CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
4.3. Thử nghiệm và đánh giá kết quả
Sau q trình tính tốn và thử nghiệm tìm ra được đặc tính tối ưu cho bộ
chuyển đổi nhiên liệu cho xe gắn máy, tiến hành gá lắp xe thử nghiệm lên băng thử xe gắn máy Chassis Dynamometer 20’’.
Từ những kết quả đo đạc thực nghiệm sẽ tiến hành so sánh, phân tích, đánh giá kết quả của sự khác biệt giữa xe gắn máy sử dụng nhiên liệu xăng RON92 trên thị trường và xe gắn máy sử dụng nhiên liệu biogas nén có lắp đặt bộ van ba chức năng.
Trên cơ sở các giá trị thể hiện quan hệ giữa áp suất chỉ thị pi trong xy lanh theo tốc độ góc trục khuỷu của động cơ (nhận được từ cảm biến áp suất và cảm
biến tốc độ) ứng với góc đánh lửa sớm của xe nguyên bản. Luận án tiến hành xử lý
các số liệu và tính tốn xây dựng quy luật biến thiên áp suất chỉ thị pi trong xy lanh theo tốc độ góc của động cơ (ứng với góc đánh lửa sớm của xe nguyên bản) cho hai
loại nhiên liệu xăng RON92 và biogas nén có 85% CH4. Ngồi ra, kết quả tính tốn cịn sử dụng để vẽ đồ thị công chỉ thị và các tính tốn khác. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 180 240 300 360 420 480 540 P (Bar) CA (Deg)
Hình 4.11: Diễn biến áp suất theo góc quay trục khuỷu của động cơ xe gắn máy Honda wave α 110cc 0 10 20 30 40 50 60 0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060 0,070 0,080 0,090 0,100 0,110 P (Bar)
Hình 4.12: Đồ thị cơng chỉ thị chu trình của động cơ xe gắn máy Honda wave α 110cc ứng với nhiên liệu xăng RON 92 và biogas 85%CH4
Hình 4.11 giới thiệu biến thiên áp suất chỉ thị pi trong xy lanh theo tốc độ góc trục khuỷu của động cơ xe gắn máy Honda wave α 110cc (ứng với n = 3000
vòng/phút). Qua đồ thị cho thấy, biến thiên áp suất trong buồng cháy động cơ xe
gắn máy Honda wave α 110cc khi sử dụng nhiên liệu xăng RON92 khá tốt, phản ánh quy luật tăng lên mạnh mẽ của áp suất trong buồng cháy và đạt giá trị cực đại
Diễn biến áp suất với nhiên liệu Xăng RON 92
Diễn biến áp suất với nhiên liệu biogas (85% CH4)
Sử dụng Xăng RON 92
Sử dụng biogas với 85% CH4
pmax 58 bar sau điểm chết trên 10 độ góc quay trục khuỷu. Trong khi đó, diễn biến áp suất trong buồng cháy động cơ xe gắn máy Honda wave α 110cc khi sử dụng nhiên liệu biogas 85% CH4 có quy luật tăng giống như khi sử dụng xăng RON92 nhưng giá trị cực đại chỉ đạt pmax 34,5 bar và kéo dài sau điểm chết trên khoảng 19 độ góc quay trục khuỷu. Điều này có thể giải thích do hỗn hợp biogas có hàm lượng methane chưa đủ cao (chỉ đạt 85% CH4) nên quá trình cháy tương đương với hỗn hợp nghèo (lỗng); hơn nữa tỷ lệ cịn lại khơng thuần là khơng khí mà có cả khí tạp chất và khí trơ, đã làm cản trở quá trình cháy, tốc độ lan tràn màng lửa thấp hơn, nên tốc độ tăng áp suất trong giai đoạn cháy chính của biogas nhỏ hơn so với xăng.
Khi giữ nguyên góc đánh lửa sớm và chế độ thử nghiệm thì diện tích đồ thị cơng khi sử dụng nhiên liệu biogas đều giảm hơn so với xăng (hình 4.12). Điều này nói lên rằng tốc độ cháy của hỗn hợp xăng – khơng khí tốt hơn so với biogas –
khơng khí.
Hình 4.13 và hình 4.14 là đồ thị mô tả diễn biến áp suất và công chỉ thị chu trình từ thực nghiệm của động cơ xe gắn máy Honda wave α 110cc khi chạy bằng biogas nén chứa 85% CH4, góc đánh lửa sớm khơng thay đổi và bướm ga mở hoàn toàn ứng với các số vòng quay trục khuỷu (3000, 3620, 4070, 5360 vòng/phút).
0 5 10 15 20 25 30 35 40 180 240 300 360 420 480 540 P (bar) CA (Deg)
Hình 4.13: Diễn biến áp suất theo góc quay của trục khuỷu của động cơ xe gắn máy Honda wave α 110cc ứng với các tốc độ góc của trục khuỷu khác nhau
n= 3000v/ph n= 3620v/ph
n= 4070v/ph n= 5360v/ph
0 5 10 15 20 25 30 35 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 P (Bar) V (lit)
Hình 4.14: Đồ thị cơng chỉ thị chu trình của động cơ xe gắn máy Honda wave α 110cc thực nghiệm
Bằng phương pháp tích phân số, tiến hành xây dựng đồ thị cơng ở hình 4.12. Sau đó tính tốn được cơng chu trình sinh ra trong buồng cháy động cơ xe gắn máy Honda wave α 110cc sử dụng xăng RON92 là 106,369 J/cyc; trong khi đó cơng chu trình của động cơ xe gắn máy Honda wave α 110cc sử dụng nhiên liệu biogas nén với 85% CH4 chỉ ra là 75,842 J/cyc; tức là cơng chu trình của động cơ sử dụng
nhiên liệu biogas (85% CH4) chỉ bằng 71,30% đối với động cơ sử dụng nhiên liệu xăng RON92.
Trên cơ sở đồ thị cơng chỉ thị, tính tốn xác định được công suất
sinh ra ở động cơ xe gắn máy Honda wave α 110cc khi sử dụng biogas
(85% CH4) với tốc độ n= 5360
vòng/phút tương ứng là 3,388 kW
(hình 4.15); trong khi cơng suất sinh ra khi dùng xăng RON92 cũng ở số
vịng quay đó đạt 4,75 kW. n= 3000v/ph n= 3620v/ph n= 4070v/ph n= 5360v/ph 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 Ni (kW) n (vịng/phút)
Hình 4.15: Biến thiên cơng suất theo tốc độ góc trục khuỷu của động cơ xe gắn máy
Honda wave α 110cc thực nghiệm