Thạc Sĩ Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ LPG/DO và góc phun sớm đến hàm lượng các chất độc hại có trong khí th

Luận văn thạc sĩ năm 2011
Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ LPG/DO và góc phun sớm đến hàm lượng các chất độc hại có trong khí thải động cơ diesel cỡ nhỏ chạy bằng LPG và DO

MỤC LỤC
Trang
Mục lục . 1
Danh mục các chữ viết tắt 3
Danh mục các bảng . 4
Danh mục các hình . 5
Lời nói đầu . 8
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU DÙNG CHO
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG . 10
1.1. Yêucầu đối với nhiên liệu động cơ đốt trong 10
1.2. Phân loại nhiên liệu động cơ đốt trong 12
1.3. Thành phần hóa học của nhiên liệu ĐCĐT . 22
1.4. Tính chất lý-hóa của sản phẩm dầu mỏ . 25
1.5. Nhiên liệu diesel 32
Chương 2: ẢNH HƯỞNG CỦA NHIÊN LIỆU VÀ GÓC PHUN SỚM
ĐẾN HÀM LƯỢNG CÁC CHẤT ĐỘC HẠI TRONG
KHÍ THẢI CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 39
2.1. Các chất độc hại trong khí thải của động cơ đốt trong . 39
2.2. Cơ chếhình thành các chất độc hại trong khí thải
của động cơ đốt trong . 45
2.3. Ảnh hưởng của nhiên liệu đến hàm lượng các chất độc hại
trong khí thải của động cơ đốt trong 56
2.4. Ảnh hưởng của góc phun sớm đến hàm lượng các chất độc hại
trong khí thải của động cơ diesel . 62
Chương 3: VẤN ĐỀ SỬ DỤNG KHÍHÓA LỎNG
CHẠY ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 67
3.1. Khí hóa lỏng 67
3.2. Động cơ đốt trong chạy bằng LPG . 74
Chương 4: THÍ NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ LPG/DO VÀ
GÓC PHUN SỚM ĐẾN HÀM LƯỢNG CÁC CHẤT ĐỘC
HẠI TRONG KHÍ THẢI CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL 86
2
4.1. Mục tiêu và nội dung thí nghiệm . 86
4.2. Trang thiết bị thí nghiệm 86
4.3. Phương pháp thí nghiệm 99
4.4. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của tỷ lệ LPG/DO đến hàm lượng
các chất độc hại trong khí thải động cơ diesel 195S 101
4.5. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của góc phun sớm nhiên liệu
các chất độc hại trong khí thải động cơ diesel 195S 103
4.6. Kết luận và đề xuất ý kiến 107
Tài liệu tham khảo . 109

LỜI NÓI ĐẦU
Trên thếgiớihiện nay, vấn đềô nhiễm môi trường đang trởnên ngày càng
nghiêm trọng. Ô nhiễm môi trường bắt nguồn từnhiều nguyên nhân khác nhau, trong
đó khí thải từđộng cơ đốt trong của các phương tiện giao thông vận tải là nguồn nguy
hại đáng kể. Bên cạnh đó, sự khủng hoảng của thịtrường dầu mỏtrên thếgiới khiến
giá xăng dầu leo thang đặt ra vấn đềphải tìm kiếm các nguồn nhiên liệu mới thay thế
cho nguồn nhiên liệu truyền thống nhằm chủđộng trong việc cung cấp nhiên liệu. Các
nguồn năng lượng mới trên thếgiới đang được ứng dụng ngày càng phổbiến là: khí
Hyđrô, khí dầu mỏhóa lỏng (LPG), khí tựnhiên hóa lỏng (LNG), năng lượng mặt trời,
năng lượng gió Các nguồn năng lượng này không chỉđem lại những lợi ích to lớn
vềkinh tế -xã hội mà còn là các nguồn nănglượng “sạch” bảo vệmôi trường.
Phương án, giải pháp nhằm hạn chếô nhiễm, bảo vệmôi trường được các quốc
gia trên thếgiới lựa chọn chính là ngăn chặn, giảm thiểu và từng bước khắc phục hậu
quảô nhiễm. Tại châu Âu và Mỹđa phần đã áp dụng tiêu chuẩn khí thải của phương
tiện giao thông vận tải phải đạt mức tiêu chuẩn Euro 4 vì lo ngại khí thải do các
phương tiện này gây ra ô nhiễm. ỞViệt Nam với sựtăng trưởng mạnh mẽvềkinh tế
đi kèm là sựgia tăng mạnh mẽcác phương tiện giao thông vận tải đểđáp ứngnhu cầu
đi lại, lưu thông hang hóa; do đó tình trạng ô nhiễm không khí do động cơ đốt trong
gây ra ngày càng trầm trọng. Chính phủViệt Nam đã và đang quan tâm rất lớn đến vấn
đềnày như : Ban hành Quyết định 249 /2005/QĐ-TTg ngày 10 /10 /2005 của Thủ
tướng Chính phủvềlộtrình áp dụng việc kiểm tra khí thải bắt buộc đối với các
phương tiện cơ giới đường bộ.
Trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã có rất nhiều những nghiên nhằm hạn chế
vấn đề ô nhiễm môi trường do động cơ đốt trong gây ra như : thay thế các nhiên liệu
mới có các sản phẩm cháy ít độc hại hơn; cải tiến động cơ nhằm tăng hiệu suất đốt
cháy, ứng dụng “tự động hóa”, “điều khiển” vào quá trình vận hành động cơ nhằm tối
ưu hóa quá trình cháy; thiết kế các loại ống xả có các bộ phận lọc, trung hòa và làm
giảm các loại khí NOx, CO và thiết kế sản xuất động cơ điện và động cơ “lưỡng
tính” chạy bằng cả xăng và điện (hybryd).
9
Việc sửdụng nhiên liệu thay thếcho các phương tiện vận tải đang trởthành
một xu hướng mới. Đối với các nước phát triển, việc sửdụng song song hai loại nhiên
liệu như xăng -LPG, diezel -LPG cho động cơ đang trởnên phổbiến vì nó mang
lại hiệu quảtrong việc tiết kiệm nhiên liệu và an toàn môi trường.
Nhằm góp phần vào công việc nghiên cứu làm giảm ảnh hưởng của khí thải
động cơ diesel đến môi trường tôi chọn đềtài : “ Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷlệ
LPG/DO và góc phun sớm đến hàm lượng các chất độc hại có trong khí thải động
cơ dieselcỡnhỏchạy bằng LPG và DO”

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU
DÙNG CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1.1. YÊU CẦU ĐỐI VỚI NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Nhiên liệu dùng cho động cơ đốt trong(ĐCĐT) phải đáp ứng những yêu cầu
cơ bản sau đây :
- Hoà trộn dễ dàng với không khí và cháy nhanh;
- Có nhiệt trị thể tích cao, tức là khi cháy toả ra nhiều nhiệt từ một đơn vị thể
tích nhiên liệu;
- Sản phẩm cháy không gây ô nhiễm môi trường;
- Vận chuyển, bảo quản và phân phối dễ dàng;
- Những yêu cầu đặc biệt khác, tùy thuộc vào chủng loại và đặc điểm riêng
của động cơ, ví dụ : tính chống kích nổ, tính tự bốc cháy, v.v.
Quá trình đốt cháy nhiên liệu ở các loại ĐCĐT hiện nay chỉ được phép diễn ra
trong một thời gian rất ngắn, từ vài phần trăm đến vài phần ngàn của 1 giây. Tuỳ thuộc
vào chủng loại động cơ mà nhiên liệu phải đáp ứng những yêu cầu khác nhau. Ở động
cơ hình thành hỗn hợp cháy bên ngoài và phát hỏa bằng tia lửa như động cơ carburetor
và động cơ phun xăng, nhiên liệu phải là loại dễ bay hơi để hoà trộn nhanh với không
khí đi vào xylanh và phải có tính chống kích nổ đủ cao để đảm bảo hiệu suất nhiệt cao
nhất có thể. Ở động cơ diesel, nhiên liệu sau khi được phun vào buồng đốt phải hoà
trộn đều với không khí và tự phát hỏa trong khoảng thời gian ngắn nhất có thể.
Nhiên liệu khí có ưu điểm lớn nhất là dễ hoà trộn với không khí để tạo thành
hỗn hợp cháy đồng nhất và có tính chống kích nổ cao hơn xăng, vì vậy nó có thể là
nhiên liệu tốt cho động cơ phát hoả cưỡng bức (phát hỏa bằng tia lửa điện). Khi cháy
hoàn toàn, nhiên liệu khí hầu như không để lại tro cặn. Nhược điểm cơ bản của nhiên
liệu khí là có nhiệt trị thể tích thấp, do đó khi sử dụng cho động cơ ôtô phải được chứa
trong các bình có áp suất lớn (tới 200 bar ), tầm hoạt động của ôtô cũng bị hạn chế.
11
Than đá cũng đã từng được sử dụng để chạy ĐCĐT . R. Diesel đã đăng ký tại
Hoa Kỳ ngày 16 tháng 7 năm 1895 bằng sáng chế số 542846, trong đó mô tả loại động
cơ chạy bằng than đá dưới dạng bột tự bốc cháy khi được nạp vào xylanh chứa không
khí bị nén đến áp suất và nhiệt độ cao. Động cơ hoạt động theo nguyên lý nói trên có
hiệu suất khá cao nhưng sớm bị thay thế bằng loại động cơ dùng nhiên liệu lỏng tiện
lợi hơn nhiều. Trong thời gian xẩy ra cuộc khủng hoảng năng lượng ở thập kỷ 70, ý
tưởng sử dụng than để thay thế nhiên liệu gốc dầu mỏ lại được đề cập đến. Nhiều công
trình nghiên cứu sử dụng than bột để chạy động cơ turbine khí, than bột hoà trộn với
nước hoặc dầu để chạy động cơ diesel đã cho những kết quả khảquan.
Cho đến nay, nhiên liệu lỏng vẫn là loại được sử dụng phổ biến nhất cho các
loại ĐCĐT. So với nhiên liệu khí, nhiên liệu lỏng có ưu điểm hơn hẳn là vận chuyển,
bảo quản và phân phối dễ dàng ; có nhiệt trị thể tích lớn , do đó rất thích hợp cho động
cơ trang bị trên các phương tiện cơ giới di động. Nhược điểm của nhiên liệu lỏng là
khó tạo ra một hỗn hợp cháy đồng nhất trong một khoảng thời gian ngắn do đòi hỏi
phải có thời gian để phun nhỏ và hoá hơi nhiên liệu.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Kiều Đình Kiểm (2007), Các sản phẩm dầu mỏvà hóa dầu, NXB Khoa học và Kỹ
thuật, Hà Nội.
2. Jan Werner, Jan Wajand (1976), Silniki spalinowe malej i srednej mocy,
Wydawnictwo Naukowo-Techniczne -Warszawa.
3. Przemyslav Urbansky, Paliva, smary i voda dla statkow morskich, Biblioteka
Nautyki.
4. Bùi Văn Ga (1999), Ôtô và ô nhiễm môi trường, NXB Giáo dục.
5. Cục Đăng kiểm Việt Nam ; Giáo trình đào tạo Đăng kiểm viên Hạng III
6. Nguyễn Minh Tiến –Đại học Đà Nẵng Báo cáo tổng kết nghiên cứu bộđiều tốc
điện tửcho động cơ chạy bằng Biogas
7. MINWAFOR Sadhana Vol. 27, Part 3, June 2002 © Printed in India. Knock
haracteristics of dual-fuel combustion in diesel engines using natural gas as
primary fuel.
8. Scott Jensen- Energy Conversions Inc. 1/12/06. Converting Diesel Engines to
Dual Fuel The Pros and Cons of Common Gas Engine Types.
9. Frank Herold, Thomas Knorr, Frank Weiss. Patent No: US7438032B2-Oct.21,2008 Metod and device controlling ICE
10. Các trang web:
www.petrolimex.com.vn
w.w.w.Dieselongas.com
w.w.w.ultifuel-technology.co.tk
w.w.w.futurefuel.technology.co.uk
www.go-lpg.co.uk