Nghiên cứu sử dụng LPG làm nhiên liệu thay thế trên động cơ diesel hiện hành

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI *** NGUYỄN TƯỜNG VI NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG LPG LÀM NHIÊN LIỆU THAY THẾ TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL HIỆN HÀNH Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực Mã số: 62520116 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS HỒNG ĐÌNH LONG PGS.TS LÊ ANH TUẤNH TUẤN Hà Nội - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu riêng Các số liệu kết nêu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác! Hà Nội, tháng năm 2014 Nghiên cứu sinh Nguyễn Tƣờng Vi -i- LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Sau đại học, Viện Cơ khí Động lực Bộ mơn Động đốt cho phép thực luận án Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Xin cảm ơn Viện Đào tạo Sau đại học Viện Cơ khí Động lực hỗ trợ giúp đỡ suốt q trình tơi làm luận án Tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Hồng Đình Long PGS.TS Lê Anh Tuấn hướng dẫn tơi tận tình chu đáo mặt chun mơn để tơi thực hồn thành luận án Tơi xin chân thành biết ơn Q thầy, Bộ mơn Phịng thí nghiệm Động đốt - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội giúp đỡ dành cho tơi điều kiện thuận lợi để hồn thành luận án Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội, Ban chủ nhiệm Khoa Cơng nghệ Ơtơ thầy Khoa hậu thuẫn động viên suốt q trình nghiên cứu học tập Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy phản biện, thầy hội đồng chấm luận án đồng ý đọc duyệt góp ý kiến quý báu để tơi hồn chỉnh luận án định hướng nghiên cứu tương lai Cuối xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình bạn bè, người động viên khuyến khích tơi suốt thời gian tơi tham gia nghiên cứu thực cơng trình Nghiên cứu sinh Nguyễn Tƣờng Vi -ii- MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ vii MỞ ĐẦU i Mục đích nghiên cứu đề tài ii Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu iii Nội dung nghiên cứu iv Phƣơng pháp nghiên cứu v Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn vi Các nội dung đề tài CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU LPG CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 Đặc điểm LPG 1.1.1 Tính chất lý hóa LPG 1.1.2 Ưu điểm LPG so với loại nhiên liệu truyền thống 1.1.3 Tình hình sản xuất LPG 1.2 Tình hình nghiên cứu sử dụng LPG cho động đốt 1.2.1 Các nghiên cứu sử dụng LPG cho động đốt cháy cưỡng 1.2.2 Các nghiên cứu sử dụng LPG cho động diesel 18 1.3 Kết luận chƣơng 24 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH CHÁY VÀ HÌNH THÀNH PHÁT THẢI TRONG ĐỘNG CƠ LPG/DIESEL 27 2.1 Mở đầu 27 2.2 Đặc điểm trình tạo hỗn hợp cháy động LPG/diesel 29 2.2.1 Quá trình cung cấp nhiên liệu tạo hỗn hợp xilanh 29 2.2.2 Quá trình cháy 30 2.3 Các giả thiết để nghiên cứu trình trình tạo hỗn hợp cháy 32 2.4 Các mơ hình tốn 33 2.4.1 Mơ hình phun nhiên liệu tạo hỗn hợp 33 2.4.2 Mơ hình cháy tỏa nhiệt 35 2.4.3 Mơ hình nhiệt động 41 2.4.4 Mơ hình truyền nhiệt 42 2.4.5 Mơ hình hình thành phát thải độc hại 42 2.5 Kết tính tốn mơ 51 2.5.1 Đánh giá độ tin cậy mơ hình mơ 53 2.5.2 Ảnh hưởng tỷ lệ LPG đến tiêu kinh tế kỹ thuật động 56 2.5.3 Ảnh hưởng góc phun sớm 62 2.6 Kết luận chƣơng 65 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CUNG CẤP LPG TRONG ĐỘNG CƠ LPG/DIESEL 67 3.1 Giới thiệu chung 67 3.2 Nghiên cứu chế tạo hệ thống cung cấp LPG động AVL 5402 71 -iii- 3.2.1 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo điều khiển phun LPG 71 3.2.2 Thuật tốn đọc tính giá trị cảm biến hệ thống LPG 79 3.2.3 Thuật toán điều khiển kết nối máy tính 81 3.2.4 Chương trình điều khiển hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG 81 3.2.5 Xây dựng giao diện điều khiển hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG 86 3.3 Kết luận chƣơng 87 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 88 4.1 Mục đích, đối tƣợng trang thiết bị thử nghiệm 88 4.1.1 Mục đích thử nghiệm 88 4.1.2 Đối tượng nhiên liệu thử nghiệm 88 4.1.3 Trang thiết bị thử nghiệm 88 4.2 Thử nghiệm động AVL 5402 92 4.2.1 Nội dung thử nghiệm 92 4.2.2 Kết thử nghiệm thảo luận 93 4.3 Thử nghiệm động D1146TI 108 4.3.1 Nội dung thử nghiệm 108 4.3.2 Kết thử nghiệm thảo luận 109 4.4 Ứng dụng giải pháp nghiên cứu xe khách 125 4.4.1 Thiết kế vị trí lắp đặt hệ thống cung cấp LPG lên xe 126 4.4.2 Hiệu chỉnh lượng nhiên liệu, góc phun sớm kiểm tra sau lắp đặt 131 4.4.3 Vận hành đánh giá 132 4.5 Kết luận chƣơng 133 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 134 Kết luận 134 Hƣớng phát triển 135 TÀI LIỆU THAM KHẢO 136 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH Đà CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 141 PHỤ LỤC CÁC SỐ LIỆU PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU 142 PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ TRANG THIẾT BỊ VÀ QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 156 PHỤ LỤC BẢNG SỐ LIỆU KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM 159 -iv- DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải LPG Khí dầu mỏ hóa lỏng HC Hydrocacbon PM Phát thải hạt NOx Ơxít nitơ Soot Bồ hóng Smoke Độ khói  Hệ số dư lượng khơng khí GTVT Giao thơng vận tải RON Trị số Octan nghiên cứu CN Autogas GDI Common Rail AVL-Boost Trị số Cetan Phương tiện giao thông dùng nhiên liệu khí LPG Hệ thống phun xăng trực tiếp Hệ thống nhiên liệu phun dầu điện tử kiểu tích áp Phần mềm mô chiều hãng AVL (Áo) ELC Bộ điều khiển phun LPG MP Mô TN Thực nghiệm ECE R49 Chu trình thử châu Âu chế độ tĩnh động xe tải hạng nặng xe khách USB Cổng giao tiếp máy tính COM Cổng giao giao tiếp máy tính dạng nối tiếp ECU Bộ điều khiển điện tử CEB-II Mạng CAN RS232 TK ∆KAcc Combustion Emission Bench – II / Tủ thiết bị phân tích khí Controller Area Network / mạng vùng tốc độ thấp Cổng giao tiếp nối tiếp Độ góc quay trục khuỷu Biên độ độ rung động động Dual Lưỡng nhiên liệu LPG/diesel P/B Tỷ lệ thành phần propan/butan -v- DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tính chất thành phần LPG Bảng 2.1 Chuỗi phản ứng hình thành NOx 49 Bảng 3.1 Đặc tính cảm biến nhiệt độ 80 Bảng 4.1 Mức độ thay đổi phát thải trung bình thay đổi tỷ lệ LPG 101 Bảng 4.2 So sánh phát thải thay đổi góc phun sớm tốc độ 2000v/ph 106 Bảng 4.3 Độ chênh áp suất trước sau vòi phun LPG 109 Bảng 4.4 Chế độ đo chu trình thử ECE R49 118 Bảng 4.5 Kết đo phát thải theo chu trình Châu Âu ECE R49 118 Bảng 4.6 Kết đo phát thải theo chu trình Châu Âu ECE R49 với góc phun sớm 60 125 -vi- DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cấu trúc hóa học thành phần nhiên liệu LPG Hình 1.2 Sản lượng (triệu tấn) LPG tồn cầu Hình 1.3 Bộ trộn Venturi với lỗ khoan bố trí xung quanh họng 11 Hình 1.4 Họng Venturi với đường LPG vào loại chiều 12 Hình 1.5 Họng Venturi với đường LPG vào loại trực giao 12 Hình 1.6 Kết cấu chế hịa khí dạng Modul hóa 12 Hình 1.7 Sơ đồ cung cấp LPG động dùng trộn điều khiển điện tử 13 Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống phun LPG vào cửa nạp điều khiển điện tử 14 Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống phun trực tiếp LPG vào xilanh động 14 Hình 1.10 Hệ thống cung cấp LPG động hãng Magis 15 Hình 2.1 Động diesel AVL 5402 28 Hình 2.2 Sơ đồ phân vùng hỗn hợp tia phun phun 30 Hình 2.3 Sơ đồ phân vùng xilanh ứng với tia phun trình cháy 31 Hình 2.4 Sơ đồ phân bố nhiên liệu diesel tia phun 34 Hình 2.5 Sơ đồ vùng lớp dầu bơi trơn 46 Hình 2.6 Mơ men suất tiêu hao nhiên liệu động thực nghiệm mô đường đặc tính ngồi chạy đơn nhiên liệu 54 Hình 2.7 Mơ men động thực nghiệm mơ đường đặc tính ngồi chạy lưỡng nhiên liệu LPG/diesel 55 Hình 2.8 Diễn biến áp suất xilanh động mô thực nghiệm 100% tải, tỷ lệ LPG thay diesel 20%, tốc độ 2000v/ph 55 Hình 2.9 Kết mô ảnh hưởng tỷ lệ LPG thay đến tổng lượng diesel + LPG tiêu thụ 100% tải 56 Hình 2.10 Kết mơ ảnh hưởng tỷ lệ LPG thay đến suất tiêu hao lượng 100% tải 57 Hình 2.11 Kết mô phát thải HC chế độ tải tỷ lệ LPG thay khác 57 Hình 2.12 Kết mô phát thải NOx tỷ lệ LPG khác 59 Hình 2.13 Kết mô phát thải CO tỷ lệ LPG khác 60 Hình 2.14 Kết mơ phát thải Soot tỷ lệ LPG khác 61 Hình 2.15 Kết mơ diễn biến áp suất xilanh tốc độ 2000vg/ph, 100% tải, với tỷ lệ LPG khác 62 -vii- Hình 2.16 Kết mơ ảnh hưởng góc phun sớm diesel đến mô men công suất động tốc độ 2000v/ph, 100% tải, tỷ lệ LPG 20% 62 Hình 2.17 Kết mơ ảnh hưởng góc phun sớm diesel đến phát thải NOx, Soot động tốc độ 2000v/ph, 100% tải, tỷ lệ LPG 20% 63 Hình 2.18 Kết mơ ảnh hưởng góc phun sớm diesel đến phát thải CO động tốc độ 2000v/ph, 100% tải, tỷ lệ LPG 20% 64 Hình 2.19 Kết mơ ảnh hưởng góc phun sớm đến diễn biến áp suất xilanh động tốc độ 2000vg/ph, 100% tải, tỷ lệ LPG 20% 65 Hình 3.1 Sơ đồ tín hiệu điều khiển cung cấp nhiên liệu LPG 68 Hình 3.2 Sơ đồ tổng thể hệ thống cung cấp LPG cho động diesel D1146TI 69 Hình 3.3 Sơ đồ cung cấp LPG vào động 70 Hình 3.4 Sơ đồ tín hiệu điều khiển hệ thống cung cấp LPG 70 Hình 3.5 Bộ điều khiển hệ thống cung cấp LPG (ELC) 71 Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý tạo nguồn 5V 72 Hình 3.7 Mạch xử lý tín hiệu tốc độ 72 Hình 3.8 Mạch xử lý tín hiệu lưu lượng áp suất LPG 73 Hình 3.9 Mạch xử lý tín hiệu nhiệt độ cơng tắc ON/OFF nhiên liệu LPG 73 Hình 3.10 Mạch xử lý tín hiệu lưu lượng nhiệt độ khí nạp 74 Hình 3.11 Mạch xử lý tín hiệu vị trí chân ga tín hiệu khơng tải 74 Hình 3.12 Mạch xử lý tín hiệu dự phịng (option) 74 Hình 3.13 Mạch xử lý tín hiệu điều khiển vịi phun LPG 75 Hình 3.14 Mạch xử lý tín hiệu điều khiển van điện từ rơle đóng mở LPG 75 Hình 3.15 Sơ đồ khối vi điều khiển hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG 76 Hình 3.16 Khối tạo xung nhịp 76 Hình 3.17 Khối mạch Reset 76 Hình 3.18 Sơ đồ chân ATmega32 77 Hình 3.19 Sơ đồ nguyên lý mạch kết nối theo chuẩn RS232 78 Hình 3.20 Sơ đồ thuật tốn đọc tốc độ động 79 Hình 3.21 Sơ đồ đọc giá trị tín hiệu từ cảm biến 79 Hình 3.22 Sơ đồ tính cảm biến lưu lượng 79 Hình 3.23 Sơ đồ tính cảm biến áp suất 80 Hình 3.24 Sơ đồ tính cảm biến nhiệt độ 80 -viii- Hình 3.25 Sơ đồ thuật tốn truyền giá trị 81 Hình 3.26 Sơ đồ thuật tốn thực thi lệnh từ máy tính 81 Hình 3.27 Ngun lý điều khiển phun 81 Hình 3.28 Sơ đồ thuật tốn điều khiển chung hệ thống phun LPG 82 Hình 3.29 Sơ đồ thuật tốn điều khiển chế độ khơng tải 83 Hình 3.30 Sơ đồ thuật tốn điều khiển chế độ chuyển tiếp khơng tải - có tải 84 Hình 3.31 Sơ đồ thuật tốn điều khiển chế độ có tải 85 Hình 3.32 Sơ đồ thuật tốn điều khiển chế độ chuyển tiếp có tải - khơng tải 85 Hình 3.33 Giao diện chương tình điều khiển trình phun LPG 86 Hình 4.1 Sơ đồ thiết kế lắp đặt hệ thống cung cấp LPG động AVL 5402 93 Hình 4.2 Phát thải CO tỷ lệ áp suất LPG khác 94 Hình 4.3 Phát thải Smoke tỷ lệ áp suất LPG khác 94 Hình 4.4 Phát thải HC tỷ lệ áp suất LPG khác 95 Hình 4.5 Phát thải NOx tỷ lệ áp suất LPG khác 96 Hình 4.6 Diễn biến áp suất xilanh sử dụng đơn nhiên liệu diesel lưỡng nhiên liệu với tỷ lệ LPG 16% giá trị áp suất khác 96 Hình 4.7 Độ rung động động sử dụng nhiên liệu diesel lưỡng nhiên liệu với tỷ lệ LPG 16% giá trị áp suất khác 97 Hình 4.8 Phát thải NOx thử nghiệm tỷ lệ LPG khác 98 Hình 4.9 Phát thải CO thử nghiệm tỷ lệ LPG khác 99 Hình 4.10 Phát thải độ khói (Smoke) thử nghiệm tỷ lệ LPG khác 99 Hình 4.11 Phát thải HC thử nghiệm tỷ lệ LPG khác 100 Hình 4.12 Phát thải CO2 thử nghiệm tỷ lệ LPG khác 101 Hình 4.13 Diễn biến áp suất xilanh tốc độ 2000vg/ph, 100% tải, với tỷ lệ LPG khác 102 Hình 4.14 Độ rung động động tốc độ 2000vg/ph, 100% tải, với tỷ lệ LPG khác 102 Hình 4.15 Diễn biến áp suất xilanh tốc độ 3000vg/ph, 100% tải, với tỷ lệ LPG khác 103 Hình 4.16 Độ rung động động tốc độ 3000vg/ph, 100% tải, với tỷ LPG khác 104 Hình 4.17 Mơmen cơng suất động thay đổi góc phun sớm 104 Hình 4.18 Phát thải CO Smoke thay đổi góc phun sớm 105 -ix- Phụ lục 1.9 Bảng so sánh mô men động AVL -5402 mô thực nghiệm sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel tỷ lệ LPG khác Tốc STT độ Diesel LPG 20% LPG 30% LPG 40% Me(Nm) Me Me Me so sánh Me Me so sánh Me Me so sánh vg/ph MP TN MP TN % MP TN % MP TN % 1000 27.85 27.37 27.75 27.33 1.54 27.52 26.90 2.30 27.32 27.40 -0.29 1200 29.03 28.35 28.89 28.50 1.37 28.62 28.30 1.13 28.52 28.20 1.13 1400 30.20 29.07 30.16 29.17 3.39 30.36 28.97 4.80 29.65 29.00 2.24 1600 31.36 30.10 31.28 30.07 4.02 31.34 29.93 4.71 31.08 29.57 5.11 1800 31.92 30.77 31.26 31.2 0.19 32.21 30.97 4.00 31.62 30.9 2.33 2000 32.27 31.40 31.34 31.37 -0.10 32.09 31.93 0.50 31.81 31.6 0.66 2400 30.20 29.63 29.63 29.90 -0.90 30.47 29.97 1.67 29.75 29.27 1.64 2800 28.68 27.37 28.56 27.33 4.50 28.88 27.53 4.90 29.03 26.97 7.64 3000 28.08 27.03 28.10 26.90 4.46 28.24 27.93 1.11 27.68 26.8 Trung bình 2.05 2.79 3.28 2.64 Phụ lục 1.10 So sánh lượng nhiên liệu tiêu thụ sử dụng lưỡng nhiên liệu tỷ lệ LPG khác LPG 10% S Tốc BH T độ Diesel LPG 20% LPG 30% LPG 40% LPG 50% BH So BH So BH So BH So BH So Dual sánh Dual sánh Dual sánh Dual sánh Dual sánh (vg/ph) (Kg/h) (Kg/h) (%) (Kg/h) (%) (Kg/h) (%) (Kg/h) (%) (Kg/h) (%) T 1000 0.757 0.825 9.02 0.894 18.04 0.962 27.07 1.030 36.09 1.153 52.25 1200 0.935 1.000 6.94 1.061 13.50 1.112 18.90 1.173 25.45 1.260 34.71 1400 1.200 1.206 0.50 1.212 1.00 1.279 6.60 1.296 8.00 1.392 16.00 1600 1.377 1.391 0.98 1.408 2.22 1.450 5.29 1.474 7.06 1.553 12.75 1800 1.540 1.548 0.52 1.545 0.34 1.618 5.06 1.608 4.42 1.634 6.10 2000 1.727 1.716 -0.62 1.688 -2.28 1.731 0.23 1.720 -0.39 1.728 0.03 2400 1.927 1.900 -1.41 1.855 -3.75 1.871 -2.91 1.804 -6.37 1.792 -7.03 2800 2.160 2.102 -2.67 2.034 -5.83 1.994 -7.67 1.944 -10.00 1.890 -12.50 3000 2.273 2.197 -3.35 2.124 -6.54 2.059 -9.41 1.958 -13.87 1.929 -15.16 Trung bình 1.10 1.86 -149- 4.80 5.60 9.68 Phụ lục 1.11 Chương trình nội suy float noi_suy(float X1, float X2, float Y1, float Y2, float X) { if (Y2> Y1) return Y2-(((Y2-Y1)*(X2-X))/(X2-X1)); else return Y2+(((Y1-Y2)*(X2-X))/(X2-X1)); } Trong đó: X1, X2: điểm thứ điểm thứ trục X Y1, Y2: điển thứ điểm thứ trục Y X: giá trị đưa vào để xác định Y X1 tương ứng với giá trị Y1, X2 tương ứng với giá trị Y2 X2 luôn lớn X1, X1 < X < X2 Phụ lục 1.12 Chương trình tra bảng float tra_bang_2D(flash WORD *pMap, float buoc_X, float gia_tri_X, float dau_X, float cuoi_X) { WORD X1, X2, Y1, Y2, nhap; nhap= (gia_tri_X-dau_X)/buoc_X; X1=(nhap*buoc_X)+dau_X; X2=X1+buoc_X; Y1=pMap[nhap]; Y2=pMap[nhap+1]; if (cuoi_X > gia_tri_X && gia_tri_X > dau_X) return noi_suy(X1, X2, Y1, Y2, gia_tri_X); else return 0; } Trong đó: pMAP: tên bảng buoc_X: khoảng cách hai điểm trục X gia_tri_X: giá trị nội suy X dau_X: giá trị đầu trục X cuoi_X: giá trị cuối trục X -150- Phụ lục 1.13 Sơ đồ băng thử động nghiên cứu AVL 5402 xilanh SCTB PC PUMA PC - PHÇN MỊM INCA PC HIểN THị INDICATE PHầN MềM PUMA BàN ĐIềU KHIểN K57 HéP KÕT NèI FEM EMCON 300 TÝN HIƯU ALPHA C¶M BIếN áP SUấT NHIệT Độ CABIN CÔNG TíN HIệU MÔMEN SUấT ĐIềU KHIểN MÔMEN CảN CủA DYNO THA 100 FUEL BALANCE §IỊU KHIĨN ALPHA ECU TÝN HIƯU TèC §é IN OPACIMETER OUT OUT IN DYNO - AMK ĐộNG CƠ XYLANH CảM BIếN NHIệT Độ THIếT Bị ĐIềU HOà NHIệT Độ NƯớC LàM MáT Và DầU BÔI TRƠN D577 -151- Phụ lục 1.14 Sơ đồ băng thử động nhiều xilanh D1146TI Phụ lục 1.15 Sơ đồ nguyên lý đo AVL Fuel balance 733s Phụ lục 1.16 Mơ hình tủ CEBII -152- Máy tính Khối SCU 2a khối làm nóng 2b khối làm lạnh 2c khối điều khiển SCU 2d vùng dành cho ERG Vùng đặt phân tích Bảng đồng hồ khí Cơng tắc hệ thống Khối chẩn đốn Các đường khí nguồn điện Phụ lục 1.17 Sơ đồ cấu tạo phân tích CO 1.Buồng phát tia hồng ngoại; 2.Màn chắn; 3.Đĩa khoét rãnh; 4.Buồng chứa khí mẫu; 5.Buồng chứa khí CO ngăn màng chắn cao su; 6.Thiết bị đo độ võng màng; 7.Buồng chứa khí CO ngăn màng cao su; 8.Buồng chứa khí mẫu -153- Phụ lục 1.18 Sơ đồ cấu tạo phân tích NO NOx 1.Bộ phận tạo khí ơzơn;2.Bộ phận chuyển đổi NO2 thành NO; 3.Buồng phản ứng đo NOx có đường dẫn khí ơzơn khí mẫu; 4.Buồng phản ứng đo NO có đường dẫn khí ơzơn khí mẫu; 5.Bộ phận hủy ơzơn trước đưa ngồi môi trường; 6.Bộ phận đo cường độ sáng Phụ lục 1.19 Sơ đồ cấu tạo hệ thống đo CH -154- Phụ lục 1.20 Sơ đồ nguyên lý cảm biến đo gia tốc rung Khối rung Vỏ hộp 3.Lị xo Giảm chấn Phụ lục 1.21 Thơng số động D1146TI Thông số TT Ký hiệu Giá trị Đơn vị Hành trình piston S 139 mm Đường kính xylanh D 111 mm Số xylanh i - Chiều dài truyền L 230 mm Công suất định mức tốc độ n = 2200 v/ph Ne 151 kW Mô men cực đại n = 1400 v/ph Me max 735 Nm Số vòng quay định mức nđm 2200 v/ph Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ ge 195 g/kW.h Tỷ số nén  16,7 - 10 Góc mở sớm xupáp nạp 1 16 độ 11 Góc đóng muộn xupáp nạp 2 36 độ 12 Góc đóng sớm xupáp thải 3 46 độ 13 Góc đóng muộn xupáp thải 4 14 độ 14 Góc phun sớm s độ 15 Đường kính nấm xupáp nạp Dn 50 mm 16 Đường kính nấm xupáp thải Dt 46 mm 17 Thứ tự nổ 1-5-3-6-2-4 -155- PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ TRANG THIẾT BỊ VÀ QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM Phụ lục 2.1 Hệ thống cung cấp LPG động AVL – 5402 trình điều chỉnh áp suất phun LPG -156- Phụ lục 2.2 Bàn điều khiển, giao diện điều khiển băng thử SCTB giao diện hiển thị kết áp suất độ rung động -157- Phụ lục 2.3 Bàn điều khiển giao diện hiển thị kết băng thử ETB với động diesel D1146TI thử nghiệm -158- PHỤ LỤC BẢNG SỐ LIỆU KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM Phụ lục 3.1 Mômen động tốc độ 2000vg/ph động AVL 5402 sử dụng diesel sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel giá trị áp suất tỷ lệ LPG khác Diesel Tỷ lệ LPG Me (Nm) LPG - 1bar LPG - 1,5bar LPG - 2bar Me (Nm) So sánh (%) Me (Nm) So sánh (%) Me (Nm) So sánh (%) 10% 29,57 -0,45 29,70 0,00 29,63 -0,22 16% 29,60 -0,34 29,73 0,11 29,70 0,00 24% 29,60 -0,34 29,63 -0,22 29,63 -0,22 30% 29,63 -0,22 29,60 -0,34 0% Phụ lục 3.2 Phát thải CO, Smoke, HC, NOx động AVL 5402 theo tỷ lệ LPG áp suất khác 2000vg/ph, 100% tải Thành phần CO(ppm) Thành phần Smoke(FSN) Tỷ lệ LPG bar 1,5 bar bar bar 1,5 bar bar 0% 2955 2955 2955 5,69 5,69 5,69 10% 2568 2342 2607 4,38 4,55 4,45 16% 1747 1748 1920 3,53 3,56 3,41 24% 1884 1809 1957 2,98 3,02 3,09 30% 1962 2096 2,65 2,74 Thành phần HC(ppm) Tỷ lệ LPG Thành phần NOx(ppm) bar 1,5 bar bar bar 1,5 bar bar 0% 293 293 293 869 869 869 10% 833 652 590 989 891 1010 16% 1315 1258 1256 1078 1073 1120 24% 1570 1552 1568 1170 1134 1165 30% 1892 1824 1270 1197 -159- Phụ lục 3.3 Phát thải CO, Smoke, HC, NOx động AVL 5402 theo tỷ lệ LPG tốc độ khác Tốc độ (v/ph) 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2400 2800 3000 Tốc độ (v/ph) 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2400 2800 3000 Tốc độ (v/ph) 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2400 2800 3000 Tốc độ (v/ph) 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2400 2800 3000 0% 406 666 609 742 810 758 911 853 923 10% 661 769 660 823 847 862 950 908 1007 0% 7,72 7,52 8,76 8,8 8,37 8,59 7,61 8,59 8,84 10% 4,61 5,34 8,71 7,28 7,73 7,93 5,42 7,51 8,34 0% 5889 4265 12039 10456 7890 8905 4884 7454 7757 10% 3286 4020 9071 5051 6801 5737 3598 4950 5903 0% 350 188 340 320 167 134 88 173 348 10% 1063 1042 570 354 515 464 228 478 583 NOx (ppm) 20% 30% 770 893 818 834 710 827 930 1052 1026 1112 977 1143 1145 1304 1080 1178 1153 1340 Smoke (FSN) 20% 30% 2,12 2,09 4,74 3,14 8,3 5,82 6,73 4,56 6,37 4,47 6,37 4,51 4,88 3,13 5,81 4,03 5,71 4,3 CO (ppm) 20% 30% 1820 1901 3440 1990 7396 4727 5466 3587 5919 3942 4711 3633 3408 2401 4928 4066 5189 3757 HC (ppm) 20% 30% 1708 1905 1327 1443 934 1278 978 1243 1065 1342 683 1559 938 1298 934 1290 1140 1477 -160- 40% 1077 1042 1012 1286 1422 1328 1601 1558 1584 54% 1251 1535 1423 1822 1947 1820 40% 0,74 1,77 4,26 3,46 3,04 3,05 1,94 2,07 1,85 54% 0,89 0,48 1,36 0,92 0,95 1,35 40% 2030 2011 4431 3290 3322 2736 2209 2930 2748 54% 2251 2196 3096 2563 2569 2328 40% 2431 2181 1983 1910 2087 1980 1785 1766 1879 54% 2502 2531 2323 2368 2083 2075 Phụ lục 3.4 Mômen công suất động AVL 5402 thay đổi góc phun sớm tốc độ 2000vg/ph, 100% tải Góc phun sớm (Độ TK) 14 16 18 20 22 24 Công suất Mô men (kW) 6,15 6,26 6,30 6,35 6,25 6,23 (Nm) 29,37 29,90 30,07 30,30 29,83 29,73 Phụ lục 3.5 Phát thải CO, HC, NOx , Smoke động AVL 5402 thay đổi góc phun sớm Góc phun sớm CO HC NOx Smoke (Độ TK) (ppm) (ppm) (ppm) (FSN) 14 6659,00 636,00 760,67 8,36 16 6576,33 642,00 885,67 7,57 18 6156,00 650,33 1012,33 6,43 20 6049,33 683,00 1162,67 6,19 22 5793,00 744,00 1374,00 5,85 24 5651,33 877,67 1590,33 5,47 Phụ lục 3.6 Độ chênh áp suất trước sau vòi phun LPG động D1146TI TT n Tải pnạp pLPG Chênh Tải pnạp pLPG Chênh (vg/ph) (%) (Psi) (psi) (áp) (%) (Psi) (psi) áp 1000 1400 1800 2200 100% 100% 100% 100% 3,4 5,3 7,8 9,6 15 18 21 24 11,6 12,7 13,2 14,4 75% 75% 75% 75% 2,3 3,5 5,3 14 15 18 20 11,7 11,5 12,7 13 Phụ lục 3.7 Kết công suất động D1146TI 100% 75% tải TT n (vg/ph) 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Tải (%) 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% Ne (kW) 71,74 89,67 103,93 118,92 130,68 140,53 144,80 -161- Tải (%) 75% 75% 75% 75% 75% 75% 75% Ne (kW) 52,04 66,81 76,66 89,67 96,73 105,69 110,10 Phụ lục 3.8 Kết thử nghiệm phát thải động D1146TI theo đường đặc tính ngồi (100% tải) sử dụng đơn nhiên liệu diesel sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel sử dụng giclơ số n Tải Me Ne CO CO2 HC NOx Smoke (vg/ph) (%) (Nm) (kW) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (%) 1000 100% 702 72,03 3004 166351 7950 1067 70,8 1400 100% 725 104,15 922 99058 868 1001 24,6 1800 100% 709 131,64 845 82042 570 887 9,4 2200 100% 645 144,87 602 73034 298 679 7,8 TT Phụ lục 3.9 Kết thử nghiệm phát thải động D1146TI theo đường đặc tính phận (75% tải) sử dụng đơn nhiên liệu diesel sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel sử dụng giclơ số n Tải Me Ne CO CO2 HC NOx Smoke (vg/ph) (%) (Nm) (kW) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (%) 1000 75% 516 52.77 1547 119035 4710 928 48.8 1400 75% 542 77.47 674 81027 714 884 16.5 1800 75% 533 98.49 642 69112 434 769 8.6 2200 75% 484 108.78 532 59107 419 577 7.3 TT Phụ lục 3.10 Chế độ đo chu trình thử ECE R49 tỷ lệ LPG thay thực tế động D1146TI Chế độ Tốc độ Tải trọng, % Trọng số Không tải 0,25/3 Tốc độ tương ứng với mômen lớn 10 0,08 0,00 25 0,08 0,00 50 0,08 26,46 75 0,08 22,66 100 0,25 15,66 % LPG thay diesel 0,00 Không tải 0,25/3 0,00 Tốc độ tương ứng với công suất định mức 100 0,10 11,21 75 0,02 14,46 10 50 0,02 17,03 11 25 0,02 19,25 12 10 0,02 22,63 0,25/3 0,00 13 Không tải TB 11,49 -162- Phụ lục 3.11 Kết đo phát thải theo chu trình Châu Âu ECE R49 động D1146TI Thành phần Đơn vị Diesel Diesel+LPG Thay đổi (%) HC g/kW.h 1,637 1,804 10,2 CO g/kW.h 3,384 3,779 11,7 NOx g/kW.h 5,877 5,703 -3,0 PM g/kW.h 0,1754 0,1416 -19,3 CO2 g/kW.h 459,966 433,064 -5,8 Phụ lục 3.12 Kết đo phát thải theo chu trình Châu Âu ECE R49 động D1146TI với góc phun sớm 60TK Thành phần Đơn vị Diesel Diesel+LPG Diesel+LPG với góc phun với góc phun Thay đổi so sớm nguyên sớm với diesel (%) 1,440 -12,0 HC g/kW.h 1,637 thủy 1,804 NOx g/kW.h 5,877 5,703 4,659 -20,7 CO g/kW.h 3,384 3,779 3,301 -2,5 PM g/kW.h 0,175 0,142 0,162 -7,7 CO2 g/kW.h 459,966 433,064 427,1 -7,1 -163- ... toàn nhiên liệu diesel nên LPG thường sử dụng động diesel hành theo cách kết hợp với nhiên liệu diesel gọi lad lưỡng nhiên liệu LPG/ diesel Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu việc sử dụng lưỡng nhiên. .. thơng thường nhiên liệu diesel thay hồn toàn -18- nhiên liệu diesel động diesel hành [27, 29] Do đó, LPG thường sử dụng để thay phần nhiên liệu diesel động này, tức động diesel hoạt động đồng thời... xuất LPG 1.2 Tình hình nghiên cứu sử dụng LPG cho động đốt 1.2.1 Các nghiên cứu sử dụng LPG cho động đốt cháy cưỡng 1.2.2 Các nghiên cứu sử dụng LPG cho động diesel