Tài liệu Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng góc phun sớm cho động cơ diesel sử dụng hỗn hợp nhiên liệu butanol diesel

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC DÀ NẴNG NGUYỄN XUÂN HÀ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG GÓC PHUN SỚM CHO ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG HỖN HỢP NHIÊN LIỆU BUTANOL - DIESEL LUẬN VĂN THẠC SĨ : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Đà nẵng - Năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC DÀ NẴNG NGUYỄN XUÂN HÀ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG GÓC PHUN SỚM CHO ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG HỖN HỢP NHIÊN LIỆU BUTANOL - DIESEL Chuyên ngành: Kỷ thuật cơ khí động lực Mã số: 60 520 116 LUẬN VĂN THẠC SĨ : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Người hướng dẫn khoa học: Tiến sĩ Lê Văn Tụy Đà nẵng - Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong phần thực nghiệm của luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Nguyễn Xuân Hà MỤC LỤC MỤC LỤC .......................................................................................................... DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ..................................... DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .......................................................... MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 Chƣơng 1: TỔNG QUAN ............................................................................... 4 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NĂNG LƢỢNG VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG TRONG GIAO THÔNG VẬN TẢI..................................................4 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NHIÊN LIỆU SINH HỌC BUTANOL.....7 1.2.1 Tình hình sử dụng nhiên liệu sinh học trên thế giới ..................................... 7 1.2.2 Tình hình sản xuất Butanol trên thế giới ....................................................... 8 1.2.3 Tình hình nghiên cứu và sử dụng nhiên liệu Butanol ................................. 10 1.2.3.1 Tình hình nghiên cứu và sử dụng nhiên liệu Butanol…...……............11 1.2.3.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng nhiên liệu Butanol…...……............12 1.3 KẾT LUẬN .......................................................................................................13 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT................................................................. 14 2.1 TÍNH CHẤT NHIÊN LIỆU BUTANOL VÀ DO-BUTANOL................14 2.1.1 Pha chế Butanol làm nhiên liệu .................................................................... 14 2.1.2 Tính chất lý hóa của nhiên liệu sinh học ...................................................... 19 2.2 QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL .......................................19 2.2.1 Diễn biến quá trình cháy của động cơ Diesel............................................... 19 2.2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình cháy động cơ diesel. ......................... 23 2.2.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến giai đoạn chuẩn bị cháy: ......................... 22 2.2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến các giai đoạn còn lại của quá trình cháy 24 2.2.2.3 Ảnh hưởng của góc phun sớm đến quá trình cháy động cơ diesel ..... 24 2.2.3 Ảnh hƣởng quá trình cháy động cơ Diesel đến các thành phần khí xả .... 25 2.3 ĐIỀU CHỈNH GÓC PHUN SỚM CHO ĐỘNG CƠ DIESEL ...................... 25 2.3.1 Các phƣơng pháp điều chỉnh góc phun sớm động cơ Diesel. .......... 26 2.3.2 Cách điều chỉnh góc phun sớm ở động cơ thí nghiệm EV2600 ....... 26 2.4 ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG KINH TẾ KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ ..............28 2.4.1 Công suất hữu ích động cơ Ne ....................................................................... 28 2.4.2 Suất tiêu hao nhiên liệu hữu ích động cơ ge ................................................. 29 2.5 KẾT LUẬN CHƢƠNG ..................................................................................29 Chƣơng 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ............................................ 31 3.1 GIỚI THIỆU TRANG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM ....................................31 3.1.1 Sơ đồ bố trí tổng thể băng thử công suất động cơ ....................................... 31 3.1.2 Băng thử công suất Froude DFX3 ................................................................ 32 3.1.3 Động cơ thí nghiệm VIKYNO – EV2600 ..................................................... 34 3.1.4 Thiết bị cấp và đo tiêu hao nhiên liệu AVL FUEL BALANCE 733 .......... 34 3.1.5 Thiết bị đo mô-men xoắn băng thử công suất Froude ................................ 34 3.1.6 Thiết bị đo tốc độ Encoder 634C/X .............................................................. 36 3.1.7 Thiết bị đo các chất ô nhiễm khí thải KEG-500 .......................................... 40 3.2 TỔ CHỨC THỬ NGHIỆM ...........................................................................41 3.2.1 Nội dung thử nghiệm ..................................................................................... 41 3.2.2 Quy trình thử nghiệm động cơ EV2600 trên băng thử Froude ................. 40 3.3 KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM NHIÊN LIỆU DIESEL-BUTANOL...........41 3.3.1 Phƣơng pháp ghi nhận dữ liệu ...................................................................... 41 3.3.1.1 Ghi nhận dữ liệu mô-men và tốc độ động cơ ...................................... 42 3.3.1.2 Ghi nhận dữ liệu tiêu hao nhiên liệu độngcơ...................................... 42 3.3.1.3 Ghi nhận các đại lượng khí xả từ động cơEV2600............................. 43 3.3.2 Kết quả thử nghiệm ....................................................................................... 44 3.3.2.1 Kết quả đo diễn biến mô-men và tiêu hao nhiên liệu động cơ............ 44 3.3.2.2 Kết quả đo diễn biến các đại lượng khí thải động cơ ......................... 49 3.3.2.3 Kết quả tổng hợp diễn biến các đại lượng động cơ ............................ 49 3.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG ..................................................................................60 Chƣơng 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ....................................................... 61 4.1 ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT NHIÊN LIỆU CỦA HỖN HỢP BUTANOL PHA TRỘN VỚI DẦU DIESEL .........................................................................61 4.2 ĐÁNH GIÁ TÍNH KINH TẾ KỸ THUẬT VÀ Ô NHIỄM KHÍ XẢ CỦA ĐỘNG CƠ.....................................................................................................64 4.2.1 Phân tích đánh giá tổng hợp tính năng kinh tế kỹ thuật động cơ ............ 85 4.2.1.1 Đối với mẫu nhiên liệu DOB5 ............................................................. 85 4.2.1.2 Đối với mẫu nhiên liệu DOB15........................................................... 70 4.2.2 Phân tích đánh giá tổng hợp các thành phần khí xả ..........................75 4.2.2.1 Đánh giá tổng hợp các thành phần khí xả mẫu nhiên liệu DOB5 ...... 75 4.2.2.2 Đánh giá tổng hợp các thành phần khí xả mẫu nhiên liệu DOB15 .... 79 4.3 KẾT LUẬN CHƢƠNG ..................................................................................81 4.3.1 Khi chƣa thay đổi góc phun sớm: ................................................................. 81 4.3.2 Khi thay đổi góc phun sớm: .......................................................................... 82 KẾT LUẬN & HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI....................................... 83 1. KẾT LUẬN. ........................................................................................................83 2. HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ....................................................................84 3. KIẾN NGHỊ........................................................................................................84 TÀI LIỆU THAM KHẢO. ........................................................................... 85 PHỤ LỤC 1: Một số kết quả phân tích chi tiết khác ................................. 87 1. Phân tích chi tiết kết quả mẫu nhiên liệu DOB5. ................................... 87 2. Phân tích chi tiết kết quả mẫu nhiên liệu DOB15 ................................. 92 PHỤ LỤC 2: Dữ liệu thí nghiệm động cơ diesel......................................... 98 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN................................................... QUYẾT ĐỊNH GIA HẠN THỜI GIAN LÀM LUẬN VĂN ......................... DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 1. Các ký hiệu mẫu tự La tinh : a, b [-] Các hằng số phụ thuộc vào cấu tạo động cơ C [%kg] % khối lượng Carbon có trong nhiên liệu Cm [m/s] Tốc độ trung bình piston D [mm] Đường kính xi lanh Gh [kg/h] Lượng tiêu hao nhiên liệu giờ gi [kg/kW.h] Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị ge [kg/kW.h] Suất tiêu hao nhiên liệu có ích gemin [kg/kW.h] Suất tiêu hao nhiên liệu có ích min H [%kg] % khối lượng Hydro có trong nhiên liệu i [-] Số xi lanh M [N/m] Mô men hữu ích ở trục khuỷu n [rpm] Số vòng quay động cơ ngemim [rpm] Số vòng quay ứng với ge nhỏ nhất O [%kg] % khối lượng Õxy có trong nhiên liệu p [kG/cm2] Áp suất của hỗn hợp trong xy lanh pi [kG/cm2 Áp suất chỉ thị trung bình pzmax [N/m2] Áp suất cực đại của hỗn hợp cháy P [HP]/[kW] Công suất động cơ Qh [MJ/kg] Nhiệt trị thấp của 1 kg nhiên liệu Hành trình piston S [mm], [%kg] % khối lượng lưu huỳnh có trong nhiên liệu Τ [oK] Nhiệt độ hỗn hợp cháy Τc [oK] Nhiệt độ cuối quá trình nén Τmax [oK] Nhiệt độ max của hỗn hợp cháy W [%kg] % khối lượng nước có trong nhiên liệu W [kG/cm2/rad] Độ tăng áp suất Wmax [kG/cm2/rad] Độ tăng áp suất lớn nhất 2. Các ký hiệu mẫu tự Hy Lạp :  [-] Hệ số dư lượng không khí  [rad/s] Tốc độ góc của động cơ  [độ] Góc quay trục khuỷu  [độ] Góc quay ứng với giai đoạn cháy trễ  [độ] Góc quay ứng với giai đoạn cháy I  [độ] Góc quay ứng với giai đoạn cháy II  [độ] Góc quay ứng với giai đoạn cháy III IV [độ] Góc quay ứng với giai đoạn cháy IV  [s] Thời gian cháy trễ 3. Các chữ viết tắt: AVL Tên hãng sản xuất các trang thiết bị thí nghiệm động cơ APA Asynchron Pendelmaschinen Anlage (Băng thử công suất) BP Bristish Petroleum (Tập đoàn dầu khí) CFC Chlorofluorocacbons (Chất khí gây ô nhiễm tầng ôzôn) DO Diesel Fuel Oil (Nhiên liệu diesel) DO 0,05S Dầu diesel có hàm lượng lưu huỳnh không quá 0,05% DOB5 Ký hiệu hỗn hợp nhiên liệu 95% dầu diesel và 5% butanol DOB15 Ký hiệu hỗn hợp nhiên liệu 85% dầu diesel và 15% butanol ĐCD Điểm chết dưới ĐCT Điểm chết trên EU European Union (Liên minh Châu Âu) IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change (Tổ chức liên chính phủ về biến đổi khí hậu toàn cầu) MON Motor Octane Number (Chỉ số Octan động cơ) OPEC Organization of the Petroleum Exporting Countries (Tổ chức các nước xuất khẩu dầu lửa) ppm parts per million (Một phần triệu) RON Research Octane Number (Chỉ số Octan nghiên cứu) rpm Revoletion per minute (Tốc độ vòng trên phút) TCVN Tiêu Chuẩn Việt Nam USD United States Dollar (Đồng tiền Đôla của Mỹ) DANH MỤC CÁC BẢNG Kí Tên bảng hiệu 1.1 2.1 Mức độ phát thải và hiệu quả sử dụng khí thiên nhiên trên ôtô so với các nhiên liệu khác Các thông số vật lý của n- Butanol, Iso-Butanol và SecButanol Trang 5 15 2.2 So sánh tính chất cơ bản của n-Butanol, Ethanol 16 2.3 Độ nhớt động học của một số loại nhiên liệu 18 2.4 Tính chất lý hóa của nhiên liệu sinh học Butanol & DO 0,05S 19 3.1 Thông số kỹ thuật chính của động cơ EV2600 35 3.2 Thông số kỹ thuật thiết bị AVL 733 36 3.3 Bảng thông số kỹ thuật cảm biến đo lực (LoadCell-PTS100) 38 3.4 Bảng thông số kỹ thuật dụng cụ đo tốc độ Encoder 634C/X 40 3.5 Bảng thông số kỹ thuật thiết bị đo khí thải KEG-500 41 4.1 So sánh tính chất nhiên liệu Butanol với Diesel khoáng DO 0,05S 63 Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất (ge_min) khi thay đổi góc 4.2 phun sớm (so với góc nguyên thủy) của mẫu nhiên liệu 69 DOB5 Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất (ge_min) khi thay đổi góc 4.3 phun sớm (so với góc nguyên thủy) của mẫu nhiên liệu DOB15 74 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Kí Tiêu đề hình vẽ, đồ thị hiệu 1.1 1.2 1.3 1.4 So sánh mức độ ô nhiễm CO2 của các loại nhiên liệu dùng cho ôtô. So sánh tiêu hao năng lượng của các loại nhiên liệu dùng cho ôtô. Mức độ ô nhiễm NOx, SOx, CO của các loại nhiên liệu Nhà máy sản xuất Ethanol của tập đoàn dầu khí quốc gia Việt Nam Trang 5 5 6 8 1.5 Sơ đồ các công nghệ sản xuất Butanol sinh học 10 2.1 Mô hình phân tử n- Butanol 16 2.2 Diễn biến quá trình cháy trong động cơ Diesel 20 Bơm cao áp và các tấm đệm điều chỉnh góc phun sớm 2.3 (động cơ Vikyno-EV2600) 28 3.1 Sơ đồ bố trí chung hệ thống băng thử công suất Froude 31 3.2 Các cấu thành băng thử công suất Froude 33 3.3 Động cơ VIKYNO DIESEL EV2600 34 3.4 Thiết bị AVL 733 36 3.5 Tấm cảm biến kiểu ten-zo 37 3.6 Hình dạng của Loadcell chịu kéo/nén dùng trên băng thử Froude 38 3.7 Cảm biến tốc độ Encoder 634C/X 39 3.8 Cấu tạo và sơ đồ mạch điện của encoder tốc độ 39 3.9 Thiết bị đo khí thải KEG-500. 40 3.10 Các mẫu nhiên liệu thử nghiệm DOB5 và DOB15 42 3.11 Các tấm đệm điều chỉnh góc phun sớm động cơ EV2600 43 3.12 Màn hình hiển thị dữ liệu đo mô-men xoắn và tốc độ động cơ 44 3.13 Màn hình hiển thị dữ liệu đo tiêu hao nhiên liệu động cơ 45 3.14 Màn hình hiển thị dữ liệu đo khí xả của thiết bị KEG-500 46 3.15 Diễn biến mô-men, tiêu hao nhiên liệu mẫu nhiên liệu DOB5_0 (30% và 50% vị trí tay ga) 47 Diễn biến mô-men, tiêu hao nhiên liệu của mẫu DOB5-1 3.16 47 (30% và 50% vị trí tay ga) Diễn biến mô-men, tiêu hao nhiên liệu của mẫu DOB5-2 3.17 48 (30% và 50% vị trí tay ga) Diễn biến mô-men và tiêu hao nhiên liệu của mẫuDOB5+1 3.18 48 (30% và 50% vị trí tay ga) Diễn biến mô-men, tiêu hao nhiên liệu của mẫu DOB5+2 3.19 49 (30% và 50% vị trí tay ga) Diễn biến mô-men, tiêu hao nhiên liệu của mẫu DOB15_0 3.20 50 (30% và 50% vị trí tay ga) Diễn biến mô-men, tiêu hao nhiên liệu của mẫu DOB15-1 3.21 50 (30% và 50% vị trí tay ga) Diễn biến mô-men, tiêu hao nhiên liệu của mẫu DOB15-2 3.22 51 (30% và 50% vị trí tay ga) Diễn biến mô-men, tiêu hao nhiên liệu của mẫu DOB15+1 3.23 51 (30% và 50% vị trí tay ga) Diễn biến mô-men, tiêu hao nhiên liệu của mẫu DOB15+2 3.24 52 (30% và 50% vị trí tay ga) 3.25 3.26 3.27 3.28 3.29 3.30 3.31 3.32 3.33 3.34 3.35 Diễn biến các chất khí xả của mẫu nhiên liệu DOB5_0 (vị trí tay ga 30% và 50%) Diễn biến các chất khí xả của mẫu nhiên liệu DOB5-1 (30% và 50% vị trí tay ga) Diễn biến các chất khí xả của mẫu nhiên liệu DOB5-2 (30% và 50% vị trí tay ga) Diễn biến các chất khí xả của mẫu nhiên liệu DOB5+1 (30% và 50% vị trí tay ga) Diễn biến các chất khí xả của mẫu nhiên liệu DOB5+2 (30% và 50% vị trí tay ga) Diễn biến các chất khí xả của mẫu nhiên liệu DOB15_0 (30% và 50% vị trí tay ga) Diễn biến các chất khí xả của mẫu nhiên liệu DOB15-1 (30% và 50% vị trí tay ga) Diễn biến các chất khí xả của mẫu nhiên liệu DOB15-2 (30% và 50% vị trí tay ga) Diễn biến các chất khí xả của mẫu nhiên liệu DOB15+1 (30% và 50% vị trí tay ga) Diễn biến các chất khí xả của mẫu nhiên liệu DOB15+2 (30% và 50% vị trí tay ga) Tổng hợp lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ Gh[kg/h] 53 53 54 54 55 56 56 57 57 58 58 của mẫu DOB5 ứng với 05 góc phun sớm ở 30% và 50% vị trí thanh răng. 3.36 Tổng hợp mô-men động cơ của mẫu nhiên liệu DOB5 ứng với 05 góc phun sớm ở 30% và 50% vị trí thanh răng. 59 Tổng hợp lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ Gh[kg/h] 3.37 của mẫu DOB15 ứng với 05 góc phun sớm ở 30% và 50% 59 vị trí thanh răng. 3.38 3.39 3.40 3.41 3.42 Tổng hợp mô-men động cơ của mẫu nhiên liệu DOB15 ứng với 05 góc phun sớm ở 30% và 50% vị trí thanh răng. Tổng hợp diễn biến khí xả NOx của mẫu nhiên liệu DOB5 ứng với 05 góc phun sớm ở 30% và 50% vị trí thanh răng. Tổng hợp diễn biến khí xả CO2 của mẫu nhiên liệu DOB5 ứng với 05 góc phun sớm ở 30% và 50% vị trí thanh răng. Tổng hợp diễn biến khí xả NOx của mẫu nhiên liệu DOB15 ứng với 05 góc phun sớm ở 30% và 50% vị trí thanh răng. Tổng hợp diễn biến khí xả CO2 của mẫu nhiên liệu DOB15 ứng với 05 góc phun sớm ở 30% và 50% vị trí thanh răng. 60 60 61 61 62 Diễn biến công suất động cơ của mẫu DOB5 khi điều 4.1 chỉnh theo 05 góc phun sớm ứng với 02 chế độ vận hành ở 66 vị trí tay ga 30% và 50% Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu của mẫu DOB5-2 khi 4.2 điều chỉnh góc phun sớm muộn hơn 3,0[độ] (khi vận hành 66 ở vị trí tay ga 30%) Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu của mẫu DOB5 khi điều 4.3 chỉnh theo 05 góc phun sớm ứng với 02 chế độ vận hành ở vị trí tay ga 30% và 50% 67 Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu theo công suất động cơ 4.4a của mẫu DOB5 khi điều chỉnh 05 góc phun sớm ở vị trí tay 68 ga 30% Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu theo công suất động cơ 4.4b của mẫu DOB5 khi điều chỉnh 05 góc phun sớm ở vị trí tay 68 ga 50% Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu min của mẫu DOB5 theo 4.5 sự điều chỉnh góc phun sớm (khi vận hành ở vị trí tay ga 69 30% và 50%) Diễn biến công suất động cơ của mẫu DOB15 khi điều 4.6a chỉnh theo 05 góc phun sớm ứng với 02 chế độ vận hành ở 71 vị trí tay ga 30% và 50% Diễn biến công suất của mẫu DOB15 theo phụ tải khi điều 4.6b chỉnh theo 05 góc phun sớm ứng với 02 chế độ vận hành ở 71 vị trí tay ga 30% và 50% Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu của mẫu DOB15 khi 4.7 điều chỉnh theo 05 góc phun sớm ứng với 02 chế độ vận 72 hành ở vị trí tay ga 30% và 50% Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu theo công suất động cơ 4.8a của mẫu DOB15 khi điều chỉnh 05 góc phun sớm ở vị trí 73 tay ga 30% Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu theo công suất động cơ 4.8b của mẫu DOB15 khi điều chỉnh 05 góc phun sớm ở vị trí 73 tay ga 50% Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu min của mẫu DOB15 4.9 theo sự điều chỉnh góc phun sớm (khi vận hành ở vị trí tay ga 30% và 50%) 74 Diễn biến nồng độ NOx[ppm] của mẫu DOB5 theo phụ tải 4.10a của 05 góc phun sớm ứng với 02 chế độ vận hành ở vị trí 76 tay ga 30% Diễn biến nồng độ NOx[ppm] của mẫu DOB5 theo phụ tải 4.10b của 05 góc phun sớm ứng với 02 chế độ vận hành ở vị trí 76 tay ga 50% Diễn biến nồng độ riêng CO2[%/kW] của mẫu DOB5 theo 4.11a phụ tải 05 góc phun sớm ứng với 02 chế độ vận hành ở vị 77 trí tay ga 30% Diễn biến nồng độ riêng CO2[%/kW] của mẫu DOB5 theo 4.11b phụ tải 05 góc phun sớm ứng với 02 chế độ vận hành ở vị 78 trí tay ga 50% Diễn biến nồng độ riêng CO2[%/kW] của mẫu DOB5 theo 4.12 05 góc phun sớm ứng với 02 chế độ vận hành ở vị trí tay 78 ga 30% và 50% Diễn biến nồng độ riêng NOx[ppm/kW] của mẫu DOB15 4.13a theo phụ tải 05 góc phun sớm ứng với 02 chế độ vận hành 79 ở vị trí tay ga 30% Diễn biến nồng độ riêng NOx[ppm/kW] của mẫu DOB15 4.13b theo phụ tải 05 góc phun sớm ứng với 02 chế độ vận hành 80 ở vị trí tay ga 50% Diễn biến nồng độ riêng CO2[%/kW] của mẫu DOB15 theo 4.14a phụ tải 05 góc phun sớm ứng với 02 chế độ vận hành ở vị 80 trí tay ga 30% Diễn biến nồng độ riêng CO2[%/kW] của mẫu DOB15 theo 4.14b phụ tải 05 góc phun sớm ứng với 02 chế độ vận hành ở vị trí tay ga 50% 81 1 MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI: Tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường luôn là mục tiêu nghiên cứu của ngành động cơ đốt trong nói chung và ô tô nói riêng. Trong tình hình dầu mỏ đang cạn kiệt và sự biến đổi khí hậu trái đất đang trở nên ngày một nghiêm trọng đối với loài người thì vấn đề năng lượng và môi trường càng trở thành mối quan tâm hàng đầu của các nhà khoa học cũng như các giới quản lý trên toàn thế giới. Song song với việc hoàn thiện các hệ thống của động cơ đốt trong để nâng cao hiệu suất nhiệt, giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm thiểu ô nhiễm môi trường thì các dự án, các chương trình nghiên cứu nhằm tìm kiếm nguồn năng lượng mới, nhiên liệu thay thế và sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng này cũng đã và đang được các nhà khoa học tập trung nghiên cứu. Để giải quyết vấn đề giảm thiểu ô nhiễm môi trường, trên thế giới hiện nên đã và đang sử dụng các loại nhiên liệu thay thế sạch như khí dầu mỏ hóa lỏng LPG, khí thiên nhiên nén/hoặc lỏng (CNG/LNG). Ngoài ra, các loại nhiên liệu sinh học như Biogas, Biomass, Ethanol, Butanol… cũng đã và đang được quan tâm nghiên cứu bởi tính chất sạch, ít gây ô nhiễm môi trường; hơn nữa nhiên liệu sinh học được hình thành từ các chất hữu cơ động thực vật nên sản lượng lớn và phân bố hầu khắp trái đất. Do đó, đây là nguồn nhiên liệu thay thế bổ sung phong phú, mang tính bền vững; góp phần đáng kể vào việc duy trì an ninh năng lượng trên toàn thế giới nói chung. Ngày nay, nhiên liệu Butanol đã và đang được nghiên cứu để thay thế một phần vào nhiên liệu truyền thống xăng/dầu nhằm làm giảm mức độ ô nhiễm không khí cũng như ảnh hưởng sức khỏe con người. Tuy nhiên, khi pha trộn vào nhiên liệu xăng/dầu thì sẽ làm cho quá trình cháy của nhiên liệu trong động cơ truyền thống bị thay đổi; và do đó làm ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của động cơ. Vì vậy, cần thiết phải điều chỉnh góc phun sớm cho động cơ sử dụng nhiên liệu Diesel pha Butanol. Với những lý do đó đề tài “Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng góc phun sớm cho động cơ diesel sử dụng hỗn hợp nhiên liệu butanol - diesel” có tính cấp thiết. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 2 Mục đích chung rộng lớn là giảm thiểu ô nhiễm môi trường nhờ phối trộn thêm nhiên liệu sinh học Butanol, làm phong phú và đa dạng hóa nguồn nhiên liệu dùng cho động cơ đốt trong. Mục tiêu cụ thể của đề tài là xác định góc phun sớm tối ưu cho động cơ diesel sử dụng nhiên liệu Diesel pha Butanol với các tỷ lệ khác nhau. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu của luận văn là động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu diesel pha butanol với các tỷ lệ khác nhau. Phạm vi nghiên cứu chỉ giới hạn đến vấn đề hiệu chỉnh góc phun sớm trong thực nghiệm đối với các mẫu nhiên liệu liệu Diesel pha Butanol với các tỷ lệ 5% và 15% và được ký hiệu lần lượt là: DOB5, DOB15. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Kết hợp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, trong đó chú trọng nghiên cứu thực nghiệm để đánh giá ảnh hưởng của góc phun sớm đến tính năng kinh tế kỹ thuật cũng như vấn đề ô nhiễm đối với động cơ nhiệt sử dụng nhiên liệu diesel pha butanol với các tỷ lệ khác nhau. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Việc pha trộn thêm nhiên liệu sinh học Butanol vào nhiên liệu Diesel sẽ làm thay đối tính chất lý hóa đối với nhiên liệu dùng cho động cơ diesel, do đó sẽ làm cho quá trình gia nhiệt chuẩn bị cho quá trình tự cháy của nhiên liệu mới trong buồng cháy bị thay đổi. Vì vậy việc nghiên cứu thực nghiệm nhằm tay đổi góc phun sớm cho phù hợp với mỗi mẫu nhiên liệu pha trộn có tỷ lệ Butanol khác nhau có ý nghĩa khoa học rõ rệt và mang tính thực tiễn cao. CẤU TRÚC LUẬN VĂN Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung của đề tài luận văn: “Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng góc phun sớm cho động cơ diesel sử dụng hỗn hợp nhiên liệu butanol - diesel” được trình bày trong 04 chương, chứa các nội dung tóm tắt với cấu trúc như sau: 3 Chƣơng 1 – Tổng quan các vấn đề cạn kiệt nguồn năng lượng, tác hại của ô nhiễm môi trường do nhiên liệu hóa thạch, tình hình nghiên cứu sử dụng nhiên liệu sinh học Diesel-Butanol trong và ngoài nước. Chƣơng 2 – Cơ sở lý thuyết: phân tích tính chất nhiên liệu, diễn biến quá trình cháy của động cơ diesel, các thông số ảnh hưởng đến góc phun sớm, điều khiển phun sớm cho động cơ diesel. Chƣơng 3 – Nghiên cứu thực nghiệm: giới thiệu trang thiết bị thí nghiệm, nghiên cứu thí nghiệm chạy nhiên liệu Diesel pha Butanol với các tỷ lệ khác nhau và ứng với các góc phun sớm khác nhau trên băng thử công suất Froude, kết quả dữ liệu nhận được từ thí nghiệm. Chƣơng 4 – Kết quả và bàn luận: phân tích đánh giá kết quả về ảnh hưởng của góc phun sớm đến tính năng kinh tế kỹ thuật và ô nhiễm môi trường đối với động cơ thí nghiệm sử dụng nhiên liệu diesel pha Butanol với các tỷ lệ khác nhau.