Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia vi nhũ thế hệ mới chế tạo tại việt nam tới tính năng kinh tế, kỹ thuật, phát thải và tương thích vật liệu động cơ diesel tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Hữu Tuấn NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA VI NHŨ THẾ HỆ MỚI CHẾ TẠO TẠI VIỆT NAM TỚI TÍNH NĂNG KINH TẾ, KỸ THUẬT, PHÁT THẢI VÀ TƯƠNG THÍCH VẬT LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL Ngành: Kỹ thuật khí động lực Mã số: 9520116 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội – 2020 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Hữu Tuyến Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường họp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …… giờ, ngày … tháng … năm ……… Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội Thư viện Quốc gia Việt Nam DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Nguyễn Hữu Tuấn, Phạm Hữu Tuyến (2016); Nghiên cứu tổng quan phụ gia nhiên liệu cho động đốt nhằm nâng cao hiệu sử dụng lượng giảm phát thải; Tuyển tập hội nghị khoa học thường niên 2016 (ISBN:978-60482-1980-2); Trường Đại học Thủy lợi; 11/2016; Tr214-216 Nguyễn Hữu Tuấn, Phạm Hữu Tuyến (2016); Xu hướng sử dụng phụ gia nhiên liệu cho động diesel; Tạp chí giao thơng vận tải (ISSN: 2354-0818); Bộ giao thông vận tải; 12/2016; Tr115-119 Bùi Duy Hùng, Vũ Thị Thu Hà, Nguyễn Hữu Tuấn, Phạm Hữu Tuyến (2018); “Nghiên cứu đánh giá đặc tính hiệu qủa nhiên liệu diesel pha phụ gia vi nhũ hệ mới; Phần 1: Đặc tính nhiên liệu diesel pha phụ gia vi nhũ hệ mới“; Tạp chí Hóa học ứng dụng (ISSN: 1859-4069); Tạp chí hội Hóa học Việt Nam; Số chuyên đề kết NCKH; Số 4(44)/2018; Tr27-30 Nguyễn Hữu Tuấn, Phạm Hữu Tuyến, Bùi Duy Hùng, Vũ Thị Thu Hà (2018); Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia vi nhũ đảo tới tính kỹ thuật phát thải động diesel; Tạp chí khí Việt Nam (ISSN: 0866-7056); Tổng hội khí Việt Nam; Số đặc biệt 10/2018; Tr40-44 Nguyễn Hữu Tuấn, Phạm Hữu Tuyến (2019); Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ pha phụ gia vi nhũ đảo tới tính kỹ thuật phát thải động diesel sử dụng nhiên liệu diesel sinh học; Tạp chí khoa học kỹ thuật thủy lợi mơi trường (ISSN: 1859-3941); Trường Đại học Thủy lợi; 09/2019; Tr131-136 Nguyễn Hữu Tuấn, Phạm Hữu Tuyến (2019); Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia vi nhũ đảo tới tính kỹ thuật phát thải động diesel sử dụng nhiên liệu diesel diesel sinh học; Tạp chí khoa học kỹ thuật thủy lợi môi trường (ISSN: 18593941); Trường Đại học Thủy lợi; Số đặc biệt 10/2019; Tr46-51 MỞ ĐẦU i Lý chọn đề tài Động diesel nguồn động lực có hiệu suất cao ứng dụng nhiều lĩnh vực kinh tế giao thông, xây dựng, công nghiệp, nông nghiệp Tuy nhiên, nhu cầu tiêu thụ lượng ngày lớn dẫn tới khả thiếu hụt nguồn lượng hóa thạch Bên cạnh đó, khí thải từ động diesel có chứa nhiều chất độc hại gây nhiễm môi trường ảnh hưởng tới sức khỏe người Hiện có ba hướng nghiên cứu để giải vấn đề gồm hướng liên quan đến kết cấu động cơ, xử lý khí thải nhiên liệu Hai hướng đầu kèm với giá thành cao thường phù hợp động Hướng nghiên cứu nhiên liệu gồm sử dụng loại nhiên liệu thay cồn ethanol, biodiesel sử dụng phụ gia để cải thiện trình cháy nhiên liệu truyền thống Ưu điểm phụ gia nhiên liệu phối trộn với tỷ lệ nhỏ, quy mô sản xuất không cần lớn thay đổi kết cấu điều chỉnh thông số làm việc động Do vậy, nghiên cứu phát triển phụ gia nhiên liệu có hiệu quả, kinh tế cao sản xuất điều kiện Việt Nam cần thiết Trên sở đó, NCS chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia vi nhũ hệ chế tạo Việt Nam tới tính kinh tế, kỹ thuật, phát thải tương thích vật liệu động diesel” nhằm nghiên cứu đề xuất tỷ lệ phối trộn đánh giá hiệu phụ gia nhiên liệu chế tạo Việt Nam động diesel lưu hành ii Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu đề xuất tỷ lệ phối trộn phụ gia phù hợp với nhiên liệu diesel lưu hành nghiên cứu bước đầu với biodiesel B5 - Đánh giá khả tương thích vật liệu số chi tiết hệ thống nhiên liệu động diesel với nhiên liệu pha phụ gia - Nghiên cứu ảnh hưởng nhiên liệu pha phụ gia tới tính kinh tế, kỹ thuật, phát thải động diesel lưu hành Qua đánh giá hiệu khả sử dụng Việt Nam iii Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Phụ gia nhiên liệu vi nhũ hệ Viện Hóa học cơng nghiệp Việt Nam chế tạo Nhiên liệu sử dụng nghiên cứu gồm diesel thông thường nhiên liệu B5 (hỗn hợp 5% biodiesel 95% diesel) Động thử nghiệm phịng thí nghiệm (PTN) động diesel D4BB hãng Hyundai Thử nghiệm trường xe ô tô 769D hãng Caterpillar - Phạm vi nghiên cứu luận án: Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia vi nhũ hệ tới tính kinh tế, kỹ thuật phát thải PTN chế độ ổn định Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia vi nhũ hệ tới vật liệu số chi tiết hệ thống nhiên liệu động diesel Nghiên cứu trường ảnh hưởng phụ gia nhiên liệu tới tiêu hao nhiên liệu chế độ tĩnh động, tới phát thải chế độ tĩnh iv Phương pháp nghiên cứu Kết hợp nghiên cứu lý thuyết với nghiên cứu thực nghiệm Nghiên cứu lý thuyết: ứng dụng phần mềm AVL – Boost nghiên cứu mô động diesel D4BB sử dụng nhiên liệu DO nhiên liệu DO pha phụ gia Nghiên cứu thực nghiệm: đánh giá khả tương thích vật liệu tiếp xúc, đánh giá đối chứng ảnh hưởng nhiên liệu pha phụ gia tới tiêu kinh tế, kỹ thuật, phát thải động PTN trường v Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn - Đề xuất tỷ lệ phối trộn phụ gia hợp lý cho nhiên liệu diesel B5 sử dụng cho động diesel, đảm bảo chất lượng nhiên liệu - Đánh giá hiệu phụ gia vi nhũ hệ sản xuất Việt Nam tới tính kinh tế, kỹ thuật phát thải động diesel - Kết luận án sở để ứng dụng phụ gia vi nhũ hệ phương tiện vận tải lưu hành Việt Nam vi Tính đề tài Luận án đánh giá tương đối toàn diện ảnh hưởng phụ gia vi nhũ hệ nghiên cứu phát triển Việt Nam tới động diesel lưu hành, bao gồm đầy đủ bước nghiên cứu mô phỏng, nghiên cứu PTN nghiên cứu trường vii Các nội dung luận án Thuyết minh luận án gồm phần sau: Mở đầu Chương Tổng quan phụ gia cho nhiên liệu diesel Chương Phụ gia vi nhũ hệ chế tạo Việt Nam ảnh hưởng nhiên liệu pha phụ gia tới số chi tiết động Chương Nghiên cứu mô động sử dụng nhiên liệu pha phụ gia vi nhũ hệ Chương Nghiên cứu thực nghiệm Kết luận chung hướng phát triển CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ PHỤ GIA CHO NHIÊN LIỆU DIESEL 1.1 Đặc điểm tính chất nhiên liệu diesel 1.1.1 Giới thiệu chung Hiện dầu mỏ trở thành nguồn lượng quan trọng quốc gia giới Theo khảo sát, nhiên liệu hóa thạch chiếm tới 80% lượng tiêu thụ giới, 58  66% tiêu thụ phương tiện vận tải [2, 3] 1.1.2 Chỉ tiêu chất lượng nhiên liệu diesel Nhiên liệu diesel B5 có tính chất, tiêu chất lượng tương tự quy định QCVN 01:2015/BKHCN 1.1.3 Ảnh hưởng số thơng số nhiên liệu diesel tới chất lượng hoạt động động Trị số cetan; hàm lượng lưu huỳnh; thành phần oxy; khả bôi trơn; tính ổn định; nhiệt độ chớp cháy 1.2 Nhiên liệu diesel sinh học 1.2.1 Nguồn nguyên liệu sản xuất diesel sinh học 1.2.2 Chỉ tiêu chất lượng nhiên liệu diesel sinh học 1.3 Phụ gia cho nhiên liệu diesel 1.3.1 Giới thiệu chung Nghiên cứu phụ gia phù hợp để thúc đẩy q trình cháy tốt hơn, hồn tồn hơn, cải thiện cơng suất, tiết kiệm nhiên liệu, an tồn cho người, cho môi trường bảo vệ động hướng quan tâm 1.3.2 Phụ gia vi nhũ nước dầu cho nhiên liệu diesel Có cấu tạo pha liên tục (pha dầu) pha phân tán (pha nước) Để tạo phụ gia vi nhũ dùng chất hoạt động bề mặt (HĐBM) Phụ gia vi nhũ vi nhũ thuận dầu nước (Oil/Water – O/W) vi nhũ đảo nước dầu (W/O) Quá trình phun cấu tạo phụ gia W/O thể Hình 1.2 [13, 14] Quá trình phun nhiên liệu W/O Cấu tạo W/O- vi nhũ đảo W/ O Pha phân tán (W) Pha liên tục (O) Hình 1.2 Quá trình phun nhiên liệu cấu tạo phụ gia nước dầu (W/O) [13, 14] Cơ chế vi nổ W/O: Do có điểm sơi thấp diesel, giọt nước tồn dạng nhũ tương nhỏ bọc nhiên liệu diesel hóa điều kiện nhiệt động cơ, tạo nổ giọt diesel cải thiện trình nguyên tử hóa nhiên liệu, tốc độ bay cuối nâng cao q trình hịa trộn khơng khí - nhiên liệu 1.3.3 Phụ gia nano oxit kim loại/ kim loại cho nhiên liệu diesel Cơ chế hoạt động: phân tử hệ phụ gia có khả xúc tác cho q trình oxy hóa hydrocarbon có mặt nhiên liệu giúp giảm suất tiêu thụ nhiên liệu Mặt khác, hạt nano nhiên liệu làm tăng diện tích bề mặt phản ứng, cung cấp thêm oxy cho trình cháy [16, 17] Để tiện trình bày, luận án phân loại phụ gia vi nhũ thành: - Phụ gia vi nhũ hệ cũ: phụ gia gồm vi nhũ nước dầu (đã trình bày mục 1.3.2) - Phụ gia vi nhũ hệ mới: loại phụ gia kết hợp phụ gia vi nhũ nước dầu (đã trình bày mục 1.3.2) phụ gia nano oxit kim loại (đã trình bày mục 1.3.3) 1.3.4 Phụ gia vi nhũ hệ Các nghiên cứu phụ gia vi nhũ hệ kết hợp phụ gia vi nhũ nước dầu phụ gia nano oxit kim loại/kim loại nhằm đồng thời phát huy ưu điểm hai loại quan tâm Cơ chế hoạt động mơ tả Hình 1.5 [21] Nổ bung nước Cháy Nước Dầu Nổ sơ cấp Nổ thứ cấp Chất HĐBM Nano oxit kim loại Hình 1.5 Cơ chế vi nổ nhiên liệu vi nhũ nước dầu, chứa nano oxit kim loại [21] 1.4 Các cơng trình nghiên cứu giới Việt Nam phụ gia vi nhũ 1.4.1 Các nghiên cứu giới Al-Sabagh [22], Abu-Zaid [23], Kannan [24], nghiên cứu ảnh hưởng nhiên liệu diesel pha nước với hàm lượng từ  20%, kết cho thấy nhiên liệu diesel pha nước hiệu không pha, Ne, ge cải thiện theo tỷ lệ thuận hàm lượng nước, phát thải giảm Tuy nhiên hàm lượng nước cao, cần sử dụng lượng để tạo loại phụ gia thiết bị phức tạp, hạt nhũ kích thước lớn, tăng theo thời gian dẫn đến bền Ali Keskin [26, 27], Shafii [28] nghiên cứu ảnh hưởng diesel pha nano oxit kim loại/kim loại sở Ni, Pa, Mn, Fe3O4, kết ge, hiệu suất cải thiện, phát thải giảm, cải thiện tính chất nhiên liệu: trị số cetan, độ nhớt…Tuy nhiên, tỷ lệ pha trộn cao phát thải NOx tăng số nghiên cứu Bidita [21], Abdulali Farzad [29] thử nghiệm nhiên liệu W/O CeO2, nano oxit sắt, kết tính kỹ thuật phát thải giảm 1.4.2 Các nghiên cứu Việt Nam Phạm Minh Tân [33] nghiên cứu nhiên liệu diesel pha nước hàm lượng 15%, 20%, kết tiêu hao nhiên liệu phát thải giảm Cù Huy Thành [35], Trần Thị Như Mai [36], Vũ Thị Thu Hà [37] nghiên cứu phụ gia oxit kim loại CeO2, Fe3O4, kết tính kỹ thuật phát thải giảm, riêng báo cáo [36] NOx tăng Tổng cty xi măng, Bộ công thương [38] nghiên cứu với phụ gia nano nhập (vi nhũ hệ mới), kết Ne tăng, ge phát thải giảm 1.5 Kết luận chương Hướng nghiên cứu sử dụng phụ gia cho nhiên liệu nói chung, nhiên liệu diesel nói riêng nhằm cải thiện tính kinh tế, kỹ thuật phát thải cho động đốt không yêu cầu phải thay đổi kết cấu động cơ, phù hợp với động lưu hành Trong loại phụ gia nhiên liệu, phụ gia vi nhũ nước dầu phụ gia nano oxit kim loại sử dụng riêng rẽ cho nhiên liệu động diesel cho thấy ưu điểm tính kỹ thuật cải thiện, giảm phát thải Tuy nhiên kích thước hạt nhũ lớn, tỷ lệ phối trộn cao dẫn tới lượng thiết bị sử dụng để chế tạo phụ gia lớn phức tạp ảnh hưởng tới chất lượng bảo quản nhiên liệu chất lượng chi tiết tiếp xúc, số trường hợp phát thải NOx khí thải tăng sử dụng phụ gia Thêm vào đó, phụ gia chủ yếu nhập khẩu, chưa sản xuất nước Vì vậy, việc kết hợp hai loại phụ gia này, gọi phụ gia vi nhũ hệ mới, tổng hợp ưu điểm hai loại nâng cao hiệu phụ gia sử dụng động Do vậy, luận án thực nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ phối hợp hợp lý đảm bảo tính chất nhiên liệu trình tồn chứa đánh giá ảnh hưởng phụ gia tới động diesel Phụ gia vi nhũ hệ luận án nghiên cứu phát triển khuôn khổ đề tài “Nghiên cứu công nghệ chế tạo phụ gia nhiên liệu vi nhũ hệ dùng cho động diesel“ Viện Hóa học Cơng nghiệp Việt Nam Viện Cơ khí Động lực phối hợp nghiên cứu CHƯƠNG PHỤ GIA VI NHŨ THẾ HỆ MỚI CHẾ TẠO TẠI VIỆT NAM VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NHIÊN LIỆU PHA PHỤ GIA TỚI MỘT SỐ CHI TIẾT CỦA ĐỘNG CƠ 2.1 Giới thiệu chung Như đề cập chương 1, phụ gia nhiên liệu vi nhũ hệ cho nhiên liệu diesel kết hợp từ hai loại phụ gia vi nhũ hệ cũ phụ gia nano oxit kim loại Hai phụ gia chế tạo riêng biệt có cấu tạo hồn tồn khác với có mặt chất HĐBM 2.2 Phụ gia vi nhũ hệ chế tạo Việt Nam 2.2.1 Chất hoạt động bề mặt Chất HĐBM hợp chất làm giảm sức căng bề mặt hai chất lỏng, chất khí chất lỏng, chất lỏng chất rắn 2.2.2 Phụ gia vi nhũ nước dầu Phụ gia vi nhũ nước dầu thành phần gồm dầu diesel, nước dạng hạt nano chất HĐBM Đây hệ không cân bằng, lượng cung cấp từ bên cần thiết để tạo phụ gia 2.2.3 Phụ gia nano oxit kim loại Các phụ gia nhiên liệu sở nano oxit kim loại/kim loại đưa trực tiếp vào nhiên liệu cách phân tán nano oxit kim loại/kim loại có mặt chất HĐBM hỗ trợ khuấy từ, khuấy siêu âm, nghiền bi Các nano oxit kim loại/kim loại tổng hợp phương pháp hóa học 2.3 Đánh giá khả phù hợp kết hợp tạo phụ gia vi nhũ hệ Phụ gia chứa nano oxit sắt khảo sát phối trộn với phụ gia vi nhũ nước dầu theo tỷ lệ khác nhằm khảo sát ảnh hưởng việc phối trộn ngoại quan hỗn hợp hai phụ gia Để phối trộn hai phụ gia, sử dụng máy khuấy 2.4 Lựa chọn tỷ lệ thành phần phụ gia vi nhũ hệ 2.4.1 Chọn dầu diesel Nghiên cứu thực với 17 mẫu nhiên liệu diesel khảo sát, kết lựa chọn dầu diesel Petrolimex 2.4.2 Lựa chọn tỷ lệ thành phần Kết lựa chọn tỷ lệ phụ gia vi nhũ nước dầu/phụ gia nano oxit kim loại 4/1, tỷ lệ đảm bảo chất lượng tồn chứa, bảo quản Hàm lượng nước, Fe-Mn, nhựa thấp TCVN cho phép 2.4.3 Phương pháp quy trình phối trộn Pha trực tiếp phụ gia vào nhiên liệu với tỷ lệ 1/8000 thể tích 2.5 Đánh giá chất lượng phụ gia pha vào nhiên liệu diesel 2.5.1 Đánh giá chất lượng phụ gia Các tiêu điểm chớp cháy cốc kín, khối lượng riêng, ăn mòn đồng, độ nhớt, ngoại quan đảm bảo TCVN 2.5.2 Đánh giá chất lượng diesel pha phụ gia Chất lượng nhiên liệu diesel nhiên liệu diesel pha phụ gia đánh giá đảm bảo theo tiêu chuẩn TCVN 5689:2018 2.6 Đánh giá tương thích vật liệu 2.6.1 Phương pháp đánh giá 2.6.1.1 Các tiêu chuẩn đánh giá tương thích vật liệu Tham khảo tiêu chuẩn giới TCVN để xây dựng quy trình 2.6.1.2 Xây dựng quy trình thử nghiệm tương thích vật liệu Đề xuất quy trình phù hợp nghiên cứu 2.6.2 Trang thiết bị đối tượng thử nghiệm 2.6.2.1 Thiết bị phục vụ đánh giá Tủ sấy, chai ngâm mẫu thử nghiệm, máy đo vi điện tử, cân,… 2.6.2.2 Các chi tiết sử dụng đánh giá Chi tiết đại diện sử dụng piston gioăng làm kín bơm cao áp hệ thống nhiên liệu động diesel 2.6.3 Kết đánh giá ảnh hưởng nhiên liệu pha phụ gia tới chi tiết 2.6.3.1 Đánh giá ngoại quan cấu trúc tế vi Hình ảnh Hình ảnh Hình ảnh Hình ảnh chụp trước chụp sau chụp trước chụp sau ngâm 2000h ngâm ngâm 2000h ngâm DO DO DO-Phụ gia DO-Phụ gia Hình 2.12 Hình ảnh ngoại quan hình ảnh chụp kính hiển vi điện tử piston bơm cao áp 150 40 140 30 130 20 120 Cong suat (kW) 50 Ne 10 1500 2000 2500 110 100 3500 3000 Tốc độ động (vịng/phút) Hình 3.4 Kết thử nghiệm Ne, Me theo đường đặc tính ngồi động D4BB 3.2.2 Xây dựng mơ hình mơ 3.3 Kết tính tốn mơ Động D4BB mô trường hợp: gct nhiên liệu diesel pha phụ gia vi nhũ hệ với diesel vị trí 100% tải (gct-DO-PG = gct-DO), lượng nhiên liệu đo đạc từ thực nghiệm 3.3.1 Đánh giá độ xác mơ hình 3.3.1.1 Cơng suất suất tiêu hao nhiên liệu động Để đảm bảo độ tin cậy mơ hình mơ phỏng, mơ hình hiệu chỉnh so sánh với số liệu thử nghiệm theo đường đặc tính ngồi DO - Phụ gia 1/8000 DO 60 TN MP Công suất (kW) Công suất (kW) 60 50 40 30 20 10 0 1000 Me Mơmen (Nm) 3.1.7.3 Phát thải CO 3.1.8 Mơ hình nhiên liệu 3.2 Nghiên cứu mô động diesel sử dụng nhiên liệu diesel pha phụ gia 3.2.1 Đối tượng mô Động mô động Hyundai D4BB 50 40 30 20 10 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Tốc độ động (vòng/phút) TN MP 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Tốc độ động (vịng/phút) Hình 3.7 So sánh kết cơng suất mô thử nghiệm nhiên liệu DO DO-phụ gia 1/8000 10 3.3.1.2 Áp suất xy lanh DO-phụ gia 1/8000 TN MP 60 Áp suất xy lanh p (bar) Áp suất xy lanh p (bar) 80 DO 40 20 -180 -90 90 Góc quay trục khuỷu (độ) 180 -180 80 TN MP 60 40 20 -90 90 Góc quay trục khuỷu (độ) Hình 3.9 So sánh kết áp suất xy lanh mô thử nghiệm nhiên liệu DO DO-phụ gia 1/8000 tốc độ 2000 v/ph 3.3.1.3 Phát thải Hình 3.10 So sánh kết phát thải mô thử nghiệm nhiên liệu DO DO-phụ gia 1/8000 tốc độ 2000 v/ph Qua kết nghiên cứu nhận thấy, việc tính tốn mơ hình mơ nhiên liệu đảm bảo độ tin cậy với sai số công suất, áp suất xy lanh 2,0%, sai số phát thải 5,0% Với tỷ lệ pha phụ gia lân cận 1/8000, thông số cháy, hệ số phát thải điều chỉnh tương tự Mối quan hệ thông số điều chỉnh hệ số phát thải thể hệ Hình 3.11 Các hệ số 1.0 0.9 0.8 Thông số cháy Hệ số phát thải NOx Hệ số phát thải Soot 0.7 0.6 DO DO-PG DO-PG DO-PG DO-PG DO-PG 1/6000 1/7000 1/8000 1/9000 1/10000 Loại nhiên liệu Hình 3.11 Các thơng số điều chỉnh mô với tỷ lệ khác 11 180 3.3.2 Ảnh hưởng nhiên liệu pha phụ gia 3.3.2.1 Công suất suất tiêu hao nhiên liệu ge DO 40 Suất tiêu hao nhiên liệu (g/kWh) Công suất (kW) 50 Ne DO Ne DO-Phụ gia 1/6000 Ne DO-Phụ gia 1/7000 Ne DO-Phụ gia 1/8000 Ne DO-Phụ gia 1/9000 Ne DO-Phụ gia 1/10000 30 20 10 1000 1500 2000 2500 3000 3500 300 ge DO-Phụ gia 1/6000 ge DO-Phụ gia 1/7000 ge DO-Phụ gia 1/8000 ge DO-Phụ gia 1/9000 ge DO-Phụ gia 1/10000 280 260 240 220 200 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Tốc độ động (vòng/phút) Tốc độ động (vịng/phút) Hình 3.12 Cơng suất suất tiêu hao nhiên liệu DO DO-phụ gia theo đường đặc tính ngồi Cơng suất động sử dụng nhiên liệu DO-phụ gia lớn động sử dụng nhiên liệu DO Trong động sử dụng nhiên liệu DO-phụ gia 1/8000 có mức cải thiện lớn Tính trung bình tồn dải tốc độ, cơng suất tăng 2,7%, suất tiêu hao nhiên liệu giảm 2,6% Với lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình nhiên liệu kết điều chỉnh mơ hình DO-phụ gia 1/8000 có hệ số cháy hiệu mơ hình DO Điều phù hợp với chế vi nổ nhiên liệu chứa phụ gia vi nhũ hệ giúp cháy khuếch tán, lan tỏa khơng gian rộng làm q trình cháy triệt để, hiệu sinh nhiệt cao 3.3.2.2 Phát thải động - Phát thải CO: - Phát thải NOx 800 DO DO-Phụ gia 1/6000 DO-Phụ gia 1/7000 DO-Phụ gia 1/8000 DO-Phụ gia 1/9000 DO-Phụ gia 1/10000 450 DO DO-Phụ gia 1/6000 DO-Phụ gia 1/7000 DO-Phụ gia 1/8000 DO-Phụ gia 1/9000 DO-Phụ gia 1/10000 Phát thải NOx (ppm) Phát thải CO (ppm) 1000 350 600 400 1000 1500 2000 2500 3000 Tốc độ động (vịng/phút) 3500 Hình 3.13 Phát thải CO động sử dụng nhiện liệu DO DO-phụ gia 250 1000 1500 2000 2500 3000 Tốc độ động (vịng/phút) Hình 3.14 Phát thải NOx động sử dụng nhiên liệu DO 12 3500 - Độ khói: Độ khói (FSN) DO DO-Phụ gia 1/6000 DO-Phụ gia 1/7000 DO-Phụ gia 1/8000 DO-Phụ gia 1/9000 DO-Phụ gia 1/10000 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Tốc độ động (vòng/phút) Áp suất xy lanh p (bar) Hình 3.15 Phát thải độ khói động sử dụng nhiên liệu DO DO-phụ gia 3.3.2.3 Đặc tính q trình80cháy 60 DO, 2000v/ph DO-Phụ gia 1/8000, 2000 v/ph DO, 3500v/ph DO-Phụ gia 1/8000, 3500 v/ph 40 20 -180 -90 Góc quay trục khuỷu (độ)90 180 Tốc độ tỏa nhiệt (J/độ) Hình 3.17 Diễn biến áp suất xy lanh nhiên liệu DO DOphụ gia 1/8000 tốc độ 2000 v/ph 3500 v/ph Kết nhiên liệu DO-phụ gia 1/8000 có áp suất lớn cao DO 1,2% 0,9% tốc độ 2000 v/ph 3500 v/ph Sự tăng phù hợp với chế vi nổ phụ gia vi nhũ hệ giúp nhiên liệu cháy triệt để làm áp suất tăng - Tốc độ tỏa nhiệt xy lanh tốc độ 2000 v/ph 3500 v/ph: Theo Hình 3.19 tốc độ tỏa nhiệt xy lanh dùng DO-phụ gia 1/8000 lớn tốc độ tỏa nhiệt dùng DO trình cháy lan tỏa nhiên liệu DO-phụ gia 1/8000 tốt nhiên liệu DO -90 DO, 2000v/ph 50 DO-Phụ gia 1/8000, 2000 v/ph 40 DO, 3500v/ph 30v/ph DO-Phụ gia 1/8000, 3500 20 10 -45 Góc quay0trục khuỷu 45 (độ) 90 Hình 3.19 Tốc độ tỏa nhiệt xy lanh dùng DO DO-phụ gia 1/8000 tốc độ 2000 v/ph 3500 v/ph 13 3.4 Kết luận chương Luận án xây dựng mô hình mơ động D4BB phần mềm AVL-Boost sử dụng loại nhiên liệu DO, DO-phụ gia vi nhũ hệ tỷ lệ 1/8000 tỷ lệ lân cận Kết tính tốn mơ hình thực nghiệm có thay đổi trung bình nhỏ 2,0%, mơ hình mơ hoàn toàn đảm bảo đánh giá định hướng kết nghiên cứu Khi mô động sử dụng nhiên liệu pha phụ gia, thơng số mơ hình cháy cần hiệu chỉnh tham số cháy, hệ số phát thải NOx, Soot Kết cho thấy động sử dụng nhiên liệu pha phụ gia với tỷ lệ 1/8000 có mức độ cải thiện cao so với tỷ lệ mô khác Cụ thể với nhiên liệu diesel giá trị tham số cháy 0,95, với nhiên liệu diesel pha phụ gia 1/8000 giá trị tham số cháy 0,98 Điều cho thấy nhiên liệu diesel pha phụ gia tác động tới trình cháy hiệu nhiên liệu Kết mô thể diễn biến q trình cháy thơng qua diễn biến áp suất xy lanh, tốc độ 2000 vịng/phút có mơmen lớn 147,1Nm, tốc độ thử nghiệm đạt công suất lớn 3500 vịng/phút, áp suất, tốc độ tỏa nhiệt, thể tích cháy xy lanh nhiên liệu DO-phụ gia 1/8000 cải thiện nhiên liệu với kết thay đổi