So sánh mức phát thải trung bình theo chu trình thử ECE R49 khi sử dụng góc phun sớm nguyên thủy cho thấy, sau khi giảm góc phun sớm đi 30 so với góc nguyên thủy, tương ứng với góc phun sớm 60 thì hầu hết các thành phần phát thải
VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
HV: Trần Thanh Tuấn -70- MSHV: CA120171 đều giảm , đặc bỉệt là NOx và PM. Mức giảm đối với các thành phần HC, NOx, CO và PM lần lượt là 12,0%, 20,7%, 2,5% và 7,7% so với trường hợp sử dụng đơn nhiên liệu diesel .
3.5. Kết luận chương 3
Với kết quả thử nghiệm ứng dụng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel trên động cơ D1146TI sử dụng hệ thống cung cấp nhiên liệu truyền thống tại Phịng thí nghiệm Động cơ đốt trong cho thấy:
Đã nghiên cứu và lựa chọn được khi thay đổi góc phun sớm, cơng suất và mơmen động cơ thay đổi ít theo cả hai chiều tăng và giảm nhưng đều nhỏhơn 1,5%. Như vậy động cơ sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel có thể giảm suất tiêu thụ nhiên liệu trung trên theo đường đặc tính ngồi đến 6,09% khi thay đổi góc phun sớm 30 (GPS=60).
Theo chu trình thửChâu Âu ECE R49, hàm lượng phát thải khi sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel so với sử dụng đơn nhiên liệu thay đổi như sau: phát thải HC và CO tăng tương ứng 12% và 2,5%, CO2 giảm 7,1%, NOx giảm 20,7% và đặc biệt chất thải hạt PM giảm đáng kể tới gần 7,7%.
Đã xác định được góc phun sớm tối ưu khi động cơ chuyển sang sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel, ở chếđộ 100% tải góc phun sớm tối ưu nên lựa chọn giảm 30
so với nguyên thủy, tương ứng với góc phun sớm 60 trước điểm chết trên. Do đó khi ứng dụng LPG vào động cơ diesel không cần phải thay đổi góc phun sớm của động cơ.
VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
HV: Trần Thanh Tuấn -71- MSHV: CA120171
KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ
Qua kết quả nghiên cứu ảnh hưởng quá trình cung cấp nhiên liệu diesel tới đặc tính và phát thải động cơ diesel truyền thống khi sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel, và kết quả đạt được trong quá trình nghiên cứu khả năng ứng dụng nhiên liệu LPG trên động cơ diesel có thểđưa ra các kết luận sau:
Việc ứng dụng nhiên liệu LPG trên các phương tiện vận tải rất phù hợp, không yêu cầu phải cải tiến động cơ. Tính chất nhiên liệu đáp ứng được yêu cầu làm việc của động cơ, đồng thời với khảnăng tạo ra phản ứng cháy tốt sẽ giúp cho hiệu suất nhiệt của động cơ cao hơn, phát thải của động cơ giảm xuống.
Đềtài đã nghiên cứu, phân tích nguyên lý kết cấu và lắp đặt hệ thống cung cấp LPG lên động cơ diesel truyền thống, từđó ứng dụng việc sử dụng hệ thống cung cấp LPG cho các phương tiện vận tải đang sử dụng động cơ diesel hiện nay tại Việt Nam, phù hợp với điều kiện hiện tại ở Việt Nam.
Đồng thời, tác giả đã nghiên cứu và đánh giá được ảnh hưởng quá trình cung cấp nhiên liệu diesel tới đặc tính và phát thải động cơ diesel truyền thống khi sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel, phù hợp với mục đích cải thiện tính năng, kinh tế kỹ thuật của đềtài đặt ra và có khảnăng khi ứng dụng vào thực tế.
Đánh giá được ảnh hưởng của góc phun sớm khi động cơ sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel/LPG và khẳng định, giảmgóc phun sớm đi 30 so với nguyên thủy, tương ứng với góc phun sớm 60 trước ĐTC có tác động tốt đến cơng suất. Với giá trị góc phun sớm này có thể giảm hầu hết các thành phần độc hại trong khí thải động cơ.Từ đó đưa ra kết luận khơng cần thiết phải thay đổi kết cấu của bộđiều chỉnh góc phun sớm của động cơ khi chuyển sang sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel/LPG.
Với kết quả mà đề tài đã thực hiện được sẽ góp phần thúc đẩy việc sử dụng nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu truyền thống trên các phương tiện GTVT và là hướng mở tiêu thụ cho nguồn nhiên liệu LPG, như một xu hướng tất yếu để đảm bảo an ninh năng lượng, giảm thiểu đáng kể ô nhiễm môi trường, đem lại hiệu quả kinh tế cao.
VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
HV: Trần Thanh Tuấn -72- MSHV: CA120171 Trong thời gian tới đề tài cần hoàn thiện theo các hướng sau:
- Hoàn thiện việc nghiên cứu đánh giá đặc tính và phát thải của động cơ diesel truyền thống khi sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel tại hiện trường thực địa trên phương tiện cụ thể, để xác định được tỷ lệ cung cấp LPG tối ưu và góc phun sớm nhiên liệu ở mọi chếđộ làm việc của động cơ.
- Đánh giá khả năng làm việc ổn định của bộ cung cấp LPG thế hệ mới do hãng Chip IT (Australia) sản xuất.
VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
HV: Trần Thanh Tuấn -73- MSHV: CA120171
TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT
1. Vũ An và các cộng sự (3/2010), Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp ngành: “Nghiên cứu sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel/khí hóa lỏng (LPG) đồng thời chuyển đổi động cơ diesel trên xe buýt theo hướng phù hợp nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường tại các đô thị lớn ở Việt Nam” - mã số 03/(CTAT) NCCB/2009/HĐ-NCKH, Viện dầu khí Việt Nam - Tập đồn dầu khí Việt Nam.
2. Quyết định số 356/QĐ – TTg ngày 25-2-2013 của Thủ tướng Chính phủ: Phê duyệt điều chỉnh Quy hoạch phát triển giao thong vận tải đường bộ Việt Nam đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030.
3. Cơng ty cơ khí Ngơ Gia Tự đã thực hiện đề án (2007): “ Nghiên cứu sử dụng khí hóa lỏng cho xe bt thành phố vì mục đích bảo vệmôi trường”
4. PGS. TS. Đỗ Văn Dũng (2002), Trang bị điện & điện tử trên ô tô hiện đại, NXB
Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh.
5. Các tài liệu đi kèm bộ chuyển đổi LPG
6. Phạm Minh Tuấn (2008), Khí thải động cơ và ô nhiễm môi trường,NXB Khoa
học và kỹ thuật, Hà Nội.
7. Phạm Minh Tuấn (2008), Lý thuyết động cơ đốt trong, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
8. Tổng công ty xăng dầu Việt Nam (1997), LPG - Đặc tính LPG, Hà Nội. 9. www.congnghehoahoc.org/forum/archive/index.php?t-998.html
10. TS. Phạm Hữu Tuyến, PGS.TS Lê Anh Tuấn, KS.Nguyễn Thế Trực, KS. Vũ Khắc Thiện (2011), Nghiên cứu sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel trên động cơ diesel, Tạp chí Giao thơng vận tải số 1+2/2011, ISSN 0866-7012.
11. Ths. Nguyễn Khoa Bằng (2010), Nghiên cứu, đánh giá tác động của việc sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel – khí hóa lỏng (LPG) đến tính năng và phát thải của động cơ diesel truyền thống, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
HV: Trần Thanh Tuấn -74- MSHV: CA120171 12. Ths. Nguyễn Thế Trực (2011), Nghiên cứu xây dựng bộ thông số tối ưu điều khiển LPG trên động cơ Diesel sử dụng hệ thống cung câp nhiên liệu Common rail.
13. Ths. Phạm Việt Cường (2014), Nghiên cứu đặc tính và phát thải động cơ diesel khi sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel với bộ cung cấp LPG thế hệ mới,
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
14. Phạm Quốc Thái, Phan Minh Đức, Nguyễn Văn Minh Trí (2009), Nghiên cứu thiết kế bộđiều khiển phun LPG cho động cơ đốt cháy cưỡng bức, Tạp chí Khoa học-Cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng, số 4 (33).
TIẾNG ANH
15. ATZ Autotechnology, Diesel LPG Breakthrough with the Diesel/Gas Australia
System
16. AVL GmbH (2001), Singer cylinder research engine 5402, Austria.
17. AVL GmbH (2001), Manual CVS & CEBII, Austria.
18. Blackmer Dover Company (2008), Liquified gas handbook, Bulettin 500-01.
19. Dong Jian, Gao Xiaohong, Li Gesheng, Zhang Xintang (2001), Study on
Diesel- LPG Dual Fuel Engines,Wuhan University of Technology, SAE-
Technical.
20. Eve LIU, S.Y. Yue, Joseph Lee (1997), A Study ON LPG As Fuel for Vehicles.
21. Operation Doosan Manual Infrancore Co., Ltd Mar.2001, Diesel engine D1146
TI
22. Klaus Mollenhauer, Helmut Tsch ke, Eds (2010), Handbook of Diesel Engines,
Springer, Germany.
23. Lino Guzzulla, Christopher H.Onder (2004), Introduction to Modeling and
Control of Internal Combustion Engine Systems, Springer, Germany.
24. Baris Erkus, Ali Sürmen, Fuel 107 (2003) 511-517, A comparative study of
VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HV: Trần Thanh Tuấn -75- MSHV: CA120171 25. www.autovietnam.wordpress.com 26. www.worldlpgas.com 27. www.purvingertz.com/userfiles/products/World%20LPG%20Brochure.pdf 28. www.lpgli.com/market.html 29. www.engineeringtoolbox.com/gas-density-d_158.html 30. www.tokyokeiso.co.jp 31. www.multifuel-technology.co.uk 32. www.eco-gas.com.au 33. www.cesti.gov.vn/khong-gian-cong-nghe/khi-hoa-long.html
VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
HV: Trần Thanh Tuấn -76- MSHV: CA120171
PHỤ LỤC
Bảng PL1. Kết quả thử nghiệm phát thải động cơ D1146TI khi sử dụng
đơn nhiên liệu diesel ở 100% tải
Bảng PL2. Kết quả thử nghiệm phát thải động cơ D1146TI khi sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/disesl ở 100% tải
TT n Tải Me Ne CO CO2 HC NOx Độ đen (vg/ph) (%) (Nm) (kW) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (%) 1 1000 100% 69,8 71,74 0,28 17,6 7776 1085 84,5 2 1400 100% 72,3 103,93 0,08 11,0 810 1046 30,5 3 1800 100% 70,6 130,68 0,07 9,0 528 921 11,8 4 2200 100% 64,2 144,80 0,05 7,4 525 713 9,8 TT n Tải Me Ne CO CO2 HC NOx Độ đen (vg/ph) (%) (Nm) (kW) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (%) 1 1000 100% 70,9 72,03 0,3 16,6 7950 1067 70,8 2 1400 100% 72,5 104,15 0,09 9,9 868 1001 24,6 3 1800 100% 71,2 131,64 0,08 8,2 570 887 9,4 4 2200 100% 64,6 144,72 0,06 7,3 298 679 7,8
VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
HV: Trần Thanh Tuấn -77- MSHV: CA120171
Bảng PL3.So Sánh động cơ khi sử dụng đơn nhiên liệu và lưỡng nhiên liệu LPG/diesel ở 100% tải
TT n Tải Me Ne CO CO2 HC NOx Độ
đen vg/ph % % % % % % % 1 1000 100% 1,58 0,41 7,14 -5,68 2,24 -1,66 -16,21 2 1400 100% 0,28 0,21 12,50 -10,00 7,16 -4,30 -19,34 3 1800 100% 0,85 0,73 14,29 -8,89 7,95 -3,69 -20,34 4 2200 100% 0,62 -0,05 20,00 -1,35 18,25 -4,77 -20,41 Trung bình 0,83 0,33 13,48 -6,48 8,90 -3,61 -19,08
Bảng PL4. Kết quả thử nghiệm phát thải động cơ D1146TI khi sử dụng
đơn nhiên liệu diesel ở 75% tải
TT n Tải Me Ne CO CO2 HC NOx Độ đen (vg/ph) (%) (Nm) (kW) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (%) 1 1000 75% 50,1 52,04 0,136 12,6 4524 983 65,7 2 1400 75% 53,5 76,66 0,058 8,7 642 946 21,8 3 1800 75% 53 96,73 0,056 7,6 390 825 10,5 4 2200 75% 48,7 110,10 0,047 6,7 372 618 8,7
VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
HV: Trần Thanh Tuấn -78- MSHV: CA120171
Bảng PL5. Kết quả thử nghiệm phát thải động cơ D1146TI khi sử dụng lưỡng nhiên liệu LPG/disesl ở 75% tải
Bảng PL6. So Sánh động cơ khi sử dụng đơn nhiên liệu và
lưỡng nhiên liệu LPG/diesel ở 75% tải
TT n Tải Me Ne CO CO2 HC NOx Độ đen
vg/ph % % % % % % % % 1 1000 75% 2,99 1,41 13,24 -5,56 4,11 -5,60 -25,72 2 1400 75% 0,93 1,05 15,52 -6,90 11,21 -6,55 -24,31 3 1800 75% 0,57 1,82 14,29 -9,21 11,28 -6,79 -18,10 4 2200 75% -0,62 -1,20 12,77 -11,94 12,63 -6,63 -16,09 Trung bình 0,97 0,77 13,95 -8,40 9,81 -6,39 -21,06
TT n Tải Me Ne CO CO2 HC NOx Độđen
(vg/ph) (%) (Nm) (kW) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (%) 1 1000 75% 51,6 52,77 0,154 11,9 4710 928 48,8
2 1400 75% 54 77,47 0,067 8,1 714 884 16,5
3 1800 75% 53,3 98,49 0,064 6,9 434 769 8,6
VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
HV: Trần Thanh Tuấn -79- MSHV: CA120171
Bảng PL7. Phát thải CO tại 100% tải với các góc phun sớm khác nhau
Bảng PL8. Mức độ thay đổi CO tại 100% tải với các góc phun sớm khác nhau so với góc phun sớm nguyên thủy
TT n Tải D+LPG góc nguyên thủy GPS = 4 độ = 6 độGPS = 11 độGPS = 14 độGPS vg/ph % % % % % % 1 1000 100% 0,25 0,252 0,24 0,26 0,27 2 1400 100% 0,09 0,10 0,08 0,10 0,11 3 1800 100% 0,08 0,09 0,07 0,08 0,09 4 2200 100% 0,05 0,06 0,05 0,06 0,06 Trung bình 0,12 0,12 0,11 0,13 0,13 TT n Tải = 4 độGPS = 6 độGPS = 11 độGPS = 14 độGPS vg/ph % % % % % 1 1000 100% 0,80% 8,00% 4,00% 8,00% 2 1400 100% 5,56% 22,22% 11,11% 22,22% 3 1800 100% 7,50% 12,50% 0,00% 12,50% 4 2200 100% 14,00% 20,00% 20,00% 20,00% Trung bình 6,96% -6,90% 8,78% 15,68%
VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
HV: Trần Thanh Tuấn -80- MSHV: CA120171
Bảng PL9. Phát thải HC tại 100% tải với các góc phun sớm khác nhau
TT n Tải D+LPG góc nguyên thủy GPS = 4 độ = 6 độGPS = 11 độGPS = 14 độGPS vg/ph % ppm ppm ppm ppm ppm 1 1000 100% 7496 7290 6942 7908 7626 2 1400 100% 768 730 708 912 840 3 1800 100% 522 480 456 606 564 4 2200 100% 258 240 234 306 282 Trung bình 2261 2185 2085 2433 2328
Bảng PL10. Mức độ thay đổi HC tại 100% tải với các góc phun sớm khác nhau so với góc phun sớm nguyên thủy
TT n Tải = 4 độGPS = 6 độGPS = 11 độGPS = 14 độGPS vg/ph % % % % % 1 1000 100% -2,75% -7,39% 5,50% 1,73% 2 1400 100% -4,95% -7,81% 18,75% 9,38% 3 1800 100% -8,05% -12,64% 16,09% 8,05% 4 2200 100% -6,98% -9,30% 18,60% 9,30% Trung bình -5,68% -9,29% 14,74% 7,11%
VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
HV: Trần Thanh Tuấn -81- MSHV: CA120171
Bảng PL11. Mức độ thay đổi NOx tại 100% tải với các góc phun sớm khác nhau
TT n Tải D+LPG góc nguyên thủy GPS = 4 độ = 6 độGPS = 11 độGPS = 14 độGPS vg/ph % ppm ppm ppm ppm ppm 1 1000 100% 1067 987 927 1221 1357 2 1400 100% 1001 943 875 1192 1309 3 1800 100% 887 769 756 1043 1151 4 2200 100% 679 616 580 807 885 Trung bình 909 829 785 1066 1176
Bảng PL12. Mức độ thay đổi NOx tại 100% tải với các góc phun sớm khác nhau so với góc phun sớm nguyên thủy
TT n Tải = 4 độGPS = 6 độGPS = 11 độGPS = 14 độGPS vg/ph % % % % % 1 1000 100% -7,50% -13,12% 14,43% 27,18% 2 1400 100% -5,79% -12,59% 19,08% 30,77% 3 1800 100% -13,30% -14,77% 17,59% 29,76% 4 2200 100% -9,28% -14,58% 18,85% 30,34% Trung bình -8,97% -13,76% 17,49% 29,51%
VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
HV: Trần Thanh Tuấn -82- MSHV: CA120171
Bảng PL13. Phát thải Độ đen tại 100% tải với các góc phun sớm khác nhau
TT n Tải D+LPG góc nguyên thủy GPS = 4 độ = 6 độGPS = 11 độGPS = 14 độGPS vg/ph % % % % % % 1 1000 100% 70,8 78,8 73,8 66,4 61,5 2 1400 100% 24,6 28,2 25,5 23,2 20,7 3 1800 100% 9,4 10,9 9,6 8,8 8,2 4 2200 100% 7,8 8,8 8,2 6,9 6,4 Trung bình 28 32 29 26 24
Bảng PL14. Mức độ thay đổi Độ đen tại 100% tải với các góc phun sớm khác nhau so với góc phun sớm nguyên thủy
TT n Tải = 4 độGPS = 6 GPS độ = 11 độGPS = 14 độGPS vg/ph % % % % % 1 1000 100% 11,30% 4,24% -6,21% -13,14% 2 1400 100% 14,63% 3,66% -5,69% -15,85% 3 1800 100% 15,96% 2,13% -6,38% -12,77% 4 2200 100% 12,82% 5,13% -11,54% -17,95% Trung bình 13,68% 3,79% -7,46% -14,93%