Nghiên cứu mô phỏng đánh giá một số thông số đặc tính sự cháy và khí thải tiêu biểu của động cơ diesel 01 xy lanh sử dụng diesel biogas, diesel syngas, diesel landfillgas

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 nghi

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

NGUYỄN MINH TÂM

NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ

THÔNG SỐ ĐẶC TÍNH SỰ CHÁY VÀ KHÍ THẢI TIÊU BIỂU

CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL 01 XY LANH SỬ DỤNG

Trang 2

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS TS HUỲNH THANH CÔNG

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

1 Chủ tịch : TS Trần Hữu Nhân

2 Phản biện : TS Hồng Đức Thông

3 Phản biện 2 : TS Nguyễn Văn Trạng

4 Ủy viên : PGS.TS Nguyễn Ngọc Dũng

5 Thư ký : TS Trần Đăng Long

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA

KỸ THUẬT GIAO THÔNG

TS Trần Hữu Nhân TS Trần Hữu Nhân

Trang 3

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYỄN MINH TÂM MSHV: 1770537 Ngày, tháng, năm sinh: 02/06/1988 Nơi sinh: Long An Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực Mã số: 60520116

I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu mô phỏng đánh giá một số thông số đặc tính sự cháy và khí thải tiêu biểu của động cơ diesel 01 xy lanh sử dụng diesel- biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

1 Nghiên cứu tổng quan về động cơ diesel 01 xy lanh sử dụng diesel-biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas làm nhiên liệu thay thế

2 Xây dựng mô hình và tiến hành mô phỏng đánh giá đặc tính tiêu biểu

3 Rút ra các khuyến nghị và thảo luận về khả năng áp dụng thực tiễn

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : /09/2020

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: /01/2021

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS HUỲNH THANH CÔNG

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin trân trọng cảm ơn sự hỗ trợ của các học viên cao học và sinh viên từ Nhóm nghiên cứu động cơ sử dụng nhiên liệu khí tại Phòng thí nghiệm trọng điểm Động cơ đốt trong, Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh trong quá trình thực hiện luận văn này

Xin trân trọng cám ơn Quý thầy cô Bộ môn Kỹ thuật Ô tô - Máy động lực, Khoa Kỹ thuật Giao thông, Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập tại đây

Trang 5

TÓM TẮT

Luận văn này đề cập đến việc đánh giá một số thông số đặc tính sự cháy

và khí thải tiêu biểu như: Áp suất, nhiệt độ cực đại trong xy lanh và phát thải

CO, NOx, SOOT của động cơ diesel 01 xy lanh sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel-biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas với sự thay đổi của tốc độ động cơ và tỉ lệ các thành phần giữa diesel-biogas, diesel-syngas, diesel- landfillgas tương ứng lần lượt là 50/50, 60/40, 70/30, 80/20, 90/10, 100/0 Nhiều nghiên cứu ứng dụng biogas, syngas, landfillgas trên động cơ diesel đã được thực hiện trong và ngoài nước Tuy nhiên, việc nghiên cứu thay đổi các hỗn hợp nhiên liệu với các tỉ lệ khác nhau trong các điều kiện vận hành khác nhau sẽ góp phần so sánh, đánh giá và đưa ra các khuyến cáo, định hướng trong việc sử dụng nhiên liệu thay thế trên ô tô trong tương lai

Trong luận văn này, động cơ diesel 01 xylanh là đối tượng nghiên cứu chính Một mô hình động cơ cháy do nén sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel- biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas được thiết lập trên phần mềm AVL Boost ver.2013 vận hành với các thông số tiêu biểu như: tốc độ, tỉ lệ phần trăm diesel-biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas từ 0% đến 50%, có đối chiếu so sánh các loại nhiên liệu diesel-biogas, diesel-syngas, diesel- landfillgas và diesel với nhau

Qua kết quả đạt được cho thấy, thay thế diesel bằng hỗn hợp lưỡng nhiên liệu diesel-biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas thì áp suất và nhiệt độ bên trong xy lanh động cơ giảm qua đó ảnh hưởng đến công suất và mômen động

cơ giảm Tuy nhiên, việc thay thế nhiên liệu khí trong hỗn hợp sẽ góp phần giảm thành phần khí thải độc hại như: NOx, CO, SOOT Đồng thời, trên cơ sở kết quả mô phỏng đạt được, thì tác giả khuyến cáo tỷ lệ phần trăm thành phần giữa các khí trong hỗn hợp diesel-biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas phù hợp để tăng công suất và mômen của động cơ

Trang 6

In this thesis, the single cylinder diesel engine is the main research subject A model of compression combustion engine using dual fuel diesel- biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas is set up on AVL Boost ver 2013 software operating with typical parameters such as: speed, percentage of diesel-biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas from 0% to 50%, with comparison of diesel-biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas and diesel fuels with each other

The results showed that replacing diesel with a mixture of biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas dual-fuel, the pressure and temperature inside the engine cylinder decrease thereby affecting the capacity and engine torque However, the composition of toxic emissions such as NOx,

diesel-CO, SOOT also decreased significantly At the same time, on the basis of the obtained simulation results, the author recommends the percentage of components between the gases in the mixture of diesel-biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas suitable to increase capacity and torque of engine

Trang 7

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các dữ liệu và kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tôi xin chịu trách nhiệm về các thông tin trong luận văn./

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2021

Học viên thực hiện

Nguyễn Minh Tâm

Trang 8

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ KHOA HỌC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Các nghiên cứu trong nước và ngoài nước 2

1.2.1Các nghiên cứu trong nước 2

1.2.2 Các nghiên cứu ngoài nước 3

1.3 Mục tiêu nghiên cứu 4

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 5

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu: 5

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu: 5

1.5 Phương pháp nghiên cứu 5

1.6 Ý nghĩa khoa học 5

1.7 Ý nghĩa thực tiễn 5

1.8 Tổng quan các loại nhiên liệu: biogas, syngas, landfillgas 6

1.8.1 Giới thiệu về nhiên liệu biogas 6

1.8.2 Giới thiệu về nhiên liệu syngas 6

1.8.3 Giới thiệu về nhiên liệu landfillgas 8

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 9

2.1 Đặc điểm quá trình cháy của lưỡng nhiên liệu 9

2.2 Các mô hình ứng dụng trong AVL Boost 10

2.2.1 Mô hình nhiệt động lực học 10

2.2.2 Mô hình cháy Vibe 2 zone 11

2.2.3 Mô hình truyền nhiệt 13

2.2.4 Mô hình hình thành khí thải 14

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG 16

3.1 Giới thiệu chung 16

3.2 Xác định điều biện ban đầu và điều kiện biên cho mô hình mô phỏng 17

3.3 Mô hình hóa đối tượng nghiên cứu và trình tự các bước mô phỏng 18

Trang 9

3.4 Tiến hành mô phỏng và đánh giá 20

3.4.1 Đánh giá đặc tính sự cháy 20

3.4.2 Đánh giá đặc tính phát thải 20

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN 21

4.1 Đánh giá thông số sự cháy 21

4.1.1 Áp suất cực đại trong xy lanh theo tốc độ động cơ 21

4.1.2 Nhiệt độ cực đại trong xy lanh theo tốc độ động cơ 26

4.2 Đánh giá thông số phát thải của động cơ 30

4.2.1 Phát thải CO theo tốc độ động cơ 30

4.2.2 Phát thải SOOT theo tốc độ động cơ 33

4.2.3 Phát thải NOx theo tốc độ động cơ 36

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 42

5.1 Kết luận 42

5.2 Hướng phát triển 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

PHỤ LỤC I GIỚI THIỆU PHẦN MỀM AVL BOOST VER.2013 46

I.1 Giới thiệu chung 46

I.2 Các tính năng cơ bản 46

I.3 Các áp dụng 47

I.4 Giao diện của phần mềm AVL Boost 48

I.5 Các phần tử của chương trình 48

I.6 Phần tử xy lanh (Cylinder) 52

I.7 Phần tử điều kiện biên (Boundaries Elements) 53

PHỤ LỤC II BẢNG KẾT QUẢ TIÊU BIỂU VỚI AVL BOOST VER.2013 55

II 1 Thông số đặc tính áp suất cực đại trong xy lanh theo tốc độ động cơ ở các tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu khác nhau 55

II 2 Thông số đặc tính nhiệt độ cực đại trong xy lanh theo tốc độ động cơ ở các tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu khác nhau 56

II 3 Thông số đặc tính phát thải NOx (g/kW.h) theo tốc độ động cơ ở các tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu khác nhau 57

II 4 Thông số đặc tính phát thải CO (g/kW.h) theo tốc độ động cơ ở các tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu khác nhau 58

Trang 10

II 5 Thông số đặc tính phát thải SOOT (g/kW.h) theo tốc độ động cơ ở các tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu khác nhau 59

II 6 So sánh suất tiêu hao nhiên liệu, công suất động cơ, phát thải NOx, CO, SOOT tại tốc độ động cơ n = 2000 v/ph 60

Trang 11

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Mô hình buồng cháy 10Hình 2.2 Ảnh hưởng khi thay đổi tham số “m” đối với các đường đặc tính trong quá

trình mô phỏng 12Hình 3 1 Phương pháp bố trí hỗn hợp hai loại nhiên liệu 18Hình 3 2 Mô hình hóa động cơ RV125-2 trên phần mềm AVL Boost 19Hình 4.1 Áp suất cực đại trong xy lanh khi sử dụng nhiên liệu có 90% diesel và

10% biogas, syngas, landfillgas 22Hình 4.2 Áp suất cực đại trong xy lanh khi sử dụng nhiên liệu có 80% diesel và

50% biogas, syngas, landfillgas 25Hình 4.6 Nhiệt độ cực đại trong xy lanh khi sử dụng nhiên liệu có 90% diesel và

50% biogas, syngas, landfillgas 29Hình 4.11 Phát thải CO khi sử dụng nhiên liệu có 90% diesel và 10% biogas,

syngas, landfillgas 30

Trang 12

Hình 4.12 Phát thải CO khi sử dụng nhiên liệu có 80% diesel và 20% biogas,

syngas, landfillgas 31Hình 4.13 Phát thải CO khi sử dụng nhiên liệu có 70% diesel và 30% biogas,

syngas, landfillgas 32Hình 4.16 Phát thải SOOT khi sử dụng nhiên liệu có 90% diesel và 10% biogas,

syngas, landfillgas 36Hình 4.21 Phát thải NOx khi sử dụng nhiên liệu có 90% diesel và 10% biogas,

syngas, landfillgas 39

Trang 13

Hình 4.26 Đường đặc tính công suất cực đại của động cơ tại tốc độ 2000 (v/ph) với

các tỷ lệ thành phần hỗn hợp nhiên liệu khác nhau 40Hình 4.27 Đường đặc tính suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ tại tốc độ 2000

(v/ph) với các tỷ lệ thành phần hỗn hợp nhiên liệu khác nhau 41

Trang 14

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.2 Cơ chế hình thành NOx theo 6 phản ứng 15

Bảng 3.1 Thành phần khí chiếm tỷ lệ lớn trong biogas, syngas,

Bảng 3.3 Trình tự các bước mô phỏng 19

Trang 15

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ KHOA HỌC

BSFC Brake Specific Fuel Consumption (Suất tiêu thụ nhiên liệu)

Syngas Synthesis gas: Khí tổng hợp

Landfillgas Khí thải từ bãi chôn lấp chất thải rắn

v/ph Vòng/phút

x % của diesel trong hỗn hợp nhiên liệu kép

D Dầu diesel

y % của nhiên liệu khí trong nhiên liệu kép

Y thay thế cho nhiên liệu khí biogas, syngas hoặc landfillgas

RCCI Reactivity Controlled Compression Ignition (Đánh lửa nén có

kiểm soát phản ứng) EGR Exhaust Gas Recirculation (hệ thống tuần hoàn khí thải)

SI Spark Ignition (đánh lửa)

Trang 16

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Lý do chọn đề tài

Tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường luôn là mục tiêu nghiên cứu của ngành động cơ và ô tô Trong tình hình dầu mỏ đang cạn kiệt và sự biến đổi khí hậu trái đất đang trở thành hiểm họa đối với loài người thì vấn đề nêu trên càng trở thành mối quan tâm hàng đầu của cả 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 tìm kiếm nguồn nhiên liệu thay thế và sử dụng hiệu quả nguồn nhiên liệu thay thế cũng đã và đang được các nhà khoa học tập trung nghiên cứu, cụ thể:

Nhiên liệu biogas hay khí sinh học là hỗn hợp khí CH4 và một số khí khác phát sinh từ sự phân huỷ các vật chất hữu cơ nên việc sử dụng nó không làm tăng nồng độ CO2 trong khí quyển Biogas đã và đang được phát triển mạnh từ các nước đang phát triển đến các nước phát triển Trong lĩnh vực động cơ đốt trong, hiện nay một số quốc gia trên thế giới đã sản xuất và thương mại hóa các động cơ biogas chuyên dụng

Nhiên liệu syngas hay khí tổng hợp là một loại hỗn hợp khí nhiên liệu, chứa

chủ yếu là H2, CO và bao gồm một lượng khí CO2 Khí tổng hợp có thể được sản xuất từ nhiều nguồn bao gồm khí tự nhiên, than đá, sinh khối hoặc hầu như bất cứ nguyên liệu hydrocarbon nào, bởi phản ứng với hơi nước, Carbon dioxide hoặc oxi Khí tổng hợp thì dễ cháy và thường được sử dụng làm nhiên liệu của động cơ đốt trong

Nhiên liệu landfillgas hay khí bãi chôn lấp là sản phẩm phụ của quá trình

phân rã chất thải dạng rắn, với thành phần chính là khí CH4, CO2, N2 và các chất bay hơi khác

Việt Nam là một nước đang phát triển với tốc độ đô thị hóa rất nhanh Chất thải trong sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, chăn nuôi và từ các bãi chôn lắp rác là nguồn nguyên liệu rất tốt để sản xuất biogas, syngas, landfillgas Việc tận dụng nguồn biogas, syngas, landfillgas để phát điện cục bộ hướng tới tập trung nguyên liệu để sản xuất quy mô lớn cung cấp cho các nhà máy điện hay làm nhiên liệu cho

Trang 17

phương tiện giao thông vận tải là hướng phát triển nhiên liệu thay thế có thế mạnh

và phù hợp với nước ta Do đó, việc thực hiện đề tài: “Nghiên cứu mô phỏng đánh

giá một số thông số đặc tính sự cháy và khí thải tiêu biểu của động cơ diesel 01 xy lanh sử dụng diesel-biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas” có ý nghĩa khoa học

và ý nghĩa thực tiễn cao

1.2 Các nghiên cứu trong nước và ngoài nước

1.2.1 Các nghiên cứu trong nước

Tại Việt Nam, một số tác giả nghiên cứu động cơ sử dụng nhiên liệu kép: diesel-biogas, diesel- syngas, diesel-landfillgas Cụ thể như:

• Huỳnh Thanh Công và cộng sự [1] nghiên cứu hiện trạng và xu hướng nghiên cứu động cơ đốt trong sử dụng khí sinh học biogas, Đặc tính kinh tế, kỹ thuật và môi trường của bốn loại hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng biogas trên động cơ đốt trong khác nhau được phân tích nhằm đáp ứng ưu khuyết điểm của từng loại và tính khả thi khi ứng dụng thực tế của động cơ đốt trong dùng biogas Ngoài ra, các công nghệ hiện đại trong việc tinh lọc biogas cho sử dụng trên phương tiện giao thông công cộng (xe buýt, taxi) cũng được giới thiệu và tìm hiểu;

• Bùi Văn Ga và cộng sự [2] nghiên cứu ứng dụng diesel-biogas cho động cơ lắp trên phương tiện cơ giới đường bộ phục vụ giao thông nông thôn Việt Nam Các tác giả đã phát triển bộ trộn diesel-biogas dùng riêng động cơ nhiên liệu kép với sự đồng đều của hỗn hợp giúp động cơ hoạt động ổn định với các điều kiện vận hành Xác định hệ số tương đương tốt nhất cho chế độ vận hành của động cơ nhiên liệu kép tương thích với các chế độ tốc độ, độ mở van cung cấp và vị trí bướm ga khác nhau Ngoài ra, trên cơ sở tối ưu hệ số tương đương, tác giả đã trình bày được sự ảnh hưởng của hệ số này đến các thông số đặc tính công suất, sự cháy và vận hành thực tế của động cơ nhiên liệu kép; Nghiên cứu thực nghiệm quá trình cháy của động cơ nhiên liệu kép diesel-biogas;

• Bùi Văn Chinh [3] nghiên cứu sử dụng khí tổng hợp từ sinh khối cho động

cơ diesel phát điện cỡ nhỏ bằng phần mềm AVL-Boost Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của các thành phần khí có trong syngas được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu sinh khối khác nhau đến đặc tính của động cơ Nghiên cứu cho thấy, khi tăng

Trang 18

hàm lượng hydro trong nhiên liệu, quá trình cháy được cải thiện làm tăng công suất, giảm tiêu hao năng lượng và cải thiện thành phần phát thải CO, SOOT;

• Lê Minh Tiến và cộng sự [4] nghiên cứu thiết kế chế tạo động cơ sử dụng hai nhiên liệu biogas-diesel trên cơ sở động cơ diesel một xy lanh tĩnh tại cho thấy việc chuyển đổi động cơ diesel truyền thống sang chạy bằng biogas có thể được thực hiện theo phương pháp động cơ đánh lửa cưỡng bức, phương pháp động cơ nhiên liệu kép hay phương pháp động cơ hai nhiên liệu biogas-diesel Phương pháp nhiên liệu kép sử dụng một lượng phun diesel tối thiểu để làm ngọn lửa mồi đánh lửa động cơ Trong vận hành lượng phun tối thiểu cần thiết để đánh lửa chỉ chiếm khoảng dưới 10% lượng phun khi động cơ chạy bằng diesel ở chế độ định mức Tuy nhiên để vòi phun không quá nóng trong quá trình hoạt động bằng biogas, lượng phun tối thiểu cần được duy trì ở mức khoảng từ 10% đến 20% lượng phun diesel ở chế độ định mức

1.2.2 Các nghiên cứu ngoài nước

• C Ji và cộng sự [5] đã nghiên cứu các đặc điểm về quá trình đốt cháy và phát thải của một động cơ SI chạy bằng hỗn hợp xăng-khí tổng hợp Các kết luận chính được liệt kê như sau: Do quá trình đốt cháy được tăng cường sau khi làm giàu khí tổng hợp, động cơ biểu thị hiệu suất nhiệt được tăng từ 34,52% của động cơ ban đầu lên 39,01% của động cơ xăng pha trộn 2,43% khí tổng hợp Phát thải HC và

NOx giảm khi tăng phần thể tích khí tổng hợp Nhưng lượng khí thải CO tăng lên với bổ sung khí tổng hợp, do nhiệt độ xy lanh giảm

• R Mahmoodi và cộng sự [6] nghiên cứu ảnh hưởng của khí sinh học cải tạo như một nhiên liệu phản ứng thấp đối với hiệu suất và lượng khí thải của động cơ RCCI với nhiên liệu đốt kép biogas/diesel cải tiến, xây dựng mô hình tính toán 3D

để xác nhận động cơ đánh lửa nén một xy lanh trong hoạt động diesel thông thường

và nhiên liệu kép ở 9 bar, 1300 vòng/phút Sau đó, mô hình đốt cháy của động cơ RCCI được mô phỏng bằng cách thay thế nhiên liệu diesel với 20%, 40% và 60% khí biogas làm nhiên liệu phản ứng thấp trong khi vẫn giữ nguyên tổng năng lượng nhiên liệu đầu vào cho mỗi chu kỳ Kết quả chứng minh rằng khi tỷ lệ thay thế khí biogas tăng với tỷ lệ tương đương không đổi là 0,43, nhiệt độ cháy trung bình giảm

Trang 19

xuống 1354 K, 1312 K, 1292 K thấp hơn khoảng 3,5%, 6,6%, 7,9% so với động cơ diesel thông thường sự đốt cháy, tương ứng Áp suất tối đa trong xy lanh tăng lên đến 22,63% Thay vào đó, nó dẫn đến tổn thất công suất động cơ lần lượt là 2,3%, 7,9% và 14,5% Ngoài ra, phát thải NOx, CO, giảm 50% Phát thải bồ hóng và UHC giảm nhẹ khi sử dụng khí biogas với tỷ lệ trên 40%

• M Ebrahimi & S A Jazayeri [7] nghiên cứu đối với động cơ diesel xy lanh đơn hoạt động tại 9,4 bar ở chế độ RCCI được cấp nhiên liệu bằng dầu diesel và khí bãi rác được làm giàu bằng hydro, các nhận xét sau có thể được kết luận trong nghiên cứu này: Bằng cách thêm hydro vào khí bãi rác, tổng khối lượng nhiên liệu trên mỗi chu kỳ được giảm xuống trong khi áp suất đỉnh được tăng lên Do sự có mặt của hydro trong hỗn hợp nhiên liệu, thời gian bắt đầu cháy xảy ra chậm lại và tải động cơ giảm nhẹ Mặc dù cường độ vẫn nằm trong phạm vi chấp nhận được, nhưng hoạt động của động cơ sẽ không bị ảnh hưởng bởi tiếng ồn đốt cháy quá mức hoặc tiếng động cơ diesel Ngay cả khi không có EGR, do sự hiện diện của carbon dioxide trong khí bãi rác, NOx giảm nhẹ Bằng cách tăng phần trăm phụ gia hydro

và yêu cầu EGR, vì phần carbon dioxide trong EGR tăng lên, NOx giảm mạnh Hơn nữa, do sự tương tác của H2 với CO trong quá trình đốt cháy, CO giảm đáng kể

1.3 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu chính của luận văn là để đánh giá các thông số tiêu biểu

về đặc tính sự cháy và phát thải của động cơ diesel sử dụng hỗn hợp lưỡng nhiên liệu (bao gồm: diesel-biogas, diesel-syngas, và diesel-landfillgas) trong các điều kiện vận hành khác nhau Trên cơ sở của kết quả nghiên cứu mô phỏng, tác giả sẽ phân tích ảnh hưởng của tốc độ động cơ, tỷ lệ thành phần hỗn hợp nhiên liệu đến đặc tính quá trình cháy và khí thải; làm cơ sở đề xuất tỷ lệ bổ sung phù hợp biogas, syngas, landfillgas thay thế diesel nhằm đánh giá tính khả thi của việc ứng dụng của loại nhiên liệu thay thế này trong tương lai tại Việt Nam

Trang 20

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu chính bao gồm: hỗn hợp các lưỡng nhiên liệu biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas, kết cấu động cơ diesel 01 xy lanh phun trực tiếp Vikyno RV125-2 và phần mềm AVL Boost ver.2013

diesel-1.4.2 Phạm vi nghiên cứu:

Luận văn này đặt giới hạn nghiên cứu trong các nội dung sau đây:

- Nghiên cứu đặc tính sự cháy (áp suất cực đại, nhiệt độ cực đại) của động cơ diesel sử dụng hỗn hợp diesel-biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas

- Đánh giá đặc tính phát thải (khí NOx, CO, SOOT) của động cơ diesel sử dụng hỗn hợp diesel-biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas

- Đề xuất tỷ lệ phù hợp thay thế biogas, syngas, landfillgas trong Diesel trên

cơ sở cân đối giữa các tiêu chí kinh tế, kỹ thuật, và môi trường

1.5 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn tiếp cận mục tiêu nghiên cứu thông qua tổng quan về lý thuyết và

mô hình hóa, mô phỏng sử dụng phần mềm AVL Boost có kết hợp sử dụng thông

số thực nghiệm về điều kiện vận hành trên băng thử Ngoài ra, tác giả cũng sử dụng phương pháp phân tích tổng hợp các tài liệu liên quan và tham vấn ý kiến chuyên gia, thầy hướng dẫn, …

1.6 Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu trong luận văn góp phần làm rõ ảnh hưởng của khí biogas, syngas,

và landfillgas khi ứng dụng làm nhiên liệu kép với diesel trên động cơ diesel đến đặc tính sự cháy, đặc tính khí thải và đề xuất tỷ lệ bổ sung biogas, syngas và landfillgas phù hợp nhất cho kết cấu 01 động cơ diesel cụ thể

1.7 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ tính khả thi của việc ứng dụng khí biogas, syngas và landfillgas từ chất thải trong nông nghiệp, lâm nghiệp và bãi chôn lấp rác như là nhiên liệu mới trong lĩnh vực động cơ đốt trong, thiết bị động lực, hệ

thống phát điện…

Trang 21

1.8 Tổng quan các loại nhiên liệu: biogas, syngas, landfillgas

1.8.1 Giới thiệu về nhiên liệu biogas

Biogas là khí sinh học (thành phần gồm: CH4, CO2, H2S…) thu được từ sự phân hủy các chất hữu cơ trong môi trường thiếu không khí [1] Việc sử dụng khí Biogas phát triển rất nhanh trên khắp thế giới và tại Việt Nam, điều này đem lại lợi ích về môi trường và kinh tế Lượng CO2 và các độc tố khác trong khí thải sẽ giảm

đi đáng kể khi sử dụng Biogas thay thế nhiên liệu hóa thạch Ứng dụng nhiều nhất của Biogas vẫn là đun nấu, sưởi ấm và nhiên liệu thay thế cho động cơ đốt trong Tuy nhiên, tiềm năng của biogas chưa dừng lại ở đó mà còn có thể ứng dụng trong phương tiện công cộng và pin nhiên liệu Chính vì lợi ích đó mà từ giữa thế kỷ 20 cho đến nay, nhiều quốc gia trên thế giới vẫn không ngừng đẩy mạnh việc nghiên cứu ứng dụng Biogas trong nhiều lĩnh vực Thụy Điển là quốc gia đầu tiên ở châu

Âu triển khai dự án thí điểm “thành phố biogas” [8] Hiện, nước này có khoảng 4.000 phương tiện công cộng chạy bằng biogas Tại châu Á, Philippines có hơn 653

hệ thống biogas và 9 công ty chuyên xây dựng, cung cấp thiết bị biogas; Nepal, Ấn

Độ, Trung Quốc cũng là những quốc gia phát triển hệ thống biogas khá mạnh

1.8.2 Giới thiệu về nhiên liệu syngas

Syngas không phải là nhiên liệu hóa thạch tìm thấy trong tự nhiên, là một loại nhiên liệu khí thay thế thân thiện với môi trường cho hoạt động của động cơ đốt trong, thành phần chủ yếu bao gồm H2, CO [9] Phương pháp sản xuất bao gồm tái lập hơi nước của khí tự nhiên hoặc hydrocarbon lỏng để sản xuất hydro, các quá trình khí hóa than, sinh khối và trong một số loại chất thải thành năng lượng khí hóa

Syngas là sản phẩm được sản xuất từ các hợp chất chứa cacbon như: Khí thiên nhiên, sản phẩm dầu mỏ, than đá và sinh khối Điều này đóng vai trò mấu chốt trong công nghiệp hóa học và sản xuất nhiên liệu tổng hợp Dưới đây là lưu đồ thể hiện tổng quan về quá trình sản xuất nhiên liệu syngas:

Trang 22

Quá trình sản xuất nhiên liệu khí syngas còn được gọi là khí hóa Đây là quá trình chuyển đổi các nguồn nguyên liệu dạng rắn thành hỗn hợp các chất khí thông qua các phản ứng trong điều kiện thiếu oxygen Khí hóa được xảy ra trong khoảng nhiệt độ 873K tới 1773K và sản phẩm cho ra hỗn hợp khí tổng hợp có năng lượng

từ thấp tới trung bình phụ thuộc vào kiểu khí hóa cũng như điều kiện vận hành Quá trình hóa sinh khối được sử dụng để sản xuất năng lượng sinh học và các sản phẩm sinh học khác dùng cho động cơ đốt trong, lò hơi hay để phát điện

Trong quá trình khí hóa, nguyên liệu đầu vào được sấy tới nhiệt độ cao, sản phẩm của quá trình này là chất khí mới tạo thành và phần chất rắn còn lại không phản ứng Lượng khí được tạo ra phụ thuộc vào nhiệt độ và tính chất của nguồn nguyên liệu cũng như nhiệt độ mà các phản ứng xảy ra Các phản ứng xảy ra ban đầu dưới sự có mặt của oxygen cho ra sản phẩm có khí CO và CO2 Các phản ứng xảy ra rất nhanh, kèm theo sự tỏa nhiệt và là tiền đề để các phản ứng khác tạo ra Quá trình khí hóa nguyên liệu rắn tại nhiệt độ cao (khoảng trên 873K) đầu tiên tạo

ra khí và một số chất dưới dạng tro, nhựa đường Các phản ứng hóa học, ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình khí hóa và quyết định đến thành phần các chất khí tạo thành Những phản ứng thứ cấp xảy ra tại nhiệt độ trên 873K và dưới điều kiện áp suất thích hợp, sẽ giúp cho sự phân hủy tro tạo ra cacbon và các chất khí Phản ứng của quá trình khí hóa sinh khối chứa cacbon được thể hiện theo phương trình dưới đây:

Để phản ứng xảy ra được hoàn toàn thì 01 (kg) nguyên liệu sinh khối cần khoảng 4,5(kg) không khí (tạo điều kiện chuẩn), theo như các nghiên cứu được đưa

ra thì đối với các phản ứng khí hóa lượng không khí chỉ cần thiết khoảng bằng 0,25 lần không khí tiêu chuẩn Thông thường là để khí hóa 01 (kg) nguyên liệu sinh khối thì cần khoảng 1,15 (kg) không khí

Trang 23

1.8.3 Giới thiệu về nhiên liệu landfillgas

Hoạt động xử lý chất thải nói chung và xử lý chất thải rắn nói riêng đã góp đáng kể vào việc phát thải các khí nhà kính, trong đó đáng quan tâm là khí thải từ các bãi chôn lấp và quá trình ủ chất thải rắn Các khí hình thành trong bãi chôn lấp chất thải rắn chủ yếu là NH3, CO, CO2, H2, H2S, CH4 và phần lớn hình thành do quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong rác thải Hai khí nhà kính CH4 và CO2 chiếm hầu hết thành phần khí phát thải từ bãi rác, trong đó CH4 chiếm từ 45 - 60% và CO2

chiếm từ 40 - 60% [10]

Trang 24

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Đặc điểm quá trình cháy của lưỡng nhiên liệu

Quá trình hình thành hỗn hợp của động cơ diesel là hỗn hợp đồng nhất của không khí và nhiên liệu diesel truyền thống Khi cấp biogas, syngas, landfillgas vào đường nạp của động cơ làm cho hỗn hợp này bị thay đổi, dẫn đến diễn biến quá trình cháy của động cơ diesel bị ảnh hưởng do sự hòa trộn biogas, syngas, landfillgas vào hỗn hợp đồng nhất ban đầu của động cơ Lúc này động cơ diesel có thể được coi là động cơ nửa đánh lửa cưỡng bức Mặt khác khi động cơ diesel sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel-biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas do sự xuất hiện của biogas, syngas, landfillgas nên chống được hiện tượng kích nổ trong quá trình cháy

Trong động cơ lưỡng nhiên liệu biogas, syngas, landfillgas với việc tạo hỗn hợp biogas, syngas, landfillgas-không khí bên ngoài xy lanh, biogas, syngas, landfillgas được cung cấp vào đường nạp theo nguyên lý chế hòa khí hoặc phun, sau đó biogas, syngas, landfillgas sẽ hòa trộn với không khí và bay hơi trong đường nạp tạo hỗn hợp đi vào xy lanh động cơ Nhờ chuyển động rối

diesel-và trao đổi nhiệt của hỗn hợp trong quá trình nạp diesel-và quá trình nén, hòa khí cùng hỗn hợp nhiên liệu diesel-biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas tiếp tục bay hơi và tạo thành hỗn hợp đồng nhất

Quá trình cháy trong động cơ diesel sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel-biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas được bắt đầu tại vùng ở đó hơi của nhiên liệu diesel hòa trộn với hỗn hợp đồng nhất của biogas, syngas, landfillgas-không khí Khi được nén quá trình cháy xảy ra trước tiên với hơi diesel, sau khi hơi diesel cháy sẽ làm nguồn lửa để biogas, syngas, landfillgas cháy Quá trình cháy diễn ra rất nhanh theo hai vùng, đó là vùng cháy khuếch tán và vùng cháy lan tràn màng lửa

Trang 25

2.2 Các mô hình ứng dụng trong AVL Boost

2.2.1 Mô hình nhiệt động lực học

Mô hình này dựa trên định luật bảo toàn năng lượng thứ nhất và định luật bảo toàn khối lượng Bỏ qua nguyên lý bảo toàn động lượng, sự biến đổi về thành phần

và đặc tính nhiệt động lực học trong không gian [11], [12]

Hình 2.1 Mô hình buồng cháy 2.2.1.1 Định luật bảo toàn khối lượng

Trong đó: - : Khối lượng trong vùng tính toán (control volume)

- : Khối lượng vào (in)

- : Khối lượng ra (ex)

2.2.1.2 Định luật Bảo toàn Năng lượng (Định luật 1 nhiệt động lực học)

(2.2) Trong đó: - Ecv : Tổng năng lượng (J)

- Q : Nhiệt truyền (J)

- W : Công sinh ra (J)

- h : Enthalpy riêng (kJ/kg) Nếu bỏ qua sự thay đổi động năng và thế năng của khối lượng lưu chất trong

hệ thì sự thay đổi năng lượng của hệ dEcv chính là sự thay đổi nội năng dUcv:

Trang 26

CO2, H2O, N2, O2, … nên nội năng riêng phần ui = Ui / m là hàm theo nhiệt độ T và phần trăm của khí Yi trong hỗn hợp:

u = ∑ (Yi i ui(T)) (2.5)

2.2.2 Mô hình cháy Vibe 2 zone

Hàm Vibe 2-zone tính toán nhiệt độ của 2 vùng (cháy và chưa cháy) Bên cạnh

đó, hàm Vibe 2-zone cũng dự đoán hiện tượng kích nổ, mô tả gần chính xác đường cong tỏa nhiệt so với thực tế [11], [12]

Thể tích của vùng tính toán trong xy lanh: (2.6) Công thức tính toán lượng nhiên liệu trong vùng đã cháy (burned zone) theo góc quay trục khuỷu:

Trang 27

- : Công của piston trong vùng tính toán

- : Nhiệt lượng do nhiên liệu cung cấp theo góc quay trục khuỷu

- : Nhiệt lượng mất mát truyền qua vách

- : Enthanpy của lọt khí

- : Lưu lượng khối lượng lọt khí

- : Nội năng dòng chảy từ vùng chưa cháy dịch chuyển sang vùng đã cháy

Trong quá trình sử dụng, mô hình cháy Vibe 2-zone quan tâm 4 thông số điều khiển chính gồm: thời điểm cháy, thời gian cháy, tham số định dạng “m” và “a”

Hình 2.2 Ảnh hưởng khi thay đổi tham số “m” đối với các đường đặc tính trong quá

Trang 28

Tham số “a” được khuyến cáo là 6,9 Ngoài ra, việc điều chỉnh tham số hình dạng “m” cho các trường hợp mô phỏng khác nhau cũng trở nên dễ dàng hơn bởi tính trực quan của đồ thị: “Đường cong tỏa nhiệt” và “Phần trăm lượng nhiên liệu cháy” được thay đổi ngay khi ta thay đổi tham số “m” trên phần mềm (Hình 2.2)

2.2.3 Mô hình truyền nhiệt

2.2.3.1 Truyền nhiệt trong xy lanh

Nhiệt truyền qua piston, vách và nắp xy lanh, được tính theo công thức [11], [12]:

(2.9) Trong đó: - : Nhiệt truyền qua vách (J)

- Ai : Diện tích (m2)

- : Hệ số truyền nhiệt [Heat transfer coefficient, W/(m2.K)]

- : Nhiệt độ không khí trong xy lanh (K)

- : Nhiệt độ (vách xy lanh, piston) (K)

Hệ số truyền nhiệt: được nội suy từ dòng chuyển động rối của khí cháy trên vách xy lanh, thông qua các số không thứ nguyên Nusselt (Nu), Reynolds (Re) và Prandtl (Pr):

(với m = 0,78 và n = 0,33) (2.10) Trong đó:

Số Nusselt: ; Số Reynolds: ; Số Prandtl:

Trang 29

6, 76.10 1

Trang 30

1

Trang 31

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG 3.1 Giới thiệu chung

Như đã trình bày ở Chương 1, mục tiêu nghiên cứu chính của luận văn là để đánh giá các thông số tiêu biểu về đặc tính sự cháy và phát thải của động cơ diesel

sử dụng hỗn hợp lần lượt các nhiên liệu biogas, syngas, landfillgas Do các khí biogas, syngas, landfillgas bao gồm nhiều thành phần khí khác nhau Mô hình mô phỏng được thực thi để đánh giá đặc tính sự cháy và phát thải tiêu biểu của động cơ sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel-biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas theo các tỷ lệ hòa trộn khác nhau Đồng thời, thành phần biogas, syngas, landfillgas có nhiều chất khí khác nhau, để cụ thể đánh giá các thông số kỹ thuật, mô hình mô phỏng chỉ lấy các thành phần khí chiếm tỷ lệ lớn trong biogas, syngas, landfillgas theo các tỷ lệ cụ thể như sau:

diesel-Bảng 3.1 Thành phần khí chiếm tỷ lệ lớn trong biogas, syngas, landfillgas

Trang 32

3.2 Xác định điều biện ban đầu và điều kiện biên cho mô hình mô phỏng

3.2.1 Điều kiện ban đầu

- Kết cấu động cơ RV125-2:

+ Dựa trên bản vẽ kết cấu động cơ RV125-2 của Công ty SVEAM

+ Dựa trên đo đạt thực tế trên động cơ Vikyno RV125-2

3.2.2 Điều kiện vận hành và điều kiện biên

Bảng 3.2 Điều kiện mô phỏng

Thời điểm phun, TK 20 Cố định bởi nhà sản xuất

Nhiệt độ khí nạp, nhớt, khí

thải…để làm thông số tham

chiếu của mô hình

Đo trực tiếp trên động cơ thử nghiệm tại phòng thí nghiệm động cơ đốt trong

Nhiên liệu sử dụng trong mô

phỏng

dầu diesel diesel-biogas diesel-syngas diesel-landfillgas

100% dầu diesel và 05 tỷ lệ mô phỏng đánh giá: 50/50, 40/60, 30/70, 20/80, 10/90 với các ký kiệu: 90D10B = 90%diesel + 10%biogas

Tốc độ, v/ph 1000-2600 thay đổi, bước tốc độ thay đổi =

200 v/ph

3.2.3 Phương pháp hòa trộn hai nhiên liệu

Nhiên liệu diesel được phun trực tiếp vào trong buồng đốt, nhiên liệu khí được cung cấp trên đường nạp

Các kí hiệu nhiên liệu sử dụng trong luận văn xDyY có ý nghĩa như sau:

 x: % của diesel trong hỗn hợp nhiên liệu kép;

 D: Dầu diesel;

 y: % của nhiên liệu khí trong nhiên liệu kép;

 Y: thay thế cho nhiên liệu khí biogas hoặc syngas hoặc landfillgas;

 B: thay thế cho nhiên liệu khí biogas;

Trang 33

 S: thay thế cho nhiên liệu khí syngas;

 L: thay thế cho nhiên liệu khí landfillgas

Kết cấu động cơ sử dụng trong nghiên cứu này là 01 xy-lanh, phun trực tiếp nên tác giả sử dụng phương pháp bố trí nạp khí biogas, syngas, landfillgas trên đường nạp, kiểu bộ trộn (mixer, loại 1)

Hình 3.1 Phương pháp bố trí hỗn hợp hai loại nhiên liệu 3.3 Mô hình hóa đối tượng nghiên cứu và trình tự các bước mô phỏng

- Phân tích kết cấu động cơ nghiên cứu

- Xây dựng mô hình đối tượng nghiên cứu trên phần mềm AVL Boost

Trang 34

Hình 3.2 Mô hình hóa động cơ RV125-2 trên phần mềm AVL Boost

SB - Phần tử biên; CL - Lọc gió; R- Phần tử cản dòng; MP - Điểm đo

C - xilanh; PL - Bình tiêu âm; 1…7 – Các đường ống

- Trình tự các bước xây dựng mô hình, mô phỏng được thực hiện theo Bảng 3.3

Bảng 3.3 Trình tự các bước mô phỏng Bước Nội dung thực hiện Mô tả công việc

1

Tìm hiểu kết cấu động cơ

RV125-2 mô phỏng và điều kiện ban đầu,

điều kiện biên liên quan

Xác định thông số kết cấu động cơ: Tỷ số nén, thể tích làm việc, đường kính, hành trình piston… và điều kiện ban đầu, điều kiện biên liên quan

2 Xây dựng mô hình mô phỏng trên

Trang 35

3 Định nghĩa dữ liệu đầu vào và

điều kiện biên Gán các thông số ảnh hưởng đến vận hành

4 Chạy chương trình theo các biến

3.4 Tiến hành mô phỏng và đánh giá

Luận văn phân tích áp suất cực đại, nhiệt độ cực đại của động cơ và các đặc tính phát thải CO, SOOT, NOx theo sự thay đổi của tốc độ động cơ khi sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel-biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas ở các tỷ lệ 50/50, 60/40, 70/30, 80/20, 90/10, 100/0

3.4.1 Đánh giá đặc tính sự cháy

a) Áp suất cực đại trong xy lanh theo tốc độ động cơ

b) Nhiệt độ cực đại trong xy lanh theo tốc độ động cơ

3.4.2 Đánh giá đặc tính phát thải

a) Phát thải khí CO theo tốc độ động cơ

b) Phát thải SOOT theo tốc độ động cơ

c) Phát thải NOx theo tốc độ động cơ

Trang 36

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN

4.1 Đánh giá thông số sự cháy

4.1.1 Áp suất cực đại trong xy lanh theo tốc độ động cơ

Từ Hình 4.1 đến Hình 4.5 trình bày sự so sánh của áp suất cực đại trong xy

lanh động cơ khi sử dụng lưỡng nhiên liệu biogas, syngas, landfillgas ở các tỷ lệ 50/50, 60/40, 70/30, 80/20, 90/10, 100/0 Tốc độ thay đổi từ

diesel-1000 v/ph đến 2600 v/ph, bước thay đổi bằng 200 v/ph Như thể hiện từ Hình 4.1 đến Hình 4.5 thì áp suất cực đại trong xy lanh động cơ có xu hướng giảm dần khi

tốc độ động cơ tăng và đạt cực đại tại tốc độ động cơ từ 1200 v/ph đến 1400 v/ph

Tại cùng 01 điểm tốc độ, khi sử dụng động cơ lưỡng nhiên liệu diesel-biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas ở các tỷ lệ 50/50, 60/40, 70/30, 80/20, 90/10, 100/0 giá trị áp suất cực đại trong xy lanh động cơ sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel-syngas

ở các tỷ lệ pha trộn có xu hướng cao hơn giá trị áp suất của các lưỡng nhiên liệu còn lại, tuy nhiên vẫn thấp hơn giá trị áp suất cực đại trong xy lanh động cơ khi sử dụng 100% diesel Đồng thời, giá trị áp suất cực đại trong xy lanh động cơ của lưỡng nhiên liệu diesel-landfillgas có thông số thấp nhất ở mọi tỷ lệ pha trộn

Càng tăng tỷ lệ phần trăm pha trộn thành phần biogas, syngas, landfillgas trong hỗn hợp diesel-biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas thì áp suất cực đại trong xy lanh của động cơ càng càng giảm Theo kết quả đo được thể hiện ở phụ lục

II cho thấy, tại tốc độ động cơ từ 1200 v/ph, khi sử dụng nhiên liệu diesel-biogas ở các tỷ lệ thay thế biogas từ 10% đến 50%, áp suất cực đại trong xy lanh giảm từ 0,59% đến 2,98% so với giá trị áp suất cực đại khi sử dụng hoàn toàn nhiên liệu diesel Khi sử dụng nhiên liệu nhiên liệu diesel-syngas ở các tỷ lệ thay thế syngas từ 10% đến 50%, áp suất cực đại trong xy lanh giảm từ 0,45% đến 1,91% so với giá trị

áp suất cực đại khi sử dụng hoàn toàn nhiên liệu diesel Khi sử dụng nhiên liệu nhiên liệu diesel-landfillgas ở các tỷ lệ thay thế landfillgas từ 10% đến 50%, áp suất cực đại trong xy lanh giảm từ 1,55% đến 5,57% so với giá trị áp suất cực đại khi sử dụng hoàn toàn nhiên liệu diesel

Trang 37

Áp suất cực đại trong xy lanh của động cơ khi sử dụng biogas, syngas, diesel-landfillgas trong thành phần hỗn hợp nhiên liệu được xếp theo thứ tự

diesel-từ cao đến thấp như sau diesel-syngas, diesel-biogas, diesel-landfillgas

Hình 4.1 trình bày sự so sánh của áp suất cực đại trong xy lanh động cơ khi

sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel-biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas ở các tỷ lệ 90% diesel-10% biogas, 90% diesel - 10% syngas, 90% diesel -10% landfillgas Tốc độ thay đổi từ 1000 v/ph đến 2600 v/ph, bước thay đổi bằng 200 v/ph Như thể hiện trên hình thì áp suất cực đại trong xy lanh động cơ có xu hướng giảm dần khi tốc độ động cơ tăng và đạt cực đại tại tốc độ động cơ từ 1200 v/ph đến 1400 v/ph

Hình 4.1 Áp suất cực đại trong xy lanh khi sử dụng nhiên liệu có 90% diesel và

10% biogas, syngas, landfillgas Hình 4.2 trình bày sự so sánh của áp suất cực đại trong xy lanh động cơ khi

sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel-biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas ở các tỷ lệ 80% diesel - 20% biogas, 80% diesel - 20% syngas, 80% diesel - 20% landfillgas Tốc độ thay đổi từ 1000 v/ph đến 2600 v/ph, bước thay đổi bằng 200 v/ph Như thể hiện trên hình thì áp suất cực đại trong xy lanh động cơ có xu hướng giảm dần khi

Trang 38

tốc độ động cơ tăng và đạt cực đại tại tốc độ động cơ từ 1200 v/ph đến 1400 v/ph Tại cùng 01 điểm tốc độ, giá trị áp suất cực đại trong xy lanh động cơ sử dụng hỗn hợp nhiên liệu 80% diesel - 20% syngas có xu hướng cao hơn giá trị áp suất của các lưỡng nhiên liệu còn lại, tuy nhiên vẫn thấp hơn giá trị áp suất cực đại trong xy lanh động cơ khi sử dụng 100% diesel

Hình 4.2 Áp suất cực đại trong xy lanh khi sử dụng nhiên liệu có 80% diesel và

20% biogas, syngas, landfillgas Hình 4.3 trình bày sự so sánh của áp suất cực đại trong xy lanh động cơ khi

sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel-biogas, diesel-syngas, diesel-landfillgas ở các tỷ lệ 70% diesel-30% biogas, 70% diesel - 30% syngas, 70% diesel - 30% landfillgas Tốc độ thay đổi từ 1000 v/ph đến 2600 v/ph, bước thay đổi bằng 200 v/ph Như thể hiện trên hình thì áp suất cực đại trong xy lanh động cơ có xu hướng giảm dần khi tốc độ động cơ tăng và đạt cực đại tại tốc độ động cơ từ 1200 v/ph đến 1400 v/ph Tại cùng 01 điểm tốc độ, giá trị áp suất cực đại trong xy lanh động cơ sử dụng hỗn hợp nhiên liệu 70% diesel - 30% syngas có xu hướng cao hơn giá trị áp suất của các lưỡng nhiên liệu còn lại, tuy nhiên vẫn thấp hơn giá trị áp suất cực đại trong xy lanh động cơ khi sử dụng 100% diesel

Định dạng
Số trang	77
Dung lượng	6,71 MB