Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu sinh học (biodiesel) đến chỉ tiêu năng

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Thái Nguyên, ngày……tháng……năm 2016 Giáo viên hướng dẫn (ký tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Thái Nguyên, ngày……tháng……năm 2016 Giáo viên phản biện (ký tên) MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU BIODIESEL 1.1 Sơ lược biodiesel 1.1.1 Định nghĩa 1.1.2 Sự hình thành phát triển biodiesel 1.2 Ưu nhược điểm nhiên liệu biodiesel 12 1.2.1 Ưu điểm biodiesel 12 1.2.2 Nhược điểm biodiesel 14 1.3 Tiêu chuẩn chất lượng biodiesel .15 1.4 Tình hình sản xuất, tiêu thụ biodiesel giới Việt Nam 18 1.4.1 Trên giới 18 1.4.2 Tình hình sản xuất biodiesel nước .21 1.5 Nguyên liệu cho trình tổng hợp biodiesel 23 1.5.1 Dầu dậu nành 23 1.5.2 Dầu hạt cải 24 1.5.3 Dầu cọ 25 1.5.4 Dầu Jatropha 26 1.5.5 Dầu dừa 26 1.5.6 Mỡ cá 27 1.5.7 Mỡ động vật thải 28 1.5.8 Dầu, mỡ thải sau chế biến thực phẩm 29 1.5.9 Cặn béo thải từ trình tinh luyện dầu, mỡ động thực vật .30 1.5.10 Dầu vi tảo 32 1.6 Mục đích, nội dung, ý nghĩa đề tài .33 1.6.1 Mục đích 33 1.6.2 Nội dung đề tài .33 1.6.3 Ý nghĩa đề tài 33 CHƯƠNG II ẢNH HƯỞNG CỦA NHIÊN LIỆU BIODIESEL ĐẾN CHỈ TIÊU NĂNG LƯỢNG VÀ ĐẶC TÍNH PHÁT THẢI CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL 34 2.1 Ảnh hưởng biodiesel đến thuộc tính động .34 2.1.1 Nguồn gốc biodiesel 34 2.1.2 Thuộc tính biodiesel .36 2.2 Ảnh hưởng biodiesel trình phun 54 2.2.1 Áp suất phun .54 2.2.2 Thời gian phun 62 2.2.3 Tỷ lệ phun 67 2.3 Ảnh hưởng nhiên liệu đến trình tạo hỗn hợp cháy động diesel 71 2.3.1 Ảnh hưởng nhiên liệu đến trình tạo hỗn hợp cháy động diesel 71 2.3.2 Ảnh hưởng nhiên liệu đến quy luật cung cấp nhiên liệu, trình tạo hỗn hợp 72 2.3.3 Ảnh hưởng nhiên liệu đến trình cháy hình thành chất ô nhiễm .76 2.4 Sự thay đổi thuộc tính biodiesel so với nhiên liệu diesel dầu mỏ 78 2.5 Các vấn đề cần quan tâm sử dụng biodiesel cho động .82 2.5.1 Mức pha trộn kinh nghiệm sử dụng thực tế 82 2.5.2 Các vấn đề cần quan tâm sử dụng biodiesel mức pha trộn trung bình .83 CHƯƠNG III ẢNH HƯỞNG CỦA NHIÊN LIỆU BIODIESEL ĐẾN HIỆU SUẤT, ĐẶC TÍNH PHÁT THẢI CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL VÀ CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU 85 3.1 Ảnh hưởng đến hiệu suất động tính kinh tế nhiên liệu 86 3.1.1 Thuộc tính nhiên liệu biodiesel 86 3.1.2 Loại động .88 3.1.3 Chế độ hoạt động 89 3.2 Ảnh hưởng đặc tính phát thải động .91 3.2.1 Ảnh hưởng thuộc tính nhiên liệu biodiesel 92 3.2.2 Ảnh hưởng loại động .96 3.2.3 Ảnh hưởng chế độ vận hành động 102 KẾT LUẬN 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 105 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 106 LỜI NÓI ĐẦU Trong năm qua việc sử dụng động đốt (ĐCĐT) lĩnh vực: nông nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải nhiều ngành kinh tế khác… ngày gia tăng Sự gia tăng nhanh số lượng công suất ĐCĐT khiến cho nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày cạn kiệt mơi trường ngày bị nhiễm khí thải độc hại Để chủ động nguồn lượng tương lai để đảm bảo an ninh lượng cho quốc gia, việc nghiên cứu sử dụng loại nhiên liệu thay cho nhiên liệu truyền thống (dầu mỏ) trở nên cấp bách cần thiết Biodiesel sản xuất từ dầu thực vật, mỡ động vật loại nhiên liệu thay cho diesel khống sản pha chế với với diesel khoáng sản theo tỷ lệ khác Do biodiesel có khác biệt tính chất hóa-lý (thành phần hóa học, tỷ trọng, độ nhớt động học ) đặc tính cháy (nhiệt trị, trị số xetan ) so với nhiên liệu diesel truyền thống nên tác động đến thông số đặc trưng quy luật cung cấp nhiên liệu (góc phun sớm, phát triển tia phun, mức độ phun tơi ) Trong đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng nhiên liệu sinh học (biodiesel) đến tiêu lượng đặc tính phát thải động diesel” em giới thiệu khái quát nhiên liệu biodiessel ảnh hưởng tới tiêu lượng đặc tính phát thải động diesel Trong trình làm đồ án em nhận quan tâm, giúp đỡ thầy cô Khoa kỹ thuật ô tô máy động lực, đặc biệt hướng dẫn bảo tận tình thầy TS Nguyễn Trung Kiên Do thời gian kiến thức thân cịn hạn chế nên nội dung đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót hạn chế, em mong nhận ý kiến đóng góp Thầy bạn để nội dung đồ án hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Nông Đức Thiện CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU BIODIESEL 1.1 Sơ lược biodiesel 1.1.1 Định nghĩa Biodiesel hay diesel sinh học loại nhiên liệu có tính chất tương đương với nhiên liệu dầu diesel sản xuất từ dầu mỏ mà sản xuất từ dầu thực vật hay mỡ động vật Diesel sinh học nói riêng hay nhiên liệu sinh học nói chung loại lượng tái tạo Nhìn theo phương diện hóa học diesel sinh học methyl este chất béo 1.1.2 Sự hình thành phát triển biodiesel Biodiesel bắt đầu sản xuất từ khoảng năm 1800, thời điểm người ta chuyển hóa dầu thực vật để thu Glycerin ứng dụng làm xà phòng phụ phẩm methyl ethyl Este gọi chung biodiesel Ngày 10/08/1893 lần Rudolf Diesel sử dụng biodiesel ông sáng chế để chạy máy Năm 1912 ông dự báo “ Hiện nay, việc dùng dầu thực vật cho nhiên liệu động khơng quan trọng, tương lai, loại dầu chẵn có giá trị khơng thua sản phẩm nhiên liệu từ dầu mỏ than đá” [5] Trong bối cảnh nguồn tài nguyên dầu mỏ cạn kiệt tác động xấu lên môi trường việc sử dụng nhiên liệu, nhiên liệu tái sinh có biodiesel ngày khẳng định vị trí nguồn nhiên liệu thay khả thi Để tưởng nhớ người có cơng dự đốn giá trị to lớn biodiesel, Nation Board Biodiesel định lấy ngày 10 tháng hàng năm năm 2002 làm ngày Diesel sinh học quốc tế Năm 1900 hội chợ giới tổ chức Pari, Diesel biểu diễn động dùng nhiên liệu biodiesel chế biến từ dầu lạc [5] Trong năm thập niên 90 Pháp khai triển sản xuất biodiesel từ dầu hạt cải dùng dạng B5 (5% biodiesel với 95% diesel) B30 (30% biodiesel với 70% diesel) Biodiesel sản xuất từ dầu thực vật, mỡ động vật Đây loại nhiên liệu thay cho diesel khống pha chế với diesel khoáng theo tỷ lệ khác Nguyên liệu hệ thứ để sản xuất biodiesel bao gồm dầu thực vật (dầu hướng dương, dầu lạc, dầu dừa, dầu thầu dầu, dầu cọ, dầu đậu nành, dầu hạt bông…), mỡ động vật (mỡ cá, mỡ bò, mỡ lợn…) Tuy nhiên, nguyên liệu cạnh tranh với nguồn lương thực người nên việc sản xuất biodiesel từ nguồn nguyên liệu bị tổ chức Nông Lương giới lên án Nguồn nguyên liệu hệ thứ hai để sản xuất biodiesel bao gồm dầu mỡ, axit béo phế thải nguyên liệu hệ thứ ba bao gồm loại tảo dầu jatropha Nguồn nguyên liệu thứ tư để sản xuất biodiesel từ vi sinh vật Đây nguồn nguyên liệu không cạnh tranh với nguồn lương thực người nên quan tâm đặc biệt lĩnh vực sản xuất biodiesel Các hệ biodiesel thể hình 1.1, hình 1.2 hình 1.3 Hình 1.1 Các hệ biodiesel Hình 1.2 Nguồn nguyên liệu cho trình sản xuất biodiesel Hình 1.3 Quá trình tổng hợp biodiesel Việc nghiên cứu sử dụng biodiesel thu từ dầu thực vật, mỡ động vật phát triển mạnh Châu Âu, Châu Mỹ số nước Châu Á Tại Mỹ tiêu thụ biodiesel tăng từ 10 triệu gallon (1 gallon=3,785 lít) (năm 2001) lên gần 100 triệu gallon (năm 2004) khoảng 316 triệu gallon vào năm 2009 (bảng 1.1) [3] Hiện Mỹ đầu tư nhiều ngân sách vào dự án trọng điểm nhằm nghiên cứu phát triển sử dụng biodiesel phương tiện giới đường Ngoài ra, Mỹ hình thành mạng lưới trạm cung cấp biodiesel hầu hết tiểu bang Liên minh Châu Âu khu vực có phát triển mạnh biodiesel Theo Chỉ thị 2003/30/EC EU từ ngày 31/12/2005 biodiesel pha trộn với tỷ lệ 2% đến ngày 31/12/2010 với tỷ lệ pha trộn 5,75% Yêu cầu Liên minh Châu Âu số quốc gia thực sớm (từ ngày 01/11/2005, Áo sử dụng biodiesel B5).Tại Anh, theo thống kê Tổ chức dầu khí (AEA) năm 2011, tổng mức tiêu thụ nhiên liệu biodiesel nước 925 triệu lít, ước tính năm 2016 lên đến 1268 triệu lít tiếp tục tăng năm [3] Bảng 1.1 Lượng tiêu thụ biodiesel toàn cầu (năm 2009) Nước/khu vực Lượng tiêu thụ (Tỷ gallon) Tỷ lệ (%) Toàn cầu 4,64 Đức 0,78 16 Pháp 0,70 15 Brazil 0,41 Ý 0,36 Mỹ 0,32 Các nước khác 2,07 45 Ở khu vực Châu Á, theo báo cáo Bộ Tài nguyên Môi trường Indonesia, lượng tiêu thụ nhiên liệu biodiesel nước tăng từ 358 triệu lít năm 2011 lên 670 triệu lít năm 2012; đồng thời mức pha trộn tăng từ 5% năm 2011 lên 7,5% năm 2012 Tổ chức dự đốn mức tiêu thụ biodiesel B10 Indonesia đạt tỷ lít năm 2014 [3] Tại Thái Lan bắt đầu việc nghiên cứu, sử dụng nhiên liệu biodiesel từ năm 2005 với mức khơng đáng kể Ngày 01/2/2008, Chính phủ Thái Lan thơng qua sách nhằm khuyến khích việc chuyển động diesel thông thường sang dùng biodiesel B2, B5 Theo thống kê lượng tiêu 10 giảm lượng khí thải CO kể từ hình thành khí thải NO x mạnh phụ thuộc vào nồng độ oxy nhiệt độ khí đốt, hàm lượng oxy cao dầu diesel sinh học nguyên nhân cho lượng khí thải NO x cao, cụ thể nồng độ cao nó, oxy phản ứng cách dễ dàng với nitơ trình đốt cháy gây gia tăng lượng khí thải NOx - Tỷ trọng, trị số xetan, số iốt: số lượng iốt có liên quan chặt chẽ đến tỷ trọng, trị số xetan gia tăng NO x gây tác động liên quan đến qua trình phun thời gian đốt, dầu diesel sinh học có trị số cetan cao so với nhiên liệu diesel phản ánh khoảng thời gian đánh lửa trễ khả tự bốc cháy tốt hơn, thời gian đánh lửa trễ kết hợp với hàm lượng oxy cao biodiesel đóng góp đáng kể vào việc phát thải CO thấp - Thành phần cacbon hydro: tỷ lệ carbon, hydro biodiesel thấp so với dầu diesel , điều phản ánh khí thải CO dầu diesel sinh học thấp so với dầu diesel Tác động nhiên liệu diesel sinh học khác khí thải độc hại thử nghiệm động diesel Land Rover TDI Các thí nghiệm thực mà không cần thay đổi động với tốc độ động khác Các loại nhiên liệu thử nghiệm dầu diesel sinh học CaBIO, HaBIO, (WcBIO) dầu diesel D100 Trong phạm vi tốc độ động mô-men xoắn cực đại công suất tối đa mức tăng khí thải NO x trùng hợp với gia tăng nhiệt độ tăng hiệu cho bốn loại nhiên liệu thử nghiệm Hình 3.8 cho thấy biến đổi tương đối NOx phát thải (dầu diesel sinh học so với dầu diesel) Có thể thấy số động tốc độ phát thải NOx tăng lên đến 2% số tốc độ thấp 5% Lý việc giảm phát thải NO x cho biodiesel nhiệt độ phần cuối trình đốt cháy thấp hơn, trị số xetan nhiên liệu diesel sinh học cao so với dầu diesel Trong số tất loại nhiên liệu thử nghiệm thu CaBIO phát thải NO x thấp nhất, đồng thời CaBIO phát thải khói thấp điều kiện tồn tải Một động diesel Yammar L100V DI với hệ thống phun nhiên liệu điều khiển khí sử dụng để thử nghiệm biodiesel với tốc độ động 93 không đổi 3.600 rpm Các loại nhiên liệu thử nghiệm dầu diesel sinh học RaBIO, PaBIO, SoBIO, WcBIO, CaBIO, OlBIO, CoBIO Hình 3.8 Ảnh hưởng nhiên liệu biodiesel đến phát thải NOx Trong hệ thống phun điều khiển khí dầu phun nhiên liệu diesel sinh học thường xảy sớm so với dầu diesel tỷ trọng độ nhớt cao độ nén thấp Ảnh hưởng thời gian phun đến hiệu suất động khí thải nghiên cứu cách sử dụng RaBIO dầu diesel sinh học Thường khí thải khói tăng lên thời gian phun bị chậm lại Điều có phần trái ngược với kết thu cho động diesel khống sản, cụ thể với D100 mức độ khói giảm thời gian phun tăng nhẹ sau tăng lên nhanh dần thời gian phun nhanh Sử dụng nhiên liệu diesel sinh học thường dẫn đến trình đốt sảy trước trị số xe tan cao, tỷ trọng độ nhớt cao, độ nén thấp trước phun Trị số xetan cao dẫn đến đánh lửa trễ, với số lượng nhiệt nhỏ việc phát triển vào giai đoạn đốt cháy ban đầu thời gian đốt dài Điều có nghĩa thời gian phun chậm phát triển dẫn đến tăng PM phát thải NOx thấp Nhiên liệu SoBIO, SuBIO, RaBIO, PaBIO, WcBIO CrBIO thử nghiệm động diesel DI Yanmar TF110-F Nhiên liệu PaBIO có độ dài chuỗi cacbon ngắn nên chất lượng đánh lửa cao, chất lượng đánh lửa cao hàm lượng oxy cao nhiên liệu cho phép đốt cháy tốt nhiệt độ thấp nên giảm đáng kể nhiệt độ khí thải, khói, khí thải HC khơng nung Đốt nhiệt độ thấp ảnh hưởng đến hình thành khí 94 thải NOx Các giá trị khí thải NOx HC trung bình từ dải tải tốc độ khác (12, 15, 20, 25, 30, 35, 40 Nm) với ba tốc độ động khác (1200, 1800, 2400 rpm) thể (hình 3.9) Hình 3.9 Ảnh hưởng nhiên liệu biodiesel đến phát thải NOx HC Một so sánh lượng khí thải NO x hiển thị hình 3.10 Tất lượng khí thải NOx biodiesel cao so với D100 mức độ gia tăng khác từ 10 đến 23% D100 Các kết hàm lượng NO x biodiesel với thứ tự giảm dần CtBIO, PaBIO, SoBIO, WcBIO, RaBIO Mặc dù PaBIO WcBIO có hàm lượng oxy gần PaBIO phất thải NOx WcBI trị xố xetan PaBIO cao Với trị số xetan cao làm giảm đánh lửa trễ nhiên liệu tiêu thụ giai đoạn trộn trước hạ thấp nhiệt độ xi-lanh Hình 3.10 Ảnh hưởng nhiên liệu biodiesel đến phát thải NOx Một so sánh khí thải HC hiển thị hình 3.11 Thử nghiệm cho thấy việc sử dụng dầu diesel sinh học giảm phát thải HC trung bình từ 45-67% so với D100 Các biodiesel làm giảm HC nhiều với thứ tự giảm 95 dần PaBIO, WcBIO, RaBIO, CtBIO, SoBIO Về mặt lý thuyết HC chủ yếu tập chung khu vực định Sự khác biệt khí thải HC biodiesel khác có khả hiệu ứng kết hợp hàm lượng oxy trị số xetan Hình 3.11 Ảnh hưởng nhiên liệu biodiesel đến phát thải HC 3.2.2 Ảnh hưởng loại động Sự ảnh hưởng việc sử dụng nhiên liệu sinh học đặc tính động thay đổi phụ thuộc vào loại động Các thơng số ảnh hưởng trình bày sau đây: -Tỷ số nén: Nói chung tất tỷ số nén ảnh hưởng đến đặc tính phát thải động khí thải HC, khói, CO thu từ nhiên liệu diesel sinh học thấp so với dầu diesel cách tăng tỉ lệ nén, nhiệt độ tăng kết khói ít, CO HC phát thải NOx phát thải nhiều - Thời gian phun: thời gian phun nhiên liệu bị ảnh hưởng chủ yếu tính chất vật lý nhiên liệu đặc biệt mật độ, mô đun số lượng lớn độ nhớt động học Tỷ trọng cao, mô đun số lượng lớn độ nhớt động học nhiên liệu để nâng kim thời gian phun nhanh hơn, thời gian phun áp suất cao tối đa hơn, nhiệt độ buồng đốt cháy nhanh lượng khí thải NOx cao - Kiểu phun: cách so sánh khí thải độc hại từ cơng nghệ khác hệ thống commen rail hệ thống phun đơn vị ta thấy cơng nghệ phun commen rail phù hợp với biodiesel, từ dẫn đến việc giảm 96 NOx PM khí thải so với đơn vị phun để kiểm soát hệ thống phun nhiên liệu - Hoạt động hút tự nhiên tăng áp: gia tăng đáng kể phát thải NOx quan sát thấy động tăng áp cho động diesel khoáng sản dầu diesel sinh học nhiên liệu so sánh với hoạt động hút khí tự nhiên, phát thải CO, mặt khác giảm hoạt động hút khí tự nhiên thay hoạt động tăng áp Nhìn chung, việc thực khí thải liên quan đến động tăng áp có ý nghĩa cho biodiesel so với diesel khoáng sản - EGR: việc sử dụng EGR hiệu cho nhiên liệu diesel sinh học so với diesel khống sản, EGR làm giảm NO x tăng khói biodiesel thấp so với động sử dụng dầu diesel Các thí nghiệm thực động hút khí tự nhiên DI diesel cho thấy ảnh hưởng tỷ lệ nén khí thải độc hại sử dụng dầu diesel sinh học từ nguồn cung cấp thị trường cách tăng tỷ số nén từ 17: đến 19: 1, phát thải NOx tăng lên tương đối khói, HC chưa cháy hết lượng khí thải CO giảm dầu diesel khống sản (hình 3.12) Với tỷ lệ nén cao nên khác biệt dầu diesel sinh học dầu diesel Hình 3.12 Ảnh hưởng tỷ số nén đến phát thải HC, CO NOx Nếu tăng tỷ lệ nén làm tăng tỷ trọng không khí buồng đốt Hơn khơng khí q trình phun góp phần đốt cháy hồn tồn Từ hình 3.12 thấy tất tỷ lệ nén khí thải khói, HC CO khơng đốt cháy dầu diesel sinh học thấp so với dầu diesel khoáng sản Mặt khác 97 việc tăng tỷ số nén làm tăng nhiệt độ xi-lanh yếu tố để phát thải NOx cao Ảnh hưởng thời gian phun đến lượng khí thải độc hại nghiên cứu thực nghiệm động Bằng cách tăng thời gian phun từ 15 đến 25 oCA BTC, thời gian dành cho trình oxy hóa carbon tăng lên dẫn đến nhiệt độ xi-lanh cao giai đoạn mở rộng Do khói, HC chưa cháy hết lượng khí thải CO giảm khí thải NO x tăng lên, so với diesel khoáng sản Với hệ thống phun đại thời gian chênh lệch dầu diesel sinh học dầu diesel khoáng sản tăng RaBIO thử nghiệm động diesel DI với hệ thống phun M để đánh giá ảnh hưởng thời gian phun vào khí thải động Với mục đích lượng khí thải RaBIO thu số thời tiêm bơm so sánh với lượng khí thải D100 thu với thời gian bơm phun theo quy định Hình 3.13 cho thấy biến đổi khí thải tương ứng việc tính đến tất khí thải độc hại điều kiện thử nghiệm thời gianphun tối ưu để sử dụng RaBIO α i= 19 oCA TDC Hình 3.13 Ảnh hưởng thời gian phun đến phát thải HC, CO, NOx khói Việc ngừng phun đốt nhiên liệu diesel sinh học có ảnh hưởng đến lượng khí thải NOx Trong thực nghiệm quan sát thấy lượng khí thải NO x tăng theo thời gian phun thời gian phun chậm dẫn đến lượng khí thải NO x giảm tăng khói, CO HC khí thải Hơn nữa, phát 98 biến thể NOx chức áp suất phun có tác động đáng kể áp lực phun vào lượng khí thải NOx Một động diesel hút khí tự nhiên có khơng có hệ thống tăng áp sử dụng để điều tra ảnh hưởng việc sử dụng RaBIO CO NOx phát thải chế độ tải không đổi tốc độ động khác Sự biến động khí thải CO hàm tốc độ động thể hình 3.14 Hình 3.14 Ảnh hưởng thời gian phun đến khí thải động Sự biến động khí thải CO hàm tốc độ động thể hình 3.15.Trong thời gian hút khí tự nhiên, lượng khí thải CO RaBIO trung bình thấp so với D100 17% Trong thời gian hoạt động tăng áp CO khí thải D100 RaBIO trung bình 47 52% thấp so với thu q trình hút khí tự nhiên Trong hoạt động tăng áp khí thải CO RaBIO trung bình thấp so với D100 26% Việc áp dụng turbo tăng áp cung cấp khơng khí vào động trộn nhiên liệu-khơng khí gây cháy tốt giá trị phát thải CO thấp Hình 3.15 Ảnh hưởng turbo tăng áp đến phát thải CO 99 Các phát thải NOx hàm tốc độ động thể hình 3.16 Các phát thải NOx RaBIO cao so với D100 hoạt động hút khí tự nhiên tăng áp Trong thời gian hút khí tự nhiên gia tăng phát thải NOx trung bình 10% thay RaBIO D100 Việc áp dụng turbo tăng áp cung cấp khơng khí vào động gây nhiệt độ đốt cao hơn, hàm lượng phát thải NOx tăng Nó phát hoạt động tăng áp khí thải NOx D100 RaBIO cao trung bình 27 21% tương ứng so với hút khí tự nhiên hoạt động Hình 3.16 Ảnh hưởng turbo tăng áp hút khí tự nhiên đến phát thải NOX Nhiên liệu SoBIO CaBIO thử nghiệm nhiệt độ thấp xi-lanh đơn, động diesel kỳ, hút khí tự nhiên, trang bị EGR Hiện EGR mở rộng lên đến 65% áp dụng để khởi động đốt nhiệt độ thấp Từ kết thấy phát thải khói ban đầu tăng sử dụng EGR bắt đầu giảm sau tỷ lệ EGR định, thực tế NOx phát thải giảm tăng EGR Sự pha trộn 85% diesel khoáng sản 15% diesel sinh học thử nghiệm động diesel kỳ hút khí tự nhiên So với diesel khoáng sản kết cho thấy khơng có khác biệt đáng kể đặc điểm động Với biodiesel pha trộn lượng khí thải NO x thấp so với dầu diesel Ảnh hưởng EGR khí thải động điều tra động diesel hút khí tự nhiên cách sử dụng D100 RaBIO Hình 3.17, 100 3.18, 3.19 3.20 cho thấy lượng khí thải NOx, CO, khói, HC thu với D100 RaBIO khơng có có 20% EGR điều kiện hoạt động động Rõ ràng EGR giảm phát thải NO x RaBIO so với D100 Hơn EGR làm tăng khí thải CO, khói, HC thu từ RaBIO, ngoại trừ phát thải HC tương tự với D100 RaBIO Hình 3.17 Ảnh hưởng EGR đến phát thải NOx Hình 3.18.Ảnh hưởng EGR đến phát thải CO Hình 3.19 Ảnh hưởng EGR đến phát thải khói 101 Hình 3.20 Ảnh hưởng EGR đến phát thải HC 3.2.3 Ảnh hưởng chế độ vận hành động Việc sử dụng nhiên liệu sinh học ảnh hưởng đến chế phát thải khí độc hại phụ thuộc vào chế độ vận hành động khác như: - Tải động cơ: tải động chịu ảnh hưởng đến phát thải NO x với tải trọng động cao, nhiệt độ đốt cháy cao hình thành NOx tăng - Tốc độ động cơ: tốc độ động ảnh hưởng đến việc phát thải CO với dầu diesel sinh học giảm tốc độ động tăng, điều tăng tốc độ động tốt hịa trộn khơng khí-nhiên liệu tăng tỷ lệ nhiên liệu khơng khí, chuyển đổi q trình oxy hóa ảnh hưởng đến khí thải CO biodiesel Ngoài tải động cơ, tốc độ điều kiện vận hành có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến động như: nhiệt độ mơi trường ảnh hưởng đến tác động việc sử dụng nhiên liệu sinh học tới thành phần độc hại Các chủ đề đề cập ngắn gọn phần Một động DI diesel xe buýt MAN 2566 MUM với hệ thống phun M thử nghiệm để đánh giá ảnh hưởng điều kiện vận hành động khí thải động Thời gian bơm cố định quy định cho động diesel khoáng sản Các loại nhiên liệu thử nghiệm D100 So sánh hàm lượng CO, HC, NOx khói phát thải Hình 3.21 trình bày biến thể khí thải CO (phát thải RaBIO phát thải D100) Rõ ràng phát thải RaBIO cao so với D100 tốc độ động 1000 v/p phần hệ thống PL50 Trong tất điều kiện thử nghiệm khác RaBIO dẫn đến khí thải CO thấp 102 Hình 3.21 Ảnh hưởng điều kiện vận hành động đến khí thải CO Hình 3.22 trình bày biến thể phát thải HC (khí thải RaBIO khí thải D100 ) Có thể thấy thử nghiệm RaBIO phát thải HC cao đầy tải tốc độ động Tại tất thử nghiệm khác thấy phát thải HC thu từ RaBIO thấp so với D100 Hình 3.22 Ảnh hưởng điều kiện vận hành động đến khí thải HC Hình 3.23 trình bày biến thể khí thải NO x (khí thải RaBIO khí thải D100 ) Khi sử dụng RaBIO cho lượng khí thải NO x cao chế độ vận hành động Hình 3.23 Ảnh hưởng điều kiện vận hành động đến khí thải NO x 103 KẾT LUẬN Qua kết thí nghiệm thấy nhiên liệu biodiesel hồn tồn thích hợp với việc sử dụng động diesel với số chỉnh sửa nhỏ hệ thống nhiên liệu mà không làm thay đổi đáng kể lượng phát động Các kết thí nghiệm thay đổi yếu tố công suất, mơ men có giảm suất tiêu hao nhiên liệu tăng lên so với sử dụng dầu diesel truyền thống Tuy nhiên, thay đổi nhỏ chấp nhận Một ưu điểm nhiên liệu biodiesel hàm lượng chất độc hại có xu hướng giảm so với sử dụng dầu diesel, lợi ích sửa dụng nhiên liệu biodiesel Tuy nhiên, mục tiêu giảm ô nhiễm môi trường việc sử dụng nhiên liệu biodiesel đạt mức độ giới hạn Sản xuât nhiên liệu biodiesel không bị lệ thuộc sản xuất nhiên liệu diesel sản xuất nhiên liệu biodiesel từ sinh vật, mỡ động vật nguyên liệu có chứa dầu Đây điểm quan giải hai vấn đề hàng đầu an ninh lượng Một việc sản xuất nhiên liệu tiến hành khắp nước giới, phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu truyền thống giảm Bên cạnh ngành nơng nghiệp cung cấp ngun liệu cho sản nhiên liệu biodiesel phát triển góp phần tăng thu nhập cho người nông dân Một số vấn đề quan trọng liên quan tới việc sử dụng loại nhiên liệu biodiesel việc sử dụng chúng xe nay, kết cho thấy cải tiến chuyển đổi sử dụng từ xe thông thường sang sử dụng nhiên liệu biodiesel hay kết hợp nhiên liệu biodiesel với nhiên liệu diesel cần số hiệu chỉnh nhỏ động lắp đặt vịi phun nhiên liệu thay thế, bình nhiên liệu, đường ống dẫn nhiên liệu thay thế, đồng hồ báo thiết bị điều khiển chuyển đổi sử dụng nhiên liệu 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Green Diesel Engines Tác giả: Breda Kegl, Marko Kegl, Stanislav Pehan [2] Nhiên liệu dùng cho động đốt TS Nguyễn Hoàng Vũ-Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự [3] Nghiên cứu ảnh hưởng nhiên liệu diesel sinh học B10, B20 đến tiêu kinh tế, lượng môi trường động diesel Phan Đắc Yến-luận án tiến sĩ kỹ thuật [4] Nghiên cứu chuyển hóa dầu hạt cao su thành nhiên liệu sinh học biodiesel hệ xúc tác axit rắn thu từ q trình cacbon hóa nguồn hydratcacbon thiên nhiên Vũ Đình Duy-luận án tiến sĩ hóa học [5] Tài liệu internet http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-biodiesel-nguon-nhienlieu-xanh-trong-tuong-lai-21386/ 105 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải AEA Tổ chức dầu khí Hiệp hội Vật liệu Thử nghiệm Hoa Kỳ (American ASTM Society for Testing and Materials) TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam B0 (DO) Nhiên liệu diesel dầu mỏ Biodiese Nhiên liệu diesel sinh học l HFRR Khả bôi trơn (high-frequency receiprocating rig) Fourier Transform-Infrared Spectroscopy (phổ hồng FT-IR ngoại biến đổi Fourier) Biofuel Nhiên liệu sinh học EU Liên minh Châu Âu (European Union) Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế (International ISO Organization for Standardization) EGR Tuần hồn khí thải CNG Khí thiên nhiên IDI Hệ thống phun trực tiếp ID Hệ thống phun giãn tiếp PL Động chạy chế độ có tải FL Động chạy chế độ toàn tải MCFIS Hệ thống phun nhiên liệu điều khiển khí ECFIS Hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử HC Hydrocacbon CO Ơ xít bon NOx Các Ơ xít Ni tơ PM Chất thải dạng hạt (Particulates Matter) ge Suất tiêu hao nhiên liệu có ích k Độ khói khí thải Me Mơ men xoắn có ích n Tốc độ vịng quay trục khuỷu nc Tốc độ vòng quay trục cam bơm cao áp Ne Cơng suất có ích q Tốc độ phun nhiên liệu Vinj Vận tốc nhiên liệu đầu lỗ phun vòi phun pinj Áp suất nhiên liệu trước lỗ phun pi Áp suất thị trung bình pe Áp suất có ích trung bình 106 Đơn vị g/kW.h 1/m N.m vg/ph vg/ph kW ml/s m/s bar bar bar e  Hiệu suất có ích động Hệ số dư lượng khơng khí 107 % ... ) Trong đề tài ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng nhiên liệu sinh học (biodiesel) đến tiêu lượng đặc tính phát thải động diesel” em giới thiệu khái quát nhiên liệu biodiessel ảnh hưởng tới tiêu lượng đặc tính... 2.3.1 Ảnh hưởng nhiên liệu đến trình tạo hỗn hợp cháy động diesel 71 2.3.2 Ảnh hưởng nhiên liệu đến quy luật cung cấp nhiên liệu, trình tạo hỗn hợp 72 2.3.3 Ảnh hưởng nhiên. .. 1.6.1 Mục đích Nghiên cứu ảnh hưởng nhiên liệu sinh học (Biodiessel) đến tiêu lượng đặc tính phát thải động diesel; từ đánh giá khả sử dụng nhiên liệu biodiessel thay cho nhiên liệu diesel truyền