Nghiên cứu sử dụng nhiên liệu thay thế CNG cho động cơ xe buýt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN VĂN ĐẠI NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU THAY THẾ CNG CHO ĐỘNG CƠ XE BUÝT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC HÀ NỘI - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN VĂN ĐẠI NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU THAY THẾ CNG CHO ĐỘNG CƠ XE BUÝT Chuyên ngành: Kỹ thuật khí động lực Mã số : 62520116 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học : TS Trần Đăng Quốc HÀ NỘI - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết luận văn thân thực hướng dẫn thầy giáo hướng dẫn khoa học TS.Trần Đăng Quốc Ngoài tài liệu tham khảo liệt kê, số liệu tính tốn thử nghiệm luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 26 tháng 09 năm 2018 Giáo viên hướng dẫn Học viên TS Trần Đăng Quốc Nguyễn Văn Đại i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, tác giả nhận đƣợc nhiều giúp đỡ từ thầy giáo, đồng nghiệp, bạn bè gia đình Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS.Trần Đăng Quốc hƣớng dẫn tơi tận tình chu đáo mặt chun mơn để tơi thực hồn thành luận văn Tơi xin chân thành biết ơn q thầy, Bộ mơn, Phịng thí nghiệm Động đốt trong, Viện Cơ khí động lực - Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội giúp đỡ dành cho điều kiện thuận lợi để hoàn thành luận văn Xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Cơ khí động lực thầy Bộ môn, Xƣởng thực hành ô tô – Trƣờng Đại học Sƣ phạm kỹ thuật Vinh tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tơi q trình thực nghiệm nghiên cứu học tập Cảm ơn anh chị em học viên cao học khóa 2015 B chuyên ngành thạc sỹ kỹ thuật động lực, bạn bè đồng nghiệp ngƣời thân gia đình động viên, giúp đỡ thời gian vừa qua Hà Nội,ngày 26 tháng 09 năm 2018 Tác giả Nguyễn Văn Đại ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II MỤC LỤC III DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT V DANH MỤC HÌNH VẼ VI DANH MỤC BẢNG BIỂU VIII MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài 1.1 Ô nhiễm môi trƣờng 1.2 Thiếu hụt dầu mỏ .2 1.3 Tầm quan trọng việc sử dụng nhiên liệu thay Mục tiêu nghiên cứu 2.1 MỤC TIÊU TỔNG QUÁT 2.2 MỤC TIÊU CỤ THỂ ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu .6 3.2 Phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học luận văn 6 Cấu trúc luận văn CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU CNG 1.1 Tổng quan khí thiên nhiên 1.1.1 Sự hình thành khí thiên nhiên .8 1.1.2 Quá trình sử dụng khí thiên nhiên 1.1.3 Phân loại 1.2 Tính chất lý hóa khí thiên nhiên nén (CNG) 1.2.1 Thành phần hóa học 1.2.2 Đặc tính nhiên liệu CNG so với nhiên liệu truyền thống .10 1.2.3 So sánh CNG loại nhiên liệu thay khác 11 1.3 Một số nghiên cứu nƣớc 12 1.3.1 Các nghiên cứu nước 12 1.3.2 Sử dụng nhiên liệu CNG phương tiện vận tải Việt Nam 18 iii 1.4 Phân loại hệ thống nhiên liệu CNG 19 1.4.1 Lưỡng nhiên liệu (Dual fuel) 20 1.4.2 Đơn nhiên liệu (Single fuel) 26 1.5 Bố trí trạm nạp CNG .32 1.6 Bình dự trữ nhiên liệu CNG 34 1.6.1 Các yêu cầu chung 34 1.6.2 Cấu tạo bình dự trữ CNG 35 1.6.3 Thời gian nạp nhiên liệu CNG 36 1.6.4 Vị trí đặt bình nhiên liệu CNG phương tiện vận tải 36 CHƢƠNG II: ĐẶC ĐIỂM XE BUÝT VÀ MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ DIESEL D1146 SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU CNG 41 2.1 Đặc điểm phân loại xe buýt 41 2.1.1 Đặc điểm xe buýt .41 2.1.2 Kết cấu khung vỏ .42 2.1.3 Bố trí ghế xe buýt .42 2.1.4 Bố trí cụm xe .44 2.1.5 Các thông số sở xe buýt .46 2.2 Giới thiệu động D1146 47 2.3 Mô động diesel D1146 sử dụng nhiên liệu CNG 51 2.3.1 Cở sở lý thuyết mô động 51 2.3.2 Mô động diesel D1146 sử dụng nhiên liệu CNG 61 2.3.3 Nhập liệu cho mơ hình .62 CHƢƠNG III: ĐẶC TÍNH NGỒI ĐỘNG CƠ D1146 NHIÊN LIỆU CNG VÀ BỐ TRÍ BÌNH DỰ TRỮ NHIÊN LIỆU TRÊN XE BT DAEWOO .74 3.1 Xây dựng đặc tính ngồi động diesel D1146 sử dụng nhiên liệu CNG 74 3.1.1 Cơ sở lựa chọn thông số để xác định đặc tính ngồi 74 3.1.2 So sánh hiệu suất làm việc động D1146 nhiên liệu diesel với động chuyển đổi nhiên liệu CNG .74 3.1.3 Xác định đặc tính ngồi động diesel D1146 sử dụng nhiên liệu CNG 77 3.2 Kiểm nghiệm tính động học xe .78 3.3 Bố trí bình dự trữ nhiên liệu xe buýt .84 3.3.1 Tính tốn dung tích bình dự trữ nhiệu liệu 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải Đơn vị CNG Khí nén thiên nhiên (Compressed Natural Gas) - LNG Khí thiên nhiên hóa lỏng (Liquefied Natural Gas) - LPG Khí dầu mỏ hóa lỏng (Liquefied Petroleum Gas) - SO2 Lƣu huỳnh điơxít - O3 Ơzơn - CO Mơnơxit cácbon - HC Hyđrơ cácbon - NOx Ơxit nitơ - CO2 Cácbonníc - Hỗn hợp nhiên liệu diesel-ethanol - Hội kỹ sƣ ô tô giới - NLBT Nhiên liệu biến tính - TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam - NLSH Nhiên liệu sinh học - HDPE High Density Polyethylene (Nhựa polyethylene đặc biệt) - E-Diesel SAE FC AVL-Boost Tiêu thụ nhiên liệu l/100km Phần mềm mô chiều hãng AVL (Áo) - ĐCT Điểm chết - ĐCD Điểm chết dƣới  Hệ số dƣ lƣợng khơng khí - A/F T lệ khơng khí nhiên liệu - EURO Tiêu chẩn khí thải Châu Âu - Ne Công suất kW Me Mômen Nm ge Suất tiêu thụ nhiên liệu UN g/kW.h Xác định hóa chất nguy hiểm v - DANH MỤC HÌNH VẼ Hình So sánh giá nhiên liệu CNG so với nhiên liệu truyền thống Hình 1.1 Xe sử dụng khí thiên nhiên nén Italia năm 1936 14 Hình 1.2 Xe buýt Mercedes-Benz OC500LE Sydney, Australia 14 Hình 1.3 Xe buýt trƣờng học sử dụng CNG Mỹ 15 Hình 1.4 Biểu đồ thống kê 10 nƣớc có xe sử dụng CNG nhiều .16 Hình 1.5 Đầu máy xe lửa CNG tuyến Opava – Hlučín 16 Hình 1.6 Động sử dụng CNG xe chở rác Volvo FE 17 Hình 1.7 Xe buýt CNG thành phố Hồ Chí Minh 19 Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống liệu Xăng-CNG song song .22 Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu CNG lắp đƣờng nạp động diesel .23 Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống lƣỡng nhiên liệu Diesel-CNG Bosch xe buýt 25 Hình 1.11 Cung cấp khí CNG sử dụng họng khuếch tán 27 Hình 1.12 Cung cấp khí CNG dùng hoà trộn kết hợp van tiết lƣu .28 Hình 1.13 Cung cấp khí CNG phƣơng pháp phun đƣờng nạp 30 Hình 1.14 Cung cấp khí CNG phƣơng pháp phun trực tiếp 31 Hình 1.15 Trạm nạp nhiên liệu CNG .32 Hình 1.16 Vị trí lắp bình dự trữ CNG xe cá nhân 37 Hình 1.17 Vị trí lắp bình dự trữ CNG xe VW Touran TSI EcoFuel MPV .37 Hình 1.18 Bình dự trữ CNG school bus 38 Hình 1.19 Vị trí bình dự trữ CNG xe chở khách 38 Hình 1.20 Bỗ trí bình dự trữ CNG xe lửa 39 Hình 1.21 Mặt cắt toa tàu chứa nhiên liệu CNG 39 Hình 1.22 Nhiên liệu dự trữ đặt sau ca-bin lái 40 Hình 1.23 Nhiên liệu dự trữ đặt phía dƣới khung gầm 40 Hình 2.1 Bố trí tổng thể xe khách thành phố TRANSINCO 42 Hình 2.2 Bố trí ghế xe khách thành phố hãng Deawoo, Transinco 43 Hình 2.3 Bố trí ghế xe khách thành phố hãng Mercedes-Benz 43 Hình 2.4 Bố trí ghế xe khách thành phố hãng Renault .43 Hình 2.5 Phƣơng án bố trí bên dãy bên hai dãy ghế 44 Hình 2.6 Phƣơng án bố trí bên dãy ghế .44 vi Hình 2.7 Phƣơng án bố trí động đặt trƣớc 45 Hình 2.8 Phƣơng án bố trí động đặt sau 45 Hình 2.9 Động D1146 47 Hình 2.10 Mặt cắt dọc động D1146 48 Hình 2.11 Hệ thống nhiên liệu động D1146 .49 Hình 2.12 Hệ thống bơi trơn động D1146 51 Hình 2.13 Sự tiếp xúc thành xylanh lửa 59 Hình 2.14 Động nghiên cứu đƣợc mô AVL Boost 63 Hình 2.15 Cửa sổ nhập thơng số phần tử động 66 Hình 2.16 Nhập thông số ma sát động 66 Hình 2.17 Lựa chọn mơ hình cháy cho mơ hình mơ 67 Hình 2.18 Nhập thơng số mơ hình cháy Fractal 67 Hình 2.19 Các thơng số xác định tƣợng kích nổ 68 Hình 2.20 Pha phối khí động 68 Hình 2.21 Nhập thơng sổ điều khiển vòi phun nhiên liệu 71 Hình 2.22 Hiệu chuẩn mơ hình theo đặc tính mơ men động 73 Hình 3.1 Hệ số nạp thay đổi theo tốc độ động 75 Hình 3.2 Cơng suất động thay đổi theo tốc độ động .76 Hình 3.3 Mơ men động thay đổi theo tốc độ động 77 Hình 3.4 Đặc tính ngồi động diesel D1146 sử dụng nhiên liệu CNG .77 Hình 3.5 Đồ thị gia tốc .80 Hình 3.6 Đồ thị gia tốc ngƣợc 82 Hình 3.7 Đồ thị thời gian tăng tốc 83 Hình 3.8 Đồ thị quảng đƣờng tăng tốc 84 Hình 3.9 Sơ đồ tính tiêu thụ nhiên liệu theo thời gian .85 Hình 3.10 Đồ thị thời gian tăng tốc 86 Hình 3.11 Đồ thị quãng đƣờng tăng tốc 87 Hình 3.12 Bố trí thùng chứa nhiên liệu CNG chassis xe buýt 88 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các thành phần khí thiên nhiên trước tinh chế 10 Bảng 1.2 Bảng so sánh đặc tính CNG với xăng diesel 10 Bảng 2.1 Các thông số xe buýt 46 Bảng 2.2 Mức tiêu thụ nhiên liệu động D1146 50 Bảng 2.3 Ký hiệu phần tử mô hình động 62 Bảng 2.4 Thông số nhập điều kiện biên đầu vào (SB1) 63 Bảng 2.5 Thông số nhập điều kiện biên đầu (SB2) 64 Bảng 2.6 Độ nâng hệ số lưu lượng xupap 69 Bảng 2.7 Các thông số đường ống 71 Bảng 2.8 Các thông số nhập cho phần tử Measuring Point 73 Bảng 3.1 Các thông số đặc trưng khả tăng tốc xe 80 Bảng 3.2 Bảng số liệu gia tốc ngược cho tay số 81 Bảng 3.3 Thời gian tăng tốc động 82 Bảng 3.4 Quãng đường tăng tốc xe 84 viii nhanh, trái ngƣợc lại suất tiêu hao nhiên liệu có xu hƣớng tăng lên nhanh Kết động chuyển đổi sử dụng nhiên liệu CNG có giới hạn vùng làm việc thu hẹp so với động nguyên Tuy nhiên, để có đƣợc đánh giá ban đầu khả dụng động chuyển đổi cho xe bt, cần phải xem xét tính tốn đến thông số động học xem buýt 3.2 Kiểm nghiệm tính động học xe 3.2.1 Xác định tốc độ lớn xe Công suất động chi phí cho chuyển động xe vmax theo biểu thức: Ne 0, Cw Avmax ) (Gf vmax t Ne 0, Cw Avmax ) (Gfvmax t Ne ( Gfvmax 3600 Cw Avmax ) (4.1) 93300 t Trong đó: : Mật độ khơng khí, =1,24 kg/ m3 Cw : Hệ số khí động học ô tô Cw = 0,75 A: Diện tích diện tơ, A=0,85 B0 H=0,85.2,46.3,14= 6,57 ( m2 ) t : Hiệu suất hệ thống truyền lực, (Hệ thống khí ta chọn t =0,85) f: Hệ số cản lăn, (f=0,02) vmax : Vận tốc lớn xe, (Km/h) G trọng lƣợng xe G = Go + 48.600 = 71400 + 28800 100.200N Ne Gfvmax ( 3600 Cw Avmax ) 93300 t 100200.0, 02.vmax ( 3600 1, 24.0, 75.6, 56.vmax ) 93300 0,85 78 82, = => 76 km/h Vậy vận tốc lớn xe buýt đạt đƣợc chuyển đổi động diesel D1146 sang sử dụng nhiên liệu CNG 76 Km/h Kết thỏa mãn yêu cầu xe buýt thành phố phải có 3.2.2 Khả tăng tốc ô tô Khả tăng tốc ô tô yếu tố sử dụng để đánh giá chất lƣợng làm việc động Thực tế làm việc động đốt lắp tơ sử dụng hết cơng suất cực đại, lƣợng cơng suất cịn dƣ đƣợc dự trữ để phục vụ mục đích nhƣ tăng tốc, lên dốc, … Khả tăng tốc xe đƣợc đánh giá thông số sau: gia tốc, thời gian tăng tốc quãng đƣờng tăng tốc 3.2.2.1 Gia tốc ô tô Xe buýt chạy trền đƣờng đầy tải nên tính theo cơng thức: Nếu xe chạy trền đƣờng khơng mooc ta có: D f i g Ta có it 4,6, it j J (D F )g i i 1,05 7,18, it 0,0015it2 11, 2, it 17,5, it1 27 Các thông số lấy từ kết tính tốn với: i1 1, 05 0, 0015(27)2 i2 1, 05 0, 0015(17,5)2 1,5 i3 1, 05 0, 0015(11, 2)2 1, i4 1, 05 0, 0015(7,18)2 1,13 i5 1, 05 0, 0015(4, 6)2 2,14 1, 08 Áp dụng cơng thức để tính j: 79 J (D f )g với f=0,02, g=10 m / s i Kết đƣợc thể bảng 3.1 dƣới đây: Bảng 3.1 Các thông số đặc trưng khả tăng tốc xe v1 (km/h) 2.15 4.30 6.45 8.60 10.75 12.90 15.48 j1 1.06 1.15 1.17 1.14 1.06 0.92 0.67 v2(km/h) 3.32 6.64 9.95 13.27 16.59 19.91 23.89 j2 0.933 1.011 1.036 1.008 0.929 0.797 0.569 v3(km/h) 5.09 10.18 15.26 20.35 25.44 30.53 36.63 j3 0.69 0.75 0.77 0.74 0.67 0.56 0.38 v4(km/h) 8.09 16.17 24.26 32.34 40.43 48.52 58.22 j4 0.40 0.44 0.45 0.43 0.37 0.29 0.14 v5(km/h) 12.62 25.24 37.86 50.49 63.11 75.73 90.87 j5 0.201 0.219 0.211 0.177 0.116 0.030 -0.108 Hình 3.5 Đồ thị gia tốc 80 3.2.2.2 Thời gian tăng tốc Thời gian quãng đƣờng tăng tốc ô tô tiêu quan trọng đánh giá khả động lực học ô tô, cụ thể đánh giá tính khả thi động đốt trang bị xe buýt: Ta có j dv dt v2 Từ t v1 dt dv j dv j Biểu thức cho ta thấy có đồ thị j v ta áp dụng phƣơng pháp “tích phân đồ thị” để xác định thời gian tang tốc thời gian tang tốc từ v đến v2 diện tích dƣới đồ thị giới hạn v1 v2 j Cách làm nhƣ sau: Xây dựng đồ thị ngƣợc j v từ số liệu đồ thị j-v cho tất tay số Bảng 3.2 Bảng số liệu gia tốc ngược cho tay số v1(km/h) 1.056 2.111 3.167 4.222 5.278 6.334 7.389 8.445 9.500 10.556 11.400 1/j1 1.001 0.933 0.892 0.873 0.873 0.892 0.933 1.002 1.111 1.286 1.511 v2(km/h) 1.770 3.540 5.310 7.080 8.850 10.620 12.390 14.160 15.931 17.701 19.117 1/j2 1.191 1.104 1.053 1.030 1.030 1.054 1.106 1.193 1.334 1.564 1.869 v3(km/h) 2.88 5.76 8.63 11.51 14.39 17.27 20.14 23.02 25.90 28.78 31.08 1/j3 1.830 1.682 1.597 1.559 1.561 1.603 1.693 1.848 2.103 2.540 3.158 v4(km/h) 4.854 9.709 14.563 19.417 24.272 29.126 33.980 38.835 43.689 48.543 52.427 1/j4 3.474 3.138 2.955 2.881 2.901 3.019 3.262 3.692 4.464 6.020 8.945 v5(km/h) 8.064 16.127 24.191 32.254 40.318 48.382 56.445 64.509 72.573 80.636 87.087 1/j5 9.683 8.293 7.701 7.632 8.054 9.156 11.600 18.140 62.562 81 Hình 3.6 Đồ thị gia tốc ngược Trục hoành (trục vận tốc); v Trục tung (trục gia tốc ngƣợc) 20km / h 5mm 1/ j km / h mm 10s / m 5mm 1,111 m/s mm s2 / m mm Các khoảng chia đƣợc bố trí nhƣ sau (theo vận tốc - km/h) 1÷20, 20÷40 ; 40÷60; 60÷76 Ta xác định diện tích tƣờng khoảng Tỉ lệ xính đƣợc tính nhƣ sau: v 1/ j 1,111.2 2, 222 Ta lập đƣợc bảng 3.3 Bảng 3.3 Thời gian tăng tốc động Thời gian vận tốc (km/h) Diện tích (m Tổng Diện ) tích 20 40 60 35 14 49 82 (m ) Thời gian tăng tốc(s) 10 28 91 Hình 3.7 Đồ thị thời gian tăng tốc Kết ví dụ kết tính tốn lý thuyết, thực tế phải kể đến thời gian khởi hành (đóng li hợp), thời gian sang số, Mặt khác việc xác định diện tích đồ thị có độ xác khơng cao (vì vẽ diện tích hẹp) Tuy nhiên kết cho hình dung trình tăng tốc ô tô 3.2.2.3 Quãng đường tăng tốc s Ta có kết thời gian tăng tốc Tƣơng tự nhƣ trên, với giả định khoảng cách vạch đồ thị ứng với mm ta có tỉ lệ xích trục nhƣ sau: + Trục hoành (trục vận tốc): v + Trục tung (trục thời gian tăng tốc): t  + Tỉ lệ xính v đƣợc tính nhƣ sau: 83 t 10s s 2 5mm mm 1,111.2 2, 222 + Tƣơng tự nhƣ trên, ta chia trục hoành (trục vận tốc xe) thành khoảng nhƣ sau (theo vận tốc xe – km/h): 1÷20, 20÷40 ; 40÷60; 60÷73 Ta đƣợc bảng số liệu 3.4 sau: Bảng 3.4 Quãng đường tăng tốc xe Khoảng v tốc (km h) 1÷20 20÷40 40÷60 60÷76 Diện tích 13 41 125 Tổng diện tích 17 58 183 8,89 37,7 128,8 406,6 Quãng đƣờng tăng tốc (m) Từ kết bảng ta vẽ đƣợc đồ thị sau: Hình 3.8 Đồ thị quảng đường tăng tốc 3.3 Bố trí bình dự trữ nhiên liệu xe bt 3.3.1 Tính tốn dung tích bình dự trữ nhiệu liệu Sơ đồ tính: 84 Hình 3.9 Sơ đồ tính tiêu thụ nhiên liệu theo thời gian Chọn: Quãng đƣờng chuyến: S= 20 km, tt = 55 phút; t0 = 90s; t2 = 15s; t3 = 45s Tổng số điểm bus a = 34; tổng số lần dừng đèn đỏ b= 10 Gọi s1 quãng đƣờng tƣơng ứng xe đƣợc tăng tốc hay giảm tốc khoảng thời gian t1 Tính vtb + Thời gian xe di chuyển vận tốc vtb là: tđ = tt – [(2t1 + t2)a + (2t1 + t3)b + 2t1 + t0] = 55.60 – [(2t1 + 15).34 + (2t1 + 45).10+ 2t1 + 90] = 2250 - 90t1 (s) 85 + vtb = (20  90s1 ).3600 (20  90s1 ).40 S  90s1 =  2250  90t1 250  t1 tđ (1) Hình 3.10 Đồ thị thời gian tăng tốc Dựa vào đồ thị thời gian tăng tốc quãng đƣờng tăng tốc, tiến hành chọn nghiệm (1) là: vtb  29, 4(km / h)  t1  6s  s  0, 023km 1 tđ = 2250 – 90.6 = 1710 (s) Tính GnlO , Gnl1 Số vịng quay khơng tải động n0 = 800 (vòng/phút) Số vòng quay động vận tốc vtb =29,4 cấp số n1 = 1450(vòng/phút) + Gnl0 = ge0Ne0 Với ge0 : suất tiêu hao nhiên liệu động n0; ge0= 325,8845(g/kWh) Ne0 : công suất động n0; Ne0 = 28,79( kW) → Gnl0 = 9382,2 (g/h) 86 + Gnl1= ge1Ne1 Với ge1: suất tiêu hao nhiên liêu động n1; ge1 = 245,215 (g/kWh) Ne1: công suất động n1; Ne1 = 66,81 (kW) Gnl1= 16382,8 (g/h) Tính lƣợng nhiên liệu tiêu hao chuyến G1 = (t0 + a.t2 + b.t3)Gnl0 + (2+2a+2b)t1(Gnl0 + Gnl1) + tđGnl1 =  90  34.15  10.45 9382,  6(1  2.34  2.10) 9382,  16382,8  1710.16382, 3600 = 14340 g = 14,340 kg Tính dung tích bình chứa nhiên liệu Hình 3.11 Đồ thị quãng đường tăng tốc Với bình chứa tích 40 lít, áp suất 200 bar, nhiệt độ 250C, ta xác định đƣợc khối lƣợng khí CNG bình theo công thức: pV= G1bRT 87 G1b pV pV 200.105.0, 04    5,993 (kG) = 8314 RT Rµ (25  273) T 18,56 µ Với R số chất khí R = Rµ µ Rµ số phổ biến chất khí; Rµ = 8314 (J/kmol.K) µ phân tử khối CNG, tỉ trọng CNG 0,64 nên µ =0,64.29 =18,56 (kg/kmol) + Khối lƣợng khí cần cho xe chạy chuyến là: G4 = 4G1 = 4.14,340 = 57,36 (kg) + Tổng số lƣợng bình chứa khí CNG cho chuyến B = kv G4 57,36  1,3  12, 44 G1b 5,993 Với kv hệ số dƣ bình chứa, B số nguyên nên ta chọn B = 13 bình 3.3.2 Bố trí thùng dự trữ nhiên liệu xe bt Hình 3.12 Bố trí thùng chứa nhiên liệu CNG chassis xe buýt Sau tính toán khối lƣợng cẩn thiết cho chuyến xe bt 14,340 kg Mà với bình chứa tích 40 lít, áp suất 200 bar, nhiệt độ 250C, khối lƣợng khí CNG 5,993 kg Mặt khác với số lƣợng xe buýt có thành phố tƣơng đối lƣu lƣợng xe phải chạy nhiều chuyến ngày mà trạm nạp nhiên liệu khí CNG chƣa nhiều Do để đảm bảo trình hoạt động xe buýt luận văn tính tốn số lƣợng vị trí bình chứa nhiên liệu CNG nhƣ hình (3.12) Bình chứa CNG đặt phía dƣới khung gầm xe bố trí thành cụm 88 tập trung bố trí hàng trải dài cách hai cầu sau xe Bố trí phù hợp với kết cấu xe bt khơng gian xe bt chủ yếu dành cho hành khán Bố trí thùng nhiên liệu nhƣ hình (3.12) dễ dàng thuận lợi cho vấn đề nạp nhiên liệu đảm bảo thơng thống, nhiên địi hỏi chi tiết cố định bình phải khác so với bố trí phía sau ca-bin lái xe, đặc biệt xe vào cung đƣờng gồ ghề 89 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN  Kết luận chung Luận văn đạt đƣợc kết cụ thể nhƣ sau: + Làm rõ đƣợc cần thiết việc sử dụng khí thiên nhiên nhƣ nhiên liệu thay cho xăng diesel giao thông vận tải + Để phát triển phƣơng tiện vận tải sử dụng nhiên liệu CNG, cần phải thiết lập trạm nạp nhiên liệu CNG có áp suất cao đặt xa khu dân cƣ + Đối với xe buýt sử dụng động diesel chuyển đổi thành động sử dụng nhiên liệu CNG hoàn toàn cách, sử dụng vòi phun nhiên liệu CNG đặt đƣờng ống nạp thiết lập thêm hệ thống đánh lửa + Xây dựng thành cơng đặc tính sơ động diesel D1146 sử dụng nhiên liệu CNG phần mềm AVL Boost Các kết thu đƣợc từ động mô thông số đầu vào để tính tốn thiết lập sơ đồ bố trí thùng dự trữ nhiên liệu xe buýt Deawoo  Hƣớng phát triển đề tài Để nâng cao hiệu suất nhiệt cho động lắp xe buýt Deawoo, nghiên cứu cần đƣợc tiếp tục với nội dung dự kiến nhƣ sau: + Nghiên cứu nâng cao hiệu suất nhiệt động D1146 sử dụng nhiên liệu CNG + Nghiên cứu phát triển hệ thống nhiên liệu đánh lửa phục vụ cho động chuyển đổi 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Văn Ga, Phan Minh Đức, Văn Tuấn Anh, “Nhu cầu tiêu thụ khí thiên nhiên tƣơng lai thành phố Đà Nẵng”, Tạp chí khoa học công nghệ, Đại học Đà Nẵng, số (35) 2009, trang 39-45 PGS Lê Anh Tuấn (Chủ biên), PGS Phạm Hữu Tuyến, PGS Văn Đình Sơn Thọ, Tủ sách ngành khí động lực “Nhiên liệu thay dùng cho động đốt trong”, Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội, ISBN: 978-604-95-017-5.Thủ Tƣớng Chính Phủ, 2007 Quyết định 177 2007 QĐ-TTg việc phê duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025” Arumugam S Ramadhas, “Alternative fuels for Transportation” James G Speight, “Natural Gas: A Basic Handbook” Dr Pallapa Ruangrong “Energy and Regulatory Overview of Thailand”, 1st August 2012, Washington D.C Clean Cities, Alternative Fuel Information Series “Natural Gas Buses: Separating Myth from Fact”, U.S Deparment of Energy, Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, May 2000 Michael Hightower Distinguished Member of Technical Staff, “Marine LNG Transport Cascading Damage Study Summary and Risk Management Considerations”, Sandia National Laboratories BNSF Railway Company, Union Pacific Railroad Company, The Association of American Railroads, California Environmental Associates, “An Evaluation of Natural Gas-fueled Locomotives”, November 2007 Automotive Industries Vol 189, Issue 10 U.S Department of Energy, Energy Efficiency & Renewable Energy “Case Study – Compressed Natural Gas Refuse Fleets”, February 2014 11 Parker: “CNG vehicle and fueling system solutions” 12 Cummins Westport Spark-ignited (SI) and high pressure direct injection (HPDI) Natural Gas Engines, January 2003 13 John J Kargul, Director of Technology Transfer National Center for Advanced Technology, “Efficient use of natural gas based fuels in heavy-duty engines”, Deer conference Fuels and High-Performance Lubricants, October 19, 2012 14 Natural Gas Vehicle Technology, Basic information ablout Light-Duty Vehicles 15 “Theory AVL BOOST VERSION 2013” 16 “UsersGuide E AVL BOOST VERSION 2013” 17 http://www.mt.gov.vn/m/tin-tuc/1129/22161/nhien-lieu-xanh-cua-tuong-lai.aspx 91 18 http://www.nangluongnhiet.vn/baocao/257-ung-dung-cong-nghe-chuyen-doidong-co-sang-su-dung-khi-thien-nhien-nen-cng 19 Le Corre Olivier, Loubar Khaled, “Natural gas: physical properties and combustion features” 20 http://en.wikipedia.org/wiki/Natural_gas_vehicle 92 ... vào nghiên cứu tài liệu nhƣ: Nhiên liệu CNG, hệ thống cấp nhiên liệu CNG, phƣơng tiện vận tải sử dụng nhiên liệu CNG trang thiết bị hậu cần phục vụ cho phƣơng tiện vận tải sử dụng nhiên liệu CNG. .. sử dụng nhiên liệu CNG thiết lập sơ đồ vị trí lắp hệ thống nhiên liệu CNG xe buýt 2.2 Mục tiêu cụ thể + Nghiên cứu tổng quan nhiên liệu CNG nhằm làm rõ tính cấp thiết của việc sử dụng nhiên liệu. .. QUAN VỀ NHIÊN LIỆU CNG CHƢƠNG II: ĐẶC ĐIỂM XE BUÝT VÀ MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ DIESEL D1146 SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU CNG CHƢƠNG III: ĐẶC TÍNH NGỒI ĐỘNG CƠ D1146 NHIÊN LIỆU CNG VÀ BỐ TRÍ HỆ THỐNG CẤP NHIÊN LIỆU