Bình nhiên liệu tiêu chuẩn dung tích 250ml

Bình đo được lắp ráp cớ định trên xe, nhiên liệu sẽ được cung cấp vào bình và đưa tới bộ chế hòa khí của động cơ.

3.2.4. Đồng hồ đo nhiệt độ với dải nhiệt độ lớn

Hình 3.14. Đồng hồ đo nhiệt độ cổ nạp

69

3.2.5. Thiết bị đo phát thải của AVL

Hình 3.15. Thiết bị đo phát thải của xe trong quá trình thử nghiệm

Thiết bị Digas 4000 của hãng AVL dùng để đo phát thải đợng cơ trong quá trình chạy khơng tải.

3.2.6. Nhiên liệu thử nghiệm

Nhiên liệu dùng trong thử nghiệm bao gồm xăng Mogas 92 và ethanol với bảng quy chuẩn được đưa ra như trong bảng 3.2 và bảng 3.3:

Bảng 3.2. Quy chuẩn tính chất ethanol dùng trong thí nghiệm

Tên chỉ tiêu Mức Phương pháp thử

1. Hàm lượng ethanol, % thể

tích, khơng nhỏ hơn 92,1 TCVN 7864 (ASTM D 5501) 2. Hàm lượng methanol, %

thể tích, khơng lớn hơn 0,5 TCVN 7894 (EN 14110) 3. Hàm lượng nước, % thể

tích, khơng lớn hơn 1,0 TCVN 7893 (ASTM E 1064) 4. Đợ axit (tính theo axit

axetic CH3COOH), % khối lượng, không lớn hơn

0,007 TCVN 7892 (ASTM D 1613)

5. Hàm lượng clorua vô cơ,

mg/kg, không lớn hơn 40

TCVN 7716 (ASTM D 4806) (Phụ lục A)

Bảng 3.3. Quy chuẩn tính chất của Mogas 92

Tên chỉ tiêu Xăng

khơng chì Phương pháp thử

Mogas 92 1.Trị số octan min

Theo phương pháp nghiên cứu

RON 92

70 Theo phương pháp moto

MON 81 ASTM D2700

2.Hàm lượng chì g/l, max 0,013 TCVN 7143:2002 (ASTM D3237) 3.Thành phần cất phân đoạn

TCVN 2698:2002 (ASTM D86) Điểm sôi đầu 0C Báo cáo

10% thể tích 0C , max 70 50% thể tích 0C , max 120 90% thể tích 0C , max 190 Điểm sơi ći 0

C 215

Cặn ći % thể tích, max 2,0 4.Ăn mòn mảnh đồng ở

500C/3 giờ, max loại 1

TCVN 2694:2000 (ASTM D130)

5.Hàm lượng nhựa thực tế (đã rửa dung môi), mg/100 ml, max.

5 TCVN 6593:2000 (ASTM D381)

6.Độ ổn định ơxy hóa, phút,

min. 480

TCVN 6778:2000(ASTM D525)

7.Hàm lượng lưu huỳnh,

mg/kg, max. 500

TCVN 6701:2000(ASTM D2622) / ATSM D 5453

8. Áp suất hơi (Reid) ở

37,80C, kPa. 43-75

TCVN 7023:2002 (ASTM D4953) / ASTM D5191

9. Hàm lượng benzen, % thể

tích, max. 2,5 TCVN 6703:2000 (ASTM D3606) / ASTM D4420 10.Hydrocacbon thơm, % thể tích, max. 40 TCVN 7330:2003 (ASTM D1319)

11.Olefin, % thể tích, max. 38 TCVN 7330:2003 (ASTM D1319) 12.Hàm lượng oxy, % khối

lượng, max. 2,7 TCVN 7332:2003(ASTM D4815) 13.Khối lượng riêng (ở 150C),

kg/m3. 0,728

TCVN 6594:2000 (ASTM D1298) /ASTM D 4052

14.Hàm lượng kim loại

(Fe,Mn),mg/l, max 5 TCVN 7331:2003 (ASTM D3831) 15.Ngoại quan Trong,

khơng có tạp chất

ASTM D 4176

RON: Reseach Octane Number

MON: Motor Octane Number, chỉ áp dụng khi có yêu cầu.

4.3. Lắp ráp và hiệu chỉnh bộ chế hòa khí trên xe

71

nhỏ (khoảng 0,4 – 1mm) do đó trong thực tế rất khó xác định cũng như gia cơng các bợ giclơ có kích thước như vậy. Trong nghiên cứu dùng này dùng các mũi khoan tiêu chuẩn để gia công lỗ giclơ rồi tiến hành kiểm nghiệm lại bằng thiết bị đo chuyên dùng để xác định đường kính sau khi gia cơng. Theo như tình toán lý thuyết và căn cứ theo điều kiện gia công khoan lỗ giclơ tại Việt Nam nên trong phạm vi nghiên cứu đề tài sử dụng 4 cặp giclơ chính + giclơ không tải đó là các cặp được đưa ra như trong bảng 3.4:

Bảng 3.4. Thông số các cặp giclơ

Cặp 1 Cặp 2 (gốc) Cặp 3 Cặp 4 0, 78 0, 5 C kt     0, 7 0, 4 C kt     0, 8 0, 5 C kt     0, 9 0, 5 C kt    

Hình ảnh các kích thước của các cặp giclơ được đưa ra trong Hình 3.16.

Hình 3.16. Các bợ giclơ dùng trong quá trình nghiên cứu

Trên Hình 3.17. thể hiện quá trình tháo lắp bợ chế hòa khí xe máy và thay thế cặp giclơ để tiến hành thử nghiệm thực tế. Các cặp giclơ sẽ được lần lượt tiến hành thay thế rồi thử nghiệm chạy ổn định trên đường thực và tiến hành đo xác định lượng tiêu hao nhiên liệu.

72

Tháo bợ chế hịa khí Tiến hành thay thế giclơ

Hình 3.17. Thay thế các bợ giclơ có các đường kính khác nhau vào bợ chế hịa khí

3.4. Quy trình và chế độ thử nghiệm

Kết quả thử nghiệm được phân tích trên cơ sở thử nghiệm đối chứng tiêu hao nhiên liệu xăng trên bộ chế hòa khí nguyên bản và tiêu hao nhiên liệu ethanol khi thay thế tương ứng với các bợ giclơ có đường kính khác nhau vào chế hòa khí. Chế độ thử nghiệm được lựa chọn là chế độ xe chạy trên đường thực với vận tốc được giữ cố định (khoảng 25-30 km/h) tại tay số 4, tổng quãng đường thử nghiệm cho một mẫu thử nghiệm là 4 km. Ngoài ra tương ứng với mỗi mẫu giclơ thử nghiệm sẽ phân tích thêm đối chứng phát thải của xe tại chế độ không tải thông qua thiết bị Digas 4000. Tất cả các thử nghiệm đều được thử lặp lại ba lần để lấy kết quả trung bình làm dữ liệu đánh giá.

Trong quá trình thử nghiệm tương ứng với mỗi mẫu thử các vấn đề phát sinh sẽ được ghi chép lại để đánh giá độ ổn định của xe.

3.5. Quá trình đo thử nghiệm

3.5.1. Kiểm tra nồng độ ethanol và chuẩn bị bình đo nhiên liệu

Nhiên liệu ethanol dùng trong quá trình thử nghiệm là nhiên liệu ethanol tiêu chuẩn có nồng đợ ethanol lớn hơn 99,5%. Tuy nhiên do đặc tính hút ẩm nên trong quá trình sử dụng và bảo quản ethanol dễ dàng hút nước và sẽ làm giảm nồng độ (tăng hàm lượng nước), điều này sẽ ảnh hưởng nhiều đến tính chất lý hóa của ethanol và sẽ tác động trực tiếp đến đặc điểm hình thành hỗn hợp và cháy của nhiên liệu. Do vậy nhiên liệu trước khi thử nghiệm trên xe được xác định lại nồng độ thông qua thiết bị đo tỷ trọng kế, nhiệt độ nhiên liệu được đưa về nhiệt độ tiêu

73

chuẩn là 15ºC. Quá trình xác định nồng đợ ethanol được đưa ra trong hình 3.18

Hình 3.18. Đo nồng đợ ethanol

Tiêu hao nhiên liệu được xác định bằng phương pháp đo thể tích. Bình đo nhiên liệu là bình nhiên liệu chuẩn với dung tích 250 ml. Hình ảnh cung cấp nhiên liệu và bình đo nhiên liệu được đưa ra trong hình 3.19

Hình 3.19.Tiếp nhiên liệu chuẩn

3.5.2. Điều chỉnh ổn định cho xe

Sau khi láp ráp hoàn chỉnh tiến hành kiểm tra và điều chỉnh động cơ chạy ổn định ở chế độ không tải, mở ga và thay đổi chế độ tay ga để kiểm tra sự ổn định.

74

Hình 3.20. Điều chỉnh vít ga

Hình 3.21. Điều chỉnh vít khơng tải

Giá trị hiệu chỉnh đối với hai vít xăng và vít không tải xác định được trong bảng 3.4

Bảng 3.5. Kết quả điều chỉnh cho hai vít khơng tải và vít xăng

Vít khơng tải Vít xăng

Điều chỉnh Nới ra khoảng 2 vịng tính từ vị trí xiết chặt ớc

Nới ra khoảng 4 vịng từ vị trí xiết

chặt ớc

3.5.3.Tiến hành chạy thử nghiệm trên đường

Chọn cung đường thử nghiệm là khuôn viên trường ĐH Bách Khoa, tổng chiều dài thử nghiệm là vào 4 km (tương đương 4 vòng sân). Để đảm bảo quá trình thử nghiệm được an toàn,chọn thời gian thử nghiệm vào ngày nghỉ thứ 7 & chủ nhật.

75

Hình 3.22. Chạy thử nghiệm xe

Hình 3.23. Kết thúc chạy thử nghiệm và đo tiêu hao nhiên liệu

3.5.4. Kết quả chạy thực nghiệm

3.5.4.1. Tiêu hao nhiên liệu

Sau khi tiến hành chạy thử nghiệm trên đường thử, kết quả thử nghiệm được thể hiện qua Bảng 3.5

76

Bảng 3.6. Các thông số trong quá trình chạy thực nghiệm xe

STT Nhiên liệu Đường kính giclơ (mm) Quãng đường chạy (km) Thời gian (s) Vận tốc trung bình (km/h) THNL (ml/100km) Mức tăng so với xăng (%) 1 Xăng 0, 7 0, 4 C kt     4 550 26,18 1625 0 2 Ethanol 0, 78 0, 5 C kt     4 552 26,08 1755 8 3 Ethanol 0, 8 0, 5 C kt     4 532 27,06 1850 13,8 4 Ethanol 0, 9 0, 5 C kt     4 608 25,17 2750 69 5 Ethanol (Có sấy cổ nạp) 0, 78 0, 5 C kt     4 550 26,06 1750 7,7

Qua bảng số liệu trên ta thấy:

Trường hợp 1: Khi dùng bợ giclơ ngun thủy (đường kính lỗ giclơ chínhΦc = 0,7

và đường kính giclơ không tải Φkt = 0,4), sử dụng nhiên liệu xăng A92, mức tiêu hao nhiên liệu thực tế là: 1625 ml/100km.

Trường hơp 2: Khi thay bợ giclơ (đường kính lỗ giclơ chính Φc = 0,78 và đường kính giclơ khơng tải Φkt = 0,5), sử dụng nhiên liệu ethanol E100, mức tiêu hao thực tế là 1755ml/100km, ta thấy mức tiêu hao nhiên liệu tăng không nhiều so với trường hợp 1, chỉ vào khoảng 8%.

Trường hợp 3: Khi thay bộ giclơ (đường kính lỗ giclơ chính Φc = 0,8 và đường kính giclơ không tải Φkt = 0,5), sử dụng nhiên liệu ethanol E100, mức tiêu hao thực tế 1850 ml/100km, ở trường hợp này mức tiêu hao tăng khoảng 13,8%, nói chung mức tiêu hao vẫn ở ngưỡng chấp nhận được.

77

Trường hợp 4: Khi thay bộ giclơ (đường kính lỗ giclơ chính Φc = 0,9 và đường kính giclơ khơng tải Φkt = 0,5), sử dụng nhiên liệu ethanol E100, mức tiêu hao nhiên liệu tăng lên rõ rệt, mức tăng khoảng 69%.

Trường hợp 5:Sử dụng bợ giclơ trong trường hợp 2 với (đường kính lỗ giclơ chính Φc = 0,78 và đường kính giclơ không tải Φkt = 0,5), nhưng sử dụng thêm hệ thớng sấy nóng cổ hút, hình 3.24. Trong trường hợp này mức tiêu hao nhiên liệu chỉ tăng 7,7%, tức là giảm 0,3% so với trường hợp 2 (không sấy nóng cổ nạp). Kết quả này cho thấy việc sấy nóng cổ nạp đã góp phần làm tăng khả năng bay hơi của ethanol trên đường nạp (bù trừ năng lượng cần thiết hóa hơi ethanol E100). Đây là cơ sở để quá trình cháy được diễn ra tớt hơn và cháy kiệt hơn.

Hình 3.24. Hệ thơng sấy nóng cổ nạp

So sánh mức tiêu hao nhiên liệu của 5 trường hợp trên được thể hiện trong Hình 3.25.

78

Hình 3.25. Đồ thị so sánh tiêu hao nhiên liệu

Kết quả thử nghiệm cho thấy ở trường hợp 2 và 5 mức tiêu hao là ít nhất. Trong đó trường hợp 5 có ưu việt hơn và thỏa mãn yêu cầu cung cấp nhiệt hơn để hóa hơi nhiên liệu. Đây là trường hợp được lựa chọn cho các thử nghiệm tiếp theo.

3.5.4.2. Phát thải của xe ở chế độ không tải

Các bước thử nghiệm phát thải của động cơ khi chạy ở chế độ không tải: Động cơ được vận hành ở chế độ không tải, tớc đợ vịng quay n = 1400 vòng/phút.

(1) Sử dụng bộ chế hòa khí nguyên thủy (Φc = 0, 7;Φkt = 0,4) , nhiên liệu là xăng A92

(2) Sử dụng bộ giclơ ở trường hợp 2 với thủy (Φc = 0,78 ; Φkt = 0,5),có hệ thớng sấy nóng cổ nạp, nhiên liệu sử dụng ethanol E100.

Kết quả thử nghiệm đươc đưa ra qua bảng 3.6 và đồ thị hình 3.26.

Ti ê u h ao n h iê n li ệ u (m l/ 100km ) Trường hợp 8% 7,7% TH 1 TH 2 TH 3 TH 4 TH 5

79

Bảng 3.7. Phát thải của động cơ ở chế độ không tải khi chạy xăng Mogas 92 so với khi chạy ethanol E100

Phát thải Xăng Ethanol % Giảm phát thải

HC(PPM) 650 317 51

CO(%) 0,9 0,38 57,7

NOX(PPM) 6,2 0,16 97

Hình 3.26. Đồ thị độ giảm phát thải của xe khi chạy ethanol

Từ kết quả trên ta thấy rằng mặc dù lượng tiêu hao nhiên liệu của ethanol tăng so với xăng nhưng bù lại thì lượng phát thải giảm đáng kể, có nồng đợ CO giảm 57,7%, HC giảm 51%, NOx giảm 97%.

3.5.4.3. Thử nghiệm khả năng tăng tốc

Chọn quãng đường thẳng mặt đường khơ ráo, khơng có chướng ngại vật với chiều dài là 300 m, để ở số 3.

Sử dụng bợ giclơ ngun thủy (đường kính lỗ giclơ chính Φc = 0,7 và đường kính giclơ khơng tải Φkt = 0,4), khi chạy xăng A92.

Sử dụng bợ giclơ (đường kính lỗ giclơ chính Φc = 0,78 và đường kính giclơ khơng tải Φkt = 0,5), có hệ thớng sấy nóng cổ nạp và sử dụng ethanol E100.

80

Bảng 3.8. Khả năng tăng tốc ở tay số 3.

Nhiên liệu

Phạm vi tăng tốc (km/h)

Thời gian tăng tốc (giây)

Nhiệt độ cổ nạp tại thời điểm kết thúc

thử nghiệm

Xăng 0 - 65 18 570

Ethanol(có sấy nóng cổ nạp) 0 - 65 18 280

Như vậy khả năng tăng tốc của xe ở tay số 3 từ tốc độ 0-65km/h khi chạy ethanol E100 tương tự như nhiên liệu xăng. Tuy nhiên nhiệt độ đường nạp giảm mạnh nếu không lắp hệ thống luân hồi khí xả do mất nhiệt cho quá trình hóa hơi ethanol. Đây là cơ sở để tăng hệ số nạp so với trường hợp sử dụng nhiên liệu xăng. Nhờ có sấy nóng nhiệt này đã được nâng lên, tránh được hiện tượng đóng băng trên đường nạp.

3.6. Kết luận chương 3

Trong quá trình nghiên cứu đề tài đã thực hiện được những nội dung sau: Hệ thớng sấy nóng cổ nạp khắc phục hiện tượng đóng băng trên đường nạp và giúp ethanol E100 bay hơi tốt hơn, giảm tiêu hao nhiên liệu, hệ thống hút ẩm… Kết quả này cho thấy việc sấy nóng cổ nạp đã góp phần làm tăng khả năng bay hơi của ethanol trên đường nạp (bù trừ năng lượng cần thiết hóa hơi ethanol E100). Đây là cơ sở để quá trình cháy được diễn ra tớt hơn và cháy kiệt hơn.

Sau khi cải tiến hệ thống nhiên liệu và đưa vào chạy thử nghiệm thực tế trên xe, xác định được đường kính giclơ chính Φc = 0,78 và đường kính giclơ không tải

Φkt = 0,5 là phù hợp (kết quả thực nghiệm trường hợp 5).

Từ kết quả đo phát thải của động cơ khi chạy ở chế độ không tải ta thấy rằng mặc dù lượng tiêu hao nhiên liệu của ethanol tăng so với xăng nhưng bù lại thì lượng phát thải giảm đáng kể. Trong đó nồng đợ CO giảm 57,7%, HC giảm 51%, NOx giảm 97%.

Tuy vậy vẫn cịn mợt sớ thí nghiệm chưa được thực hiện như xác định hiệu quả của lọc khí, mức đợ ảnh hưởng của nhiên liệu ethanol E100 tới hệ thống nhiên liệu.

81

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận

Luận văn đã nghiên cứu khái quát về nhiên liệu sinh học ethanol từ tính chất lý hóa, ngun liệu sản xuất, cơng nghệ sản xuất, hướng phát triển của nhiên liệu sinh học và những ảnh hưởng của ethanol đến động cơ. Luận văn cũng đánh giá tình hình sản xuất và sử dụng ethanol trên thế giới và ở Việt Nam.

Nghiên cứu đã chế tạo thành cơng đường nạp của đợng cơ có tận dụng năng lượng khí xả để sấy nóng khí nạp. Ngoài ra, một bộ phận hút ẩm cho không khí đặt tại lọc khí của động cơ cũng được chế tạo nhằm hạn chế hiện tượng hút ẩm vào đường nạp của động cơ trong các trường hợp độ ẩm môi trường quá cao.

Nghiên cứu đã xác định được kích thước tốt nhất đối với lỗ giclơ để đảm bảo động cơ làm việc với nhiên liệu cồn đới E100 có đặc tính gần giớng với đợng cơ nguyên thủy sử dụng xăng. Căn cứ theo kết quả tính tốn và thực nghiệm, giclơ chính thích hợp nhất cho việc sử dụng nhiên liệu ethanol E100 thay thế xăng có đường kính bằng 114,3% (từ 0,7mm lên 0,78 mm) và giclơ khơng tải có đường kính bằng 125% (từ 0,4mm lên 0,5mm) so với đường kính của các giclơ nguyên thuỷ.

Kết quả thử nghiệm tiêu thụ nhiên liệu trên đường cho thấy xe máy dùng bộ chế hòa khí cải tiến sang sử dụng nhiên liệu E100 có lượng tiêu hao nhiên liệu lớn hơn so với khi chạy nhiên liệu xăng 7,7%, tính trong quãng đường chạy 4km, tốc độ xe giữ ổn định khoảng 26km/h. Khả năng tăng tốc của xe ở tay số 3 từ 0km/h đến 65km/h là tương đồng khi sử dụng nhiên liệu E100 so với khi sử dụng xăng.

Việc sử dụng ethanol E100 làm nhiên liệu thay thế xăng sẽ làm giảm đáng kể ô nhiễm môi trường. Kết quả đo phát thải của động cơ khi chạy ở chế độ không tải giảm đáng kể. Nồng độ CO giảm 57,7%, HC giảm 51% và NOx giảm 97%.

Kết quả thử nghiệm cũng khẳng định rằng xe chạy ổn định trên đường ở mọi chế độ hoạt động, mặc dù vậy xe vẫn cịn khó khởi đợng hơn so với sử dụng xăng lúc nhiệt độ động cơ thấp.

82

Hướng phát triển

Trong thời gian tới, nghiên cứu cần phát triển theo các hướng sau:

Tăng tỉ số nén của động cơ, tiến hành đo công suất, tiêu hao nhiên liệu và phát