8. NHỮNG HẠN CHẾ CỦA LUẬN ÁN
4.4. Kết quả thực nghiệm trên động cơ Cummins NTA855 và đánh giá
4.4.1. Kết quả thực nghiệm
Các bước của qui trình thử nghiệm đã được trình bày ở phần trên, đo đạc các thơng số cơng tác của động cơ khi thay đổi nhiên liệu từ DO sang B10 thơng qua các thiết bị của hệ thống phanh thủy lực và chương trình ghi nhận dữ liệu Dyno max 2010 trên máy tính.
Quan sát trong thời gian thu nhận dữ liệu, giá trị cơng suất cĩ sự dao động từ 143 Hp ÷ 146 Hp đối với cả hai trường hợp động cơ sử dụng nhiên liệu DO và B10, tương ứng với độ lệch khoảng 2% giữa giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất, điều này cho thấy sai số trong quá trình thu nhận dữ liệu từ thiết bị đo là rất nhỏ, các số liệu ghi nhận được cĩ độ tin cậy đạt 98%.
Vì đây là động cơ cao tốc nên để đảm an tồn cho động cơ và thiết bị, các van chuyển đổi dầu được đặt ngay sát vị trí đầu vào của bơm cao áp nhằm giảm chiều dài
đường ống để hạn chế lượng dầu sĩt. Một số hình ảnh quá trình thực nghiệm như trên hình 4.11.
Hình 4.11. Một số hình ảnh thử nghiệm động cơ Cummins NTA855
4.4.1.1. Kết quả ghi nhận trong thời gian khoảng 10.000 chu kỳ làm việc của động cơ khi sử dụng nhiên liệu B10 so với DO cơ khi sử dụng nhiên liệu B10 so với DO
Kết quả ghi nhận cơng suất động cơ khi sử dụng nhiên liệu B10 so với DO được trình bày như trên hình 4.12. Trong đĩ, thời gian ghi nhận dữ liệu cho một lần đo đối với một mẫu nhiên liệu khoảng 10.000 chu kỳ, mỗi giá trị cơng suất nhận được cho từng mẫu nhiên liệu trên hình 4.12 là giá trị cơng suất cĩ tần suất xuất hiện nhiều nhất trong thời gian ghi nhận, độ chênh lệch giữa giá trị thấp nhất và cao nhất hiển thị trên giao diện chương trình đo cũng được biểu thị thơng qua số liệu và độ dao động (mấp mơ) của đường tín hiệu ghi nhận giá trị. Kết quả đường tín hiệu ghi nhận giá trị đều cĩ độ dao động rất thấp, điều này cho thấy các giá trị cơng suất đo được cho mỗi mẫu nhiên liệu là tin cậy, động cơ hoạt động ổn định, hình ảnh thu được từ giao diện đo thể hiện từ hình 7.1 đến hình 7.6 trình bày trong phụ lục 7.
Hình 4.12. Kết quả thử nghiệm nhiên liệu B10 so với DO ghi nhận trong thời gian khoảng 10.000 chu kỳ làm việc của động cơ
Nhận xét:
Động cơ khi sử dụng nhiên liệu DO sau đĩ chuyển sang sử dụng nhiên liệu B10:
- Cơng suất: NDO = 145,5 Hp giảm về: NB10 = 145,3 Hp
- Vịng quay: nDO = 1210 v/p giảm về: nB10 = 1206 v/p (hình 7.1, hình 7.2 của phụ lục 7)
- Nhiệt độ khí xả: TkxDO = 305oC khơng đổi: TkxB10 = 305oC
Động cơ khi sử dụng nhiên liệu B10 sau đĩ chuyển sang sử dụng nhiên liệu DO:
- Cơng suất: NB10 = 145,3 Hp tăng thành: NDO = 145,4 Hp
- Vịng quay: nB10 = 1206 v/p tăng thành: nDO = 1214 v/p (hình 7.3 của phụ lục 7) - Nhiệt độ khí xả: TkxB10 = 305oC khơng đổi: TkxDO = 305oC
Với kết quả chuyển đổi dầu DO sang B10 và trở về lại DO, kết quả thực nghiệm nhận thấy khi động cơ chuyển sang sử dụng với nhiên liệu B10, cơng suất và vịng quay động cơ gần như khơng thay đổi (cơng suất thay đổi 0,2 Hp, vịng quay thay đổi 4-8 v/p). Sự sai lệch này là khơng đáng kể, cĩ thể kết luận rằng các thơng số kỹ thuật của động cơ gần như khơng thay đổi khi sử dụng nhiên liệu B10 thay cho DO.
4.4.1.2. Kết quả ghi nhận trong thời gian khoảng 20.000 chu kỳ làm việc của động cơ khi sử dụng nhiên liệu B10 so với DO cơ khi sử dụng nhiên liệu B10 so với DO
Tương tự như trình bày ở mục 4.4.1.1 nhưng gia tăng thời gian ghi nhận để đánh giá cơng suất của động cơ khi sử dụng nhiên liệu B10 so với DO (hình 4.13). Trong đĩ, thời gian ghi nhận dữ liệu cho một lần đo đối với một mẫu nhiên liệu tăng lên khoảng 20.000 chu kỳ, mỗi giá trị cơng suất nhận được cho từng mẫu nhiên liệu trên
145,5 145,3 145,4 144,9 145,3 145,4 144 144,2 144,4 144,6 144,8 145 145,2 145,4 145,6 145,8 146 DO B10 DO B10 DO B10 C ơng su ất ( Hp )
hình 4.13 cũng là giá trị cơng suất cĩ tần suất xuất hiện nhiều nhất trong thời gian ghi nhận.
Hình 4.13. Kết quả thử nghiệm nhiên liệu B10 so với DO ghi nhận trong thời gian khoảng 20.000 chu kỳ làm việc của động cơ
Nhận xét:
Động cơ khi sử dụng nhiên liệu DO sau đĩ chuyển sang sử dụng nhiên liệu B10:
- Cơng suất: NDO = 145,2 Hp giảm về: NB10 = 143,9 Hp
- Vịng quay: nDO = 1208 v/p giảm về: nB10 = 1201 v/p (hình 7.4, hình 7.5 của phụ lục 7)
- Nhiệt độ khí xả: TkxDO= 305oC giảm về: TkxB10 = 295oC
Động cơ khi sử dụng nhiên liệu B10 sau đĩ chuyển sang sử dụng nhiên liệu DO:
- Cơng suất: NB10 = 143,9 Hp tăng thành: NDO = 144,6 Hp
- Vịng quay: nB10 = 1201 v/p tăng thành: nDO = 1211 v/p (hình 7.6 của phụ lục 7) - Nhiệt độ khí xả: TkxB10 = 295oC tăng thành: TkxDO = 300oC
Với kết quả chuyển đổi dầu DO sang B10 và trở về lại DO, kết quả thực nghiệm nhận thấy khi chuyển đổi từ nhiên liệu DO sang sử dụng với nhiên liệu B10 trong thời gian ghi nhận 20.000 chu kỳ, cơng suất, vịng quay và nhiệt độ khí xả của động cơ đều giảm xuống so với thời gian ghi nhận trong 10.000 chu kỳ đối với cả hai loại nhiên liệu. Tuy nhiên, mức độ sụt giảm là khơng nhiều, khoảng 1,5%. Sai lệch này một phần do thao tác điều khiển động cơ, một phần do sai số từ thiết bị đo.
145,2 143,9 144,6 143,7 144,8 143,8 143 143,4 143,8 144,2 144,6 145 145,4 145,8 DO B10 DO B10 DO B10 Cơng s u ất ( Hp )
4.4.2. Đánh giá kết quả thực nghiệm
Trong quá trình sản xuất các dịng động cơ của các hãng khác nhau, việc sử dụng đúng nhiên liệu cho động cơ là rất quan trọng. Điều đĩ quyết định đến cơng suất, chất lượng cũng như tuổi thọ của động cơ. Việc sử dụng một loại nhiên liệu khơng đúng theo khuyến cáo của nhà sản xuất cĩ thể dẫn tới tình trạng ăn mịn các chi tiết bên trong động cơ, các chỉ tiêu cháy khơng đảm bảo, khơng đảm bảo cơng suất phát ra hoặc động cơ cĩ thể khơng nổ được. Chính vì vậy, điều trước tiên trong q trình thử nghiệm là phân tích các thành phần hợp chất hĩa học của loại nhiên liệu mới cĩ phù hợp với các tiêu chuẩn qui định của nhiên liệu hay khơng, điều này đã được trình bày trong nội dung chương 2.
Mặc dù thời gian chạy thử nghiệm ngắn, nhưng các chi tiết và tình trạng động cơ cũng được kiểm tra sau khi sử dụng nhiên liệu B10 so với trước khi sử dụng, đặc biệt là hệ thống phun nhiên liệu và nhĩm piston-xéc măng (trình bày trong phụ lục 4).
Từ kết quả thực nghiệm cho thấy, khi động cơ đặc trưng Cummins NTA855 cĩ cơng suất dưới 500Hp sử dụng nhiên liệu Biodiesel B10, các thơng số cơng tác của động cơ là hồn tồn tương tự như trường hợp động cơ sử dụng nhiên liệu truyền thống. Trong đĩ, chi phí nhiên liệu giờ của các mẫu nhiên liệu đo theo từng trường hợp nghi nhận được chuyển đổi theo cơng thức 4.6, suất tiêu hao nhiên liệu được xác định theo cơng thức 4.7. So sánh kết quả thực nghiệm giữa nhiên liệu B10 và nhiên liệu DO để đánh giá sự thay đổi chỉ tiêu cơng tác của động cơ được trình bày trong bảng 4.1.
Bảng 4.1. Đánh giá sự thay đổi chỉ tiêu cơng tác của động cơ khi sử dụng nhiên liệu B10 so với DO
Thời gian đo (chu kỳ) Nhiên liệu DO B10 Cơng suất, Hp(kW)
Suất tiêu hao nhiên liệu (g/kW.h)
Cơng suất, Hp(kW) Suất tiêu hao
nhiên liệu (g/kW.h) 10.000 145,5 (109,13) 273,80 145,3 (108,97) (giảm so với DO 0,14% ) 277,17 (tăng so với DO 1,23%) 145,4 (109,05) 274,00 145,3 (108,97) (giảm so với DO 0,07% ) 277,17 (tăng so với DO 1,15%) 20.000 145,2 (108,90) 275,51 143,9 (107,92) (giảm so với DO 0,9% ) 279,87 (tăng so với DO 1,58% ) 144,6 (108,45) 274,38 143,9 (107,92) (giảm so với DO 0,5%) 279,87 (tăng so với DO 2% )
Bảng 4.1 cho thấy sự sụt giảm cơng suất dẫn đến tăng suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ khi sử dụng nhiên liệu B10 so với DO cĩ độ lệch khơng lớn, từ kết quả thực nghiệm cĩ thể đánh giá độ tin cậy của kết quả mơ phỏng thơng qua mức độ chênh lệch giữa cơng suất và suất tiêu hao nhiên liệu mà cụ thể ở đây là cả thực nghiệm và mơ phỏng thì cơng suất của động cơ khi sử dụng nhiên liệu B10 đều thấp hơn so với khi động cơ sử dụng nhiên liệu DO. Điều này khẳng định việc xây dựng và hiệu chỉnh mơ hình mơ phỏng trong chương 3 là phù hợp với thực tế.