ĐẾN KHÍ THẢI CỦA ĐễNG CƠ D12 .....................- 123docz.net

THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI ĐIỂM PHUN LPG

ĐẾN KHÍ THẢI CỦA ĐễNG CƠ D12 ................................

Mục đớch của việc nghiờn cứa thực nghiệm là nhằm đỏnh giỏ mức độ phự hợp

những phương ỏn của lý thuyết và đo thực nghiệm, từ đú cú đ ược những kết luận cần

thiết về mụ hỡnhđĩ xõy dựng.

Trong phạm vi của đề tài, cụng việc nghiờn cứu bao gồm:

- Thực nghiệm phun DO –LPG phun liờn tục

+ Cho động cơ chạy DO thuần tỳy đo h àm lượng cỏc chất ụ nhiễm HSU, HC, CO trong khớ xả

+ Cho động chạy hỗn hợp DO – LPG đo hàm lượng cỏc chất ụ nhiễm HSU, HC, CO

trong khớ xả

- Thực nghiệm phunDO– LPG giỏn đoạn

Cho động cơ chạy hỗn hợp nhiờn liệu kộp DO –LPG ở cỏc mức tải khỏc nhau, đo hàm lượng cỏc chấtụ nhiễm HSU, HC, CO trong khớ xả

Đặt vũi phun ở cỏc vị trớ khỏc nhau, chạy động c ơ ở những mức tải khỏc nhau, thời gian phun thay đổi, đo hàm lượng cỏc chất ụ nhiễm HSU, HC, CO trong khớ xả, so

sỏnh kết quả đo.

3.2. TRANG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM

Tồn bộ cụng việc nghiờn cứu thực nghiệm của đề t ài được tiến hành trờn động cơ

Diesel D12 và cỏc thiết bị phục vụ cú tại phũng thực hành động cơ đốt trong của Bộ mụn Động lực –Khoa Kỹ thuật Giao Thụng – Trường Đại học Nha Trang.

Cỏc thụng số hàm lượng khớ thải được nghi nhận trực tiếp bằng cỏc thiết bị hiện đại

của Khoa Kỹ thuật giao thụng v à Trung tõm đăng kiểm xe cơ giới Khỏnh Hũa.

3.2.1 Động cơ thực nghiệm D12:

+ Đặc điểm.

Là động cơ diesel một xy lanh nằm ngang, 4 kỳ, làm mỏt bằng nước kiểu bốc hơi. Nú cú ưu điểm là kết cấu gọn nhẹ, dễ di chuyển, lắp rỏp đ ơn giản, chấn động nhỏ,

nhỏ và gia cụng nghề phụ ở nụng thụn ( nh ư mỏy tuốt lỳa, mỏy nghiền, mỏy xay bột, …), cũng cú thể làm động lực cho mỏy phỏt điện, mỏy nộn h ơi cỡ nhỏ, thuyền bố cỡ

nhỏ trờn sụng và xe cộ vận tải cỡ nhỏ.

H. 3-1. Động cơ thớ nghiệm D12.

+ Cỏc thụng số kỹ thuật:

Bảng 3-1. Cỏc thụng số kỹ thuật của động cơ D12.

Nhĩn hiệu Thụng số kỹ thuật kiểu cỏch Làm mỏt - khởi động CA O PH O N G Đường kớnh xilanh 95 (mm) MÁY DIESEL S195. Một xylanh, 4 kỳ, Kiểu nằm. Làm mỏt bằng nước (kột nước và quạt giú). Tay quay. Hành trỡnh piston 115 (mm) Cụng suất định mức 12 (HP) Tốc độ quay định mức 2000 (vũng/phỳt) Thể tớch xilanh 0,815 (lớt) Tỷ số nộn 20:1 Áp suất nộn hữu hiệu trung bỡnh 6,63 (kG/cm 2 )

Suất tiờu hao nhiờn

liệu riờng 185 (g/HP.h) Áp suất phun dầu 120 ± 5 (kG/cm2) Kớch thước (dài x rộng x cao) 814 x 551 x 620 (mm) Trọng lượng 135 (kg)

+Định giờ hũa hơi của động cơ.

- Van hỳt mở 170trước điểm chết trờn - Van hỳt đúng 430sau điểm chết dưới

- Van xả mở 430trước điểm chết dưới

- Van xả đúng 170sau điểm chết trờn

- Gúc độ phun dầu trước thời hạn 16 - 170trước điểm chết trờn

3.2.2 Bỡnh chứa LPG 13kg.

Bỡnh chứa LPG cúnhiệm vụ dự trữ LPG để cung cấp cho động c ơ, khi chạy với

hỗn hợp lưỡng nhiờn liệu DO-LPG. Bỡnh chứa LPG phải đảm bảo an toàn, khụng cú hiện tượng rũ rỉ khi khụng làm việc. Và an tồn trong sử dụng. Do vậy ta sử dụng bỡnh chứa LPG cú bỏn sẵn trờn thị trường và đĩđược kiểm định an toàn.

Áp suất thiết kế: 17 kg/cm2

Áp suất làm việc lớn nhất:7 kg/cm2 Nhà chế tạo: Sài gũn GAS

Mĩ hiệu: SAIGONGAS 13.3

H.3-2: Bỡnh LPG sử dụng trong thớ nghiệm.

3.2.3 ống dẫn.

Đường kớnh x chiều rộng x chiều dài:11.5x4.5x1600(mm) Áp suất thiết kế: 200PSI(≈14.08 kg/cm2)

Áp suất làm việc: 5-7 kg/cm2

Mĩ hiệu: PAT USA RUBBER AIR HOSE x 1B W.P.200 PSI KONO

3.2.4 Bẩy lửa và đồng hồ đo ỏp suất LPG.

H. 3-4. kết cấu Bẩy lửa (Trap lamp) Áp suất thiết kế: 20 kg/cm2

Áp suất làm việc lớn nhất: 7 kg/cm2 Nhà chế tạo: Việt nam(Gia cụng) Mĩ hiệu: TL-NTU1

Nguyờn lý làm việc :

Lỳc đầu ta chứa nước bờn trong bẫy lửa với lượng sao cho khụng ngập đ ường

ra của LPG, khi dẫn dũng LPGđi vào trong bẫy lửa, do LPG nhẹ hơn nước lờn LPG đi ngược lờn chiếm phần khụng gian tr ờn, LPG này qua đườn ống dẫn tới vũi phun ỏp suất trong bẫy lửa được khống chế khoảng 3 kg/cm2.. tỏc dụng của chi tiết này dựng để

lọc LPG và khống chế khụng cho LPG chỏy ng ược trờn đường ống gõy nổ bỡnh chứa

LPG.

Trờn bỡnh ta làm 3 đường ống: 1 đường dẫn LPG vào, 1 đường ra và 1 đường

3.2.5Đồng hồ đo ỏp suất Áp suất làm việc lớn nhất:7 kg/cm2 Áp suất thiết kế: 17 kg/cm2 H. 3-5.Đồng hồ đo ỏp 3.2.6 Van điện từ. Cỡ van: G 1/4 Loại van: 2 cổng 2 vị trớ Áp suất thiết kế: 0ữ0.7 Mpa Nhà chế tạo: UNI-D Mĩ hiệu:UD-8 DC24V Áp suất làm việc lớn nhất 1 kg/cm2(≈ 0.1 Mpa) H. 3-6.Van điện từ. 3.2.7 Van điều ỏp.

Van điều ỏp cú chức năng điều chỉnh ỏp suất đầu ra theo yờu cầu sử dụng.

Trong hệ thống ỏp suất đầu vào 7kg/cm2 ỏp suất đầu ra 3kg/cm2

Cỡ van: Gẳ Áp suất thiết kế: 0.05ữ085Mpa Nhà chế tạo: S.T.N.C Mĩ hiệu: GR 2000 Áp suất làm việc lớn nhất: 1 kg/cm2(≈ 0.1 Mpa) H. 3-7.Van điều ỏp.

3.2.8 Van khúa:

Loại van: van điều chỉnh lưu lượng

Áp suất thiết kế: 17 kg/cm2

Áp suất làm việc lớn nhất: 7 kg/cm2 Nhà chế tạo: Sài gũn GAS

3.2.9 Vũi phun LPG.

Loại vũi phun:

H. 3-8. Vũi phun điện tử.

3.2.10 Van một chiều

Cú tỏc dụng ngăn khụng cho nước từ dưới bẫy lửa đi ngược lại hệ thống phớa trước nú khi ỏp suất trong hệ thống phớa sau lớn h ơn phớa trước

3.2.11 Thiết bị kiểm tra độ đục :

Thiết bị kiểm tra độ đục khớ thải động c ơ diesel MDO 2 do hĩng MAHA – Đức sản xuất kết nối với mỏy vi tớnh đ ược Cục Đăng kiểm Việt Nam kiểm chuẩn 15/06/2010 và đang đư ợc sử dụng tại Trung Tõm Đăng kiểm XCG Khỏnh Hũa.

3.2.12 Thiết bị kiểm tra HC, CO

Thiết bị do hĩng MAHA sản xuất đĩđược kiểm chuẩn và đang được sử dụng

tại Trung tõm Đăng kiểm XCG Khỏnh Hũa.

Thiết bị bao gồm buồng đo , đầu lấy mẫu và được kết nối với mỏy vi tớnh để

3.3. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHI ỆM

3.3.1 Mễ TẢ THÍ NGHIỆM

3.3.1.1 Chọn phương ỏn

+ Phương ỏn 1 :

Hệ thống cấp nhiờn liệu LPG trờn đường nạp Sử dụng hệ thống phun nhiờn liệu

LPG liờn tục vào đường nạp nhờ độ chõn khụng tại cổ gúp nạp điều khiển bằng van

tiết lưu điện tử.

H.3-10. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun nhiờn liệu LPG liờn tục trờn động cơ D12

- Nguyờn lớ hoạt động:

Nhiờn liệu khớ húa lỏng LPG ở trong bỡnh chứa 1 cú ỏp suất khoảng 17kg/cm2,

dưới ỏp suất này khi mở van chặn 3, LPG lỏng đ ược dẫn đi theo đường ống cao ỏp qua van khúa 3 đi tới van điện từ 4, khi van điện từ khúa thỡ LPG bị giữ lại trong ống cao ỏp, dưới tỏc dụng của dũng điện 24v van điện từ mở, nhiờn liệu LPG đi qua van điện từ cú ỏp suất 5-7kg/cm2. Sau đú ga tiếp tục đi qua van điều ỏp 5 ( van này cú tỏc dụng điều chỉnh ỏp suất nhiờn liệu LPG),sau khi đi qua van điều ỏp,ỏp suất ga đ ược

điều chỉnh giảm xuống 0.5kg/cm2, LPG tiếp tục đi qua van một chiều 7 tới van tiết lưu điện tử 8. Van tiết lưu 8 này được điều khiển bởi ECU 9 để điều chỉnh l ượng LPG đi đến vũi phun, phun vào đường nạp của động cơ thớ nghiệm D12. Và theo kỡ hỳt để

vào buồng đốt. Trờn động cơ cú gắn cỏc cảm biến nhiệt độ nước, cảm biến nhiệt độ

khớ xả, cảm biến tốc độ động c ơ, khi động cơ làm việc cỏc cảm biến này bỏo tớn hiệu

về bộ điều khiển trung tõm ECU để xử lớ.

+ Phương ỏn 2:

Sử dụng hệ thống phun nhiờn liệu LPG phun giỏn đoạn v ào đường nạp nhờ độ

chõn khụng tại cổ gúp nạp được trang bị thờm thiết bị điều khiển điện tử để xỏc định

thời điểm bắt đầu cung cấp LPG

Hỡnh 2.3: Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun nhiờn liệu LPG giỏn đoạn trờn động cơ D12.

H.3-11. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun nhiờn liệu LPG giỏn đoạn trờn động cơ D12

- Nguyờn Lớ hoạt động.

Nhiờn liệu khớ húa lỏng LPG ở trong bỡnh chứa 1 cú ỏp suất khoảng 17kg/cm2,

điện từ cú ỏp suất 5-7kg/cm2. Sau đú ga tiếp tục đi qua van điều ỏp 4 ( van này cú tỏc dụng điều chỉnh ỏp suất nhiờn liệu LPG), sau khi đi qua van đi ều ỏp,ỏp suất ga được điều chỉnh giảm xuống 3kg/cm2. tới bẩy lửa 8 cú gắn đồng hồ đo ỏp suất 9. Tại 8 ga được lọc qua nước rồi thoỏt ra ống cao ỏp tới van tiết l ưu 10 rồi đi đến vũi phun trờn họng nạp động cơ D12 và hũa trộn với khụng khớ nạp. Khi đú hỗn hợp LPG –khụng khớ theo kỡ hỳt do sự chờnh lệch ỏp suất bờn trong xinh lanh và ỏp suất trờn đường nạp

mà bị hỳt vào trong xi lanh động cơ kết hợp với nhiờn liệu DO để thực hiện quỏ trỡnh

chỏy. Trờn động cơ cú gắn cỏc cảm biến nhiệt độ nước, cảm biến nhiệt độ khớ xả, cảm

biến tốc độ động cơ, khi động cơ làm việc cỏc cảm biến này bỏo tớn hiệu về bộ điều

khiển trung tõm ECU để xử lớ.

Như vậy sự khỏc biệt của hai ph ương ỏn này là: phương ỏn 1 LPG đi vào đường nạp của động cơ là liờn tục và được điều khiển bằng van tiết l ưu điện tử nờn ta khụng cần quan tõm đến thời điểm bắt đầu và kết thỳc phun LPG. Phương ỏn 2 LPG được phun vào đường nạp giỏn đoạn theo kỡ nạp của động cơ nhờ cảm biến phun kết

nối với ECU nờn phương ỏn này ta ph ảitỡmđược thời điểm bắt đầu phun tối ưu nhất.

+ Phương ỏn 3:

Sử dụng hệ thống phun nhiờn liệu LPG phun trực tiếp vào buồng đốt của động cơ. Trong ba phương ỏn trờn thỡ phương ỏn 3 là khú thực hiện do việc gỏ đặt vũi phun

trờn động cơ cần phải đảm bảo độ kớn, tỡnh trạng của động cơ. Vỡ vậy, Tụi sẽ thực hiện hai phương ỏn 1 và 2 đ ể làm thớ nghiệm trờn động cơ D12.

3.3.1.2 Đặt vị trớ vũi phun

Trờn đường nạp cú nhiều vị trớ cú thể đặt vũi phun tuy nhiờn ta cần tớnh toỏn vị trớ đặt vũi phun cú lợi nhất, hiệu quả nhất trong việc cấp LPG vào khụng gian cụng tỏc.

Ta chọn hai vị trớ L0 và L1 đặt vũi phun nhiờn liệu LPG như hỡnh vẽ:

Nhỡn vào hỡnh vẽ nhận thấy vũi phunđặt tại vị trớ Lo khi phun nhiờn liệu LPG

đi vào động cơ nhanh hơn ,trọn vẹn hơn hoặc nếu tồn đọng LPG tr ờn đường nạp ớt và khi xupap nạp đúng LPG sẽ đọng lại tr ờn đường nạp và di vào buồng đốt trong kỡ nạp

tiếp theo. Tuy nhiờn do sự chiếm chỗ của LPG và khớ nạp khụng được làm mỏt nờn hệ

số khớ nạp giảm, tại vị trớ này ỏp suất và tốc độ dũng nạp lớn hơn nờn tỉ lệ hũa trộn

Nhiờn liệu LPG –khụng khớ sẽ kộm hơn ảnh hưởng tới quỏ trỡnh chỏy.

Tại vị trớ L1 đặt xa hơn nờn việc tồn đọng LPG sẽ nhiều h ơn tại vị trớ Lo nờn khi xupap nạp đúng sẽ theo đường nạp ra ngồi mụi trường làm thất thoỏt nhiờn liệu và tăng HC làm ụ nhi ểm mụi trường. Tuy nhiờn ga lỏng đi vào cú thể làm ướt thành nạp, làm mỏt cho khớ nạp cú thể làm tăng hệ số khớ nạp và một phần LPG được sấy vỡ vậy tạo được hỗn hợp chỏy sơ cấp tốt.

H.3-12. Vị trớđăt vũi phun thực trờn D12

H. 3-13 Phỏc thảo hai vị trớ đặt vũi phun Từ thụng số kỉ thuật của động c ơ thớ nghiệm ta cú:

S = 0,115 (m) ; nmax= 2000 (v/p) ; Dpt= 0,095(m ) ; dnap= 0,043( m ) ; Vh= 0.815 (l). Trờn hỡnh vẽ : Lo = 10 (mm) ; L1 = 39 (mm) Vpt = (n/60)*2 * s V nạp = Vpt*(D/d)^2 [ 5 ] t= L/Vnạp Θ= (n/60) * t * 3600= (n/60)*(L/Vnap) * 3600( độ) Từ cỏc thụng số và cụng thức trờn ta lập bảng tớnh sau: Bảng 3-2. vận tốc pittong và vận tốc nạp theo tốc độ. n(v/p) 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 vpt(m/s) 3.0666667 3.8333333 4.6 5.3666667 6.133333 6.9 7.6666667 vnap(m/s) 14.968451 18.710564 22.45268 26.19479 29.9369 33.679016 37.421129

Cho L chạy từ Lođến L1.

Bảng 3.3: vị trớ đặt vũi phunứng với gúc quay trục khuỷu

Đối với động cơ thớ nghiờm D12 ta cú gúc trựng điệp là 340. Theo tớnh toỏn

ở trờn thỡ tớnh từ thời điểm xupap nạp mở khi đặt vũi phun tại vị trớ L0 tương đương

trục khuỷu quay gúc Θ0= 32.067446 (độ) < 340 cho nờn tại gúc mở trựng điệp chỉ cú

một lượng nhỏ LPG ứng với gúc quay trục khuỷu 20 đi vào buồng đốt và thúat ra ngồi theo cửa xả. Khi đặt vũi phun tại vị trớ L1 tương đương trục khuỷu quay gúc Θ0 = 125,06 (độ). Thời gian nạp cũn lại ngắn (180+43-125,06) dẫn đến chỉ cú một phần

hũa khớ LPGđược nạp, số cũn lại sẽ thất thoỏt qua thời kỳ tr ựng điệpvà nạp tiếp ở kỳ

nạp sau.Như vậy khi đặt vũi phun LPG tại L1 là khụng khả quan vỡ thất thoỏt nhiều

nhiờn liệu LPG qua gúc trựng điệp làm tăng HC qua cửa nạp, làm tăng chi phớ nhiờn

liệu và tăng mức độ ụ nhiểm mụi trường.

 Qua phõn tớch trờn ta thấy đặt vũi phun nhiờn liệu LPG tại vị trớ Lo là phự hợp

thỏa mĩnđiều kiện trờn động cơ thớ nghiệm. 

3.3.2. XỬ Lí SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM

Số lần lấy mẫu trờn một thớ nghiệm được xỏc định theo phương phỏp lấy mẫu ngẫu nhiờn đơn giản . Với thiết bị kiểm tra khớ thải hiện nay cỏc số liệu thực nghiệm đĩ

được xử lý bằng phần mềm mỏy vi tớnh đi kốm với thiết bị kiểm tra khớ thải của Cục Đăng kiểm Việt Nam đang được sử dụng trong tất cả cỏc Trung tõm Đăng kiểm. Ở đõy

với số lần lấy mẫu là 3 lần/1điểm đĩ thỏa mĩn điều kiện độ tin cậy 95% đ ược thiết lập

cho thiết bị kiểm tra khớ thải. Sai lệch giữa 3 lần đo khụng v ượt quỏ 5% thỡ cho giỏ trị

trung bỡnh, nếu một trong 3 lần đo cú kết quả v ượt mức cho phộp thỡ quy trỡnh đo

khụng phự hợp và khụng xuất kết quả. Cú kết sốliệu đo sử dụng phần mềm Excel biểu

diễn đồ thị.

L 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.39

3.4. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

3.4.1. Kết quả thớ nghiệm phun LPG-DO liờn tục.

CHẠY DO THUẦN TÚY.

HSU(%vol) CễNG SUẤT 2.1 498 4.6 1170 6.6 1778 16.9 2650 91.6 2803

Bảng 3-3. Nồng độ HSU khi chạy DO thuần tỳy.

H.3-14. Biểu thị nồng độ HSU khi chạy DO thuần tỳy.

CHẠYDO THUẦN TÚY.

Bảng 3-4. Nồng độ HSU khi chạy hỗn hợp LPG –DO thuần tỳy.

%LPG HSU(%vol) CễNG SUẤT

25 2.1 585

25 2.5 1420

25 2.5 1770

25 4.2 2743

ĐỒ THỊ CHẠY DO THUẦN TUí

y = 0.7007e0.8852x R2 = 0.9338 0