Giáo trình cơ khí: Tính năng kỹ thuật cơ bản của động cơ Diezel

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MỘT SỐ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL

Đặc tính động cơ là hàm số (hay đồ thị) thể hiện sư biến thiên cuả các thông số công tác cơ bản của động cơ thay đổi theo một thông số khác hoặc thay đổi theo một thông số nào đó gây ảnh hưởng tới chu trình công tác của động cơ. Trong phạm vi của đề tài này ta chỉ tìm hiểu đặc tính không tải và đặc tính tải của động cơ diesel D12 sử dụng nhiên liệu diesel so với nhiên liệu Biodiesel từ dầu thực vật. Muốn phân tích đặc tính của động cơ cần lập mối quan hệ toán học giữa các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ, như công suất có ích Ne, mômen có ích Me, áp suất có ích trung bình Pe, suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge, lượng tiêu hao nhiên liệu giờ Gh và các thông sô của chu trình như : v, m, i, ,….

 Đặc tính không tải dùng để xác định số vòng quay nhỏ nhất ổn định (nođmin) và (nmax) đồng thời xác định Gnl trong phạm vi các số vòng quay đó. Xây dựng đặc tính không tải nhằm xác định giới hạn từ số vòng quay ổn định nhỏ nhất đến số vòng quay cực đại khi động cơ chạy không tải.

Khái niệm

• SƠ ĐỒ, THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHẢO NGHIỆM ĐỘNG CƠ
• NHIÊN LIỆU PHỤC VỤ CHO KHẢO NGHIỆM ĐỘNG CƠ
• CHẠY THỰC NGHIỆM KHễNG TẢI V À Cể TẢI VỚI NHIấN LIỆU DIESEL VÀ NHIÊN LIỆU BIODIESEL TỪ DẦU THỰC VẬT

 Khi xác định công suất có ích Ne của động cơ ở đầu ra của trục khuỷu thì ta phải dùng một trong các loại phanh thay cho máy công tác ( chân vịt, máy phát điện, máy nén khí.v.v… mà động cơ cung cấp năng lượng cho chúng ) để tạo ra mô. Có thể cho nhiên liệu Biodiesel vào két hàng ngày của động cơ trong quá trình sử dụng.Tuy nhiên, để thuận tiện cho việc quan sát và bố trí lượng nhiên liệu phù hợp trong quá trình thử nghiệm ta nên bố trí một két nhiên liệu riêng dùng cho nhiên liệu Biodiesel như sơ đồ và hình vẽ trên. Máy phát điện trong hệ thống khảo nghiệm động cơ kết hợp với cụm phụ tải có nhiệm vụ tiêu thụ công suất do động cơ phát ra và cho phép đo được công suất đó ở những chế độ tải khác nhau.

Tùy thuộc vào phạm vi nhiệt độ sôi, hàm lượng tạp chất, độ nhớt,… dầu diesel có nhiều tên gọi khác nhau như: gasoil, dầu diesel tàu thủy, dầu solar, mazout, dầu nhẹ, dầu nặng, dầu cặn…Tuy nhiên, để xếp một mẫu dầu diesel vào loại nào, ta phải căn cứ vào chỉ tiêu kỹ thuật của nó được qui định bởi các tổ chức có chức năng tiêu chuẩn hóa (ví dụ: ΓOCT của Liên Xô, ASMT của Mỹ, TCVN của Việt Nam, PN của Ba Lan, DIN của Đức,…) hoặc các hãng chế tạo động cơ lớn. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật thường được thể hiện dưới hình thức một bảng các trị số của các tính chất đặc trưng cho khả năng và hiệu quả sử dụng của một loại nhiên liệu cụ thể vào mục đích xác định. Ở Mỹ, ASTM ( American Society for Testing and Materials) là cơ quan hàng đầu thiết lập các chỉ tiêu kỹ thuật cũng như phương pháp xác định các chỉ tiêu đó đối với hàng loạt các loại sản phẩm, trong đó có sản phẩm dầu mỏ.

 Phân tử của nhiên liệu diesel sinh học có độ lớn khác với diesel thông thường và các phân tử diesel sinh học trong các kênh dẫn tinh vi không có khả năng bôi trơn đầy đủ ở áp suất cao và vì thế là nguyên nhân dẫn đến hao mòn nhanh hơn trong bơm cao áp. Diesel sinh học sẽ thay thế các chất làm mềm trong các ống và vòng đệm này, vật liệu lúc đầu sẽ phồng lên, lúc này nếu dùng dầu diesel có nguồn gốc từ dầu mỏ thì dầu diesel này sẽ rửa sạch diesel sinh học, không có chất làm mềm vật liệu sẽ cứng và bị thẩm thấu nước. Vấn đề này và tính bôi trơn kém đi của nhớt động cơ khi có nồng độ nhiên liệu cao có thể dẫn đến việc động cơ bị hao mòn nhiều hơn, vì thế mà người ta khuyên là khi vận hành bằng PME nên rút ngắn thời kỳ thay nhớt.

Điều tốt và có lý nếu dùng Diesel thông thường này lại trở thành điều xấu khi dùng Diesel sinh học: nếu sử dụng Diesel sinh học thì việc tăng lượng nhiên liệu phun sẽ làm loãng nhớt động cơ.  Kinh nghiệm trong lĩnh vực xe chuyên chở cho thấy là việc sử dụng Diesel sinh học nhiều năm có thể dẫn đến hư hỏng bơm nhiên liệu, đặc biệt là ở những động cơ có bộ phận bơm – phun nhiên liệu trực tiếp. Theo hướng này thì sử dụng buồng cháy phân cách có lợi điểm là làm thời gian cháy trễ bớt nhạy cảm với tính chất của nhiên liệu, sự đốt cháy nhiên liệu tốt hơn, sự đóng cặn lên thành buồng cháy cũng ít hơn và các chất ô nhiễm trong khí thải cũng ít hơn.

Trước khi tắt máy ta đóng van Biodiesel đồng thời mở van dầu diesel và tiếp tục cho máy chạy cho đến khi hết 80 lượng nhiên liệu Biodiesel còn trong bầu lọc dầu(bình lọc có dung tích 200ml), tức là khi tắt máy trong bình lọc dầu có chứa khoảng 50ml là Biodiesel và 150ml là dầu diesel. Phương pháp bình phương nhỏ nhất là phương pháp rất cơ bản, có hiệu lực khi xử lý các số liệu thực nghiệm và xây dựng mô hình thống kê cho nhiều đối tượng nghiên cứu thuộc các lĩnh vực khác nhau.

Đồ thị không tải

• Chạy thực nghiệm có tải trên động cơ D12 sử dụng nhiên liệu Diesel và Biodiesel từ dầu thực vật

 Lượng tiêu hao nhiên liệu Gh (l/h) của nhiên liệu Diesel và Biodiesel biến thiên tăng dần theo tốc độ quay n (vòng/phút) của động cơ.  Lượng tiêu hao nhiên liệu Gh (l/h) của nhiên liệu Biodiesel lớn hơn của diesel khoảng 10%. Nguyên nhân là do nhiệt trị của dầu Biodiesel nhỏ hơn nhiệt trị của dầu Diesel.

 Nhiên liệu Biodiesel chạy ở tốc cao thì lượng tiêu hao nhiên liệu Gh sẽ tiờu hao lớn và động cơ làm việc cứng như: cú tiếng gừ. Chạy thực nghiệm có tải trên động cơ D12 sử dụng nhiên liệu Diesel và Biodiesel từ dầu thực vật.  Điều chỉnh các thông số công tác của động cơ về làm việc ở chế độ ổn định, theo các giới hạn đã cho trong lý lịch của động cơ.

 Điều chỉnh tốc độ quay sao cho máy phát có hiệu thế phát ra ổn định ở mỗi mức tải.  Ghi lại số liệu ở mỗi mức tải và tính toán theo các công thức đã trình bày trong chương 1và 2. Cho động cơ khởi động bằng nhiên liệu Diesel và lần lượt chạy với nhiên liệu dầu diesel, dầu Biodiesel.

Xử lý số liệu thực nghiệm động cơ có tải khi sử dụng dầu Diesel

Nhận xét:Ta thấy các giá trị thực nghiệm ( lượng tiêu hao nhiên liệu giờ trung bình) đo được đều nằm trong khoảng sai lệch giới hạn cho phép của hàm hồi quy thực nghiệm. Vậy các số liệu thực nghiệm và hàm hồi quy trên thỏa mãn yêu cầu. Xử lý số liệu thực nghiệm động cơ có tải khi sử dụng dầu Biodiesel.

Nhận xét: Ta thấy các giá trị thực nghiệm ( lượng tiêu hao nhiên liệu giờ trung bình) đo được đều nằm trong khoảng sai lệch giới hạn cho phép của hàm hồi quy thực nghiệm. Vậy các số liệu thực nghiệm và hàm hồi quy trên thỏa mãn yêu cầu.  Lượng tiêu hao nhiên liệu giờ Gh của dầu Diesel và Biodiesel tăng dần theo phần trăm các mức tải ở số vòng quay cố định n = 1680 v/ph và lượng tiêu hao nhiên liệu giờ Gh của dầu Biodiesel lớn hơn của dầu Diesel.

Và suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge của dầu Biodiesel lớn hơn của dầu Diesel 8%, nguyên nhân là do nhiệt trị của dầu Diesel lớn hơn nhiệt trị của dầu Biodiesel.  Nhiệt độ nước làm mát Tm , và nhiệt độ khí xả Tx của dầu Diesel và Biodiesel tăng dần theo phần trăm các mức tải và Tm, Tx của dầu Diesel đều lớn hơn của dầu Biodiesel.  Qua quan sát ta thấy độ mờ khói khí xả của dầu Biodiesel nhỏ hơn của dầu Diesel.