(Đồ án hcmute) nghiên cứu và đánh giá các đặc tính nhiệt của động cơ diesel sử dụng nhiên liệu kép cng diesel

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ NGHIÊN CỨU VÀ ÐÁNH GIÁ CÁC ÐẶC TÍNH NHIỆT CỦA ÐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KÉP CNG-DIESEL GVHD: ThS HUỲNH PHƯỚC SƠN SVTH: ĐỖ HỮU THÁI DƯƠNG 12145037 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2016 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC ĐẶC TÍNH NHIỆT CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KÉP CNG-DIESEL Sinh viên: ĐỖ HỮU THÁI DƯƠNG MSSV :12145037 TP HỒ CHÍ MINH – 7/2016 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC ĐẶC TÍNH NHIỆT CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KÉP CNG-DIESEL Sinh viên: ĐỖ HỮU THÁI DƯƠNG MSSV :12145037 GVHD: ThS Huỳnh Phước Sơn TP HỒ CHÍ MINH – 8/2016 an NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC ĐẶC TÍNH NHIỆT CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KÉP CNG-DIESEL Sinh viên thực hiện: ĐỖ HỮU THÁI DƯƠNG MSSV: 12145037 I NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: Tổng quan vấn đề nghiên cứu; Các phương án sử dụng cung cấp hệ thống nhiên liệu CNG động cơ; Cơ sở lý thuyết trình cháy động sử dụng nhiên liệu kép CNGdiesel; Các kết nghiên cứu đặc tính nhiệt động diesel sử dụng nhiên liệu kép CNG-diesel Kết luận II TRÌNH BÀY:  02 thuyết minh đồ án  02 đĩa CD thuyết minh đồ án III THỜI GIAN THỰC HIỆN: a Ngày bắt đầu: b Ngày hoàn thành: Tp.HCM, ngày tháng năm 2016 Giảng viên hướng dẫn an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC Trang MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG LỜI CẢM ƠN LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 10 1.1.Ý nghĩa đề tài: 10 1.2Mục tiêu nội dung nghiên cứu: 11 1.3Giới hạn đề tài: 12 1.4Phương pháp nghiên cứu: 12 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CUNG CẤP NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ CNG-DIESEL 13 2.1.Nguyên lý làm việc số hình ảnh động cung cấp nhiên liệu kép: 13 2.2.Các phương án cung cấp nhiên liệu động CNG-Diesel: 16 CHƯƠNG III: QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA ĐỘNG CƠ CUNG CẤP NHIÊN LIỆU KÉP DIESEL 26 3.1 Mơ hình q trình cháy hỗn hợp hòa trộn trước: 26 3.2 Mơ hình q trình cháy khơng hòa trộn trước: 27 3.3 Q trình hịa trộn trước cục bộ: 28 3.4 Phương trình nhiệt động học thứ 35 3.5 Lý thuyết Vibe 37 3.6 Truyền nhiệt 39 3.7 Quá trình trao đổi nhiệt trao đổi chất 44 3.8 Dòng chảy dường ống 45 3.9 Đặc điểm chung hệ thống cung cấp nhiên liệu kép CNG-Diesel 47 CHƯƠNG IV: CÁC KẾT QUẢ NỔI BẬT VỀ ĐẶC TÍNH NHIỆT TRONG ĐỘNG CƠ CNG-DIESEL 48 4.1 Hiệu suất động nhiên liệu kép 49 4.2 Truyền nhiệt cho dộng cung cấp nhiên liệu kép 52 4.3 Suất tiêu hao nhiên liệu:các 54 an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp 4.4 Kích nổ động sử dụng hệ thống cung cấp nhiên liệu kép giải pháp giảm kích nổ 55 4.5 Mức độ khí thải động cung cấp nhiên liệu kép CNG-Diesel 58 KẾT LUẬN 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Nguồn tài ngun tái sử dụng không tái sủ dụng - 10 Hình 1.2: Tác nhân gây môi trường bị ô nhiễm - 11 Hình 2.1: Nguyên lý làm việc động Xăng-Diesel - 14 Hình 2.2: Sơ đồ mô tả hệ thống cung cấp nhiên liệu kép - 15 Hình 2.4: Động có buồng đốt phụ chuyển đổi qua nhiên liệu kép để hoạt động phun mồi - 18 Hình2.5: Nhiên liệu phun mồi phun vào buồng đốt phụ để đánh lửa 19 Hình2.6: Cung cấp khí CNG phương pháp phun đường ống nạp 20 Hình2.7: Cung cấp CNG phương pháp dùng hòa trộn - 21 Hình 2.8: Cung cấp CNG phương pháp dùng hòa trộn kết hợp van tiết lưu 22 Hình 2.9: Cung cấp CNG phương pháp phun trực tiếp 23 Hình 2.10: Cung cấp CNG phương pháp phun trực tiếp - 23 Hình 2.11: Kim phun tích hợp - 25 Hình 3.1: Ảnh hưởng áp suất đến biến thiên tốc độ cháy CH4 theo ϕ niệt độ 400 K 30 o Hình 3.2: Ảnh hưởng áp suất đến biến thiên tốc độ cháy CH4 theo nhiệt độ ϕ=1 - 30 Hình 3.3: Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ cháy chảy tầng hỗn hợp CH4/ khơng khí bị làm bẩn áp suất p=3,5 atm ϕ=1 - 32 Hình 3.4: Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ cháy chảy tầng hỗn hợp CH4/ khơng khí bị làm bẩn nhiệt độ T=350oK ϕ=1 33 Hình 3.5: Kết thực nghiệm biến thiên tốc độ cháy chảy tầng theo tỉ lệ chất khí làm bẩn hỗn hợp khác - 34 Hình 3.6: Ảnh hưởng CO2 đến tốc độ cháy chảy tầng hỗn hợp CH4/ khơng khí bị làm bẩn áp suất p=1bar nhiệt độ T=2980K - 34 Hình 3.7: đồ thị mô tả ảnh hưởng tham số đặc trưng cháy “m” đến hìnhdạng hàm Vibe 38 Hình 3.8: Ảnh hưởng tham số đặc trưng cháy 39 Hình 3.9: Đường kính xupap - 43 Hình 4.1: Sơ đồ bố trí băng thử nghiệm động 48 Hình 4.2: Bệ thử tạo tải cho băng thử động 49 an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp Hình 4.3: So sánh biến đổi tiêu tồn lượng với tải trọng cho động Diesel, động nhiên liệu kép, động đánh lửa hoạt động nhiên liệu khí 50 Hình 4.4: So sánh suất tiêu hao nhiên liệu theo tải trọng cho động nhiên liệu kép có hiệu suất cao, đặc biệt nổ độc lập trang bị tăng áp - 51 Hình 4.15: Quan hệ BTE với tải trọng chế độ Diesel DF CR=15 - 52 Hình 4.6: Quan hệ BTE với tải trọng chế độ Diesel DF CR=17.5 52 Hình 4.7: Quan hệ BSFC với tải trọng chế độ Diesel CR=15 - 55 Hình 4.8: Quan hệ BTE với tải trọng chế độ Diesel CR=17.5 55 Hình 4.9: Sự gia tăng áp suất theo thời gian động nhiên liệu kép hoạt động methane điều kiện kích nổ khơng kích nổ - 56 Hình 4.10: Sự biến đổi áp lực cực đại với tổng TER tiếp cận với kích nổ với lượng nhiên liệu phun mồi khác hoạt động methane - 56 Hình 4.11: Nồng độ CO thay đổi theo tải trọng CR=15 60 Hình 4.12: Nồng độ CO thay đổi theo tải trọng CR=17.5 61 Hình 4.13: Nồng độ HC thay đổi theo tải trọng CR=15 62 Hình 4.14: Nồng độ HC thay đổi theo tải trọng CR=17.5 62 Hình 4.15: Nồng độ CO2 thay đổi theo tải trọng CR=15 - 63 Hình 4.16: Nồng độ CO2 thay đổi theo tải trọng CR=17.5 - 63 Hình 4.17: Nồng độ NOx thay đổi theo tải trọng CR=15 CR=17.5 - 64 Hình 4.18: Biến đổi độ khói thay đổi theo tải trọng CR=15 - 65 Hình 4.19: Biến đổi độ khói thay đổi theo tải trọng CR=17.5 - 66 an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Giá trị hệ số từ phương trình 3.29 - 29 Bảng 3.2: Giá trị hệ số từ phương trình 3.35 - 30 Bảng 3.3: Các hệ số phương trình trao đổi nhiệt nạp thải 38 Bảng 4.1 Các thông số động thử nghiệm 45 Bảng 4.2: Hiệu suất nhiệt - 48 Bảng 4.3:Suất tiêu hao nhiên liệu - 51 Bảng 4.4 :Các chất gây ô nhiễm từ phương tiện giao thông - 55 Bảng 4.5:Phát thải HC 59 Bảng 4.6: Phát thải CO2 - 60 Bảng 4.7: Phát thải NOx - 61 Bảng 4.8:Độ khói 62 an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TP.HCM, ngày tháng năm Ký tên an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp Hình 4.8 BSFC theo tải trọng CR = 17.5 4.4 Kích nổ động sử dụng hệ thống cung cấp nhiên liệu kép CNG- Diesel giải pháp giảm kích nổ 4.4.1 Kích nổ: Một hạn chế quan trọng liên quan đến hiệu suất loại hỗn hợp động nhiên liệu kép xu hướng gặp phải kích nổ vài nhiên liệu khí điều kiện công suất đầu đánh giá cao Tránh kích nổ, giữ lại đầy đủ tính tích cực động diesel tỷ số nén cao thách thức động chuyển đổi sang hoạt động nhiên liệu kép Hình 5.5 ví dụ điển hình sơ đồ phát triển áp lực động nhiên liệu kép hoạt động methane, ghi tương ứng theo điều kiện kích nổ Hình 5.6 ví dụ gia tăng nhanh chóng áp lực đến lúc bắt đầu kích nổ với lượng phun mồi khác động nhiên liệu kép hoạt động methane Các loại kích nổ gặp phải động nhiên liệu kép đơng diesel chế độ nhiên liệu kép Sự diện nhiều hỗn hợp dẫn đến hỗn hợp đậm coi chất khí cuối mối quan hệ với khu vực hỗn hợp nhiên liệu tự cháy mồi trải qua phản ứng tự bốc cháy đủ hỗ trợ gia tăng nhiệt độ sau đánh lửa mồi, dẫn đến cuối kích nổ 52 an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp Hình 4.9 Sự gia tăng áp suất theo thời gian động nhiên liệu kép hoạt động methane điều kiện kích nổ khơng kích nổ Hình 4.10 Sự biến đổi áp lực cực đại với tổng TER nó tiếp cận kích nổ với ba lượng nhiên liệu phun mồi khác hoạt động methane 4.4.2 Giải pháp giảm kích nổ: Với sẵn có loại nhiên liệu khí khác hỗn hợp chúng với biến động lớn thành phần, nhà sản xuất động nhiên liệu kép, đặc biệt loại tăng áp cao thường có xu hướng xếp vào nhóm động hoạt động tối ưu Điều chủ yếu để tránh kích nổ nhiệt phận làm việc đảm bảo mức độ phát thải vấn đề hư hỏng phát sinh trình hoạt động 53 an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp Một giải pháp có ý nghĩa để tránh kích nổ động nhiên liệu kép thông qua cẩn thận điều khiển thích hợp thành phần hỗn hợp nhiên liệu khí, lượng đặc tính phun mồi Điều thực thơng qua biện pháp giảm tránh nhỏ giọt nhiên liệu đầu kim phun, thường chủ yếu thành phần phản ứng mạnh HC cao nhiên liệu khí ban đầu Làm mát hệ thống tuần hồn khí xả cách tiếp cận có hiệu thiết thực Tất nhiên nguyên tắc, giải pháp hiệu cho việc giảm tỷ lệ kích nổ, đạt thơng qua phân bố tối ưu tỷ lệ nhiên liệu - khơng khí thớ tầng thích hợp thành phần nhiên liệu khí xilanh, nơi phản ứng, hỗn hợp nhiên liệu - khơng khí lỗng khu vực trung tâm đánh lửa mồi mà hỗn hợp đậm đặt Điều địi hỏi kiểm sốt chặt chẽ phân phối nhiên liệu khí mà khơng cản trở đánh lửa mồi thúc đẩy tự đánh lửa vùng lân cận, xu hướng giảm khí nạp trung tâm để tự đánh lửa nhiệt độ áp suất xilanh tăng cao Điều thực thơng qua phun nhiên liệu hai lần kỳ nén, đến mức độ thấp hơn, hiệu thơng qua thơng qua cài đặt phun xilanh 4.5 Diesel Mức độ khí thải động cung cấp nhiên liệu kép CNG- 4.5.1 Nguyên nhân tạo nên khí thải hậu quả: ( Luanvanxong.doc) Mỗi năm, hoạt động phương tiện giao thông vận tải tiêu thụ tới 1,5 triệu xăng dầu diesel, tương ứng với lượng khí thải ước tính bảng 4.4 Bảng 4.4 Các chất ô nhiễm từ phương tiện giao thông Chất ô nhiễm Lượng thải (Tấn) CO2 6.000.000 CO 61.000 NO2 25.000 SO2 14.000 CmHm 24.000 Nhiên liệu dùng động đốt thường nhiên liệu lỏng nhiên liệu thể khí (hay khí hóa lỏng ) Nhiên liệu lỏng dùng cho ôtô (xăng, diesel ) cháy hoàn toàn, sản phẩm cháy chủ yếu gồm CO2 , H2O N4 Phản ứng ơxy hóa viết sau: 54 an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp 𝑡0 𝑚 𝐶𝑛 𝐻𝑚 + (𝑛 + ) 𝑂2 + 𝑁2 → 𝑛𝐶𝑂2 + 𝑚 𝐻2 𝑂 + 𝑁2 (1-1) Khi nhiên liệu cháy khơng hồn tồn, thành phần sản phẩm cháy chủ yếu gồm CO2 , H2O, CO, HC, NOx (từ N2 có khơng khí): 𝑡0 𝐶𝑛 𝐻𝑚 + 𝑂2 + 𝑁2 → 𝐶𝑂2 + 𝐻2 𝑂 + 𝐶𝑛 𝐻𝑚 + 𝐶𝑂 + 𝑁𝑂𝑥 + 𝑁2 (𝑑ư) (1-2) Nhiên liệu thể khí dùng động đốt thường khí thiên nhiên khí thiên nhiên hóa lỏng Thành phần chủ yếu gồm nguyên tử C,H,O tạo nên viết dạng tổng quát CnHmOr lượng nhỏ N2 H2S Khi cháy hoàn tồn phản ứng oxy hóa là: 𝐶𝑛 𝐻𝑚 𝑂𝑟 + (𝑛 + 𝑚 𝑟 𝑡0 − )𝑂2 + 𝑁2 → 𝑛𝐶𝑂2 + 𝑚 𝐻2 𝑂 + 𝑁2 (1-3) Khi cháy khơng hồn tồn: 𝐶𝑛 𝐻𝑚 𝑂𝑟 + (𝑛 + 𝑚 𝑟 − )𝑂2 + 𝑁2 (1-4) 𝑡0 → 𝐶𝑂2 + 𝐻2 𝑂 + +𝐶𝑂 + 𝐶𝑛 𝐻𝑚 𝑂𝑟 + 𝑁𝑂𝑥 + 𝑁2 (𝑑ư) So với nhiên liệu lỏng nồng độ CO, HC, NOx phát sinh dùng nhiên liệu khí nhỏ nhiều, giảm thiểu nhiễm mơi trường khơng khí Thành phần khí thải bao gồm: - Monooxit Cacbon (CO): + (CO) sinh q trình cháy khơng hồn tồn hổn hợp cháy thiếu xy, nên phần C nhiên liệu chuyển hóa thành CO Ngồi CO sinh nguyên nhân khác như: Sự cháy khơng khí hổn hợp; nhiệt độ xung quanh thành xy lanh thấp;… + (CO) gây cản trở việc vận chuyển ôxy từ máu tới tế bào, đặc biệt nguy hiểm thai nhi người mắc bệnh tim Nếu lượng CO máu vượt mức người yếu tim bị tăng thêm căng thẳng, người đau thắt ngực bị tăng thêm thời gian đau Tiếp xúc với CO mức cao dẫn đến suy giảm thị lực, khả học tập hiệu suất công việc - Hydrocacbon (HC): + (HC) sinh dập tắt màng lửa tiếp xúc với thành buồng cháy tạo lớp hổn hợp không bị bén lửa hay cháy khơng hồn tồn bề mặt tiếp xúc; hổn hợp cháy chứa không gian chết, không cháy màng lửa bị dập tắt; Hơi nhiên liệu hấp thụ vào màng dầu bôi trơn thành xy lanh cháy hết nhiên liệu, giải phóng nhiên liệu từ màng dầu bơi trơn bắt đầu, q trình đó, phần hịa trộn với khí cháy nhiệt độ thấp khơng bị xy hóa làm tăng lượng HC; Q trình cháy khơng hồn tồn độ đậm đặc nhiên liệu, thay đổi góc đánh lửa sớm hay thay đổi tốc độ; Sự trùng lặp thời điểm 55 an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp đóng mở supap nạp thải làm lượng HC bị hút khỏi buồng cháy; Sự hình thành lớp muội than buồng cháy góp phần làm gia tăng lượng HC; Ngồi HC sinh phần nhỏ hổn hợp khí sát thành xy lanh cháy phần không cháy hết xả khỏi xy lanh + (HC) gây hại đến sức khỏe người chủ yếu hydrocacbua thơm, benzen gây bệnh ung thư máu nồng độ lớn 20ppm gây rối loạn hệ thần kinh nồng độ lớn 1g/m4 Gây kích thích thành bên quan hơ hấp, ngồi cịn gây tượng sương mù quang hóa làm cản trở tầm nhìn, kích thích mắt bị coi ngun nhân gây bệnh ung thư - Dioxit Cacbon (CO2) : CO biến thành CO2 phản ứng oxy hóa: 2CO + O2 = 2CO2, phản ứng chậm biến tất lượng CO thành CO2 - Các oxit Nitơ (NOx): + (NOx) tạo N2 O2 điều kiện nhiệt độ cao, chất đặc trưng NO, NO2 N2 O NO hình thành chủ yếu N2 khơng khí nạp vào động cơ: N2 + O2 t0 NO (1-5) Sau NO lại kết hợp với O2 khơng khí tạo NOx Nồng độ NOx khí thải phụ thuộc đáng kể vào tỷ lệ khơng khí- nhiên liệu + (NOx) sâu vào phổi, gây kích thích mắt, mũi, họng Nếu nồng độ NOx mức cao gây ho, đau đầu, chóng mặt hư hại phổi Diơxit nitơ (NO2) gây việc gia tăng lây nhiễm đường hô hấp, làm nghẽn thở người mắc bệnh hen giảm chức phổi - Khí thải diesel: + Khí thải diesel hiểu hạt cacbon tự hình thành q trình cháy thiếu xy thải ngồi dạng khói đen + Khí thải diesel chất có khả gây ung thư tiềm ẩn gây ung thư Nhiều quốc gia khuyến cáo rằng: “cần phải có nổ lực khẩn cấp để giảm khí thải từ động diesel, đặc biệt hạt bụi”.Trong khí thải diesel, hạt bụi mịn chiếm khoảng 20% khối lượng, hạt mịn dễ thâm nhập sâu vào phổi - Các chất thải khác: + SO2 xuất khí thải lưu huỳnh nhiên liệu cháy bị ơxy hóa, nồng độ cao SO2 gây kích thích màng nhày hệ hô hấp gây viêm phế quản , hen xuyễn.Ngồi SO2 cịn làm giảm khả đề kháng thể làm tăng cường độ tác hại chất ô nhiễm khác + An đê hyt ( R-CHO) tạo q trình cháy khơng hồn tồn, nồng độ chúng khí thải không lớn độ độc hại cao 56 an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp 4.5.2 Phát thải CO: CR = 15, 20% 60% CNG, phát thải CO động nhiên liệu kép thấp 24.2%-61.9% Sự giảm tiếp tục tăng CR lên 17.5 Sự giảm CO khí thải cho thấy diesel phun vào buồng đốt ngày thay nhiên liệu CNG Hình 4.11 Nồng độ CO thay đổi theo tải trọng, CR = 15 Hình 4.12 Nồng độ CO theo tải trọng, CR = 17.5 4.5.3 Phát thải HC: Ở chế độ nhiên liệu kép phát thải HC (%) so với hoạt động diesel Khi tang tải nồng độ HC giảm mạnh từ đến KW giảm nhẹ từ đến 4.5 chế độ Diesel nhiên liệu kép tỷ số nén CR=15 Khi CR=17.5, dùng hệ thống Diesel lượng HC giảm không đáng kể chuyển qua hệ thống cung cấp nhiên liệu kép nồng độ HC giảm rõ rệt cung cấp nhiều HC lượng HC thải giảm nhiêu Bảng 4.5 Phát thải HC 57 an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Tỷ số nén Đồ án tốt nghiệp Tải trọng (kw) Nồng độ CNG 4.5 20% CNG 14.55 18.20 60% CNG 28.16 20.72 20% CNG 14.62 27.29 60% CNG 17.07 24.92 CR = 15 CR = 17.5 Hình 4.13 Nồng độ HC thay đổi theo tải trọng, CR = 15 Hình 4.14 Nồng độ HC theo tải trọng, CR = 17.5 4.5.4 Phát thải 𝑪𝑶𝟐 : Phát thải CO2 tăng tải tăng cho chế độ hoạt động chế độ nhiên liệu kép thấp hơn, nồng độ CO2 giảm tăng CR nồng độ CNG Với tỷ số nén CR=15, lượng CO2 tăng vọt sử dụng động chuyên Diesel chuyển qua dùng động có hệ thống cung cấp nhiên liệu kép lượng CO2 tăng tăng tải trọng lương tăng không nhiều (Ở động Diesel khí thải CO2 tăng từ 4.5 đến 4.5 tăng tải trọng dùng hệ thống nhiên liệu kép lượng CO2 tăng từ đến 2và tăng lượng CNG nồng độ CO2 tăng từ 1.1 đến 1.5) 58 an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp Với tỷ số nén CR=17.5, lượng CO2 biến động: lượng CO2 thải tăng vọt tăng tải từ đến đạt lượng phát thải lớn tải trọng sau lại giảm động dùng Diesel động có sử dụng nhiên liệu kép Bảng 4.6 Phát thải CO2 Tải trọng (kw) CR = 15 4.5 20% CNG 17.22 27.65 60% CNG 24.82 59.57 Hình 4.15 Nồng độ CO2 theo tải trọng, CR = 15 Hình 4.16 Nồng độ CO2 theo tải trọng, CR = 17.5 4.5.5 Phát thải 𝑵𝑶𝒙 : Giảm mạnh hoạt động chế độ nhiên liệu kép Cũng giống CO2 lượng 𝑁𝑂𝑥 tăng chuyển từ động Diesel sang dùng động nhiên liệu kép 59 an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp Với tỷ số nén CR=15,lượng 𝑁𝑂𝑥 tăng vọt từ đạt lượng khí thải nhiều gần 200 ppm tải trọng 4.5 chuyển sang dủng động nhiên liệu kép, lượng Diesel nhiên liệu giảm phần khí thải Với tỷ số nén CR=17.5, lượng 𝑁𝑂𝑥 tăng vọt từ gần 100 đến gần 500ppm tải trọng từ đến tăng nhẹ tăng tải từ đến 4.5 Bảng 4.7 Phát thải NOx Tỷ số nén Nồng độ CNG Tải trọng (kw) 4.5 20% CNG 14.5 18.75 60% CNG 24.26 76.92 20% CNG 24.78 77.82 60% CNG 20.25 84.76 CR = 15 CR = 17.5 Hình 4.17 Nồng độ NOx theo tải trọng, CR = 15 CR=17.5 4.5.6 Độ khói: Khi hoạt động chế độ nhiên liệu kép độ khói giảm chuyển từ động Diesel sang động dùng nhiên liệu kép Bảng 4.8 Độ khói 60 an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Tỷ số nén CR = 15 CR = 17.5 Đồ án tốt nghiệp Nồng độ CNG Tải trọng (kw) 4.5 20% CNG 25.61 54.82 60% CNG 84.12 86.25 20% CNG 50 84.28 60% CNG 71.22 94.10 Với tỷ số nén CR=15, độ khói thải tăng vọt từ đến 60 tăng tải trọng chuyển sang dùng động nhiên liệu kép lượng tăng giảm nhiều từ đến 20% tăng lượng CNG độ khói giảm tăng nhê lên 10% so với dùng động Diesel Với tỷ số nén CR=17.5 độ khói thải tăng mạnh dùng động Diesel độ khói giảm nhẹ tăng độ tải tăng lượng CNG nhiên liệu làm cho khí thải Hình 4.18 Biến đổi nồng độ khói theo tải trọng, CR = 15 61 an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp Hình 4.19 Biến đổi nồng độ khói theo tải trọng, CR = 17 Kết luận: qua kết thí nghiệm cho thấy thơng số đặc tính động phát triển theo hướng tốt Lượng khí thải giảm mạnh giúp giảm bớt tình trạng gây nhiễm bên cạnh cac thơng số giữ - 62 an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp KẾT LUẬN Trong q trình nghiên cứu đề tài nhóm nghiên cứu nhận thấy rang82viec65 nghiên cứu nhiên liệu kép cần thiết Đặc biệt hướng nghiên cứu động sử dụng nhiên liệu kép nhằm tận dụng lại nguồn động Xăng Diesel sẵn có Hiện có nhiều nghiên cứu lĩn vực Và đề tài nghiên cứu khảo sát tổng hợp số kết dựa nghiên cứu cóvà rút được:  Khơng thay đổi nhiều mặt kết cấu, chi phí thay đổi hợp lý không phức tạp  Hiệu suất nhiệt động tăng giúp nhiên liệu cháy ưu tốt cho động  Nhiệt độ đỉnh điểm động tăng nhiệt độ xung quanh chân xupap piston giảm  Suất tiêu hao nhiên liệu giảm đáng kể so với dung động Diesel  Trong động Diesel kích nổ xảy điều khó tránh khỏi bên cạnh có giải pháp giảm kích nổ  Khí thải mục tiêu quan trọng q trình nghiên cứu, khí từ CO2 đến CO, NOx, giảm mạnh giúp giảm ô nhiễm môi trường Việc nghiên cứu khả thi mặt tốt cần phát huy Tuy nhiên, cần phát triển thêm cho đề tài:  Cần nghiên cứu thêm moment, độ bền động chuyển qua dùng nhiên liệu kép sau thời gian sử dụng  Kiểm chứng đưa vào thực tiễn lắp đặt xe chạy đường Việt Nam Vì giao thơng Việt Nam nước khác lớn  Nghiên cứu lắp đặt xe gắn máy cho phù hợp với sở hạ tầng lượng xe lưu thông dày đặc Việt nam  Nhà nước cần tuyên truyền khuyên cáo người tham gia giao thơng tích cực dùng nhiên liệu sạch, Việt Nam văn minh-hiện đại- tronh lành 63 an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS TS Cao Trọng Hiền - Môi trường giao thông NXB Giao thông Vận tải 2007 [2] PGS.TS Cao Trọng Hiền: “ Ơtơ - nguồn nhiễm môi trường” [3] World Oil and Gas Review [4] Performance and Exhaust Gas Emissions Analysis of Direct Injection CNGDiesel Dual Fuel Engine Ranbir Singh [5] Đề tài “NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI ĐỘNG CƠ DIESEL SANG DÙNG NHIÊN LIỆU KÉP DIESEL - CNG” [6] Đề tài “Ứng dụng phần mềm FLUENT tính tốn mơ q trình cháy động Dieselsử dụng hệ thống nhiên liệu kép CNG-Diesel” [7] Đề tài “NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG NHIÊN LIỆU CNG TRÊN ĐỘNG CƠ VIKYNO RV-125 BẰNG PHẦN MỀM AVL-BOOST” [8] Effect of Diesel Engine Converted to Sequential Port Injection Compressed Natural Gas Engine on the Cylinder Pressure vs Crank Angle in Variation Engine Speeds [9] Nguyễn Tất Tiến, Nguyên lý động đốt trong, Nhà xuất giáo dục, 2000 [10] Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Lê Xuân Thạch, Lê Minh Tiến, Trương Lê Bích Trâm, Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Thị Thanh Xuân, Động biogas, NXB Giáo dục Việt Nam, 2013 [11] Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Nguyễn Hữu Hường, Lê Văn Lữ, Mơ hình ba khu vực tính tốn q trình cháy phân lớp động đánh lửa cưỡng phun trực tiếp LPG, Hội nghị Cơ học thủy khí tồn quốc, Nhà xuất Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Hà Nội, 2003, pp.116-124 [12] Ansys, FLUENT 6.3 User's Guide, Fluent.Inc 2006 [13] Ansys, GAMBIT 4.4 - Tutorial’s Guide 2007 [16] W P Jones and J H Whitelaw, Calculation Methods for Reacting Turbulent Flows: A Review Combustion and Flame, 1982, 48, pp1-26 [17] V L Zimont, Gas premixed combustion at high turbulence Turbulent flame closure combustion model, Experimental Thermal and Fluid Science, 2000, Vol 21, pp.179-186 [18] V L Zimont A N Lipatnikov, A Numerical Model of Premixed Turbulent Combustion of Gases, Chem Phys Report, Vol 14(7), 1995, pp 993-1025 [19] V Zimont, W Polifke, M Bettelini, W Weisenstein, An 64 an Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Đồ án tốt nghiệp Efficient Computational Model for Premixed Turbulent Combustion at High Reynolds Numbers Based on a Turbulent Flame Speed Closure, Journal of Engineering Gas Turbines Power, vol 120(3), 2000, pp 526-534 [20] Mohamad Metghalchi, James C Keck, Burning velocities of mixtures of air with methanol, isooctane, and indolene at high pressure and temperature, Combustion and Flame, Vol 48, 1982, pp 191-210 [21] Stephen P Marshall, Richard Stone, Crina Heghes, Trevor J Davies, Roger F.Cracknell, High pressure laminar burning velocity measurements and modelling of methane and n-butane, Combustion Theory and Modelling, Vol14(4), 2010 pp 519-540 [22] M Elia, M Ulinski, M Metghalchi, Laminar Burning Velocity of Methane-Air-Diluent Mixtures, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, vol 123, 2001, pp 190-196 [23] B Galmiche, F Halter, F Foucher, P Dagaut, Effects of Dilution on Laminar Burning Velocity of Premixed Methane/Air Flames, Energy Fuels, Vol 25, 2011, pp 948-954 [24] R Stone, A Clarke, P Beckwith, Correlations for the LaminarBurning Velocity of Methane/Diluent/Air Mixtures Obtained in Free - Fall Experiments, Combustion and Flame, vol 114, 1998, pp 546-555 [25] Rallis C J., and Garforth A M., "Prog Energy Combust", Sci, vol 6, 1980, pp 303-329 [26] Hill P G., and Hung J., Combust Sci and Tech, 1980 vol 60, pp 7-30 [27] Iijima T., and Takeno T (1986), "Effects of temperature and pressure on burning velocity”, Combustion and Flame, vol 65, pp 35- 43 [28] Andrews G E., and Bradley D., "The burning velocity of methane-air mixtures", Combustion and Flame, vol 19, 1972, pp 275-288 65 an S an K L 0 ... NGHIÊN CỨU: Tổng quan vấn đề nghiên cứu; Các phương án sử dụng cung cấp hệ thống nhiên liệu CNG động cơ; Cơ sở lý thuyết trình cháy động sử dụng nhiên liệu kép CNGdiesel; Các kết nghiên cứu đặc tính. .. mạch cho hệ thống cung cấp nhiên liệu kép dựa số liệu thực nghiệm Tôi thực đề tài: “NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC ĐẶC TÍNH NHIỆT CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KÉP CNG -DIESEL? ?? nhằm củng cố lý... PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TÔ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC ĐẶC TÍNH NHIỆT CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KÉP CNG -DIESEL Sinh viên: ĐỖ HỮU THÁI DƯƠNG