Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của áp suất phun hỗn hợp nhiên liệu b15 đến suất tiêu hao nhiên liệu và phát thải khí xả của động cơ Diesel 4che Yanmar

Nhiên liệu sinh học hiện đang được quan tâm đặc biệt trong việc sử dụng làm nhiên liệu thay thế trên các động cơ diesel, do là nguồn nhiên liệu thân thiện với môi trường và có thể tái sinh. Tuy nhiên, do tính chất hóa, lý của nhiên liệu này có khác so với nhiên liệu diesel nên khi sử dụng cho động cơ diesel, hệ thống phun nhiên liệu cần được điều chỉnh để động cơ làm việc phù hợp. Trong nghiên cứu này, nhiên liệu sinh học B15 được sử dụng trên động cơ diesel 4CHE Yanmar - Nhật Bản và áp suất phun nhiên liệu được điều chỉnh ở: 205; 210; 215; 220; và 225 bar trong giới hạn điều chỉnh của bơm cao áp. Kết quả nghiên cứu cho thấy, suất tiêu hao nhiên liệu B15 tương đương với nhiên liệu diesel, phát thải bồ hóng và NOx đều thấp ở áp suất phun 215 bar.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của áp suất phun hỗn hợp nhiên liệu b15 đến suất tiêu hao nhiên liệu và phát thải khí xả của động cơ Diesel 4che Yanmar Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2015 KEÁT QUAÛ NGHIEÂN CÖÙU ÑAØO TAÏO SAU ÑAÏI HOÏC NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT PHUN HỖN HỢP NHIÊN LIỆU B15 ĐẾN SUẤT TIÊU HAO NHIÊN LIỆU VÀ PHÁT THẢI KHÍ XẢ CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL 4CHE YANMAR EXPERIMENTS STUDY OF THE EFFECT OF FUELS B15 INJECTION PRESSURE ON 4CHE YANMAR DIESEL ENGINE’ EMISSIONS AND FUEL CONSUMPTION Mai Đức Nghĩa1, Trần Văn Bảy2, Phạm Hùng Thắng3 Ngày nhận bài: 20/4/2014; Ngày phản biện thông qua: 08/5/2015; Ngày duyệt đăng: 10/6/2015 TÓM TẮT Nhiên liệu sinh học hiện đang được quan tâm đặc biệt trong việc sử dụng làm nhiên liệu thay thế trên các động cơ diesel, do là nguồn nhiên liệu thân thiện với môi trường và có thể tái sinh. Tuy nhiên, do tính chất hóa, lý của nhiên liệu này có khác so với nhiên liệu diesel nên khi sử dụng cho động cơ diesel, hệ thống phun nhiên liệu cần được điều chỉnh để động cơ làm việc phù hợp. Trong nghiên cứu này, nhiên liệu sinh học B15 được sử dụng trên động cơ diesel 4CHE Yanmar - Nhật Bản và áp suất phun nhiên liệu được điều chỉnh ở: 205; 210; 215; 220; và 225 bar trong giới hạn điều chỉnh của bơm cao áp. Kết quả nghiên cứu cho thấy, suất tiêu hao nhiên liệu B15 tương đương với nhiên liệu diesel, phát thải bồ hóng và NOx đều thấp ở áp suất phun 215 bar. Từ khóa: động cơ diesel, nhiên liệu sinh học, nhiên liệu diesel, dầu dừa, áp suất phun ABSTRACT Biofuels are interesting in using alternative fuel in diesel engines, because they are friendly with environment and can be recycled. However, characteristic of chemical and physical different diesel fuel, while using, the fuel injection system of engine must be adjusted. In this study, B15 biofuel used on 4CHE Yanmar diesel engine - Japan and the fuel injection pressure is adjusted at: 205; 210; 215; 220; and 225 bar within the limits of high-pressure pumps adjustment. The results showed that, specific fuel B15 consumption is equivalent with B0, emissions of soot and NOx lower at 215 bar. Key word: diesel engine, biofuels, diesel oil, coconut oil, injection pressure I. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, nhu cầu sử dụng nhiên liệu và sản phẩm dầu mỏ phát triển mạnh trong lĩnh vực động cơ đốt trong dẫn đến phát sinh nhiều vấn đề cần được giải quyết như: Nhiên liệu ngày càng cạn kiệt, ô nhiễm môi trường do khí thải động cơ ngày càng gia tăng. Các yếu tố này đòi hỏi các tổ chức sản xuất nhiên liệu, chế tạo động cơ và người sử dụng tìm ra các biện pháp khắc phục những hạn chế trên nhằm góp phần bảo vệ môi trường. Nhiên liệu sinh học (NLSH) có nguồn gốc từ dầu thực vật và mỡ động vật có tiềm năng rất lớn trong việc sử dụng làm nhiên liệu thay thế nhiên liệu truyền thống của động cơ, NLSH ngoài chức năng như một phụ gia, 1 3 tăng cường oxy cho quá trình cháy, còn là một nguồn nhiên liệu có thể tái sinh [3]. Dầu thực vật (dầu dừa) nguyên gốc không cần tổng hợp thành Biodiesel mà pha trực tiếp vào dầu diesel làm nhiên liệu cho động cơ diesel [1], [2]. Tuy nhiên, do tính chất nhiên liệu dầu dừa khác so với dầu diesel như: độ nhớt, nhiêt tri, trị số cetan, nên hỗn hợp tạo thành khi sử dụng làm nhiên liệu cần điều chỉnh hệ thống nhiên liệu để động cơ hoạt động hiệu quả hơn. Khi thay đổi áp suất phun, cấu trúc tia phun nhiên liệu thay đổi dẫn đến quá trình hình thành hỗn hợp cháy khác nhau [2]. Vì thế, cần phải xác định áp suất phun hợp lý cho hệ thống nhiên liệu của động cơ khi sử dụng nhiên liệu B15 để ThS. Mai Đức Nghĩa, 2ThS. Trần Văn Bảy: Trường Sĩ quan Không quân Nha Trang PGS.TS. Phạm Hùng Thắng: Khoa Kỹ thuật giao thông - Trường Đại học Nha Trang 140 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản giảm phát thải khí xả (chủ yếu là bồ hóng và NOx) và nâng cao được chỉ tiêu kinh tế. II. ĐỐI TƯỢNG, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Đối tượng nghiên cứu Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp kiểu cơ khí động cơ diesel 4CHE- YANMAR –Nhật Bản, được trang bị tại Phòng Thí nghiệm động cơ - Trường Đại học Nha Trang. 2. Thiết bị nghiên cứu - Nhiên liệu diesel (B0) và hỗn hợp nhiên liệu dầu diesel-dầu dừa (B15: 15% dầu dừa và 85% dầu diesel) được trình bày trong bảng 1 [2]. - Động cơ diesel 4CHE- YANMAR, thông tin động cơ được trình bày trong bảng 2. - Thiết bị phân tích khí thải CO, HC, NOx. Testo 350 XL của Đức, giao tiếp với máy tính thông qua cổng kết nối RS 232 kết hợp phần mềm chuyên dùng lưu trữ dữ liệu đo. - Thiết bị đo độ mờ khói MSA-PC-SE. NR 00601 của hãng Beissbarth - Đức, sử dụng hệ thống đo trực tiếp và liên tục những mẫu khí thải được cung cấp. Kỹ thuật đo dựa trên sự che phủ của mẫu khí thải trong phạm vi đo từ mức trong suốt đến mức tối hẳn. Mức trong suốt được nhận diện là hoàn toàn không có khói trong ống lấy mẫu, mức tối hẳn được nhận diện là bị che phủ hoàn toàn. Độ mờ khói tính bằng Opacity (N%): 0-99.9% sai lệch 0.1%, mức 0% được nhận diện là không có khói (độ mờ khói) trong buồng đo, mức 100% được nhận diện là bị che phủ hoàn toàn (độ mờ 100%). - Phanh thủy lực dynomite 13 dual-rotor của hãng LAND-SEA -Mỹ - Máy tính kết nối phanh và máy in dữ liệu. Máy tính dynomite 13 có cổng kết nối với các cảm biến từ phanh, giá trị đo gồm : + Giá trị đo mô men (flb) = 1.35Nm. + Giá trị đo công suất (Hp). + Giá trị đo tốc độ (rpm). 3. Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, quá trình thực hiện nghiên cứu như sau: - Điều kiện thử nghiệm: Trong thực tế hoạt động của động cơ, chế độ tải lớn là chế độ phát sinh nhiều yếu tố phản ánh rõ hơn đặc tính làm việc của động cơ. Tuy nhiên, trong khai thác thì chế độ thường sử dụng ở 80% tải và số vòng quay động cơ vào khoảng 80% tốc độ thiết kế giới hạn nhằm bảo đảm khai thác, vận hành an toàn và mô men động cơ đạt giá trị lớn [4]. Số 2/2015 Do đó, tốc độ động cơ 4CHE chọn thực nghiệm là 1800v/ph, góc phun nhiên liệu không thay đổi, áp suất phun thay đổi mỗi bước 5 bar. Trước khi ti ...