- COOAB Màng
c. Chuyển đổi động cơ đánh lửa cưỡng bức
3.3.1. Đối với động cơ đốt cháy cưỡng bức
Hình 2.2.14a biểu diễn các đường đặc tính về giới hạn bén lửa, tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu/khơng khí lý thuyết, các đường hỗn hợp hoạt động được cho động cơ đốt cháy cưỡng bức của nhiên liệu biogas theo thành phần CO2 trong biogas và tỷ lệ hỗn hợp khơng khí/nhiên liệu. Trong thực tế, đối với nhiên liệu biogas, các tỷ lệ A/F mà động cơ đốt cháy cưỡng bức cĩ thể hoạt động được là khoảng từ 6 - 10 tùy theo tỷ lệ CO2 trong nhiên liệu.
Hình 2.2.14b biểu diễn các đường đặc tính của các nhiên liệu biogas cĩ thành phần methane và CO2 khác nhau theo nhiệt độ ngọn lửa và tỷ lệ tương đương của hỗn hợp nhiên liệu/khơng khí. Khi thành phần methane trong biogas tăng thì nhiệt độ ngọn lửa cũng tăng, nhiệt độ của ngọn lửa cũng đạt cực đại ứng với tỷ lệ tương đương của hỗn hợp nhiên liệu/khơng khí bằng 1.
Hình 2. 14Một số đặc tính của nhiên liệu biogas
Hình 2.14 cho thấy các đặc điểm của áp suất trong xilanh động cơ khi sử dụng nhiên liệu biogas. áp suất cực đại trong xy lanh thấp hơn so với sử dụng với nhiên liệu xăng. áp suất cực đại tăng khi thành phần CO2 trong biogas giảm và ngược lại, khi thành phần CO2 trong nhiên liệu càng tăng thì áp suất cực đại đạt được trong xy lanh cũng càng trễ hơn (Hình 2.2.15a). Khi tăng tỷ số nén động cơ cũng sẽ làm tăng áp suất cực đại trong xylanh (Hình 2.2.15b).
Hình 2. 15 Đặc điểm áp suất quá trình cháy trong xy lanh động cơ khi sử dụng nhiên liệu biogas.
(a) (b)
Hình 2. 16So sánh đặc tính ngồi của động cơ khi sử dụng nhiên liệu biogas
Hình 2.2.16 cho thấy các đường đặc tính ngồi của động cơ khi sử dụng nhiên liệu biogas. Nhìn chung cơng suất động cơ giảm so với sử dụng nhiên liệu xăng.
Hình 2.2.17 cho thấy đặc điểm về suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ dùng
biogas. Khi thành phần CO2 trong biogas tăng thì suất tiêu hao nhiên liệu cũng tăng. Hình 2.2.18 cho thấy đặc tính của hiệu suất moment động cơ, hình 3.8 cho thấy đặc điểm phát sinh ơ nhiễm NOx của động cơ sử dụng nhiên liệu biogas, khi thành phần CO2 trong biogas tăng thì hiệu suất moment động cơ và sự phát sinh NOx giảm và ngược lại.
Trang 38
Wong J.K.S (1977)
Hình 2. SEQ Hình_2. \* ARABIC 17Đặc điểm cơng suất và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ dùng
Hình 2. 19Đặc điểm phát sinh ơ nhiễm NOx khi động cơ dùng nhiên liệu biogas
Hình 2.2.20 cho thấy đặc điểm phát sinh ơ nhiễm HC và CO của nhiên liệu biogas khi được sử dụng cho động cơ đốt trong. So với khí thiên nhiên, ở biogas ơ nhiễm HC và CO cao hơn đơi chút.
Hình 2. 20Đặc điểm phát sinh ơ nhiễm HC và CO của nhiên liệu biogas khi sử dụng cho động cơ đốt trong.
Hình 2. 21 Vận tốc cháy rối của nhiên liệu biogas với thành phần methane khác nhau
Hình 2.2.21 cho thấy vận tốc cháy rối cực đại của nhiên liệu biogas thấp hơn so với nhiên liệu CNG. Vận tốc cháy rối càng giảm khi chất lượng biogas càng thấp.
Do vận tốc cháy rối giảm, nên thời gian cháy của hỗn hợp nhiên liệu biogas cũng dài hơn so với CNG. (Hình 2.2.22)
Từ các đặc điểm trên, để nâng cao hiệu suất khi sử dụng nhiên liệu biogas cho động cơ đánh lửa cưỡng bức, người ta thường nghiên cứu áp dụng các biện pháp giúp đốt cháy nhanh hỗn hợp nhiên liệu trong buồng cháy động cơ. Hình2.2.23 cho thấy
việc áp dụng biện pháp đốt cháy nhanh giúp cải thiện rõ rệt hiệu suất của động cơ khi hoạt động với nhiên liệu biogas.
Hình 2. 22 Vận tốc cháy rối của nhiên liệu biogas với thành phần methane khác nhau
Hình 2. 23 Biện pháp đốt cháy nhanh giúp cải thiện hiệu suất động cơ khi sử dụng với nhiên liệu biogas
Hình 2.2.24 cho thấy khi bổ sung H2 vào nhiên liệu khí biogas, tốc độ cháy của hỗn hợp nhiên liệu sẽ tăng lên, ở đây δ là hệ số bổ sung khí H2.
Hình 2. 24 Ảnh hưởng của việc bổ sung H2 đến tốc độ cháy của nhiên liệu khí biogas