tóm tắt luận án nghiên cứu hệ thống cung cấp nhiên liệu và quá trình cháy của động cơ đánh lửa cưỡng bức có tỉ số nén cao sử dụng biogas

1 MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI: Khác với nước công nghiệp phát triển, phương tiện giao thơng thành phố nước ta xe gắn máy hai bánh Hiện tại, Việt Nam có 30 triệu xe gắn máy lưu hành số dự báo tiếp tục gia tăng với tốc độ lớn năm Ô nhiễm mơi trường khơng khí thành phố lớn nước ta khí thải xe gắn máy gây ngày trở nên trầm trọng Chính thế, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng biogas nén cho mô tô” luận án có ý nghĩa to lớn cấp thiết MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Ngồi mục đích giảm thiểu ô nhiễm môi trường, làm phong phú nguồn nhiên liệu dùng cho động đốt trong, luận án cịn hướng tới mục đích sử dụng rộng rãi nguồn nhiên liệu sinh học thay cách hiệu ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: Theo phân tích đây, luận án chọn đối tượng nghiên cứu động xe gắn máy Honda wave α 110cc sử dụng nhiên liệu biogas PHẠM VI NGHIÊN CỨU: Do tính chất phức tạp vấn đề nghiên cứu, luận án giới hạn nghiên cứu vấn đề sau đây: - Nghiên cứu công nghệ lọc lưu trữ biogas làm nhiên liệu cung cấp cho xe gắn máy Honda wave α 110cc ; - Nghiên cứu trình cung cấp trình cháy động xe gắn máy Honda wave α 110cc sử dụng nhiên liệu biogas nén mơ hình hóa thực nghiệm; PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết mơ hình hóa kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm Nghiên cứu lý thuyết mơ hình hóa: Nghiên cứu q trình cung cấp nhiên liệu biogas nén cho động xe gắn máy Honda wave α 110cc phương pháp hút qua họng venturi cụm van ba chức để xác lập đường đặc tính hệ số tỷ lệ tương đương theo tải 2 động cơ; nghiên cứu mô hình hóa q trình cháy hỗn hợp biogas-khơng khí động xe gắn máy Honda wave α 110cc sở so sánh mơ hình thực nghiệm Nghiên cứu thực nghiệm: Thực nghiệm đo diễn biến áp suất buồng cháy động xe gắn máy Honda wave α 110cc sử dụng nhiên liệu xăng RON92 nhiên liệu biogas nén 85% CH Trên sở luận án xây dựng lý thuyết tương ứng để xác lập mơ hình hóa cho q trình cháy Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI: Nghiên cứu liên quan đến hệ thống cung cấp trình cháy động xe gắn máy sử dụng nhiên liệu biogas nén chưa có cơng trình khoa học cơng bố Vì vậy, luận án khơng có ý nghĩa khoa học mà cịn mang tính thực tiễn cao tình hình nguồn lượng hóa thạch có dấu hiệu khủng hoảng, dầu mỏ cạn kiệt biến đổi khí hậu ngày trở nên nghiêm trọng Bố cục luận án phần mở đầu, kết luận hướng phát triển đề tài, nội dung trình bày chương với cấu trúc sau: Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu khí biogas cho động đốt Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết sử dụng biogas làm nhiên liệu cho xe gắn máy Honda wave α 110cc Chương 3: Nghiên cứu tính tốn mơ q trình cháy động xe gắn máy Honda wave α 110cc sử dụng nhiên liệu biogas Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm Chương 5: So sánh kết mô với thực nghiệm động xe gắn máy Honda wave α 110cc sử dụng biogas nén 3 Chương TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 Vấn đề lượng mơi trường Trước tình hình nguồn nhiên liệu hóa thạch lâm vào khủng hoảng cạn kiệt vấn đề ô nhiễm môi trường trở nên ngày trầm trọng, để giảm nồng độ chất nhiễm từ khí xả động phương tiện giao thông giới, đề tài đề xuất giải pháp sử dụng nguồn nhiên liệu “sạch” cho xe gắn máy: khí sinh học biogas 1.2 Đặc điểm khí sinh học biogas Biogas (khí sinh học) là sản phẩm khí sinh từ quá trình phân hủy kỵ khí các hợp chất hữu Thành phần chủ yếu biogas khí methane (CH4) khí cacbonic (CO2) Chất thải hữu từ nguồn khác sử dụng để sản xuất biogas 1.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng biogas làm nhiên liệu cho động đốt 1.3.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng biogas giới Công nghệ sản xuất biogas làm nhiên liệu cho động phát triển hoàn chỉnh, bao gồm giai đoạn: nâng cấp biogas đạt tiêu chuẩn nhiên liệu động cơ, vận chuyển đường ống, nén, lưu trữ, cung cấp cho nhiều mục đích sử dụng trình bày hình 1.10 4 Hình 1.10: Sơ đồ sản xuất ứng dụng biogas Thụy Điển Những nghiên cứu ảnh hưởng đến tính kỹ thuật động sử dụng biogas làm nhiên liệu thay như: Tỷ số nén, góc đánh lửa sớm tối ưu, tốc độ cháy hỗn hợp biogas – khơng khí, mức độ phát thải chất ô nhiễm, đánh giá công suất cải tạo động sang sử dụng nhiên liệu biogas Biogas có tốc độ lan tràn màng lửa thấp loại nhiên liệu khí khác Vì vậy, góc đánh lửa sớm phải tăng để đảm bảo trình cháy diễn hồn hảo, nâng cao hiệu suất cơng suất động Jewell (1986) cho góc đánh lửa sớm tối ưu động 25 kW chạy biogas chứa 60% methane nằm khoảng 33 - 450 trước điểm chết Theo Walsh (1986) cho động 55 kW sử dụng biogas tương tự có góc đánh lửa sớm tối ưu 450 trước điểm chết 1.3.2 Tình hình nghiên cứu sử dụng biogas Việt Nam GS.TSKH Bùi Văn Ga cộng Đại học Đà Nẵng nghiên cứu chuyển đổi động sử dụng nhiên liệu xăng, dầu sang sử dụng biogas Động chạy xăng dầu truyền thống chuyển đổi sang chạy biogas nhờ phụ kiện chuyển đổi nhiên liệu mang lại hiệu kinh tế - kỹ thuật bảo vệ mơi trường 1.3.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu biogas xe gắn máy Sử dụng khí biogas nén xe gắn máy vấp phải khó khăn chứa nhiên liệu áp suất cao Trường hợp lưu trữ trạng thái lỏng gặp nhiều khó khăn phải làm lạnh sâu đến nhiệt độ thấp (đến -161,50C áp suất atm CH tinh khiết) bình chứa phải có cấu tạo với vỏ bọc kép chân khơng chi phí cao GS.TSKH Bùi Văn Ga nhóm GATEC Đại học Đà Nẵng thành công với phụ kiện GATEC cung cấp biogas cho động tĩnh phương tiện giao thông giới 5 Các tác giả Nguyễn Ngọc Dũng, Trần Đăng Long, Huỳnh Thanh Công cộng Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh nghiên cứu phương pháp phun nhiên liệu biogas đường nạp đánh giá tính động xe gắn máy băng thử Như trình bày trên, nghiên cứu ứng dụng biogas làm nhiên cho động xe gắn máy lại chưa nghiên cứu thấu đáo, dừng lại mức đánh giá sơ sụt giảm công suất động sử dụng loại nhiên liệu phịng thí nghiệm Nhằm giải vấn đề nêu trên, luận án góp phần xử lý vấn đề quan trọng để sử dụng biogas làm nhiên liệu cho xe gắn máy, (1) nén biogas vào bình chịu áp lực, (2) cung cấp biogas nén cho xe gắn máy đảm bảo cho xe hoạt động tối ưu điều kiện vận hành, (3) tính tốn mơ q trình cháy buồng cháy so sánh thông số thị cho mơ hình thực nghiệm động xe gắn máy Honda wave α 110cc sử dụng biogas 1.4 Kết luận Kết nghiên cứu tổng quan tình hình sử dụng biogas cho động đốt cho phép rút kết luận sau: - Việc sử dụng xe gắn máy đóng góp lớn cho phát triển kinh tế chung điều kiện xã hội nước ta Do đó, việc tìm kiếm, ứng dụng nguồn nhiên liệu thay nguồn nhiên liệu có nguồn gốc hố thạch vấn đề quan tâm hàng đầu - Nhiên liệu biogas nguồn lượng tái tạo có trữ lượng lớn sản sinh hoạt động sản xuất sinh hoạt người Tuy vậy, để sử dụng nguồn lượng cách có hiệu cần phải hồn thiện cơng nghệ sản xuất, lọc lưu trữ biogas để làm nhiên liệu cung cấp cho xe gắn máy 6 Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng biogas nén cho mơ tơ” có ý nghĩa khoa học mang tính thực tiễn cao Kết đề tài góp phần giải triệt để vấn đề nêu Chương NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT SỬ DỤNG BIOGAS LÀM NHIÊN LIỆU CHO XE GẮN MÁY HONDA WAVE α 110cc 2.1 Yêu cầu chất lượng biogas để làm nhiên liệu cho động đốt Có thể nâng cấp biogas thành khí thiên nhiên (H2S< 4ppm, CH4> 95%, CO2< 2% thể tích, H2O