Tóm tắt Luận án Nghiên cứu quá trình cháy của nhiên liệu biodiesel trong động cơ đốt trong

Tóm tắt Luận án Nghiên cứu quá trình cháy của nhiên liệu biodiesel trong động cơ đốt trong trang 1

Trang 1

Tóm tắt Luận án Nghiên cứu quá trình cháy của nhiên liệu biodiesel trong động cơ đốt trong trang 2

Trang 2

Tóm tắt Luận án Nghiên cứu quá trình cháy của nhiên liệu biodiesel trong động cơ đốt trong trang 3

Trang 3

Tóm tắt Luận án Nghiên cứu quá trình cháy của nhiên liệu biodiesel trong động cơ đốt trong trang 4

Trang 4

Tóm tắt Luận án Nghiên cứu quá trình cháy của nhiên liệu biodiesel trong động cơ đốt trong trang 5

Trang 5

Tóm tắt Luận án Nghiên cứu quá trình cháy của nhiên liệu biodiesel trong động cơ đốt trong trang 6

Trang 6

Tóm tắt Luận án Nghiên cứu quá trình cháy của nhiên liệu biodiesel trong động cơ đốt trong trang 7

Trang 7

Tóm tắt Luận án Nghiên cứu quá trình cháy của nhiên liệu biodiesel trong động cơ đốt trong trang 8

Trang 8

Tóm tắt Luận án Nghiên cứu quá trình cháy của nhiên liệu biodiesel trong động cơ đốt trong trang 9

Trang 9

Tóm tắt Luận án Nghiên cứu quá trình cháy của nhiên liệu biodiesel trong động cơ đốt trong trang 10

Trang 10

Tải về để xem bản đầy đủ

pdf 24 trang nguyenduy 25/02/2024 270
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Tóm tắt Luận án Nghiên cứu quá trình cháy của nhiên liệu biodiesel trong động cơ đốt trong", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

Tóm tắt nội dung tài liệu: Tóm tắt Luận án Nghiên cứu quá trình cháy của nhiên liệu biodiesel trong động cơ đốt trong

Tóm tắt Luận án Nghiên cứu quá trình cháy của nhiên liệu biodiesel trong động cơ đốt trong
hương trình như sau [72]: 
𝑑 𝐻𝐶 
𝑑𝑡
= −𝐶𝐻𝐶𝐴𝐻𝐶𝑒
−𝐸𝐻𝐶 /𝑅𝑇𝑔𝑤 𝐻𝐶 𝑎 𝑂2 
𝑏 (2.73) 
2.1.12. Mô hình phát thải CO 
 Tốc độ tạo thành CO được tính theo công thức [104]: 
𝑑 𝐶𝑂 
𝑑𝑡
= (𝑅1 + 𝑅2) 1 −
 𝐶𝑂 
 𝐶𝑂 𝑒
 (2.74) 
2.2. Tính toán mô phỏng quá trình cháy biodiesel trong động cơ 
2.2.1. Các phần mềm dùng trong nghiên cứu mô phỏng động cơ 
2.2.2. Giới thiệu về mô phỏng CFD và phần mềm ANSYS FLUENT 
2.2.3. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi mô phỏng 
Kết quả mô phỏng nhằm dự đoán đặc tính cháy, tính kinh tế, kỹ thuật 
và phát thải của động cơ. Làm cơ sở cho việc đánh giá các kết quả thực 
nghiệm trên động cơ thực. Đối tượng nghiên cứu mô phỏng: động cơ 
Mazda WL-Turbo 4 kỳ, 4 xylanh thẳng hàng. Các thông số kỹ thuật cơ 
bản của động cơ Mazda WL được trình bày trên bảng 2.4. 
Bảng 2.4: Các thông số cơ bản của động cơ Mazda WL-Turbo 
Tên thông số Ký hiệu Thứ nguyên Giá trị 
Công suất cực đại tại 3500 (v/ph) Ne kW 80 
Tỉ số nén ε 19,8:1 
Mômen cực đại tại 2000(v/ph) Me Nm 266 
Đường kính xylanh D mm 93 
Chiều dài thanh truyền L mm 152 
Hành trình pít tông S mm 92 
Dung tích V cm3 2499 
Số xylanh i 4 
Số kỳ τ 4 
Góc phun sớm trước ĐCT  OTK 10 
Góc mở sớm xupáp nạp 1 
OTK 10 
Góc đóng muộn xupáp nạp 2 
OTK 44 
Góc mở sớm xupáp thải 3 
OTK 51 
Góc đóng muộn xupáp thải 4 
OTK 9 
Áp suất nhiên liệu khi bắt đầu phun bar 114÷121 
2.2.4. Xây dựng mô hình hình học buồng cháy và rời rạc hóa mô hình 
- 9 - 
Hình 2.3: Chia lưới buồng cháy của động cơ Mazda WL- Turbo 
2.2.5. Cài đặt các thông số mô hình 
Bảng 2.5: So sánh một số tính chất của B15, B20, B25 và B30 với diesel 
Chỉ tiêu,đơn vị tính Phƣơng pháp thử Diesel B15 B20 B25 B30 
Hàm lượng lưu huỳnh 
mg/kg 
TCVN 6701:2000 (ASTM 
D5453) 
500 295 238 238 217 
Nhiệt trị kJ/kg ASTM D240 - 06 43738 42217,3 41910,4 38730 37500 
Nhiệt độ chớp cháy cốc 
kín, oC 
TCVN 6608:2000 (ASTM 
D93) 
55 68 72,0 74,0 74,0 
Độ nhớt động học ở 
40oC, cSt 
TCVN 3171:2003 (ASTM 
D445) 
3,070 3,310 3,990 4,693 4,693 
Điểm đông đặc, oC 
TCVN 3753:1995 (ASTM 
D97) 
+6 -6 -6 -9 -9 
Nước và tạp chất cơ học, 
%thể tích 
ASTM D2709 – 06 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 
Tạp chất dạng hạt, mg/l ASTM D2276 –06 10 <1 <1 <1 <1 
Ăn mòn mảnh đồng ở 
50oC/3giờ 
TCVN 2694:2000 (ASTM 
D130) 
Loại 1 Loại 1a Loại 1a Loại 1a Loại 1a 
Khối lượng riêng ở 15oC, 
kg/m3 
TCVN 6594:2000 (ASTM 
D1298) 
840 845,2 848,0 853,4 853,4 
Trị số Cetane ASTM D 6751 45 47 48 49 50 
Hệ số phản ứng cháy của biodiesel là: A=25,5; a=10; b=11; c=25,5 
 2.2.6. Chế độ mô phỏng và thiết lập mô hình mô phỏng 
 Chế độ mô phỏng sẽ lần lƣợt đƣợc thực hiện nhƣ sau: 
Bước 1: Nhập các thông số đầu vào tương ứng khi động cơ hoạt 
động ở số vòng quay 1500(v/ph) và 2250(v/ph) với góc phun sớm 
10
o
TK trước ĐCT, áp suất phun là 114(bar). Bước 2: Nhập các mô hình 
nhiên liệu tương ứng với DO, B15, B20, B25, B30. Với mỗi nhiên liệu, 
thay đổi gct tương ứng với các mức tải 25%, 50% và 75%. Bước 3: Chạy 
mô hình tính toán và ghi lại các kết quả về diễn biến quá trình cháy, 
công suất, suất tiêu hao nhiên liệu và các phát thải. 
2.2.7. Khởi động tính toán và xử lý kết quả 
2.2.8. Thiết lập điều kiện biên và hệ số hiệu chỉnh mô hình 
Hiệu chỉnh hệ số của mô hình tính toán quá trình cháy theo nhiên 
liệu biodiesel: Theo mô hình cháy trễ Shell của Kong và Reitz [69] 
phương trình 2.20 kiểm soát quá trình cháy và thời gia cháy trễ. Hệ số 
- 10 - 
hiệu chỉnh quá trình cháy E
*
f4 do ảnh hưởng trị số cetane của biodiesel 
với các tỷ lệ lần lượt B15; B20; B25 và B30 là: 
Hình 2.5: So sánh đường cong áp suất nén giữa MP và TN 
Bảng 2.7: Bảng tổng hợp các thông số điều kiện biên cho mô hình 
Thông số Diesel B15 B20 B25 B30 Đơn vị 
Tốc độ phun 105,48 105,16 104,98 104,65 104,41 m/s 
Thời điểm phun ( s) 10
0 Trước điểm chết trên Độ 
Đường kính lỗ phun (1 lỗ) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 mm 
Áp suất phun nhiên liệu 114 114 114 114 114 Bar 
Nhiệt độ khí nạp Tnạp 303 
oK 
lượng nhiên liệu cấp cho chu trình gct tại 1500 v/ph = 0,132 g/ct 
lượng nhiên liệu cấp cho chu trình gct tại 1500 v/ph = 0,387 g/ct 
2.2.9. Đánh giá độ chính xác của mô hình 
 Bảng 2.8: So sánh sai lệch kết quả Ne, ge giữa MP và TN 
Tại số vòng quay động cơ n = 1500 v/ph 
Chế độ tải 
75 (%) 
Công suất Ne (kW)
Suất tiêu hao nhiên liệu ge (g/kW.h) 
DO B15 B20 B25 B30 DO B15 B20 B25 B30 
MP 21,85 21,63 21,28 20,94 20,47 330,25 332,71 335,41 340,19 345,15 
TN 22,3 22,07 21,86
21,61
21,35
321,21 323,16 325,69
327,39
328,69
MP-TN (%) -2,02 -1,99 -2,65 -3,10 -4,12 2,81 2,96 2,98 3,91 5,01 
Tại số vòng quay động cơ n = 2250 v/ph 
MP 46,97 46,61 46,27 46,05 45,8 291,58 293,74 296,49 299,03 304,15 
TN 48,3 48,1 47,7
47,36
47,11
281,49 283,2 284,68
286,19
287,6
MP-TN (%) -2,75 -3,10 -3,00 -2,77 -2,78 3,58 3,72 4,15 4,49 5,75 
Kết quả cho thấy sai lệch chung giữa mô phỏng và thực nghiệm lớn 
nhất tại cả 2 chế độ tốc độ là 5,75%, điều này được chấp nhận phổ biến 
trong thử nghiệm kỹ thuật. 
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
-140 -100 -60 -20 20 60 100 140
Á
p
 s
u
ấ
t 
(b
a
r)
Góc quay trục khuỷu (độ)
Mô phỏng
Thực nghiệm
- 11 - 
2.3. Kết luận chƣơng 2 
Đã xác định được các điều kiện biên và hệ số để hiệu chỉnh mô hình 
khi mô phỏng bằng phần mềm ANSYS FLUENT do nhiên liệu biodiesel 
có nguồn gốc từ dầu hạt cao su do có sự khác biệt về một số tính chất 
như: trị số cetane, độ nhớt động học, nhiệt trị. 
Mô hình có sai số dưới 10% hoàn toàn đáp ứng đủ độ tin cậy cần 
thiết để tiến hành tính toán trên phạm vi rộng hơn sau này. 
Chương 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 
3.1. Mục tiêu và đối tƣợng thực nghiệm 
3.1.1. Mục tiêu thực nghiệm 
Mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm của luận án là khảo sát, đánh giá 
đặc điểm quá trình cháy của nhiên liệu biodiesel so sánh với nhiên liệu 
DO khi sử dụng động cơ diesel Mazda WL. 
3.1.2. Đối tượng thực nghiệm 
 Động cơ thực nghiệm 
Động cơ thực nghiệm là động cơ Mazda WL-Turbo 4 kỳ, 4 
xilanh, các thông số của động cơ xem tại chương 2. 
 Nhiên liệu thực nghiệm 
Nhiên liệu được dùng cho nghiên cứu này bao gồm 4 loại: Hỗn 
hợp biodiesel B15, B20, B25 và B30 có nguồn gốc từ dầu hạt cao su và 
nhiên liệu diesel truyền thống DO (xem chương 2): 
3.2. Bố trí và lắp đặt thực nghiệm 
3.2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 
3.2.2. Lắp đặt động cơ thực nghiệm 
Hình 3.2: Lắp đặt động cơ thực nghiệm 
3.2.3. Bố trí và lắp đặt thực nghiệm nội soi buồng cháy 
3.2.4. Giới thiệu các trang thiết bị phục vụ thí nghiệm 
3.3. Phƣơng pháp thực nghiệm 
3.3.1. Điều kiện thực nghiệm 
3.3.2. Nội dung các chế độ thực nghiệm 
- 12 - 
Bảng 3.4: nội dung các chế độ thực nghiệm 
Nhiên liệu thực nghiệm DO, B15, B20, B25 và B30 
Tốc độ động cơ Từ 1000 v/ph÷3000 v/ph bước nhảy: 250 v/ph 
Điều kiện tải 25%, 50% và 75% 
Nội soi buồng cháy 2250 v/ph và tải 75% 
Số lần lặp lại cho 1 điểm đo 3 lần, dữ liệu áp suất trung bình 100 chu kỳ 
3.3.3. Quy trình thực nghiệm 
3.3.4. Điều kiện giới hạn của thực nghiệm 
3.4. Phân tích các yếu tố tác động đến kết quả thực nghiệm 
3.4.1. Ảnh hưởng của hỗn hợp nhiên liệu 
3.4.2. Ảnh hưởng của thiết bị thí nghiệm 
3.4.3. Ảnh hưởng sai số khi phân tích dữ liệu thực nghiệm 
3.5. Xử lý kết quả thực nghiệm 
3.5.1. Phương pháp toán học trong xử lý kết quả thực nghiệm 
3.5.2. Giới thiệu về phần mềm Matlab/Simulink 
3.5.3. Mã code chương trình tính toán trong phần mềm Matlab 
3.6. Kết luận chƣơng 3 
Xuất phát từ mục tiêu của luận án, trong chương này tác giả đã trình bày 
đầy đủ về qui trình thực nghiệm nhằm phân tích đánh giá đặc điểm quá trình 
cháy của nhiên liệu biodiesel trong động cơ diesel. 
Chƣơng 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
Luận án lựa chọn tập trung vào chế độ 75% tải và số vòng quay 2250 
v/ph để trình bày kết quả và thảo luận. 
4.1. Đặc trƣng quá trình cháy của hỗn hợp biodiesel từ dầu hạt cao 
su trong động cơ diesel Mazda WL 
4.1.1. Sự ổn định của quá trình cháy trong động cơ 
Giá trị COV có giới hạn là không quá 10% để đánh giá giới hạn ổn định 
quá trình cháy đối với động cơ xăng và không quá 5% đối với động cơ 
diesel. Khi tỷ lệ pha trộn biodiesel tăng lên thì tính ổn định khi cháy giảm đi 
thể hiện ở giá trị COV tăng lên như trên đồ thị hình 4.1. 
0
1
2
3
4
5
DO B15 B20 B25 B30
C
O
V
 o
f 
IM
E
P
 (
%
)
Thành phần trong nhiên liệu
Hệ số biến thiên áp suất hiệu dụng chỉ thị trung bình
25% tải 50% tải 75% tải
n = 2250 v/ph
Góc phun: 10 độ TĐCT
Áp suất phun 114 bar
Giới hạn 5%
- 13 - 
Hình 4.1: Ảnh hưởng của tỷ lệ nhiên liệu biodiesel đến COV of IMEP 
4.1.2. Biến thiên áp suất cháy trong xylanh động cơ 
Kết quả mô phỏng và thực nghiệm đều cho thấy, khi tăng tỷ lệ pha 
trộn biodiesel thì thời điểm bắt đầu quá trình tăng nhanh của áp suất 
tương ứng với thời điểm kết thúc giai đoạn cháy trễ của nhiên liệu 
biodiesel diễn ra sớm hơn. Áp suất cháy cực đại của nhiên liệu biodiesel 
xuất hiện sớm hơn và có giá trị thấp dần, tốc độ gia tăng áp suất của DO 
lớn nhất sau đó giảm dần khi tỷ lệ pha trộn diesel sinh học tăng lên thể 
hiện trên hình 4.2 và 4.3. 
Hình 4.2: Biến thiên áp suất trong xylanh 
theo mô phỏng 
Hình 4.3: Biến thiên áp suất trong xylanh 
theo thực nghiệm 
 Áp suất cháy cực đại (pzmax): 
Hình 4.4: Xu hướng thay đổi pzmax giữa 
DO và biodiesel theo mô phỏng 
Hình 4.5: Xu hướng thay đổi pzmax giữa 
DO và biodiesel theo thực nghiệm 
So sánh kết quả áp suất cháy cực đại giữa MP và TN: 
40
50
60
70
80
90
100
110
-10 -5 0 5 10 15 20
Á
p
 s
u
ất
 x
y
la
n
h
 (
b
ar
)
Góc quay trục khuỷu (độ)
Mô phỏng diễn biến áp suất trong xylanh
DO
B15
B20
B25
B30
n = 2250 v/ph
Tải (75% tải)
Góc phun: 10 độ TĐCT
Áp suất phun 114 bar
40
50
60
70
80
90
100
110
-10 -5 0 5 10 15 20
Á
p
 s
u
ất
 x
y
la
n
h
 (
b
ar
)
Góc quay trục khuỷu (độ)
Diễn biến áp suất trong xylanh
Nén
DO
B15
B20
B25
B30
n = 2250 v/ph
Tải (75% tải)
Góc phun: 10 độ TĐCT
Áp suất phun 114 bar
y = -0,792x - 1,034
R² = 0,914
-8
-6
-4
-2
0
B15 B20 B25 B30
T
h
ay
 đ
ổ
i 
g
iá
 t
rị
 s
o
 v
ớ
i 
D
O
 (
%
)
Thành phần trong nhiên liệu
Xu hướng thay đổi pzmax theo mô phỏng
Xu hướng thay đổi pzmax theo mô phỏng
n = 2250 v/ph
Tải (75% tải)
Góc phun: 10 độ TĐCT
Áp suất phun 114 bar
y = -0,774x - 1,016
R² = 0,985
-8
-6
-4
-2
0
B15 B20 B25 B30
T
h
ay
 đ
ổ
i 
g
iá
 t
rị
 s
o
 v
ớ
i 
D
O
 (
%
)
Thành phần trong nhiên liệu
Xu hướng thay đổi pzmax theo thực nghiệm
Xu hướng thay đổi pzmax theo thực nghiệm
n = 2250 v/ph
Tải (75% tải)
Góc phun: 10 độ TĐCT
Áp suất phun 114 bar
- 14 - 
Hình 4.6: So sánh quy luật xu hướng thay đổi kết quả giữa MP và TN của áp suất 
cháy cực đại khi sử dụng nhiên liệu biodiesel 
4.1.3. Biến thiên tốc độ tỏa nhiệt trong xylanh động cơ 
Hình 4.7: Biến thiên tốc độ tỏa nhiệt 
trong xylanh theo mô phỏng 
Hình 4.8: Biến thiên tốc độ tỏa nhiệt 
trong xylanh theo thực nghiệm 
Hình 4.9: Xu hướng thay đổi HRRmax 
giữa DO và biodiesel theo mô phỏng 
Hình 4.10: Xu hướng thay đổi HRRmax 
giữa DO và biodiesel theo thực nghiệm 
So sánh kết quả tốc độ tỏa nhiệt cực đại giữa MP và TN: 
y = -0,999x + 0,585
R² = 0,932
y = -1,124x + 0,887
R² = 0,983
-5
-4
-3
-2
-1
0
DO B15 B20 B25 B30
X
u
 h
ư
ớ
n
g
 t
h
ay
 đ
ổ
i 
p
zm
ax
(%
)
Thành phần trong nhiên liệu
Quy luật xu hướng thay đổi pzmax giữa MP và TN
Xu hướng thay đổi pzmax theo MP
Xu hướng thay đổi pzmax theo TN
n = 2250 v/ph
Tải (75% tải)
Góc phun: 10 độ TĐCT
Áp suất phun 114 bar
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
-10 0 10 20 30
T
ố
c 
đ
ộ
 t
ỏ
a 
n
h
iệ
t 
H
R
R
 (
J/
đ
ộ
)
Góc quay trục khuỷu (độ)
Biến thiên tốc độ tỏa nhiệt theo mô phỏng
DO
B15
B20
B25
B30
n = 2250 v/ph
Tải 75% tải)
Góc phun: 10 độ TĐCT
Áp suất phun 114 bar
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
-10 0 10 20 30
T
ố
c 
đ
ộ
 t
ỏ
a 
n
h
iệ
t 
H
R
R
 (
J/
đ
ộ
)
Góc quay trục khuỷu (độ)
Biến thiên tốc độ tỏa nhiệt theo thực nghiệm
DO
B15
B20
B25
B30
n = 2250 v/ph
Tải 75% tải)
Góc phun: 10 độ TĐCT
Áp suất phun 114 bar
y = -2,573x - 2,458
R² = 0,963
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
B15 B20 B25 B30
T
h
ay
 đ
ổ
i 
g
iá
 t
rị
 s
o
 v
ớ
i 
D
O
 (
%
)
Thành phần trong nhiên liệu
Xu hướng thay đổi HRRmax theo mô phỏng
Xu hướng thay đổi HRRmax theo mô phỏng
n = 2250 v/ph
Tải (75% tải)
Góc phun: 10 độ TĐCT
Áp suất phun 114 bar
y = -3,163x - 3,532
R² = 0,995
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
B15 B20 B25 B30
T
h
ay
 đ
ổ
i 
g
iá
 t
rị
 s
o
 v
ớ
i 
D
O
 (
%
)
Thành phần trong nhiên liệu
Xu hƣớng thay đổi HRRmax theo thực 
nghiệm
Xu hướng thay đổi HRRmax theo thực nghiệm
n = 2250 v/ph
Tải (75% tải)
Góc phun: 10 độ TĐCT
Áp suất phun 114 bar
- 15 - 
Hình 4.11: So sánh quy luật xu hướng thay đổi kết quả giữa MP và TN của tốc độ 
tỏa nhiệt cực đại khi sử dụng nhiên liệu biodiesel 
4.1.4. Biến thiên nhiệt độ cháy trong xylanh động cơ 
Hình 4.12: Biến thiên nhiệt độ cháy trong 
xylanh theo mô phỏng 
Hình 4.13: Biến thiên nhiệt độ cháy trong 
xylanh theo thực nghiệm 
 So sánh kết quả nhiệt độ cháy cực đại giữa MP và TN: 
Hình 4.16: So sánh quy luật xu hướng thay đổi kết quả giữa MP và TN của nhiệt độ 
cháy cực đại khi sử dụng nhiên liệu biodiesel 
y = -3,701x + 2,399
R² = 0,958
y = -5,151x + 3,916
R² = 0,983
-25
-20
-15
-10
-5
0
DO B15 B20 B25 B30
X
u
 h
ư
ớ
n
g
 t
h
ay
 đ
ổ
i 
H
R
R
m
ax
(%
)
Thành phần trong nhiên liệu
Quy luật xu hướng thay đổi HRRmax giữa MP và TN
Xu hướng thay đổi HRRmax theo MP
Xu hướng thay đổi HRRmax theo TN
n = 2250 v/ph
Tải (75% tải)
Góc phun: 10 độ TĐCT
Áp suất phun 114 bar
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40
N
h
iệ
t 
đ
ộ
 T
 (
K
)
Góc quay trục khuỷu (độ)
Biến thiên nhiệt độ cháy theo mô phỏng
DO
B15
B20
B25
B30
n = 2250 v/ph
Tải (75% tải)
Góc phun: 10 độ TĐCT
Áp suất phun 114 bar
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40
N
h
iệ
t 
đ
ộ
 T
 (
K
)
Góc quay trục khuỷu (độ)
Biến thiên nhiệt độ cháy theo thực nghiệm
DO B15
B20 B25
B30
n = 2250 v/ph
Tải (75% tải)
Góc phun: 10 độ TĐCT
Áp suất phun 114 bar
y = -2,321x + 1,557
R² = 0,965
y = -2,115x + 1,515
R² = 0,975
-15
-12
-9
-6
-3
0
DO B15 B20 B25 B30
X
u
 h
ư
ớ
n
g
 t
h
ay
 đ
ổ
i 
T
m
ax
(%
)
Thành phần trong nhiên liệu
Quy luật xu hướng thay đổi Tmax giữa MP và TN
Xu hướng thay đổi Tmax (K) theo MP
Xu hướng thay đổi Tmax (K) theo TN
n = 2250 v/ph
Tải (75% tải)
Góc phun: 10 độ TĐCT
Áp suất phun 114 bar
- 16 - 
4.1.5. Tỷ lệ lượng nhiên liệu cháy MFBR và khoảng thời gian cháy 
Hình 4.17: Biến thiên tỷ lệ lượng nhiên liệu cháy giữa DO và biodiesel 
 Khoảng thời gian cháy: 
Hình 4.18: Đồ thị so sánh thời gian cháy của nhiên liệu DO và biodiesel 
 Thời kỳ cháy trễ 
Bảng 4.10: So sánh giá trị thời gian quá trình cháy theo thực nghiệm 
Đặc điểm thời gian quá trình cháy trong động 
cơ diesel Mazda WL; n=2250 v/ph; tải 75% 
Thành phần trong nhiên liệu 
DO B15 B20 B25 B30 
Thời điểm phun nhiên liệu-SOI (oTK TĐCT) 10 10 10 10 10 
Thời điểm bắt đầu cháy-SOC (oTK trước ĐCT) 3,539 3,994 4,416 4,735 4,983 
Thời gian cháy trễ (oTK) 6,461 6,006 5,584 5,265 5,017 
Thay đổi thời gian cháy trễ so với DO (oTK) 0,455 0,877 1,196 1,444 
Khoảng thời gian cháy từ 0÷10% (oTK) 6,461 6,006 5,584 5,265 5,017 
Khoảng thời gian cháy từ 10÷90% (oTK) 37,819 36,638 35,637 34,638 34,097 
Khoảng thời gian cháy từ 0÷90% (oTK) 44,280 42,644 41,221 39,903 39,114 
Thay đổi tổng thời gian cháy 0÷90% so với DO (oTK) 1,636 3,059 4,377 5,166 
4.1.6. Hiệu suất cháy 
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
-10 0 10 20 30 40 50
M
as
s 
F
ra
ct
io
n
 B
u
rn
; 
%
Góc quay trục khuỷu (độ)
Tỷ lệ lượng nhiên liệu cháy MFB (Mass Fraction Burn) 
DO
B15
B20
B25
B30
n = 2250 v/ph
Tải (75% tải)
Góc phun: 10 độ TĐCT
Áp suất phun 114 bar
0÷10% mass
fraction burn
32
33
34
35
36
37
38
39
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
D0 B15 B20 B25 B30
K
h
o
ản
g
 t
h
ờ
i 
g
ia
n
 c
h
áy
(1
0
÷
9
0
%
),
 đ
ộ
 T
K
K
h
o
ản
g
 t
h
ờ
i 
g
ia
n
 c
h
áy
(0
 ÷
1
0
%
),
 đ
ộ
 T
K
Thành phần trong nhiên liệu
Khoảng thời gian cháy theo tỷ lệ khối lượng cháy 
(0÷10%) MFB
(10÷90%) MFB
n = 2250 v/ph
Tải (75% tải)
Góc phun: 10 độ TĐCT
Áp suất phun 114 bar
- 17 - 
Hình 4.19: Đồ thị so sánh hiệu suất cháy của DO và biodiesel theo thực nghiệm 
Tổn thất quá trình cháy thường nhỏ hơn 2% và hiệu suất cháy 
thường lớn hơn 98%. Kết quả đồ thị hình 4.19 cho thấy, hiệu suất cháy 
của DO là thấp nhất có giá trị 98,19%, hiệu suất cháy tăng lên khi tăng 
tỷ lệ biodiesel có giá trị lần lượt là 98,44%, 98,52%, 98,60% và 98,65% 
tương ứng với B15, B20, B25 và B30. 
4.1.7. Hiệu suất nhiệt 
Hình 4.20: Đồ thị so sánh hiệu suất nhiệt của DO và biodiesel theo thực nghiệm 
4.1.8. Nhiệt độ khí thải 
Hình 4.21: Ảnh hưởng của biodiesel đến nhiệt độ khí xả động cơ theo thực nghiệm 
98,19
98,44
98,52
98,60
98,65
98
98,2
98,4
98,6
98,8
99
D0 B15 B20 B25 B30
H
iệ
u
 s
u
ất
 c
h
áy
 (
%
)
Tỷ lệ thành phần trong nhiên liệu
Hiệu suất cháy với tỷ lệ thành phần trong nhiên liệu (%)
n = 2250 v/ph
Tải (75% tải)
Góc phun: 10 độ TĐCT
Áp suất phun 114 bar
0
10
20
30
40
D0 B15 B20 B25 B30
B
ra
k
e 
th
er
m
al
 e
ff
ic
ie
n
cy
B
T
E
 (
%
)
Tỷ lệ thành phần trong nhiên liệu
Hiệu suất nhiệt hiệu dụng (%)
n=2250 v/ph
n=1500 v/ph
Tải (75% tải)
Góc phun: 10 độ TĐCT
Áp suất phun 114 bar
300
340
380
420
460
500
1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000
N
h
iệ
t 
đ
ộ
 k
h
í 
th
ải
(°
C
)
Số vòng quay động cơ n (v/ph)
Đặc tính nhiệt độ khí thải của diesel/biodiesel tại chế độ tải 75%
DO
B15
B20
B25
B30
Tải: 75%
Góc phun: 10 độ TĐCT
Áp suất phun 114 bar
- 18 - 
4.2. Ảnh hƣởng tỷ lệ biodiesel thay thế đến các chỉ tiêu kinh tế, kỹ 
thuật và phát thải của động cơ diesel 
4.2.1. Ảnh hưởng tỷ lệ biodiesel đến chỉ tiêu kỹ thuật của động cơ 
Bảng 4.12: Giá trị công suất khi sử dụng DO và biodiesel theo thực nghiệm 
T.số n 
(v/ph) 
Tải 
(%) 
Thành phần trong nhiên liệu 
Ne 
(kW) 
DO B15 TĐ.(%) B20 TĐ.(%) B25 TĐ.(%) B30 TĐ.(%) 
1500 
(v/ph) 
25 12,8 12,5 -2,34 12,3 -3,91 12,19 -4,77 12,03 -6,02 
50 19,3 18,9 -2,07 18,7 -3,11 18,41 -4,61 18,39 -4,72 
75 22,3 22,07 -1,03 21,86 -1,97 21,61 -3,09 21,35 -4,26 
Trung bình -1,82 -3,00 -4,16 -5,00 
2250 
(v/ph) 
25 5,37 5,29 -1,49 5,18 -3,54 5,15 -4,10 5,08 -5,40 
50 31,4 30,9 -1,59 30,78 -1,97 30,46 -2,99 30,38 -3,25 
75 48,3 48,1 -0,41 47,7 -1,24 47,36 -1,95 47,11 -2,46 
Trung bình -1,17 -2,25 -3,01 -3,70 
Trung bình chung -1,49 -2,62 -3,58 -4,35 
So sánh kết quả công suất của động cơ giữa MP và TN: 
Hình 4.25: So sánh quy luật xu hướng thay đổi kết quả giữa MP và TN của công suất 
động cơ khi sử dụng nhiên liệu biodiesel 
4.2.2. Ảnh hưởng tỷ lệ biodiesel đến chỉ tiêu kinh tế của động cơ 
Bảng 4.15: So sánh giá trị suất tiêu hao năng lượng động cơ theo thực nghiệm 
T.số n 
(v/ph) 
Tải 
(%) 
Thành phần trong nhiên liệu 
ee 
(kJ/kW.h) 
theo thực 
nghiệm 
DO B15 TĐ.(%) B20 TĐ.(%) B25 TĐ.(%) B30 TĐ.(%) 
1500 
(v/ph) 
25 12902 12467 -3,37 12461 -3,42 11659 -9,63 11423 -11,47 
50 13582 13201 -2,80 13203 -2,78 12380 -8,84 12078 -11,07 
75 14049 13643 -2,89 13650 -2,84 12680 -9,75 12326 -12,27 
Trung bình -3,02 -3,01 -9,41 -11,60 
2250 
(v/ph) 
25 29428 28615 -2,76 28556 -2,97 26479 -10,02 26320 -10,56 
50 14396 13997 -2,78 14109 -2,00 13124 -8,84 12754 -11,41 
75 12312 11956 -2,89 11931 -3,09 11084 -9,97 10785 -12,40 
Trung bình -2,81 -2,68 -9,61 -11,46 
Trung bình chung -2,91 -2,85 -9,51 -11,53 
y = -0,968x + 0

File đính kèm:

  • pdftom_tat_luan_an_nghien_cuu_qua_trinh_chay_cua_nhien_lieu_bio.pdf