Nghiên cứu đặc tính và phát thải động cơ diesel khi sử dụng lưỡng nhiên liệu LPGDiesel với bộ cung cấp LPG thế hệ mới

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM VIỆT CƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH VÀ PHÁT THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL KHI SỬ DỤNG LƯỠNG NHIÊN LIỆU LPG/DIESEL VỚI BỘ CUNG CẤP LPG THẾ HỆ MỚI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS PHẠM HỮU TUYẾN HÀ NỘI - 2014 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu riêng Các số liệu kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác! Hà Nội, tháng 03 năm 2014 Học viên Phạm Việt Cường HV: Phạm Việt Cường i MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật LỜI CẢM ƠN Với tư cách tác giả luận văn này, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Phạm Hữu Tuyến, người hướng dẫn tận tình chu đáo mặt chuyên môn để hoàn thành luận văn Đồng thời xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô Bộ môn Động đốt trong, Phòng thí nghiệm Động đốt - Viện Cơ khí Động lực, Viện Đào tạo Sau đại học giúp đỡ, tạo điều kiện thời gian, sở vật chất lẫn tinh thần suốt thời gian học tập làm luận văn Cuối xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình bạn bè, người động viên chia sẻ với nhiều suốt thời gian tham gia học tập làm luận văn Học viên Phạm Việt Cường HV: Phạm Việt Cường ii MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN ……………………… ………………………….……… …… … …….i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ……… ….……………………… .vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ………………………………………… vii MỞ ĐẦU ……………… ……………………………………………………… …1 i Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài ………………………… ii Phương pháp nghiên cứu …………………………………………………….…….5 iii Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn …………………………………….………5 iv Các nội dung đề tài …………………………………………… ….… CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU KHÍ DẦU MỎ HÓA LỎNG (LPG) …7 1.1 Tính chất khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) ………… …… 1.1.1 Giới thiệu chung LPG ………………………………………………… ……… 1.1.2 Tính chất vật lý LPG ……………………………………………………… …….…9 1.1.3 Tính chất hóa học LPG ……………………………………………………… … 10 1.1.4 Phân loại LPG …………………………………………………………………… … 12 1.1.5 Ưu điểm LPG …………………………………………………………………… 13 1.2 Tình hình sản xuất sử dụng LPG giới Việt Nam ………………… 14 1.2.1 Tình hình sản xuất sử dụng LPG giới …………………………………… 14 1.2.2 Tình hình sản xuất sử dụng LPG Việt Nam …………………………………… 20 1.3 Các nghiên cứu sử dụng nhiên liệu LPG cho động đốt ………………… 23 1.3.1 Các phương án chuyển đổi động chạy nhiên liệu truyền thống sang sử dụng nhiên liệu khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) ……………………………………………………….25 1.3.1.1 Động xăng ……………………………………………………………………… 25 1.3.1.2 Động diesel …………………………………………………………………….…26 1.3.2 Nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu LPG cho động diesel giới ………………29 1.3.2.1 Về tính kỹ thuật động sử dụng LPG ……………………………………… 30 1.3.2.2 Về chất lượng khí thải động sử dụng LPG ………………………………………31 1.3.3 Một số kết nghiên cứu sử dụng LPG động diesel Việt Nam …… ……32 1.4 Kết luận chương …………………………………………………………………… 37 HV: Phạm Việt Cường iii MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật CHƯƠNG NGHIÊN CỨU LẮP ĐẶT HỆ THỐNG CUNG CẤP LPG THẾ HỆ MỚI CHO ĐỘNG CƠ DIESEL D1146TI ……………………………………………………….38 2.1 Hệ thống cung cấp LPG hệ cũ …………………………………………………….38 2.2 Hệ thống cung cấp LPG hệ ……………………………………………… …39 2.3 Nghiên cứu lắp đặt hệ thống cung cấp LPG hệ cho động diesel D1146TI………………………………………………………………………………………42 2.3.1 Động D1146TI …………………………………………………………………… 42 2.3.2 Các hệ thống động D1146TI …………………………………………….44 2.3.2.1 Hệ thống nhiên liệu ………………………………………………………………….44 2.3.2.2 Hệ thống bôi trơn ……………………………………………………………………45 2.3.2.3 Hệ thống làm mát ………………………………………………………………… 46 2.3.2.4 Cụm tuabin-máy nén ……………………………………………………………… 47 2.3.2 Nghiên cứu lắp đặt hệ thống LPG lên động D1146TI …………………………… 47 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM ĐỘNG CƠ DIESEL D1146TI SỬ DỤNG LƯỠNG NHIÊN LIỆU LPG/DIESEL TRÊN BĂNG THỬ …………………………… 50 3.1 Trang thiết bị thử nghiệm …………………………………………………………… 50 3.1.1 Phanh thử động …………………………………………………………………….50 3.1.2 Thiết bị điều chỉnh tay ga THA100 (Throttle actuator) ……………………………….50 3.1.3 Cân nhiên liệu 50 3.1.4 Thiết bị phân tích thành phần phát thải .51 3.2 Thử nghiệm động băng thử …… 55 3.2.1 Phương pháp bố trí thiết bị thử nghiệm …………………………………………….…55 3.2.2 Hiệu chỉnh cung cấp LPG ………………………………………………………….57 3.2.3 Chế độ thử nghiệm …………………………………………………………………….57 3.3 Nghiên cứu đặc tính phát thải động với tỷ lệ cung cấp LPG khác nhau…59 3.3.1 Đánh giá hàm lượng phát thải theo đặc tính tốc độ với tỷ lệ cung cấp LPG/diesel 59 3.3.2 Đánh giá phát thải động theo chu trình thử ECE R 49 (tiêu chuẩn Euro II) với giclơ số chọn……………………………………………………………………………… …70 3.4 Kết luận chương ……………………………………………………… …………….75 Kết luận chung kiến nghị …………………………………………………………… …76 Tài liệu tham khảo……………………………………….………… ………………… … 78 Phụ lục ……………………………… …………………………………………………… 80 HV: Phạm Việt Cường iv MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT LPG Khí dầu mỏ hóa lỏng HV Nhiệt trị theo thể tích LPG A/F Tỷ lệ không khí / nhiên liệu LNG Khí tự nhiên hóa lỏng CNG Khí tự nhiên nén ELC Bộ điều khiển điện tử hệ thống cung cấp LPG PC Máy tính CB Cảm biến ADC Bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số COM Cổng nối tiếp để kết nối máy tính vi xử lý VXL Vi xử lý W0 Chỉ số Wobbe  Trọng lượng riêng LPG HV: Phạm Việt Cường v MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các tiêu kỹ thuật LPG quy định theo Quy chuẩn Việt Nam (QCVN 8:2012/BKHCN)…………………………………………………… …8 Bảng 1.2 Tính chất thành phần chủ yếu LPG ……………………… 10 Bảng 1.3 Thành phần chất chủ yếu có khí hóa lỏng LPG ……………… 12 Bảng 1.4 So sánh đặc tính xăng, dầu diesel LPG ……………………………14 Bảng 1.5 Thị trường LPG – Autogas năm 2007 …………………………………….19 Bảng 1.6 Dự báo cung cầu LPG Việt Nam (nghìn tấn) – Nguồn Purvin & Gertz 22 Bảng 1.7 Độ khói (FSN) khí thải với áp suất LPG khác ……………34 Bảng 1.8 Kết đo tiêu hao nhiên liệu (kg/h) ………………………………… …35 Bảng 1.9 Kết đo khí thải theo chu trình Châu Âu ECE R49 ……………………35 Bảng 2.1 Thông số động D1146TI ……………………………….….42 Bảng 3.1: So sánh mức độ thay đổi phát thải với gic lơ khác 100% tải…64 Bảng 3.2: So sánh mức độ thay đổi phát thải với gic lơ khác 75% tải.… 68 Bảng 3.3 Chế độ đo chu trình thử ECE R49 với động D1146TI ……….….71 Bảng 3.4 Kết đo phát thải theo chu trình thử ECE R49………………….… …74 HV: Phạm Việt Cường vi MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ Hình 1.1: Cấu trúc hóa học thành phần nhiên liệu LPG 11 Hình 1.2: Sản lượng (triệu tấn) LPG toàn cầu 15 Hình 1.3: Tỷ trọng tiêu thụ LPG toàn cầu năm 2006 16 Hình 1.4: Tỷ trọng tiêu thụ LPG toàn cầu theo lĩnh vực sử dụng năm 2006 16 Hình 1.5: So sánh phát thải động đạt tiêu chuẩn Euro Euro sử dụng xăng, diesel LPG ………………………………………………………………… 32 Hình 1.6: Sơ đồ hệ thống cung cấp LPG cho động 33 Hình 1.7: So sánh hàm lượng HC CO (g/kWh) 36 Hình 1.8: So sánh hàm lượng NOx PM 36 Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống chuyển đổi LPG hệ cũ 38 Hình 2.2: Sơ đồ tổng thể hệ thống cung cấp LPG hệ cho động diesel … 39 Hình 2.3: Sơ đồ cung cấp LPG vào động 40 Hình 2.4: Sơ đồ tín hiệu điều khiển hệ thống cung cấp LPG 41 Hình 2.5: Động diesel D1146TI 42 Hình 2.6: Mặt cắt dọc động D1146TI…………………………………………… 43 Hình 2.7: Mặt cắt ngang động D1146TI ………………………………………… 44 Hình 2.8: Hệ thống nhiên liệu động D1146TI…………………………………… 45 Hình 2.9: Hệ thống bôi trơn động D1146TI……………………………………… 46 Hình 2.10: Hệ thống làm mát động D1146TI…………………………………… 46 Hình 2.11: Cụm tuabin- máy nén (hệ thống tăng áp động D1146TI)……… 47 Hình 2.12: Lắp đặt hệ thống cung cấp LPG động D1146TI 48 Hình 2.13: Vị trí lắp vòi phun LPG cảm biến áp suất tăng áp 49 Hình 3.1: Thiết bị điều chỉnh tay ga THA100 hộp tín hiệu 50 Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý đo AVL Fuel balance 733s 51 Hình 3.3: Sơ đồ cấu tạo phân tích CO 52 Hình 3.4: Sơ đồ cấu tạo phân tích NO NOX 53 Hình 3.5: Sơ đồ cấu tạo hệ thống đo CnHm 54 HV: Phạm Việt Cường vii MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hình 3.6: Thiết bị đo độ đen Smoke Meter AVL 415 55 Hình 3.7: Hệ thống lấy mẫu chất thải dạng hạt Smart Sampler 55 Hình 3.8: Sơ đồ băng thử động 56 Hình 3.9: loại gic lơ có đường kính khác 57 Hình 3.10: Các vị trí lắp thử nghiệm vòi phun LPG động 58 Hình 3.11: Công suất động 100% 75% tải 58 Hình 3.12: Phát thải CO 100% tải sử dụng loại giclơ 59 Hình 3.13: Phát thải HC 100% tải sử dụng loại giclơ 60 Hình 3.14: Phát thải NOX 100% tải sử dụng loại giclơ 61 Hình 3.15: Độ đen khí thải 100% tải sử dụng loại giclơ………… …….62 Hình 3.16: Phát thải CO2 100% tải sử dụng loại giclơ…….……… ………63 Hình 3.17: Mức độ thay đổi thành phần phát thải 100% tải………….… ……64 Hình 3.18: Phát thải CO 75% tải sử dụng loại giclơ………………… … 66 Hình 3.19: Phát thải HC 75% tải sử dụng loại giclơ……………… …….…66 Hình 3.20: Phát thải NOx 75% tải sử dụng loại giclơ……………… …… 67 Hình 3.21: Độ đen 75% tải sử dụng loại giclơ……………………… ……67 Hình 3.22: Phát thải CO2 75% tải sử dụng loại giclơ………………… ….68 Hình 3.23: Mức độ thay đổi thành phần phát thải 75% tải……………… … 69 Hình 3.24: Tỷ lệ thay LPG với loại giclơ………………………………… … 70 Hình 3.25: Chu trình thử ECE R49……………………………………………… …70 Hình 3.26: Phát thải CO đo theo chu trình thử ECE R49 ……………………… … 72 Hình 3.27: Phát thải HC đo theo chu trình thử ECE R49 …………………… …… 72 Hình 3.28: Phát thải NOX đo theo chu trình thử ECE R49 ………………………… 73 Hình 3.29: Phát thải CO2 đo theo chu trình thử ECE R 49 ………………………… 73 Hình 3.30: Hàm lượng phát thải theo chu trình thử ECE R49………………… ….…74 HV: Phạm Việt Cường viii MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật MỞ ĐẦU Việt Nam với phát triển nhanh chóng công nghiệp, thu nhập người dân số lượng phương tiện giao thông vận tải (GTVT) làm cho nhu cầu sử dụng lượng ngày tăng cao, đặc biệt dầu mỏ Trung bình ngày giới tiêu thụ hết khoảng 87 triệu thùng dầu thô, chủ yếu nước Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản…Việc sử dụng nhiên liệu gốc hóa thạch thải chất độc hại ảnh hưởng đến sức khỏe người, môi trường phát thải khí hiệu ứng nhà kính, dẫn tới biến đổi khí hậu, trái đất ấm dần lên, tượng băng tan…Ở Việt Nam theo báo cáo Môi trường Quốc gia năm 2007- Môi trường không khí đô thị Bộ tài nguyên Môi trường (TN-MT) công bố ngày 12/08/2008 Hà Nội nguồn gây ô nhiễm không khí lớn đô thị hoạt động giao thông vận tải, sau hoạt động công nghiệp hoạt động khác Đồng thời, theo số liệu hội nghị Fuels and Lubes lần thứ 15 diễn Hà Nội năm 2009 nêu rõ: Việt Nam nước có lượng khí thải dạng hạt PM khí CO2 phương tiện giao thông gây lớn Châu Á (khoảng 600.000 tấn/năm khí thải dạng hạt PM khí CO2 khoảng triệu tấn/năm) Ngoài ra, có lượng đáng kể chất gây ô nhiễm khác CO, NOx, xăng dầu, đặc biệt bồ hóng,… Thanh Hóa nằm cửa ngõ nối liền Bắc Bộ với Trung Bộ, cách Thủ đô Hà Nội Vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ khoảng 150 km phía Nam, có đường biên giới dài 192 km, bờ biển dài 102 km, diện tích tự nhiên 11.116 km2, chia làm 27 đơn vị hành chính, có thành phố thị xã, dân số 3,45 triệu người Thanh Hóa tỉnh có số dân đông thứ nước, sau Hà Nội Thành phố Hồ Chí Minh Tại đây, với việc phát triển kinh tế xã hội phát triển hệ thống giao thông với đầy đủ loại hình giao thông: đường bộ, đường sắt, đường biển đường hàng không Tuy nhiên bên cạnh đó, số lượng phương tiện tham gia lưu thông gia tăng gây nên gia tăng ô nhiễm không khí, khu vực đô thị giao thông gây chiếm tỷ lệ khoảng 70% Tốc độ phát triển phương tiện giao thông, lưu lượng xe lớn chất lượng nhiên liệu sử dụng chưa tốt (hàm lượng benzen khoảng 5% so với 1% nước khu vực), nhiều HV: Phạm Việt Cường MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 100% tải trung bình chiếm 17,81% chế độ 75% tải trung bình chiếm khoảng 22,85% lượng nhiên liệu cung cấp cho động Tỷ lệ cung cấp LPG giclơ thể hình 3.24 Hình 3.24: Tỷ lệ thay LPG với loại giclơ 3.3.2 Đánh giá phát thải động theo chu trình thử ECE R49 (tiêu chuẩn Chế độ tải (%) Euro II) với giclơ số chọn Hình 3.25: Chu trình thử ECE R49 HV: Phạm Việt Cường 70 MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Các thành phần phát thải CO, HC, CO2, NOx, PM theo chu trình thử 13 mode ECE R49 (tiêu chuẩn Euro II), hình 3.25 động sử dụng đơn nhiên liệu diesel động sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel với tỷ lệ cung cấp tương ứng với giclơ chọn Các chế độ đo trọng số chế độ chu trình cho bảng 3.3 Bảng 3.3: Chế độ đo chu trình thử ECE R49 với động D1146TI Chế độ Tốc độ Tải trọng Momen Công suất Vg/ph % Nm kW Không tải n = 700 vg/ph 0 0,25/3 10 89,3 13,1 0,08 25 175,6 25,7 0,08 50 330,5 48,4 0,08 75 525,7 77,0 0,08 100 712,3 104,4 0,25 0 0,25/3 100 633,3 145,8 0,10 75 474,6 109,3 0,02 50 315,7 72,7 0,02 25 136,3 31,4 0,02 10 71,2 16,4 0,02 0 0,25/3 Tốc độ tương ứng với mômen lớn n = 1400 vg/ph Không tải n = 700 vg/ph 10 11 Tốc độ tương ứng với công suất định mức n = 2200 vg/ph 12 13 Không tải n = 700 vg/ph Trọng số Kết thử nghiệm hàm lượng phát thải CO, CO2, HC, NOx, đo theo chu trình thử ECE R49 thể hình 3.26 đến 3.29 HV: Phạm Việt Cường 71 MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hình 3.26: Phát thải CO đo theo chu trình thử ECE R49 Hình 3.27: Phát thải HC đo theo chu trình thử ECE R49 HV: Phạm Việt Cường 72 MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hình 3.28: Phát thải NOX đo theo chu trình thử ECE R49 Hình 3.29: Phát thải CO2 đo theo chu trình thử ECE R49 HV: Phạm Việt Cường 73 MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Kết đo thử nghiệm theo chu trình ECE R49 trình bày bảng 3.2 Bảng 3.4: Kết đo phát thải theo chu trình thử ECE R49 Thành phần Đơn vị Diesel Diesel+LPG Thay đổi (%) HC g/kW.h 0,810 0,893 10,2% NOx g/kW.h 7,940 7,681 -3,3% CO g/kW.h 0,580 0,648 11,7% PM g/kW.h 0,170 0,138 -18,8% CO2 g/kW.h 459,966 433,064 -5,8% Mức độ thay đổi hàm lượng phát thải với giclơ khác đo thử nghiệm theo chu trình thử ECE R49 thể hình 3.30 Hình 3.30: Hàm lượng phát thải theo chu trình thử ECE R49 Hàm lượng phát thải theo chu trình thử ECE R49 sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel với cung cấp LPG hệ so với sử dụng đơn nhiên liệu diesel, thay đổi sau: lượng HC CO tăng tương ứng 10,2% 11,7%, kết giảm đáng kể so với cung cấp LPG hệ cũ việc điều chỉnh tỷ lệ LPG cung cấp phù hợp hơn; lượng CO2 giảm 5,8%, NOx giảm 3,3% đặc biệt hàm lượng chất thải hạt PM giảm đáng kể tới 18,8% HV: Phạm Việt Cường 74 MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 3.4 Kết luận chương Qua kết nghiên cứu khả ứng dụng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel động diesel D1146TI đưa kết luận sau: + Quá trình lắp đặt hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG hệ hãng Chip IT (Australia) sản xuất lên động diesel D1146TI thay đổi kết cấu động + Nghiên cứu ứng dụng chuyển đổi tín hiệu từ máy phát điện làm tín hiệu an toàn cho hệ thống cung cấp LPG (Do trường Đại học Bách khoa thiết kế chế tạo), đảm bảo điều kiện hệ thống cung cấp LPG làm việc động làm việc với nhiên liệu diesel + Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ cung cấp LPG phù hợp động cơ, tỷ lệ LPG/diesel trung bình khoảng 20/80 Việc lựa chọn gíclơ số (đường kính gíclơ 1,6mm) đảm bảo phát thải tối ưu so với gíclơ lại, cụ thể sau: Khi thử nghiệm 100% tải động sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel hàm lượng phát thải NOx độ đen khí thải (Smoke) trung bình toàn dải tốc độ giảm tương ứng 3,61% 19,08% Đồng thời, hàm lượng CO2 giảm tới 6,46% Tuy nhiên, hàm lượng phát thải CO HC trung bình toàn dải tốc độ tăng 13,48% 8,90% Khi thử nghiệm chế độ 75% gíclơ số cho xu hướng tương tự chế độ 100% tải Trong phát thải NOx, độ đen CO2 giảm tương ứng 6,39%, 21,06% 8,4% Tuy nhiên, phát thải CO HC tăng, giá trị tăng tương ứng 13,95% 9,80% Đồng thời với giclơ cho tỷ lệ LPG cung cấp nhiều nhất, chế độ 100% tải trung bình chiếm 17,81% chế độ 75% tải trung bình chiếm khoảng 22,85% lượng nhiên liệu cung cấp cho động + Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng nhiên liệu LPG động làm việc chế độ lưỡng nhiên liệu LPG/diesel đến phát thải động theo chu trình thử Châu Âu ECE R49 Hàm lượng phát sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel so với sử dụng đơn nhiên liệu diesel, thay đổi sau: lượng HC CO tăng tương ứng 10,2% 11,7%, kết giảm đáng kể việc điều chỉnh tỷ lệ LPG cung cấp phù hợp hơn; lượng CO2 giảm 5,8%, NOx giảm 3,3% đặc biệt hàm lượng chất thải hạt PM giảm đáng kể tới 18,9% HV: Phạm Việt Cường 75 MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ Qua kết nghiên cứu thực nghiệm hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG hệ hãng Chip IT (Australia) sản xuất, lên động diesel D1146TI kết đạt trình thực nghiệm, khả ứng dụng nhiên liệu LPG động diesel đưa kết luận sau: Việc ứng dụng nhiên liệu LPG phương tiện vận tải phù hợp, không yêu cầu phải cải tiến động Tính chất nhiên liệu đáp ứng yêu cầu làm việc động cơ, đồng thời với khả tạo phản ứng cháy tốt giúp cho hiệu suất nhiệt động cao hơn, phát thải động giảm xuống Đề tài nghiên cứu, phân tích nguyên lý kết cấu lắp đặt hệ thống cung cấp LPG hệ lên động diesel, từ ứng dụng việc sử dụng hệ thống cung cấp LPG hệ cho phương tiện vận tải sử dụng động diesel Việt Nam, phù hợp với điều kiện kinh tế Đồng thời tác giả nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng tỷ lệ cung cấp LPG tới tính phát thải động diesel sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel, phù hợp với mục đích cải thiện tính năng, kinh tế kỹ thuật giảm phát thải động chế độ làm việc Đánh giá ảnh hưởng trình làm việc động cơ, với tỷ lệ cung cấp LPG/diesel trung bình khoảng 20/80 hệ thống cung cấp LPG làm việc động làm việc với nhiên liệu diesel, đồng thời đảm bảo phát thải tối ưu, động làm việc êm lựa chọn giclơ có đường kính 1,6mmm với áp suất phun 14psi (0,0965 MN/m2) Kết đề tài góp phần thúc đẩy việc sử dụng nhiên liệu thay cho nhiên liệu truyền thống loại phương tiện giao thông vận tải hướng mở tiêu thụ cho nguồn nhiên liệu LPG, xu hướng tất yếu để đảm bảo an ninh lượng, giảm thiểu đáng kể ô nhiễm môi trường, đem lại hiệu kinh tế cao Trong thời gian tới đề tài cần hoàn thiện theo hướng sau: HV: Phạm Việt Cường 76 MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hoàn thiện việc nghiên cứu đánh giá đặc tính pháp thải động sử dụng cung cấp LPG thệ mới, trường thực địa phương tiện cụ thể, để xác định tỷ lệ cung cấp LPG tối ưu chế độ làm việc động Đánh giá khả làm việc ổn định cung cấp LPG hệ hãng Chip IT (Australia) sản xuất HV: Phạm Việt Cường 77 MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT ThS Vũ An cộng (3/2010), Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp ngành: “Nghiên cứu sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel/khí hóa lỏng (LPG) đồng thời chuyển đổi động diesel xe buýt theo hướng phù hợp nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường đô thị lớn Việt Nam” - mã số 03/(CTAT) NCCB/2009/HĐ-NCKH, Viện dầu khí Việt Nam - Tập đoàn dầu khí Việt Nam ThS Nguyễn Khoa Bằng (2009), Luận văn thạc sĩ đề tài “Nghiên cứu, đánh giá tác động việc sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel-khí hóa lỏng (LPG) đến tính phát thải động diesel truyền thống“ – mã số 60.52.34, Viện khí động lực – Đại học Bách khoa, Hà nội PGS TS Đỗ Văn Dũng (2002), Trang bị điện & điện tử ô tô đại, NXB Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh Tài liệu kèm chuyển đổi LPG Phan Quốc Phô (2008), Giáo trình cảm biến, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà nội Báo cáo môi trường quốc gia (2007), Môi trường không khí đô thị Việt Nam, Bộ Tài nguyên Môi trường Ngô Diên Tập (2003), Kỹ thuật vi điều khiển với AVR NXB Khoa học kỹ thuật, Hà nội Nguyễn Tất Tiến (2006), Nguyên lý động đốt NXB Giáo dục, Hà nội Phạm Minh Tuấn (2008), Khí thải động ô nhiễm môi trường,NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 10 Phạm Minh Tuấn (2008), Lý thuyết động đốt trong, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 11 Tổng công ty xăng dầu Việt Nam (1997), LPG - Đặc tính LPG, Hà Nội HV: Phạm Việt Cường 78 MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 12 www.congnghehoahoc.org/forum/archive/index.php?t-998.html 13 TS Phạm Hữu Tuyến, PGS.TS Lê Anh Tuấn, KS.Nguyễn Thế Trực, KS Vũ Khắc Thiện (2011), Nghiên cứu sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel động diesel, Tạp chí Giao thông vận tải số 1+2/2011, ISSN 0866-7012 14 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) (QCVN 8:2012/BKHCN) (2012), Bộ Khoa hoc Công nghệ TIẾNG ANH 15 Maitenance Manual, Diesel Engine D1146, D1146TI, D1146TIS Doosan Infracore, 65.99097-8056 16 Blackmer Dover Company (2008), Liquified gas handbook, Bulettin 500-01 17 Dong Jian, Gao Xiaohong, Li Gesheng, Zhang Xintang (2001), Study on DieselLPG Dual Fuel Engines,Wuhan University of Technology, SAE- Technical 18 Eve LIU, S.Y Yue, Joseph Lee (1997), A Study ON LPG As Fuel for Vehicles 19 Klaus Mollenhauer, Helmut Tsch ke, Eds (2010), Handbook of Diesel Engines, Springer, Germany 20 Lino Guzzulla, Christopher H.Onder (2004), Introduction to Modeling and Control of Internal Combustion Engine Systems, Springer, Germany 21 www.worldlpgas.com 22 www.purvingertz.com/userfiles/products/World%20LPG%20Brochure.pdf 23 www.lpgli.com/market.html 24 www.engineeringtoolbox.com/gas-density-d_158.html 25 www.tokyokeiso.co.jp 26 World LP Gas Association: Autogas_Incentive_Policies, 2012 HV: Phạm Việt Cường 79 MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật PHỤ LỤC Bảng PL1 Kết đo công suất động sử dụng đơn nhiên liệu diesel 100% 75% tải Công suất động sử dụng đơn nhiên liệu diesel 100% 75% tải Số TT Công suất 100% tải Công suất 75% tải n Ne n Ne Vg/ph kW Vg/ph kW 1000 71,74 1000 52,04 1200 89,67 1200 66,81 1400 103,93 1400 76,66 1600 118,92 1600 89,67 1800 130,68 1800 96,73 2000 140,53 2000 105,69 2200 144,80 2200 110,10 Bảng PL2: Kết đo hàm lượng phát thải CO theo đặc tính tốc độ 100% tải sử dụng loại giclơ Số Hàm lượng phát thải CO 100% tải sử dụng loại giclơ TT n Diesel Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Vg/ph 1000 1400 1800 2200 CO %V 0,28 0,08 0,07 0,05 CO %V 0,25 0,09 0,08 0,05 CO %V 0,26 0,09 0,08 0,06 CO %V 0,27 0,09 0,08 0,06 CO %V 0,29 0,09 0,08 0,06 CO %V 0,03 0,09 0,08 0,06 Bảng PL3: Kết đo hàm lượng phát thải HC theo đặc tính tốc độ 100% tải sử dụng loại giclơ Số Hàm lượng phát thải HC 100% tải sử dụng loại giclơ TT n Diesel Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Vg/ph 1000 1400 1800 2200 HC ppm 7776 810 528 252 HC ppm 7855 826 532 254 HC ppm 7876 840 538 262 HC ppm 7901 851 549 281 HC ppm 7926 863 563 291 HC ppm 7950 868 570 298 HV: Phạm Việt Cường 80 MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Bảng PL4: Kết đo hàm lượng phát thải NoX theo đặc tính tốc độ 100% tải sử dụng loại giclơ Số Hàm lượng phát thải NOX 100% tải sử dụng loại giclơ TT n Diesel Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Vg/ph 1000 NoX ppm 1085 NoX ppm 1080 NoX ppm 1075 NoX ppm 1070 NoX ppm 1073 NoX ppm 1067 1400 1046 1042 1031 1025 1028 1001 1800 921 909 900 897 885 887 2200 713 708 705 701 704 679 Bảng PL5: Kết đo hàm lượng độ đen phát thải (Smoke) theo đặc tính tốc độ 100% tải sử dụng loại giclơ Số Hàm lượng độ đen phát thải 100% tải sử dụng loại giclơ TT Diesel Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số n Vg/ph 1000 Smoke % 84,5 Smoke % 80,7 Smoke % 78,9 Smoke % 75,1 Smoke % 72,5 Smoke % 70,8 1400 30,5 29,4 28,5 27,2 25,7 24,6 1800 11,8 11,1 10,7 10,5 10,1 9,4 2200 9,8 9,4 8,9 8,8 8,3 7,8 Bảng PL6: Kết đo hàm lượn phát thải CO2 theo đặc tính tốc độ 100% tải sử dụng loại giclơ Số Hàm lượng phát thải CO2 100% tải sử dụng loại giclơ TT Diesel Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số n Vg/ph 1000 CO2 %V 17,6 CO2 %V 17,6 CO2 %V 17,4 CO2 %V 17,2 CO2 %V 17,1 CO2 %V 16,6 1400 11 11 11 10,9 11 9,9 1800 8,8 8,6 8,5 8,2 8,2 2200 7,4 7,4 7,4 7,3 7,3 7,3 HV: Phạm Việt Cường 81 MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Bảng PL7: Kết đo hàm lượn phát thải CO theo đặc tính tốc độ 75% tải sử dụng loại giclơ Số Hàm lượng phát thải CO 75% tải sử dụng loại giclơ TT Diesel Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số n Vg/ph 1000 CO %V 0,136 CO %V 0,114 CO %V 0,145 CO %V 0,148 CO %V 0,152 CO %V 0,154 1400 0,058 0,059 0,059 0,060 0,063 0,067 1800 0,056 0,057 0,058 0,059 0,061 0,064 2200 0,047 0,047 0,047 0,048 0,050 0,053 Bảng PL8: Kết đo hàm lượn phát thải HC theo đặc tính tốc độ 75% tải sử dụng loại giclơ Số Hàm lượng phát thải HC 75% tải sử dụng loại giclơ TT Diesel Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số n Vg/ph 1000 HC pmm 4524 HC pmm 4553 HC pmm 4572 HC pmm 4618 HC pmm 4674 HC pmm 4710 1400 642 650 664 687 704 714 1800 390 397 405 418 425 434 2200 372 384 390 401 412 419 Bảng PL9: Kết đo hàm lượn phát thải NOX theo đặc tính tốc độ 75% tải sử dụng loại giclơ Số Hàm lượng phát thải NOX 75% tải sử dụng loại giclơ TT Diesel Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số Diesel+LPG giclơ số n Vg/ph 1000 NOX pmm 983 NOX pmm 962 NOX pmm 953 NOX pmm 945 NOX pmm 938 NOX pmm 928 1400 946 928 917 905 898 884 1800 825 811 801 785 779 769 2200 618 602 598 590 586 577 HV: Phạm Việt Cường 82 MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Bảng PL10: Kết đo hàm lượng độ đen phát thải (Smoke) theo đặc tính tốc độ 75% tải sử dụng loại giclơ Số TT Hàm lượng độ đen phát thải 75% tải sử dụng loại giclơ Diesel Diesel+LPG Diesel+LPG Diesel+LPG Diesel+LPG Diesel+LPG giclơ số giclơ số giclơ số giclơ số giclơ số n Vg/ph Smoke % Smoke % Smoke % Smoke % Smoke % Smoke % 1000 65,7 61,6 57,3 55,2 53,6 48,8 1400 21,8 20,5 19,8 18,9 18,1 16,5 1800 10,5 9,9 9,7 9,3 8,9 8,6 2200 8,7 8,1 7,9 7,7 7,6 7,3 Bảng PL11: Kết đo hàm lượn phát thải CO2 theo đặc tính tốc độ 75% tải sử dụng loại giclơ Số TT Hàm lượng phát thải CO2 75% tải sử dụng loại giclơ Diesel Diesel+LPG Diesel+LPG Diesel+LPG Diesel+LPG Diesel+LPG giclơ số giclơ số giclơ số giclơ số giclơ số n Vg/ph CO2 %V CO2 %V CO2 %V CO2 %V CO2 %V CO2 %V 1000 12,6 12,4 12,3 12,2 12,1 11,9 1400 8,7 8,6 8,5 8,4 8,3 8,1 1800 7,6 7,5 7,4 7,2 6,9 2200 6,7 6,6 6,5 6,3 6,1 5,9 HV: Phạm Việt Cường 83 MHV: CA120113 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Bảng PL12: Kết đo hàm lượn phát thải CO, CO2, HC, NOX theo qui trình thử ECE R49 với giclơ số chọn Kết đo hàm lượng phát thải theo chu trình thử ECE R49 CO pmm CO2 pmm LPG Diesel +Diesel 8000 7910 HC pmm LPG Diesel +Diesel 234 232 NOX pmm LPG Diesel +Diesel 139 130 Mode Diesel 84 pmm LPG +Diesel 80 103 108 19000 17835 186 240 190 192 92 124 27000 25830 198 288 396 344 80 98 42000 36285 264 335 738 538 73 87 49000 48585 270 286 1091 1080 70 76 62000 62730 302 484 1384 1363 84 78 8000 7955 230 231 139 134 63 108 55000 47970 123 263 913 886 72 120 45000 36285 144 197 790 658 10 78 104 37000 29520 153 270 555 410 11 42 164 27000 22755 165 386 336 194 12 42 128 19000 16605 177 467 215 115 13 84 76 8000 7992 228 235 139 136 HV: Phạm Việt Cường 84 MHV: CA120113 ... sang sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel/ LPG thời gian tới, đề tài Nghiên cứu đặc tính phát thải động diesel sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG /diesel với cung cấp LPG hệ mới hướng đúng, đáp ứng tính. .. 3.3 Nghiên cứu đặc tính phát thải động với tỷ lệ cung cấp LPG khác nhau…59 3.3.1 Đánh giá hàm lượng phát thải theo đặc tính tốc độ với tỷ lệ cung cấp LPG /diesel 59 3.3.2 Đánh giá phát thải động. .. nghiên cứu đề tài: + Mục đích nghiên cứu: Đánh giá tính kinh tế kỹ thuật phát thải động diesel lắp xe buýt sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG /diesel với cung cấp LPG hệ + Đối tượng phạm vi nghiên cứu: