Bước 1: Tháo bộ chế hòa khí khỏi động cơ
Bước 2: Lắp bộ chuyển đổi từ xăng sang LPG lên động cơ
Bước 3: Lắp bình Gas và ống dẫn lên động cơ
Hình 4.8:Bình nhiên liệu và bộ hóa hơi
Bước 4: Cân lửa theo động cơ Gas ( sớm 300)
Bước 5: Vận hành máy và tiến hành đo kiểm
Thứ nhất: Cho động cơ nổ trong khoảng 15 phút
Hình 4.10: Vận hành máy
Thứ hai: Cho ống đo khí xả vào
Thứ ba: Đo đạt ghi lai kết quả
Chương V: CHẠY THỰC NGHIỆM VÀ ĐO KIỂM 5.1 Thiết bị thí nghiệm:
5.1.1 Động cơ sử dụng
Hình 5.1:Động cơ thực hiện đo kiểm
Động cơ được sử dụng trong đề tài là một mô hình động cơ còn sống, sử dụng bộ chế hòa khí. Để đánh giá đặc tính ô nhiễm khí xả giữa động cơ sử dụng bộ chế hòa khí nguyên thủy và động cơ sử dụng nhiên liệu LPG. Động cơ được lắp thêm bộ chuyển đổi LPG. Động cơ có đầy đủ két nước, quạt làm mát, kéo thêm tải là máy phát điện, tất cả các chi tiết đều hoạt động tốt.
Bên cạnh đó, vì động cơ đã cũ, nhiều chi tiết hoạt động không còn đạt hiệu quả cao nhất nên không thể đo được các thông số chính xác nhất. Ở đây ta chỉ so sánh các thông số khí xả giữa động cơ dùng xăng và động cơ sử dụng nhiên liệu sạch và xanh LPG.
5.1.2 Bộ chuyển đổi LPG
Hình 5.2:Bộ chuyển đổi
Về nguyên tắc cơ bản, bộ chuyển đổi LPG hoạt động gần giống với bộ chế hòa khí, sử dụng nhiên liệu ga ở thể khí và hiện nay được sử dụng thay thế bộ chế hòa khí khi động cơ chuyển sang chay nhiên liệu sạch LPG
5.1.3 Bình nhiên liệu và bộ hóa hơi
Nhiên liệu sử dụng trong quá trình chạy thí nghiệm là bình ga nấu bếp và bộ hóa hơi chuyển từ khí ga dạng lỏng sang dạng hơi chạy cho động cơ
5.1.4 Thiết bị kiểm tra khí thải
Hình 5.4:Thiết bị HG – 520
Để kiểm tra và đo đạc các thông số phát thải ô nhiễm từ động cơ, các thí nghiệm sử dụng thiết bị đo và phân tích khí thải Hesbon 5GAS HG-520. Thiết bị này cho phép xác định các thành phần chính của khí thải động cơ như: CO, CO2, NOx, HC, O2lamda, …
Thành phần chính của thiết bị này bao gồm thiết bị (máy) đo chính, dụng cụ kết nối với đường ống thải để lấy mẫu, các bộ lọc lắp trên đường ống lấy mẫu, … Các giá trị đo hiển thị trực tuyến trên thiết bị đo chính và có thể hiển thị trên máy tính kết nối qua cổng RS232.
Phạm vi đo của các thông số lấy mẫu:
CO 0-9.990.01%
HC 0-99991 ppm
CO2 0-20%0.01%
O2 0-25%0.01%
5.1.5 Đèn cân lửa
Để động cơ hoạt động ở trang thái tốt nhất ta sử dụng đèn cân lửa để điều chỉnh thời điểm đánh lửa tốt nhất. Đồng thời đèn cân lửa còn có tác dụng đo tốc độ động cơ
Hình 5.5:Đèn cân lửa động cơ
Nguồn sử dụng 12V Góc kiểm tra từ 0-60 độ
5.1.6 Thiết bị đo nhiệt độ động cơ
Hình 5.6:Thiết bị đo nhiệt đô động cơ FSA 740
Trên đây là thiết bị dùng để đo nhiệt độ động cơ, xác định sự biến đổi nhiệt độ động cơ theo thời gian và tốc độ động cơ, xác định các thông số theo sự thay đổi của tốc độ cũng như nhiệt độ động cơ.
5.2 Sơ đồ, điều kiện và trình tự thí nghiệm5.2.1Sơ đồ thí nghiệm 5.2.1Sơ đồ thí nghiệm
Hinh 5.7:Sơ đồ trình tự thí nghiệm
ĐỘNG CƠ NHIÊN LIỆU KHÔNG KHÍ THIẾT BỊ ĐO NHIỆT ĐỘ ĐỘNG CƠ THIẾT BỊ ĐO KHÍ XẢ
5.2.2Điều kiện thử nghiệm
- Tốc độ cầm chừng của động cơ: 1200 vòng/phút
- Nhiệt độ nước làm mát động cơ xăng: 70-80°C và 84 – 100°C đối với động cơ Gas
Các thông số đặc tính hệ thống cần xác định:
- NOx(ppm), HC (ppm), CO2(%), O2(%). - Nhiệt độ động cơ (oC)
- Tốc độ động cơ
5.2.3Trình tự thử nghiệm
Cho động cơ chạy cầm chừng khoảng 15 phút để động cơ chạy ổn định sau đó ta tiến hành các phương pháp đo kiểm.
Xác định ảnh hưởng của sự thay đổi tốc độ đến thông số làm việc và đặc tính phát thải ô nhiễm của động cơ đốt trong sử dụng LPG.
Các kết quả thí nghiệm (điểm đo) là giá trị trung bình của 3 lần đo. 5.3 Kết quả thí nghiệm và bàn luận kết quả
Quan hệ giữa HC, NOx và sự thay đổi tốc độ động cơ
Ảnh hưởng của sự thay đổi tốc độ động cơ lên sự phát thải ô nhiễm (NOx và HC) của động cơ trình bày trong biểu đồ 5.1. Trong trường hợp này, tốc độ động cơ được xác định bằng đèn cân lửa. Từ đồ thị cho thấy khi vị trí bướm tăng, sự phát thải của NOx tăng rất đáng kể trong khi nồng độ HC cũng giảm đi đáng kể.
Biểu đồ 5.1:Biến đổi của NOxvà HC theo sự thay đổi của tốc độ động cơ
Như biểu đồ 5.1, khi tốc độ thay đổi từ 1200 lên 2600 (vg/min), NOx tăng lên khoảng 7 lần. Nguyên nhân chính của vấn đề này gây bởi sự tăng đáng kể của nhiệt độ buồng cháy trong sự cháy LPG - không khí từ sự gia tăng của lưu lượng LPG ở điều kiện tốc độ cao.Trong khi đó, khi tốc độ thay đổi thì HC giảm xuống khoảng 14 lần, giảm xuống liên tục và rất nhanh.
So sánh nồng độ NOXvà HC giữa động cơ dùng LPG và xăng
Dựa vào biểu đồ bên dưới ta đã thấy động cơ sử dụng LPG phát thải nồng độ khí xả thấp hơn khi dùng động cơ xăng, LPG biến đổi đều và chậm, trong khi đó động cơ dùng xăng phát thải khí ô nhiễm cao hơn. Trong khi đó HC và NOX là 2 chất gây ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người nhiều nhất trong khí xả động cơ. Vì vậy, sử dụng động cơ LPG đảm bảo cho sức khoe con người.
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 (p pm ) Speed HC XĂNG GAS
Biểu đồ 5.2:Biến đổi của HC theo sự thay đổi của tốc độ động cơ
0 100 200 300 400 500 600 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 (p pm ) Speed NOX XĂNG GAS
Mối quan hệ giữa CO2và tốc độ động cơ 2 4 6 8 10 12 14 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 % Speed CO2 XĂNG GAS
Biểu đồ 5.4:Mối quan hệ giữa CO2 và tốc độ động cơ
Khi tốc độ động cơ tăng làm cho hàm lượng khí CO2 tăng lên. Dựa vào biểu đồ trên đây, ta thấy hàm lượng khí CO2của động cơ dung ga nhiều hơn của động cơ dùng xăng. Sở dĩ lý do như vậy là do động cơ LPG cháy sạch nhiên liệu hơn động cơ xăng, sinh ra hàm lượng khí thải CO2 nhiều hơn gây ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe của con nguời
Mối quan hệ giữa oxy và tốc độ động cơ: 2 4 6 8 10 12 14 16 18 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 (p m m ) Speed O2 XĂNG GAS
Biểu đồ 5.5:Lượng oxy trong khí xả
Khi tải gia tăng, hàm lượng NOx gia tăng đáng kể. Đây là quá trình kết hợp giữa N2 và O2 trong hỗn hợp cháy. Do đó, sự biến đổi O2 trong hỗn hợp cháy và trong sản phẩm cháy có thể là thông số tham khảo thích hợp đánh giá mức độ phát thải ô nhiễm của động cơ sử dụng nhiên liệu LPG. Các thực nghiệm sơ bộ nhằm xác đinh nồng độ O2 trong khí thải đã được thực hiện và trình bày trong Hình 5.14
Như trình bày trên hình, lượng oxy trong khí xả giảm dần khi tải tăng. Do động cơ hoạt động với tốc độ cao làm nhiệt độ buồng cháy tăng cao nên lượng oxy sẽ được sử dụng để đốt cháy nhiên liệu và cả N2làm cho oxy giảm dần.
Mối quan hệ giữa nhiệt độ động cơ và sự thay đổi tốc độ
Biểu đồ 5.6:Nhiệt độ động cơ và tốc độ động cơ
Hình 5.15 trình bày mối quan hệ giữa nhiệt độ nước làm mát động cơ khi tải thay đổi. Trên đồ thị, nhiệt độ động cơ tăng khi tốc độ động cơ tăng. Ở cùng tốc độ, nhiệt độ động cơ xăng thấp hơn động cơ dùng LPG, động cơ dùng xăng nhiệt độ nằm trong khoảng 70 ÷ 80oC và 84 ÷ 100oC đối với động cơ sử dụng LPG.
KẾT LUẬN
Sau một thời gian làm đề tài chúng em đã tổng hợp được các phương án điều khiển cung cấp LPG cho động cơ, các lý do để đưa động cơ sử dụng nhiên liệu sạch LPG vào sử dụng phổ biến trên thị trường Trên cơ sở đó chúng em đã lựa chọn phương án đo kiểm lại nồng độ khí xả trên mô hình động cơ của nhà trường. Mặc dù các thông số không đạt đuợc như kết quả của các nhà nghiên cứu truớc đây nhưng nó đã diễn tả đúng với thực tiễn. Vì lý do khách quan động cơ cũ, nhiều chi tiết không còn hoạt động tốt nên các thông số không được xác thực. Nhưng động cơ sử dụng nhiên liệu hóa lỏng LPG có mức phát thải ô nhiễm môi trường thấp hơn động cơ xăng, đáp ứng được yêu cầu của thí nghiệm.
Hướng phát triển của đề tài: Sau khi thực hiện quá trình đo kiểm khí xả giữa động cơ xăng và động cơ chuyển đổi sang dùng LPG ta nên đưa ra sử dụng rộng rãi trên thị trường bởi vì:
Hiện nay động cơ sử dụng bộ chế hòa khí còn khá nhiều, nó lại cháy không sạch, thải khí ô nhiễm khá nhiều
Chi phí cho việc chuyển đổi tương đối rẻ
Bên cạnh đó nhà nước cần có những chính sách khuyến khích chuyển đổi sang dùng nhiên liệu sạch LPG như:
Phụ một phần chi phí cho các xe chuyển đổi sang dùng nhiên liệu LPG
Xây dụng thêm các trụ nạp LPG để xe chạy LPG có thể ứng dụng trên nhiều tỉnh thành trong cả nước.