsinhăhọc

- Độngăcơăcóăhiệuăsu tănhiệt, đặcătínhăngoàiăcao

Từăđó, đềătàiăxinăchọnălo iăđộngăcơănghiênăcứuăcóăđặcăđiểmănh ăsau :

- Độngăcơălo i 3 xy lanh

- Côngăsu tăkho ngă30 – 35 HP

- Hệăthốngănhiênăliệuălàăd ngăphunăgiánătiếpăvớiăkhíăn pă3 dòngăxoáyălốc

- Lĩnhăvựcăứngădụng: nôngănghiệpăvàăphátătriểnănôngăthôn

1.2 Tình hình nghiên c u n ớc ngoƠi vƠ trong n ớc

1.2.1 Tình hình nghiên c u đ ng c 3 xy lanh n ớc ngoài

1 Nhóm tác gi ăBerndăDistler,ăPeterăErnstăđã tiếnăhành “Nghiên c u t i u hóa b

m ặt làm vi c c a xy lanh, h th ng piston c a đ ng c đ t trong với m c đích

gi m l ng khí th i th p nh tẰ Kếtăqu ănghiênăcứuăđ ợcăcôngăbốătrênăt păchíă

SAEănĕmă2012ă[12]

2 Nhóm tác gi ă S.ă S.ă Ramdasi,ă S.ă K.ă Mulay,ă P.ă P.ă Chitnis,ă σ.ă H.ă Walke,ă σ.ă V.ăMarathe, M A Patwardhan, N B Dhande, K Ganesh Babu t iă AutomotiveăResearch Association of India đã tiếnă hành “Nghiên c u thi t k và phát triển

đ ng c Diesel 3 xy lanh 75 kW/L, m t đ công su t cao ng d ng cho xe ô tô khách để đ t tiêu chuẩn khí th i Euro 4/5Ằ Kếtăqu ănghiênăcứuăđ ợcăcôngăbốă

trênăt păchíăSAEănĕmă2011 [12]

3 Nhóm tác gi ăHaraniăDharan R, S.S.Ramdasi, Neelkanth Marathe, t iă năĐộăđã tiếnăhành “Nghiên c u thi t k phơn tích và phát triển n p máy cho đ ng c

Diesel 3 xy lanh CRDi Euro 5 có tính năng cao t i áp su t cháy cao 200 bar”

Kếtăqu ănghiênăcứuăđ ợcăcôngăbốătrênăt păchíăSAEănĕmă2010 [12]

4 Nhóm tác gi Andy Banks, Phil Carden, Brian Cooper, Trevor Downes, Michael Jeremy, Gareth Strong, Kevin Harding t i Anh đã tiến hành “Nghiên c u đ ng c

Diesel m ới cho xe khách toàn c u: đ ng c s đ c rút gọn ch có 3 xy lanh”

Kếtăqu ănghiênăcứuăđ ợcăcôngăbốătrênăt păchíăSAEănĕmă2009 [12]

5 Nhóm tác gi John E Kirwan, James Zizelman, Gregory Roth, Mark Shost t i công ty Delphi Powertrain Systems đã tiến hành “Nghiên c u đ ng c xăng 3 xy

lanh phun xăng trực ti p tăng áp: M t gi i pháp giá tr cao cho vi c gi m th p khí th i CO2 và NOx” Kếtă qu ă nghiênă cứuă công bốă trênă t pă chíă SAEă nĕmă2010[12]

*Tình hình nghiên c u s d ng nhiên li u Biodiesel

Việcănghiênăcứuăđộngăcơăsửă dụngănhiênăliệuăBiodieselăđ ợcăthựcăhiệnătrênă2

ph ơngăthứcălàăthựcănghiệmăvàămôăphỏng.ăSauăđâyăcác côngătrìnhănghiênăcứuăvềăđộngăcơăsửădụngănhiênăliệuăBiodieselăđưăđ ợcăcôngăbốătrênăthếăgiới

1 σhómătácăgi ăg măA Senatore, M Cardone, V.Rocco và M.V Pratiăđưătiếnăhànhă

“S o sánh phơn tích đặc tính quá trình cháy c a đ ng c Diesel phun trực ti p

v ới hai lo i nhiên li u s d ng lƠ Biodiesel vƠ Diesel” Kếtăqu ănghiênăcứuăđ ợcă

3 σhómătácăgi ăCarloăσ Grimaldi, Lucio Postrioti, Michele Battistoni và Federico

Milloătiếnăhànhă“Nghiên c u quá trình cháy và phát th i trên đ ng c s d ng

B iodiesel với h th ng phun nhiên li u Common rail” Kếtăqu ănghiênăcứuăđ ợcă

côngăbốătrênăt păchíăSAEăthángă3ănĕmă2002ă[12]

4 σhómătácăgi ăYuăZhangăvàăJonăH Van Gerpen đã tiếnăhànhă“Nghiên c u đặc

tính cháy c a nhiên li u ester d u nƠnh trên đ ng c Diesel” Kếtăqu ănghiênă

cứuăđ ợcăcôngăbốătrênăt păchíăSAEănĕmă1996 [12]

5 σhómătácăgi ăS.S Wirawan, A.H Tambunan, M Djamin, và H Nabetani đã tiếnă

hành “N ghiên c u nh h ng c a nhiên li u Biodiesel đ n đặc tính đ ng c vƠ đặc tính phát th i trên đ ng c Diesel” Kếtăqu ănghiênăcứuăđ ợcăcôngăbốăt iăhộiă

nghịăkỹăthuậtănôngănghiệpăquốcătếănĕmă2008 [14]

1.2.2 Tình hình nghiên c u đ ng c 3 xy lanh t i Vi t Nam

Hiện nay tình hình nguyên cứuătrongăn ớc ta về độngăcơă3ăxy lanh ứng dụng trong nông nghiệp nông thôn Việt Nam r t ít, tiêu biểuă cóă tr ngă Đ i học Bách khoa Tp.HCMălàăđiăsâuăvàoănghiênăcứu Vì thế lĩnhăvựcănàyăch aăđ ợc nghiên cứu

rộng trên c n ớc Công trình nghiên cứu lo iăđộngăcơănàyăcòn r t ít Sauăđâyălàăcông trình nghiên cứu:

1 σhómătácă gi ăPh m Xuân Mai, Huỳnh Thanh Công và NguyễnăĐìnhăHùngăđưănghiên cứuăb ớcăđầu về cácăph ơngăpháp hòa trộn hỗn hợp kh thi của nhiên liệu Biodiesel có ngu n gốc thực vật, trong bu ng cháy của mộtăđộngăcơăDieselă3ăxyălanh phun gián tiếp Vớiăđề tài “Góp ph n nghiên c u ph ng pháp hòa tr n

h n h p B iodiesel trong đ ng c Diesel 3 xy lanh phun gián ti p (Contribution

to a Biodiesel Mixture Formation Study of 3 cylinder IDI Engine)” Kết qu

nhậnăđ ợc cho th yăph ơngăphápăhòa trộn hỗn hợp kiểu 3 vòng xoáy (Three Vortex Combustion System – TVCS) tỏ ra r t phù hợp và có tính kh thi cao Kếtă qu ănghiênăcứuăđ ợcăcôngăbốăt iăHội nghị khoa học và công nghệ lần thứ 12: Kỹ thuật

Ô tô - Độngăcơăσhiệt [15]

* Tình hình s d ng nhiên li u Biodiesel:

Việc nghiênă cứuă lo iă nhiênă liệuă Biodieselă trênă độngă cơă đưă vàă đangă đ ợcă tiếnăhành Các nhóm nghiênăcứuăchủăyếuăđếnătừăcácătr ngăđ iăhọcătiêuăbiểuănh ă: ĐHă

Khoa Hà σội Cóăthểăkểăđếnănh ăsau:

1 σhómătácăgi ăPh măXuânăMaiăđưă“Nghiên c u nhu c u vƠ kh năng ng d ng

nhiên li u sinh học Biodiesel trên đ ng c nhi u xy lanh công su t lớn nh m

m c đích c giới hóa nông nghi p, d ch v và v n t i nông thôn” Kếtă qu ă

nghiênăcứuăđ ợcăcôngăbốăt iăHội nghị khoa học và công nghệ lần thứ 12: Kỹ thuật

Ô tô - Độngăcơăσhiệt [16]

2 Tácăgi ăσguyễnăV ơngăChíăđưă“Phân tích và so sánh tính ch t c a nhiên li u

Biodiesel d u d a so v ới nhiên li u Diesel d ới m t góc đ s d ng cho đ ng c

đ t trong qua ph n tính toán nhi t đ ng lực học” Nghiên cứu này, trình bày các

kết qu trong khuôn kh triểnăkhaiăđề tài nghiên cứu c pătr ng T-KTGT_2004-35 theo hợpăđ ng số 205/ĐHBK/KHCσ&QHQTă[17]

3 σhómă tácă gi ă Trầnă Thanhă H iă Tùng, Lêă Anhă Tu nă vàă Ph mă Minhă Tu nă đưă

“N ghiên c u s d ng nhiên li u sinh học Biodiesel lƠm t mỡ cá basa vƠ nhiên

li u khí hóa lỏng LPG trên đ ng c Diesel truy n th ng” Kếtăqu ănghiênăcứuă

đ ợcăđĕngătrênăT păchíăKhoaăhọcăCôngănghệăHàngăH iăsốă21-01/2010 [18]

*Tình hình nghiên c u đ ng c Diesel phun gián ti p

1 Nhóm tác gi KiyoshiăHataura,ăMasahiroăσagahamaăđã tiến hành “Nghiên c u

quá trình cháy trong bu ng cháy xoáy l c lo i đ ng c Diesel”. Kết qu nghiên

cứuăđ ợc công bố trên United States Patent, Patent Number: 4798183, 1989 [28]

2 Nhóm tác gi M.ăZellat,ăTh.ăRollandăandăF.ăPoplowăđã tiến hành “Nghiên c u

mô hình ba chi u c a quá trình cháy và s ự hình thành b hóng trong đ ng c Diesel phun gián ti p”. Kết qu nghiên cứuă đ ợc công bố trên t p chí SAE Technical Paper Series March 2, 1990 [29]

3 Nhóm tác gi TimăSebastianăStrauss,ăGeorgăWolfgangăSchweimerăđã tiến hành

“Nghiên c u s ự cháy trong bu ng cháy xoáy l c đ ng c Diesel b ng cách tính toán đ ng lực học ch t lỏng” Kết qu nghiên cứuăđ ợc công bố trên t p chí SAE

Technical Paper Series March 2, 1995 [30]

4 Nhóm tác gi Hideo Kawamura, Yamato, Kimi Kubota, Chigasaki, Hideo Ohta,

Kanagawaăđã tiến hành “Nghiên c u quá trình cháy trong đ ng c đ t trong có

s ự h tr c a bu ng cháy xoáy l c”. Kết qu nghiên cứuă đ ợc công bố trên United States Patent, Patent Number: 4186692, Feb.5, 1980 [31]

5 Nhóm tác gi Gyeung Ho Choi, Jae Cheon Lee, Tae Yun Kwon, Chang Uk Ha, JongăSoonăLee,ăYonăJongăChung,ăYongăHoonăChang,ăSungăBinăHanăđã tiến hành

“Nghiên c u tính ch t quá trình cháy trong bu ng cháy xoáy l c lo i đ ng c Diesel”. Kết qu nghiên cứuă đ ợc công bố trên Springer Journal of Mechanical Science and Technology 23 (2009) 3385 ~ 3392 August 9, 2009 [32]

6 Nhóm tác gi KaoruăTaira,ăHirotoshiăInoueăđã tiến hành “Nghiên c u quá trình

cháy c a bu ng cháy chính lo i đ ng c Diesel có bu ng cháy xoáy l c” Kết

qu nghiên cứuăđ ợc công bố trên United States Patent, Patent Number: 3965872,

7 Nhóm tác gi Yoshihiro Hotta, Kiyomi Nakakita, Minaji Inayoshi, Takashi

τgawa,ăTakeshiăSato,ăMitsumasaăYamadaăđã tiến hành “Nghiên c u c i thi n quá

trình cháy để gi m khí th i ô nhi m trong đ ng c Diesel phun gián ti p” Kết

qu nghiên cứuăđ ợc công bố trên t p chí SAE Technical Paper Series International Congress and Exposition Detroit, Minichigan February 23 - 26, 1998 [34]

8 Nhóm tác gi Wolschendorf,ă Manfredă Durnholz,ă Karlă Schmillenă đã tiến hành

“Nghiên c u quá trình cháy đ ng c Diesel phun gián ti p và sự thay đ i ti ng

n trong quá trình cháy”. Kết qu nghiên cứuă đ ợc công bố trên t p chí SAE Technical Paper Series International Congress and Exposition Detroit, Minichigan February 25 - March 1, 1991 [35]

1.3 M c đích vƠ đ i t ng nghiên c u c a đ tài

- Thựcă hiệnă nghiênă cứuă môă phỏngă quáă trìnhă cháyă trongă độngă cơă Dieselă 3 xy lanh sửădụngănhiênăliệuăsinhăhọcăBiodiesel thíchăhợpăchoănôngănghiệpăvàănôngăthônăViệtăσamătrongăcácăứngădụngăsau:

+ Vậnăt iănôngăthôn

+ Kéo máy công tác

+ Cácădịchăvụăkhácătrongănôngăthônănh : phátăđiện, t ớiătiêu, …

- Đốiăt ợngănghiênăcứuălàăđộngăcơă3 xy lanh dùng trongănôngăthônăViệtăσam

1.4 Nhi m v c a đ tài và giới h n đ tài

- Nghiên cứu quá trình cháy củaăđộngă cơăDieselă3ăxyălanh phun gián tiếp có

bu ng cháy Three Vortex Combustion sử dụng nhiên liệu Bio-Diesel

- Chỉ nghiên cứu sâu vào lo iăđộngăcơă3ăxyălanh phun gián tiếp

1.5 Ph m vi nghiên c u

Ph măviănghiênăcứuălàănghiênăcứuăquáătrìnhăcháyăbằngămôăphỏngănhằmătốiă uăhóa nhiên liệuătrongăđộngăcơă3 xy lanh phun gián tiếpăsửădụngănhiênăliệuăBiodiesel sinhăhọc

1.6 N i dung nghiên c u c a đ tƠi

Đềătàiăđ ợcătậpătrungănghiênăcứuăvớiănhữngănộiădungăchínhăsau:

- σghiênăcứuăkh oăsátăđánhăgiáănhuăcầu sửădụngăđộngăcơăDieselă3 xy lanh ăViệtăσam

- σghiênăcứuămôăphỏngăquáătrìnhăt oăhỗnăhợpăvàăcháyăcủaăđộngăcơăDieselă3

xy lanh phun gián tiếpăăsửădụngănhiênăliệuăBiodiesel

- Nghiên cứu mô phỏngănhằmătốiă uăhóaăquáătrìnhăcháyăcủaăđộngăcơăDieselă

3 xy lanh phun gián tiếp sử dụng nhiên liệu Biodiesel

- σghiênăcứuăđềăxu tă mộtăsốăcụmăchiătiếtăchínhăcủaăđộngăcơăDieselă3 xy lanh phun gián tiếpăsửădụngănhiênăliệuăBiodieselăbằngămôăphỏng

- Đềăxu tăh ớngăphátătriểnăvàănhữngăcôngăviệcătrongăt ơngălai

1.7 Ý ngh ĩa khoa học và thực ti n mƠ đ tài mang l i

- Gópăphầnătốiă uăhóaăhệăthốngăn păvàăkếtăc uăbu ngăcháyătrênăđộngăcơăDieselă

3 xy lanh phun gián tiếpăsửădụngănhiênăliệuăBiodiesel

- Gópăphầnăgợiăm ăraănhiềuăh ớngănghiênăcứu, c iătiếnăvàăphátătriểnătrongăm ngănĕngăl ợngăthayăthếăchoăđộngăcơăđốtătrong

1.7.2 Ý ngh ĩa thực ti n

- Đánhăgiáăchínhăxácătínhăkinhătếănhiênăliệuăvàătínhăôănhiễmămôiătr ng khiăsửădụngănhiênăliệuăBiodieselătrênăđộngăcơăDiesel 3 xy lanh phun gián tiếp

- Nghiên cứuăứngădụngănhiênăliệuăBiodieselălàămộtătrongănhiềuăcáchăgi iăchoăbàiătoánănhiênăliệuămớiătrênăđộngăcơăđốtătrong

- Gópăphầnăm ăraănhiềuădựăánăphátătriểnăvàăs năxu tăđộngăcơăDieselă3 xy lanh phun gián tiếpă sửă dụngă nhiênă liệuă Biodieselă ứngă dụngă vàoă nôngă nghiệpă vàă nôngă

1.8 Ph ng pháp nghiên c u

1.8.1 Ph ng pháp th ng kê, phân tích

Bao g m thu thập, phân tích, xử lý, t ng hợp số liệu từ tài liệuăs uătầmăđ ợc và các kết qu nghiên cứuăliênăquan.ăPh ơngăphápănàyăđ ợc sử dụng xuyên suốt trong quá trình thực hiệnăđề tài

1.8.2 Ph ng pháp tính toán lý thuy t và mô phỏng

Tính toán lý thuyết và xây dựng mô hình mô phỏng lý thuyếtăđể phân tích các kếtăqu ămôăphỏng.ăĐâyăcũngălàăph ơngăphápănghiênăcứu chủ yếu xuyên suốt các

tiến trình củaăđề tài

1.8.3 Ph ng pháp nghiên c u tính toán thi t k

Tính toán thiết kế mô hình cháy và từ đóătìm ra các thông số cần thiết cho công việcămôăphỏng

1.8.4 Ph ng pháp nghiên c u thực nghi m

Tìmăhiểuănghiênăcứu thực nghiệmătrênăcácăbĕngăthử nghiệmăđộngăcơăcóătrangăbị thiết bị đoăđ căvàătừăđóăthuăthậpăsốăliệuăcũngănh ăcácăkếtăqu ăthựcănghiệmăđểăsoăsánhăvớiăkếtăqu ătừămôăphỏng

1.8.5 Ph ng pháp chuyên gia

Phỏng v n,ăđ aăý kiếnăđến hộiăđ ngăchuyênăgiaăđể nghe phân tích và nhậnăđịnh

C h ng 2

C S LÝ THUY T QUÁ TRÌNH CHÁY

2.1 C s lý thuy t quá trình cháy đ ng c nhi t

2.1.1 Tính ch t c a màng l a

Quá trình cháy của hỗn hợp nhiên liệu không khí là một trong những yếu tố chính nhăh ngăđếnătínhănĕngăkinhătế kỹ thuật và mứcăđộ phát ô nhiễm củaăđộng cơăđốt trong Vì vậy, việc nghiên cứu hoàn thiện quá trình cháy từ lâuăđã thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học và các nhà s n xu t ô tô, xe máy Trong thực tế có hai lo iăđộngăcơăđ ợc dùng ph biến,ăđóălàăđộngăcơăđánhălửaăc ỡng bứcăvàăđộngăcơăDiesel, về cơăb năchúngăđ ợc phân biệt với nhau b iăđặc thù của quá trình cháy Đối vớiăđộngăcơăc ỡng bức c điển, nhiên liệuăđ ợc hút hayăphunătrênăđ ng

n p.ăD ới tác dụng của nhiệtăđộ thànhăđ ng ống, nhiên liệuăđ ợc bốcăhơiănhanhăchóng và hòa trộn vớiăkhôngăkhíătr ớc khi n p vào bu ng cháy Cuối quá trình nén, bugi bật tia lửuăđiệnăđể kh iăđộng quá trình cháy Sau giai đo n cháy trễ, màng lửa

xu t hiện giữa hai cựcăbugi,ăsauăđóălanăxaădần.ăKhiăđến gần thành bu ng cháy màng

lửa bị dập tắtădoăgiaătĕngăt n th t nhiệt làm gi m số l ợng các phần tử ho t tính Quá trình cháy không bình th ng diễn ra khi có những trung tâm sự cháy xu t hiện trong hỗn hợp tr ớc khi màng lửaăchínhălanăđến Quá trình cháy này làm tĕngăm nh

áp su t và có thể làmăđộngăcơăbị hỏng hóc nghiêm trọng

Khác vớiăđộngăcơăđánhălửaăc ỡng bức, độngăcơăDiesel nhiên liệuăđ ợc phun vào khối không khí nóng trong bu ng cháy vào cuối quá trình nén Sự tự cháy diễn raătr ớc tiên bộ phận nhiên liệu bốcăhơiătr ớc và hòa trộn tốt với không khí Quá trình cháy khuếch tán tiếp tục phát triển những khu vực có thành phần hỗn hợp

cục bộ nằm trong giới h năcháy.ăTrongăgiaiăđo n này, tốc độ cháyătrongăđộngăcơă

đ ợc khống chế b i tốcăđộ hòa trộn nhiên liệu không khí

Cháy là ph n ứng hóa học tỏa nhiệt nhanh của hỗn hợp nhiên liệu không khí Vùng đangădiễn ra ph n ứngăđ ợc gọi là màng lửa Trongăđộngăcơăđốt trong, do quá

(màng lửa) có thể bỏ qua so vớiă kíchă th ớc của bu ngă cháy.ă Cácă đặcă tr ngă của màng lửaăthayăđ i theo tốcăđộ ph n ứng, tốcăđộ truyền nhiệt, truyền ch t và tính

ch t của dòng ch y t i khu vực ph n ứng Sự giaătĕngănhiệtăđộ và n ngăđộ các phần

tử ho t tính làm gia tốc quá trình cháy Ng ợc l i, sự giaătĕngăn ngăđộ không khí hay s n phẩm cháy trong hỗn hợpădoăđốiăl uălàmăgi m tốcăđộ ph n ứng Màng lửa

đ tăđ ợc thế năđịnh khi có sự cân bằng của các yếu tố tácăđộng này Màng lửa

th ngăđ ợc phân lo i dựaătrênăcácăđặcătr ngăsauăđây:

- Dựaăvàoăph ơngăphápăhòa trộn nhiên liệu và không khí chúng ta có màng

lửaăđ ng nh t khi hỗn hợp nhiên liệuăvàăkhôngăkhíăđ ợc hòa trộnăđ ngăđềuătr ớc khi cháy và màng lửa khuếch tán khi sự hòa trộn nhiên liệu và không khí diễn ra

đ ng th i với quá trình cháy

- Dựa vào tính ch t của dòng ch y t i khu vực diễn ra ph n ứng màng lửa

đ ợc phân chia thành màng lửa ch y tầng khi số Reynolds th p và màng lửa ch y

rối khi số Reynolds cao

- Dựa vào sự thayă đ i c u trúc và vậnă động của màng lửa theo th i gian

ng i ta phân chia màng lửa năđịnh và không năđịnh

Đối vớ độngăcơ đánhălửa c ỡng bức c điển, khu vựcăcháyăđ ợcăđặcătr ngăbằng màng lửaăđ ng nh t, rối và không năđịnh.ăTrongăđộngăcơăDiesel, quá trình cháy

đ ợcăđặcătr ngăbằng màng lửa khuếch tán, rối và không năđịnh [19, 24]

2.1.2 Cháy hoàn toàn lý thuy t

Trongătr ng hợpăcóăđủ oxy trong hỗn hợp thì theo lý thuyết, nhiên liệu bị oxy hóaăhoànătoàn.ăKhiăđóăcarbon trong nhiên liệu biến hoàn toàn thành khí carbonic (CO2), hydro (H2) và n ớc (H2O)

Ví dụ ph n ứng cháy hoàn toàn của một mol (C3H8)ăđ ợc viếtănh ăsau:

C3H8 + aO2 = bCO2 + cH2O (2.1) Cân bằng ph n ứng cho ta:

- Đối với carbon : b = 3

- Đối với hydro : 2c = 8, vậy c =4

- Đối với oxy : 2b + c =2a, vậy a = 5

Vì vậyăph ơngătrình ph n ứng (2.1) tr thành:

C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O (2.2)

Ph ơngătrình (2.2) chỉ nói lên quan hệ giữa thành phần của ch t tham gia ph n ứng và s n phẩm t o thành, nó không thể hiệnăcácăgiaiăđo n tiến hành ph n ứng Trong thực tế quá trình oxy hóa tr iăquaăcácăb ớc trung gian phức t păhơnănhiều Không khí trong hỗn hợp cháy có chứa khí nitrơ Khi nhiệtăđộ của s n phẩm cháy th p nhăh ng của nitrơ đến các ph n ứng có thể bỏ qua.ăDoăđó,ăph n ứng cháy hoàn toàn của một hydrocarbon CaHb vớiăkhôngăkhíăđ ợc viết một cách t ng quátănh ăsau:ă

4 773 , 3 2

773 , 3

Ph ơngă trình (2.3) thiết lập mối quan hệ giữa nhiên liệu và không khí trong

tr ng hợp cháy hoàn toàn lý thuyết, nghĩaălàătrongătr ng hợpăl ợng oxy vừaăđủ

để biến hoàn toàn nhiên liệu thành s n phẩm cháy Nếu đặt y = b/a thì tỷ lệ không khí nhiên liệuătrongătr ng hợp cháy hoàn toàn lý thuyếtăđ ợcăxácăđịnh b i biểu

thứcăsauăđây:

y

y y

y A

F

456,34008

,1011,12

16,28773,3324/1

Hình 2.1: Tỷ lệ hỗn hợp hịa trộn nhiên liệu và khơng khí

Tỷ số t ơngăđ ơngănhiênăliệuăkhơngăkhíăhayăđộ đậmăđặc của hỗn hợp  đ ợc định nghĩaătheoăbiểu thức:

2.1.3 Các đ nh lu t nhi t đ ng học cho quá trình cháy

2.1.3.1 Đ nh lu t nhi t đ ng học th nh t áp d ng cho quá trình cháy

- Cân bằngănĕngăl ợng và enthalpy: Trong quá trình cháy, nhiên liệu và khơng khí ph n ứng vớiănhauăđể t o ra hỗn hợp cháy Cho tới nay, nhữngăb ớc trung gian

của quá trình cháy chỉ đ ợc biết cụ thể đối với những nhiên liệuă đơnă gi nă nh ăhydro, metane…ăđối với những nhiên liệu cĩ thành phần phức t păhơn,ăcơăchế của các ph n ứng vẫnăch aăđ ợcăxácăđịnh một cách chi tiết Tuy nhiên chúng ta cĩ thể dùngăđịnh luật nhiệtăđộng học thứ nh tăđể xácăđịnh mối t ơngăquanăgiữa tr ng thái

1 2 3 4

Tỉ số phân tử nhiên liệu H/C

) L

đầu và cuối của quá trình cháy, vì việc áp dụngăđịnh luật nàyăkhôngăđòi hỏi ph i cụ thể diễn biến của các quá trình trung gian

tiêu Hình 2.2 giới thiệuăsơăđ hệ thống cháy có khốiăl ợng các ch t tham gia ph n ứng là m Quá trình cháy đã biếnăđ i hệ thống từ tr ngătháiăbanăđầu (TD, PD, VD,

UD) sang tr ng thái cuối (TC, PC, VC, UC) Áp dụngăđịnh luật nhiệtăđộng học thứ

nh t giữa tr ng thái này ta có

Qua biên giới của hệ thống có thể x y ra sự truyền nhiệt QD-C và truyền công

WD-C do chuyển dịch của lực pháp tuyến.ăTheoăquiă ớc chung, trong biểu thức (2.7),

QD-C có d uăd ơngăkhiăhệ thống nhận nhiệt, WD-C có d uăd ơng khi hệ thống phát công.ăCácăđ iăl ợng này mang d uăâmătrongătr ng hợpăng ợc l i

-Enthalpy t o thành: Nếu biếtă tr ớc thành phần nhiên liệu thì nộiă nĕngă hay enthalpy của các ch t tham gia ph n ứng và s n vật cháy có thể đ ợc biểu diễn thông qua enthalpy t o thành của chúng Enthalpy t o thành o

h~

 của một hợp ch t

S n

phẩm cháy

hóa họcă làă độ tĕngă enthalpy trong ph n ứng t o thành 1 mol của ch t y từ các nguyên tố hoá học mà t t c các nguyên tố đóăđều tr ng thái nhiệtăđộng học tiêu chuẩn và nhiệtăđộ choătr ớc

Tr ng thái tiêu chuẩn là tr ng thái điều kiện 1 atm và nhiệtăđộ kh o sát Thông

th ngăng i ta biểu diễn tr ng thái tiêu chuẩn b i ký hiệu 0 Vì trong tính toán nhiệtăđộng họcăng i ta chỉ quanătâmăđếnăđộ chênh lệch giữa tr ngătháiăđầu và tr ng thái cuối vì vậy cần lựa chọn tr ng thái dữ liệuăđể làm chuẩn so sánh cho t t c các

tr ng thái nhiệtăđộng học khác Phần lớn các tài liệuăngàyănayăđều chọn tr ng thái

dữ liệu điều kiện nhiệtăđộ 298,15 0K (250C) và áp su t 1 atm T t c các nguyên tố

tr ng thái chuẩn đ ợcăquyăđịnh H = O nhiệtăđộ dữ liệu Tr ng thái chuẩn của

mỗi nguyên tố là tr ng thái tiêu chuẩn năđịnh của nó, chẳng h nănh ăđối với oxy 298,15 0K (25 0C), tr ng thái chuẩn là khí O2 Enthalpy t o thành của một số ch t trong s n phẩm cháy của nhiên liệu hydrocarbon cho trên b ng 2.1

B ng 2.1: Enthalpy t o thành tiêu chuẩn (298,150K (250C) và áp su t 1 atm)

lỏng khí khí khí khí lỏng khí