Nghiên cứu sử dụng lpg làm nhiên liệu thay thế trên động cơ diesel hiện hành luậ

Tổng quan về luận án

Bối cảnh chuyển dịch năng lượng và kiểm soát ô nhiễm khí thải trong lĩnh vực giao thông vận tải đang đặt ra những thách thức kỹ thuật cấp bách đối với động cơ đốt trong, đặc biệt là động cơ diesel vốn chiếm ưu thế tuyệt đối trong phương tiện vận tải thương mại hạng nặng nhờ hiệu suất nhiệt cao và độ bền cơ học vượt trội. Tuy nhiên, động cơ diesel truyền thống lại là nguồn phát thải chính gây ô nhiễm hạt bồ hóng (PM/Soot) và ôxít nitơ ($\text{NO}_x$) – hai thành phần gây hại nghiêm trọng cho sức khỏe cộng đồng và môi trường sinh thái. Đề tài luận án tiến sĩ "Nghiên cứu sử dụng LPG làm nhiên liệu thay thế trên động cơ diesel hiện hành" do nghiên cứu sinh Nguyễn Tường Vi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Hoàng Đình Long và PGS.TS Lê Anh Tuấn tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội (Chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí Động lực, Mã số: 62520116) đã xác lập một hướng tiếp cận tiên phong: ứng dụng khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG - Liquefied Petroleum Gas) làm nhiên liệu thay thế một phần theo phương thức lưỡng nhiên liệu (Dual-fuel LPG/diesel) nhằm giải quyết triệt để bài toán phát thải mà không đòi hỏi thay đổi kết cấu cơ bản của động cơ hiện hữu.

                  ┌────────────────────────────────────────────────────────┐
                  │                 ĐỘNG CƠ DIESEL HIỆN HÀNH               │
                  │ (Cơ cấu trục khuỷu, piston, nắp xilanh giữ nguyên)     │
                  └───────────────────────────┬────────────────────────────┘
                                              │
                     ┌────────────────────────┴────────────────────────┐
                     ▼                                                 ▼
      ┌─────────────────────────────┐                   ┌─────────────────────────────┐
      │   HỆ THỐNG CẤP DIESEL GỐC   │                   │    HỆ THỐNG BỔ SUNG LPG     │
      │  (Common Rail hoặc Bơm PE)  │                   │ (Bình chứa, Hóa hơi, ELC)   │
      └──────────────┬──────────────┘                   └──────────────┬──────────────┘
                     │ Phun trực tiếp                                  │ Cấp vào đường nạp
                     │ (Mồi lửa nén)                                   │ (Hỗn hợp đồng nhất)
                     └────────────────────────┬────────────────────────┘
                                              │
                                              ▼
                  ┌────────────────────────────────────────────────────────┐
                  │           BUỒNG CHÁY LƯỠNG NHIÊN LIỆU (DUAL-FUEL)      │
                  │   - Cháy hòa khí nạp LPG/Không khí đồng nhất           │
                  │   - Mồi tự cháy bằng tia phun nhiên liệu diesel        │
                  ├────────────────────────────────────────────────────────┤
                  │                   KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC:                    │
                  │  • Giảm độ khói (Smoke/Soot): 35% - 65%                │
                  │  • Thay thế Diesel bằng LPG: 15% - 25% năng lượng      │
                  │  • Bảo toàn công suất ($N_e$) và mô-men xoắn ($M_e$)   │
                  │  • Tối ưu hóa góc phun sớm: Kiểm soát $\text{NO}_x$    │
                  └────────────────────────────────────────────────────────┘

Khoảng trống nghiên cứu (Research Gap) trước thời điểm thực hiện đề tài là sự thiếu hụt các mô hình nhiệt động học 2 vùng kết hợp động học hóa học chuyên biệt để dự đoán chính xác quá trình cháy phân tầng và cơ chế tạo thành phát thải khi cấp đồng thời propan/butan vào đường nạp cùng tia dầu diesel phun áp suất cao. Đồng thời, các giải pháp chuyển đổi thực tế trong nước thiếu một hệ thống điều khiển điện tử (ELC - Electronic LPG Controller) có khả năng định lượng nhiên liệu khí linh hoạt theo chu trình làm việc, đảm bảo tương thích hoàn hảo giữa động cơ nghiên cứu đơn xilanh trong phòng thí nghiệm và động cơ thương mại đa xilanh cỡ lớn trên phương tiện thực tế.

Nghiên cứu tập trung giải quyết 4 câu hỏi nghiên cứu và giả thuyết khoa học cốt lõi:

• Câu hỏi 1 (RQ1): Quy luật hình thành hỗn hợp và diễn biến quá trình cháy lưỡng nhiên liệu LPG/diesel diễn ra như thế nào dưới sự chi phối của tỷ lệ thay thế LPG ($R_{\text{LPG}}$) và các thông số vận hành?
  • Giả thuyết 1 (H1): Việc đưa LPG vào dòng khí nạp tạo ra hỗn hợp đồng nhất nghèo, giúp triệt tiêu các vùng cục bộ thiếu oxy trong tia phun diesel, từ đó làm giảm mạnh sự hình thành mầm muội than (Soot).
• Câu hỏi 2 (RQ2): Mô hình toán học nào mô tả chính xác sự tương tác giữa nhiệt động lực học chu trình và động học phát thải độc hại ($\text{NO}_x$, Soot, $\text{CO}$, $\text{HC}$) trong buồng cháy lưỡng nhiên liệu?
  • Giả thuyết 2 (H2): Sự kết hợp giữa mô hình cháy phân vùng cải tiến trên nền tảng phần mềm chuyên dụng AVL BOOST và thuật toán động học hóa học mở rộng Zeldovich cho phép mô phỏng chính xác áp suất chỉ thị $P_z$ và nồng độ phát thải với sai số dưới 5%.
• Câu hỏi 3 (RQ3): Giải pháp phần cứng và thuật toán điều khiển nào đảm bảo việc cấp LPG chính xác, ổn định và an toàn trên động cơ diesel thực tế?
  • Giả thuyết 3 (H3): Thiết kế bộ điều khiển ELC sử dụng vi điều khiển chuyên dụng kết hợp thuật toán điều khiển đa chế độ (không tải, chuyển tiếp, có tải) sẽ kiểm soát chính xác lưu lượng LPG và tối ưu hóa hệ số dư lượng không khí $\lambda$.
• Câu hỏi 4 (RQ4): Ảnh hưởng của việc hiệu chỉnh góc phun sớm nhiên liệu diesel ($\theta_{\text{inj}}$) đến sự cân bằng giữa tính kinh tế nhiên liệu, độ rung động động cơ và nồng độ $\text{NO}_x$ ra sao?
  • Giả thuyết 4 (H4): Lùi góc phun sớm diesel từ $2^\circ$ đến $4^\circ$ góc quay trục khuỷu ($^\circ\text{TK}$) trên nền tảng lưỡng nhiên liệu sẽ khống chế hoàn toàn đỉnh nhiệt độ cục bộ, triệt tiêu sự gia tăng $\text{NO}_x$ mà vẫn bảo toàn hiệu suất công tác.

Khung lý thuyết của công trình tích hợp lý thuyết nhiệt động học động cơ đốt trong (Thermodynamic Engine Cycle Theory), lý thuyết động học tia phun nhiên liệu lỏng và hóa học phản ứng cháy hydrocacbon. Đóng góp đột phá của luận án được định lượng thông qua việc cắt giảm 35% đến 65% độ khói (Smoke/Soot), thay thế 15% đến 25% năng lượng diesel bằng LPG tại các chế độ tải định mức, bảo toàn 100% công suất động cơ ($N_e$) và mô-men xoắn ($M_e$). Quy mô nghiên cứu được tiến hành đa diện: từ mô phỏng lý thuyết, thực nghiệm trên động cơ thí nghiệm chuẩn AVL 5402 (1 xilanh, hệ thống Common Rail), mở rộng sang động cơ thương mại Doosan D1146TI (6 xilanh thẳng hàng, trang bị trên xe khách Transinco), và đánh giá toàn diện theo chu trình thử tĩnh châu Âu 13 chế độ ECE R49 cũng như kiểm chứng thực địa trên xe khách liên tỉnh.

Literature Review và Positioning

Nghiên cứu về nhiên liệu thay thế cho động cơ đốt trong trên thế giới phát triển mạnh mẽ qua ba luồng nghiên cứu chính. Luồng nghiên cứu thứ nhất tập trung vào việc chuyển đổi hoàn toàn động cơ diesel sang chu trình đánh lửa cưỡng bức sử dụng 100% LPG (Masi, 2012; Saleh, 2008). Hướng tiếp cận này yêu cầu tháo bỏ hoàn toàn hệ thống phun diesel, hạ thấp tỷ số nén ($\varepsilon$ từ 17–22 xuống 9.5–11) và bổ sung hệ thống đánh lửa bugi. Dù giải pháp này giảm triệt để bồ hóng, nó đòi hỏi chi phí hoán cải kết cấu cơ khí quá lớn và làm suy giảm hiệu suất nhiệt từ 8% đến 15% so với chu trình diesel nguyên bản.

Luồng nghiên cứu thứ hai tập trung vào hệ thống cấp LPG cho động cơ xăng cưỡng bức thông qua bộ hòa trộn Venturi hoặc phun khí đa điểm trên đường nạp (Erkus et al., 2013; Phạm Quốc Thái và cộng sự, 2011). Kết quả nghiên cứu của Erkus và cộng sự (2013) chỉ ra rằng việc chuyển từ bộ chế hòa khí Venturi sang hệ thống phun khí điện tử giúp tăng 31.8% công suất và giảm 20.3% suất tiêu hao nhiên liệu nhờ loại bỏ tổn thất trở lực khí động và cải thiện phân phối hỗn hợp giữa các xilanh. Tuy nhiên, các kết quả này không thể áp dụng trực tiếp cho động cơ diesel do sự khác biệt căn bản về cơ chế bốc cháy do nén (CI - Compression Ignition) và trị số Cetane cực thấp của LPG ($\text{CN} \approx 3 - 13$), khiến LPG không thể tự bốc cháy nếu không có nguồn nhiệt mồi.

Luồng nghiên cứu thứ ba – giải pháp lưỡng nhiên liệu Dual-fuel (Ashok et al., 2015; Poonia et al., 2011; Qi et al., 2007) – nạp hòa khí LPG/không khí đồng nhất vào xilanh và kích cháy bằng một lượng nhỏ tia diesel mồi. Tranh luận khoa học lớn nhất trong luồng nghiên cứu này xoay quanh hiện tượng trade-off phát thải: việc cấp LPG giúp triệt tiêu bồ hóng nhưng lại có xu hướng làm tăng phát thải hydrocacbon chưa cháy ($\text{HC}$) và cacbon monoxit ($\text{CO}$) ở chế độ tải thấp do hòa khí quá nghèo nằm ngoài giới hạn bắt cháy, đồng thời gia tăng $\text{NO}x$ ở chế độ toàn tải do tốc độ tỏa nhiệt cháy sớm quá cao đẩy áp suất cực đại ($P{\text{max}}$) và nhiệt độ buồng cháy ($T_{\text{max}}$) lên ngưỡng giới hạn.

                    ┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
                    │               KHÔNG GIAN NGHIÊN CỨU QUỐC TẾ                 │
                    └──────────────────────────────┬──────────────────────────────┘
                                                   │
        ┌──────────────────────────────────────────┼──────────────────────────────────────────┐
        ▼                                          ▼                                          ▼
┌──────────────────────────────┐       ┌──────────────────────────────┐       ┌──────────────────────────────┐
│       Masi (2012) &          │       │     Erkus et al. (2013) &    │       │    Poonia (2011), Qi (2007), │
│        Saleh (2008)          │       │      Phạm Quốc Thái (2011)   │       │         Ashok (2015)         │
├──────────────────────────────┤       ├──────────────────────────────┤       ├──────────────────────────────┤
│ Chuyển đổi 100% sang Otto    │       │ Phun LPG cho động cơ Xăng    │       │ Dual-fuel LPG/Diesel phòng TN│
│ • Nhược điểm: Phải hạ tỷ số  │       │ • Tăng công suất, giảm tiêu  │       │ • Tồn tại trade-off phát     │
│   nén, mất hiệu suất nhiệt,  │       │   hao so với Venturi cơ khí  │       │   thải HC/CO ở tải thấp      │
│   chi phí cơ khí quá đắt.    │       │ • Không giải quyết được CI.  │       │ • Chưa tối ưu hóa chu trình. │
└──────────────┬───────────────┘       └──────────────┬───────────────┘       └──────────────┬───────────────┘
               │                                      │                                      │
               └──────────────────────────────────────┼──────────────────────────────────────┘
                                                      │
                                                      ▼
                       ┌──────────────────────────────────────────────────────────────┐
                       │            ĐỊNH VỊ ĐỘT PHÁ CỦA LUẬN ÁN NGUYỄN TƯỜNG VI       │
                       ├──────────────────────────────────────────────────────────────┤
                       │ 1. Mô hình nhiệt động 2 vùng trên AVL BOOST tích hợp FORTRAN │
                       │ 2. Chế tạo bộ điều khiển vi xử lý ELC (ATmega32) đa chế độ   │
                       │ 3. Triệt tiêu trade-off: Lùi góc phun sớm 2°-4° TK           │
                       │ 4. Kiểm chứng ECE R49 và triển khai thực địa xe Transinco    │
                       └──────────────────────────────────────────────────────────────┘

Luận án của Nguyễn Tường Vi đã định vị chính xác khoảng trống này và tạo ra bước tiến vượt bậc thông qua ba đóng góp:

1. Thiết lập mô hình phân vùng nhiệt động lực học chính xác cao: Mô phỏng tương tác giữa ngọn lửa mồi diesel và quá trình lan tràn màng lửa của hòa khí propan/butan trong điều kiện nén áp suất cao.
2. Khống chế hiện tượng phát thải bù trừ: Sử dụng chiến lược hiệu chỉnh góc phun sớm diesel ($\theta_{\text{inj}}$) kết hợp thuật toán cắt nhiên liệu LPG khi không tải, giải quyết triệt để sự gia tăng $\text{NO}_x$ và $\text{HC}$.
3. Thực hiện chu trình kiểm định chuẩn hóa quốc tế: So sánh trực tiếp trên chu trình thử tĩnh ECE R49 thay vì chỉ đo kiểm ở các điểm tải đơn lẻ như đa số các công bố trong nước trước đó.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án đã mở rộng lý thuyết quá trình cháy hòa khí phân tầng trong động cơ nén cháy cưỡng bức bằng cách xây dựng hệ thống phương trình nhiệt động mô tả chu trình công tác lưỡng nhiên liệu LPG/diesel. Quá trình cháy không còn tuân theo quy luật cháy khuếch tán thuần túy của động cơ diesel truyền thống, mà chuyển hóa thành mô hình cháy kết hợp hai giai đoạn: giai đoạn cháy nổ đồng thể của hòa khí LPG/không khí được kích hoạt bởi nhiều tâm mồi lửa từ các hạt diesel tự cháy, tiếp nối bởi giai đoạn cháy khuếch tán có kiểm soát.

Mô hình lý thuyết đã mở rộng cơ chế động học Zeldovich cải biên (Extended Zeldovich Mechanism) để định lượng tốc độ hình thành $\text{NO}_x$ nhiệt trong điều kiện môi trường cháy giàu thành phần gốc tự do của propan ($\text{C}_3\text{H}_8$) và butan ($\text{C}4\text{H}{10}$):

$$\text{O} + \text{N}_2 \rightleftharpoons \text{NO} + \text{N}$$

$$\text{N} + \text{O}_2 \rightleftharpoons \text{NO} + \text{O}$$

$$\text{N} + \text{OH} \rightleftharpoons \text{NO} + \text{H}$$

Đồng thời, mô hình tích hợp cơ chế tạo bồ hóng Hiroyasu và oxy hóa Nagle-Strickland-Constable (NSC), làm sáng tỏ bản chất vật lý của việc suy giảm nồng độ hạt Soot: sự có mặt của phân tử LPG mạch ngắn với tỷ lệ $\text{H/C}$ cao (propan $\text{C}_3\text{H}_8$ có tỷ lệ $\text{H/C} = 2.67$; butan $\text{C}4\text{H}{10}$ có tỷ lệ $\text{H/C} = 2.5$ so với diesel $\text{H/C} \approx 1.8 - 1.9$) làm giảm nồng độ tiền chất polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), ngăn chặn quá trình đông tụ hạt muội ngay từ giai đoạn hình thành mầm sơ cấp.

                    ┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
                    │               KHUNG PHÂN TÍCH LÝ THUYẾT TÍCH HỢP            │
                    └──────────────────────────────┬──────────────────────────────┘
                                                   │
        ┌──────────────────────────────────────────┼──────────────────────────────────────────┐
        ▼                                          ▼                                          ▼
┌──────────────────────────────┐       ┌──────────────────────────────┐       ┌──────────────────────────────┐
│     LÝ THUYẾT NHIỆT ĐỘNG     │       │     CƠ HỌC TIA PHUN VÀ       │       │    ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG VÀ      │
│          CHU TRÌNH           │       │       HÒA TRỘN KHÍ           │       │      CƠ CHẾ PHÁT THẢI        │
├──────────────────────────────┤       ├──────────────────────────────┤       ├──────────────────────────────┤
│ • Mô hình Woschni truyền     │       │ • Cấp LPG khuếch tán nạp     │       │ • Extended Zeldovich (NOx)   │
│   nhiệt thành vách xilanh    │       │ • Tia phun Diesel đa tia     │       │ • Hiroyasu & NSC (Soot)      │
│ • Hàm Wiebe tỏa nhiệt kép    │       │ • Phân vùng hòa khí 2 pha    │       │ • Động học oxy hóa CO/HC     │
└──────────────┬───────────────┘       └──────────────┬───────────────┘       └──────────────┬───────────────┘
               │                                      │                                      │
               └──────────────────────────────────────┼──────────────────────────────────────┘
                                                      │
                                                      ▼
                       ┌──────────────────────────────────────────────────────────────┐
                       │           MÔ HÌNH HÓA TOÁN HỌC TRÊN AVL BOOST & FORTRAN      │
                       ├──────────────────────────────────────────────────────────────┤
                       │ • Dự báo diễn biến áp suất chỉ thị buồng cháy $P_z(\varphi)$ │
                       │ • Phân tích tốc độ tỏa nhiệt $ROHR = dQ/d\varphi$            │
                       │ • Khảo sát ảnh hưởng của $R_{\text{LPG}}$ (0-30%) và góc     │
                       │   phun sớm $\theta_{\text{inj}}$ đến $P_{\text{max}}$,       │
                       │   $(dP/d\varphi)_{\text{max}}$, $\text{NO}_x$, Soot          │
                       └──────────────────────────────────────────────────────────────┘

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án dung hợp ba trụ cột lý thuyết:

1. Lý thuyết nhiệt động lực học chu trình động cơ đốt trong biểu diễn qua định luật bảo toàn năng lượng dòng môi chất biến đổi khối lượng.
2. Lý thuyết cơ học chất lưu tính toán mô tả quá trình tán sương, bay hơi của tia phun diesel trong môi trường hòa khí nạp nén ép.
3. Lý thuyết phản ứng động học oxy hóa nhiệt độ cao của chuỗi hydrocacbon no.

Phương pháp giải tích tiếp cận theo mô hình phân vùng buồng cháy:

• Vùng 1 (Vùng khí chưa cháy): Hòa khí đồng nhất LPG - không khí chịu nén đoạn nhiệt theo phương trình truyền nhiệt Woschni.
• Vùng 2 (Vùng tia phun diesel): Quá trình bốc hơi của các giọt nhiên liệu lỏng và phản ứng tự cháy cục bộ.
• Vùng 3 (Vùng sản phẩm cháy): Sự phát triển màng lửa và trao đổi nhiệt với vách xilanh.

Điều kiện biên (Boundary conditions) được xác lập chặt chẽ: áp suất nạp khí trời $P_0 = 1.013\text{ bar}$, nhiệt độ nạp $T_0 = 298\text{ K}$, tỷ lệ nén động cơ $\varepsilon = 17.5$ (trên AVL 5402) và $\varepsilon = 17.0$ (trên D1146TI), dải tỷ lệ thay thế năng lượng $R_{\text{LPG}}$ từ 0% đến 30%, đảm bảo hệ số dư lượng không khí tổng cộng $\lambda > 1.2$ nhằm tránh hiện tượng kích nổ tự kích (knocking).

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng phương pháp luận thực chứng (Positivism), kết hợp chặt chẽ giữa tính toán mô phỏng lý thuyết và kiểm nghiệm thực nghiệm đa cấp độ. Thiết kế nghiên cứu phân tách làm ba cấp độ hệ thống:

1. Cấp độ nghiên cứu cơ bản: Động cơ nghiên cứu đơn xilanh AVL 5402 trang bị hệ thống phun tích áp Common Rail, cho phép can thiệp và kiểm soát chính xác áp suất phun diesel ($P_{\text{rail}}$ lên tới 1600 bar), thời điểm phun và lượng phun thử nghiệm.
2. Cấp độ động cơ thương mại: Động cơ Doosan D1146TI (dung tích công tác 8.071 lít, 6 xilanh, tăng áp - làm mát trung gian, công suất định mức 147 kW tại 2200 v/ph) sử dụng bơm cao áp phân phối cơ khí truyền thống.
3. Cấp độ phương tiện thực tế: Xe khách Transinco 1-29 chỗ vận hành trên tuyến đường thực tế để kiểm tra tính ổn định của hệ thống cung cấp LPG bổ sung.

┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                                   QUY TRÌNH THIẾT KẾ NGHIÊN CỨU ĐA CẤP                                │
└───────────────────────────────────────────────────┬────────────────────────────────────────────────────┘
                                                    │
     ┌──────────────────────────────────────────────┼──────────────────────────────────────────────┐
     ▼                                              ▼                                              ▼
┌──────────────────────────────┐       ┌──────────────────────────────┐       ┌──────────────────────────────┐
│    CẤP ĐỘ 1: PHÒNG THÍ NGHIỆM│       │   CẤP ĐỘ 2: ĐỘNG CƠ CÔNG HIỆP│       │   CẤP ĐỘ 3: PHƯƠNG TIỆN THỰC │
│     (Động cơ AVL 5402)       │       │    (Động cơ Doosan D1146TI)  │       │     (Xe khách Transinco)     │
├──────────────────────────────┤       ├──────────────────────────────┤       ├──────────────────────────────┤
│ • 1 xilanh nghiên cứu chuẩn  │       │ • 6 xilanh, tăng áp 8.071L   │       │ • Vận hành hiện trường thực tế│
│ • Common Rail điều khiển số  │       │ • Bơm cao áp cơ khí PE       │       │ • Bình chứa LPG an toàn 90L  │
│ • Cảm biến áp suất chỉ thị   │       │ • Thử nghiệm chu trình chuẩn │       │ • Đánh giá độ bền, độ êm dịu,│
│   Kistler, Optical Encoder   │       │   13 chế độ ECE R49          │       │   tính ổn định gia tốc xe    │
└──────────────┬───────────────┘       └──────────────┬───────────────┘       └──────────────┬───────────────┘
               │                                      │                                      │
               └──────────────────────────────────────┼──────────────────────────────────────┘
                                                      │
                                                      ▼
                       ┌──────────────────────────────────────────────────────────────┐
                       │          HỆ THỐNG THU THẬP VÀ PHÂN TÍCH DỮ LIỆU ĐỒNG BỘ      │
                       ├──────────────────────────────────────────────────────────────┤
                       │ • Tủ phân tích khí xả CEB-II (Horiba / AVL)                  │
                       │ • Thiết bị đo độ khói độ đục AVL 415S Smoke Meter            │
                       │ • Cảm biến gia tốc rung động động cơ $\Delta K_{\text{Acc}}$ │
                       │ • Máy tính giao tiếp chuẩn RS232 giám sát phần mềm ELC       │
                       └──────────────────────────────────────────────────────────────┘

Quy trình nghiên cứu rigorous

Quy trình thu thập dữ liệu tuân thủ nghiêm ngặt quy chuẩn thử nghiệm quốc tế:

• Chu trình thử nghiệm: Áp dụng chu trình thử tĩnh châu Âu 13 chế độ (ECE R49) quy định cụ thể tốc độ trục khuỷu và phần trăm tải trọng (từ 10% đến 100% tải tại tốc độ mô-men cực đại và tốc độ định mức).
• Hệ thống đo lường và thiết bị phân tích:
  • Áp suất buồng cháy $P_z$ được thu thập bằng cảm biến áp điện Kistler có độ nhạy cao kết hợp bộ khuếch đại điện thế và bộ mã hóa góc quay trục khuỷu AVL Optical Encoder độ phân giải $0.1^\circ\text{TK}$.
  • Nồng độ phát thải độc hại khí xả ($\text{CO}$, $\text{CO}_2$, $\text{HC}$, $\text{NO}_x$) được phân tích liên tục bằng Tủ thiết bị phân tích phát thải CEB-II (Combustion Emission Bench - II).
  • Độ khói và muội than được định lượng bằng thiết bị đo độ đục khói AVL Smoke Meter.
  • Mức độ êm dịu và kích nổ được giám sát qua cảm biến đo gia tốc rung động động cơ ($\Delta K_{\text{Acc}}$).
• Thiết kế và chế tạo phần cứng điều khiển: Tác giả đã trực tiếp thiết kế bo mạch vi điều khiển trung tâm ELC sử dụng chip Atmel ATmega32 xung nhịp 16 MHz. Hệ thống tiếp nhận các tín hiệu đầu vào: cảm biến tốc độ động cơ (Ne), vị trí chân ga (TPS), áp suất và nhiệt độ LPG sau bộ hóa hơi ($P_{\text{LPG}}$, $T_{\text{LPG}}$), lưu lượng khí nạp (MAF). Tín hiệu đầu ra điều khiển độ rộng xung mở van điện từ vòi phun khí LPG với tần số đáp ứng mili-giây.

┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                              SƠ ĐỒ KHỐI PHẦN CỨNG BỘ ĐIỀU KHIỂN ELC (ATMEGA32)                        │
└───────────────────────────────────────────────────┬────────────────────────────────────────────────────┘
                                                    │
     ┌──────────────────────────────────────────────┴──────────────────────────────┐
     │                                                                             │
     ▼                                                                             ▼
┌──────────────────────────────────────────────┐               ┌───────────────────────────────────────────┐
│              TÍN HIỆU ĐẦU VÀO                │               │             XỬ LÝ TRUNG TÂM               │
├──────────────────────────────────────────────┤               ├───────────────────────────────────────────┤
│ • Cảm biến tốc độ vòng tua động cơ (Ne)      │               │        VI ĐIỀU KHIỂN ATmega32             │
│ • Cảm biến vị trí bàn đạp ga (TPS)           │──────────────►│ • Thuật toán giải mã tín hiệu ADC         │
│ • Cảm biến áp suất đường ống nạp / LPG (MAP) │               │ • Bảng dữ liệu hiệu chuẩn (Look-up Table) │
│ • Cảm biến nhiệt độ khí LPG & nước làm mát   │               │ • Thuật toán điều khiển chuyển tiếp tải   │
└──────────────────────────────────────────────┘               └─────────────────────┬─────────────────────┘
                                                                                     │
                                                                                     ▼
┌──────────────────────────────────────────────┐               ┌───────────────────────────────────────────┐
│            GIAO TIẾP VÀ GIÁM SÁT             │               │              CƠ CẤU CHẤP HÀNH             │
├──────────────────────────────────────────────┤               ├───────────────────────────────────────────┤
│ • Cổng giao tiếp máy tính nối tiếp RS232/COM │◄──────────────│ • Mạch kích công suất MOSFET (Driver)     │
│ • Giao diện GUI hiệu chỉnh thông số thời gian│               │ • Cụm van phun khí điện từ LPG           │
│   phun LPG theo thời gian thực (Real-time)   │               │ • Rơle đóng ngắt an toàn hệ thống gas     │
└──────────────────────────────────────────────┘               └───────────────────────────────────────────┘

Data và phân tích

Số liệu từ thực nghiệm được xử lý bằng các thuật toán giải mã tín hiệu số và phương pháp bình phương bé nhất để khớp đường cong đặc tính. Độ lặp lại của các phép đo tại mỗi chế độ thử nghiệm được thực hiện tối thiểu 3 lần, sai số ngẫu nhiên giữa các lần đo được khống chế dưới 3.5%. Mô hình mô phỏng trên phần mềm AVL BOOST được hiệu chỉnh (calibration) dựa trên đường đặc tính ngoài của động cơ khi chạy 100% diesel; độ lệch tương đối giữa mô men xoắn ($M_e$), suất tiêu hao nhiên liệu ($g_e$) và áp suất cực đại ($P_{\text{max}}$) giữa mô phỏng và thực nghiệm luôn duy trì trong dải tin cậy dưới 5%.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng trên hai đối tượng động cơ đã khẳng định những phát hiện mang tính đột phá:

┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                              TỔNG HỢP CÁC PHÁT HIỆN ĐỘT PHÁ CỦA ĐỀ TÀI                                │
└───────────────────────────────────────────────────┬────────────────────────────────────────────────────┘
                                                    │
     ┌──────────────────────────────────────────────┼──────────────────────────────────────────────┐
     ▼                                              ▼                                              ▼
┌──────────────────────────────┐       ┌──────────────────────────────┐       ┌──────────────────────────────┐
│     1. TRIỆT TIÊU BỒ HÓNG    │       │   2. TỶ LỆ THAY THẾ TỐI ƯU   │       │  3. LÙI GÓC PHUN SỚM KHỐNG   │
│         (SMOKE / SOOT)       │       │    $R_{\text{LPG}} = 15-25\%$│       │         CHẾ $\text{NO}_x$    │
├──────────────────────────────┤       ├──────────────────────────────┤       ├──────────────────────────────┤
│ • Giảm từ 35% đến 65% độ khói│       │ • Bảo toàn 100% công suất    │       │ • Lùi góc phun sớm diesel từ │
│   tại dải tải 75% - 100%.    │       │   và mô-men xoắn gốc.        │       │   $2^\circ$ đến $4^\circ$ TK │
│ • Hòa khí nạp đồng nhất làm  │       │ • Suất tiêu hao năng lượng   │       │   làm giảm mạnh đỉnh $T_z$,  │
│   suy giảm vùng giàu diesel. │       │   duy trì tương đương diesel.│       │   cắt giảm 12-25% $\text{NO}_x$│
└──────────────────────────────┘       └──────────────┬───────────────┘       └──────────────────────────────┘
                                                      │
                       ┌──────────────────────────────┴───────────────┐
                       ▼                                              ▼
┌──────────────────────────────────────────────┐               ┌───────────────────────────────────────────┐
│     4. HIỆN TƯỢNG PHÁT THẢI TẢI THẤP         │               │     5. ĐÁNH GIÁ CHU TRÌNH ECE R49         │
├──────────────────────────────────────────────┤               ├───────────────────────────────────────────┤
│ • Ở tải thấp (< 30%), $\text{HC}$ và         │               │ • Giảm phát thải tổng thể hạt bồ hóng     │
│   $\text{CO}$ tăng do hòa khí quá nghèo.     │               │   trên toàn chu trình chuẩn hóa.          │
│ • Giải pháp: ELC tự động ngắt cấp LPG,       │               │ • Động cơ chuyển tiếp êm dịu, không phát  │
│   chạy thuần diesel khi không tải.           │               │   sinh hiện tượng kích nổ cơ học.         │
└──────────────────────────────────────────────┘               └───────────────────────────────────────────┘

1. Cắt giảm đột phá phát thải hạt và độ đen khói xả (Smoke/Soot): Khi chạy lưỡng nhiên liệu LPG/diesel ở dải tải cao (75% - 100% tải), độ khói xả giảm mạnh từ 35% đến 65% so với chế độ chạy thuần diesel nguyên bản. Nguyên nhân do LPG được hòa trộn trước với không khí tạo thành hỗn hợp đồng nhất nghèo, giảm tỷ lệ vùng giàu nhiên liệu cục bộ (vốn là nguyên nhân gốc rễ sinh ra muội than trong các tia phun diesel).
2. Xác lập giới hạn tỷ lệ thay thế năng lượng tối ưu ($R_{\text{LPG}}$): Tỷ lệ thay thế năng lượng của LPG đạt hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao nhất trong dải $R_{\text{LPG}} = 15% - 25%$. Trong giới hạn này, động cơ duy trì hoàn toàn đường đặc tính ngoài về mô men ($M_e$) và công suất ($N_e$), suất tiêu hao năng lượng tương đương với khi chạy thuần diesel. Nếu vượt quá ngưỡng 30% LPG ở tải lớn, tốc độ tăng áp suất cực đại $(dP/d\varphi){\text{max}}$ tăng nhanh, làm biên độ dao động rung động $\Delta K{\text{Acc}}$ tăng cao, gây nguy cơ kích nổ và tổn hại cơ học.
3. Phát hiện nghịch lý phát thải tải thấp và giải pháp xử lý: Tại các chế độ tải nhỏ (< 30% tải) và chế độ không tải, hàm lượng $\text{HC}$ và $\text{CO}$ trong khí xả gia tăng đáng kể do hòa khí LPG/không khí quá loãng ($\lambda \gg 2.0$), màng lửa từ tia mồi diesel không thể lan truyền hết toàn bộ không gian buồng cháy, dẫn đến hiện tượng dập tắt màng lửa (flame quenching) tại vùng sát vách xilanh. Từ phát hiện này, thuật toán điều khiển của bộ ELC đã được lập trình để ngắt hoàn toàn việc cung cấp LPG ở chế độ không tải và tải thấp, đưa động cơ về trạng thái thuần diesel nhằm tối ưu hóa phát thải.
4. Giải tỏa mâu thuẫn $\text{NO}_x$ bằng hiệu chỉnh góc phun sớm: Tại chế độ toàn tải, khi bổ sung LPG, nồng độ $\text{NO}x$ có xu hướng gia tăng từ 8% đến 18% do tốc độ cháy nhanh đẩy nhiệt độ cháy cực đại lên cao. Luận án đã chứng minh trên thực nghiệm rằng việc lùi góc phun sớm diesel từ $2^\circ$ đến $4^\circ\text{TK}$ (ví dụ từ $10^\circ$ xuống $6^\circ\text{TK}$ trước ĐCT trên động cơ D1146TI) sẽ kéo giảm áp suất đỉnh $P{\text{max}}$ và nhiệt độ cục bộ, giúp phát thải $\text{NO}_x$ giảm mạnh về mức tương đương hoặc thấp hơn mức phát thải của động cơ diesel nguyên thủy mà không làm suy giảm đáng kể hiệu suất nhiệt.
5. Chứng nhận sự làm việc ổn định trên chu trình ECE R49 và xe khách thực tế: Kết quả đo kiểm phát thải tổng hợp trên chu trình ECE R49 khẳng định sự suy giảm rõ rệt của tổng lượng hạt bụi phát thải. Hệ thống thử nghiệm lắp đặt trên xe khách Transinco vận hành thực tế chứng minh tính ổn định cao, khả năng tăng tốc mượt mà, chuyển đổi linh hoạt giữa hai chế độ (thuần diesel và lưỡng nhiên liệu LPG/diesel) chỉ qua một công tắc chuyển mạch mà không gây giật cục hay chết máy.

                  ┌────────────────────────────────────────────────────────┐
                  │          SO SÁNH CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CHÍNH           │
                  │   (Động cơ Doosan D1146TI tại 100% Tải, 2000 v/ph)     │
                  └───────────────────────────┬────────────────────────────┘
                                              │
                     ┌────────────────────────┴────────────────────────┐
                     ▼                                                 ▼
      ┌─────────────────────────────┐                   ┌─────────────────────────────┐
      │     CHẾ ĐỘ THUẦN DIESEL     │                   │  DUAL-FUEL (20% LPG + LÙI   │
      │         (NGUYÊN BẢN)        │                   │     GÓC PHUN SỚM 4° TK)     │
      ├─────────────────────────────┤                   ├─────────────────────────────┤
      │ • Công suất ($N_e$): 100%   │                   │ • Công suất ($N_e$): ~100%  │
      │ • Độ khói (Smoke): Mức chuẩn│                   │ • Độ khói: GIẢM 45% - 60%   │
      │ • Phát thải $\text{NO}_x$: Chuẩn              │ • $\text{NO}_x$: TƯƠNG ĐƯƠNG/GIẢM 5%│
      │ • Suất tiêu hao dầu: 100%   │                   │ • Tiêu thụ Diesel: GIẢM ~20%│
      │ • Độ êm dịu: Định mức       │                   │ • Độ rung $\Delta K$: Ổn định │
      └─────────────────────────────┘                   └─────────────────────────────┘

Implications đa chiều

• Về mặt lý thuyết: Cung cấp cơ sở khoa học hoàn chỉnh về cơ chế cháy và động học phát thải của hỗn hợp hydrocarbon đa thành phần (C3/C4 kết hợp chuỗi C10-C20 của diesel), đóng góp dữ liệu thực nghiệm quý giá cho ngành nhiệt động lực học động cơ đốt trong.
• Về mặt phương pháp luận: Thiết lập quy trình nghiên cứu tích hợp chuẩn mực: Mô phỏng 1D $\rightarrow$ Đo kiểm động cơ nghiên cứu 1 xilanh $\rightarrow$ Đo kiểm động cơ thương mại 6 xilanh $\rightarrow$ Đánh giá chu trình chuẩn ECE R49 $\rightarrow$ Triển khai thực tế trên phương tiện giao thông.
• Về mặt ứng dụng thực tiễn: Tạo ra giải pháp hoán cải kỹ thuật khả thi, chi phí thấp cho hàng trăm nghìn phương tiện vận tải thương mại cũ chạy dầu diesel tại Việt Nam, kéo dài vòng đời phương tiện và đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải ngày càng nghiêm ngặt mà không đòi hỏi chi phí đầu tư thay mới đoàn xe.
• Về mặt chính sách và môi trường: Cung cấp luận cứ khoa học vững chắc để các cơ quan quản lý nhà nước xây dựng chính sách khuyến khích sử dụng nhiên liệu khí sạch (LPG, CNG), tận dụng nguồn khí đồng hành và sản phẩm lọc hóa dầu nội địa từ các nhà máy Dinh Cố, Dung Quất.

Limitations và Future Research

Mặc dù đạt được những kết quả đột phá, luận án thẳng thắn chỉ ra 4 giới hạn nghiên cứu kỹ thuật:

1. Phương thức cấp LPG: Hệ thống thực nghiệm trên động cơ D1146TI sử dụng phương thức cấp LPG qua bộ hòa trộn trung tâm trên đường ống nạp chung trước tuabin tăng áp hoặc trước cửa nạp, dẫn đến sự phân bố nồng độ khí LPG giữa các xilanh chưa đạt độ đồng đều tuyệt đối như phương thức phun khí điện tử đa điểm tuần tự (Sequential Port Injection) vào từng cửa nạp của từng xilanh.
2. Hệ thống xử lý khí xả sau động cơ (After-treatment systems): Đề tài tập trung tối ưu hóa quá trình cháy bên trong xilanh (in-cylinder optimization), chưa kết hợp với các công nghệ xử lý khí thải thụ động hiện đại như bộ lọc hạt bồ hóng DPF (Diesel Particulate Filter) hay bộ xúc tác khử $\text{NO}_x$ chọn lọc SCR (Selective Catalytic Reduction).
3. Giới hạn đo lường quang học: Nghiên cứu chưa áp dụng phương pháp chẩn đoán quang học laser trong buồng cháy trong suốt (Optical Engine) để trực quan hóa quá trình phát triển màng lửa và tương tác vòi phun ở cấp độ micro-giây.
4. Ảnh hưởng lâu dài đến tuổi thọ dầu bôi trơn: Đề tài mới dừng lại ở đánh giá tính năng phát thải và kinh tế kỹ thuật trong thời gian thử nghiệm tiêu chuẩn, chưa đánh giá độ suy biến hóa tính của dầu bôi trơn carte và độ mài mòn xupáp xả qua chu kỳ vận hành 100.000 km.

Định hướng nghiên cứu mở rộng:

• Phát triển hệ thống phun trực tiếp LPG lỏng áp suất cao vào buồng cháy (LPDi - Liquid Phase LPG Direct Injection) phối hợp với hệ thống Common Rail diesel đa giai đoạn (Multiple Injections).
• Ứng dụng thuật toán điều khiển thích nghi thông minh (Adaptive Closed-loop Control) dựa trên cảm biến áp suất chỉ thị buồng cháy theo thời gian thực hoặc cảm biến ion hóa màng lửa.
• Thử nghiệm kết hợp nhiên liệu LPG sinh học (Bio-LPG) với dầu Biodiesel gốc thực vật để hướng tới chu trình vận tải trung hòa carbon.
• Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần Propan/Butan thay đổi theo mùa đến thuật toán tự động hiệu chỉnh góc phun và lượng phun.

Tác động và ảnh hưởng

• Tác động học thuật: Công trình là tài liệu tham khảo chuyên sâu chuẩn mực tại Việt Nam về công nghệ lưỡng nhiên liệu khí-diesel, mở ra hàng loạt đề tài nghiên cứu tiếp nối về CNG/diesel, $\text{H}_2$/diesel và Bio-fuels. Các bài báo khoa học xuất bản từ luận án trên các tạp chí chuyên ngành uy tín (Tạp chí Giao thông Vận tải, Tạp chí Cơ khí Việt Nam) đã tạo nguồn trích dẫn quan trọng cho cộng đồng nghiên cứu động cơ nhiệt.
• Chuyển đổi công nghiệp vận tải: Cung cấp bộ giải pháp kỹ thuật nội địa hóa (từ sơ đồ nguyên lý, mạch phần cứng ELC, phần mềm điều khiển đến quy trình hiệu chuẩn) giúp các doanh nghiệp vận tải hành khách và hàng hóa có thể chủ động chuyển đổi phương tiện với chi phí chỉ bằng 15-20% so với việc nhập khẩu các bộ kít chuyển đổi nguyên chiếc từ châu Âu.
• Tác động môi trường xã hội: Nếu áp dụng giải pháp lưỡng nhiên liệu LPG/diesel cho toàn bộ mạng lưới xe buýt đô thị tại các thành phố lớn như Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh, lượng bụi mịn phát thải ra môi trường có thể cắt giảm hàng nghìn tấn mỗi năm, cải thiện trực tiếp chỉ số chất lượng không khí đô thị (AQI).
• Hội nhập quốc tế: Kết quả nghiên cứu chứng minh năng lực tự chủ công nghệ của các nhà khoa học Việt Nam trong việc làm chủ các trang thiết bị thí nghiệm tối tân (AVL) và giải quyết các bài toán kỹ thuật phức tạp theo tiêu chuẩn toàn cầu ECE R49.

Đối tượng hưởng lợi

• Nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Động lực học & Cơ khí Giao thông: Tiếp cận phương pháp luận nghiên cứu kết hợp giữa mô phỏng 1D chuyên sâu và đo kiểm thực nghiệm chuẩn hóa; kế thừa các mô hình toán học và thuật toán điều khiển.
• Các nhà khoa học và chuyên gia Động cơ đốt trong: Khai thác các phát hiện về động học phát thải và cơ chế dập tắt màng lửa của hòa khí nghèo để phát triển các lý thuyết buồng cháy tiên tiến.
• Doanh nghiệp R&D Ô tô và các đơn vị hoán cải phương tiện: Ứng dụng trực tiếp bản vẽ thiết kế mạch điều khiển ELC, thuật toán nhúng trên vi điều khiển ATmega32 và quy trình lắp đặt an toàn bình khí LPG trên phương tiện giao thông.
• Cơ quan quản lý nhà nước và hoạch định chính sách: Sử dụng các số liệu thực chứng để xây dựng lộ trình quy chuẩn khí thải, ban hành các tiêu chuẩn kỹ thuật an toàn đối với phương tiện giao thông sử dụng khí đốt hóa lỏng (Autogas).

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì và đã mở rộng lý thuyết nào?

Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất là việc mở rộng Lý thuyết quá trình cháy hòa khí hai pha phân tầng (Stratified Dual-Fuel Combustion Theory) áp dụng cho môi trường hòa trộn khí đồng nhất Propan/Butan nén kết hợp tia phun dầu diesel mồi áp suất cao. Luận án đã tích hợp thành công cơ chế động học hóa học mở rộng Extended Zeldovich và mô hình tạo bồ hóng Hiroyasu cải biên trên nền tảng nhiệt động học AVL BOOST, làm sáng tỏ quy luật triệt tiêu mầm bồ hóng nhờ tỷ lệ $\text{H/C}$ cao của phân tử LPG.

2. Điểm mới về phương pháp nghiên cứu so với các công trình quốc tế tiền nhiệm?

So với các nghiên cứu của Erkus et al. (2013) (chỉ khảo sát trên động cơ xăng) hay Poonia et al. (2011) (chỉ đo kiểm ở các điểm tải tĩnh đơn lẻ), luận án của Nguyễn Tường Vi đã tạo bước đột phá phương pháp luận khi:

• Kết hợp song song mô hình hóa 1D giải tích trên phần mềm AVL BOOST với ngôn ngữ FORTRAN.
• Thiết kế trọn vẹn phần cứng và phần mềm điều khiển vi xử lý nhúng ELC chuyên biệt cho chu trình lưỡng nhiên liệu.
• Đánh giá toàn diện trên chu trình thử tĩnh chuẩn hóa quốc tế 13 chế độ ECE R49 trên động cơ đa xilanh và kiểm chứng thực địa trên xe khách thương mại.

3. Phát hiện bất ngờ nhất trong quá trình thực nghiệm là gì và cơ chế giải thích?

Phát hiện bất ngờ nhất là sự gia tăng đột biến của phát thải $\text{HC}$ và $\text{CO}$ ở dải tải thấp (< 30% tải) khi cấp LPG, trái ngược hoàn toàn với xu hướng giảm phát thải ở dải tải cao. Cơ chế khoa học được luận án giải thích là do ở tải thấp, lượng không khí nạp lớn khiến hòa khí LPG/không khí trở nên quá loãng ($\lambda \gg 2.0$), vượt quá giới hạn bắt cháy dưới của propan/butan; màng lửa xuất phát từ các tia mồi diesel bị dập tắt trước khi kịp lan truyền tới các vùng biên sát vách xilanh (quench zone). Luận án đã khắc phục hiện tượng này bằng thuật toán ELC tự động ngắt hoàn toàn LPG ở chế độ không tải.

4. Đề tài có cung cấp quy trình nhân bản (Replication Protocol) hoàn chỉnh không?

Luận án cung cấp một quy trình nhân bản kỹ thuật chi tiết và minh bạch bao gồm:

• Sơ đồ nguyên lý điện tử toàn diện của bộ ELC với chip ATmega32, sơ đồ mạch nguồn, mạch xử lý tín hiệu cảm biến biến trở/điện từ, mạch kích công suất MOSFET lái vòi phun gas.
• Lưu đồ thuật toán điều khiển chi tiết cho từng chế độ vận hành (không tải, chuyển tiếp có tải, có tải định mức).
• Kết cấu cơ khí bộ hóa hơi LPG sử dụng nước làm mát động cơ, van an toàn điện từ và vị trí bố trí bình gas 90 lít trên khung gầm xe khách Transinco.

5. Kế hoạch nghiên cứu 10 năm tiếp theo được định hình như thế nào?

Kế hoạch nghiên cứu dài hạn hướng tới:

• Nâng cấp hệ thống cung cấp LPG sang công nghệ phun trực tiếp trạng thái lỏng áp suất cao (LPDi) đồng bộ với hệ thống Common Rail diesel điện tử.
• Phát triển hệ thống điều khiển vòng kín thích nghi (Adaptive Closed-loop ECU) tích hợp trí tuệ nhân tạo và cảm biến đo áp suất chỉ thị buồng cháy.
• Mở rộng ứng dụng công nghệ Dual-fuel sang các loại nhiên liệu xanh thế hệ mới gồm Bio-LPG, Dimethyl Ether (DME) và Hydro ($\text{H}_2$) phối hợp cùng dầu Biodiesel B20/B100.

Kết luận

Luận án tiến sĩ "Nghiên cứu sử dụng LPG làm nhiên liệu thay thế trên động cơ diesel hiện hành" của NCS Nguyễn Tường Vi đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu khoa học và thực tiễn đề ra với 5 kết luận cốt lõi:

1. Khẳng định tính khả thi vượt trội: Chứng minh LPG là nhiên liệu thay thế lý tưởng cho động cơ diesel hiện hành theo phương thức lưỡng nhiên liệu mà không cần can thiệp thay đổi cấu trúc cơ khí cơ bản của động cơ.
2. Hiệu quả môi trường đột phá: Cắt giảm từ 35% đến 65% phát thải muội than (Smoke/Soot) ở dải tải định mức, giải quyết nút thắt phát thải lớn nhất của động cơ diesel truyền thống.
3. Xác lập thông số vận hành tối ưu: Xác định tỷ lệ thay thế năng lượng LPG tối ưu trong khoảng 15% đến 25%; đồng thời xác lập giải pháp công nghệ lùi góc phun sớm diesel từ $2^\circ$ đến $4^\circ\text{TK}$ để triệt tiêu hoàn toàn sự gia tăng phát thải $\text{NO}_x$.
4. Làm chủ công nghệ điều khiển: Thiết kế, chế tạo thành công bộ điều khiển điện tử ELC trên nền tảng vi điều khiển ATmega32 với thuật toán điều khiển đa chế độ linh hoạt, có khả năng tự động ngắt cấp LPG ở chế độ không tải để tránh lãng phí và kiểm soát phát thải $\text{HC/CO}$.
5. Thành công trong chuyển giao thực địa: Thử nghiệm thành công trên chu trình thử chuẩn quốc tế ECE R49 và vận hành ổn định, an toàn trên xe khách thương mại Transinco tại Hà Nội.

Công trình tạo ra bước tiến quan trọng trong việc hoàn thiện lý thuyết quá trình cháy lưỡng nhiên liệu, mở ra 3 hướng nghiên cứu chuyên sâu mới về điều khiển thích nghi chu trình công tác, công nghệ phun lỏng trực tiếp LPDi và ứng dụng nhiên liệu sinh học Bio-LPG, để lại dấu ấn khoa học và giá trị ứng dụng bền vững cho ngành công nghiệp động lực và giao thông xanh tại Việt Nam.