Nghiên cứu ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm đến tính năng động cơ đánh lửa cưỡng bức dung biogas + HHO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TÔN NGUYỄN THÀNH SANG C C R L T NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA GĨC ĐÁNH LỬA SỚM ĐẾN TÍNH NĂNG ĐỘNG CƠ ĐÁNH LỬA CƯỠNG BỨC DÙNG BIOGAS – HHO DU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Đà Nẵng - Năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TÔN NGUYỄN THÀNH SANG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA GĨC ĐÁNH LỬA SỚM ĐẾN TÍNH NĂNG ĐỘNG CƠ ĐÁNH LỬA CƯỠNG BỨC DÙNG BIOGAS – HHO C C R L T DU Chuyên Ngành : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã Số : 85.20.11.6 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG TS LÊ MINH TIẾN Đà Nẵng - Năm 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết tơi trình bày luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn C C DU R L T Tôn Nguyễn Thành Sang NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA GĨC ĐÁNH LỬA SỚM ĐẾN TÍNH NĂNG ĐỘNG CƠ ĐÁNH LỬA CƯỠNG BỨC DÙNG BIOGAS – HHO Học viên : Tôn Nguyễn Thành Sang Chuyên nghành : Kỹ thuật khí động lực Mã số : 85.20.11.6 Khóa: 36 Trường Đại Học Bách Khoa – Đại Học Đà Nẵng Tóm tắt: Một hệ thống điều khiển điện tử thiết lập để chuyển đổi động truyền thống thành động phun Biogas làm giàu hydroxy Bổ sung hydroxy vào khí sinh học giúp cải thiện hiệu suất động cơ, giảm phát thải CO dẫn đến tăng nồng độ NOx Khí sinh học làm giàu 30% hydroxy phù hợp tăng hiệu suất động giảm phát thải ô nhiễm Phun dual biogas hydroxy tạo phân bố hợp lý H2 CH4 buồng cháy giúp cải thiện hiệu trình C C cháy giảm phát thải ô nhiễm Tăng hàm lượng hydroxy dẫn đến giảm góc đánh lửa sớm tối ưu giảm phạm vi thay đổi theo tốc độ động R L T Từ khóa: Năng lượng tái tạo, Biogas, Hydroxy, Phun dual, Động đánh lửa cưỡng DU RESEARCH EFFECTS OF EARLY IGNITION ANGLE TO THE EFFICIENCY OF FIRE USE BIOGAS - HHO Abstract: An electronic control system is set up to convert a traditional engine into hydroxy enriched biogas dual port injection engine Hydroxy addition into biogas improves the engine performance, reduces CO emission but leads to an increase of NOx concentration Biogas enriched by 30CA hydroxy is the best compromise between engine performance and pollution emissions The dual injection of hydroxy and biogas creates an advantageous distribution of H2 and CH4 in combustion chamber which improves combustion efficiency and reduce pollutants emission Increase of hydroxy content leads to an decrease of optimal advance ignition angle and reduce the range of its variation with engine speed Keywords: Renewable energy, Biogas, Hydroxy, Dual port injection, SI engine MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU MỞ ĐẦU 1.Lý chọn đề tài 2.Mục tiêu nghiên cứu 3.Đối tượng phạm vi nghiên cứu 4.Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 5.Cấu trúc luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1.TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BIOGAS - HHO TRÊN ĐỘNG CƠ 1.1.1.Tình hình sản xuất sử dụng Biogas động 1.1.2 Tình hình sản xuất sử dụng HHO 1.2 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÁY PHÁT ĐIỆN HIỆN NAY 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ……………… KẾT LUẬN CHƯƠNG 11 CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12 2.1 TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA BIOGAS – HHO 12 2.1.1 Tính chất lý hóa Biogas 12 2.1.2 Tính chất lý hóa HHO 13 2.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH CHÁY BIOGAS – HHO TRONG ĐỘNG CƠ… ………………………………………………………………14 2.2.1 Diễn biến trình cháy bình thường động đánh lửa cưỡng 14 2.2.2 Đặc điểm trình cháy Biogas – HHO động 17 2.3.ẢNH HƯỞNG GÓC ĐÁNH LỬA SỚM TRÊN ĐỘNG CƠ ĐÁNH LỬA CƯỠNG BỨC 21 2.3.1 Góc đánh lửa sớm 21 C C DU R L T 2.3.2.Các thông số ảnh hưởng tới điều chỉnh góc đánh lửa tối ưu 23 2.4 CÁC PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN GÓC ĐÁNH LỬA SỚM 26 2.4.1 Cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm khí 26 2.4.2 Điều khiển đánh lửa sớm CDI: 28 2.4.3 Điều khiển góc đánh lửa sớm điều khiển điện tử 29 2.4.4 So sánh phương án điều khiển góc đánh lửa sớm 30 KẾT LUẬN CHƯƠNG 32 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ THỰC NGHIỆM 33 3.1.CÁC THƠNG SỐ KỸ THUẬT VÀ ĐẶC TÍNH CỦA ĐỘNG CƠ HONDA GX200 33 3.1.1 Thông số kỹ thuật động nguyên thủy 33 3.1.2 Thông số kỹ thuật máy phát điện EP 4000CX……………………………34 C C 3.1.3 Đặc điểm hệ thống đánh lửa nguyên thủy động Honda GX 200 34 3.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ CHO ĐỘNG CƠ PHUN BIOGAS - HHO 35 3.2.1 Yêu cầu hệ thống đánh lửa cho động Honda GX 200 35 3.2.2 Phương án thiết kế hệ thống đánh lửa cho động Honda GX 200 35 3.2.3 Tính tốn góc đánh lửa sớm 38 3.2.4 Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm 41 3.3 QUI TRÌNH THÍ NGHIỆM 45 3.3.1.Mục đích thí nghiệm 45 3.3.2 Các thông số cần đo 45 3.3.3 Trang thiết bị thí nghiệm 46 3.3.4.Quy trình thí nghiệm 50 KẾT LUẬN CHƯƠNG 51 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA GĨC ĐÁNH LỬA SỚM ĐẾN TÍNH NĂNG ĐỘNG CƠ 52 4.1 Nghiên cứu mô 52 4.1.1 Ảnh hưởng chế độ tải động đến biến thiên cơng thị chu trình theo hàm lượng HHO pha vào biogas 52 4.1.2 Ảnh hưởng tốc độ động đến đồ thị công 53 4.1.3 Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến đồ thị công 54 DU R L T 4.1.4 Ảnh hưởng HHO đến phát thải ô nhiễm 56 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm 61 4.2.1 Thiết bị đo công suất động 61 4.2.2 So sánh biến thiên cơng suất động theo góc đánh lửa sớm cho mô thực nghiệm 61 4.2.3 Thiết lập giản đồ đánh lửa động 63 4.3 ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA THIẾT KẾ 66 KẾT LUẬN CHƯƠNG 666 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 677 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐƯỢC CƠNG BỐ………………….69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 C C DU R L T DANH MỤC CÁC BẢNG Số Tên hình Trang hiệu bảng 1.1 Nguồn động lực nông nghiệp nông thơn 2.1 Các tính chất thành phần Biogas `13 3.1 Các thông số kỹ thuật động GX200 5,5HP 33 3.2 Đặc điểm đồng hồ dòng điện 47 3.3 Đặc điểm đồng hồ đo CD 88A 47 3.4 Bảng thông số kỹ thuật thiết bị DG86 C C 4.1 Đồ thị góc đánh lửa điều chỉnh theo tải tốc độ động R L T DU 4.2 Bảng số liệu thu thập từ trình chạy thực nghiệm chế độ tải khác chạy Biogas + 20% HHO 49 64 65 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình Trang hình 1.1 Hệ thống đánh lửa khí 1.2 Hệ thống đánh lửa bán dẫn khơng có tiếp điểm 1.3 Hệ thống đánh lửa trực tiếp 10 2.1 Quá trình cháy động châm cháy cưỡng 14 2.2 Ảnh chụp hình thành màng lửa buồng cháy 15 2.3 Sự lan tràn màng lửa buồng cháy 16 2.4 Các trung tâm tự cháy xuất trước màng lửa 20 2.5 Áp suất xy lanh trường hợp 2.6 Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến trình cháy 21 2.7 Quan hệ tốc độ cháy số vịng quay 23 2.8 Quan hệ góc đánh lửa sớm số vòng quay 23 2.9 Ảnh hưởng thành phần hỗn hợp đến góc đánh lửa 24 C C R L T sớm DU 20 2.10 Quan hệ góc đánh lửa sớm tỷ số nén 24 2.11 Quan hệ góc đánh lửa sớm tải số vòng quay khác 25 2.12 Bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm ly tâm 26 2.13 Bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm chân khơng 27 2.14 Sơ đồ chung hệ thống đánh lửa CDI 28 2.15 Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa điều khiển điện tử 29 2.16 So sánh đặc tính điều chỉnh góc đánh lửa sớm kiểu khí 31 điện tử 2.17 Bản đồ góc đánh lửa sớm lý tưởng 31 3.1 Cấu tạo hệ thống đánh lửa nguyên thủy 34 3.2 Sơ đồ vị trí lắp đặt cảm biến hệ thống điều khiển 36 đánh lửa phun Biogas – HHO động GX200 5,5 HP 3.3 Sơ đồ nguyên lý cải tạo động truyền thống thành động 37 điều khiển điện tử 3.4 Cụm động máy phát điện sau cải tạo 38 3.5 Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bơ bin đơn 40 3.6 Góc đánh lửa thực tế 40 3.7 Điều khiển đánh lửa chế độ khởi động 41 3.8 Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ động 43 3.9 Hiệu chỉnh góc đánh lửa chế độ cầm chừng 44 3.10 Các thiết bị đo lường 3.11 Thiết bị gây tải 3.12 Thiết bị đo góc đánh lửa sớm DG86 3.13 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3.14 Sơ đồ khối bố trí thí nghiệm 50 4.1 Ảnh hưởng chế độ tải động đến biến thiên công 52 C C R L T DU 47 48 49 50 thị chu trình theo hàm lượng HHO pha vào biogas động chạy tốc độ 3600 vòng/phút 4.2 Ảnh hưởng tốc độ động đến đồ thị công sử 53 dụng nhiên liệu biogas M7C3 pha 40% HHO(BG=0, =1, s=20 ) 4.3 Ảnh hưởng độ mở bướm ga đến biến thiên công thị chu 54 trình theo tốc độ động sử dụng nhiên liệu biogas M7C3 pha 40% HHO (=1, s=20) 4.4 Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến đồ thị cơng 55 (Biogas M7C3, n=2400 v/ph, BG=0, =1) 4.5 Biến thiên cơng thị chu trình theo góc đánh lửa sớm 56 C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T ... dụng xăng 2.3 ẢNH HƯỞNG GÓC ĐÁNH LỬA SỚM TRÊN ĐỘNG CƠ ĐÁNH LỬA CƯỠNG BỨC [9] 2.3.1 Góc đánh lửa sớm Người ta dùng góc đánh lửa sớm làm để đo thời điểm đánh lửa Góc đánh lửa sớm  (độ, góc quay trục... liệu Biogas + HHO , học viên chọn đề tài “ Nghiên cứu ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến tính động đánh lửa cưỡng dùng Biogas + HHO ” Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống tự động. .. hoạt động động cơ? ?? C C R L T DU Hình 3.4 Cụm động cơ- máy phát điện Bbiogas -HHO sau cải tạo 3.2.3 Tính tốn góc đánh lửa sớm a Khái qt góc đánh lửa sớm Góc đánh lửa sớm góc quay trục khuỷu động tính