Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động cơ Diesel MAZDA WL

Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL LỜI NÓI ĐẦU Sau kết thúc tất đơn vị học trình, sinh viên có đợt Thực tập Tốt nghiệp để tiếp xúc với mơi trường làm việc thực tế quan nhà nước, doanh nghiệp kinh doanh Đồng thời sở sinh viên tìm cho Đề tài phù hợp với khả nguyện vọng để chuẩn bị cho Đồ án Tốt nghiệp bảo vệ trường thành người Kỹ sư thực Với thực trạng nay, vấn đề ô nhiễm môi trường giới quan tâm Thiên tai lũ lụt gây hậu nghiêm trọng mà người lường trước được, mà nguyên nhân ngày nhiều chất thải, khí độc hại khơng xử lý triệt để thải môi trường làm ô nhiễm bầu khí quyển, mà phương tiện vận tải góp phần vào Một vấn đề khác cần quan tâm khan nguồn tài nguyên nhiên liệu phương tiện vận tải Vì vấn đề đặt cho nhà nghiên cứu phải giảm tối thiểu chất thải độc hại phương tiện vận tải gây ra, đa dạng hoá nguồn nhiên liệu phương tiện vận tải Các giải pháp kỹ thuật nhằm cải thiện trình cháy tăng cường xử lý đường xả chưa đủ để làm giảm cách triệt để nồng độ chất nhiễm khí thải động đốt Do để nâng cao hiệu việc chống ô nhiễm môi trường phương tiện vận tải gây ra, cần tác động đến nhiên liệu: nâng cao tính nhiên liệu truyền thống sử dụng loại nhiên liệu Sử dụng nhiên liệu khí để chạy động ngồi việc góp phần đa dạng hố nguồn nhiên liệu cịn góp phần đáng kể vào việc giải vấn đề ô nhiễm môi trường Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A Trang Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL Trên giới, việc ứng dụng LPG vào Động đốt bắt đầu năm gần Với tình hình khan nhiên liệu mức độ nhiễm bầu khí nay, việc ứng dụng LPG vào phương tiện vận tải thiết yếu nhằm đa dạng hoá nguồn nhiên liệu giải hữu hiệu vấn đề ô nhiễm môi trường phương tiện vận tải gây Chính lẽ mà em chọn đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Diesel MAZDA WL “ để góp phần giải vấn đề nêu Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Tiến sĩ Trần Thanh Hải Tùng, xin cảm ơn thầy cô giáo môn giúp đỡ em hồn thành tốt nhiệm vụ Do kiến thức hạn chế, nhiều điều mẽ nên q trình làm Đồ án khơng tránh khỏi sai sót, em kính mong bảo tận tình thầy giáo để em hồn thành tốt nhiệm vụ Em xin chân thành cảm ơn Đà Nẵng, ngày 19 tháng 05 năm 2004 Sinh viên thực hiện: Trần Hoàng Lâm Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A Trang Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL MỤC LỤC 1.1 1.2 2.1 2.2 2.3 2.4 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 6.1 6.2 6.3 TIÊU ĐỀ Trang LỜI NÓI ĐẦU 001 Tổng quan nhiên liệu dùng cho động Diesel 005 Tổng quan nhiên liệu Diesel 005 Tổng quan nhiên liệu khí hố lỏng LPG 013 Khảo sát đặc điểm kết cấu động MAZDA WL 024 Giới thiệu chung động Diesel 024 Giới thiệu chung động MAZDA WL 027 Đặc điểm hệ thống nhiên liệu động MAZDA WL 028 Đặc điểm hệ thống nạp - thải động MAZDA WL 031 Tính tốn nhiệt động MAZDA WL dùng Diesel 033 Các thông số cho trước động 033 Các thông số chọn động 033 Các thơng số tính tốn 034 Đồ thị công động MAZDA WL nguyên thuỷ 043 Xây dựng đặc tính tốc độ ngồi động 049 Tính tốn nhiệt động MAZDA WL dùng lưỡng nhiên liệu, giữ nguyên tỷ số nén 19,8 053 Các thông số cho trước động 053 Các thông số chọn động 053 Thành phần hỗn hợp lưỡng nhiên liệu 054 Các thơng số tính tốn 059 Đồ thị cơng động MAZDA WL dùng lưỡng nhiên liệu 065 Xây dựng đặc tính tốc độ ngồi động 069 Nhận xét 072 Tính toán nhiệt động MAZDA WL dùng lưỡng nhiên liệu, thay đổi tỷ số nén 17 076 Các thông số cho trước động 076 Các thông số chọn động 076 Thành phần hỗn hợp lưỡng nhiên liệu 077 Các thơng số tính tốn 079 Đồ thị công động MAZDA WL dùng lưỡng nhiên liệu 082 Xây dựng đặc tính tốc độ ngồi động 085 Tính tốn nhiệt động MAZDA WL dùng lưỡng nhiên liệu, thay đổi tỷ số nén 15 088 Các thông số cho trước động 088 Các thông số chọn động 088 Thành phần hỗn hợp lưỡng nhiên liệu 089 Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A Trang Đồ án Tốt nghiệp 6.4 6.5 6.6 6.7 7.1 7.2 7.3 7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.3.4 7.3.5 8.1 8.2 8.3 8.4 9.1 9.2 9.3 9.4 Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL Các thông số tính tốn Đồ thị cơng động MAZDA WL dùng lưỡng nhiên liệu Xây dựng đặc tính tốc độ động Nhận xét Chọn phương án cấp LPG động MAZDA WL Đặc điểm công tác động chạy nhiên liệu khí Nguyên lý trình cháy dùng lưỡng nhiên liệu Các phương án cấp LPG cho động MAZDA WL Phun LPG khí vào đường nạp họng Ventury Phun LPG lỏng vào ống góp nạp Phun LPG lỏng vào trước xupap nạp Ưu nhược điểm phương án cấp LPG dạng lỏng Chọn phương án cấp LPG Thiết kế phương án chọn Yêu cầu hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Sơ đồ hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Thiết kế cấu điều khiển tay ga Cắc thiết bị lắp hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG Thí nghiệm cấp LPG khí cho động MAZDA WL Mục đích, ý nghĩa việc thí nghiệm Các thơng số cho trước Các thơng số đo tính toán Nhận xét TÀI LIỆU THAM KHẢO 091 094 097 100 104 104 106 107 107 109 112 113 114 115 115 116 117 126 135 135 136 136 143 144 1.TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU DÙNG CHO ĐỘNG CƠ DIESEL 1.1.TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU DIESEL 1.1.1.Giới thiệu nhiên liệu Diesel Nhiên liệu lỏng dùng cho động Diesel chủ yếu loại sản phẩm trình chưng cất dầu mỏ Nó hỗn hợp nhiều Cacbuahydro có kết cấu phân tử khác nhau, định tính chất lý hố nhiên liệu ảnh hưởng nhiều tới trình bốc cháy nhiên liệu Trong loại nhiên liệu truyền thống sử dụng Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A Trang Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL phương tiện vận tải, Diesel nguồn nhiên liệu quan trọng sử dụng phổ biến tính ưu việt Dầu Diesel phần Hydrocacbon lấy từ dầu mỏ, có nhiệt độ sơi nằm khoảng 200- 3000C Dầu Diesel có màu nâu nhạt, nặng xăng nhẹ nước Tỉ trọng 0,80-0,86 Dầu Diesel phải có tính chất sau đây: - Tính bốc tự bốc cháy thích hợp để dễ khởi động máy - Cháy ổn định, không làm rung động nổ - Có độ nhớt thích hợp để đảm bảo nhiên liệu dễ cháy nhiệt độ thích hợp, đồng thời phải đảm bảo phun sương vào buồng cháy bôi trơn cho cặp piston- bơm cao áp tốt - Nhiên liệu phải cháy kiệt, xả hết thừa, đóng muội vịi phun, buồng cháy - Khơng có lẫn tạp chất ăn mịn, cặn bẩn, nước loại dầu khác 1.1.2.Các tính chất dầu Diesel 1.1.2.1.Nhiệt trị nhiên liệu Diesel Nhiệt trị nhiên liệu số nhiệt lượng tỏa đốt cháy hồn tồn đơn vị khối lượng thể tích (kg hay m3) nhiên liệu Nhiệt trị đặc tính phổ biến, chung nhiên liệu, xác định lượng nhiên liệu dùng cho tất loại động nhiệt cho tất thiết bị động lực khác Khái niệm nhiệt trị cần phải xác để tránh nhầm lẫn sử dụng Trong thực tế, ta cần phân biệt nhiệt trị đẳng áp nhiệt trị đẳng tích, nhiệt trị thấp với nhiệt trị cao Nhiệt trị đẳng áp Qp nhiệt trị đẳng tích Qv có khác : Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A Trang Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL - Nhiệt trị đẳng áp Qp nhiệt lượng tỏa từ sản vật cháy đơn vị số lượng nhiên liệu làm lạnh đến nhiệt độ nhiệt độ khí hỗn hợp trước lúc đốt cháy (thông thường 20 0C) điều kiện áp suất sản vật cháy làm lạnh áp suất khí hỗn hợp trước lúc đốt cháy - Nhiệt trị đẳng tích Qv xác định tương tự điều kiện giữ cho thể tích sản vật cháy (mơi chất sau cháy) thể tích hịa khí (mơi chất trước cháy) Mối quan hệ Qp Qv xác định theo biểu thức sau [1]: Qp = Qv + pt(Vt - Vs) (1-1) Trong : pt (N/m2)  Là áp suất môi chất trước cháy Vt , Vs (m3)  Thể tích hịa khí trước cháy thể tích sản vật cháy làm lạnh áp suất pt đơn vị số lượng nhiên liệu Nhiệt trị cao Qo nhiệt trị thấp QH có khác nhau: Nhiệt trị cao Qo toàn số nhiệt lượng thu sau đốt cháy kiệt 1kg (hoặc 1m tiêu chuẩn) nhiên liệu, có số nhiệt lượng nước tạo sản vật cháy ngưng tụ lại thành nước nhả ra, sản vật cháy làm lạnh tới nhiệt độ trước cháy gọi nhiệt ẩn nước Trên thực tế khí xả từ động thải nhiệt độ cao, nước khí xả chưa kịp ngưng tụ bị thải Do tính toán động đốt người ta thường dùng nhiệt trị thấp Q H, nhiệt trị thấp nhỏ Qo trị số nhiệt ẩn hóa nước chứa sản vật cháy Mối quan hệ Qo QH xác định theo biểu thức sau [1] : QH = Qo - 2,512.106.(9H + W) (1-2) Trong : Sinh viên thực hiện: TRẦN HỒNG LÂM - Lớp 99C4A Trang Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL 2,512.106 (j/kg)  Nhiệt ẩn kg nước; 9H  Lượng nước hình thành đốt cháy Hkg hydro có kg nhiên liệu; W  Lượng nước chứa kg nhiên liệu Trị số trung bình nhiệt trị thấp nhiên liệu lỏng biểu thị bảng 1.1 sau: Bảng 1.1.Thành phần ngun tố đặc tính nhiên liệu Diesel THƠNG SỐ  Thành phần tính theo trọng lượng: C H O  Trọng lượng phân tử nl :  Nhiệt trị thấp QH , Mj/kg (Hoặc kcal/kg)  Nhiệt trị hỗn hợp  = 1, tính theo Mj/Kmol (Kcal/Kmol)  Lượng khơng khí cần thiết lý thuyết để đốt cháy 1kg nhiên liệu tính theo Kmol  Độ nhớt động học 200C tính theo xangtixtoc (20) Nhiên liệu Diesel 0,87 0,126 0,004 180200 42,5 (10150) 86,0 (20500) 0,496 2,58,5 QH tính theo cơng thức Menđêlêép sau [1]: QH = [34,013C + 125,6H - 10,9(O - S) - 2,512(9H + W)] j/kg (1-3) Rất dễ cho chọn nhiên liệu dùng cho động phải dùng loại nhiên liệu có nhiệt trị lớn, Nhưng thực tế gây ảnh hưởng trực tiếp tới Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A Trang Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL công suất động lại nhiệt trị 1m3 khơng khí Q’H điều kiện đốt hết O2 (hệ số dư lượng khơng khí  = 1) Q’H tiêu chuẩn xác định theo biểu thức sau : Mj/m3 (1-4) Trong : QH (Mj/m3)  Nhiệt trị thấp nhiên liệu nl (Kg/Kmol)  Phân tử lượng nhiên liệu M0 (Kmol/Kg)  Lượng khơng khí lí thuyết cần để đốt kiệt 1kg nhiên liệu 22,4 (m3)  Thể tích phân tử điều kiện tiêu chuẩn P = 760 mmHg, t = 00C 1.1.2.2.Tính bốc cháy ổn định nhiên liệu Diesel Tính bốc nhiên liệu có ý nghĩa quan trọng tất loại động chạy nhiên liệu lỏng Trong động Diesel, tính bốc cung quan trọng ảnh hưởng lớn đến q trình cháy động cháy kiệt, cháy ổn định Quá trình cháy dầu Diesel Động đốt chia làm bốn giai đoạn: - Giai đoạn thứ thời kỳ cháy trể, tính từ lúc bắt đầu phun nhiên liệu vào xilanh đến nhiên liệu bắt đầu tự bốc cháy - Giai đoạn thứ hai thời kỳ cháy nhanh, phát triển trung tâm bốc cháy lan tràn màng lửa, tính từ cuối thời kỳ cháy trể đến áp suất xilanh đạt cực đại - Giai đoạn thứ ba thời kỳ cháy hỗn hợp khí cơng tác, tính từ áp suất đạt cực đại đến nhiệt độ xilanh đạt cực đại Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A Trang Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL - Giai đoạn thứ tư thời kỳ cháy rớt phần hỗn hợp lại xilanh, từ lúc nhiệt độ đạt cực đại đến kết thúc trình cháy Trong bốn thời kỳ thời kỳ đầu có quan hệ chặt chẽ với cháy ổn định Nếu thời kỳ dầu bốc nhanh, cháy sớm, phun vào chừng cháy chừng ấy, tức cháy ổn định, bình thường khơng gây nổ rung, sức máy khỏe, thời kỳ chuẩn bị ngắn Ngược lại, thời kỳ kéo dài tức dầu bốc chậm, cháy muộn, lượng dầu phun vào trước không cháy hết được, ùn dần lại, đến bốc cháy lại cháy dồn lúc làm cho thể nở đột ngột, áp suất nhiệt độ tăng nhanh, gây tượng động nóng, rung mạnh, xả nhiều khói đen phát tiếng kêu Động Diesel gây nổ rung thời kỳ chuẩn bị cháy dài, thời kỳ chuẩn bị cháy dài hay ngắn lại có liên quan đến hai yếu tố dầu tính bốc khả tự bốc cháy nhiên liệu Diesel 1.1.2.3.Tính tự bốc cháy nhiên liệu Diesel Một tính chất quan trọng nhiên liệu dùng cho động Diesel tính tự cháy Như biết, nhiên liệu phun vào xilanh tự bốc cháy mà phải qua giai đoạn chuẩn bị để tự bốc cháy( giai đoạn cháy trể); thời gian nhiên liệu có thay đổi lý hố học Tính tự cháy nhiên liệu đánh giá qua thông số sau: - Theo tỷ số nén tới hạn - Theo số xêtan - Theo số xêten - Theo số Diesel - Theo số độ nhớt- trọng lượng Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A Trang Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL 1.1.2.4.Trị số xêtan nhiên liệu Diesel Trị số xêtan nhiên liệu số phần trăm tính theo thể tích chất xêtan có hỗn hợp với chất  - Metylnaptalin, hỗn hợp có tỉ số nén tới hạn giống nhiên liệu thí nghiệm Để xác định trị số xêtan, người ta pha lẫn hai loại nhiên liệu có tính chất đối lập là: Chất xêtan (C16H34) bảo đảm cho động làm việc ổn định, chống nổ rung, qui ước có độ tự cháy 100 chất  - Metylnaptalin ( - C10H7CH3) có khả gây nổ rung qui ước có độ tự cháy Đem 40 phần xêtan (theo thể tích) pha lẫn với 60 phần  - Metylnaptalin loại nhiên liệu Diesel mẫu với trị số xêtan 40 Như vậy, trị số xêtan trị số qui ước tính tự bốc cháy nhiên liệu Diesel, tính phần trăm xêtan chứa hỗn hợp với  - Metylnaptalin loại Diesel mẫu Các loại động Diesel có tỉ số nén khác nhau, nên đòi hỏi trị số xêtan nhiên liệu khác Động có tỉ số nén cao, tốc độ quay nhanh (1000 vòng/phút trở lên) xe ơtơ, phải dùng dầu nhẹ, có trị số xêtan cao, thường 4050 trở lên Động có tỉ số nén thấp, tốc độ quay chậm (1000 vòng/phút trở xuống) động máy kéo, phải dùng dầu có trị số xêtan thấp 1.1.2.5.Trị số xêten nhiên liệu Diesel Số xêten xác định giống số xêtan, khác thay số xêtan số xêten, hỗn hợp chất đồng vị C 16H32 Xêten tự bốc cháy khó xêtan, số xêten lớn số xêtan: số xêtan  0,88 số xêten Hiện đánh giá nhiên liệu theo số xêten khơng sử dụng khó thu xêten có tính chất ổn định tốt Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A Trang 10 Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL Van điện từ hoạt động theo nguyên tắc cảm ứng điện từ, ta bậc khố khởi động máy có dịng điện chạy qua cuộn cảm 3, gây tượng cảm ứng điện từ điều khiển chi tiết van nâng đế van lên mở van cho LPG thoát ra, ngắt dòng điện áp lực lò xo van đóng lại 8.4.3 Đường ống dẫn LPG Đường ống dẫn LPG làm đồng thau đường kính (6  8) mm phù hợp với áp suất vận hành 45 bar uốn cong phù hợp với yêu cầu lắp đặt xe Bình LPG nối với hoá hơi- điều áp đường ống đường ống nối với thiết bị khác nhờ cổ nối phù hợp Đường ống bắt cố định chặt gầm xe cách xa với đường ống xả động Các đầu nối bảo đảm chắn ống cố định chặt để tránh rung tuột 8.5.CÁC PHƯƠNG ÁN THAY ĐỔI TỶ SỐ NÉN ĐỘNG CƠ MAZDA WL Động MAZDA WL động Diesel có tỷ số nén  = 19,8 Khi chuyển sang dùng lưỡng nhiên liệu, vừa có Diesel, vừa có LPG Để cho động hoạt động bình thường, khơng gây tượng cháy kích nổ nhiên liệu LPG, ta cần nghiên cứu biện pháp để giảm tỷ số nén động xuống cho trình cháy diễn tốt nhất, nghĩa tỷ số nén phù hợp cho Diesel tự bốc cháy để làm lửa mồi đốt cháy hỗn hợp LPG + khơng khí, đồng thời khơng gây cháy kích nổ LPG Việc lựa chọn tỷ số nén có lợi phải qua q trình cháy thực tế dùng lưỡng nhiên liệu xác định Ơ ta đề cập đến phương án để giảm tỷ số nén động 8.5.1.Thay đổi thể tích buồng cháy phụ Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A Trang 123 Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL Với động MAZDA WL, để giảm tỷ số nén động ta tăng thể tích buồng cháy phụ lên cách khoét rộng thêm buồng cháy phụ hình 8.15 Một ưu điểm rõ rệt phương pháp thực đơn giản, không ảnh hưởng đến kết cấu động 8.5.2.Tăng bề dày đệm nắp máy Hình 8.15.Khoét buồng cháy phụ Một biện pháp khác để giảm tỷ số nén động MAZDA WL ta tăng bề dày đệm nắp máy để tăng thể tích buồng cháy động MAZDA WL Ưu điểm lớn phương pháp đơn giản, dễ thực giá thành rẻ, không ảnh hưởng đến kết cấu động 8.5.3.Thay đổi piston Một biện pháp khác để giảm tỷ số nén động MAZDA WL thay đổi piston động MAZDA WL piston khác có kích thước từ đỉnh piston đến tâm chốt piston giảm hình 8.16 a)b) Sinh viên thực hiện: TRẦN HỒNG LÂM - Lớp 99C4A Hình 8.16.Thay đổi piston a)Piston nguyên thuỷ; b)Piston Trang 124 Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL Phương pháp khó thực hai phương pháp trên, việc lựa chọn hay chế tạo piston phù hợp với động tỷ số nén tối ưu khó thực chi phí cho việc cải tạo cao 8.5.4.Thay đổi truyền Hình 8.17.Thay đổi truyền a)Thanh truyền nguyên thuỷ; b)Thanh truyền Một biện pháp khác để giảm tỷ số nén động MAZDA WL thay đổi truyền động MAZDA WL truyềna)b) khác có kích thước từ tâm đầu nhỏ đến tâm đầu to truyền giảm hình 8.17 Phương pháp khó thực phương pháp khác giá thành cao 8.5.5.Chọn phương án giảm tỷ số nén Với đặc điểm kết cấu động MAZDA WL ưu nhược điểm phương án ta chọn phương án cải tạo tăng bề dày đệm nắp máy cho việc giảm tỷ số nén động MAZDA WL Ưu điểm Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A Trang 125 Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL phương pháp đơn giản, dễ thực hiện, không ảnh hưởng đến kết cấu sức bền chi tiết, giá thành rẻ Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A Trang 126 Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL 9.THÍ NGHIỆM CẤP LPG KHÍ CHO ĐỘNG CƠ MAZDA WL 9.1.MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA THÍ NGHIỆM Việc nghiên cứu ứng dụng LPG cho động MAZDA WL nhiều vấn đề cần phải giải để ứng dụng thực tế Với điều kiện có phịng thí nghiệm AVL, việc tiến hành thí nghiệm ứng dụng LPG lỏng cho động MAZDA WL cịn gặp phải số khó khăn thiết bị nên chưa thể áp dụng Tuy nhiên, để đánh giá sơ tình trạng động có sử dụng LPG so với không dùng LPG, em chọn phương pháp cấp LPG khí vào động MAZDA WL Trong q trình thí nghiệm em có sử dụng số thiết bị đo phịng thí nghiệm sau: - Động MAZDA WL - Thiết bị quay phim buồng cháy AVL Visioscope - Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu AVL Fuel Balance 733S - Thiết bị đo nồng độ khí xả AVL Dismoke - Thiết bị đo lọt khí cacte AVL Blow By Meter 442 Điều kiện đánh giá ta ổn định tốc độ động hai trường hợp có cấp khơng cấp LPG Khi có cấp LPG, trước tiên ta ổn định tốc độ động chế độ khơng tải 800 vịng/phút, sau cấp LPG vào để tăng tốc độ động lên đạt tốc độ 1000; 1200; 1400 vịng/phút để đánh giá so sánh thơng số đo với trường hợp tuý Diesel với tốc độ 1000; 1200; 1400 vịng/phút Mục đích việc thí nghiệm thơng qua thiết bị phịng thí nghiệm ta đánh giá sơ tình trạng động so sánh số thông số tiêu hao nhiên liệu, nồng độ bồ hóng khí xả, phân bố lửa buồng cháy, phân bố nhiệt độ buồng cháy, phân bố nồng Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A Trang 127 Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL độ bồ hóng buồng cháy tình trạng ổn định động cháy kích nổ có dùng LPG cho động MAZDA WL 9.2.CÁC THÔNG SỐ CHO TRƯỚC 9.2.1.Nhiệt trị thấp LPG QHLPG = QHB %B+ QHP %P [kJ/kg] 9.2.2.Tỷ trọng LPG LPG = P.%P + B.%B [kg/lít] Bảng 9.1.Các thơng số cho trước THƠNG SỐ Nhiệt trị thấp Diesel Thành phần Proban LPG Thành phần Butan LPG Nhiệt trị thấp Proban Nhiệt trị thấp Butan Nhiệt trị thấp LPG Tỷ trọng Proban Tỷ trọng Butan Tỷ trọng LPG K.HIỆU QHD %P %B QHP QHB QHLPG P B LPG ĐƠN VỊ kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg kg/lít kg/lít kg/lít GIÁ TRỊ 42530 0,5 0,5 46000 45600 45800 0,00186 0,00248 0,00217 9.3.CÁC THƠNG SỐ ĐO VÀ TÍNH TỐN Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A Trang 128 Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL 9.3.1.Tốc độ động 1000 vịng/phút a)b) Hình 9.1.Ngọn lửa buồng cháy phụ, 1000rpm a)Khơng cấp LPG b)Có cấp LPG a)b) Hình 9.2.Nồng độ bồ hóng buồng cháy phụ, 1000rpm a)Khơng cấp LPG b)Có cấp LPG Bảng 9.2.Các thơng số đo với tốc độ động 1000 vịng/phút THƠNG SỐ K.HIỆU ĐƠN VỊ GIÁ TRỊ Lượng Diesel dùng Diesel a)b) GnlD kg/h 0,89 Hình 9.3.Trường nhiệt +độLPG buồng 1000rpm 0,524 Lượng Diesel dùng Diesel GDcháy phụ,kg/h a)Không cấp LPG b)Có cấp LPG OPAC dùng Diesel OPAC % 2,3 D OPAC dùng Diesel + LPG OPACLPG % 0,7 Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A Trang 129 Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL Lưu lượng LPG cấp vào động QLPGđo lít/phút 9.3.1.1.Nhiệt lượng tổng cộng [J/s] 9.3.1.2.Nhiệt lượng Diesel cung cấp dùng lưỡng nhiên liệu [J/s] 9.3.1.3.Nhiệt lượng LPG cung cấp dùng lưỡng nhiên liệu Q0LPG = Q0 - Q0D = 12806 - 3804 = 9002 [J/s] 9.3.1.4.Lượng tiêu hao nhiên liệu LPG dùng lưỡng nhiên liệu [kg/h] 9.3.1.5.Lưu lượng LPG QLPG = [lít/phút] 9.3.1.6.Thành phần Diesel LPG hỗn hợp %D = %LPG = Bảng 9.3.Các thơng số tính tốn với tốc độ động 1000 vịng/phút THƠNG SỐ Nhiệt lượng tổng cộng Nhiệt lượng Diesel cung cấp Nhiệt lượng LPG cung cấp Lượng LPG dùng Diesel+LPG Lưu lượng LPG % lượng Diesel cung cấp % lượng LPG cung cấp K.HIỆU Q0 Q0D Q0LPG GLPG QLPG %D %LPG ĐƠN VỊ J/s J/s J/s kg/h lít/phút % % Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A GIÁ TRỊ 10514 6190 4324 0,3399 2,61 58,9 41,1 Trang 130 Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL 9.3.2.Tốc độ động 1200 vòng/phút a)b) Hình 9.4.Ngọn lửa buồng cháy phụ, 1200rpm a)Khơng cấp LPG b)Có cấp LPG a)b) Hình 9.5.Nồng độ bồ hóng buồng cháy phụ, 1200rpm a)Khơng cấp LPG b)Có cấp LPG a)b) Hình 9.6.Trường nhiệt độ buồng cháy phụ, 1200rpm a)Khơng cấp LPG b)Có cấp LPG Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A Trang 131 Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL Bảng 9.4.Các thông số đo với tốc độ động 1200 vịng/phút THƠNG SỐ Lượng Diesel dùng Diesel Lượng Diesel dùng Diesel + LPG OPAC dùng Diesel OPAC dùng Diesel + LPG Lưu lượng LPG cấp vào động K.HIỆU GnlD GD OPACD OPACLPG QLPGđo ĐƠN VỊ kg/h kg/h % % lít/phút GIÁ TRỊ 1,073 0,514 2,1 0,7 10 Bảng 9.5.Các thơng số tính tốn với tốc độ động 1200 vịng/phút THƠNG SỐ Nhiệt lượng tổng cộng Nhiệt lượng Diesel cung cấp Nhiệt lượng LPG cung cấp Lượng LPG dùng Diesel+LPG Lưu lượng LPG % lượng Diesel cung cấp % lượng LPG cung cấp K.HIỆU Q0 Q0D Q0LPG GLPG QLPG %D %LPG ĐƠN VỊ J/s J/s J/s kg/h lít/phút % % Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A GIÁ TRỊ 12676 6072 6604 0,5191 3,99 47,9 52,1 Trang 132 Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL 9.3.3.Tốc độ động 1400 vòng/phút a)b) Hình 9.7.Ngọn lửa buồng cháy phụ, 1400rpm a)Khơng cấp LPG b)Có cấp LPG a)b) Hình 9.8.Nồng độ hóng buồng cháy phụ, 1400rpm a)Khơng cấp LPG b)Có cấp LPG a)b) Hình 9.9.Trường nhiệt độ buồng cháy phụ, 1400rpm a)Khơng cấp LPG b)Có cấp LPG Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A Trang 133 Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL Bảng 9.6.Các thông số đo với tốc độ động 1400 vịng/phút THƠNG SỐ Lượng Diesel dùng Diesel Lượng Diesel dùng Diesel + LPG OPAC dùng Diesel OPAC dùng Diesel + LPG Lưu lượng LPG cấp vào động K.HIỆU GnlD GD OPACD OPACLPG QLPGđo ĐƠN VỊ kg/h kg/h % % lít/phút GIÁ TRỊ 1,288 0,494 1,8 0,7 13 Bảng 9.7.Các thơng số tính tốn với tốc độ động 1400 vịng/phút THƠNG SỐ Nhiệt lượng tổng cộng Nhiệt lượng Diesel cung cấp Nhiệt lượng LPG cung cấp Lượng LPG dùng Diesel+LPG Lưu lượng LPG % lượng Diesel cung cấp % lượng LPG cung cấp K.HIỆU Q0 Q0D Q0LPG GLPG QLPG %D %LPG ĐƠN VỊ J/s J/s J/s kg/h lít/phút % % GIÁ TRỊ 15216 5836 9380 0,7373 5,66 38,4 61,6 9.4.NHẬN XÉT Từ kết thí nghiệm, với điều kiện ổn định tốc độ động hai trường hợp không cấp có cấp LPG, ta nhận thấy có cấp LPG nồng độ bồ hóng khí thải động giảm rõ rệt, lửa buồng cháy phụ phân bố hơn, nồng độ bồ hóng buồng cháy giảm nhiều Với vị trí cấp Diesel không đổi, tốc độ động tăng lên theo lượng LGP cấp vào lượng tiêu hao nhiên liệu Diesel giảm Từ kết tính tốn ta nhận thấy lượng LPG sinh công xấp xỉ (30-40)% lượng LPG cung cấp vào động KẾT LUẬN CHUNG Với tình hình thực tế nay, bầu khơng khí nhiễm nặng khí thải độc hại không xử lý triệt để thải môi trường, tình Sinh viên thực hiện: TRẦN HỒNG LÂM - Lớp 99C4A Trang 134 Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL trạng khan nguồn nhiên liệu phương tiện vận tải nay, việc nghiên cứu ứng dụng loại nhiên liệu khí hố lỏng phương tiện giao thông vận tải thiết yếu Với đề tài “Nghiên cứu ứng dụng LPG động MAZDA WL”, đề tài mẽ hạn chế tài liệu tham khảo nên em giải số vấn đề nhỏ phương diện lý thuyết Để ứng dụng thực tế cần phải giải số vấn đề mà giới hạn nội dung đồ án em chưa thể giải Nhưng nội dung đề tài có giá trị định làm tiền đề cho đề tài lớn để ứng dụng thực tế Trong trình làm đồ án, đề tài cịn mẽ hạn chế tài liệu tham khảo nên q trình hồn thành đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót định, kính mong bảo tận tình q thầy giáo để đề tài em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A Trang 135 Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Văn Ga- Phạm Xuân Mai- Trần Văn Nam- Trần Thanh Hải Tùng Ô TÔ VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG Nhà xuất Giáo dục, 1999 Bùi Văn Ga QUÁ TRÌNH CHÁY TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Nhà xuất Giáo dục, 1995 Hồ Tấn Chuẩn- Nguyễn Đức Phú- Trần Văn Tế- Nguyễn Tất Tiến KẾT CẤU VÀ TÍNH TỐN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG TẬP III Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 1977 Lê Viết Lượng LÝ THUYẾT ĐỘNG CƠ DIESEL Nhà xuất Giáo dục, 2000 Nguyễn Văn Bình - Nguyễn Tất Tiến NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Nhà xuất Giáo dục, 1994 Công ty Gas Petrolimex NHIÊN LIÊU HÔM NAY NGÀY MAI SẠCH HƠN Hà Nội, Việt Nam Đinh Thị Ngọ HÓA HỌC DẦU MỎ VÀ KHÍ Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật - 2000 Elsevier Ltd Gas - Diesel (dual- fuel) modeling in Diesel engine environment July 2000 Elsevier Ltd Combustion and exhaust emission characteristics of a dual fuel compression ignition engine operated with pilot Diesel fuel and natural gas January 2004 10.Ford Sales Co., Ltd Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A Trang 136 Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL RANGER REPAIR MANUAL Thailand, 1998 11.New A.C.E Co., Ltd LPG Diesel Engine (Dual fuel Method) Japan, January 1993 12.ENCYCLOPEDIE DES GAZ - L’AIR LIQUIDE Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A Trang 137 ... Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG LÂM - Lớp 99C4A Trang 30 Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL 3.TÍNH TỐN NHIỆT ĐỘNG CƠ MAZDA WL KHI... Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL 2.4.ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG NẠP ĐỘNG CƠ MAZDA WL 2.4.1.Sơ đồ hệ thống nạp- thảiđộng MAZDA WL 10 Hệ thống nạp động MAZDA WL bao gồm: Bầu lọc... 21 Đồ án Tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng LPG cho động Mazda WL 2.KHẢO SÁT ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU ĐỘNG CƠ MAZDA WL 2.1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ DIESEL Động Diesel nói chung loại động đốt kiểu piston,