Nghiên cứu sử dụng nhiên liệu Biogas nén cho xe tải nh

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN CÔNG THẮNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU BIOGAS NÉN CHO XE TẢI NHẸ Chuyên ngành: Kỹ thuật Ô tô-Máy kéo Mã số: 60.52.35 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2012 Footer Page of 126 Header Page of 126 Công trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Phản biện 1: TS Phan Minh Đức Phản biện 2: TS Phùng Xuân Thọ Luận văn ñược bảo trước Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 16 tháng 12 năm 2012 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại Học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại Học Đà Nẵng Footer Page of 126 Header Page of 126 MỞ ĐẦU 1.LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Tiết kiệm lượng giảm thiểu ô nhiễm môi trường tìm kiếm nguồn lượng thay cho nguồn lượng hóa thạch ngày cạn kiệt mục tiêu nghiên cứu ngành ñộng ôtô Một loại nhiên liệu thay ñược quan tâm nhiên liệu khí sinh học, ñây loại nhiên liệu tái sinh Với lý ñó ñề tài“ Nghiên cứu sử dụng nhiên liệu biogas nén cho xe tải nhẹ ” luận văn có ý nghĩa to lớn cấp thiết 2.MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Ngoài mục ñích góp phần nghiên cứu giảm thiểu ô nhiễm môi trường làm phong phú nguồn nhiên liệu dùng cho phương tiện giao thông vận tải, ñề tài ñánh giá ñược khả sử dụng ñược khí biogas nén xe tải nhẹ 2.ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu: Nhiên liệu Biogas nén; xe tải Thaco Towner750; hệ thống nhiên liệu Biogas nén xe tải THACO Towner; thiết bị thực nghiệm phần mềm boost Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết nhiệt ñộng cơ, ñộng lực học ô tô, nghiên cứu hệ thống cấp nhiên liệu biogas nén xe tải nhẹ, thực nghiệm ñánh giá tính kinh tế-kỹ thuật phát thải ô nhiễm ô tô sử dụng nhiên liệu Biogas nén 3.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu lý thuyết với nghiên cứu thực nghiệm; thực nghiệm ño ñạc số tiêu kinh tế, kỹ thuật, ô nhiễm khí xả ñường hệ thống thiết bị thí nghiệm ñể ñánh giá ảnh hưởng nhiên liệu biogas nén ñến tính kinh tế kỹ thuật ôtô Footer Page of 126 Header Page of 126 4.Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI - Góp phần vào việc nghiên cứu sử dụng nhiên liệu Biogas nén cho loại ñộng ñốt trong; - Đánh giá ưu nhược ñiểm việc sử dụng nhiên liệu Biogas nén xe tải nhẹ vào ñiều kiện Việt Nam; - Đóng góp phần kinh nghiệm tiêu chí nghiên cứu ñộng tương lai Việt Nam gồm 02 lĩnh vực: sử dụng nhiên liệu công nghệ tiên tiến hướng ñến bảo vệ môi trường ; - Đa dạng hoá nguồn nhiên liệu sử dụng cho loại ñộng ñốt thân thiện với môi trường sử dụng nhiên liệu Biogas nén 5.CẤU TRÚC LUẬN VĂN Chương 1: Tổng quan Chương trình bày vấn ñề biến ñổi khí hậu nguồn nhiên liệu hóa thạch, vấn ñề sử dụng nhiên liệu khí công nghệ sử dụng khí Biogas ñộng ô tô Chương 2: Nghiên cứu tính toán lý thuyết Chương trình bày lý thuyết mức tiêu hao nhiên liệu, tính toán nhiệt ñộng cơ; ñộng lực học ô tô lý thuyết chế hình thành chất phát thải ô nhiễm ô tô sử dụng loại nhiên liệu Biogas nén Xăng A95 tính toán thiết kế số phận hệ thống nhiên liệu biogas Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm Chương trình bày ô tô thực nghiệm, sơ ñồ lắp ñặt hệ thống nhiên liệu khí ô tô, trang thiết bị thực nghiệm, thực nghiệm ño thời gian tăng tốc, suất tiêu thụ nhiên liệu ñường nồng ñộ phát thải ô nhiễm ôtô chế ñộ vận hành sử dụng nhiên liệu Biogas nén Xăng A95 Chương 4: Kết bàn luận Phân tích ñánh giá, so sánh kết thực nghiệm; lý thuyết ô tô sử dụng loại nhiên liệu Biogas nén Xăng A95 Footer Page of 126 Header Page of 126 Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Vấn ñề biến ñổi khí hậu nguồn nhiên liệu hóa thạch 1.1.1 Vấn ñề Biến ñổi khí hậu 1.1.1.1 Sự bùng nổ khí hậu toàn cầu Trong vòng thập kỷ qua, nhân loại ñã ñang trải qua biến ñộng bất thường khí hậu toàn cầu Trên bề mặt Trái ñất, khí thủy không ngừng nóng lên làm xáo ñộng môi trường sinh thái, ñã ñang gây nhiều hệ lụy với ñời sống loài người.[9] 1.1.1.2 Vấn ñề ô nhiễm môi trường nguồn lượng hóa thạch gây Hiện nay, ô nhiễm khí vấn ñề thời nóng bỏng giới riêng quốc gia Môi trường khí ñang có nhiều biến ñổi rõ rệt có ảnh hưởng xấu ñến người sinh vật Hàng năm người khai thác sử dụng hàng tỉ than ñá, dầu mỏ, khí ñốt Đồng thời thải vào môi trường khối lượng lớn chất thải khác như: chất thải sinh hoạt, chất thải từ nhà máy xí nghiệp làm cho hàm lượng loại khí ñộc hại tăng lên nhanh chóng.[7] 1.1.2 Nguồn nhiên liệu hóa thạch 1.1.2.1 Vấn ñề an ninh lượng giới nước khu vực Nhiều nhà khoa học cho rằng, trữ lượng dầu mỏ ñang cạn ñi cách nhanh chóng, nhiều lần so với người ta tưởng Theo số liệu hãng dầu lửa khổng lồ BP trữ lượng dầu giới ñủ thỏa mãn nhu cầu toàn cầu vòng 40 năm nữa, tính theo mức tiêu thụ Footer Page of 126 Header Page of 126 Hình 1.2 Sản lượng dầu lại tính theo năm khai thác 1.1.2.2 Nguy khủng hoảng dầu mỏ 1.1.2.3 Viễn cảnh nguồn dầu mỏ Việt Nam 1.1.3 Tình hình ứng dụng nhiên liệu khí ñộng 1.1.3.1 Cơ sở lựa chọn nhiên liệu khí sử dụng ñộng 1.1.3.2 Ứng dụng nhiên liệu khí ñộng ôtô Năm 1996 người ta ước tính có khoảng triệu xe ô tô chạy khí thiên nhiên giới Hình 1.3 giới thiệu phân bố lượng ô tô dùng nhiên liệu khí thiên nhiên lục ñịa khác Các quốc gia sử dụng nhiều CEI (Cộng ñồng quốc gia ñộc lập), Ý, Argentina, Canada, Newzealand, Mĩ Trong năm 1996 người ta tính ñược 2700 trạm phân phối NGV dạng khí nén, ñó 600 trạm Canada Hà Lan ñược lắp ñặt máy nén gia dụng nhà người sử dụng Con số ước tính thay ñổi nhiều tương lai gần người ta dự kiến gia tăng nhanh chóng số quốc gia sử dụng (50 quốc gia vào năm 1996) số lượng ô tô sử dụng NGV nước Theo ước tính, vào ñầu năm 2000, số lượng xe sử dụng NGV ñạt ñến 750.000 CEI, 300.000 Canaña, 200.000 Nhật, 50.000 Pháp 200.000 Anh Footer Page of 126 Header Page of 126 Hình 1.3 Sự phân bố lượng ô tô dùng nhiên liệu khí 1.2 Sử dụng nhiên liệu Biogas cho ñộng Việt Nam 1.2.1 Nhiên liệu Biogas 1.2.1.1 Tính biogas Thành phần chủ yếu Biogas: Biogas sinh từ trình phân huỷ kỵ khí hỗn hợp nhiều loại khí Hỗn hợp thông thường bao gồm 60-70% CH4, 30-40% CO2, 1% hydrogen sulfide (H2S) Hàm lượng H2S nói chung vào khoảng từ 100 ñến 2000 ppm Các tính chất Biogas: - Tính chất vật lý: Bảng 1.1 Các tính chất thành phần Biogas Các tính chất vật lý Trọng lượng phân tử Tỷ trọng Điểm sôi Điểm ñông Khối lượng riêng Nhiệt ñộ nguy hiểm Áp suất nguy hiểm Nhiệt dung Cp (1atm) Footer Page of 126 Methane (CH4) 16.04 0.554 259.0 0F (=1440C) -296.6 0F(-164.80C) 0.66kg/m3 116.0 0F (=64.440C) 45.8 at 6.962.10-4 J/ kg-0C Carbonic (CO2) 44.01 1.52 60.80C -69.9 0F (-38.830C) 1.82kg/m3 88.0 0F(=48.890C) 72.97at Header Page of 126 Tỷ lệ Cp/Cv Nhiệt cháy Giới hạn cháy Tỷ lệ cháy hoàn toàn không khí 1.307 55.403J/kg 6-15% Thể tích 0.0947 Thể tích 0.0581 Khối lượng 1.303 - Nhiệt trị nhiên liệu Biogas: Mêtan tinh khiết có nhiệt tri thấp khoảng (8115.2 Kcal/m3) Do Biogas chứa khoảng 70-90% mêtan nên nhiệt trị Biogas nằm khoảng 5480 Kcal/m3 1.2.1.2 Khả ứng dụng biogas ñể chạy ñộng ñốt 1.2.2.Tình hình sản xuất sử dụng nhiên liệu Biogas Việt Nam Phong trào xây dựng hầm khí biogas quy mô gia ñình hộ chăn nuôi gia súc nước ta ñã ñược phát triển Khí biogas chủ yếu ñược dùng ñể thay chất ñốt Kết ñem lại tích cực hiệu kinh tế lẫn bảo vệ môi trường Tính ñến tháng 3/2011 có 200.000 bồn biogas ñược lắp ñặt nước ta Dự kiến năm 2020, bình quân ngày thu ñược khoảng 18.837 m3 khí biogas 1.3 Các vấn ñề cần nghiên cứu - Đánh giá tính kinh tế, kỹ thuật tuổi thọ phương tiện sử dụng nhiên liệu biogas nén - Nghiên cứu cải tiến kết cấu ñộng cơ, hệ thống nhiên liệu, hệ thống ñánh lửa cho phù hợp với nhiên liệu bioges nén Các vấn ñề ñòi hỏi phải có nhiều thời gian, kinh phí khuôn khổ luận văn tác giả chủ yếu ñi sâu vào nghiên cứu giải pháp khả sử dụng biogas nén xe tải nhẹ thông qua phân tích ñánh giá số tính Vấn ñề ñược trình bày rõ ràng chương 2; chương chương Footer Page of 126 Header Page of 126 Chương 2: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT Để nghiên cứu ñánh giá khả sử dụng biogas nén, tính kinh tế-kỹ thuật ô nhiễm môi trường ñối với nhiên liệu khí biogas sử dụng ôtô, thiết phải có sở tính toán lý thuyết; nhằm phân tích ñánh giá cách khoa học khả sử dụng mức ñộ phát thải ô nhiễm sử dụng nhiên liệu khí biogas nén 2.1 Tính toán nhiệt ñộng ñộng lực học xe tải THACO Towner sử dụng loại nhiên liệu xăng A95 Biogas 2.1.1 Các thông số tính toán 2.1.2 Tính toán nhiệt ñộng xe tải Thaco Towner sử dụng nhiên liệu xăng A95 khí Biogas 2.1.2.1 Tính toán nhiệt ñộng sử dụng nhiên liệu xăng A95 2.1.2.2 Tính toán nhiệt ñộng sử dụng khí Biogas 2.1.3 Tính toán ñộng lực học xe tải THACO Towner sử dụng nhiên liệu xăng A95 khí Biogas nén 2.2 Tính toán chất phát thải ô nhiễm 2.3 Tính toán hệ thống cung cấp nhiên liệu biogas xe Thaco Towner 2.3.1 Tính toán thiết kế hòa trộn Mục ñích nhằm xác ñịnh kích thước ñường ống phun khí biogas, kích thước lỗ phun, kích thước họng hòa trộn kích thước buồng hỗn hợp Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 10 Hình 2.4 Sơ ñồ tính kích thước hòa trộn - Tính ñường kính buồng hỗn hợp: d b = a n V h i n 1000 [mm] (2.8) Trong ñó: an: Hệ số dao ñộng dòng chảy, phụ thuộc vào số xi lanh dùng chung buồng hỗn hợp; Vh: Thể tích công tác xi lanh [dm3]; i: Số xi lanh dùng chung buồng hỗn hợp; Số xilanh Hệ số an n: Số vòng quay ñộng [vg/ph] 24,2 17,1 14,15 13 12,85 11,9 Từ (2.8) ta có: d b =13 0,2425.4 5000 = 28,63 [mm] 1000 - Chiều dài buồng hỗn hợp: lb = (0,8-1,8)db= 1.28,63 = 28,63 - Xác ñịnh sơ ñường kính: Footer Page 10 of 126 [mm] (2.9) Header Page 12 of 126 12 - Lưu lượng không khí qua họng: ni Gk = η vVh ρ k [kg/s] 120 G k = 0,83.0,2425 5000.4 1,2 = 0,0403 120.1000 (2.13) [kg/s] - Đường kính xác họng: dh = dh = 4Gk [m] π vk ρ k (2.14) 4.0,0403 3,14.106,4.1,2 dh=20,05.10-3 [m] Chọn dh= 20 [mm] Chọn lại db = 30 [mm] 2.3.2 Xác ñịnh kích thước vòi cấp biogas - Tốc ñộ nhiên liệu: v nl = 2.∆Ph (2.15) ρ nl ρnl: Khối lượng riêng nhiên liệu , ρnl=0,8808 (Kg/m3) Vnl: Tốc ñộ dòng nhiên liệu qua lỗ 2.8556,36 = 139,4 0,8808 [m/s] vnl= 139,4 (m/s) - Tiết diện lỗ phun Biogas chính: G nl fc = (m ) v nl ρ nl (2.16) Gnl: Lượng nhiên liệu tiêu hao ứng với công suất cực ñại 3 = Ne.ge [m /h] = 35,3.0,4859 = 17,152 [m /h] = 17,152 0,8808 = 15,107 [kg/h]=0,004196 (kg/s) Footer Page 12 of 126 Gnl Header Page 13 of 126 fc = 13 0,004196 = 3,418.10 −5 (m ) 139,4.0,8808 - Đường kính lỗ phun chính: dc = 4.f c π (m) (2.17) −6 dc = 4.34,12.10 3,14 dc = 0,00659 (m) dc = 6,59 (mm) Để thuận tiện cho việc chế tạo ta chọn dc= 6(mm) o Kết cấu hòa trộn: Bộ hòa trộn phận quan trọng hệ thống nhiên liệu biogas Đó nơi biogas ñược hòa trộn với không khí tạo thành hỗn hợp khí nạp cung cấp vào xilanh ñộng 26 60 ° Ø38 Ø20 Ø50 Ø56 30° Ø6 Ø15 49 10 Hình 2.5 Kết cấu hòa trộn 2.4 Giới thiệu sơ lược phần mềm mô BOOST AVL 2.4.1 Thiết lập mô hình 2.4.2 Chạy mô Footer Page 13 of 126 Header Page 14 of 126 14 Với ñiều kiên biên ñầu vào ñầu ra, chương trình mô tính toán cho kết ñồ thị giới hạn luận văn cao học này, tác giả quan tâm ñến áp suất nén áp suất cháy nhiệt ñộ cháy máy số ñộng sử dụng hai loại nhiên liệu xăng khí biogas Với kết xuất ñồ thị ñược trình bày nhận xét chương Hình 2.18 Giao diện chạy mô 2.5 Kết luận chương Cơ sở lý thuyết rõ chất tiêu hao nhiên liệu ôtô, trình cháy tốt hay xấu nhiên liệu yếu tố ảnh hưởng ñến mức ñộ tiêu hao nhiên liệu thông qua thông số ñã ñược tính toán Vì vậy, chương sở lý thuyết sở khoa học dẫn ñường cho việc tổ chức thực nghiệm chương mà cho phép phân tích ñánh giá, so sánh cách logic, khoa học kết nhận ñược sau kkhi tiến hành thực nghiệm chương Footer Page 14 of 126 Header Page 15 of 126 15 Chương 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 3.1 Bố trí lắp ñặt hệ thống nhiên liệu sử dụng Biogas ô tô 3.1.1 Giới thiệu ô tô thực nghiệm 3.1.1.1 Hình dáng tổng quát xe Towner Thực chiến lược ña dạng hóa sản phẩm nhằm ñáp ứng nhu cầu thị trường, từ ngày 27/7/2009, Trường Hải cho mắt dòng sản phẩm xe tải nhẹ THACO TOWNER 750kg Hình 3.1 Hình dáng bên xe Towner Đây loại xe tải nhẹ có trang bị ñộng kiểu DA465QE 04 xi lanh thẳng hàng, phun xăng ñiện tử ña ñiểm, với dung tích xi lanh 970cc cho công suất cực ñại 35Kw mô men xoắn cực ñại 72N,m/3000~3500 vòng/phut Hệ thống lái kiểu bánh răng, hệ thống phanh trợ lực thủy lực, phanh trước dạng ñĩa, sau dạng tang trống Footer Page 15 of 126 Header Page 16 of 126 16 3.1.1.2 Các thông số kỹ thuật xe Towner 3.1.1.3 Đặc ñiểm kết cấu ñộng DA465QE 3.1.1.4 Nhiên liệu biogas nén 3.1.2 Chuyển ñổi ñộng xe Towner sử dụng nhiên liệu xăng sang Biogas 3.1.2.1 Sơ ñồ nguyên lý hoạt ñộng hệ thống nhiên liệu biogas Sơ ñồ hệ thống nhiên liệu biogas: Bình chứa biogas; Động cơ; Bộ giảm áp-hóa hơi; Van chân không; Van không tải; Bộ làm ñậm; 7;31 Giclơ; Bộ hòa trộn; Van ñiều chỉnh biogas; 10 Lọc không khí; Hình 3.8 Sơ ñồ hệ thống cung cấp nhiên liệu biogas 11 Công tắc Samba; 12 ECU;13.Bộ ñiều khiển;14.Két nước làm mát;15;16.Bộ dây ñiện; 17;18;19;20.Dây ñiện; 21;22;23;24;25;26 Đường cấp biogas; 27 Đường xăng; 28 Đường nối với áp suất chân không; 29 Rơle ñiện từ;30 Đường vào nước nóng; 32 Van ñiện từ Nguyên lý hoạt ñộng: 3.1.1.2 Bộ phận cách bố trí hệ thống nhiên liệu biogas 3.2 Nghiên cứu thực nghiệm ô tô THACO Towner sử dụng nhiên liệu xăng A95 Biogas nén Footer Page 16 of 126 Header Page 17 of 126 17 3.2.1 Thực nghiệm khả tăng tốc quảng ñường tăng tốc ô tô ñường sử dụng nhiên liệu xăng A95 Biogas nén o Trang thiết bị thực nghiệm: - Xe tải Thaco Towner 750; - Đồng hồ bấm giây: Độ xác: 1/100s; - Thước ño dây dài 5(m) o Trình tự bước thực nghiệm: Đưa xe vào ñoạn ñường thực nghiệm hình 3.24; Chuẩn bị ñồng hồ bấm giây hình 3.24; Chuẩn bị ñồng hồ bấm giây hình 3.24; Khởi ñộng xe chạy ấm máy phút; Vận hành ôtô với gia tốc tự ñể ñạt tốc ñộ từ 10÷40[km/h] tay số 3; Đánh dấu vị trí ô tô sau ñạt ñược tốc ñộ quy ñịnh; Ghi lại thời gian tăng tốc ño quảng ñường tăng tốc 3.2.2 Thực nghiệm ño mức tiêu hao nhiên liệu ô tô ñường sử dụng nhiên liệu xăng A95 Biogas nén o Trang thiết bị thực nghiệm: - Xe tải Thaco Towner 750; - Tải sắt (1 tải nặng 20kg); - Cân ñiện tử cân ñồng hồ o Trình tự thử nghiệm: Đưa xe vào ñoạn ñường thực nghiệm hình 3.26; Chất tải lên thùng xe theo quy ñịnh hình 3.26; Đổ nhiên liệu vào thùng ñến mức quy ñịnh trước; Khởi ñộng xe chạy ấm máy phút; Vận hành ôtô trì vận tốc khoảng 35÷45[km/h]; Footer Page 17 of 126 Header Page 18 of 126 18 Cân nhiên liệu lại sau dừng xe ghi số liệu; 3.2.3 Thực nghiệm ño nồng ñộ phát thải chất ô nhiễm ô tô sử dụng nhiên liệu xăng A95 Biogas nén o Trình tự thực nghiệm: Đưa xe vào vị trí ño hình 3.28; Bố trí thiết bị ño hình 3.28; Bật thiết bị Digas 4000 lên khoảng 30 phút; Khởi ñộng xe chạy ấm khoảng phút; Kết nối ống xả, tín hiệu số vòng quay xe với thiết bị ño; Ghi lại kết ño ñược thiết bị ño cách chụp ảnh 3.3 Kết luận chương Thực nghiệm ñược thực ñường phố ño lượng tiêu hao nhiên liệu theo số kilomet(km) ñể ñánh giá khả sử dụng biogas nén cho xe tải nhẹ Mỗi loại nhiên liệu ñược ño lần lấy trung bình số liệu lần ño ta ñược số liệu tin cậy Ngoài ra, ñể ñánh giá ñược tác ñộng chất phát thải ñến môi trường sử dụng khí biogas, tác giả trình bày quy trình ño chất nồng ñộ phát thải thiết bị Opus40 Dữ liệu kết ño ñược thực nghiệm ñược tính toán, xử lý phân tích ñánh giá, so sánh chương Chương 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 4.1 Phân tích ñánh giá khả tăng tốc quảng ñuờng tăng tốc ô tô sử dụng hai loại nhiên liệu xăng A95 Biogas nén Bảng 4.1 So sánh khả tăng tốc quảng ñuờng tăng tốc hai loại nhiên liệu xăng A95 biogas nén XĂNG BIOGAS LẦN ĐO t(s) s(m) t(s) s(m) LẦN1 10.18 78.6 15.32 93.9 LẦN2 10.09 78.2 15.25 93.4 LẦN3 10.3 78.8 15.11 93.1 Footer Page 18 of 126 Header Page 19 of 126 TRUNG BÌNH 19 10.19 78.533 15.227 93.467 Căn vào kết thực nghiệm bảng 4.1 ôtô Thaco Towner 750 sử dụng hai loại nhiên liệu xăng A95 biogas nén ta thấy thời gian tăng tốc quảng ñường tăng tốc nhiên liệu xăng A95 nhỏ so với ôtô sử dụng nhiên liệu biogas 4.2 Phân tích ñánh giá thông qua mức tiêu hao nhiên liệu 4.2.1 Phân tích ñánh giá nhiệt lượng cung cấp cho ñộng ôtô Q0 (KJ) Bảng 4.4 Đánh giá kết nhiệt lượng cung cấp cho ñộng ôtô Q0(KJ) TT %tải Xăng A95 Biogas 13.3 22214.5 13365.3 26.7 20453.3 18138.6 40.0 22216 21002.6 53.3 20834.6 20048.0 66.7 24367.4 21957.3 80.0 27359 25776.0 96.0 30249.5 29594.6 Qua kết thực nghiệm ta tính toán ñược nhiệt lượng cung cấp cho ñộng xe Thaco Towner (Q0) chế ñộ tải khác sử dụng hai loại nhiên liệu xăng A95 biogas (bảng 4.4), ta thấy tất mức tải nhiệt lượng cung cấp cho ñộng ôtô (Q0) sử dụng biogas thấp so với xăng A95 mức tải 80% giảm 5,8% Có thể giải thích nguyên nhiệt trị thấp nhiên liệu biogas thấp xăng nhiên liệu biogas trạng thái thể khí, không cần thời gian bay nên trình hoà trộn với không khí nhanh phù hợp hơn, ñiều tránh ñược trình thiếu cục oxy hỗn hợp ñó làm cho trính ñốt cháy nhiên liệu tốt, hoàn toàn suất tiêu hao nhiên liệu thấp so với xăng A95 Footer Page 19 of 126 Header Page 20 of 126 20 4.2.2 Phân tích ñánh giá tính ổn ñịnh ôtô Thaco Towner750 Hình 4.1 Mức tiêu thụ nhiên liệu xăng chế ñộ tải Hình 4.2 Mức tiêu thụ nhiên liệu biogas chế ñộ tải Dựa vào Mức tiêu thụ nhiên liệu xăng A95 biogas bảng 4.6 bảng 4.7 với hai hình 4.1, hình 4.2 chế ñộ tải khác ta so sánh với thấy mức ñộ ổn ñịnh hệ thống cung cấp nhiên liệu biogas tương ñối ổn ñịnh cung cấp nhiên liệu biogas cho chế ñộ tải khác 4.3 Phân tích ñánh giá mặt phát thải ô nhiễm 4.3.1 Kết ño chất phát thải ô nhiễm Thực nghiệm ño mức phát thải ô nhiễm ñược thực ño chạy không tải ñã trình bày chương (mục 3.2.3) với ñiều kiện thực nghiệm không thay ñổi Quá trình ño ñạc ñược thực liên tục 04 lần ño cho loại nhiên liệu thực nghiệm, kết ñược ghi nhận máy ảnh kỹ thuật số nhằm mục ñích có kết xác kịp thời Vấn ñề ô nhiễm khí thải ñộng ôtô ñược coi tiêu quan trọng việc ñánh giá chất lượng ôtô Mỗi quốc gia ñều có tiêu ñánh giá khí thải ôtô phù hợp với ñiều kiện giao thông phương tiện tham gia giao thông Trong ñiều kiện thực nghiệm Trung tâm thí nghiệm ôtô thuộc Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, tác giả ñã ño chất phát thải ô nhiễm với chế ñộ không tải không tăng ga với thiết bị ño Oupus40 ta có kết hai loại nhiên liệu sau Footer Page 20 of 126 Header Page 21 of 126 21 Từ thực nghiệm ta có bảng tổng hợp kết phát thải ô nhiễm sau: Bảng 4.7 Tổng hợp kết chất phát thải ô nhiễm ñộng sử dụng hai loại nhiên liệu xăng A95 khí biogas TT Thành phần khí xả CO(% vol) CO2(% vol) HC(ppm) Lần Xăng A95 Lần Lần Lần Lần Biogas Lần Lần Lần 0,35 0,12 0,05 0,44 0,00 0,01 0,01 0,02 14,9 15,1 15,1 14,8 9,7 9,2 9,4 9,1 119 130 115 130 72 98 97 100 Bảng 4.8 Tổng hợp kết trung bình lần ño ô nhiễm TT Thành phần khí xả CO(% vol) CO2(% vol) HC(ppm) Trung bình Xăng A95 Biogas 0,24 0,01 14,975 9,35 123,5 91,75 % Sai lệch Giảm 95,83 Giảm 37,56 Giảm 25,70 4.3.2 Đánh giá so sánh nồng ñộ phát thải ô nhiễm Dựa vào kết bảng 4.7; bảng 4.8 ta thấy sử dụng nhiên liệu khí biogas nồng ñộ chất phát thải ô nhiễm CO, HC, CO2 giảm rõ rệt so với xăng A95, thấy kết lần ño thứ sử dụng khí biogas nồng ñộ CO Ở chế ñộ không tải không tăng ga với tốc ñộ trung bình lần ño ñộng 846(rpm), nhìn vào Biểu ñồ biểu thị % sai lệch giá trị thành phần khí thải ôtô sử dụng xăng A95 so với khí biogas ta thấy sử dụng nhiên liệu biogas nồng ñộ CO giảm 95,83%, nồng ñộ CO2 giảm 37,56%, nồng ñộ HC giảm 25,70% Sự giảm rõ rệt nồng ñộ chất phát thải ô nhiễm CO, HC, CO2 sử dụng nhiên liệu khí biogas so với xăng A95 nhiên liệu biogas trạng thái thể khí, không cần thời gian bay nên trình hoà trộn với không khí nhanh Footer Page 21 of 126 Header Page 22 of 126 22 mà trình cháy buồng ñốt ñược ñốt cháy kiệt so với xăng A95; thành phần chủ yếu nhiên liệu khí biogas methane(CH4) nên trình cháy diễn buồng ñốt hoàn toàn so với xăng A95 trình cháy sau cháy không phát sinh muội than nên nồng ñộ chất phải thải ô nhiễm giảm ñáng kể Ngoài nhiên liệu khí biogas benzene, hydrocarbon thơm kèm theo lượng carbon nên cháy nhiên liệu không giải phóng nhiều khí ñộc không phát sinh muội than từ ñó nồng ñộ gây ô nhiễm giảm Mức ñộ sai lệch % thành phần khí thải sử dụng nhiên liệu khí biogas so với xăng A95 ñược trình bày hình 4.5 sau: Hình 4.5 Biểu ñồ biểu thị % sai lệch giá trị thành phần khí thải ôtô sử dụng xăng A95 so với khí biogas 4.4 Đánh giá so sánh tính toán lý thuyết phần mềm boost 4.4.1 Đánh giá so sánh tính toán lý thuyết Dựa vào kết tính toán nhiệt ñộng lý thuyết ñược tổng hợp bảng 4.9 ta thấy sử dụng nhiên liệu biogas nén cho ñộng DA465QE xe tải Thaco Towner750 áp suất nhiệt ñộ trình nạp, nén, cháy giãn nở sinh công ñều giảm công suất có ích giảm 29,4% so với ñộng sử dụng nhiên liệu xăng A95, nên dẫn ñến lực kéo sinh bánh xe giảm Footer Page 22 of 126 Header Page 23 of 126 23 33,89% Khi sử dụng nhiên liệu biogas nén cho ñộng áp suất nhiệt ñộ trình ñều giảm khí biogas có 80% khí Methane(CH4) lại tạp chất khác 4.4.2 Đánh giá so sánh tính toán phần mềm boost Chương trình mô tính toán máy số ñộng sử dụng hai loại nhiên liệu xăng khí biogas, sau chạy cho kết ñồ thị áp suất nén, áp suất cháy nhiệt ñộ cháy sau: o Khi sử dụng nhiên liệu xăng: PREVIEW PREVIEW Temperature Pressure 1600 600000 1400 Temperature[K] 500000 Pressure[Pa] 1200 400000 1000 300000 200000 800 600 100000 400 90 180 270 360 450 540 630 720 CRANKANGLE[deg] 90 180 270 360 450 540 630 720 Temperature Cylinder 4[K] CRANKANGLE[deg] Hìn h 4.6 Đồ thị áp suất nhiệt ñộ cháy sử dụng xăng Pressure Cylinder 4[Pa] o Khi sử dụng nhiên liệu biogas: PREVIEW PREVIEW Temperature 1100 450000 1000 Temperature[K] Pressure[Pa] Pressure 550000 500000 400000 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 900 800 700 600 500 0 90 180 270 360 450 CRANKANGLE[deg] Pressure Cylinder 4[Pa] 540 630 720 400 90 180 270 360 450 540 630 720 CRANKANGLE[deg] Temperature Cylinder 4[K] Hình 4.7 Đồ thị áp suất nhiệt ñộ cháy sử dụng biogas o Nhận xét kết quả: Nhìn vào ñồ thị hình 4.6 hình 4.7 ta thấy áp suất cháy ñộng sử dụng nhiên liệu biogas nhỏ so với ñộng sử dụng xăng giảm khoảng 10,9% Áp suất cháy sử dụng biogas giảm nhiệt trị thấp biogas nhỏ xăng Và nhìn vào Footer Page 23 of 126 Header Page 24 of 126 24 ñồ thị nhiệt ñộ cháy ta thấy sử dụng nhiên liệu biogas nhỏ so với ñộng sử dụng xăng giảm khoảng 31,3%, nhiệt trị biogas nhỏ xăng biogas có tạp chất chưa ñược lọc 4.5 Kết luận chương Đánh giá kết qua thực nghiệm qua tính toán lý thuyết, phần mềm boost ñã rút ñược số kết luận quan trọng việc nghiên cứu tính sử dụng nhiên liệu khí biogas nén ñộng ôtô Bằng giải pháp tính toán thực nghiệm ño ñạc ñường, thiết bị chuyên dụng ñể có ñược tập liệu có ñộ tin cậy cao Đây luận chứng khoa học ñể tác giả ñưa kết luận cách xác tính ổn ñịnh tính sử dụng nhiên liệu khí biogas nén so với xăng A95 Và qua chương ta thấy việc sử dụng nhiên liệu khí biogas ñảm bảo tính ôtô nồng ñộ chất phát thải ô nhiễm giảm rõ rệt mà khí biogas nguồn nhiên liệu cho tương lai KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Kết luận Với hệ thống hệ thống nhiên liệu biogas ñã ñược thiết kế trình bày chương Và qua phân tích ñánh giá tính tăng tốc, lượng tiêu hao nhiên liệu chất phát thải ô nhiễm thực nghiệm ñường ôtô Thaco Towner750 sử dụng thiết bị chuyên dùng sử dụng nhiên liệu biogas nén, tác giả luận văn ñi ñến số kết luận sau: Kết luận 1: Có thể sử dụng ñược nhiên liệu biogas nén xe tải nhẹ với hệ thống cung cấp nhiên liệu ổn ñịnh, cụ thể với kết Footer Page 24 of 126 Header Page 25 of 126 25 thử nghiệm thời gian tăng tốc quảng ñường tăng tốc Khi sử dụng nhiên liệu biogas nén ôtô Thaco Towner750 ñảm bảo thời gian tăng tốc quảng ñường tăng tốc ñường nông thôn thành thị Việt Nam ñiều ñược chứng minh thực nghiệm ñường ôtô tăng tốc từ 10 km/h ñến 40 km/h với tay số sử dụng nhiên liệu biogas nén xăng A95 Độ sai lệch thời gian tăng tốc sử dụng nhiên liệu biogas so với xăng A95 tăng 33,08%; ñiều không làm ảnh hưởng nhiều ñến tính tăng tốc ôtô tham gia giao thông Việt Nam Kết luận 2: Hệ thống cung cấp nhiên liệu khí biogas nén ñược thiết kế cung cấp lượng nhiên liệu phù hợp theo chế ñộ tải ñảm bảo ñược công suất ñộng cho chế ñộ tải khác Điều ñã ñược chứng minh ñường ñặc tính lượng tiêu hao nhiên liệu biogas nén(hình 4.1) so với xăng A95 (hình 4.2) chạy chế ñộ tải khác Kết luận 3: Khi sử dụng nhiên liệu khí biogas nén xe tải nhẹ Thaco Towner750 nồng ñộ chất phát thải ô nhiễm CO, HC, CO2 giảm rõ rệt so với xăng A95 Ở chế ñộ không tải không tăng ga với tốc ñộ trung bình lần ño ñộng 846(rpm), sử dụng nhiên liệu biogas nén nồng ñộ CO giảm 95,83%, nồng ñộ CO2 giảm 37,56%, nồng ñộ HC giảm 25,70% so với xăng A95 Chính ñộng lắp hệ thống nhiên liệu biogas nén sử dụng phương tiện giao thông thỏa mãn ñược tiêu chuẩn khắt khe nhà bảo vệ môi trường Mặt khác làm cho ñộng kéo dài tuổi thọ, có chất gây ăn mòn, tiết kiệm nhiên liệu so với sử dụng nhiên liệu truyền thống Kết luận 4: Khí biogas khí tái sinh nên ñưa vào sử dụng làm nhiên liệu cho ñộng ôtô ñảm bảo an ninh lượng Footer Page 25 of 126 Header Page 26 of 126 26 tương lai Hướng phát triển ñề tài Nghiên cứu hoàn thiện giải pháp công nghệ chuyển ñổi ñộng xăng diesel sử dụng biogas nén loại ñộng ôtô Nghiên cứu thiết kế mạch ñiện tử ñiều khiển hệ thống nhiên liệu biogas sử dụng hoà trộn ñộng ôtô Nghiên cứu ñánh giá tuổi thọ ñộng sử dụng nhiên liệu khí biogas thực nghiệm khác Nghiên cứu tính kinh tế, ñộng lực học chuyển ñộng ôtô sử dụng nhiên liệu biogas nén băng thử CD48” Kiến nghị Nhà nước cần sớm quan tâm khuyến khích rộng rãi cho người dân sử dụng nhiên liệu biogas nén ôtô hỗ trợ nghiên cứu khoa học phương án sử dụng biogas nén ñộng ôtô Lập kế hoạch, phương án lọc tạp chất thu hồi khí biogas sử dụng cho ñộng ôtô Đẩy mạnh công tác quảng bá tuyên truyền rộng khắp phương tiện truyền thông ñể người dân tiếp cận nắm bắt thông tin kịp thời việc sử dụng nhiên liệu biogas nén cho loại phương tiện giao thông Footer Page 26 of 126 ... nghiên cứu hệ thống cấp nhiên liệu biogas nén xe tải nh , thực nghiệm ñ nh giá t nh kinh tế-kỹ thuật phát thải ô nhiễm ô tô sử dụng nhiên liệu Biogas nén 3.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu lý... HỌC VÀ T NH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI - Góp phần vào việc nghiên cứu sử dụng nhiên liệu Biogas nén cho loại ñộng ñốt trong; - Đ nh giá ưu nh ợc ñiểm việc sử dụng nhiên liệu Biogas nén xe tải nh vào... nhiên liệu dùng cho phương tiện giao thông vận tải, ñề tài ñ nh giá ñược khả sử dụng ñược khí biogas nén xe tải nh 2.ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu: Nhiên liệu Biogas nén;