Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu biodiesel dầu cọ đến đặc tính làm việc và phát thải của động cơ diesel hiện đại

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - MAI KHÁNH VĂN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIÊN LIỆU BIODIESEL DẦU CỌ ĐẾN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ PHÁT THẢI CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL HIỆN ĐẠI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS HOÀNG ĐÌNH LONG HÀ NỘI – NĂM 2014 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Nội dung phương pháp nghiên cứu 10 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU THAY THẾ TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL 11 1.1 Vấn đề thiếu nhiên liệu ô nhiễm môi trường động đốt 11 1.2 Khái quát nhiên liệu thay động đốt 15 1.3 Nhiên liệu thay động diesel 18 CHƯƠNG II NHIÊN LIỆU BIODIESEL VÀ PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG .20 2.1 Khái quát nhiên liệu biodiesel 20 2.1.1 Khái niệm nhiên liệu biodiesel 20 2.1.2 Các nguồn nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu biodiesel 21 2.1.3 Các phương pháp sản xuất nhiên liệu biodiesel 24 2.2 Đặc điểm nhiên liệu biodiesel 27 2.2.1 Các thông số kỹ thuật nhiên liệu biodiesel 27 2.2.2 Đặc điểm nhiên liệu biodiesel dầu cọ 29 2.2.3 Ưu nhược điểm nhiên liệu biodiesel so với diesel gốc hóa thạch… 29 2.3 Tình hình sử dụng nhiên liệu biodiesel giới Việt Nam 34 2.3.1 Trên giới 34 2.3.2 Tại Việt Nam 38 CHƯƠNG III: THỬ NGHIỆM ĐỘNG CƠ VỚI BIODIESEL TỪ DẦU CỌ .39 3.1 Mục đích thử nghiệm 39 3.2 Trang thiết bị thử nghiệm .39 3.2.1 Động thử nghiệm 39 3.2.2 Nhiên liệu thử nghiệm .41 3.2.3 Băng thử AVL thiết bị kèm 43 3.2.4 Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu 48 3.2.5 Thiết bị đo áp suất khí thể xi lanh 50 3.2.6 Thiết bị phân tích khí thải 52 3.3 Quy trình thử nghiệm 57 3.4 Kết thử nghiệm thảo luận 59 3.4.1 Đánh giá đặc điểm cháy nhiên liệu biodiessel 59 3.4.2 Đánh giá tiêu kinh tế kỹ thuật phát thải động 61 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 72 TÀL LIỆU THAM KHẢO .73 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu riêng Các số liệu kết nêu luận văn trung thực/ Hà Nội, ngày tháng năm 2014 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT LPG Liquefied Petroleum Gas - Khí dầu mỏ hóa lỏng Biogas Khí sinh học Biomas Khí hóa sinh khối Biodiesel Loại nhiên liệu tái tạo AVL5402 Loại động diesel đại trang bị hệ thống phun nhiên liệu tích áp (common rail) AVL Băng thử Hydrocacbon: Nhiên liệu gốc hóa thạch HC Nhiên liệu không cháy hết PM Particulale Matter - Chất thải dạng hạt r Hệ số khí sót QH Nhiệt trị thấp ASTM Hiệp hội thử nghiệm vật liệu Hoa Kỳ Soybean Dầu đậu nành SME Soy methyl Esters - Loại ester thông dụng sử dụng Mỹ Palm tree Dầu cọ PME Palm methyl ester - Loại ester thông dụng đông nam Á Rapeseed Dầu cải dầu RME Rapeseed methyl ester - Loại este thông dụng sử dụng châu Âu Jatropha Dầu cọc rào G168, G188: Giống cọc rào cao sản AACF Australian Aid for Cambodia Fund - Sự hỗ trợ phủ Campuchia quỹ Úc NLSH Nhiên liệu sinh học THA100 Cơ cấu điều khiển tải (thanh bơm cao áp) AVL 753 Hệ thống làm mát nhiên liệu AVL 554 Hệ thống làm mát dầu bôi trơn AVL577 Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát FEM Chuyển đổi tín hiệu số tín hiệu tương tự CVS Hệ thống lấy mẫu CEB II Tủ phân tích khí xả PT100 Bộ cảm biến nhiệt độ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Hàm lượng dầu số loài thực vât sản xuất biodiesel 22 Bảng 2.2: Một số đặc tính chọn lọc diesel biodiesel 33 Bảng 3.1: Tính chất mẫu nhiên liệu 42 Bảng 3.2:Thông số kỹ thuật số đầu đo áp suất kiểu sinh điện hãng AVL 51 Bảng 3.3: Kết phân tích mẫu nhiên liệu 57 Bảng 3.4: Kết thử nghiệm với nhiên liệu diesel .61 Bảng 3.5: Kết thử nghiệm với nhiên liệu biodiesel B5 62 Bảng 3.6: Kết thử nghiệm với nhiên liệu biodiesel B10 63 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất biodiesel từ nguồn nguyên liệu khác 25 Hình 3.1 Mặt cắt dọc động xylanh 40 Hình 3.2 Mặt cắt ngang động xylanh .41 Hình 3.3 Cây cọ dầu Phú Thọ nước Đông Nam Á 42 Hình 3.4 Băng thử AMK động trang thiết bị thí nghiệm kèm…43 Hình 3.5 Phòng điều khiển tủ phân tích khí CEBII 44 Hình 3.6 Cụm làm mát dầu bôi trơn AVL554 sơ đồ nguyên lý 45 Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống 577 45 Hình 3.8 Sơ đồ lắp đặt hệ thống giữ ổn định nhiệt độ nhiên liệu AVL753 46 Hình 3.9 Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu AVL-733S .49 Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý đo tiêu hao nhiên liệu AVL-733S 49 Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý cảm biến áp suất (a) sơ đồ cấu tạo đầu đo áp suất (b) hãng AVL 50 Hình 3.12 Sơ đồ khối thiết bị đo áp suất khí thể xi lanh động .52 Hình 3.13 Tủ phân tích khí hình hiển thị kết phân tích 53 Hình 3.14 Sơ đồ phân tích khí CO 53 Hình 3.15 Hệ thống đo NOx NO .54 Hình 3.16 Thiết bị đo HC .57 Hình 3.17 So sánh diễn biến áp suất khí thể động chạy với nhiên liệu diesel, biodiessel B5 B10 với góc phun sớm 27 độ góc quay trục khuỷu 59 Hình 3.18 So sánh diễn biến áp suất khí thể chạy với diesel góc phun sớm 27 độ chạy với biodiessel B5, góc phun sơm 25,5 độ B10, góc phun sớm 25 độ .60 Hình 3.19 So sánh công suất động chạy với nhiên liệu B5, B10 diesel điều kiện tải tốc độ 66 Hình 3.20 So sánh suất tiêu hao nhiên liệu động chạy với nhiên liệu B5, B10 diesel điều kiện tải tốc độ 67 Hình 3.21 So sánh phát thải HC động chạy với nhiên liệu B5, B10 diesel điều kiện tải tốc độ 68 Hình 3.22 So sánh phát thải CO động chạy với nhiên liệu B5, B10 diesel điều kiện tải tốc độ 69 Hình 3.23 So sánh phát thải NOx động chạy với nhiên liệu B5, B10 diesel điều kiện tải tốc độ 70 Hình 3.24 So sánh phát thải CO2 động chạy với nhiên liệu B5, B10 diesel điều kiện tải tốc độ 71 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Những năm gần đây, với việc phát triển ngành công nghiệp bùng nổ dân số, nhu cầu tiêu thụ nhiên liệu ngày gia tăng Điều làm cạn kiệt nhanh nguồn lượng hóa thạch dầu mỏ, than đá, khí đốt làm tăng ô nhiễm môi trường khí thải động đốt chạy nhiên liệu truyền thống Nhiều công trình nghiên cứu dự đoán sau khoảng 50-100 năm nguồn nhiên liệu hóa thạch, đặc biệt dầu mỏ cạn kiệt Thêm nữa, tiêu thụ nhiên liệu gốc hóa thạch tăng cao nên ô nhiễm môi trường từ khí xả độc hại động đốt ngày trầm trọng Theo đánh giá lượng Mỹ, 82% CO, 43% khí hữu 57% NOx thành phố Mỹ phát từ phương tiện vận tải sử dụng nhiên liệu nguồn gốc hóa thạch Đốt nhiên liệu hóa thạch làm tăng hiệu ứng nhà kính gây biến đổi khí hậu ảnh hưởng xấu đến sinh toàn cầu Các vấn đề thúc đẩy nhà khoa học nghiên cứu phương pháp sử dụng nguồn lượng có cách thông minh đồng thời phát triển nguồn nhiên liệu thay hay nhiên liệu mới, tái tạo Hiện có nhiều công trình nghiên cứu hướng tới thay phần nhiên liệu xăng diesel loại nhiên liệu khác gọi nhiên liệu thay Nhiên liệu thay dùng cho động đốt hydro, khí dầu mỏ hóa lỏng(LPG), khí thiên nhiên, khí sinh học (biogas), khí hóa sinh khối (biomas), cồn đặc biệt dạng nhiên liệu biodiesel (biodiesel) Trong đó, dạng nhiên liệu biodiesel loại nhiên liệu tái tạo có tiềm phát triển để sử dụng cho động diesel, phương tiện vận tải Trong số này, dầu thực vật dầu cọ sử dụng rộng rãi làm nguyên liệu sản xuất nhiên liệu biodiesel Do việc nghiên cứu đánh giá khả sử dụng nhiên liệu biodiesel từ dầu cọ động diesel có ý nghĩa thực tiễn lớn để làm sở phát triển sử dụng đại trà loại nhiên liệu động hành Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng nhiên liệu biodiesel dầu cọ đến đặc tính làm việc phát thải động diesel đại“ nhằm hướng tới mục tiêu Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài a) Mục đích nghiên cứu: Đánh giá khả sử dụng nhiên liệu biodiesel dầu cọ động diesel qua việc đánh giá ảnh hưởng nhên liệu đến đặc điểm làm việc phát thải động b) Đối tượng nghiên cứu: Động nghiên cứu AVL5402, loại động diesel đại trang bị hệ thống phun nhiên liệu tích áp (common rail) điều khiển hợp này, góc phun sớm nhiên liệu B5 B10 đặt góc phun sớm diesel lớn (không tối ưu) nên đường cháy giãn nở ứng với nhiên liệu B5 B10 nằm thấp đường cháy giãn nở ứng với nhiên liệu diesel Do đó, công chu trình ứng với B5 B10 trường hợp nhỏ công chu trình nhiên liệu diesel (thể qua diện tích đồ thị) công nén lớn công giãn nở lại nhỏ Từ thực tế trên, thấy cần điều chỉnh giảm góc phun sớm sử dụng nhiên liệu biodiesel so với sử dụng nhiên liệu diesel Mức giảm góc phun sớm B5 B10 1,5 độ độ góc quay trục khuỷu Điều có nghĩa góc phun sớm sử dụng diesel 27 độ góc phun sớm sử dụng B5 B10 25,5 25 độ Diễn biến áp suất khí thể động thử nghiệm với nhiên liệu biodiesel B5 B10 góc phun sớm điều chỉnh 25,5 25 độ so với diến biến áp suất ứng với nhiên liệu diesel góc phun sớm 27 độ thể đồ thị (hình 3.18) thấy diễn biến áp suất ứng với nhiên liệu B5 B10 trường hợp cải thiện nhiều, đường cong trơn gần trùng với đường áp suất nhiên liệu diesel Như coi góc phun sớm sau điều chỉnh tối ưu B5 B10 chế độ làm việc động Kết luận rút chuyển động diesel sang chạy nhiên liệu biodiesel cần phải giảm góc phun sớm 80 Áp suất khí thể (bar) 70 60 B10 50 B5 40 Diesel 30 20 10 340 350 360 370 380 390 400 Góc quay trục khuỷu (độ) Hình 3.18 So sánh diễn biến áp suất khí thể chạy với diesel góc phun sớm 27 độ chạy với biodiessel B5, góc phun sơm 25,5 độ B10, góc phun sớm 25 độ 60 3.4.2 Đánh giá tiêu kinh tế kỹ thuật phát thải động Việc thử nghiệm đánh giá đặc tính kinh tế kỹ thuật phát thải động chạy với nhiên liệu biodiesel B5 B10 so với động chạy với nhiên liệu diesel thực theo quy trình giới thiệu mục 3.3 với góc phun sớm điều chỉnh giảm (muộn đi) 1,5 độ góc quay trục khuỷu so với góc phun sớm 27 độ động chạy với nhiên liệu diesel Kết thử nghiệm động với mẫu nhiên liệu nêu trình bày bảng số liệu đây, bao gồm: - Công suất, tiêu hao nhiên liệu phát thải ứng với Diesel: bảng 3.4 - Công suất, tiêu hao nhiên liệu phát thải ứng với B5: bảng 3.5 - Công suất, tiêu hao nhiên liệu phát thải ứng vớiB10: bảng 3.6 Bảng 3.4: Kết thử nghiệm với nhiên liệu diesel Tải (% lượng nl cấp chu trình định mức) 55% 70% 85% n P ge HC CO NOX CO2 rpm kW g/kW.h ppm ppm ppm ppm 1000 0.81 609 187 1230 638 42089 1500 2.26 325 189 397 791 65091 2000 320 278 421 959 62154 2500 3.79 343 244 425 924 63846 3000 4.36 339 156 1544 755 72545 3500 4.82 369 102 1618 697 72344 1000 1.34 701 215 1206 979 60855 1500 3.19 326 171 857 929 86006 2000 4.39 270 255 703 1105 80890 2500 5.22 327 223 1455 1009 79760 3000 5.31 343 422 7180 776 93538 3500 6.04 382 231 8410 689 90593 1000 1.82 262 221 2852 1108 76058 1500 3.9 265 175 6245 798 100525 2000 5.37 246 158 3835 1024 93897 2500 6.3 274 220 7188 865 93518 3000 6.95 314 169 14285 677 98240 3500 7.72 328 95 14545 662 94001 61 100% 1000 2.61 412 210 9906 769 100832 1500 4.26 336 199 34390 511 98482 2000 6.04 313 230 14542 692 106590 2500 7.07 339 222 15322 614 108340 3000 7.19 370 460 43430 459 90978 3500 8.27 414 1590 42614 472 90146 Bảng 3.5: Kết thử nghiệm với nhiên liệu biodiesel B5 Tải (% lượng nl cấp chu trình định mức) 55% 70% 85% 100% n P ge HC CO NOX CO2 rpm kW g/kW.h ppm ppm ppm ppm 1000 1.14 595 119 1031 664 47490 1500 2.59 290 171 346 745 65276 2000 3.27 297 121 292 783 62228 2500 276 106 409 781 64468 3000 4.69 328 200 1558 704 72985 3500 5.11 342 164 1497 651 71982 1000 1.53 550 134 1460 961 63758 1500 3.35 304 151 1014 721 86172 2000 4.55 317 103 938 873 81366 2500 5.51 279 90 2083 851 82308 3000 6.03 322 212 7204 711 87526 3500 6.81 306 185 7006 672 85964 1000 1.93 516 125 3270 1088 77445 1500 4.01 319 159 7235 643 99413 2000 5.57 280 76 4435 843 95362 2500 6.37 284 77 7885 770 95097 3000 6.97 319 251 13315 629 100411 3500 7.92 331 252 13408 638 95511 1000 2.73 304 140 12242 730 95263 1500 4.36 324 115 34463 448 97360 2000 6.04 303 128 15101 631 108757 2500 7.13 326 106 13738 596 111921 3000 7.36 378 252 40770 463 97485 3500 8.37 409 288 38230 478 98585 62 Bảng 3.6: Kết thử nghiệm với nhiên liệu biodiesel B10 Tải (% lượng nl cấp chu trình định mức) 55% 70% 85% 100% n P ge HC CO NOX CO2 rpm kW g/kW.h ppm ppm ppm ppm 1000 0.96 461 160 1068 678 42239 1500 2.61 313 10 280 792 62903 2000 3.42 290 81 243 850 62477 2500 4.16 298 81 385 849 65312 3000 4.71 345 185 1711 759 74187 3500 4.96 350 117 1780 694 73328 1000 1.52 450 108 1180 997 60702 1500 3.47 289 116 857 767 83943 2000 4.56 264 83 968 939 80699 2500 5.63 248 68 2313 880 83149 3000 6.38 273 155 7856 744 89380 3500 319 202 7838 712 88689 1000 2.03 480 122 4227 1100 78605 1500 4.03 334 145 8752 688 100912 2000 5.55 289 66 4976 881 96226 2500 6.52 290 66 7726 794 95962 3000 7.01 314 261 14434 617 101969 3500 8.02 331 202 13311 603 100838 1000 2.77 500 195 14134 739 103483 1500 4.38 385 264 32604 507 103516 2000 6.33 312 116 14141 655 110441 2500 7.23 333 100 14075 600 112294 3000 7.58 371 206 38759 472 100597 3500 8.49 387 333 38763 452 99717 Việc so sánh đặc tính động sử dụng mẫu nhiên liệu thử nghiệm nói thể rõ đồ thị từ hình 3.19 đến hình 3.24 Các đồ thị biểu diễn thay đổi công suất, suất tiêu thụ nhiên liệu hàm lượng phát thải chất 63 độc hại CO, HC, NOx CO2 động thử nghiệm với mẫu nhiên liệu nghiên cứu Nhìn chung, đồ thị với điều kiện tải trọng tốc độ, đặc tính làm việc động làm việc với nhiên liệu biodiesel ổn định so với chạy nhiên liệu diesel phát thải giảm nhiều Từ đồ thị (hình 3.19) (hình 3.20) thấy với điều kiện làm việc, đặc tính thay đổi công suất suất tiêu thụ nhiên liệu động chạy với biodiesel dầu cọ B5, B10 không xấu so với chạy với nhiên liệu diesel thương mại Thậm chí thấy số chế độ tốc độ, công suất chạy với nhiên liệu biodiesel cải thiện so với chạy với nhiên liệu diesel thường, kéo theo suất tiêu thụ nhiên liệu cải thiện thấy đồ thị (hình 3.20) Điều giải thích nhiên liệu biodiesel có chứa hàm lượng ô xy lớn có trị số xê tan cao diesel thường nên cháy tốt hơn, kiệt làm cho trình cháy diễn hoàn hảo hơn, làm tăng hiệu trình cháy Về đặc điểm phát thải HC mô tả đồ thị (hình 3.21) tổng thể, thấy nhiên liệu sinh học B5 B10 giúp giảm đáng kể hàm lượng phát thải HC, mức giảm trung bình khoảng 35%, có điểm đến 50% điểm tốc độ 20003000v/p Điều giải thích nhiên liệu diesel sinh học chứa hàm lượng oxy lớn giúp trình oxy hóa HC diễn nhanh mạnh mẽ từ lúc phản ứng cháy xảy Tuy nhiên, có số điểm phát thải HC biodiesel lớn phát thải diesel thông số điều chỉnh động diesel chưa tối ưu nhiên liệu biodiesel góc phun sớm điều chỉnh giảm theo phân tích đồ thị áp suất So sánh đặc điểm phát thải CO động chạy với mẫu nhiên liệu thí nghiệm biểu diễn (hình 3.22) Có thể thấy tổng thể, phát thải CO động chạy với nhiên liệu biodiesel B5 B10 khác không đáng kể so với chạy với nhiên liệu diesel thường Hình 3.23 so sánh hàm lượng phát thải NOx động chạy với mẫu nhiên liệu thử nghiệm nói Nhìn chung, phát thải NOx động chạy với nhiên liệu B5 B10 thấp so với chạy với nhiên liệu diesel thống thường trung bình khoảng 15%-20% Lý nhiệt độ khí thể động chạy với nhiên liệu biodiesel thấp so với chạy với nhiên liệu diesel thường nhiên liệu biodiesel cháy rớt Điều làm rút ngắn thời gian 64 trì nhiệt độ cao khí thể giảm thời gian tạo NOx dẫn tới NOx giảm Hơn nhiên liệu biodiesel thường có hàm lượng nước cao nhiên liệu diesel dẫn tới nhiệt độ khí cháy thấp làm giảm NOx Về phát thải CO2, thấy đồ thị (hình 3.24) tải thấp mẫu nhiên liệu diesel, B5 B10 có hàm lượng phát thải CO2 không khác nhiều Tuy nhiên tải cao, B5 B10 có hàm lượng phát thải CO2 cao diesel thường nhiên liệu biodiesel có hàm lượng oxy cao nên cháy kiệt làm giải phóng nhiều CO2 Nói tóm lại, sử dụng nhiên liệu biodiesel dầu cọ động diesel với tỷ lệ pha vào diesel đến 10% giúp giảm đáng kể phát thải độc hại động cơ, đặc biệt HC NOx, công suất tiêu hao nhiên liệu động cải thiện Chính nhiên liệu biodiesel sử dụng để làm nhiên liệu thay động diesel mà đảm bảo đặc tính kinh tế kỹ thuật không cần thay đổi kết cấu động 65 55% tải 70% tải Công suất (kW) Công suất (kW) B10 B5 500 1000 1500 2000 2500 3000 Tốc độ động (v/p) 3500 4000 Diesel 500 1000 1500 2000 2500 3000 Tốc độ động (v/p) 3500 4000 85% tải 100% tải 7 Công suất (kW) Công suất (kW) B5 B10 B5 B10 B5 Diesel Diesel 500 B10 Diesel 1000 1500 2000 2500 3000 3500 500 4000 Tốc độ động (v/p) 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Tốc độ động (v/p) Hình 3.19 So sánh công suất động chạy với nhiên liệu B5, B10 diesel điều kiện tải tốc độ 66 700 55% tải Suất tiêu hao nhiên liệu (g/kW.h) Suất tiêu hao nhiên liệu (g/kW.h) 700 Diesel 600 B5 B10 500 400 300 200 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 600 Diesel B5 500 B10 400 300 200 500 4000 70% tải 1000 700 85% tải Suất tiêu hao nhiên liệu (g/kW.h) Suất tiêu hao nhiên liệu (g/kW.h) 700 Diesel B5 500 B10 400 300 200 500 1000 1500 2000 2500 3000 Tốc độ động (v/p) 2500 3000 3500 4000 Tốc độ động (v/p) Tốc độ động (v/p) 600 1500 2000 3500 Diesel 600 B5 B10 500 400 300 200 500 4000 100% tải 1000 1500 2000 2500 3000 Tốc độ động (v/p) 3500 4000 Hình 3.20 So sánh suất tiêu hao nhiên liệu động chạy với nhiên liệu B5, B10 diesel điều kiện tải tốc độ 67 500 55% tải 70% tải Diesel Hàm lượng phát thải HC (ppm) Hàm lượng phát thải HC (ppm) 500 B5 400 B10 300 200 100 500 1000 1500 2000 2500 3000 Tốc độ động (v/p) 3500 400 B5 B10 300 200 100 500 4000 Diesel 1000 1500 2000 2500 3000 Tốc độ động (v/p) 1600 500 Hàm lượng phát thải HC (ppm) Hàm lượng phát thải HC (ppm) 400 B5 B10 300 200 100 500 1000 1500 2000 2500 3000 Tốc độ động (v/p) 3500 4000 100% tải 85% tải Diesel 3500 1400 1200 1000 B5 B10 800 600 400 200 500 4000 Diesel 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Tốc độ động (v/p) Hình 3.21 So sánh phát thải HC động chạy với nhiên liệu B5, B10 diesel điều kiện tải tốc độ 68 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 Diesel 400 B5 200 B10 500 16000 12000 10000 8000 6000 Diesel 2000 500 7000 6000 5000 4000 3000 Diesel 2000 B5 1000 B10 50000 85% tải 14000 4000 70% tải 8000 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Tốc độ động (v/p) Hàm lượng phát thải CO (ppm) Hàm lượng phát thải CO (ppm) 9000 55% tải Hàm lượng phát thải CO (ppm) Hàm lượng phát thải CO (ppm) 2000 B5 B10 45000 100% tải 40000 35000 30000 25000 20000 15000 Diesel 10000 B5 5000 B10 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Tốc độ động (v/p) 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Tốc độ động (v/p) 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Tốc độ động (v/p) Hình 3.22 So sánh phát thải CO động chạy với nhiên liệu B5, B10 diesel điều kiện tải tốc độ 69 1200 1200 55% load Diesel 70% load Diesel B5 800 600 400 500 B10 800 600 1000 1500 2000 2500 3000 3500 400 500 4000 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Tốc độ động (v/p) Tốc độ động (v/p) 1200 1000 85% load 100% load Diesel Diesel B5 1000 B5 B10 NOx (ppm) NOx (ppm) B5 1000 B10 NOx (ppm) NOx (ppm) 1000 800 B10 800 600 600 400 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 400 500 4000 Tốc độ động (v/p) 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Tốc độ động (v/p) Hình 3.23 So sánh phát thải NOx động chạy với nhiên liệu B5, B10 diesel điều kiện tải tốc độ 70 80000 100000 70% load 55% load 90000 CO2 (ppm) CO2 (ppm) 70000 60000 80000 70000 Diesel Diesel 50000 B5 60000 B5 B10 B10 40000 500 50000 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Tốc độ động (v/p) Tốc độ động (v/p) 120000 110000 100% load 85% load 110000 CO2 (ppm) CO2 (ppm) 100000 100000 90000 Diesel 80000 90000 Diesel B5 B5 B10 B10 70000 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 80000 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Tốc độ động (v/p) Tốc độ động (v/p) Hình 3.24 So sánh phát thải CO2 động chạy với nhiên liệu B5, B10 diesel điều kiện tải tốc độ 71 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN KẾT LUẬN Việc nghiên cứu ảnh hưởng nhiên liệu diesel sinh học từ dầu cọ đến đặc tính làm việc phát thải động diesel đại trang bị hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu tích áp (common rail) thực thực nghiệm theo phương pháp đối chứng Từ kết nghiên cứu thu rút số kết luận sau đây: - Sử dụng nhiên liệu biodiesel dầu cọ động diesel với tỷ lệ pha vào diesel đến 10% đảm bảo động làm việc bình thường mà không cần thay đổi kết cấu động - Khi sử dụng nhiên liệu biodiesel động diesel hành cần điều chỉnh giảm góc phun sớm 1-2 độ góc quay trục khuỷu so với chạy nhiên liệu diesel để cải thiện công suất giảm tiêu hao nhiên liệu động - Sử dụng nhiên liệu biodiesel giúp giảm đáng kể phát thải độc hại động cơ, đặc biệt HC NOx, không làm giảm công suất cải thiện tính kinh tế nhiên liệu động - Nhiên liệu biodiesel dầu cọ có tiềm (khả sản xuất lớn giá thành rẻ) phù hợp để sử dụng làm nhiên liệu thay động diesel đại HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu sử dụng biodesel với tỷ lệ cao B15, B20, B50 để giảm phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu diesel hóa thạch cạn kiệt Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng nhiên liệu biodiesel đến độ bền tuổi thọ động Thử nghiệm trường sử dụng biodiessel phương tiện vận tải 72 TÀL LIỆU THAM KHẢO [1] Ayhan Demirbas, Progress and recent trends in biofuels, Progress in Energy andCombustion Science, Volume 33, (2006), 1-18 [2] Boyal, G., Renewable Energy: Power for a Sustainable Future, Oxford University press, (2003) [3] Tài liệu băng thử động xilanh - AVL Gmbh, Gaz - Austria Phòng thí nghiệm Động đốt - trường Đại học Bách khoa Hà Nội [4] TS Hoàng Đình Long; Khảo nghiệm nghiên cứu hiệu phụ gia nhiên liệu Maz 400 việc cải thiện đặc tính làm việc động chay nhiên liệu diesel sinh học [5] Hoàng Đình Long, Ảnh hưởng nhiên liệu diesel sinh học từ dầu cọ đến đặc tính làm việc phát thải động diesel đại Tạp chí giao thông vận tải 6-2012 [6] R.L Bechtold, Alternative Fuels Guidebook, SAE Inc., (1997) [7] M.E Hazen, Alternative energy: An Introduction to Alternative &Renewable Energy Sources, (1996) [8] Boyal, G., Renewable Energy: Power for a Sustainable Future, Oxford University press, (2003) [9] Deborah Wilson, Quantifying and comparing fuel-cycle greenhouse-gas emissions: Coal, oil and natural gas consumption Energy Policy, Vol 18, P550-562 (1990) [10] Antonio Zecca, Luca Chiari Fossil-fuel constraints on global warming Energy Policy, Vol 38, P1-3 (2010) [11] A Murugesan, C Umarani, R Subramanian, N Nedunchezhian Bio-diesel as an alternative fuel for diesel engines - A review Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol 13, P653-662 (2009) [12] J Van Gerpen, B.Shanks, and R Pruszko, D Clements, G Knothe Biodiesel Production Technology, NREL/SR-510-36244 The U.S Department of Energy, (2004) 73 [13] Schumacher, L.G., J.H.G Van and B Adams Biodiesel fuels Encyclopedia Energy, 1, p151-162, (2004) [14] Beckman, C Vegetable Oils: Situation and Outlook Bi-weekly Bulletin Vol 20, No.7 Market Analysis Division Research and Analysis Directorate Strategic Policy Branch and Agriculture and Agri-Food Canada, Manitoba, Canada (2007) [15] PGS.TS Hoàng Đình Long Bài giảng thí nghiệm nghiên cứu phát triển động đốt 74 ... từ dầu cọ động diesel có ý nghĩa thực tiễn lớn để làm sở phát triển sử dụng đại trà loại nhiên liệu động hành Đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng nhiên liệu biodiesel dầu cọ đến đặc tính làm việc phát. .. nghiệm với hỗn hợp nhiên liệu diesel hóa thạch biodiesel dầu cọ c) Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu tính làm việc phát thải động chạy với mẫu hỗn hợp nhiên liệu biodiesel dầu cọ - diesel khoáng với... qua việc đánh giá ảnh hưởng nhên liệu đến đặc điểm làm việc phát thải động b) Đối tượng nghiên cứu: Động nghiên cứu AVL5402, loại động diesel đại trang bị hệ thống phun nhiên liệu tích áp (common