Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng góc phun sớm cho động cơ diesel sử dụng hỗn hợp nhiên liệu butanol diesel

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC DÀ NẴNG NGUYỄN XUÂN HÀ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG GÓC PHUN SỚM CHO ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG HỖN HỢP NHIÊN LIỆU BUTANOL - DIESEL LUẬN VĂN THẠC SĨ : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Đà nẵng - Năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC DÀ NẴNG NGUYỄN XUÂN HÀ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG GÓC PHUN SỚM CHO ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG HỖN HỢP NHIÊN LIỆU BUTANOL - DIESEL Chuyên ngành: Kỷ thuật khí động lực Mã số: 60 520 116 LUẬN VĂN THẠC SĨ : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Người hướng dẫn khoa học: Tiến sĩ Lê Văn Tụy Đà nẵng - Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu phần thực nghiệm luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Xn Hà MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NĂNG LƢỢNG VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG TRONG GIAO THÔNG VẬN TẢI 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NHIÊN LIỆU SINH HỌC BUTANOL 1.2.1 Tình hình sử dụng nhiên liệu sinh học giới 1.2.2 Tình hình sản xuất Butanol giới 1.2.3 Tình hình nghiên cứu sử dụng nhiên liệu Butanol 10 1.2.3.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng nhiên liệu Butanol… …… 11 1.2.3.2 Tình hình nghiên cứu sử dụng nhiên liệu Butanol… …… 12 1.3 KẾT LUẬN .13 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 2.1 TÍNH CHẤT NHIÊN LIỆU BUTANOL VÀ DO-BUTANOL 14 2.1.1 Pha chế Butanol làm nhiên liệu 14 2.1.2 Tính chất lý hóa nhiên liệu sinh học 19 2.2 QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL .19 2.2.1 Diễn biến trình cháy động Diesel 19 2.2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình cháy động diesel 23 2.2.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến giai đoạn chuẩn bị cháy: 22 2.2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến giai đoạn lại trình cháy 24 2.2.2.3 Ảnh hưởng góc phun sớm đến trình cháy động diesel 24 2.2.3 Ảnh hƣởng trình cháy động Diesel đến thành phần khí xả 25 2.3 ĐIỀU CHỈNH GĨC PHUN SỚM CHO ĐỘNG CƠ DIESEL 25 2.3.1 Các phƣơng pháp điều chỉnh góc phun sớm động Diesel 26 2.3.2 Cách điều chỉnh góc phun sớm động thí nghiệm EV2600 26 2.4 ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG KINH TẾ KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ 28 2.4.1 Cơng suất hữu ích động Ne 28 2.4.2 Suất tiêu hao nhiên liệu hữu ích động ge 29 2.5 KẾT LUẬN CHƢƠNG 29 Chƣơng 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 31 3.1 GIỚI THIỆU TRANG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 31 3.1.1 Sơ đồ bố trí tổng thể băng thử cơng suất động 31 3.1.2 Băng thử công suất Froude DFX3 32 3.1.3 Động thí nghiệm VIKYNO – EV2600 34 3.1.4 Thiết bị cấp đo tiêu hao nhiên liệu AVL FUEL BALANCE 733 34 3.1.5 Thiết bị đo mô-men xoắn băng thử công suất Froude 34 3.1.6 Thiết bị đo tốc độ Encoder 634C/X 36 3.1.7 Thiết bị đo chất nhiễm khí thải KEG-500 40 3.2 TỔ CHỨC THỬ NGHIỆM 41 3.2.1 Nội dung thử nghiệm 41 3.2.2 Quy trình thử nghiệm động EV2600 băng thử Froude 40 3.3 KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM NHIÊN LIỆU DIESEL-BUTANOL 41 3.3.1 Phƣơng pháp ghi nhận liệu 41 3.3.1.1 Ghi nhận liệu mô-men tốc độ động 42 3.3.1.2 Ghi nhận liệu tiêu hao nhiên liệu độngcơ 42 3.3.1.3 Ghi nhận đại lượng khí xả từ động cơEV2600 43 3.3.2 Kết thử nghiệm 44 3.3.2.1 Kết đo diễn biến mô-men tiêu hao nhiên liệu động 44 3.3.2.2 Kết đo diễn biến đại lượng khí thải động 49 3.3.2.3 Kết tổng hợp diễn biến đại lượng động 49 3.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 60 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 61 4.1 ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT NHIÊN LIỆU CỦA HỖN HỢP BUTANOL PHA TRỘN VỚI DẦU DIESEL 61 4.2 ĐÁNH GIÁ TÍNH KINH TẾ KỸ THUẬT VÀ Ơ NHIỄM KHÍ XẢ CỦA ĐỘNG CƠ 64 4.2.1 Phân tích đánh giá tổng hợp tính kinh tế kỹ thuật động 85 4.2.1.1 Đối với mẫu nhiên liệu DOB5 85 4.2.1.2 Đối với mẫu nhiên liệu DOB15 70 4.2.2 Phân tích đánh giá tổng hợp thành phần khí xả 75 4.2.2.1 Đánh giá tổng hợp thành phần khí xả mẫu nhiên liệu DOB5 75 4.2.2.2 Đánh giá tổng hợp thành phần khí xả mẫu nhiên liệu DOB15 79 4.3 KẾT LUẬN CHƢƠNG 81 4.3.1 Khi chƣa thay đổi góc phun sớm: 81 4.3.2 Khi thay đổi góc phun sớm: 82 KẾT LUẬN & HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 83 KẾT LUẬN 83 HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 84 KIẾN NGHỊ 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 PHỤ LỤC 1: Một số kết phân tích chi tiết khác 87 Phân tích chi tiết kết mẫu nhiên liệu DOB5 87 Phân tích chi tiết kết mẫu nhiên liệu DOB15 92 PHỤ LỤC 2: Dữ liệu thí nghiệm động diesel 98 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN QUYẾT ĐỊNH GIA HẠN THỜI GIAN LÀM LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Các ký hiệu mẫu tự La tinh : a, b [-] Các số phụ thuộc vào cấu tạo động C [%kg] % khối lượng Carbon có nhiên liệu Cm [m/s] Tốc độ trung bình piston D [mm] Đường kính xi lanh Gh [kg/h] Lượng tiêu hao nhiên liệu gi [kg/kW.h] Suất tiêu hao nhiên liệu thị ge [kg/kW.h] Suất tiêu hao nhiên liệu có ích gemin [kg/kW.h] Suất tiêu hao nhiên liệu có ích H [%kg] % khối lượng Hydro có nhiên liệu i [-] Số xi lanh M [N/m] Mơ men hữu ích trục khuỷu n [rpm] Số vòng quay động ngemim [rpm] Số vòng quay ứng với ge nhỏ O [%kg] % khối lượng Õxy có nhiên liệu p [kG/cm2] Áp suất hỗn hợp xy lanh pi [kG/cm2 Áp suất thị trung bình pzmax [N/m2] Áp suất cực đại hỗn hợp cháy P [HP]/[kW] Công suất động Qh [MJ/kg] Nhiệt trị thấp kg nhiên liệu Hành trình piston S [mm], [%kg] % khối lượng lưu huỳnh có nhiên liệu Τ [oK] Nhiệt độ hỗn hợp cháy Τc [oK] Nhiệt độ cuối trình nén Τmax [oK] Nhiệt độ max hỗn hợp cháy W [%kg] % khối lượng nước có nhiên liệu W [kG/cm2/rad] Độ tăng áp suất Wmax [kG/cm2/rad] Độ tăng áp suất lớn Các ký hiệu mẫu tự Hy Lạp :  [-] Hệ số dư lượng khơng khí  [rad/s] Tốc độ góc động  [độ] Góc quay trục khuỷu  [độ] Góc quay ứng với giai đoạn cháy trễ  [độ] Góc quay ứng với giai đoạn cháy I  [độ] Góc quay ứng với giai đoạn cháy II  [độ] Góc quay ứng với giai đoạn cháy III IV [độ] Góc quay ứng với giai đoạn cháy IV  [s] Thời gian cháy trễ Các chữ viết tắt: AVL Tên hãng sản xuất trang thiết bị thí nghiệm động APA Asynchron Pendelmaschinen Anlage (Băng thử công suất) BP Bristish Petroleum (Tập đồn dầu khí) CFC Chlorofluorocacbons (Chất khí gây nhiễm tầng ơzơn) DO Diesel Fuel Oil (Nhiên liệu diesel) DO 0,05S Dầu diesel có hàm lượng lưu huỳnh không 0,05% DOB5 Ký hiệu hỗn hợp nhiên liệu 95% dầu diesel 5% butanol DOB15 Ký hiệu hỗn hợp nhiên liệu 85% dầu diesel 15% butanol ĐCD Điểm chết ĐCT Điểm chết EU European Union (Liên minh Châu Âu) IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change (Tổ chức liên phủ biến đổi khí hậu tồn cầu) MON Motor Octane Number (Chỉ số Octan động cơ) OPEC Organization of the Petroleum Exporting Countries (Tổ chức nước xuất dầu lửa) ppm parts per million (Một phần triệu) RON Research Octane Number (Chỉ số Octan nghiên cứu) rpm Revoletion per minute (Tốc độ vòng phút) TCVN Tiêu Chuẩn Việt Nam USD United States Dollar (Đồng tiền Đôla Mỹ) 82 Kết luận 5: Góc phun sớm tối ưu động EV2600 cho nhiên liệu sinh học DOB5 DOB15 không đổi so với nhiên liệu nguyên thủy diesel DO; tức góc phun sớm tối ưu = 180 HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI - Nghiên cứu hỗn hợp diesel-butanol băng thử cơng suất khác với độ xác cao hơn; cho phép điều khiển kiểm soát tốt thông số điều chỉnh - Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng nhiên liệu sinh học butanol đến ăn mòn chi tiết tuổi thọ động - Nghiên cứu thử nghiệm xe ô tô chạy đường với thời gian vận hành đủ lớn KIẾN NGHỊ - Hiện nay, việc triển khai Đề án phát triển nhiên liệu sinh học gặp nhiều khó khăn Giá nhiên liệu sinh học chưa thể cạnh tranh so với dầu diesel chi phí sản xuất cịn cao Do vậy, Nhà Nước cần khuyến khích phát triển nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học Ethanol, Butanol, đẩy mạnh hợp tác nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu Butanol sinh học vào ngành giao thông vận tải 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Văn Ga, Văn Thị Bơng, Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tùng (1999), Ơtơ ô nhiễm môi trường, NXB Giáo dục, Đà Nẵng [2] Nguyễn Hồng Hạnh, Phùng Anh Tiến, Năng lượng giới đến năm 2030, Trung tâm Thông tin KH&CN Quốc gia [3] Bùi Ngọc Hân (2012), Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến động tô sử dụng nhiên liệu Xăng phu Butanol, Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng – 2012 [4] Lê Văn Tụy, Bùi Ngọc Hân (2013), “Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến động ô tô sử dụng nhiên liệu Xăng pha Butanol”, Tạp chí khoa học cơng nghệ - Đại học Đà Nẵng, Số 1(50), Tr 57-64 [5] Lê Viết Lượng, Lý thuyết động Diesel, NXB Giáo dục, 2001 [6] Nguyễn Huỳnh Hưng Mỹ (2009), Nghiên cứu dùng cồn Etylic sản xuất nước pha chế xăng thương phẩm có trị số octan cao- giai đoạn 3, Đề tài khoa học - PVPro, 06/2009 - Tập Đồn Dầu Khí Việt Nam [7] Nguyễn Huỳnh Hưng Mỹ, Nguyễn Hữu Lương, Nguyễn Đình Việt, Cấn Đình Hùng (2012), “Đánh giá khả ứng dụng butanol động xăng để thay phần nhiên liệu truyền thống Việt Nam”, Viện Dầu khí Việt Nam, Số (8), Tr 36-45, Năm 2012 [8] Phạm Văn Phê (2012), Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn hỗn hợp Butanol - xăng RON95 đến tính kinh tế kỹ thuật động ô tô, Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng – 2012 [9] Hồ Sĩ Thoảng (2012), “Thách thức triển vọng nhiên liệu tương lai - góc nhìn từ Việt Nam”, Tạp chí Khoa học Công nghệ 50(6), tr 899-922 [10] Huỳnh Tấn Tiến (2012), “Đánh giá khả sử dụng Butanol phối trộn vào xăng nhiên liệu”, Tạp chí khoa học công nghệ - Đại học Đà Nẵng, Số 1(50), 57-64 [11] Quyết định 177/2007/QĐ-TTg ngày 20/11/2007 Thủ tướng Chính phủ việc “ Phê duyệt đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025 “ 84 [12] Le Anh Tuan, Pham Minh Tuan (2013), "Impacts of Gasohol E5 and E10 on Performance and Exhaust Emissions of In-used Motorcycle and Car: A Case Study in Vietnam", Tạp chí Khoa học Cơng nghệ trường đại học kỹ thuật, (73), p 98 [13] Lennox Siwale , Lukács Kristóf , Torok Adam , Akos Bereczky , Antal Penninger ,Makame Mbarawa , Kolesnikov Andrei (2013), “Performance Characteristics of n-Butanol-Diesel Fuel Blend Fired in a TurboCharged Compression Ignition Engine”, Journal of Power and Energy Engineering, 2013, 1, 77-83 [14] http://nghiencuubiendong.vn/tin-ncbd/3689-tru-luong-dau-khi-o-bien-dongva-thuc-trang-khai-thac-co-hoi-hay-thach-thuc [15] http://www.pvoil.com.vn [16] www.maynongnguco.com/vikyno-ev2600 85 PHỤ LỤC 1: Một số kết phân tích chi tiết Phân tích chi tiết kết mẫu nhiên liệu DOB5 Từ kết thực nghiệm tiêu hao nhiên liệu Gh mơ-men động Me, ta phân tích tổng hợp số liệu công suất động cơ, từ tính suất tiêu hao nhiên liệu nhiên liệu DOB5 Cũng vậy, từ kết đo ô nhiễm NOx[ppm] CO2[%Vol], tính lượng phát thải đơn vị công suất để đánh giá 1.1 Phân tích kết giữ nguyên góc phun sớm ngun thủy Kết phân tích tổng hợp số liệu công suất, suất tiêu hao nhiên liệu nhiễm khí xả hỗn hợp nhiên liệu sinh học DOB5 vận hành khơng có điều chỉnh góc phun sớm so với góc chuẩn thể hình 4.1 4.2 Vị trí tay ga 30% 500 400 300 200 100 1480 1500 1520 1540 Vị trí tay ga 50% 1560 500 12.000 400 10.000 8.000 300 6.000 200 4.000 100 1740 2.000 1760 1780 1800 1820 0.000 1840 ge[g/kWh] P[kW] ge[g/kWh] P[kW] Poly (ge[g/kWh]) Linear (P[kW]) Poly (ge[g/kWh]) Linear (P[kW]) Hình 4.1: Diễn biến công suất suất tiêu hao nhiên liệu động mẫu DOB5 (khi giữ nuyên góc phun sớm nguyên thủy) 86 Vị trí tay ga 30% Vị trí tay ga 50% 200 200 100 100 1500 1510 1520 1530 1540 1550 1560 1740 1760 1780 1800 1820 NOx[ppm/kW] NOx[ppm/kW] CO2[%Vol/kW] CO2[%Vol/kW] Poly (NOx[ppm/kW]) Poly (NOx[ppm/kW]) Poly (CO2[%Vol/kW]) Poly (CO2[%Vol/kW]) 1840 Hình 4.2: Diễn biến khí xả NOx CO2 mẫu nhiên liệu DOB5 (khi giữ nguyên góc phun sớm nguyên thủy) 1.2 Phân tích kết mức điều chỉnh phun sớm 1,5[độ] Kết phân tích tổng hợp số liệu công suất, suất tiêu hao nhiên liệu nhiễm khí xả mẫu hỗn hợp nhiên liệu sinh học DOB5_1 vận hành điều chỉnh góc phun sớm so với góc chuẩn 1,5[độ] (bằng cách lấy bớt đệm điều chỉnh 0,1[mm]) thể hình 4.3 4.4 Vị trí ga 30% 600 Vij tris ga 50% 8.000 6.000 400 600 15.000 400 10.000 200 5.000 4.000 200 1480 2.000 1500 1520 1540 1560 0.000 1580 1740 1760 1780 1800 0.000 1820 ge[g/kWh] P[kW] ge[g/kWh] P[kW] Poly (ge[g/kWh]) Linear (P[kW]) Poly (ge[g/kWh]) Linear (P[kW]) Hình 4.3: Diễn biến công suất suất tiêu hao nhiên liệu động mẫu DOB5_1 (khi điều chỉnh sớm góc phun sớm chuẩn 1,5 [độ]) 87 Vị trí ga 30% Vị trí ga 50% 200 100 1.5 150 1.5 100 0.5 1480 1500 1520 1540 1560 50 1580 0.5 1740 1760 1780 1800 NOx[ppm/kW] NOx[ppm/kW] CO2[%Vol/kW] CO2[%Vol/kW] Poly (NOx[ppm/kW]) Poly (NOx[ppm/kW]) Poly (CO2[%Vol/kW]) Poly (CO2[%Vol/kW]) 1820 Hình 4.4: Diễn biến khí xả NOx CO2 mẫu DOB5_1 (khi điều chỉnh sớm góc phun sớm chuẩn 1,5 [độ]) 1.3 Phân tích kết mức điều chỉnh phun sớm 3[độ] Kết phân tích tổng hợp số liệu cơng suất, suất tiêu hao nhiên liệu nhiễm khí xả mẫu hỗn hợp nhiên liệu sinh học DOB5_2 vận hành điều chỉnh góc phun sớm so với góc chuẩn 3[độ] (lấy bớt đệm điều chỉnh 0,1[mm]) thể hiên hình 4.5 4.6 Vị trí tay ga 30% 500 400 300 500 400 200 100 1520 Vị trí tay ga 50% 1540 1560 1580 1600 1620 300 200 100 1780 1800 1820 1840 12.000 10.000 8.000 6.000 4.000 2.000 0.000 1860 ge[g/kWh] P[kW] ge[g/kWh] P[kW] Poly (ge[g/kWh]) Linear (P[kW]) Poly (ge[g/kWh]) Linear (P[kW]) Hình 4.5: Diễn biến công suất suất tiêu hao nhiên liệu động mẫu DOB5_2 (khi điều chỉnh sớm góc phun sớm chuẩn [độ]) 88 Vị trí tay ga 30% Vị trí tay ga 50% 200 1.5 150 1.5 100 1 100 0.5 1520 1540 1560 1580 1600 1620 50 0.5 Nox[ppm/kW] Nox[ppm/kW] CO2[%Vol/kW] CO2[%Vol/kW] 1780 Poly (Nox[ppm/kW]) 1800 Poly (CO2[%Vol/kW]) 1860 Poly (Nox[ppm/kW]) 1820 1840 Poly (CO2[%Vol/kW]) Hình 4.6: Diễn biến khí xả NOx CO2 mẫu DOB5_2 (khi điều chỉnh sớm góc phun sớm chuẩn [độ]) 1.4 Phân tích kết mức điều chỉnh phun sớm trễ 1,5[độ] Kết phân tích tổng hợp số liệu công suất, suất tiêu hao nhiên liệu ô nhiễm khí xả mẫu hỗn hợp nhiên liệu sinh học DOB5+1 vận hành điều chỉnh góc phun sớm bị trễ so với góc chuẩn 1,5[độ] (thêm vào đệm điều chỉnh 0,1[mm]) thể hình 4.7 4.8 Vij tris tay ga 30% Vij tris tay ga 50% 600 8.000 6.000 400 600 15.000 400 10.000 200 5.000 4.000 200 1480 2.000 1500 1520 1540 1560 0.000 1580 1740 1760 1780 1800 0.000 1820 ge[g/kWh] P[kW] ge[g/kWh] P[kW] Poly (ge[g/kWh]) Linear (P[kW]) Poly (ge[g/kWh]) Linear (P[kW]) Hình 4.7: Diễn biến cơng suất suất tiêu hao nhiên liệu động mẫu DOB5+1 (khi điều chỉnh muộn góc phun sớm chuẩn 1,5 [độ]) 89 Vij tris tay ga 50% Vij tris tay ga 30% 250 200 1.5 150 100 0.5 50 1480 1500 1520 1540 1560 1580 100 1.2 80 0.8 60 0.6 40 0.4 20 1740 0.2 1760 1780 1820 1800 NOx[ppm/kW] NOx[ppm/kW] CO2[%Vol/kW] CO2[%Vol/kW] Poly (NOx[ppm/kW]) Poly (NOx[ppm/kW]) Poly (CO2[%Vol/kW]) Poly (CO2[%Vol/kW]) Hình 4.8: Diễn biến khí xả NOx CO2 mẫu DOB5+1 (khi điều chỉnh muộn góc phun sớm chuẩn 1,5 [độ]) 1.5 Phân tích kết mức điều chỉnh phun sớm bị muộn 3[độ] Kết phân tích số liệu cơng suất, suất tiêu hao nhiên liệu nhiễm khí xả mẫu hỗn hợp nhiên liệu sinh học DOB5+2 vận hành điều chỉnh góc phun sớm bị muộn so với góc chuẩn 3[độ] (thêm vào đệm điều chỉnh 0,1[mm]) thể hiên hình 4.9 4.10 Vị trí tay ga 30% Vị trí tay ga 50% 600 8.000 500 6.000 400 12.000 400 10.000 8.000 300 300 4.000 6.000 200 200 2.000 100 1500 500 1520 1540 1560 1580 0.000 1600 4.000 100 1780 2.000 1800 1820 1840 1860 0.000 1880 ge[g/kWh] P[kW] ge[g/kWh] P[kW] Poly (ge[g/kWh]) Linear (P[kW]) Poly (ge[g/kWh]) Linear (P[kW]) Hình 4.9: Diễn biến cơng suất suất tiêu hao nhiên liệu động mẫu DOB5+2 (khi điều chỉnh muộn góc phun sớm chuẩn [độ]) 90 Vị trí tay ga 30% 140 120 100 80 60 40 20 1500 1520 1540 1560 1580 Vị trí tay ga 50% 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 1600 100 80 0.8 60 0.6 40 0.4 20 0.2 1780 1800 1820 1840 1860 NOx[ppm/kW] NOx[ppm/kW] CO2[ppm/kW] CO2[ppm/kW] Poly (NOx[ppm/kW]) Poly (NOx[ppm/kW]) Poly (CO2[ppm/kW]) Poly (CO2[ppm/kW]) 1880 Hình 4.10: Diễn biến khí xả NOx CO2 mẫu DOB5+2 (khi điều chỉnh muộn góc phun sớm chuẩn [độ]) Phân tích chi tiết kết mẫu nhiên liệu DOB15 Từ kết thực nghiệm tiêu hao nhiên liệu Gh mô-men động Me, ta phân tích tổng hợp số liệu cơng suất động cơ, từ tính suất tiêu hao nhiên liệu nhiên liệu DOB15 Cũng vậy, từ kết đo ô nhiễm NOx[ppm] CO2[%Vol], tính lượng phát thải đơn vị công suất để đánh giá 2.1 Phân tích kết giữ ngun góc phun sớm ngun thủy Kết phân tích tổng hợp số liệu công suất, suất tiêu hao nhiên liệu ô nhiễm khí xả mẫu hỗn hợp nhiên liệu sinh học DOB15 vận hành khơng có điều chỉnh góc phun sớm so với góc chuẩn thể hình 4.11 4.12 91 Vị trí tay ga 30% Vị trí tay ga 50% 600 7.000 500 10.000 500 6.000 400 8.000 4.000 300 6.000 3.000 200 4.000 100 2.000 5.000 400 300 200 2.000 100 1.000 1480 1500 1520 1540 1760 0.000 1560 1780 1800 1820 0.000 1840 ge[g/kWh] P[kW] ge[g/kWh] P[kW] Poly (ge[g/kWh]) Linear (P[kW]) Poly (ge[g/kWh]) Linear (P[kW]) Hình 4.11: Diễn biến công suất suất tiêu hao nhiên liệu động mẫu DOB15 (khi khơng điều chỉnh góc phun sớm) Vị trí tay ga 30% Vị trí tay ga 50% 150 1.2 130 0.8 110 0.6 90 0.4 70 0.2 50 1480 1500 1520 1540 1560 200 1.3 150 1.25 100 1.2 50 1.15 1760 1780 1800 1820 NOx[ppm/kW] NOx[ppm/kW] CO2[%Vol/kW] CO2[%Vol/kW] Poly (NOx[ppm/kW]) Poly (NOx[ppm/kW]) Poly (CO2[%Vol/kW]) Poly (CO2[%Vol/kW]) 1.1 1840 Hình 4.12: Diễn biến khí xả NOx CO2 mẫu DOB15 (khi không điều chỉnh góc phun sớm) 2.2 Phân tích kết mức điều chỉnh phun sớm 1,5[độ] Kết phân tích tổng hợp số liệu công suất, suất tiêu hao nhiên liệu nhiễm khí xả mẫu hỗn hợp nhiên liệu sinh học DOB15_1 vận hành điều chỉnh góc phun sớm so với góc chuẩn 1,5[độ] (lấy bớt đệm điều chỉnh 0,1[mm]) thể hình 4.13 4.14 92 Vị trí ga 30% Vị trí ga 50% 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 1740 400 300 200 100 1500 1520 1540 1560 1580 1600 12.000 10.000 8.000 6.000 4.000 2.000 1760 1780 1800 0.000 1820 ge[g/kWh] P[kW] ge[g/kWh] P[kW] Poly (ge[g/kWh]) Linear (P[kW]) Poly (ge[g/kWh]) Linear (P[kW]) Hình 4.13: Diễn biến cơng suất suất tiêu hao nhiên liệu động mẫu DOB15_1 (khi điều chỉnh sớm góc phun sớm chuẩn 1,5 [độ]) Vị trí ga 30% Vị trí ga 50% 250 200 1.5 150 100 0.5 50 1500 1520 1540 1560 1580 1600 120 100 80 60 40 20 1740 1760 1780 1800 NOx[ppm/kW] NOx[ppm/kW] CO2[%Vol/kW] CO2[%Vol/kW] Poly (NOx[ppm/kW]) Poly (NOx[ppm/kW]) Poly (CO2[%Vol/kW]) Poly (CO2[%Vol/kW]) 0.86 0.85 0.84 0.83 0.82 0.81 0.8 1820 Hình 4.14: Diễn biến khí xả NOx CO2 mẫu DOB15_1 (khi điều chỉnh sớm góc phun sớm chuẩn 1,5 [độ]) 2.3 Phân tích kết mức điều chỉnh phun sớm 3[độ] Kết phân tích tổng hợp số liệu công suất, suất tiêu hao nhiên liệu ô nhiễm khí xả mẫu hỗn hợp nhiên liệu sinh học DOB15_2 vận hành điều chỉnh góc phun sớm so với góc chuẩn 3[độ] (lấy bớt đệm điều chỉnh 0,1[mm]) thể hiên hình 4.15 4.16 93 Vị trí ga 30% Vị trí ga 50% 500 10.000 400 8.000 300 6.000 200 4.000 100 2.000 1480 1500 1520 1540 1560 0.000 1580 450 400 350 300 250 200 150 100 50 1740 11.000 9.000 7.000 5.000 3.000 1.000 1760 1780 1800 1820 -1.000 1840 ge[g/kWh] P[kW] ge[g/kWh] P[kW] Poly (ge[g/kWh]) Linear (P[kW]) Poly (ge[g/kWh]) Linear (P[kW]) Hình 4.15: Diễn biến công suất suất tiêu hao nhiên liệu động mẫu DOB15_2 (khi điều chỉnh sớm góc phun sớm chuẩn [độ]) Vị trí ga 30% Vị trí ga 50% 300 1.5 160 200 140 100 0.5 120 0.75 0.73 0.71 1500 1520 1540 1560 1580 100 1740 0.69 1760 1780 1800 1820 Nox[ppm/kW] Nox[ppm/kW] CO2[%Vol/kW] CO2[%Vol/kW] Poly (Nox[ppm/kW]) Poly (Nox[ppm/kW]) Poly (CO2[%Vol/kW]) Poly (CO2[%Vol/kW]) 0.67 1840 Hình 4.16: Diễn biến khí xả NOx CO2 mẫu DOB15 (khi điều chỉnh sớm góc phun sớm chuẩn [độ]) 2.4 Phân tích kết mức điều chỉnh phun sớm trễ 1,5[độ] Kết phân tích tổng hợp số liệu cơng suất, suất tiêu hao nhiên liệu nhiễm khí xả mẫu hỗn hợp nhiên liệu sinh học DOB15+1 vận hành điều chỉnh góc phun sớm bị trễ so với góc chuẩn 1,5[độ] (thêm vào đệm điều chỉnh 0,1[mm]) thể hình 4.17 4.18 94 Vị trí ga 30% Vị trí ga 50% 500 10 500 12.000 400 400 10.000 300 300 200 200 100 100 1560 1580 1600 1620 1640 1660 1740 8.000 6.000 4.000 2.000 1760 1780 1800 1820 0.000 1840 ge[g/kWh] P[kW] ge[g/kWh] P[kW] Poly (ge[g/kWh]) Linear (P[kW]) Poly (ge[g/kWh]) Linear (P[kW]) Hình 4.17: Diễn biến cơng suất suất tiêu hao nhiên liệu động mẫu DOB15+1 (khi điều chỉnh trễ góc phun sớm chuẩn 1,5 [độ]) Vị trí ga 30% Vị trí ga 50% 150 1.5 150 1.5 100 100 50 0.5 1560 1580 1600 1620 1640 1660 50 1740 0.5 1760 1780 1800 1820 NOx[ppm/kW] NOx[ppm/kW] CO2[%Vol/kW] CO2[%Vol/kW] Poly (NOx[ppm/kW]) Poly (NOx[ppm/kW]) Poly (CO2[%Vol/kW]) Poly (CO2[%Vol/kW]) 1840 Hình 4.18: Diễn biến khí xả NOx CO2 mẫu DOB15+1 (khi điều chỉnh trễ góc phun sớm chuẩn 1,5 [độ]) 2.5 Phân tích kết mức điều chỉnh phun sớm bị muộn 3[độ] Kết phân tích tổng hợp số liệu công suất, suất tiêu hao nhiên liệu nhiễm khí xả mẫu hỗn hợp nhiên liệu sinh học DOB15+2 vận hành điều chỉnh góc phun sớm bị muộn so với góc chuẩn 3[độ] (thêm đệm điều chỉnh 0,1[mm]) thể hiên hình 4.19 4.20 95 Vị trí ga 30% Vị trí ga 50% 600 500 400 300 200 600 15.000 400 10.000 200 5.000 1740 100 1500 1520 1540 1560 1580 1760 1780 1800 0.000 1820 ge[g/kWh] 1600 P[kW] ge[g/kWh] P[kW] Poly (ge[g/kWh]) Poly (ge[g/kWh]) Linear (P[kW]) Linear (P[kW]) Hình 4.19: Diễn biến cơng suất suất tiêu hao nhiên liệu động mẫu DOB15+2 (khi điều chỉnh muộn góc phun sớm chuẩn [độ]) Vị trí ga 30% Vị trí ga 50% 150 1.5 100 50 1500 0.5 1520 1540 1560 1580 ppm/kW %Vol/kW 1600 100 1.4 1.2 80 60 0.8 40 0.6 0.4 20 1740 0.2 1760 1780 1800 1820 Poly (ppm/kW) ppm/kW %Vol/kW Poly (%Vol/kW) Poly (ppm/kW) Poly (%Vol/kW) Hình 4.20: Diễn biến khí xả NOx CO2 mẫu DOB15+2 (khi điều chỉnh muộn góc phun sớm chuẩn [độ]) 96 PHỤ LỤC : Dữ liệu thí nghiệm nhiên liệu Diesel Nhiên liệu diesel DO 0,05 vị trí tay ga 30% n[rpm] M[Nm] G[kg/h] P[kW] ge[g/kWh] 1742 55.99 3.23 10.21 316.83 1752 47.99 2.65 8.8 301.44 1767 42.14 2.36 7.79 302.26 1777 36.82 2.1 6.85 306.61 1782 32.13 1.89 5.99 314.91 1803 20.87 1.33 3.94 338.69 1824 9.58 0.77 1.83 418.24 Nhiên liệu diesel DO 0,05 vị trí tay ga 50% n[rpm] M[Nm] G[kg/h] P[kW] ge[g/kWh] 1742 55.99 3.23 10.21 316.83 1752 47.99 2.65 8.8 301.44 1767 42.14 2.36 7.79 302.26 1777 36.82 2.1 6.85 306.61 1782 32.13 1.89 5.99 314.91 1803 20.87 1.33 3.94 338.69 1824 9.58 0.77 1.83 418.24 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN QUYẾT ĐỊNH GIA HẠN THỜI GIAN HỌC TẬP ... HỌC DÀ NẴNG NGUYỄN XUÂN HÀ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG GÓC PHUN SỚM CHO ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG HỖN HỢP NHIÊN LIỆU BUTANOL - DIESEL Chuyên ngành: Kỷ thuật khí động lực Mã số: 60 520 116 LUẬN... pha Butanol Với lý đề tài ? ?Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng góc phun sớm cho động diesel sử dụng hỗn hợp nhiên liệu butanol - diesel? ?? có tính cấp thiết MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Mục đích chung rộng lớn... số ảnh hưởng đến góc phun sớm, điều khiển phun sớm cho động diesel Chƣơng – Nghiên cứu thực nghiệm: giới thiệu trang thiết bị thí nghiệm, nghiên cứu thí nghiệm chạy nhiên liệu Diesel pha Butanol