Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của góc phun sớm nhiên liệu B15 đến chỉ tiêu kinh tế và môi trường của động cơ Diesel

Nhiên liệu sinh học hiện đang được quan tâm đặc biệt trong việc thay thế nhiên liệu truyền thống của động cơ Diesel, do thân thiện với môi trường và có thể tái sinh. Tuy nhiên, tính chất hóa, lý của nhiên liệu này khác so với dầu Diesel, nên khi sử dụng, góc phun sớm cần được điều chỉnh để động cơ làm việc phù hợp. Trong nghiên cứu này, nhiên liệu B15 được sử dụng trên động cơ Diesel 4CHE Yanmar do Nhật Bản chế tạo, với góc phun sớm điều chỉnh từ 170 đến 220 GQTKTĐCT. Kết quả nghiên cứu cho thấy, suất tiêu hao nhiên liệu B15 và phát thải khí xả đều thấp ở góc phun sớm 180 -190 GQTKTĐCT.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của góc phun sớm nhiên liệu B15 đến chỉ tiêu kinh tế và môi trường của động cơ Diesel Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2016 THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA GÓC PHUN SỚM NHIÊN LIỆU B15 ĐẾN CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL STUDY ON EFFECT OF B15 FUEL EARLY INJECTION ANGLE TO ENVIRONMENT AND ECONOMICAL PARAMETERS OF DIESEL ENGINES BASED ON EXPERIMENT Mai Đức Nghĩa1, Nguyễn Ngọc Cảnh2, Lê Xuân Chí3 Ngày nhận bài: 24/4/2015; Ngày phản biện thông qua: 12/01/2016; Ngày duyệt đăng: 15/6/2016 TÓM TẮT Nhiên liệu sinh học hiện đang được quan tâm đặc biệt trong việc thay thế nhiên liệu truyền thống của động cơ Diesel, do thân thiện với môi trường và có thể tái sinh. Tuy nhiên, tính chất hóa, lý của nhiên liệu này khác so với dầu Diesel, nên khi sử dụng, góc phun sớm cần được điều chỉnh để động cơ làm việc phù hợp. Trong nghiên cứu này, nhiên liệu B15 được sử dụng trên động cơ Diesel 4CHE Yanmar do Nhật Bản chế tạo, với góc phun sớm điều chỉnh từ 170 đến 220 GQTKTĐCT. Kết quả nghiên cứu cho thấy, suất tiêu hao nhiên liệu B15 và phát thải khí xả đều thấp ở góc phun sớm 180-190 GQTKTĐCT. Từ khóa: dầu Diesel, dầu Dừa, nhiên liệu sinh học, động cơ Diesel, góc phun sớm ABSTRACT Biofuels are specially interesting in using alternative fuel in diesel engines, because they are friendly with environment and can be recycled. However, characteristic of chemical and physical are different with diesel fuel, when using, the fuel injection system of engine must be adjusted. In this study, B15 biofuel is used on 4CHE Yanmar diesel engine - Japan and early fuel injection angle is adjusted from 170 to 220 crank angle before top dead center. The results showed that, specific B15 fuel consumption and exhaust emissions are lower at 180-190 crank angle before top dead center. Key word: Diesel oil, Coconut oil, Biofuels, Diesel engine, Injection crank angle I. ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, nhu cầu sử dụng nhiên liệu gốc dầu mỏ cho động cơ đốt trong tăng mạnh, dẫn đến phát sinh nhiều vấn đề ảnh hưởng xấu đến môi trường. Trước thực trạng trên, đòi hỏi các nhà sản suất nhiên liệu, chế tạo động cơ và người sử dụng tìm ra biện pháp giảm thiểu ô nhiễm khí xả. Nhiên liệu sinh học có nguồn gốc từ dầu thực vật và mỡ động vật, ngoài chức năng như một phụ gia, tăng cường oxy cho quá trình cháy, thân thiện với môi trường, còn là nguồn nhiên liệu có thể tái sinh [2]. 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, độ nhớt, khối lượng riêng của dầu Dừa có khác so với dầu Diesel, nên khi sử dụng hỗn hợp dầu Diesel dầu Dừa, hệ thống phun nhiên liệu cần được điều chỉnh để động cơ hoạt động hiệu quả hơn. Trường Sĩ quan Không quân - Bộ Quốc phòng Trung tâm Thí nghiệm thực hành – Trường Đại học Nha Trang 1, 2 3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 41 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2016 Khi thay đổi góc phun sớm, áp suất cuối kỳ nén thực tế thay đổi, lực cản khí động trong buồng cháy thay đổi, làm ảnh hưởng đến cấu trúc tia phun nhiên liệu và quá trình hình thành hỗn hợp cháy [5]. Vì thế, phải xác định góc phun sớm phù hợp cho hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel khi sử dụng loại nhiên liệu này, để giảm phát thải khí xả (chủ yếu là bồ hóng và NOx) và nâng cao được chỉ tiêu kinh tế. 85% dầu Diesel có pha phụ gia nano fuel bosster tỷ lệ 1/800) được trình bày trong bảng 1 [2]. - Động cơ diesel 4CHE- Yanmar. Loại động cơ này có đặc tính làm việc, hệ thống nhiên liệu và kết cấu buồng cháy tương tự như một số loại động cơ Diesel trung-cao tốc có công suất khoảng 100Hp, đang được trang bị phổ biến trên Tàu cá tại khu vực Duyên hải Miền trung và các phương tiện thủy nội địa ở đồng bằng sông Mê kông-Việt Nam (bảng 2) [3,10-15]. II. ĐỐI TƯỢNG, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP - Thiết bị đo Testo 350 XL của Đức dùng phân tích khí thải CO, HC, NOx. NGHIÊN CỨU - Thiết bị đo độ mờ khói MSA-PC của hãng 1. Đối tượng nghiên cứu Beissbarth - Đức, sử dụng hệ thống đo trực tiếp Góc phun sớm và các chỉ tiêu kinh tế, môi và liên tục những mẫu khí thải được cung cấp. trường của động cơ Diesel 4CHE Yanmar. - Phanh thủy lực Dynomite 13 dual-rotor của hãng LAND - SEA - Mỹ. 2. Nhiên liệu và thiết bị nghiên cứu - Máy tính Dynomite kết nối phanh và máy - Nhiên liệu Diesel (DO) và nhiên liệu hỗn in dữ liệu để đo mô men, công suất, tốc độ. hợp dầu Diesel-dầu Dừa (B15: 15% dầu Dừa và Bảng 1. Tính chất của nhiên liệu hỗn hợp so với dầu Diesel [2] Hãng sản xuất CUM MINS DEUTZ YAN MAR ISUZU DEA DONG WEI CHAI CATERPILLA Loại động cơ 4B 6B F4L912 F6L912 BF4M1013M BF4M2012C 4CHE 4TD 4TY80 6CHE 6CHE-HTE 6HAE 6TY120 UM4BG1Z UM4JB1 DD6BR DD4AK ZH4100 ZH4100D ZH4100G1 ZH4100L D226B-3C1 TD226B-3C 3054 Đường kính Áp suất xy lanh x hành phun trình piston (kg/cm2) (mm) 102x120 102x120 100x120 100x120 108x130 101x126 105x125 100x115 105x125 105x125 105x125 130x150 105x125 105x125 93x102 118x115 100x105 100x115 100x115 100x115 100x115 105x120 105x120 100 x 127 42 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG 180 180 200 200 210 210 210 200 200 210 210 210 200 200 200 200 200 220 220 220 220 220 220 180 Tỷ số nén 17.5 17.5 17 17 17.5 17 16.4 16 15 16.4 14.4 16.4 16 17.5 18.2 17.5 16.1 17.1 17.1 17.1 17.1 16.1 16.1 17.25 Góc phun Kiểu Công suất Dung tích sớm buồng 0 ( GQTK (hp/v/p) xylanh (l) cháy TĐCT) 20 20 20 20 20 20 18 18 18 18 16 18 18 16 16 18 18 20 20 20 20 20 20 20 ω // // // // // // // // // // // // // // // // // // // // // // // 64/2200 98/2200 68/2300 94/2300 109/2300 100/2500 70/2300 52/2100 77/2500 105/2300 155/2300 165/2000 115/2500 110/2900 61/3000 132/2200 93/2700 44/2000 31/1500 45/2400 43/2000 38/1800 40/1500 108/2600 3.9 5.9 3.770 5.660 3.800 4.764 4.330 3.613 4.330 6.494 6.494 11.94 6.494 4.329 2.77 7.545 3.298 3.61 3.61 3.61 3.61 3.12 3.12 4.41 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2016 Bảng 2. Thông số cơ bản của một số loại máy thủ ...