Để phục vụ cho quỏ trỡnh thớ nghiệm ta cần phải cú cỏc trang thiết bị sau:
- Động cơ Diesel YANMAR 3SM.
- Dầu DO phục vụ cho thớ nghiệm. - Bỡnh nhiờn liệu LPG.
- Đường ống dẫn nhiờn liệu LPG.
- Bộ điều khiển điện tử điều khiển hệ thống phun LPG. - Mỏy đo khớ thải TESTO 350XL.
- Thiết bị đo chị phớ nhiờn liệu. 4.3. Sơ đồ bố trớ thực nghiệm
Hỡnh 4.1 sơ đồ bố trớ thớ nghiệm
Bỡnh LPG
Bẫy lửa Van giảm
ỏp Van 1 chiều Soleniod vanle 1 Soleniod vanle 2 Solenoid vanle 3 Động cơ ECU điều khiển
Thiết bị đo chi phớ nhiờn liệu Mỏy đo và phõn tớch khớ thải
55
Cỏc trang thiết bị được bố trớ tại phũng thực hành động cơ của bộ mụn động lực. Điều kiện khụng gian tại đõy hoàn toàn thớch hợp để chạy thực nghiệm.
Sơ đồ bố trớ cỏc thiết bị thực nghiệm tại phũng động cơ
Hỡnh 4.2 Sơ sồ bố trớ trang thiết bị thực nghiệm
1. ECU điều khiển.
2. Ăc quy 12V cấp nguồn cho ECU. 3. Van 1 chiều.
4. Soleniod van đúng mở LPG vào đường nạp cho xylanh số 3. 5. Soleniod van đúng mở LPG vào đường nạp cho xylanh số 2. 6. Soleniod van đúng mở LPG vào đường nạp cho xylanh số 1. 7. Bỡnh tớch ỏp.
8. van an toàn.
9. Thiết bị đo chi phớ nhiờn liệu.
10,11. Mỏy đo và phõn tớch khớ thải TESTO 350 XL.
12. 2 Ắc quy 12V mắc nối tiếp cấp nguồn cho động cơ khởi động. 1 2 3 5 8 6 9 4 7 10 11 12
56
Hỡnh 4.3 ECU điều khiển
Hỡnh 4.4 cỏc vị trớ lắp đặt cảm biến
A. Cảm biến thời điểm đúng mở xuppap nạp. B. Cảm biến nhiệt độ khớ xả.
C. Cảm biến nhiệt độ nước làm mỏt. B
C A
57
Hỡnh 4.5 cỏc thiết bị khỏc
a.Mỏy đo chi phớ nhiờn liệu nhiờn liệu b.Mỏy đo khớ thải TESTO 350XL
Hỡnh 4.6 cỏc thiết bị phục phụ quỏ trỡnh đo lấy số liệu
Hộp điều khiển kột nhiờn liệu DO Solenoid van Van điều ỏp Bẫy lửa Đồng hồ đo ỏp suất LPG
58
Giới thiệu về mỏy đo và phõn tớch khớ thải TESTO 350XL.
Xuất xứ: do hóng Testo-CHLB Đức sản xuất.
Thụng số kỹ thuật:
- Thang đo O2: 0 đến 25 Vol. %. - Thang đo CO: 0 đến 10,000ppm. - Thang đo CO2: 0 đến 50 Vol %.
- Thang đo COLow: 0 đến 500ppm; ±2ppm; 0.1ppm. - Thang đo NO: 0 đến 3,000ppm; ±5ppm; 1ppm. - Thang đo NOLow: 0 đến 300ppm; ±2ppm; 0.1ppm. - Thang đo NO2: 0 đến 500ppm; ±10ppm; 0.1ppm. - Thang đo SO2: 0 đến 5,000ppm; ±10ppm; 1ppm. - Thang đo H2S: 0 đến 300ppm; ±2ppm; 0.1ppm. - Thang đo HC: 0 đến 4 Vol %; ±2ppm; 0.001%. - HC (hydrocarbon) bao gồm: CH4, C3H8, C4H10.
- (Thiết bị đo đồng thời 6 khớ: O2, NO, NO2 và 3 trong cỏc khớ cũn lại). - Đơn vị hiển thị: mg/m3, ppm, %.
- Nhiệt độ: -40 đến 1200°C; ±0.5°C; 0.1°C.
- Áp suất chờnh lệch: -200 đến 200 hPa; ±0.03hPa; 0.01hPa. - Áp suất tuyệt đối: 600 đến 1,150 hPa; ±10hPa; 1hPa. - Vận tốc khớ: 0 đến 40 m/s (tớnh ra lưu lượng khớ thải). - Hiệu suất đốt: 0 đến 120%.
- Hệ số suy hao khớ: 0 đến 99% . - Nhiệt độ điểm sương: 0 đến 99.9°C.
- Kết nối cỏc đầu đo (probe) nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc, lưu lượng, ỏp suất,.. - Cỏc chức năng khỏc: lưu trữ dữ liệu, giao tiếp mỏy tớnh và in dữ liệu. Bộ thiết bị bao gồm :
- Bộ điều khiển (Control Unit) : Bộ điều khiển được tớch hợp mỏy in nhiệt và cú thể kết nối mỏy tớnh, bộ điều khiển, bộ ghi dữ liệu và probe đo. Bộ nhớ lưu trữ được 250,000 giỏ trị đọc.
59
- Bộ phõn tớch khớ (Analysis box): Đó được lắp đặt sensor O2, CO, NO, NO2, 2 socket kết nối probe đo pin sạc, bộ nhớ lưu 250,000 giỏ trị đọc
- Probe lấy mẫu khớ 335mm, Tmax 500°C - Vali đựng mỏy và phụ kiện
4.4. Tiến hành thực nghiệm
4.4.1. Điều kiện tiến hành thớ nghiệm
Trước khi tiến hành thớ nghiệm ta phải cú một số điều kiện sau: Bỡnh LPG phải đảm bảo an toàn.
Chuẩn bị cỏc thiết bị chữa chỏy khi cú sực cố xảy ra.
Bố trớ cỏc trang thiết bị hợp lý. Cỏc thiết bị được để gọn gàng hợp lớ trỏnh việc chồng chộo lờn nhau đảm bảo việc thớ nghiệm dễ dàng và đảm bảo thiết bị khụng bị hư hỏng trong suốt quỏ trỡnh thớ nghiệm.
Đảm bảo cỏc điều kiện chạy thử nghiệm động cơ: o Nước làm mỏt động cơ.
o Bỡnh accu cấp nguồn cho mạch. o Dầu DO, LPG.
o Bỡnh accu khởi động động cơ. 4.4.2. Quy trỡnh tiến hành thực nghiệm
Để động cơ cú thể hoạt động tốt với hỗn hợp LPG-DO ta điều chỉnh lưu lượng LPG cung cấp cho động cơ thụng qua điều chỉnh lưu lượng LPG vào ống gúp khớ nạp. Ta cú quy trỡnh thực nghiệm như sau:
1. Bật cụng tắc cho mạch điện tử hoạt động 2. Thiết đặt vị trớ tay ga động cơ.
3. Cho động cơ khởi động với nhiờn liệu diesel.
4. Để động cơ chạy một thời gian. Mục đớch là để động cơ chạy ổn định trước khi chạy thử với DO-LPG.
5. Cấp gas vào động cơ. Điều chỉnh độ mở của soleniod van ở cỏc vị trớ khỏc nhau thụng qua nỳm vặn Tf.
60
6. Ghi lại tốc độ động cơ và thời gian ổn định của hệ thống ở chế độ khụng tải.
7. Kết thỳc thử nghiệm. 4.4.3. Kết quả chạy thử nghiệm
Bảng 4-1. Số liệu chạy thực nghiệm chạy khụng tải đo chi phớ nhiờn liệu.
n (Vũng/phỳt) Dầu DO 4(ms) 6(ms) 8(ms) 10(ms) 58,2 70,2 71,6 70,6 72,5 921 802 797 787 763 56,9 66,7 76,3 72,5 70,2 949 809 769 744 707 54,1 72,1 71,1 70,4 68,9 960 783 767 758 741 51,8 71,9 71,5 74,8 71,6 1044 755 740 730 722 47,9 64,7 67 66,3 67,8 1126 834 814 805 795 Số lần,t ,f (s) DO-LPG (ml/h) 1 (s) 590 (ml/h) 2 (s) (ml/h) 3 (s) (ml/h) 4 (s) (ml/h) 5 670 700 740 800
61
Biển đồ 4-1. Ảnh hưởng của thời gian phun LPG đến chi phớ tiờu hao nhiờn liệu
Bảng 4-2. Số liệu chạy thực nghiệm chạy khụng tải sự ảnh hưởng của LPG đến tốc độ động cơ nbd(v/p) Tf(ms) 590 670 700 740 800 4 690 760 800 820 885 6 705 780 805 840 905 8 735 791 815 855 920 10 745 820 825 845 915
62
Biểu đồ 4-2. Sự biến thiờn tốc độ động cơ theo sự thay đổi Tf.
Bảng 4-3. số liệu chay thực nghiệm đo khớ xả động cơ tại tốc đụ n=590 (v/p)
Tf( ms) O2 CO N0 NO2 NOX H2 CXHY 0 21 4 1 1 1 2 0 4 21.01 23 0 0 0 0 0 6 21.02 39 0 0 0 0 110 8 21.07 61 0 0 0 0 160 10 20.95 44 0 0 0 0 180
63
Biểu đồ 4-3. ảnh hưởng của LPG đến hàm lượng CO và CxHy trong khớ xả động cơ tại n=590v/p
4.4.4. Nhận xột
Qua biểu đồ 4.1 ta thấy khi động cơ sử dụng nhiờn liệu dầu DO thỡ lượng tiờu hao nhiờn liệu thực tế sẽ lớn hơn khi sử dụng nhiờn liệu kộp DO-LPG. Đồng thời khi ta tăng thời gian cung cấp nhiờn liệu LPG thỡ lượng nhiờn liệu DO tiờu hao tương ứng sẽ giảm đi.
Qua biểu đố 4.2 ta thấy điều tốc cú cắt giảm tuy nhiờn khi tăng Tf thỡ tốc độ động cơ vẫn tăng: Tf < 4 ms tốc độ ớt thay đổi nhờ điều tốc. Tf > 4 ms điều tốc ngắt khụng điều chỉnh được nữa nờn tốc độ động cơ tăng.khi Tf ≥ 10 ms động cơ khụng ổn định tốc độ giảm.
Qua biểu đồ 4.3 ta thấy khi cho LPG vào thỡ hàm lượng cỏc chất CO và CxHy tăng đỏng kể.
Khú điều tốc cho động cơ nờn việc chạy thử nghiệm khú khăn. ECU làm việc tin cậy, điều khiển dễ dàng.
64
Kết quả đạt được:
Hệ thống cung cấp DO-LPG khụng làm thay đổi kết cấu và cỏc hệ thống phục vụ cho động cơ.
Chi phớ cho chuyển đổi hệ thống từ sử dụng DO sang sử dụng DO-LPG thấp.
Hệ thống cung cấp DO-LPG hoàn toàn phự hợp với yờu cầu làm việc của động cơ.
Bộ điều khiển điện tử cú khả năng đỏp yờu cầu làm việc của hệ thống. Hạn chế:
-Chưa khắc phục được việc bộ điều tốc của động cơ cắt bớt nhiờn liệu diesel khi cho LPG vào.
-Việc điều chỉnh lượng DO vào LPG vào động cơ chưa xỏc định được tỉ lệ DO-LPG theo chi phớ nhiờn liệu, mà mới chỉ điều chỉnh theo phần trăm nỳm vặn điều chỉnh thời gian phun Ts.
-Động cơ cú tớnh ổn định kộm vỡ thế quỏ trớnh lấy số liệu gặp nhiều khú khăn.
-Do động cơ cũ và việc bệ mỏy của động cơ khụng được cố định với nền, và gạp sự cố khi thử tải nờn tụi chưa thử chạy được ở lượng cấp LPG vào động cơ nhiều và chạy động cơ cú tải. Tụi mới chạy ở khoảng điều chỉnh LPG ở mức thấp.
65
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT í KIẾN
KẾT LUẬN
Sau một thời gian làm đề tài tụi tổng hợp được cỏc phương ỏn điều khiển cung cấp LPG cho động cơ. Trờn cơ sở đú tụi đó lựa chọn được bộ điều khiển cung cấp DO-LPG cho động cơ YANMAR 3SM phự hợp với tỡnh hỡnh của bộ mụn động lực và trỡnh độ kỹ thuật của nước ta hiện nay. Tụi đó chế tạo được bộ điều phun khớ húa lỏng LPG theo phương ỏn đó nờu cho động cơ YANMAR 3SM khi chạy hỗn hợp DO-LPG làm nhiờn liệu. Hệ thống này là phự hợp với điều kiện tại bộ mụn động lực hiện nay. Tụi đó chạy thử nghiệm hệ thống cung cấp DO-LPG và đó tiến hành đo lấy số liệu. Do thời gian ngắn và trỡnh độ chuyờn mụn cũn hạn chế nờn tụi vẫn chưa thể hoàn thiện hệ thống của mỡnh để hệ thống làm việc tốt nhất.
ĐỀ XUẤT í KIẾN
Từ những hạn chế cũn tồn đọng tụi đưa ra một số đề xuất như sau:
Tỡm biện phỏp khắc phục việc cắt nhiờn liệu của bộ điều tốc khi cấp LPG vào động cơ. Chỳng ta cú thể nghiờn cứu sử dụng bộ điều tốc điện tử.
Nờn cho bộ điều khiển thử nghiệm ở những động cơ cú tớnh ổn định cao hơn nhu vậy việc chạy thử nghiệm lấy kết quả sẽ tin cậy hơn.
66
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Ngụ Diờn Tập (2003) Kỹ Thuật Vi Điều Khiển Với AVR. NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội
2. Dương Minh Trớ (2001), Cảm biến và ứng dụng – Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật
3. Dieter Haidvogel (1971), Method and apparatus for supplying gaseous and liquid fuels to a Duel-fuel engine, Vienna, Austria
4. GS.TS Nguyễn Tất Tiến (2003), Nguyờn lý động cơ đốt trong.
5. KS Lờ Minh Tiến, Nghiờn cứu hệ thống nhiờn liệu cho động cơ dual-fuel sử dụng Diesel và biogas kộo mỏy phỏt điện, Đại học Đà Nẵng 2008.
6. Scott Jensen- Energy Conversions Inc. 1/12/06. Converting Diesel Engines to
Dual Fuel The Pros and Cons of Common Gas Engine Types
7. MINWAFOR.. Sadhana Vol. 27, Part 3, June 2002 â Printed in India. Knock
characteristics of dual-fuel combustion in diesel engines using natural gas as primary fuel. 8. Trang Web: http://trangluanvan.com/thiet-ke-lap-dat-he-thong-cung-cap-nhien-lieu-khi- gas-hoa-long-lpg-cho-oto-con.html http://www.lacviettech.com.vn/vn.php?mod=product&id=may-do-khi-da- nang-testo-350-xl-85. http://www.canthostnews.vn/?tabid=78&NDID=14579&keyword=May-do- va-phan-tich-khi-thai http://www.oto-hui.com/diendan/f17/tinh-hinh-phat-trien-oto-su-dung-lpg- 16638.html http://www.hvacr.vn/home/hvacr/bai-viet-ky-thuat-khac/317-cau-tao-cac- cam-bien-nhiet-thuong-dung-trong-hvac.html