Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bio-oils/Biodiesel trên động cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ

6,792
520
102
70
thời còn đo được h s dư lượng không khí .
Hình 3-8. Mô hình tủ CEB–II
1. Máy tính; 2. Khi SCU; 2a. Khi làm nóng; 2b. Khi làm lnh; 2c. Khối điều
khin SCU; 2d. Vùng dành cho EGR; 3. Vùng đặt các b phân tích; 4. Bảng đồng
h khí; 5. Công tc h thng; 6. Khi chẩn đoán.
* Nguyên lý làm vic ca b phân tích CO
CO hp th tia hng ngoi c sóng khoảng 4,7µm. Như thể hin hình
3.9, khi cần đo lưng CO trong khí mu, khí mẫu được đưa vào buồng (4). Tia
hng ngoi to ra bi đèn (1) đi qua buồng (4) và bung (8). Do bung (4) có CO
nên mt phn tia hng ngoi b hp th, còn bung (8) ch cha N
2
vy tia
hng ngoại đi qua hoàn toàn. Để ng hng ngoại đi qua hai buồng là như nhau đĩa
(3) được điều khiển quay, trên đĩa (3) có xẻ các rãnh sao cho thi gian cho tia hng
ngoi qua rãnh trong rãnh ngoài là bằng nhau. Sau khi đi qua hai buồng (4)
(8), tia hng ngoi ti bung (5) và bung (7). Trong hai bung này có cha CO tia
hng ngoi s b hp th hoàn toàn bởi khí này làm tăng nhiệt độ ca khi khí
trong bung (5) và bung (7), tương ứng vi s tăng nhiệt đ là s tăng áp suất. Hai
buồng (5) và (7) được ngăn cách với nhau bng mt màng cao su.
70 thời còn đo được hệ số dư lượng không khí . Hình 3-8. Mô hình tủ CEB–II 1. Máy tính; 2. Khối SCU; 2a. Khối làm nóng; 2b. Khối làm lạnh; 2c. Khối điều khiển SCU; 2d. Vùng dành cho EGR; 3. Vùng đặt các bộ phân tích; 4. Bảng đồng hồ khí; 5. Công tắc hệ thống; 6. Khối chẩn đoán. * Nguyên lý làm việc của bộ phân tích CO CO hấp thụ tia hồng ngoại ở bước sóng khoảng 4,7µm. Như thể hiện ở hình 3.9, khi cần đo lượng CO có trong khí mẫu, khí mẫu được đưa vào buồng (4). Tia hồng ngoại tạo ra bởi đèn (1) đi qua buồng (4) và buồng (8). Do buồng (4) có CO nên một phần tia hồng ngoại bị hấp thụ, còn buồng (8) chỉ có chứa N 2 vì vậy tia hồng ngoại đi qua hoàn toàn. Để lượng hồng ngoại đi qua hai buồng là như nhau đĩa (3) được điều khiển quay, trên đĩa (3) có xẻ các rãnh sao cho thời gian cho tia hồng ngoại qua rãnh trong và rãnh ngoài là bằng nhau. Sau khi đi qua hai buồng (4) và (8), tia hồng ngoại tới buồng (5) và buồng (7). Trong hai buồng này có chứa CO tia hồng ngoại sẽ bị hấp thụ hoàn toàn bởi khí này và làm tăng nhiệt độ của khối khí trong buồng (5) và buồng (7), tương ứng với sự tăng nhiệt độ là sự tăng áp suất. Hai buồng (5) và (7) được ngăn cách với nhau bằng một màng cao su.
71
Hình 3-9. Sơ đồ cấu tạo của bộ phận phân tích khí CO
1.Bung phát tia hng ngoi; 2.Màn chắn; 3.Đĩa khoét các rãnh; 4.Buồng cha k
mu; 5.Bung chứa khí CO được ngăn bằng mt màng chn cao su; 6.Thiết b đo
độ võng ca màng; 7.Bung cha khí CO được ngăn bằng mt tm màng cao su;
8.Bung cha khí mu
Trong hai chùm tia hng ngoi thì chùm tia hng ngoại đi qua buồng (4) đã
b hp th mt phn tại đó vậy s hp th tia hng ngoi ti buồng (5) ít hơn
buồng (7) do đó có sự chênh lch áp sut gia hai bung. S chênh lch áp sut này
làm cho màng cao su b cong, tiến hành đo độ cong có th tính được độ chênh lch
áp sut. Qua tính toán chênh áp sut s biết được lượng CO đã hấp th tia hng
ngoi, chính là lượng CO có trong mu khí thi.
Khi đo CO trong khí thi bằng phương pháp hồng ngoi phải tính đến các
điều kin gây sai số. Đặc bit là s hp th của hơi nước. Vì vy phi có bin pháp
hiu chnh giá tr đo. Thông thường hiu chnh giá tr đo bằng cách lc hết nước
hoặc quy định giá tr nh hưởng của nước trong các khoảng đo.
* Nguyên lý làm vic ca b phân tích NO và NO
x
Thiết b hoạt động da vào hiện tượng quang hóa để xác định hàm lượng NO
NO
x
. Thc chất phương pháp này là đo cường độ ánh sáng do các phn t NO
2
hot tính sinh ra. NO
2
hot tính đưc to ra trong bung phn ng qua phn ng:
NO + O
3
= NO
2
* + O
2
Không khí được đưa vào một đường và được cho qua b to ôzôn, trong b
71 Hình 3-9. Sơ đồ cấu tạo của bộ phận phân tích khí CO 1.Buồng phát tia hồng ngoại; 2.Màn chắn; 3.Đĩa khoét các rãnh; 4.Buồng chứa khí mẫu; 5.Buồng chứa khí CO được ngăn bằng một màng chắn cao su; 6.Thiết bị đo độ võng của màng; 7.Buồng chứa khí CO được ngăn bằng một tấm màng cao su; 8.Buồng chứa khí mẫu Trong hai chùm tia hồng ngoại thì chùm tia hồng ngoại đi qua buồng (4) đã bị hấp thụ một phần tại đó vì vậy sự hấp thụ tia hồng ngoại tại buồng (5) ít hơn buồng (7) do đó có sự chênh lệch áp suất giữa hai buồng. Sự chênh lệch áp suất này làm cho màng cao su bị cong, tiến hành đo độ cong có thể tính được độ chênh lệch áp suất. Qua tính toán chênh áp suất sẽ biết được lượng CO đã hấp thụ tia hồng ngoại, chính là lượng CO có trong mẫu khí thải. Khi đo CO trong khí thải bằng phương pháp hồng ngoại phải tính đến các điều kiện gây sai số. Đặc biệt là sự hấp thụ của hơi nước. Vì vậy phải có biện pháp hiệu chỉnh giá trị đo. Thông thường hiệu chỉnh giá trị đo bằng cách lọc hết nước hoặc quy định giá trị ảnh hưởng của nước trong các khoảng đo. * Nguyên lý làm việc của bộ phân tích NO và NO x Thiết bị hoạt động dựa vào hiện tượng quang hóa để xác định hàm lượng NO và NO x . Thực chất phương pháp này là đo cường độ ánh sáng do các phần tử NO 2 hoạt tính sinh ra. NO 2 hoạt tính được tạo ra trong buồng phản ứng qua phản ứng: NO + O 3 = NO 2 * + O 2 Không khí được đưa vào một đường và được cho qua bộ tạo ôzôn, trong bộ
72
này O
2
trong không khí được to thành O
3
nh tia lửa điện và được đưa đến bung
phn ng.
Hình 3-10. Sơ đồ cấu tạo của bộ phân tích NO và NO
x
1.B phn to khí ôzôn;2.B phn chuyển đổi NO
2
thành NO; 3.Bung phn ứng đo
NO
x
các đường dn khí ôzôn khí mu; 4.Bung phn ứng đo NO các
đường dn khí ôzôn khí mu; 5.B phn hủy ôzôn trước khi đưa ra ngoài môi
trưng;6.B phận đo cường độ sáng
Để đo lượng NO trong khí thi, khí thải được đưa trực tiếp vào bung
phn ng. Trong bung phn ng có O
3
vì vy mt phn NO có trong khí thi mu
s phn ng vi O
3
và to ra NO
2
hot tính (NO
2
*), NO
2
hot tính tn ti không lâu
trong điều kiện bình thường vy s t động chuyn v NO
2
không hot tính
bằng cách phóng đi mt phần năng lượng dưới dạng tia sáng. Đo cường độ tia sáng
thu được và dựa vào đó để xác định lượng NO phn ng. T ng NO phn ng có
th tính ra lưng NO có trong khí thi mu.
Để đo lượng NO
x
có trong mu khí thi, mẫu này được đi qua một b chuyn
đổi t NO
2
thành NO. Quá trình đo được thc hiện như đối vi thành phn NO, kết
qu thu được là lượng NO
x
có trong khí thi.
* Nguyên lý làm vic ca h thống đo HC
Khí mu cần đo được đưa vào hệ thng áp suất 580 mbar lưu lượng
1500 l/h. Khí mu và khí cháy (hn hp H
2
/He
2
có áp suất 1050 mbar và lưu lượng
30 l/h) được hòa trn với nhau và đưa o bung cháy vi áp sut 680 mbar.
72 này O 2 trong không khí được tạo thành O 3 nhờ tia lửa điện và được đưa đến buồng phản ứng. Hình 3-10. Sơ đồ cấu tạo của bộ phân tích NO và NO x 1.Bộ phận tạo khí ôzôn;2.Bộ phận chuyển đổi NO 2 thành NO; 3.Buồng phản ứng đo NO x có các đường dẫn khí ôzôn và khí mẫu; 4.Buồng phản ứng đo NO có các đường dẫn khí ôzôn và khí mẫu; 5.Bộ phận hủy ôzôn trước khi đưa ra ngoài môi trường;6.Bộ phận đo cường độ sáng Để đo lượng NO có trong khí thải, khí thải được đưa trực tiếp vào buồng phản ứng. Trong buồng phản ứng có O 3 vì vậy một phần NO có trong khí thải mẫu sẽ phản ứng với O 3 và tạo ra NO 2 hoạt tính (NO 2 *), NO 2 hoạt tính tồn tại không lâu trong điều kiện bình thường vì vậy nó sẽ tự động chuyển về NO 2 không hoạt tính bằng cách phóng đi một phần năng lượng dưới dạng tia sáng. Đo cường độ tia sáng thu được và dựa vào đó để xác định lượng NO phản ứng. Từ lượng NO phản ứng có thể tính ra lượng NO có trong khí thải mẫu. Để đo lượng NO x có trong mẫu khí thải, mẫu này được đi qua một bộ chuyển đổi từ NO 2 thành NO. Quá trình đo được thực hiện như đối với thành phần NO, kết quả thu được là lượng NO x có trong khí thải. * Nguyên lý làm việc của hệ thống đo HC Khí mẫu cần đo được đưa vào hệ thống có áp suất 580 mbar và lưu lượng 1500 l/h. Khí mẫu và khí cháy (hỗn hợp H 2 /He 2 có áp suất 1050 mbar và lưu lượng 30 l/h) được hòa trộn với nhau và đưa vào buồng cháy với áp suất là 680 mbar.
73
Trong bung phn ng, hn hp khí (20% O
2
, 80% N
2
) được bơm vào làm môi
trưng cháy.
Hình 3-11. Sơ đồ nguyên lý hệ thống đo HC
Khi khí mẫu khí cháy được đưa vào, bộ đánh lửa bt tia lửa đốt cháy.
Trong điều kiện như vậy khí HC không cháy b b y liên kết to thành các
ion. Các ion sinh ra trong môi trường có t trường ca cặp điện cc, s b hút v hai
bn cc và tạo thành dòng điện trong mạch. Dòng điện được khuếch đại khi đi qua
b khuếch đại và được đưa tới b đo điện áp.
Khí cháy được hút ra nh độ chân không đầu ra. Độ chân không này đưc
sinh ra do lung khí nén thi qua ti ming hút. Dựa vào cường độ dòng điện sinh
ra có th đánh giá được lượng HC có trong khí mu.
* Thiết b đo phát thải ht
Sơ đồ h thng thiết b đo phát thải ht PM bng thiết b Smart Sampler th
hin trên hình 3.12. Thiết b này do hãng AVL nghiên cu phát trin da trên
nguyên lý ly mu mt phần lưu lượng (Partial Flow). Thiết b này dùng để đo chỉ
s PM trong khí thải động cơ diesel lắp trên xe ti theo tiêu chun Euro 2 (chu trình
th ECE R49).
73 Trong buồng phản ứng, hỗn hợp khí (20% O 2 , 80% N 2 ) được bơm vào làm môi trường cháy. Hình 3-11. Sơ đồ nguyên lý hệ thống đo HC Khi khí mẫu và khí cháy được đưa vào, bộ đánh lửa bật tia lửa đốt cháy. Trong điều kiện như vậy khí HC không cháy mà bị bẻ gãy liên kết tạo thành các ion. Các ion sinh ra trong môi trường có từ trường của cặp điện cực, sẽ bị hút về hai bản cực và tạo thành dòng điện trong mạch. Dòng điện được khuếch đại khi đi qua bộ khuếch đại và được đưa tới bộ đo điện áp. Khí cháy được hút ra nhờ độ chân không ở đầu ra. Độ chân không này được sinh ra do luồng khí nén thổi qua tại miệng hút. Dựa vào cường độ dòng điện sinh ra có thể đánh giá được lượng HC có trong khí mẫu. * Thiết bị đo phát thải hạt Sơ đồ hệ thống thiết bị đo phát thải hạt PM bằng thiết bị Smart Sampler thể hiện trên hình 3.12. Thiết bị này do hãng AVL nghiên cứu và phát triển dựa trên nguyên lý lấy mẫu một phần lưu lượng (Partial Flow). Thiết bị này dùng để đo chỉ số PM trong khí thải động cơ diesel lắp trên xe tải theo tiêu chuẩn Euro 2 (chu trình thử ECE R49).
74
Hình 3-12. Cấu hình thiết bị SPC 472
H thng Smart Sampler SPC 472 mô phỏng tương đối đầy đủ và chính xác
điều kin hình thành cht thi dng ht PM trong t nhiên. Thiết b SPC 472 gm 2
khi chính: Main Control Cabinet (khối điều khin chính) chứa đựng hầu như toàn
b các thiết b quan trng của SPC 472 như hệ thống phân tích khí, các bơm hút,
các cm biến quan trọng đo áp suất, nhiệt độ, lưu lượng khối lượng, toàn b h
thống điện,.... Tunnel and Filter rack (ng làm loãng và b lọc) là nơi hoà trộn làm
loãng khí thải để đưa vào lọc phân tích. Filter rack giá mang b lc th di
chuyn gn ng thi vi khong cách không quá 1m.
3.1.3. Đối tượng thử nghiệm
Động diesel D243 không thay đổi kết cấu thông snguyên bản của
động cơ (bảng 3.1)
Bảng 3.1. Các thông số cơ bản của động cơ diesel D243
STT
Thông s
Kí hiu
Giá tr
Đơn vị
1
Công suất định mc
N
e
80
Mã lc
2
S xi lanh
i
4
3
Th t n
1-3-4-2
4
S vòng quay định mc
n
e
2000
Vòng/phút
5
S vòng quay cc đi
n
max
2200
Vòng/phút
74 Hình 3-12. Cấu hình thiết bị SPC 472 Hệ thống Smart Sampler SPC 472 mô phỏng tương đối đầy đủ và chính xác điều kiện hình thành chất thải dạng hạt PM trong tự nhiên. Thiết bị SPC 472 gồm 2 khối chính: Main Control Cabinet (khối điều khiển chính) chứa đựng hầu như toàn bộ các thiết bị quan trọng của SPC 472 như hệ thống phân tích khí, các bơm hút, các cảm biến quan trọng đo áp suất, nhiệt độ, lưu lượng khối lượng, toàn bộ hệ thống điện,.... Tunnel and Filter rack (ống làm loãng và bộ lọc) là nơi hoà trộn làm loãng khí thải để đưa vào lọc phân tích. Filter rack là giá mang bộ lọc có thể di chuyển gần ống thải với khoảng cách không quá 1m. 3.1.3. Đối tượng thử nghiệm Động cơ diesel D243 không thay đổi kết cấu và thông số nguyên bản của động cơ (bảng 3.1) Bảng 3.1. Các thông số cơ bản của động cơ diesel D243 STT Thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị 1 Công suất định mức N e 80 Mã lực 2 Số xi lanh i 4 3 Thứ tự nổ 1-3-4-2 4 Số vòng quay định mức n e 2000 Vòng/phút 5 Số vòng quay cực đại n max 2200 Vòng/phút
75
STT
Thông s
Kí hiu
Giá tr
Đơn vị
6
Hành trình piston
S
125
mm
7
Đưng kính xylanh
D
110
mm
8
T s nén
16.5
9
Sut tiêu hao nhiên liu DO
g
240
g/kw.h
10
Góc phun sm
24
Độ TK
11
Góc m sm ca xupáp np
1
10
Độ TK
12
Góc đóng mun ca xupáp np
2
46
Độ TK
13
Góc m sm ca xupáp thi
1
46
Độ TK
14
Góc đóng mun ca xupáp thi
2
10
Độ TK
Hn hp nhiên liu bio-oils/biodiesel đưc hâm nóng đến nhiệt độ 80
o
C
nhiên liu diesel truyn thng.
3.1.4. Điều kiện và quy trình thử nghiệm
3.1.4.1. Điều kiện thử nghiệm
Trưc khi tiến hành th nghiệm, động cơ, hệ thng hâm nóng nhiên liu kiu
tích hợp điện - khí x các thiết b đo được kim tra k ỡng để đảm bảo độ
chính xác vn hành tt ca các thiết b h thống. Động cơ được hoạt động
trong điu kin t nhiên vi nhit đ khong 30
0
C.
Nhiên liệu dùng cho động cơ kể c khi khởi động lnh là hn hp nhiên liu,
s dng trc tiếp trên động D243, các thông kết cu của động cơ và hệ thng
phc v được gi nguyên bn.
3.1.4.2. Quy trình thử nghiệm
Ngt h thng du DO cung cấp cho động sau khi đã thử nghiệm đo
các ch tiêu v kinh tế, k thut và phát thi. Nối đường cp hn hp nhiên liu bio-
oils/biodiesel vào trước bơm cao áp của động cơ D243.
Hâm nóng hn hp nhiên liu bio-oils/biodiesel bằng năng lượng điện đến
nhit đ 80
0
C nhm phc v cho quá trình khi đng lnh ca động cơ.
75 STT Thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị 6 Hành trình piston S 125 mm 7 Đường kính xylanh D 110 mm 8 Tỷ số nén  16.5 9 Suất tiêu hao nhiên liệu DO g 240 g/kw.h 10 Góc phun sớm  24 Độ TK 11 Góc mở sớm của xupáp nạp  1 10 Độ TK 12 Góc đóng muộn của xupáp nạp  2 46 Độ TK 13 Góc mở sớm của xupáp thải  1 46 Độ TK 14 Góc đóng muộn của xupáp thải  2 10 Độ TK Hỗn hợp nhiên liệu bio-oils/biodiesel được hâm nóng đến nhiệt độ 80 o C và nhiên liệu diesel truyền thống. 3.1.4. Điều kiện và quy trình thử nghiệm 3.1.4.1. Điều kiện thử nghiệm Trước khi tiến hành thử nghiệm, động cơ, hệ thống hâm nóng nhiên liệu kiểu tích hợp điện - khí xả và các thiết bị đo được kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo độ chính xác và vận hành tốt của các thiết bị và hệ thống. Động cơ được hoạt động trong điều kiện tự nhiên với nhiệt độ khoảng 30 0 C. Nhiên liệu dùng cho động cơ kể cả khi khởi động lạnh là hỗn hợp nhiên liệu, sử dụng trực tiếp trên động cơ D243, các thông kết cấu của động cơ và hệ thống phục vụ được giữ nguyên bản. 3.1.4.2. Quy trình thử nghiệm Ngắt hệ thống dầu DO cung cấp cho động cơ sau khi đã thử nghiệm và đo các chỉ tiêu về kinh tế, kỹ thuật và phát thải. Nối đường cấp hỗn hợp nhiên liệu bio- oils/biodiesel vào trước bơm cao áp của động cơ D243. Hâm nóng hỗn hợp nhiên liệu bio-oils/biodiesel bằng năng lượng điện đến nhiệt độ 80 0 C nhằm phục vụ cho quá trình khởi động lạnh của động cơ.
76
Sau khi hâm nóng hn hp nhiên liu bio-oils/biodiesel, bật bơm tuần hoàn
để hn hp nhiên liu tun hoàn vào thiết b tn dng nhit khí x vi mục đích
gim ng sut nhit ca thiết b.
Đo các chỉ tiêu kinh tế, k thut và phát thi ca động cơ D243 vi hn hp
nhiên liu bio-oils/biodiesel nhiệt độ 80
0
C các chế độ đặc tính tải đặc tính
ngoài của động cơ, so sánh đối chng vi nhiên liu DO. Mỗi điểm đo thực hin 03
ln và ly kết qu trung bình.
3.2. Phân tích đánh giá kết quả thử nghiệm
3.2.1. Công suất của động cơ, Ne (kW)
Bảng 3.2. Giá trị công suất của động cơ
Vòng quay
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
Ne_DO
27.42
34.17
42.72
49.24
54.27
56.15
56.08
Ne_B40V60
24.93
30.58
37.37
43.48
47.68
50.24
49.87
Hình 3-13. Đồ thị công suất – vòng quay Ne = f (n)
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
Công suất (kW)
Vòng quay (v/p)
Đồ thị công suất-vòng quay Ne=f(n)
Ne_DO Ne_B40V60
76 Sau khi hâm nóng hỗn hợp nhiên liệu bio-oils/biodiesel, bật bơm tuần hoàn để hỗn hợp nhiên liệu tuần hoàn vào thiết bị tận dụng nhiệt khí xả với mục đích giảm ứng suất nhiệt của thiết bị. Đo các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật và phát thải của động cơ D243 với hỗn hợp nhiên liệu bio-oils/biodiesel ở nhiệt độ 80 0 C ở các chế độ đặc tính tải và đặc tính ngoài của động cơ, so sánh đối chứng với nhiên liệu DO. Mỗi điểm đo thực hiện 03 lần và lấy kết quả trung bình. 3.2. Phân tích đánh giá kết quả thử nghiệm 3.2.1. Công suất của động cơ, Ne (kW) Bảng 3.2. Giá trị công suất của động cơ Vòng quay 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Ne_DO 27.42 34.17 42.72 49.24 54.27 56.15 56.08 Ne_B40V60 24.93 30.58 37.37 43.48 47.68 50.24 49.87 Hình 3-13. Đồ thị công suất – vòng quay Ne = f (n) 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 Công suất (kW) Vòng quay (v/p) Đồ thị công suất-vòng quay Ne=f(n) Ne_DO Ne_B40V60
77
T kết qu thc nghim bng 3.2 và hình 3.13 cho thy công sut của động
cơ khi sử dng nhiên liu DO khi s dng hn hp nhiên liu bio-oils/biodiesel
s thay đổi cùng quy lut. Khi vòng quay của động tăng thì công suất ca
động cơ cũng tăng và đạt công sut ln nht vòng quay 2000 v/p, ti vòng quay
này thì công sut của động cơ khi sử dng hn hp nhiên liu nh hơn công suất
ca động cơ khi sử dng nhiên liu DO khong 10,52%, mt phn là do nhit tr ca
hn hp nhiên liu thấp hơn nhiệt tr ca nhiên liu DO. Vy t kết qu th nghim
trên cho thy công sut của động khi s dng hn hp nhiên liu bio-
oils/biodiesel được hâm đến 80
0
C nh hơn công sut của động cơ khi sử dng nhiên
liu (DO) trong khong (9,08 - 12,52)%, tính trên toàn di tc đ là 11,08%.
3.2.2. Mômen của động cơ, Me (N.m)
Bảng 3.3. Giá trị mô men của động cơ
Vòng quay
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
Me_DO
261.87
271.87
291.37
293.87
287.93
268.07
244.37
Me_B40V60
239.46
246.15
256.78
266.83
261.67
239.86
221.92
Hình 3-14. Đồ thị mô men – vòng quay M = f (n)
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
350,00
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
Mô men (N.m)
Vòng quay (v/p)
Đồ thị mô men-vòng quay, M=f(n)
Me_DO Me_B40V60
77 Từ kết quả thực nghiệm bảng 3.2 và hình 3.13 cho thấy công suất của động cơ khi sử dụng nhiên liệu DO và khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu bio-oils/biodiesel có sự thay đổi cùng quy luật. Khi vòng quay của động cơ tăng thì công suất của động cơ cũng tăng và đạt công suất lớn nhất ở vòng quay 2000 v/p, ở tại vòng quay này thì công suất của động cơ khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu nhỏ hơn công suất của động cơ khi sử dụng nhiên liệu DO khoảng 10,52%, một phần là do nhiệt trị của hỗn hợp nhiên liệu thấp hơn nhiệt trị của nhiên liệu DO. Vậy từ kết quả thử nghiệm trên cho thấy công suất của động cơ khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu bio- oils/biodiesel được hâm đến 80 0 C nhỏ hơn công suất của động cơ khi sử dụng nhiên liệu (DO) trong khoảng (9,08 - 12,52)%, tính trên toàn dải tốc độ là 11,08%. 3.2.2. Mômen của động cơ, Me (N.m) Bảng 3.3. Giá trị mô men của động cơ Vòng quay 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Me_DO 261.87 271.87 291.37 293.87 287.93 268.07 244.37 Me_B40V60 239.46 246.15 256.78 266.83 261.67 239.86 221.92 Hình 3-14. Đồ thị mô men – vòng quay M = f (n) 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 350,00 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 Mô men (N.m) Vòng quay (v/p) Đồ thị mô men-vòng quay, M=f(n) Me_DO Me_B40V60
78
T kết qu thc nghim bng 3.3 hình 3.14 cho thy, giá tr mômen của động
không thay đổi nhiều khi thay đổi vòng quay, tuy nhiên mômen đt giá tr cc
đại c khi động sử dng nhiên liu DO hn hp nhiên liu vòng quay
n=1600 v/p và ti vòng quay này thì giá tr mô men của động cơ khi sử dng hn
hp nhiên liu nh hơn giá trị men của động khi sử dng nhiên liu DO
khong 9,2%. Vy đặc tính thay đổi mômen của động khi sử dng hn hp
nhiên liu nh hơn đặc tính thay đổi mômen của động cơ s dng nhiên liu du
(DO) trong khong (8,56 11,87)%, tính trên toàn di tc đ là 9,70%.
3.2.3. Suất tiêu hao nhiên liệu, ge (g/kW.h)
Bảng 3.4. Suất tiêu hao nhiên liệu theo đặc tính ngoài
Vòng quay
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
ge_DO
287.28
276.54
265.89
258.76
254.95
272.43
296.28
ge_B40V60
323.78
314.12
305.07
292.89
285.96
313.08
335.15
Hình 3-15. Đồ thị suất tiêu hao nhiên liệu theo đặc tính ngoài
Trên bng 3.4 và hình 3.15 th hin sut tiêu hao ca hn hp nhiên liu
sut tiêu hao nhiên liu DO. T bng sut tiêu hao nhiên liu cho thy sut tiêu hao
nhiên liu ca c hai loi nhiên liu đạt giá tr nh nht ti vòng quay n = 1800 v/p,
200,00
220,00
240,00
260,00
280,00
300,00
320,00
340,00
360,00
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
ge (g/kW.h
)
Vòng quay (v/p)
Suất tiêu hao nhiên liệu ge
ge_DO ge_B40V60
78 Từ kết quả thực nghiệm bảng 3.3 hình 3.14 cho thấy, giá trị mômen của động cơ không thay đổi nhiều khi thay đổi vòng quay, tuy nhiên mômen đạt giá trị cực đại cả khi động cơ sử dụng nhiên liệu DO và hỗn hợp nhiên liệu ở vòng quay n=1600 v/p và ở tại vòng quay này thì giá trị mô men của động cơ khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu nhỏ hơn giá trị mô men của động cơ khi sử dụng nhiên liệu DO khoảng 9,2%. Vậy đặc tính thay đổi mômen của động cơ khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu nhỏ hơn đặc tính thay đổi mômen của động cơ sử dụng nhiên liệu dầu (DO) trong khoảng (8,56 – 11,87)%, tính trên toàn dải tốc độ là 9,70%. 3.2.3. Suất tiêu hao nhiên liệu, ge (g/kW.h) Bảng 3.4. Suất tiêu hao nhiên liệu theo đặc tính ngoài Vòng quay 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 ge_DO 287.28 276.54 265.89 258.76 254.95 272.43 296.28 ge_B40V60 323.78 314.12 305.07 292.89 285.96 313.08 335.15 Hình 3-15. Đồ thị suất tiêu hao nhiên liệu theo đặc tính ngoài Trên bảng 3.4 và hình 3.15 thể hiện suất tiêu hao của hỗn hợp nhiên liệu và suất tiêu hao nhiên liệu DO. Từ bảng suất tiêu hao nhiên liệu cho thấy suất tiêu hao nhiên liệu của cả hai loại nhiên liệu đạt giá trị nhỏ nhất tại vòng quay n = 1800 v/p, 200,00 220,00 240,00 260,00 280,00 300,00 320,00 340,00 360,00 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 ge (g/kW.h ) Vòng quay (v/p) Suất tiêu hao nhiên liệu ge ge_DO ge_B40V60
79
ti vòng quay này thì sut tiêu hao nhiên liu khi s dng hn hp nhiên liu cao
hơn suất tiêu hao nhiên liu s dng nhiên liu DO khong 12,16%. Lý do làm cho
sut tiêu hao nhiên liu ca hn hp nhiên liệu cao hơn là do khi tốc độ vòng quay
cao thì lượng tiêu th hn hp nhiên liệu tăng (Gnl), công sut sinh ra nh dẫn đến
quá trình cháy xy ra không hoàn ho. Bên cạnh đó khi động chạy vòng quay
ln nht n = 2200 v/p, thì sut tiêu hao nhiên liu ca c hai loi nhiên liu dùng
cho động cơ đều tăng cao. Với lý do là tại vòng quay đó thì công suất của động cơ
(Ne) không tăng lên nhiều nhưng lượng nhiên liu phun vào trong mt chu trình
công tác của động cơ tăng cao và ở quá trình cháy, sinh công s có một lượng nhiên
liu cháy không hết và cháy kéo dài trên đường giãn n, ngoài ra còn làm cho nhit
độ khí x tăng. Vậy khi so sánh sut tiêu hao nhiên liu ca hn hp cao hơn sut
tiêu hao nhiên liu DO trong khong (12,16-14,92)%, tính trên toàn di tốc độ
13,49%.
3.2.4. Hàm lượng phát thải
3.2.4.1. Phát thải COx
Mônôxit cácbon (CO) có mt trong khí x do động cơ hoạt đng vi hn hp
đậm mà không có đủ ôxi để chuyn đi hoàn toàn cácbon trong nhiên liu thành khí
cacboníc. Thông s quan trng nht của động cơ ảnh hưởng đến phát thi CO là t
l tương đương giữa nhiên liu không khí, nhng thông s khác ch là nhng yếu
t ảnh hưởng th yếu. Bi vậy, khi thay đổi t l nhiên liu không khí đều có nh
hưởng đến hàm lượng phát thi CO.
Bảng 3.5. Hàm lượng phát thải CO, ppm
Vòng quay
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
CO_DO
1,825
2,198
2,187
1,881
1,564
1,268
1,199
CO_B40V60
2,156
2,598
2,477
2,238
1,986
1,522
1,389
79 tại vòng quay này thì suất tiêu hao nhiên liệu khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu cao hơn suất tiêu hao nhiên liệu sử dụng nhiên liệu DO khoảng 12,16%. Lý do làm cho suất tiêu hao nhiên liệu của hỗn hợp nhiên liệu cao hơn là do khi tốc độ vòng quay cao thì lượng tiêu thụ hỗn hợp nhiên liệu tăng (Gnl), công suất sinh ra nhỏ dẫn đến quá trình cháy xảy ra không hoàn hảo. Bên cạnh đó khi động cơ chạy ở vòng quay lớn nhất n = 2200 v/p, thì suất tiêu hao nhiên liệu của cả hai loại nhiên liệu dùng cho động cơ đều tăng cao. Với lý do là tại vòng quay đó thì công suất của động cơ (Ne) không tăng lên nhiều nhưng lượng nhiên liệu phun vào trong một chu trình công tác của động cơ tăng cao và ở quá trình cháy, sinh công sẽ có một lượng nhiên liệu cháy không hết và cháy kéo dài trên đường giãn nở, ngoài ra còn làm cho nhiệt độ khí xả tăng. Vậy khi so sánh suất tiêu hao nhiên liệu của hỗn hợp cao hơn suất tiêu hao nhiên liệu DO trong khoảng (12,16-14,92)%, tính trên toàn dải tốc độ là 13,49%. 3.2.4. Hàm lượng phát thải 3.2.4.1. Phát thải COx Mônôxit cácbon (CO) có mặt trong khí xả do động cơ hoạt động với hỗn hợp đậm mà không có đủ ôxi để chuyển đổi hoàn toàn cácbon trong nhiên liệu thành khí cacboníc. Thông số quan trọng nhất của động cơ ảnh hưởng đến phát thải CO là tỷ lệ tương đương giữa nhiên liệu – không khí, những thông số khác chỉ là những yếu tố ảnh hưởng thứ yếu. Bởi vậy, khi thay đổi tỷ lệ nhiên liệu – không khí đều có ảnh hưởng đến hàm lượng phát thải CO. Bảng 3.5. Hàm lượng phát thải CO, ppm Vòng quay 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 CO_DO 1,825 2,198 2,187 1,881 1,564 1,268 1,199 CO_B40V60 2,156 2,598 2,477 2,238 1,986 1,522 1,389