Thiết kế hệ thống nhiên liệu biogas nén cho động cơ ZH1115 lắp trên máy xới để tối ưu hóa việc sử dụng Biogas.

Khả năng ứng dụng biogas để chạy động cơ đốt trong

Trong những năm trở lại đây, công nghệ này đã được ứng dụng rộng rãi cho các ngành sản xuất nông nghiệp và công nghiệp dưới sức ép của việc khan hiếm năng lượng hoá thạch trong tương lai. Ngoài ra, Biogas cũng là nguồn năng lượng tiềm năng để cung cấp cho các phương tiện vận tải như xe ca, xe tải cũng như các thiết bị công nghiệp khác như máy kéo…Việc đánh giá hiệu quả ứng dụng của các hệ thống này sẽ nhằm mục đích tối ưu hoá việc ứng dụng Biogas.

Hệ thống lọc biogas

Thiết bị hấp phụ được thiết kế như bản vẽ số 2, bên trong chứa phoi sắt sau khi tạo oxit bằng cách đốt rồi được nén tạo hình, thời gian thay đổi chế độ làm việc của hai tháp được điều khiển bởi hệ thống van, khi bão hòa của phoi sắt (tức là dựa vào nồng độ khí H2S trong Biogas ra khỏi tháp). Tháp hoạt động theo nguyên tắc trao đổi ngược chiều, khí đi từ dưới lên, lỏng đi từ trên xuống thực hiện quá trình tiếp xúc pha trên bề mặt đệm, quá trình hấp thụ CO2 trong nước là quá trình hấp thụ vật lý theo phản ứng: CO2 + H2O = H2CO3.

Lưu trữ biogas nén

Nguyên lý làm việc của hệ thống: Khí Biogas từ hầm chứa rất nhiều thành phần khí được dẫn qua bình ổn định (1) để ổn định áp suất và lưu lượng, sau đó được dẫn vào thiết bị hấp thụ (2) và H2S được hấp thụ trên bề mặt phoi sắt. Sau khi qua thiết bị hấp thụ (2) thì hỗn hợp khí chứa H2S với tỷ lệ rất thấp và được đưa vào thiết bị hấp thụ cácboníc (6), ở đây CO2 được hấp thụ bằng cách phun nước.

Cơ cấu piston- thanh truyền – trục khuỷu

Khi đó sẽ xảy ra hiện tượng tự đối lưu, nước nóng sẽ tự chảy lên phía trên của động cơ và nước chưa nóng sẽ đi xuống phia dưới tiếp tục làm mát. Nước nóng sẽ đi lên trên và tản nhiệt ra ngoài không khí thông qua miệng của bình nước làm mát, một lượng nước nhất định sẽ bay hơi.

Tính toán chu trình nhiệt cho động cơ Diesel

Dầu bôi trơn sau khi lọc tiếp tục đi vào đường dầu trong thân máy đến bôi trơn các ổ trục. Nhiên liệu cao áp được đưa đến vòi phun và được phun vào buồng cháy động cơ ở cuối kỳ nén. - Tính toán các quá trình nhiệt trong động cơ (nạp, nén, cháy, giãn nở và thải).

- Xác định được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và kiểm nghiệm các kích thước cơ bản của động cơ. Kết quả tính toán trong phần tính toán nhiệt động cơ sẽ là nền tảng trong quá trình tính toán thiết kế bộ hòa trộn.

Tính toán chu trình nhiệt cho động cơ dùng biogas

Vì vậy đường nén của Biogas trên đồ thị công sẽ cao hơn so với Diesel. - Tổn thất nhiệt trong quá trình cháy của Biogas và của Diesel đều là ΔQH= 0 do hệ số dư lượng không khí α>1. Vì vậy, đường giãn nở của Biogas trên đồ thì công của Biogas cũng dốc hơn so với Diesel.

Lựa chọn phương án cải tạo

Tiếp tục kéo cần (22) theo chiều mũi tên, nhiên liệu Diesel không tăng nữa, nhiên liệu biogas bắt đầu tăng lên,khi nhiên liệu biogas tăng lên đến lúc cấp nhiên liệu lớn nhất thì động cơ phát ra công suất cực đại ở số vòng quay định mức. Khí biogas áp suất cao trong bình chứa được vận hành qua các van, và khi qua van giảm áp làm cho áp suất của biogas giảm xuống, sau đó đi tới bộ hòa trộn để hòa trộn với không khí trước khi vào động cơ. Nếu vì lý do nào để áp suất trong bình tăng cao đến giá trị giới hạn thì van sẽ tự động xả bớt biogas ra ngoài không khí, làm giảm áp suất và nhiệt độ trung bình, bảo đảm bình chứa không bị sự cố như nổ, vỡ, khí áp suất trung bình tăng cao.

Khi ta khởi động máy thì van này mở cho biogas thoát ra qua đường ống nạp vào hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ, khi ta tắt máy thì van này đóng lại cho biogas vào hệ thống cung cấp nhiên liệu. Van này hoạt động dựa trên nguyên tắc cảm nóng điện từ, khi ta bật khóa khởi động máy sẽ có dòng điện chạy vào cuộn cảm dây của van, gây ra hiện tượng cảm nóng điện từ điều khiển các chi tiết của van đóng mở khi đó biogas trong bình có thể thoát ra hay bị chặn lại, đáp ứng yêu cầu cung cấp hay ngắt nguồn nhiên liệu hệ thống nạp của động cơ.

Tính toán để giảm tỷ số nén cho động cơ

Có tác dụng làm giảm áp suất của nhiên liệu khí biogas trong bình chứa có áp suất cao xuống áp suất khí trời trước khi nạp vào động cơ. Bộ hòa trộn có nhiệm vụ hòa trộn không khí với khí gas ở một tỉ lệ phù hợp tạo thành khí hỗn hợp nạp vào động cơ. Phương án này không chủ động trong việc lựa chọn kích thước roan cho phù hợp, nếu cần thì phải làm giảm độ dày của roan mới do đó không đảm bảo độ kín khít.

- Tiện bớt độ dày của đỉnh piston: tính toán để tiện bớt đầu piston một đoạn cho phù hợp với giá trị cần thiết. Để chủ động trong việc thực nghiệm ta sử dụng phương án hai, là tiện bớt đầu piston để tăng thể tích buồng cháy.

Thiết kế hệ thống đánh lửa

Nguyên lý làm việc: - Khi bánh đà quay, từ trường của nam châm quét qua cuộn lửa sinh dòng điện xoay chiều (200V) dẫn tới đi ốt Đ2 nắn thành dòng điện một chiều nạp vào tụ C. Là chi tiết để dòng điện cao thế phóng qua 2 cực của nó mà biến thành tia lửa điện để đốt cháy hòa khí có nhiê ̣t đô ̣ và áp suất cao đã được chuẩn bị trước trong xi lanh đô ̣ng cơ. Nguyên lý làm việc: nhiên liệu được cấp vào không gian xung quanh họng bộ hỗn hợp qua một đường gas chính, trên đó có bố trí van điều khiển bằng tay để điều chỉnh lượng Biogas cung cấp.

Nguyên lý làm việc: khi động cơ làm việc trên đường nạp sẽ có độ chân không, vì không gian M thông với không gian sau màng R nên màng sẽ được hút lên trên, lò xo (3) bị nén lại đồng thời mở tiết diện lưu thông để không khí từ ống nạp không khí (7) đi vào không gian M. Vì vậy chỉ cần lượng hỗn hợp nhỏ nên bướm ga đóng nhỏ, khi đó tốc độ không khí qua họng và độ chân không ở họng ∆ph nhỏ không đủ hút nhiên liệu ra khỏi vòi phun chính, mặt khác hỗn hợp khí chạy không tải phải đậm (thường α = 0,6). Khi khởi động đóng bướm gió (lúc đó bướm ga mở lớn), độ chân không ở toàn bộ không gian sau bướm gió rất lớn nên cả hệ thống phun chính và hệ thống không tải đều hoạt động làm cho hỗn hợp được đậm theo yêu cầu.

Trục giữ bướm ga cũng cần đảm bảo yêu cầu, cho phép điều khiển bướm ga dễ dàng, đảm bảo được làm kín, tránh lọt khí vào trong buồng hỗn hợp để không ảnh hưởng tới chất lượng của hòa khí.

Các thông số cần đo

Nguyên tắc gây tải là phải gây tải từ từ, không được gây tải một cách đột ngột vì như thế sẽ ảnh hưởng xấu tới động cơ. Thiết bị này có thể đo được các thông số như điện áp, cường độ dòng điện và điện trở với các thang đo khác nhau, tùy theo từng trường hợp mà ta chọn thang đo cho phù hợp. Ở đây ta cần đo điện áp nên sẽ chuyển thang đo về vị trí để đo điện áp.

Loại kẹp vào vỏ của dây dương thì sẽ đọc được giá trị cường độ dòng điện. Ta sẽ dùng thiết bị đo lưu lượng loại có hiển thị số để xác định lượng biogas tiêu thụ ở các chế độ tải khác nhau.

Kết quả đo

- Bước 2: Kết nối thiết bị đo với động cơ: Kẹp đầu đo tốc độ vào dây bugi, gắn đầu đo khí xả vào đường thải động cơ, gắn đầu đo nhiệt độ dầu bôi trơn vào động cơ. Tiếp tục thực hiện lại các bước từ 6 đến 8 cho tới khi các bóng đèn đều được bật sáng. Từ các số liệu ghi lại được ta có thế có một đường đặc tính tải của động cơ.

Giới thiệu máy cày K2600

Vì thường xuyên phải sử dụng ở những nơi có địa hình phức tạp ( gồ ghề, bùn lầy…) để đảm bảo an toàn ta không nên bố trí các bộ phận của hệ thống ở phần dưới của máy cày. Trong khi động cơ EV2600-NB sử dụng phương pháp làm mát bằng nước thì động cơ ZH1115 lại sử dụng phương pháp làm mát bằng hơi nước. Do đó để có thể thoát được hơi nước ra ngoài trời thì cần thiết phải khoét một lỗ trên phần nắp đậy của máy cày, ngay chỗ thoát hơi nước ở bình chứa nước của động cơ.

Nhất là trong các trang trại chăn nuôi ở nông thôn, có thể dùng để chạy máy phát điện, máy bơm nước…So với động cơ nguyên thủy thì công suất của của động cơ đã cải tạo không giảm quá nhiều (giảm khoảng 15%), trong khi đó lại sử dụng biogas, là nguồn nhiên liệu tái sinh có rất nhiều ở các trại chăn nuôi. Chi phí để lắp đặt, cải tạo động cơ không quá cao, do đó rất có khả thi về việc cải tạo hang loạt để mang vào sử dụng.