nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu diesel sinh học sản xuất tại việt nam đến tính năng kinh tế - kỹ thuật và phát thải của động cơ

i LỜI CAM ĐOAN    12  TM TT HƢỚNG DẪN Nghiên cứu sinh PGS.TS Lê Anh Tuấn Nguyễn Tuấn Nghĩa ii LỜI CẢM ƠN         trong -    Khoa   trình nghiên       trình này. Nghiên cứu sinh Nguyễn Tuấn Nghĩa iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ix MỞ ĐẦU 1 i. Lý do chọn đề tài 1 ii. Mục đích của đề tài 2 iii. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 2 iv. Phƣơng pháp nghiên cứu 3 v. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3 vi. Bố cục luận án 4 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 5 1.1. Tổng quan về nhiên liệu sinh học 5 1.1.1. Gii thiu chung v nhiên liu sinh hc 5 1.1.2. Các loi nhiên liu sinh hng hp 7 1.2. Nhiên liệu diesel sinh học và sử dụng nhiên liệu diesel sinh học trên động cơ diesel 8 1.2.1. Khái nim 8 1.2.2. So sánh tính cht diesel sinh hc và diesel khoáng 8 1.2.3. Các tiêu chung ca diesel sinh hc 9 1.2.4. Ngun nguyên liu sn xut diesel sinh hc 11 1.2.5. Công ngh chuyn hóa diesel sinh hc 12 1.2.6. Tình hình sn xut và s dng diesel sinh hc 13 1.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng diesel sinh học trên động cơ 16 1.3.1. V s dng nhiên liu diesel sinh h 16 1.3.2. Tình hình nghiên cu ng dng diesel sinh hc trên th gii 17 1.3.3. Tình hình nghiên cu ng dng diesel sinh hc ti Vit Nam 21 1.4. Kết luận chƣơng 1 24 CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ NĂNG LƢỢNG VÀ PHÁT THẢI CỦA ĐỘNG CƠ KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU DIESEL SINH HỌC 26 2.1. Lý thuyết về quá trình phun nhiên liệu và sự hình thành tia phun nhiên liệu khi sử dụng nhiên liệu diesel sinh học 26 2.1.1. Lý thuyt v quá trình phun nhiên li 26 2.1.2. So sánh cu trúc tia phun khi s dng nhiên liu diesel sinh hc 31 2.2. Quá trình hình thành hỗn hợp và cháy trong động cơ diesel 33 2.2.1. Khái nin 33 2.2.2.  lý hóa ca quá trình cháy 33 2.2.3. Din bin quá trình cháy c d vòi phun ki 35 2.2.4. Quy lut phun nhiên litrang b h thng nhiên liu commonrail 36 2.3. So sánh sự hình thành và cháy của nhiên liệu diesel và diesel sinh học 37 iv 2.4. Cơ chế hình thành và cơ sở tính toán phát thải động cơ diesel 38 2.4.1. Phát thi NOx 38 2.4.2. Phát thi b hóng 40 2.4.3. Phát thi HC 43 2.4.4. Phát thi CO 45 2.5. Cơ sở lý thuyết mô phỏng trên phần mềm AVL-Boost 46 2.5.1. ng hc th nht 46 2.5.2. Mô hình cháy AVL-MCC 47 2.5.3. Truyn nhit 51 2.6. Kết luận chƣơng 2 53 CHƢƠNG 3. TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU DIESEL SINH HọC 55 3.1. Mục đích, đối tƣợng và phạm vi mô phỏng 55 3.2. Xây dựng mô hình mô phỏng động cơ 55 3.2.1. Xây dng mô hình 55 3.2.2. Các thông s nhu khin mô hình 56 3.2.3. Ch  mô phng 57 3.3. Kết quả tính toán mô phỏng 59 3.3.1.  chính xác ca mô hình 59 3.3.2. c tính ca quá trình cháy 60 3.3.3. ng ca t l pha trn diesel sinh hc 61 3.3.4. ng ca góc phun sm 67 3.3.5. ng ca áp sut phun 71 3.4. Kết luận chƣơng 3 76 CHƢƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 77 4.1. Mục đích thử nghiệm 77 4.2. Đối tƣợng và nhiên liệu thử nghiệm 77 4.2.1. ng th nghim 77 4.2.2. Nhiên liu th nghim 78 4.3. Quy trình và phạm vi thử nghiệm 78 4.4. Sơ đồ bố trí thử nghiệm và các trang thiết bị chính 80 4.4.1.  b trí th nghim 80 4.4.2. Trang thit b th nghim 82 4.5. Kết quả thử nghiệm và thảo luận 84 4.5.1. Quan sát hình nh tia phun 84 4.5.2. ng ca t l pha trn diesel sinh hc 86 4.5.3. ng ca góc phun sm 92 4.5.4. ng ca áp sut phun 96 4.5.5. ng ca diesel sinh hc t mt s ngun khác nhau 100 4.6. So sánh kết quả giữa mô phỏng và thực nghiệm 102 4.6.1. Công sut và sut tiêu hao nhiên liu 103 4.6.2. Phát thi 104 4.7. Kết luận chƣơng 4 106 v KẾT LUẬN CHUNG 107 PHƢƠNG HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO 109 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 113 PHỤ LỤC 114 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải Đơn vị NLSH  - ECU Electronic Control Unit - CO Mônôxit cácbon - HC  - NO x  - CO 2 Cácbonníc - PM  - TCVN  - SAE  - ASTM  - A/F  - CEBII  - Ne  kW g e  g/kW.h B0  - B5 5%  và 95% Diesel  - B10 10%  và 90% Diesel  - B20 20%  và 80% Diesel  - B30 30%  và 70% Diesel  - B50 50%  và 50% Diesel  B100  - FFA  - NCS  - FAME Fatty acid methyl - TBA Tertiary butyl alcohol - MTBE Methyl tertiary butyl ether - ETBE Ethyl tertiary butyl ether - TAME tertiary amyl methyl ether - DME Dimetyl ether - DMC Dimetyl cacbonate - HFRR High-frequency receiprocating rig - vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU  6   8   9 - 10  11 u diesel B5 11  17  19  38  NOx 40   53 -5402 55 Các phn t xây d-5402 56 AVL-5402 56   57 .  57  58 7.  60 8.  61 9.  62 10.  63 11.  63 ng 3.12. i CO  64 13.  64 4.  65 5. u 65 6.  66 7 67 8 68 19 68 20 69 21 70 22 71 23 72 viii 4 73 5. Phát  74 6 75 4.1.  78 4.2.  79 4.3.  80 4.4.  85 4.5.  86 4.6.  88  88  90  90  91  91  93  97 4.  103 5.  104 ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ  12  13  14  14 Hình 1.5. a Diesel, B5, B20, B70 và B100 18 Hình 1.6.  19 Hình 1.7. B5, B20, B70 và B100 20 Hình 1.8.  21 Hình 1.9.    22 Hình 1.10.   23 Hình 2.1.  phá v tia phun 26 Hình 2.2. S  mô t c ch phá v tia phun 27 Hình 2.3. S phân rã ca mt tia phun diesel hình nón 28 Hình 2.4.  32 Hình 2.5.  36   37  38 Hình 2.8.   39 Hình 3.1. -5402 56 Hình 3.2.  B0, B10, B20 và B30 59 Hình 3.3.    59 Hình 3.4.  60 Hình 3.5.  61 Hình 3.6.   62 Hình 3.7.  66 Hình 3.8 68  69 Hình 3.10. Phát  70  71  73  74 x  75  76 Hình 4.1.  77 Hình 4.2.  78 Hình 4.3.  81 Hình 4.4. . 82 Hình 4.5. Hình . 84 Hình 4.6.  85 Hình 4.7. Góc nón tia phun () 85 Hình 4.8.  87 Hình 4.9. 1400(vg/ph)  87 Hình 4.10.   89  92 Hình 4.12.  92 Hình 4.13.  92 . 93 Hình 4.15.   94 Hình 4.16.  94 Hình 4.17.  95 Hình 4.18. . 95 Hình 4.19.  96 Hình 4.20.  97 Hình 4.21.  98 Hình 4.22.  99 Hình 4.23.  99 Hình 4.24.  100 Hình 4.25.  100 Hình 4.26.  101 Hình 4.27.  101 Hình 4.28.  102 Hình 4.29.  102 Hình 4.30.  104 Hình 4.31.  104 Hình 4.32.  105 [...]... đề tài: Nghiên cứu ảnh hư ng của nhiên liệu diesel sinh học sản xuất tại Việt Nam đến tính năng kinh tế - kỹ thuật và phát thải của động cơ góp phần thực hiện các yêu cầu của thực tiễn đưa ra ii Mục đích của đề tài Luận án có mục đích tổng thể là định hướng về mặt kỹ thuật cho động cơ diesel truyền thống khi sử dụng nhiên liệu diesel sinh học với các tỷ lệ lớn hơn 5% như 10% (B10), 20% (B20) và 30%... diesel sinh học pha trộn được sản xuất tại Việt Nam cho động cơ diesel iii Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài Luận án lựa chọn động cơ AVL-5402 sử dụng hệ thống nhiên liệu Common Rail là động cơ nghiên cứu Đây là động cơ diesel phun nhiên liệu điện tử có nhiều ưu điểm so với động cơ diesel truyền thống Việc nghiên cứu trên động cơ diesel Common Rail với nhiên liệu có tỷ lệ pha trộn diesel sinh. .. vấn đề nghiên cứu sử dụng diesel sinh học trên động cơ cần phải quan tâm nghiên cứu một cách toàn diện để thấy rõ được sự ảnh hưởng của diesel sinh học được sản xuất tại Việt Nam đến động cơ đang sử dụng 1.3.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng diesel sinh học tại Việt Nam Đề tài độc lập cấp nhà nước: Đánh giá hiện trạng công nghệ sản xuất và thử nghiệm hiện trường nhiên liệu sinh học (diesel sinh học) từ... hết các nhà nghiên cứu trên thế giới về diesel sinh học đều có kết luận chung là tính chất và nguồn gốc của nhiên liệu có ảnh hưởng quyết định đến đặc tính c ng như phát thải của động cơ Bởi vì các tính chất nhiên liệu khác nhau có ảnh hưởng khác nhau đến quá trình phun nhiên liệu, hình thành hỗn hợp và cháy trong động cơ diesel Các nghiên cứu trên thế giới thường tập trung vào diesel sinh học có nguồn... đích cụ thể của luận án bao gồm: - Đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ pha trộn diesel sinh học đến tính năng kinh tế kỹ thuật và phát thải động cơ; - Đánh giá khảo sát ảnh hưởng của các thông số cần điều chỉnh như góc phun sớm, áp suất phun khi sử dụng nhiên liệu diesel sinh học; - Đánh giá được đặc điểm quá trình phun và phát triển tia phun nhiên liệu; quá trình hình thành hỗn hợp và cháy; - Bước đầu đưa... thử động cơ Kết quả phân tích dựa trên các chỉ tiêu về công suất, suất tiêu hao nhiên liệu và phát thải của động cơ - Sử dụng kỹ thuật đo áp suất trong xylanh từ đó phân tích đánh giá ảnh hưởng của nhiên liệu diesel sinh học đến đặc tính cháy của động cơ v Ý nghĩa khoa học và thực tiễn  Ý nghĩa khoa học Luận án đã xác định được một số yếu tố cần điều chỉnh cho động cơ khi sử dụng nhiên liệu diesel sinh. .. cứu Từ các phân tích trên, vấn đề ảnh hưởng của nhiên liệu diesel sinh học nguồn gốc từ mỡ cá cần tiếp tục được nghiên cứu sâu hơn và với tỷ lệ pha trộn cao hơn Việc nghiên cứu lý thuyết dựa trên việc xây dựng mô hình và tính toán mô phỏng c ng như kết hợp nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của diesel sinh học đến tính năng kinh tế, năng lượng và phát thải của động cơ là cần thiết Việc này có thể dễ... thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và giảm thiểu ô nhiễm môi trường Vì có nguồn gốc từ sinh học nên nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh học rất phong phú 24 Các nghiên cứu trong nước về nhiên liệu diesel sinh học đến động cơ còn hạn chế Mặc dù đã có nghiên cứu tương đối hoàn chỉnh về nhiên liệu diesel sinh học từ mỡ cá nhưng mới chỉ dừng ở mức 5% Một số nghiên cứu khác tập chung vào những nguồn nguyên liệu. .. khác ở Việt Nam nhưng tập trung vào những động cơ đặc thù lắp trên các phương tiện như quân sự, tàu thủy Vấn đề đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ pha trộn đến tính năng kinh tế - kỹ thuật và phát thải của động cơ cần được tập trung nghiên cứu Ngoài ra, sự hình thành tia phun nhiên liệu, hình thành hỗn hợp và cháy khi sử dụng nhiên liệu diesel sinh học nguồn gốc từ mỡ cá c ng cần được quan tâm nghiên cứu Từ... làm nhiên liệu ôtô, nó cháy sạch 1.2 Nhiên liệu diesel sinh học và sử dụng nhiên liệu diesel sinh học trên động cơ diesel 1.2.1 Khái niệm Diesel sinh học được định ngh a là một dạng nhiên liệu dùng để thay thế diesel, có nguồn gốc từ dầu thực vật hoặc mỡ động vật Về phương diện hóa học thì diesel sinh học là methyl, ethyl ester của những acid béo Diesel sinh học gốc (B100), theo quy chuẩn của Việt Nam . CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ NĂNG LƢỢNG VÀ PHÁT THẢI CỦA ĐỘNG CƠ KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU DIESEL SINH HỌC 26 2.1. Lý thuyết về quá trình phun nhiên liệu và sự hình. nhiên liệu sinh học 5 1.1.1. Gii thiu chung v nhiên liu sinh hc 5 1.1.2. Các loi nhiên liu sinh hng hp 7 1.2. Nhiên liệu diesel sinh học và sử dụng nhiên liệu diesel. phun nhiên litrang b h thng nhiên liu commonrail 36 2.3. So sánh sự hình thành và cháy của nhiên liệu diesel và diesel sinh học 37 iv 2.4. Cơ chế hình thành và cơ sở tính