Nghiên cứu xác định góc đánh lửa tối ưu khi pha butanol với xăng ron92 trên động cơ đánh lửa cưỡng bức (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG  ĐẶNG THẾ ANH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH GÓC ĐÁNH LỬA TỐI ƯU KHI PHA BUTANOL VỚI XĂNG RON 92 TRÊN ĐỘNG CƠ ĐÁNH LỬA CƯỠNG BỨC Chuyên ngành : Kỹ thuật Động nhiệt Mã số : 60.52.34 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2015 Cơng trình hồn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: GS.TS TRẦN VĂN NAM Phản biện 1: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG Phản biện 2: TS NHAN HỒNG QUANG Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 10 tháng 10 năm 2015 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 MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hiện nước giới có xu hướng tìm kiếm sử dụng nguồn nhiên liệu sinh học, có khả tái tạo để hạn chế ô nhiễm môi trường sống, đồng thời thay nguồn nhiên liệu hóa thạch cạn kiệt dần Nhận thức tầm quan trọng nhiên liệu sinh học đến phát triển bền vững đất nước, Thủ tướng Chính phủ ký Quyết định số 177/2007/QĐ-TTg phê duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025” Tiên phong việc thực đề án này, Petrovietnam đầu tư xây dựng ba nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học Phú Thọ, Quảng Ngãi, Bình Phước với tổng cơng suất 300 triệu lít/năm Trên giới, ngồi Ethanol sinh học ra, Butanol sinh học ý sử dụng làm nhiên liệu cho động đốt thời gian gần Ở Việt Nam, xăng sinh học E5 xuất thức sử dụng rộng rãi từ 1/12/2014 thành phố lớn Hà Nội, Đà Nẵng, Cần Thơ , Butanol sinh học nhà khoa học tập trung nghiên cứu Theo đánh giá nhà khoa học, Butanol sinh học có nhiều ưu điểm ethanol sinh học, dễ tan lẫn vào xăng, máy móc nguy bị ăn mòn tính khơng hút nước, không tan lẫn vào nước nên dễ chưng cất đạt độ tinh khiết tuyệt đối, mật độ lượng cao ethanol sinh học, gần mật độ lượng xăng chế từ dầu mỏ, số octan cao xấp xỉ số octan xăng trung bình nên sử dụng khơng phải hốn cải động chạy xăng thơng thường, có áp suất bão hòa thấp nhiều so với xăng ethanol sinh học nên bị hao hụt bay trình tàng trữ, vận chuyển, phân phối an tồn sử dụng Do ưu điểm nói nên nay, Butanol sinh học sử dụng làm nhiên liệu thay xăng sản xuất từ dầu mỏ Tuy nhiên tiêu lý hóa Butanol xăng khác nên trình cháy nhiên liệu phối trộn xăng – Butanol diễn khác lượng Butanol pha vào xăng với tỷ lệ cao trình cháy diễn khác biệt Nhằm góp phần làm đa dạng hóa nguồn nhiên liệu dùng cho động đốt dầu mỏ ngày cạn kiệt, góp phần giảm thiểu nhiễm mơi trường nghiên cứu sử dụng Butanol cho động đốt cháy cưỡng có vai trò quan trọng giai đoạn Một vấn đề cần nghiên cứu lựa chọn góc đánh lửa sớm tối ưu để nâng cao hiệu suất nhiệt, giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm thiểu ô nhiễm mơi trường góp phần nâng cao hiệu động sử dụng nhiên liệu phối trộn xăng – Butanol Vì “Nghiên cứu xác định góc đánh lửa tối ưu pha Butanol với xăng RON92 động đánh lửa cưỡng bức” có ý nghĩa khoa học, thực tiễn thiết MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Nghiên cứu xác định góc đánh lửa tối ưu pha Butanol với xăng RON92 động đánh lửa cưỡng nhằm lựa chọn góc đánh lửa hợp lý động sử dụng xăng RON92 pha Butanol để nâng cao hiệu sử dụng động ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu: Động 021-A-2000 loại động Single Overhead Cam I-4 1.5L SOHC, lắp ô tô Seat Malaga 1.5 hãng SEAT System Porsche sản xuất, sử dụng nhiên liệu phối trộn xăng – Butanol Phạm vi nghiên cứu: Đề tài tập trung nghiên cứu thực nghiệm việc sử dụng nhiên liệu xăng RON92 pha trộn với Butanol tỷ lệ định Động 021-A-2000, nhằm tìm góc đánh lửa tối ưu cách phân tích, đánh giá tiêu kinh tế kỹ thuật, phát thải ô nhiễm động băng thử động PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Kết hợp nghiên cứu lý thuyết với thực nghiệm Trung tâm nghiên cứu ứng dụng lượng thay - Đại học Đà Nẵng Trong trọng đến việc thực nghiệm nhiều nhằm tìm góc đánh lửa tối ưu có tính khoa học thuyết phục CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN Ngoài phần mở đầu, kết luận hướng phát triển đề tài, Luận văn gồm chương có cấu trúc sau: Chương 1: TỔNG QUAN Giới thiệu nhiên liệu sinh học, tình hình sử dụng nhiên liệu sinh học giới Việt Nam, nghiên cứu sử dụng Butanol sinh học làm nhiên liệu cho động đốt Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trình bày tính chất nhiên liệu sử dụng động đốt cháy cưỡng bức, lý thuyết trình cháy động đốt cháy cưỡng bức, lý thuyết đánh lửa giới thiệu hệ thống đánh lửa động thực nghiệm Chương 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM Tìm hiểu trang thiết bị phục vụ thí nghiệm bố trí, lắp đặt động lên cụm băng thử Froude DFX3, kết nối thiết bị cần thiết cho việc thu thập số liệu Tiến hành bước thí nghiệm thu thập số liệu Chương 4: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Phân tích số liệu thu từ thí nghiệm, tiến hành xây dựng đường đặc tính tốc độ phát thải nhiễm Trên sở nhận xét, đánh giá kết đưa kết luận CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC 1.1.1 Giới thiệu chung Để đối phó với tình hình cạn kiệt nguồn nhiên liệu truyền thống, cần tìm nguồn nhiên liệu thay Trong lượng sinh học xu phát triển, nhiều quốc gia giới quan tâm 1.1.2 Các loại nhiên liệu sinh học Nhiên liệu sinh học dùng cho giao thông vận tải chủ yếu gồm: Các loại cồn sản xuất công nghệ sinh học để sản xuất Gasohol (Methanol, Ethanol, Buthanol), loại dầu sinh học để sản xuất diesel sinh học (dầu thực vật, dầu thực vật phế thải, mỡ động vật) 1.2 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU SINH HỌC TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.2.1 Tình hình sử dụng nhiên liệu sinh học giới Hiện có khoảng 50 nước giới khai thác sử dụng nhiên liệu sinh học mức độ khác 1.2.2 Tình hình sử dụng nhiên liệu sinh học Việt Nam Để đảm bảo an ninh lượng, bảo vệ môi trường thúc đẩy phát triển kinh tế nông thôn vùng sâu, vùng xa, ngày 20-112007, Thủ tướng Chính phủ phê duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn 2025” định số 53/2012/QĐTTg ngày 22 tháng 11 năm 2012 việc ban hành lộ trình áp dụng tỷ lệ phối trộn nhiên liệu sinh học với nhiên liệu truyền thống 1.3 SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU BUTANOL SINH HỌC TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.3.1 Các nghiên cứu sử dụng Butanol sinh học làm nhiên liệu cho Động đốt giới 1.3.2 Các nghiên cứu sử dụng Butanol sinh học làm nhiên liệu cho Động đốt Việt Nam Ở Việt Nam có nhiều nghiên cứu việc sử dụng Butanol sinh học làm nhiên liệu cho động đốt đưa khẳng định Butanol sinh học hồn tồn sử dụng làm nhiên liệu thay tiềm có nhiệt trị cao ethanol Tuy nhiên đến đề tài dừng lại tỷ lệ Butanol pha trộn vào xăng mức 20% thể tích trở xuống chưa có đề tài nghiên cứu việc ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến tiêu kinh tế kỹ thuật, phát thải nhiễm pha Butanol vào xăng RON92 Chính tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu xác định góc đánh lửa tối ưu pha Butanol với xăng RON92 động đánh lửa cưỡng bức” với tỷ lệ Butanol cao nhằm đánh giá tính kinh tế kỹ thuật, phát thải ô nhiễm, ảnh hưởng góc đánh lửa đến tiêu kinh tế kỹ thuật, phát thải ô nhiễm pha Butanol vào xăng A92 với tỷ lệ cao Qua góp phần nâng cao tỷ lệ pha trộn Butanol vào xăng làm nhiên liệu sử dụng cho động đốt KẾT LUẬN CHƯƠNG Với tình hình nghiên cứu sử dụng Butanol cho Động đốt giới Việt Nam, tương lai hồn tồn có thêm nhiều sản phẩm nhiên liệu sinh học thị trường nhằm giải vấn đề cạn kiệt nhiên liệu truyền thống ô nhiễm môi trường Đề tài nghiên cứu xác định góc đánh lửa tối ưu pha Butanol với xăng RON92 động đánh lửa cưỡng tác giả nhằm mục đích đưa Butanol trở thành sản phẩm nhiên liệu sinh học tương lai CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TÍNH CHẤT CỦA NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT CHÁY CƯỠNG BỨC 2.1.1 Một số tính chất nhiên liệu xăng 2.1.2 Giới thiệu Butanol sinh học 2.1.3 Một số tính chất lý hóa Butanol Bảng 2.2 Đặc tính lý hóa butanol Ngoại quan Chất lỏng không màu Khối lượng phân tử 74.12 g.mol-1 Khối lượng riêng 0.81 g/cm3 Nhiệt độ nóng chảy -90°C Nhiệt độ sôi 117,7°C Độ tan nước 7.7g/100ml 20°C Nhiệt độ tự bốc cháy 345oC Điểm chớp cháy 37°C Nhiệt hóa 43.8 kJ mol-1 Nhiệt đốt cháy 198.2 kJ mol-1 Độ nhớt 2,544 cP Áp suất 0.56 kPa 20oC Hàm lượng ôxy 21,6% Ngưỡng mùi 15 ppm 2.2 LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT CHÁY CƯỠNG BỨC 2.2.1 Diễn biến trình cháy động đốt cháy cưỡng 2.2.2 Một số nhân tố ảnh hưởng đến q trình cháy động đốt cháy cưỡng 2.2.3 Quá trình cháy nhiên liệu phối trộn xăng - Butanol 2.3 LÝ THUYẾT ĐÁNH LỬA TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT CHÁY CƯỠNG BỨC 2.3.1 Góc đánh lửa sớm 2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến góc đánh lửa sớm 2.3.3 Góc đánh lửa tối ưu Góc đánh lửa tối ưu xác định qua thực nghiệm cách xây dựng đặc tính điều chỉnh góc đánh lửa sớm  Đặc tính điều chỉnh góc đánh lửa sớm thể biến thiên công suất Ne suất tiêu hao nhiên liệu ge theo góc đánh lửa sớm  cho động hoạt động tốc độ vị trí bướm ga Khi thực nghiệm để lấy đặc tính điều chỉnh góc đánh lửa sớm, người ta cho động chạy vị trí bướm ga tốc độ động cơ, thay đổi góc đánh lửa sớm ; với góc  xác định cơng suất Ne suất tiêu hao nhiên liệu ge, xây dựng đường cong: Ne = f() ge = f() 2.4 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRANG BỊ TRÊN ĐỘNG CƠ THỰC NGHIỆM Động 021-A-2000 hãng SEAT System Porsche sản xuất sử dụng hệ thống đánh lửa bán dẫn dùng cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên Hình 2.7 Hệ thống đánh lửa bán dẫn dùng cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên * Bộ đánh lửa sớm ly tâm: Hình 2.10 Bộ đánh lửa sớm ly tâm * Bộ đánh lửa sớm chân khơng: Hình 2.11 Bộ đánh lửa sớm chân khơng KẾT LUẬN CHƯƠNG Việc hiểu rõ tính chất nhiên liệu sử dụng động đốt cháy cưỡng bức, lý thuyết trình cháy yếu tố ảnh hưởng đến trình cháy, lý thuyết đánh lửa yếu tố ảnh hưởng đến góc đánh lửa sớm, hiểu rõ kết cấu nguyên lý hoạt động hệ thống đánh lửa sử dụng động thực nghiệm sở khoa học để tiến hành việc thay đổi góc đánh lửa sớm nhằm tìm góc đánh lửa tối ưu sử dụng nhiên liệu xăng RON92 pha Butanol CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 3.1 PHƯƠNG PHÁP PHỐI TRỘN HỖN HỢP VÀ KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MẪU NHIÊN LIỆU TRONG THỰC NGHIỆM 3.1.1 Phương pháp phối trộn hỗn hợp xăng RON92 Butanol theo tỷ lệ 20%, 25%, 30% thể tích 3.1.2 Kết phân tích mẫu nhiên liệu thực nghiệm Phân tích mẫu nhiên liệu RON92, Bu20, Bu25, Bu30tại phòng Thí nghiệm Cơng ty Xăng dầu khu vực thuộc Tập đoàn xăng dầu Việt Nam Địa 77 Lê Văn Hiến - Quận Ngũ Hành SơnTP Đà Nẵng, kết phân tích cụ thể sau: 10 STT Chỉ tiêu lý hóa Đơn vị tính Hàm lượng kim loại 15 mg/l (Fe, Mn) 16 Ngoại quan Phương pháp thử A92 KPH (< D 3831-01 1) Sạch, D 4176-04e1 Kết Bu20 Bu25 KPH KPH (< 1) (< 1) Sạch, Sạch, trong Bu30 KPH (< 1) Sạch, 3.2 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRÊN BĂNG THỬ FROUDE DPX3 3.2.1 Mục tiêu, yêu cầu thực nghiệm 3.2.2 Sơ đồ bố trí thực nghiệm Hình 3.1 Sơ đồ bố trí thực nghiệm 3.2.3 Các thiết bị phục vụ thực nghiệm a Băng thử Froude DPX3 b Card thu nhận liệu NI-6009 c Thiết bị cấp đo tiêu hao nhiên liệu AVL 733S d Thiết bị đo khí xả QRO 401 e Thiết bị kiểm tra góc đánh lửa DG83 (CZ SINCRO) 3.2.4 Động thí nghiệm Động thực nghiệm loại động Single Overhead Cam I-4 1.5L SOHC, lắp ô tô Seat Malaga 1.5 hãng SEAT System Porsche sản xuất 11 Bảng 3.7 Thông số động thực nghiệm Tên thông số Ký hiệu Thứ nguyên Giá trị Kiểu động 021-A-2000 Nhiên liệu sử dụng Xăng Cơng suất có ích cực đại Nemax/n [kW] 63/5600 Mơ men có ích cực đại Memax/n 116/3500 [N.m] Số vòng quay khơng tải n 850 [v/ph] Tỷ số nén 10,5  Dung tích [cm3] 1461 Đường kính xy lanh D [mm] 86,4 Hành trình pít tơng S [mm] 63,9 Số xy lanh Số kỳ  Thứ tự làm việc động 1-3-4-2 Thời điểm đánh lửa [o] 7o BTDC  3.2.5 Lắp đặt băng thử động Hình 3.7 Bố trí lắp đặt băng thử Froude động SEAT System Porsche 021-A-2000 1.Nền xưởng; 2.Bộ khung đế; 3.Đế băng thử; 4.Băng thử thủy lực; 5.Trục đăng; 6.Động cơ; 7.Chân trụ tăng đơ; 8.Chân trượt khung đế 3.2.6 Lắp đặt cấu thay đổi góc đánh lửa lên động 12 Hình 3.9 Lắp đặt cấu thay đổi góc đánh lửa lên động 3.2.7 Quá trình thực nghiệm a Các bước tiến hành thực nghiệm b Quá trình thực nghiệm lấy số liệu c Các chế độ thực nghiệm Quá trình thực nghiệm bao gồm chế độ sau:  Vận hành chế độ không tải  Vận hành với chế độ 30% tải:  Vận hành với chế độ 45% tải:  Vận hành với chế độ 60% tải: 3.2.8 Kết thực nghiệm a Kết thực nghiệm sử dụng nhiên liệu xăng RON92 b Kết thực nghiệm sử dụng nhiên liệu Bu20 c Kết thực nghiệm sử dụng nhiên liệu B25 d Kết thực nghiệm sử dụng nhiên liệu Bu30 Bảng 3.8 Bảng số liệu thực nghiệm động sử dụng nhiên liệu Bu30 chế độ 60% tải Vị trí bướm ga % 60 n v/ph 1257 1330 1408 1543 1630 1778 1849 1996 2114 2364 Ne kW 13,50 14,38 15,25 17,35 18,61 20,28 20,59 21,23 22,39 23,82 Me N.m 80,95 81,94 82,70 84,79 83,48 81,21 78,86 75,72 73,38 71,73 Gnl kg/h 2,772 2,941 3,098 3,491 3,715 4,028 4,068 4,185 4,435 4,793 ge g/kW.h 205,36 204,58 203,12 201,26 199,61 198,66 197,59 197,16 198,11 201,24 CO % 0,61 0,65 0,66 0,76 0,74 0,78 0,84 0,78 0,88 0,92 HC ppm 178 180 185 189 193 210 219 240 261 282 13 Vị trí bướm ga % n v/ph 2521 2950 3600 Ne Me kW N.m 24,68 69,71 26,78 65,47 26,20 55,68 Gnl kg/h 5,097 5,598 5,874 ge g/kW.h 206,53 209,06 224,2 CO % 1,00 1,04 1,06 HC ppm 293 340 358 e Kết thực nghiệm sử dụng nhiên liệu Bu30 thay đổi góc đánh lửa động KẾT LUẬN CHƯƠNG Với hệ thống trang thiết bị Trung tâm nghiên cứu ứng dụng lượng thay - Đại học Đà Nẵng với thiết bị cấp đo tiêu hao nhiên liệu, thiết bị đo khí thải độc lập điều kiện tốt để thực nghiệm đo Ne, Me, Gnl phát thải ô nhiễm động thực nghiệm cách hiệu Đây luận chứng khoa học quan trọng việc phân tích đánh giá kết thực nghiệm chương Tuy nhiên nhằm đảm bảo an tồn cho trang thiết bị thí nghiệm người vận hành nên trình thực nghiệm giới hạn động 3600v/ph với mức tải tối đa 60% CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 4.1 ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT CỦA NHIÊN LIỆU PHỐI TRỘN XĂNG – BUTANOL Nhiên liệu sinh học Bu20, Bu25, Bu30 hoàn toàn đáp ứng tiêu kỹ thuật nhiên liệu sử dụng cho ô tô theo tiêu chuẩn TCVN 6776:2005 4.2 ĐÁNH GIÁ CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT, Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHI ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU PHỐI TRỘN XĂNG RON92 – BUTANOL Ở CÁC TỶ LỆ KHÁC NHAU 4.2.1 Đánh giá tiêu kinh tế kỹ thuật a Cơng suất có ích (Ne) 14 Hình 4.3 Diễn biến cơng suất theo tốc độ vị trí 60% tải sử dụng loại nhiên liệu khác Hình 4.3 thể diễn biến công suất động sử dụng loại nhiên liệu RON92, Bu20, Bu25, Bu30 chế độ tải 60%, ta thấy công suất phát động đạt giá trị tốt động sử dụng nhiên liệu Bu25 nhìn tổng thể diễn biến cơng suất pha Butanol vào nhiên liệu làm tăng công suất động với nhiên liệu xăng truyền thống b Mơ men có ích (Me) Hình 4.6 Diễn biến mơ men theo tốc độ vị trí 60% tải sử dụng loại nhiên liệu khác Mô men động sử dụng loại nhiên liệu Bu20, Bu25, Bu30 chế độ 60% tải cao so với sử dụng xăng RON92 đạt giá trị cực đại sử dụng nhiên liệu Bu25 15 c Suất tiêu hao nhiên liệu (ge) Hình 4.9 Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu theo tốc độ vị trí 60% tải sử dụng loại nhiên liệu khác Hình 4.9 thể diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu động sử dụng loại nhiên liệu khác A92, Bu20, Bu25, Bu30 chế độ 60% tải, ta thấy tiêu hao nhiên liệu động sử dụng nhiên liệu hỗn hợp xăng - Butanol giảm so với động sử dụng xăng RON92 đạt giá trị nhỏ động sử dụng nhiên liệu Bu25 4.2.2 Đánh giá phát thải chất ô nhiễm a Nồng độ CO Hình 4.12 Diễn biến phát thải CO theo tốc độ vị trí 60% tải sử dụng loại nhiên liệu khác Ở chế độ 60% tải, lượng phát thải CO động sử dụng nhiên liệu Bu20, Bu25, Bu30 giảm đáng kể so với động sử dụng xăng 16 RON92, điều cho thấy q trình cháy diễn triệt để nồng độ ôxy nhiên liệu Bu20, Bu25, Bu30 cao nhiều so với xăng RON92 Tuy nhiên lượng phát thải CO giảm cực tiểu dùng nhiên liệu Bu25 sau lại tăng trở lại dùng nhiên liệu Bu30 b Nồng độ HC Hình 4.15 Diễn biến phát thải HC theo tốc độ vị trí 60% tải sử dụng loại nhiên liệu khác Nồng độ phát thải HC sử dụng loại nhiên liệu Bu20, Bu25 chế độ 60% tải giảm đáng kể so với động sử dụng xăng RON92, ngược lại sử dụng nhiên liệu Bu30 lượng phát thải lại tăng đột biến cao sử dụng nhiên liệu xăng RON92 Kết luận: Xét cách tổng thể, sử dụng nhiên liệu Bu20, Bu25, Bu30 trị số óc tan cao so với nhiên liệu truyền thống xăng RON92 nên tăng khả chống kích nổ nhiên liệu Thêm vào hàm lượng ơxy cao xăng RON92 nên trình cháy động diễn triệt để hơn, tăng công suất, mô men giảm tiêu hao nhiên liệu, đồng thời giảm thiểu phát thải chất độc hại khí thải động CO, HC Tuy nhiên giá trị tối ưu công suất, mô men, suất tiêu hao nhiên liệu, phát thải ô nhiễm dừng lại động sử dụng nhiên liệu Bu25, tiếp tục tăng tỷ lệ Butanol pha Butanol vào xăng, cụ thể nhiên liệu Bu30 yếu tố không đạt kết tốt nhiên liệu Bu25 Do góc đánh lửa 17 động thực nghiệm khơng phù hợp sử dụng nhiên liệu Bu30 Chính vây, phần luận văn, tác giả tiếp tục đánh giá ảnh hưởng góc đánh lửa đến tiêu kinh tế kỹ thuật, phát thải ô nhiễm động thực nghiệm sử dụng nhiên liệu Bu30, nhằm tìm góc đánh lửa tối ưu cho động thực nghiệm sử dụng nhiên liệu Bu30 4.3 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA GÓC ĐÁNH LỬA ĐẾN CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT VÀ PHÁT THẢI Ô NHIỄM CỦA ĐỘNG CƠ THỰC NGHIỆM SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU BU30 4.3.1 Đánh giá tiêu kinh tế kỹ thuật a Cơng suất có ích Ne Hình 4.18 Diễn biến công suất theo tốc độ động dùng nhiên liệu Bu30 vị trí 60% tải góc đánh lửa khác Hình 4.18 thể diễn biến công suất chế độ 60% tải động sử dụng nhiên liệu Bu30, ta thấy công suất động tăng tăng góc đánh lửa so với góc đánh lửa chuẩn, giảm góc đánh lửa cơng suất động giảm khác với chế độ 30%, 45% tải công suất động chế độ 60% tải tăng đến giá trị cực đại góc đánh lửa 13o, sau bắt đầu giảm tiếp tục tăng góc đánh lửa 18 b Mơ men có ích Me Hình 4.21 Diễn biến mô men theo tốc độ động dùng nhiên liệu Bu30 vị trí 45% tải góc đánh lửa khác Tương tự cơng suất động cơ, qua đồ thị diễn biến mô men có ích theo tốc độ vị trí tải khác nhau, ta thấy mơ men có ích động tăng tăng góc đánh lửa so với góc đánh lửa chuẩn ngược lại giảm góc đánh lửa mơ men có ích giảm Ở chế độ tải 30%, 45%, mơ men có ích động tăng đến giá trị cực đại góc đánh lửa 16o bắt đầu giảm tiếp tục tăng góc đánh lửa Ở chế độ tải 60% mơ men có ích tăng đến giá trị cực đại góc đánh lửa 13o bắt đầu giảm tiếp tục tăng góc đánh lửa 19 c Suất tiêu hao nhiên liệu ge Hình 4.24 Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu theo tốc độ động dùng nhiên liệu Bu30 vị trí 60% tải góc đánh lửa khác Qua đồ thị diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu theo tốc độ động dùng nhiên liệu Bu30 vị trí 60% tải góc đánh lửa khác (hình 4.24), ta thấy tăng góc đánh lửa động suất tiêu hao nhiên liệu giảm, giảm góc đánh lửa suất tiêu hao nhiên liệu tăng chế độ tải 60%, suất tiêu hao nhiên liệu giảm đến cực tiểu góc đánh lửa 13o sau tăng dần trở lại tiếp tục tăng góc đánh lửa Điều giải thích chế độ 60% tải, trình cháy tốt diễn góc đánh lửa 13o 4.3.2 Đánh giá phát thải nhiễm a Nồng độ CO Hình 4.27 Diễn biến phát thải CO theo tốc độ động dùng 20 nhiên liệu Bu30 vị trí 60% tải góc đánh lửa khác Ở chế độ 60% tải nồng độ phát thải CO giảm tăng góc đánh lửa so với góc đánh lửa chuẩn giảm đến giá trị cực tiểu góc đánh lửa 13o độ bắt đầu tăng lại tiếp tục tăng góc đánh lửa, giảm góc đánh lửa nồng độ phát thải CO tăng b Nồng độ HC Hình 4.30 Diễn biến phát thải HC theo tốc độ động dùng nhiên liệu B30 vị trí 60% tải góc đánh lửa khác Nồng độ phát thải HC chế độ 60% tải giảm tăng góc đánh lửa so với góc đánh lửa chuẩn ngược lại giảm góc đánh lửa nồng độ phát thải HC tăng Ở chế độ này, nồng độ phát thải HC góc đánh lửa từ 13o ÷ 22o giảm nhỏ gần tương đương Kết luận: Xét cách tổng thể thay đổi góc đánh lửa động tiêu kinh tế kỹ thuật, phát thải ô nhiễm thay đổi theo Ở luận văn này, thay đổi góc đánh lửa động thực nghiệm sử dụng nhiên liệu Bu30, tiêu kinh tế kỹ thuật, phát thải ô nhiễm thay đổi, Chính tác giả tiếp tục xây dựng đặc tính điều chỉnh góc đánh lửa sớm  (đặc tính điều chỉnh góc đánh lửa sớm thể biến thiên công suất Ne suất tiêu hao nhiên liệu ge theo góc đánh lửa sớm  cho động hoạt động tốc độ vị trí bướm ga) để xác định góc đánh lửa tối ưu động thực nghiệm sử dụng nhiên liệu Bu30 21 4.4 XÁC ĐỊNH GÓC ĐÁNH LỬA TỐI ƯU CỦA ĐỘNG CƠ THỰC NGHIỆM KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU BU30 4.4.1 Chế độ 30% tải (bướm ga mở 30%) số vòng quay 2350 vòng/phút Hình 4.31 Đặc tính điều chỉnh đánh lửa sớm vị trí 30% tải số vòng quay 2350 vòng/ phút Dựa vào đồ thị đặc tính điều chỉnh đánh lửa sớm vị trí 30% tải số vòng quay 2350 vòng/phút, ta thấy động sử dụng nhiên liệu Bu30 đạt công suất cực đại suất tiêu hao nhiên liệu cực tiểu góc đánh lửa 16o 4.4.2 Chế độ 45% tải (bướm ga mở 45%) số vòng quay 2550 vòng/phút Hình 4.32 Đặc tính điều chỉnh đánh lửa sớm vị trí 45% tải số vòng quay 2350 vòng/ phút 22 Tương tự chế độ 30% tải, chế độ 60% tải số vòng quay 2550 vòng/phút, động sử dụng nhiên liệu Bu30 đạt công suất cực đại suất tiêu hao nhiên liệu cực tiểu góc đánh lửa 16o 4.4.3 Chế độ 60% tải (bướm ga mở 60%) số vòng quay 2950 vòng/phút Hình 4.33 Đặc tính điều chỉnh đánh lửa sớm vị trí 60% tải số vòng quay 2950 vòng/ phút Khác với chế độ tải, 30%, 45%, chế độ tải 60% số vòng quay 2950 vòng/phút, động sử dụng nhiên liệu B30 đạt cơng suất cực đại suất tiêu hao nhiên liệu cực tiểu góc đánh lửa 13o Kết luận: Dựa vào đặc tính điều chỉnh đánh lửa (hình 4.31, 4.32, 4.33) phần kết luận mục 4.3, ta xác định góc đánh lửa tối ưu động thực nghiệm sử dụng nhiên liệu Bu30 chế độ 30%, 45% tải 16o trước điểm chết vào cuối kỳ nén động góc đánh lửa tối ưu động thực nghiệm sử dụng nhiên liệu Bu30 chế độ 60% tải 13o trước điểm chết vào cuối kỳ nén động 23 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI KẾT LUẬN * Về nhiên liệu Bu20, Bu25, Bu30 Qua kết phân tích mẫu thử cho thấy tiêu lý hóa Bu20, Bu25, Bu30 RON 92 có điểm tương đương xăng RON 92 Tuy nhiên với đặc tính hóa học Butanol có hàm lượng ơxy cao xăng thơng dụng, giúp q trình cháy động diễn triệt để hơn, giảm vùng thiếu ôxy cục làm tăng công suất, giảm tiêu hao nhiên liệu giảm thiểu phát thải chất độc hại khí thải động Đồng thời TSOT xăng sinh học Bu20, Bu25, Bu30 cao xăng RON92 nên khả chống kích nổ tốt hơn, điều cho phép tăng tỷ số nén nâng cao hiệu cơng suất động * Về tính kinh tế kỹ thuật - Động sử dụng nhiên liệu xăng Bu20, Bu25, Bu30 phát cơng suất có ích, mơ men có ích cao suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ so với động sử dụng xăng RON92 - Động phát cơng suất có ích, mơ men có ích cao suất tiêu hao nhiên liệu thấp tỷ lệ Butanol pha trộn vào xăng RON92 25% thể tích (Bu25), tiếp tục tăng tỷ lệ butanol lên thành 30% thể tích cơng suất có ích, mơ men có ích giảm suất tiêu hao nhiên liệu lại tăng góc đánh lửa chuẩn động thực nghiệm khơng phù hợp sử dụng xăng sinh học Bu30 - Khi tăng góc đánh lửa sớm so với góc đánh lửa chuẩn động sử dụng xăng sinh học Bu30 cơng suất có ích, mơ men có ích động tăng đến giá trị định giảm trở lại tiếp tục tăng góc đánh lửa chế độ tải khác có góc đánh lửa khác mà cơng suất có ích, mơ men có ích tăng đến giá trị cực đại sau giảm trở lại Còn với suất tiêu hao nhiên liệu giảm đến giá trị định tăng trở lại tiếp tục tăng góc đánh lửa có giá trị góc đánh lửa khác chế độ tải để đạt suất tiêu hao nhiên liệu cực tiểu 24 - Khi giảm góc đánh lửa so với góc đánh lửa chuẩn động sử dụng xăng Bu30 cơng suất có ích mơ men có ích động giảm ngược lại suất tiêu hao nhiên liệu lại tăng * Về vấn đề phát thải thành phần ô nhiễm - Động phát thải CO, HC thấp tỷ lệ butanol pha trộn vào xăng 25% thể tích (Bu25), tiếp tục tăng tỷ lệ lên thành 30% nồng độ CO, HC lại tăng góc đánh lửa chuẩn động thực nghiệm khơng phù hợp động sử xăng sinh học Bu30 - Khi tăng góc đánh lửa sớm so với góc đánh lửa chuẩn động sử dụng xăng Bu30 nồng độ phát thải CO, HC giảm đến giá trị định tăng trở lại tiếp tục tăng góc đánh lửa có giá trị góc đánh lửa khác chế độ tải để đạt nồng độ phát thải CO, HC cực tiểu - Khi giảm góc đánh lửa sớm so với góc đánh lửa chuẩn động sử dụng xăng Bu30 nồng độ phát thải CO, HC lại tăng * Về lựa chọn góc đánh lửa sớm tối ưu Góc đánh lửa sớm tối ưu động thực nghiệm sử dụng nhiên liệu Bu30 chế độ 30%, 45% tải 16o trước điểm chết vào cuối kỳ nén động chế độ 60% tải 13o trước điểm chết HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI - Nghiên cứu thử nghiệm xăng Bu20, Bu25, Bu30 loại động khác thử nghiệm thực tế q trình vận hành tơ để có thêm nhiều kết luận xác việc sử dụng nhiên liệu phối trộn xăng RON92 – Butanol động đốt cháy cưỡng - Nghiên cứu thực nghiệm tiêu kinh tế kỹ thuật, ô nhiễm môi trường động sử dụng nhiên liệu phối trộn xăng – Butanol có tỷ lệ % butanol cao hơn, tiến tới sử dụng nhiên liệu 100% Butanol - Nghiên cứu quy luật đánh lửa sớm tối ưu theo tải, tốc độ tỷ lệ phối trộn xăng RON92 – Butanol - Nghiên cứu đánh giá hao mòn chi tiết động sử dụng nhiên liệu xăng RON92 pha Butanol với tỷ lệ cao ... liệu phối trộn xăng – Butanol Vì Nghiên cứu xác định góc đánh lửa tối ưu pha Butanol với xăng RON92 động đánh lửa cưỡng bức” có ý nghĩa khoa học, thực tiễn thiết MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Nghiên cứu xác... đánh lửa tối ưu pha Butanol với xăng RON92 động đánh lửa cưỡng nhằm lựa chọn góc đánh lửa hợp lý động sử dụng xăng RON92 pha Butanol để nâng cao hiệu sử dụng động ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU... cứu quy luật đánh lửa sớm tối ưu theo tải, tốc độ tỷ lệ phối trộn xăng RON92 – Butanol - Nghiên cứu đánh giá hao mòn chi tiết động sử dụng nhiên liệu xăng RON92 pha Butanol với tỷ lệ cao