Luận án Nghiên cứu ứng dụng biogas-Diesel cho động cơ lắp trên phương tiện cơ giới đường bộ phục vụ giao thông nông thôn Việt Nam

1. Động cơ dual fuel biogas-diesel lắp trên máy kéo có chế độ tốc độ tải và chế độ tốc độ thường xuyên thay đổi nên cần tăng độ đồng đều của hỗn hợp biogaskhông khí cung cấp cho động cơ để đảm bảo động cơ hoạt động ổn định và nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu biogas nén. Độ đồng đều của hỗn hợp tăng khi bổ sung thêm buồng hòa trộn sau bộ chế hòa khí biogas, không phụ thuộc dạng buồng tạo hỗn hợp hình cầu hay hình trụ; bố trí thêm màng đục lỗ kích thước khác nhau không cải thiện được độ đồng đều của hỗn hợp; độ mở bướm ga ít gây ảnh hưởng đến độ đồng đều của hỗn hợp.

pdf146 trang | Chia sẻ: builinh123 | Ngày: 02/08/2018 | Lượt xem: 126 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận án Nghiên cứu ứng dụng biogas-Diesel cho động cơ lắp trên phương tiện cơ giới đường bộ phục vụ giao thông nông thôn Việt Nam, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
iệu số (digital I/O); - 1 bộ đếm 32bit; Kết nối với PC qua cổng USB. Hình 4.10: Hộp thu nhận tín hiệu 4.3.1.3. Các loại cảm biến ghi nhận số liệu động cơ hoạt động Hình 4.11: Bố trí các cảm biến và điều khiển 95 Trong luận án này chúng tôi chọn cảm biến lưu lượng có sẵn trên ô tô Mazda để lắp đặt thành hệ thống xác định hệ số tương đương  của động cơ biogas. Hệ thống gồm hai cảm biến: cảm biến lắp trên đường nạp không khí và cảm biến lắp trên đường cung cấp biogas. Hình 4.12 là hình ảnh bên ngoài của cảm biến lựa chọn phục vụ nghiên cứu. Hình 4.12: Hình ảnh mô tả cảm biến lưu lượng Sơ đồ nguyên lý làm việc của cảm biến lưu lượng như hình 4.13. Nguyên lý làm việc: Trong cảm biến lưu lượng khí nạp thực tế, dây sấy được mắc trong một mạch cầu. Đặc điểm của mạch cầu này là điện thế tại điểm A và B bằng nhau khi tích của điện trở tính theo đường chéo bằng nhau: (Ra+R3) x R1 = Rh x R2 Khi dây sấy Rh được làm mát bằng khí nạp vào. Điện trở kết quả là tạo ra sự chênh lệch điện thế giữa hai điểm A và B. Một bộ khuếch đại hoạt động sẽ nhận biết sự chênh lệch này và điều chỉnh tăng giá trị điện áp cấp đến mạch này (tăng dòng điện chạy qua dây sấy Rh). Khi đó nhiệt độ của dây sấy lại tăng lên kết quả là làm điện trở tăng cho đến khi điện thế giữa hai điểm A và B trở nên cân bằng (tức là độ chênh lệch điện thế bằng không). Bằng cách sử dụng đặc tính này của mạch cầu, cảm biến lưu lượng khí nạp có thể đo được khối lượng khí nạp nhờ nhận biết điện áp tại điểm B. Trong hệ thống này, nhiệt độ của dây sấy (Rh) được duy trì liên tục ở nhiệt độ không đổi cao hơn nhiệt độ của khí nạp, bằng cách sử dụng nhiệt điện trở (Ra). Do đó, có thể đo được khối lượng khí nạp một cách chính xác. 96 Hình 4.13: Sơ đồ nguyên lý làm việc của cảm biến lưu lượng Tín hiệu đầu ra cảm biến động cơ kết nối thông qua card Ni 6009 vào phần mềm Labview theo lược đồ hình 4.14. Hình 4.14: Sơ đồ thuật toán truyền nhận tín hiệu giữa Labview và thiết bị Để có thể ghi tín hiệu của cảm biến lưu lượng chúng ta phải thiết lập giao diện trong Labview như hình 4.15. 97 Hình 4.15: Giao diện kết nối tín hiệu giữa các cảm biến và Labview 1. Tốc độ động cơ 5. Độ mở bướm ga 2. Ghi thành phần % thể tích CH4 6. Hệ số tương đương  3. Công suất động cơ 7. Lưu lượng biogas 4. Ghi giá trị k hiệu chỉnh 8. Lưu lượng không khí Các mẫu được đọc liên tục vào máy tính thông qua Card NI 6009 và được xử lý lọc nhiễu, tính toán bằng phần mềm Labview. Trong mỗi lần đo, giá trị được lấy 5 lần. Bảng 4.5: Thông số các thiết bị thí nghiệm STT Nội dung đo Thiết bị Độ chính xác Số mẫu Tần số 1 Tốc độ động cơ Encoder +/- 3,6 độ 100/vòng - 2 Tải động cơ: Điện áp Loadcell 2mV/V +/- 0.1% 100/lần 48kHz 3 Tiêu hao diesel: Cân điện tử +/- 0.5g - - 4 Lưu lượng không khí MAF <1% 1000/lần 48kHz 5 Lưu lượng biogas MAF <1% 1000/lần 48kHz 4 2 3 1 5 6 7 8 98 4.3.1.4. Bình lọc H2S và CO2 và máy phân tích khí Gas Hình 4.16: Bình lọc H2S và CO2 và máy phân tích khí Gas 4.3.1.5. Hệ thống đo kết nối với máy tính Tín hiệu đầu ra của các cảm biến lưu lượng được kết nối với máy tính thông qua card biến đổi A/D Ni 6009 vào phần mềm Labview. Động cơ dual fuel biogas diesel thí nghiệm được cải tạo từ động cơ diesel Vikyno EV2600-NB. Giao diện của hệ thống ghi nhận dữ liệu như hình 4.17. Hình 4.17: Giao diện hệ thống đo kết nối với máy tính 4.3.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm Hệ thống thí nghiệm động cơ được lắp trên xe tải nhẹ để có thể di động đến sản xuất biogas [22]. Hình 4.18 giới thiệu sơ đồ hệ thống thí nghiệm gồm 5 cấu phần chính: (1) phần chuẩn bị nhiên liệu biogas có thành phần theo yêu cầu; (2) phần băng thử: băng thử thủy lực Froude DPX3 và hệ thống cung cấp nước; (3) phần động cơ thử nghiệm: động cơ hybrid biogas-diesel được cải tạo từ động cơ EV2600-NB; (4) phần cảm biến: các cảm biến lấy tín hiệu băng thử và động cơ 99 được kết nối với máy tính thông qua card biến đổi A/D; (5) phần điều khiển: điều khiển động cơ, băng thử và đọc ghi số liệu thí nghiệm. Lưu lượng không khí và biogas được đo bằng lưu lượng kế sợi nóng ABB. Lượng tiêu hao nhiên liệu diesel được xác định bằng cân chính xác. Trong thí nghiệm này chúng ta không xác định đường đặc tính ngoài và đường đặc tính nhả khói đen của động cơ diesel. Các đường đặc tính này do nhà sản xuất động cơ cung cấp. Lượng tiêu hao nhiên liệu của động cơ diesel ở chế độ định mức là 0,05g/ct. Hình 4.18: Sơ đồ bố trí thí nghiệm Động cơ Vikyno EV2600-NB được chuyển đổi thành động cơ dual fuel biogas-diesel. Lượng phun diesel tối thiểu để đánh lửa và làm mát vòi phun được điều chỉnh nhờ một vít hạn chế bắt trên thân máy (hình 4.7). 4.4. Kết quả thực nghiệm bộ điều tốc biogas Trên cơ sở kết quả tính toán quan hệ giữa độ giãn lò xo điều tốc và tốc độ động cơ (bảng 2.5), chúng ta tiến hành thí nghiệm khảo sát hiệu quả công tác của bộ điều tốc. 100 Thí nghiệm được tiến hành khi động cơ chạy bằng biogas chứa 80% CH4, hệ số tương đương ϕ =1,1, lượng diesel phun mồi khoảng 10% lượng phun định mức. Các bước thí nghiệm cho một trường hợp như sau: - Điều chỉnh độ giãn lò xo điều tốc đạt mức cho trước. - Điều chỉnh độ mở van cung cấp biogas để thành hệ số tương đương của hỗn hợp đạt khoảng 1,1. - Điều chỉnh tải cản của phanh để tốc độ động cơ đạt khoảng 1000 vòng/phút - Giảm dần tải cản của phanh, ghi nhận biến thiên lực phanh theo tốc độ động cơ. - Tính toán công suất động cơ theo tốc độ động cơ. - Tính toán mô men động cơ theo tốc độ động cơ. - Vẽ đồ thị biến thiên công suất, mô men động cơ theo tốc độ động cơ ở độ giãn lò xo điều tốc cho trước. Hình 4.19: Đường đặc tính ngoài với tốc độ 1300 vòng/ph Hình 4.19 trình bày biến thiên công suất động cơ theo tốc độ động cơ khi độ giãn lò xo điều tốc 35,3mm. Theo tính toán ở bảng 2.5, với độ giãn lò xo này thì bộ 101 điều tốc tác động ở 1200 vòng/phút. Chúng ta thấy trên đường đặc tính ngoài, khi tốc độ động cơ tăng thì công suất động cơ tăng theo. Khi đạt tốc độ 1300 vòng/phút, bộ điều tốc tác động, khi tốc độ động cơ tăng lên thì van cung cấp biogas đóng nhỏ làm cho công suất động cơ giảm. Phạm vi dao động của tốc độ động cơ từ 1300 vòng/phút đến 1350 vòng/phút. So với tính toán lý thuyết lò xo điều tốc thì giá trị tốc độ mà bộ điều tốc tác động lớn hơn tốc độ lý thuyết 100 vòng/phút. Hình 4.20: Đường đặc tính ngoài với tốc độ 1750 vòng/phút Hình 4.20 trình bày biến thiên công suất động cơ theo tốc độ động cơ khi độ giãn lò xo điều tốc 39,5mm. Theo tính toán ở bảng 2.5, với độ giãn lò xo này thì bộ điều tốc tác động ở 1800 vòng/phút. Tuy nhiên kết quả thực nghiệm cho thấy bộ điều tốc tác động ở tốc độ 1750 vòng/phút, nhỏ hơn giá trị lý thuyết 50 vòng/phút. Hình 4.21 trình bày biến thiên công suất động cơ theo tốc độ động cơ khi độ giãn lò xo điều tốc 41,3mm. Theo tính toán ở bảng 2.5, với độ giãn lò xo này thì bộ điều tốc tác động ở 2000 vòng/phút. Tuy nhiên kết quả thực nghiệm cho thấy bộ điều tốc tác động ở tốc độ 2100 vòng/phút, lớn hơn giá trị lý thuyết 100 vòng/phút. 102 Hình 4.21: Đường đặc tính ngoài với tốc độ 2100 vòng/phút 4.5. Kết luận Kết quả nghiên cứu trên đây cho phép chúng ta rút ra được những kết luận sau: - Thiết kế và lắp đặt hoàn chỉnh bộ điều tốc biogas cho động cơ EV2600-NB sử dụng dual fuel biogas-diesel không cải tạo nắp máy. - Khi chạy bằng biogas có hàm lượng CH4 trên 70%, động cơ dual fuel biogas-diesel chỉ cần một lượng phun diesel tối thiểu khoảng 10% lượng phun định mức để đánh lửa cũng có thể đảm bảo được đường đặc tính ngoài của động cơ hybrid cao hơn đường đặc tính ngoài của động cơ diesel. Khi chạy bằng biogas nghèo có hàm lượng CH4 nhỏ hơn 70%, để đảm bảo công suất định mức, lượng phun diesel tăng dần theo tỉ lệ nghịch với hàm lượng CH4. Khi hàm lượng CH4 trong biogas là 60% thì lượng phun diesel là 30%. - Để động cơ dual fuel biogas-diesel lắp trên máy kéo hoạt động ổn định ở nhiều chế độ tốc độ khác nhau ta phải bổ sung bộ điều tốc biogas tích hợp bên trong cơ cấu truyền động của động cơ. Đây là giải pháp công nghệ gọn nhẹ, phù hợp với động cơ lắp trên phương tiện vận chuyển. Với bộ điều tốc thiết kế, động cơ dual fuel biogas-diesel có mức độ dao động tốc độ khoảng 5% so với giá trị tốc độ trung bình. 103 Chương 5 PHÂN TÍCH SO SÁNH KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM Sau khi thiết kế, chế tạo và lắp đặt các phụ kiện chuyển đổi động cơ diesel EV2600-NB thành động cơ dual fuel biogas-diesel, tiến hành thử nghiệm động cơ trên băng thử nhằm mục đích nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống nạp và các chế độ vận hành động cơ dual fuel đến hệ số tương đương ϕ, đánh giá biên độ dao động của tốc độ động cơ khi bộ điều tốc làm việc. Đồng thời, đánh giá tính đúng đắn của mô hình tính toán mô phỏng và đề xuất các thông số tối ưu của động cơ dual fuel biogas-diesel được chuyển đổi từ động cơ diesel. 5.1. Ảnh hưởng của hệ thống nạp và các chế độ vận hành động cơ dual fuel đến hệ số tương đương ϕ 5.1.1. Ảnh hưởng đến độ mở bướm ga Hình 5.1: Ảnh hưởng của thành phần CH4 trong biogas đến mối quan hệ giữa hệ số tương đương và độ mở bướm ga (n=2000 vòng/phút, biogas chứa 80% CH4, 70%CH4 và 60% CH4) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20 40 60 80 100 % độ mở bướm ga  80% CH4 70% CH4 60% CH4 104 Hình 5.1 trình bày biến thiên hệ số tương đương ϕ theo độ mở bướm ga ứng với biogas có chứa 60%, 70%, 80% CH4 và động cơ chạy ở tốc độ 2000 vòng/phút. Kết quả này cho thấy rõ hệ số tương đương ϕ của hỗn hợp tăng theo hàm lượng CH4 trong biogas. Để đạt được hệ số tương đương ϕ =1 khi biogas chứa 60% CH4, bướm ga phải mở 75 đến 80%. Trong khi đó, ứng với biogas chứa 70% CH4, và 80% CH4, điều kiện này đạt được theo thứ tự ứng với độ mở bướm ga 65% và 55%. 5.1.2. Ảnh hưởng đến tốc độ động cơ Hình 5.2: Ảnh hưởng của tốc độ động cơ đến quan hệ giữa hệ số tương đương và độ mở bướm ga khi biogas chứa 70% CH4 (n=1800 vòng/phút, 2000 vòng/phút và 2200 vòng/phút) Hình 5.2 trình bày biến thiên của hệ số tương đương ϕ theo độ mở bướm ga ứng với tốc độ động cơ n=1800 vòng/phút, n=2000 vòng/phút và n=2200 vòng/phút. Chúng ta thấy khi tốc độ động cơ giảm thì hệ số tương đương ϕ tăng 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 20 40 60 80 100 % độ mở bướm ga  n=1800 v/ph n=2200 v/ph n=2000 v/ph 105 nhẹ. Khi độ mở bướm ga càng lớn thì ảnh hưởng của tốc độ động cơ đến ϕ càng tăng. Trong quá trình vận hành động cơ dual fuel biogas-diesel, việc điều chỉnh công suất được thực hiện thông qua điều chỉnh lưu lượng biogas cung cấp cho động cơ tức điều chỉnh hệ số tương đương ϕ. Các nghiên cứu lý thuyết cho thấy công suất cực đại của động cơ đạt được khi hệ số tương đương của hỗn hợp đạt giá trị cháy hoàn toàn lý thuyết nghĩa là ϕ =1. 5.1.3. Ảnh hưởng đến công suất động cơ Hình 5.3: Biến thiên công suất có ích của động cơ dual fuel biogas-diesel theoϕ khi chạy bằng biogas chứa 60% CH4, 70% CH4 và 80% CH4 Trong trường hợp động cơ dual fuel biogas-diesel chúng ta cần xác định biến thiên công suất có ích của động cơ theo hệ số tương đương thực tế làm cơ sở để xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ. Hình 5.3 trình bày biến thiên công suất có ích theo hệ số tương đương ϕ của động cơ dual fuel biogas diesel được cải tạo từ động cơ Vikyno EV2600-NB khi chạy bằng biogas chứa 60% CH4, 70% CH4 và 80% CH4. Kết quả thực nghiệm cho thấy khi hàm lượng CH4 trong biogas càng cao thì đỉnh của đường cong càng dịch về vị trí ϕ =1. Có thể lấy giá trị gần đúng của ϕ 4 6 8 10 12 14 16 18 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6  60% CH4 Pe(kW) 70% CH4 80% CH4 106 mà tại đó công suất có ích của động cơ đạt giá trị cực đại là 1,15; 1,10 và 1,05 tương ứng với biogas chứa 60% CH4, 70% CH4 và 80% CH4. 5.2. Phân tích các tính năng của động cơ dual fuel biogas-diesel Bình thường ta duy trì lượng phun diesel bằng 10% lượng phun định mức, tức 0,005g/chu trình. Ta có thể tính toán được lượng không khí cần thiết để đốt cháy hoàn toàn lượng diesel phun mồi. Từ đó, chúng ta điều chỉnh lưu lượng biogas có thành phần CH4 cho trước sao cho hệ số tương đương của hỗn hợp đạt được =1,1 và thay đổi tải cản để xác định biến thiên lực phanh theo tốc độ, từ đó xác định được đường đặc tính ngoài của động cơ khi chạy bằng biogas. Các bước thí nghiệm đường đặc tính điều tốc được tiến hành như sau: (1) điều chỉnh độ giãn lò xo điều tốc đạt mức cho trước; (2) điều chỉnh độ mở van cung cấp biogas để thành hệ số tương đương của hỗn hợp đạt khoảng 1,1; (3) điều chỉnh tải cản của phanh để tốc độ động cơ đạt khoảng 1000 vòng/phút; (4) giảm dần tải cản của phanh, ghi nhận biến thiên lực phanh theo tốc độ động cơ từ đó xác định được đường đặc tính điều tốc của động cơ. Động cơ diesel EV2600-NB sau khi chuyển đổi thành động cơ dual fuel biogas-diesel với bộ điều tốc biogas được bố trí bên trong động cơ được lắp trên băng thử động cơ FROUDE DPX3 di động để tiến hành các thí nghiệm đo đạc tính năng công tác của động cơ. Thí nghiệm được tiến hành với các nội dung sau: - Đo đạc đường đặc tính ngoài của động cơ với biogas có chứa thành phần CH4 khác nhau. - Xác định đường đặc tính cục bộ của động cơ ứng với biogas có thành phần CH4 cho trước. - Xác định đường đặc tính điều tốc của động cơ được cung cấp bởi biogas có thành phần CH4 cho trước. - Xác định suất tiêu hao nhiên liệu diesel ở các điều kiện làm việc khác nhau. 107 5.2.1. Đường đặc tính ngoài của động cơ dual fuel biogas-diesel Hình 5.4 trình bày kết quả thực nghiệm đo đường đặc tính ngoài của động cơ dual fuel sau khi cải tạo. Lượng phun diesel được cố định ở 10% lượng phun cực đại. Biogas cung cấp cho động cơ có thành phần CH4 thay đổi ở mức 60%, 70% và 80% bằng cách trộn lẫn 2 nguồn biogas từ hai bộ lọc khác nhau: lọc bằng NaOH (lọc cả CO2 và H2S) và lọc bằng bentonite (chỉ lọc được H2S). Thành phần biogas được xác định bằng máy phân tích khí trước khi thí nghiệm. Hình 5.4: Đường đặc tính ngoài của động cơ chạy bằng biogas chứa 60% CH4 (), 70% CH4 () và 80% CH4 (); ϕ=1,1 Hình 5.5 trình bày kết quả so sánh công suất ngoài động cơ EV2600-NB cho bởi nhà chế tạo khi chạy bằng diesel và công suất động cơ dual fuel sử dụng biogas với thành phần CH4 thay đổi ở các chế độ tốc độ khác nhau. Ở chế độ 1400 vòng/phút công suất ngoài động cơ dual fuel bắt đầu đạt công suất ngoài của động cơ diesel khi thành phần CH4 trong biogas lớn hơn 85%. Tương tự như vậy, ở chế độ tốc độ 1600 vòng/phút, công suất động cơ dual fuel bắt đầu vượt công suất động cơ diesel khi thành phần CH4 trong nhiên liệu biogas lớn hơn 73%. Khi tốc độ động 6 8 10 12 14 16 18 20 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 n (vòng/phút) P e ( H P ) 108 cơ lớn hơn 1800 vòng/phút, công suất động cơ dual fuel lớn hơn công suất động cơ diesel ứng với thành phần CH4 trong biogas rất thấp, khoảng 50%-60%. Nhiên liệu biogas có thành phần CH4 càng cao thì công suất cực đại ứng với một tốc độ cho trước càng cao và vị trí tốc độ mà ở đó công suất động cơ dual fuel bắt đầu lớn hơn công suất động cơ diesel càng dịch về phía tay trái. Kết quả này cho thấy, ở chế độ tốc độ định mức của động cơ dual fuel, chúng ta có thể sử dụng biogas nghèo, không cần lọc CO2, mà vẫn đảm bảo được công suất cực đại của động cơ nguyên thủy trước khi chuyển đổi. Hình 5.5: So sánh đặc tính ngoài của động cơ diesel và động cơ dual fuel sử dụng biogas có thành phần CH4 thay đổi ở các chế độ tốc độ khác nhau Theo các công trình nghiên cứu trước đây [22], [23], ứng với nhiên liệu biogas cho trước và tại một tốc độ động cơ cho trước, công suất cực đại của động cơ đạt được ứng với ϕ=1 về lý thuyết và ϕ xấp xỉ 1,1 theo thực nghiệm. Vì vậy trong thí nghiệm này chúng tôi đo đường đặc tính ngoài của động cơ khi giữ hệ số tương đương của hỗn hợp ở giá trị ϕ=1,1. Để đạt được giá trị này, theo kết quả nghiên cứu bộ tạo hỗn hợp ở chương 2, chúng tôi thay đổi độ mở van cung cấp biogas ứng với 15 17 19 21 23 25 65 70 75 80 85 90 95 P e ( H P ) %CH4 biogas/n2200 biogas/n2000 biogas/n1800 biogas/n1600 biogas/n1400 diesel/n1400 diesel/n1600 diesel/n1800 diesel/n2000 diesel/n2200 109 thành phần CH4 trong biogas và tốc độ động cơ cho trước. Bảng 5.1 giới thiệu độ mở van cung cấp biogas để đạt được ϕ=1,1 khi động cơ chạy ở tốc độ 1000 vòng/phút với biogas chứa thành phần CH4 khác nhau. Bảng 5.2 giới thiệu kết quả tương tự khi n=2200 vòng/phút. Bảng 5.1: Vị trí bướm ga để ϕ=1,1 khi n=1000 vòng/phút Nhiên liệu M6C4 M7C3 M8C2 M9C1 Góc mở bướm ga [độ] 12 22,5 27,3 31,1 % độ mở bướm ga 88% 66% 57% 49% Bảng 5.2: Vị trí bướm ga để ϕ=1,1 khi n=2200 vòng/phút Nhiên liệu M6C4 M7C3 M8C2 M9C1 Góc mở bướm ga [độ] 10,2 21,3 27 30,2 % độ mở bướm ga 92% 70% 58% 50% Trình tự tiến hành thí nghiệm như sau: (1) xác định thành phần CH4 trong biogas, (2) chỉnh độ mở van cung cấp biogas để ϕ =1,1 ứng với n=1000 vòng/phút, (3) khởi động hệ thống ghi nhận dữ liệu (tốc độ động cơ n và lực P), (4) giảm dần tải cản của phanh và ghi nhận dữ liệu. Do hệ số tương đương thay đổi rất ít theo n nên khi nên xây dựng đường đặc tính ngoài ứng với một loại biogas cho trước ta có thể chọn độ mở bướm ga bằng giá trị trung bình cho ở bảng 5.1 và 5.2 trên đây. Kết quả trên hình 5.6 cho thấy công suất cực đại của động cơ đạt được ở tốc độ định mức 2200 vòng/phút là 19HP, 17HP và 14,5HP tương ứng với biogas chứa 80%, 70% và 60% CH4. Động cơ nguyên thủy EV2600-NB có công suất cực đại khi chạy bằng diesel là 25HP ở tốc độ 2400 vòng/phút và công suất định mức 20HP ở 2200 vòng/phút. Như vậy khi chuyển sang chạy bằng biogas với lượng phun diesel bằng 10% lượng phun cực đại, công suất định mức giảm khoảng 5%, 15% và 27% theo thứ tự tương ứng với biogas chứa 80%, 70% và 60% CH4. Hình 5.6 trình bày đặc tính ngoài của động cơ dual fuel biogas-diesel khi chạy bằng biogas chứa 60% CH4, 70% CH4 và 80% CH4 so với đường đặc tính nhả khói đen và đường đặc tính ngoài động cơ diesel. Kết quả này cho thấy khi biogas chứa 60% CH4, công 110 suất cực đại của động cơ nhỏ hơn công suất định mức của động cơ diesel. Với biogas chứa 70% CH4, đường đặc tính ngoài của động cơ biogas cao hơn đường đặc tính ngoài của động cơ diesel nhưng thấp hơn đường đặc tính nhả khói đen. Với biogas chứa 80% CH4, đường đặc tính ngoài của động cơ biogas xấp xỉ đường đặc tính nhả khói đen của động cơ diesel. Vì vậy khi sử dụng biogas nghèo chứa dưới 70% CH4 chúng ta phải tăng lượng phun diesel để duy trì công suất định mức động cơ diesel. Hình 5.6: Đường đặc tính ngoài của động cơ dual fuel khi chạy bằng biogas chứa 60% CH4 (), 70% CH4 () và 80% CH4 () so với đường đặc tính ngoài và đặc tính nhả khói đen của động cơ diesel 5.2.2. Đường đặc tính cục bộ của động cơ dual fuel biogas-diesel Trong thí nghiệm này, tác giả xây dựng đường đặc tính cục bộ của động cơ dual fuel khi chạy bằng biogas nén chứa 80% CH4. Các đường đặc tính này được xây dựng tương tự như đường đặc tính ngoài nhưng với các hệ số tương đương nhỏ hơn 1. Hình 5.7 trình bày quan hệ giữa hệ số tương đương với độ mở van cung cấp biogas ứng với biogas có chứa 80% CH4 và động cơ chạy ở tốc độ 2200 vòng/phút. 8 10 12 14 16 18 1200 1400 1600 1800 2000 2200 n (rpm) Đường đặc tính nhả khói đen động cơ diesel Đường đặc tính ngoài động cơ diesel P e ( k W ) 111 Hình vẽ này cho thấy khi xây dựng đường đặc tính cục bộ, độ mở của van cung cấp biogas nhỏ hơn 60%. Hình 5.7: Biến thiên hệ số tương đương ϕ theo độ mở van cung cấp biogas khi động cơ chạy ở tốc độ 2200 vòng/phút với biogas chứa 80% CH4 cho bởi mô phỏng () và thực nghiệm () Hình 5.8: Đường đặc tính cục bộ của động cơ chạy bằng biogas chứa 80% CH4 ứng với ϕ=0,9 (),ϕ=0,8 () và ϕ=0,7 () 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 30 40 50 60 70 80 90 100 Độ mở van biogas (%)  4 8 12 16 20 1000 1400 1800 2200 n (vòng/phút) P e ( H P ) 112 Hình 5.8 trình bày đường đặc tính cục bộ của động cơ dual fuel khi chạy bằng biogas nén chứa 80% CH4 với hệ số tương đương ϕ=0,9; ϕ=0,8 và ϕ=0,7. Các hệ số tương đương này tương ứng với độ mở van cung cấp biogas lần lượt là 57%, 52% và 46%. Chúng ta thấy khi hệ số tương đương giảm, công suất của động cơ giảm nhanh. Tại chế độ tốc độ định mức n=2200 vòng/phút, công suất của động cơ ứng với hệ số tương đương ϕ=0,9; ϕ=0,8 và ϕ=0,7 lần lượt là 18HP, 15HP và 10HP. Do đó để giữ tốc độ động cơ ổn định khi tải ngoài thay đổi ta chỉ cần tác động nhẹ vào bướm ga. 5.2.3. Đường đặc tính bộ điều tốc biogas Như phần trên đã trình bày, công suất động cơ dual fuel rất nhạy với sự thay đổi hệ số tương đương. Do đó để giữ cho tốc độ động cơ ổn định khi tải ngoài thay đổi, chúng ta lắp càng điều tốc tác động lên van cung cấp biogas. Trong chương 2 chúng tôi đã trình bày bộ điều tốc biogas cho động cơ biogas-diesel. Động cơ này có 2 bộ điều tốc: bộ điều tốc diesel nguyên thủy và bộ điều tốc biogas. Bộ điều tốc biogas có kết cấu giống bộ điều tốc diesel được lắp trên bánh răng đầu trục cân bằng động cơ. Thí nghiệm được tiến hành với biogas chứa 80%CH4. Trước khi thí nghiệm, chốt hạn chế lượng phun diesel được điều chỉnh ở mức 10% lượng phun cực đại, chốt hạn chế góc mở van cung cấp biogas ở vị trí 22 (để đạt ϕ=1,1 ứng với biogas chứa 70%CH4). Để điều chỉnh tốc độ điều tốc, ta điều chỉnh độ giãn của lò xo điều tốc biogas theo bảng 5.3 (đã nghiên cứu ở chương 2). Bảng 5.3: Quan hệ giữa tốc độ điều tốc và độ giãn lò xo n(v/ph) 1200 1400 1600 1800 2000 2200 ∆l(mm) 35,3 37,2 38,1 39,5 41,3 43,1 Thí nghiệm đầu tiên được thực hiện với độ giãn lò xo 43,1mm, tương ứng với tốc độ điều tốc tính toán 2200 vòng/phút. Khi bắt đầu thí nghiệm, ta điều chỉnh tải của phanh để động cơ chạy ổn định ở tốc độ 1000 vòng/phút. Sau đó, giảm tải 113 cản của phanh dần và tốc độ động cơ tăng lên. Khi tốc độ động cơ đạt được khoảng 2150 vòng/phút thì càng giảm tải cản, công suất động cơ càng giảm và tốc độ động cơ chỉ dao động trong phạm vi hẹp (hình 5.9). Hình 5.9: Đường đặc tính điều tốc của động cơ chạy bằng biogas chứa 70% CH4 ứng với độ giãn lò xo điều tốc 43,1mm Hình 5.10: Đường đặc tính điều tốc của động cơ chạy bằng biogas chứa 70% CH4 ứng với độ giãn lò xo điều tốc 39,5mm 8 10 12 14 16 18 20 1000 1400 1800 2200 P e ( H P ) n (vòng/phút) 114 Thí nghiệm thứ hai được thực hiện với độ giãn lò xo 39,5mm, tương ứng với tốc độ điều tốc tính toán 1800 vòng/phút. Khi bắt đầu thí nghiệm, ta điều chỉnh tải của phanh để động cơ chạy ổn định ở tốc độ 1000 vòng/phút. Sau đó, giảm tải cản của phanh dần và tốc độ động cơ tăng lên. Khi tốc độ động cơ đạt được khoảng 1750 vòng/phút thì càng giảm tải cản, công suất động cơ càng giảm và tốc độ động cơ chỉ dao động trong phạm vi hẹp (hình 5.10). Thí nghiệm thứ ba được thực hiện với độ giãn lò xo 38,1mm, tương ứng với tốc độ điều tốc tính toán 1600 vòng/phút. Khi bắt đầu thí nghiệm, ta điều chỉnh tải của phanh để động cơ chạy ổn định ở tốc độ 1000 vòng/phút. Sau đó, giảm tải cản của phanh dần và tốc độ động cơ tăng lên. Khi tốc độ động cơ đạt được khoảng 1530 vòng/phút thì càng giảm tải cản, công suất động cơ càng giảm và tốc độ động cơ chỉ dao động trong phạm vi hẹp (hình 5.11). Hình 5.11: Đường đặc tính điều tốc của động cơ chạy bằng biogas chứa 70% CH4 ứng với độ giãn lò xo điều tốc 38,1mm Trong thực tế vận hành, do ảnh hưởng của ma sát, nhiệt độ, dầu bôi trơn hệ thống điều tốc nên có sai lệch giữa tốc độ điều tốc tính toán và thực nghiệm. Điều này có thể khắc phục bằng cách điều chỉnh tăng, giảm sức căng lò xo để đạt được giá trị tốc độ yêu cầu. Điều quan trọng là phạm vi thay đổi tốc độ động cơ khi bộ 8 10 12 14 16 18 20 1000 1400 1800 2200 P e ( H P ) n (vòng/phút) 115 điều tốc tác động nằm trong dải hẹp, khoảng 50 vòng/phút đến 100 vòng/phút. Khi động cơ lắp trên máy kéo điều này ít quan trọng nhưng khi động cơ kéo máy phát điện, phạm vi thay đổi tốc độ điều tốc ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng điện phát ra. 5.2.4. Tiêu hao nhiên liệu diesel để đánh lửa động cơ dual fuel biogas- diesel Hình 5.12: Ảnh hưởng độ mở bướm ga đến tiêu hao nhiên liệu diesel của động cơ dual fuel (biogas chứa 70% CH4) Do động cơ dual fuel cần phun một lượng diesel tối thiểu để đánh lửa và làm mát vòi phun nên khi công suất động cơ giảm thì suất tiêu hao nhiên liệu diesel tăng, ảnh hưởng đến tính kinh tế của động cơ. Hình 5.12 trình bày suất tiêu hao nhiên liệu diesel của động cơ dual fuel chạy bằng biogas chứa 70% CH4 khi độ mở bướm ga là 60%, 55% và 50%. Ứng với độ mở bướm ga 60%, suất tiêu hao nhiên liệu diesel thay đổi từ 14% (ở tốc độ thấp) đến 16% (ở tốc độ cao) so với khi động cơ chạy hoàn toàn bằng diesel. Khi đóng bướm ga đến 55% thì mức thay đổi tỷ lệ này từ 23% đến 34%. Khi độ mở bướm ga còn 50% thì suất tiêu hao nhiên liệu 116 diesel của động cơ thay đổi từ 30% (ở vùng tốc độ thấp) đến 45% (ở vùng tốc độ cao). Do đó có thể nói khi động cơ làm việc trên đường đặc tính cục bộ thì suất tiêu hao nhiên liệu diesel tăng, tính kinh tế của động cơ giảm. 5.2.5. Ảnh hưởng của lượng phun diesel Do tổng thể tích hỗn hợp chứa trong xi lanh động cơ không thay đổi nên khi tăng lượng phun diesel thì phải giảm lượng nạp biogas để đảm bảo hỗn hợp cháy hoàn toàn. Năng lượng do quá trình cháy tỏa ra khi đốt cháy diesel và biogas với cùng một lượng không khí cho trước có thể được tính toán thông qua nhiệt trị thấp của nhiên liệu và hệ số tương đương. Kết quả tính toán cho thấy năng lượng tỏa ra do quá trình cháy biogas chứa 60% CH4 chỉ bằng khoảng 80% năng lượng tỏa ra do quá trình cháy diesel với cùng lượng không khí cho trước ở điều kiện =1, nghĩa là công chỉ thị của động cơ chỉ tăng 20% năng lượng do diesel phun vào động cơ. Hình 5.13: Đường đặc tính ngoài của động cơ dual fuel khi chạy biogas chứa 60% CH4, =1.1, lượng phun diesel 10% gct_đm (), 20% gct_đm () và 30% gct_đm () 8 10 12 14 16 1200 1400 1600 1800 2000 2200 P e ( k W ) n (rpm) Đặc tính ngoài động cơ diesel 117 Lượng không khí cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 0,005g/ct diesel (tức 10% lượng phun định mức) là 0,073g/ct. Năng lượng do quá trình cháy lượng diesel này tỏa ra là 225J/ct. Năng lượng giảm do giảm lượng biogas cung cấp là 210J/ct. Vì vậy khi tăng lượng phun diesel thêm 10% lượng phun định mức thì năng lượng cung cấp cho động cơ tăng 15J/ct. Điều này có nghĩa là công suất định mức của động cơ tăng 0,15kW và 0,28kW tương ứng với tốc độ động cơ ở 1200v/ph và 2200v/ph. Hình 5.13 trình bày ảnh hưởng của lượng phun diesel đến công suất có ích của động cơ dual fuel biogas-diesel. Kết quả này cho thấy, khi động cơ chạy với biogas chứa 60% CH4 thì để đạt được công suất định mức của động cơ diesel trước khi cải tạo chúng ta phải tăng lượng phun diesel đến 30% lượng phun định mức. Điều này có nghĩa là biogas nghèo chứa 60% CH4 có thể thay thế 70% nhiên liệu diesel nhưng vẫn đảm bảo công suất có ích của động cơ diesel nguyên thủy. 5.3. Kết luận Kết quả nghiên cứu trên đây cho phép chúng ta rút ra được những kết luận sau: - Có thể tận dụng không khí thừa của động cơ diesel để cung cấp thêm biogas khi chuyển thành động cơ dual fuel biogas-diesel để nâng cao công suất động cơ. Công suất động cơ dual fuel giảm 5%, 15% và 27% so với động cơ diesel nguyên thủy khi làm việc lần lượt với biogas chứa 80%, 70% và 60% CH4. - Ở một tốc độ động cơ cho trước, công suất động cơ giảm rất nhanh theo hệ số tương đương của hỗn hợp. Công suất của động cơ ứng với hệ số tương đương ϕ=0,9; ϕ=0,8 và ϕ=0,7 lần lượt là 18HP, 15HP và 10HP so với 19HP khi động cơ chạy bằng biogas chứa 80% CH4 với ϕ=1,1. - Suất tiêu hao nhiên liệu diesel phụ thuộc vào chế độ công tác của động cơ dual fuel. Khi động cơ dual fuel làm việc trên đường đặc tính cục bộ, suất tiêu hao nhiên liệu diesel lớn, ảnh hưởng đến tính kinh tế của động cơ. 118 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Thế giới ngày nay đối mặt với hai vấn đề lớn, đó là sự cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch và gia tăng ô nhiễm môi trường. Nhiệt độ khí quyển tăng nhanh trong những năm gần đây là do gia tăng mức độ phát thải các chất khí gây hiệu ứng nhà kính chủ yếu trong quá trình sản xuất công nghiệp và giao thông vận tải. Thời tiết thay đổi thất thường, nước biển dâng cao do gia tăng nhiệt độ bầu khí quyển đã và đang gây ra những hậu quả nghiêm trọng đến đời sống của loài người ở một số vùng trên trái đất. Việt Nam là một trong năm quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất do biến đổi khí hậu gây ra. Hội nghị thượng đỉnh về biến đổi khí hậu mới đây nhất tại Paris đã đạt được thỏa hiệp chung của hầu hết các quốc gia và vùng lãnh thổ là hạn chế mức gia tăng nhiệt độ bầu khí quyển không quá 2 độ so với thời kỳ tiền công nghiệp. Việt Nam là một trong những quốc gia ủng hộ mạnh mẽ cam kết toàn cầu này. Thực hiện cam kết này, mỗi quốc gia tùy theo năng lực, điều kiện cụ thể của mình phải cắt giảm phát thải các chất khí gây hiệu ứng nhà kính. Chọn công nghệ sản xuất sạch, qui trình sản xuất thải ít carbon, sử dụng năng lượng tái tạo đã và đang được các quốc gia đặc biệt quan tâm. Việt Nam sẽ thực hiện những giải pháp nào để góp phần giảm thiểu mức độ phát thải các chất khí gây hiệu ứng nhà kính ?. Sử dụng năng lượng tái tạo rõ ràng là lợi thế của nước ta. Để phát huy lợi thế này, chúng ta cần giải quyết đồng thời 2 nhiệm vụ lớn, đó là (1) sản xuất năng lượng tái tạo với giá thành thấp nhất và (2) phát triển công nghệ sử dụng hiệu quả năng lượng tái tạo. Biogas từ lâu đã được sử dụng ở nông thôn nước ta như nguồn chất đốt thay thế các nhiên liệu truyền thống với những hầm biogas hộ gia đình có thể tích bé. Từ khi nước ta thực hiện công cuộc đổi mới và hội nhập quốc tế, sản xuất nông nghiệp và chăn nuôi có tính tập trung cao hơn. Chất thải của những quá trình sản xuất này là nguồn nguyên liệu rất dồi dào để sản xuất biogas khối lượng lớn. Nguồn cung cấp biogas dồi dào đã vượt quá nhu cầu đun nấu. Một số công trình nghiên cứu ở nước 119 ta trong những năm gần đây đã hướng việc sử dụng biogas làm nhiên liệu để chạy động cơ tĩnh tại. Lợi ích môi trường thấy rõ do biogas là năng lượng tái tạo có nguồn gốc từ năng lượng mặt trời nên không làm gia tăng chất khí gây hiệu ứng nhà kính. Tuy nhiên do giá điện của nước ta khá thấp nên hiệu quả kinh tế của việc sử dụng biogas trên động cơ tĩnh tại chỉ phát huy tác dụng tốt khi mất điện hay tại những giờ cao điểm. Do đó việc sử dụng biogas trên ô tô, máy kéo sẽ làm tăng tính kinh tế sử dụng nhiên liệu và giảm phát thải các chất khí gây hiệu ứng nhà kính. Luận án này tập trung nghiên cứu sử dụng biogas trên máy kéo phục vụ sản xuất ở nông thôn Việt Nam. Mục tiêu của nghiên cứu là chuyển đổi máy kéo chạy bằng diesel sang máy kéo dual fuel biogas-diesel dựa trên kết quả nghiên cứu mô phỏng và thực nghiệm. Đối tượng nghiên cứu là máy kéo K2600 lắp động cơ diesel EV2600-NB của Vikyno. Kết quả nghiên cứu của luận án cho phép chúng ta rút ra những kết luận sau đây: 1. KẾT LUẬN 1. Động cơ dual fuel biogas-diesel lắp trên máy kéo có chế độ tốc độ tải và chế độ tốc độ thường xuyên thay đổi nên cần tăng độ đồng đều của hỗn hợp biogas- không khí cung cấp cho động cơ để đảm bảo động cơ hoạt động ổn định và nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu biogas nén. Độ đồng đều của hỗn hợp tăng khi bổ sung thêm buồng hòa trộn sau bộ chế hòa khí biogas, không phụ thuộc dạng buồng tạo hỗn hợp hình cầu hay hình trụ; bố trí thêm màng đục lỗ kích thước khác nhau không cải thiện được độ đồng đều của hỗn hợp; độ mở bướm ga ít gây ảnh hưởng đến độ đồng đều của hỗn hợp. 2. Cùng một vị trí độ mở van cung cấp biogas, hệ số tương đương của hỗn hợp thay đổi theo thành phần CH4 trong biogas. Để đạt được hệ số tương đương ϕ =1 khi động cơ chạy ở tốc độ 1000 vòng/phút, độ mở van cung cấp biogas biến thiên từ 87% đến 48% khi thành phần CH4 trong biogas biến thiên từ 60% đến 90%. Để đảm bảo cùng điều kiện như vậy khi động cơ chạy ở tốc độ 2200 vòng/phút, van cung cấp biogas mở từ 90% đến 49%. 120 3. Giá trị cực đại của áp suất cháy phụ thuộc vào hệ số tương đương tổng quát ϕ của hỗn hợp và đạt giá trị lớn nhất khi ϕ xấp xỉ 1. Áp suất cực đại trong xi lanh tăng chậm theo ϕ ở vùng ϕ thấp nhưng tăng nhanh ở vùng giá trị ϕ cao. Khi động cơ làm việc với biogas nghèo, tăng lượng phun diesel làm tăng công chỉ thị. Tuy nhiên khi động cơ làm việc với biogas giàu, tăng lượng phun diesel làm cho hỗn hợp tổng quát quá đậm dẫn đến giảm công chỉ thị động cơ. Khi tốc độ tăng thì công chỉ thị chu trình của động cơ giảm. 4. Trong cùng điều kiện cung cấp biogas, khi lượng phun diesel tăng thì đỉnh đường cong áp suất hầu như không thay đổi nhưng đường dãn nở cao hơn dẫn đến công chỉ thị tăng. Khi động cơ chạy bằng biogas chứa 80% CH4 với tỉ lệ hỗn hợp f=0,1 và lượng diesel phun mồi 10mg/ct thì công suất có ích của động cơ dual fuel biogas-diesel tương đương với công suất động cơ diesel. 5. Công suất có ích của động cơ biến thiên theo hệ số tương đương và thành phần CH4 trong biogas. Công suất có ích của động cơ đạt giá trị cực đại tương ứng ϕ khi biogas chứa 60%CH4, ϕ=1,10 khi biogas chứa 70%CH4, ϕ=1,05 khi biogas chứa 80%CH4. Ở một tốc độ động cơ cho trước, công suất động cơ giảm rất nhanh theo hệ số tương đương của hỗn hợp. Công suất của động cơ ứng với hệ số tương đương ϕ=0,9; ϕ=0,8 và ϕ=0,7 lần lượt là 18HP, 15HP và 10HP so với 19HP khi động cơ chạy bằng biogas chứa 80% CH4 với ϕ=1,1. 6. Có thể tận dụng không khí thừa của động cơ diesel để cung cấp thêm biogas khi chuyển thành động cơ dual fuel biogas-diesel để nâng cao công suất động cơ. Công suất động cơ dual fuel giảm 5%, 15% và 27% so với động cơ diesel nguyên thủy khi làm việc lần lượt với biogas chứa 80%, 70% và 60% CH4. 7. Để động cơ dual fuel biogas-diesel lắp trên máy kéo hoạt động ổn định ở nhiều chế độ tốc độ khác nhau ta phải bổ sung bộ điều tốc biogas tích hợp bên trong cơ cấu truyền động của động cơ. Đây là giải pháp công nghệ gọn nhẹ, phù hợp với động cơ lắp trên phương tiện vận chuyển. Với bộ điều tốc thiết kế, động cơ dual fuel biogas-diesel có mức độ dao động tốc độ khoảng 5% so với giá trị tốc độ trung bình. 121 2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Những kết quả nghiên cứu của đề tài là những đóng góp cơ bản cho công nghệ chuyển đổi động cơ diesel truyền thống sang động cơ dual fuel biogas-diesel áp dụng cho các máy kéo phục vụ sản xuất ở nông thôn Việt Nam. Ðể hoàn thiện công nghệ này, đề tài có thể được tiếp tục nghiên cứu theo các hướng sau đây: 1. Nghiên cứu phát triển động cơ biogas-diesel compact gồm 2 bộ điều tốc đặt bên trong động cơ. 2. Nghiên cứu phát triển hệ thống điều khiển động cơ hybrid biogas-diesel hoạt động theo nguyên lý dual fuel được cung cấp biogas có thành phần CH4 khác nhau. 3. Đo đạc thực nghiệm tính năng máy kéo dual fuel biogas-diesel trực tiếp trên băng thử ô tô. 4. Nghiên cứu tăng khả năng lưu trữ nhiên liệu biogas. 5. Nghiên cứu ảnh hưởng của tuổi thọ động cơ VIKYNO EV2600-NB khi sử dụng dual fuel biogas-diesel do ảnh hưởng của các tạp chất và khí độc hại gây ăn mòn trong biogas, nhất là H2S. 122 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ [1] Bùi Văn Ga, Lê Minh Tiến, Nguyễn Văn Đông, Nguyễn Văn Anh:“Hệ thống cung cấp biogas cho động cơ dual - fuel biogas/diesel”. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Đại học Đà Nẵng, số 2(25).2008, pp. 17-22. ISSN 1859 - 1531. [2] Bùi Văn Ga, Nguyễn Văn Đông, Nguyễn Văn Anh, Nguyễn Thế Anh, Hồ Tấn Quyền: “Xe gắn máy chạy bằng biogas nén”. Tuyển tập Hội nghị Cơ học Thủy khí Toàn quốc Đà Nẵng 22-25/7/2009, pp. 147-156. ISSN 1859 - 4182. [3] Bùi Văn Ga, Nguyễn Văn Đông, Nguyễn Văn Anh, Trương Lê Bích Trâm: “Nghiên cứu hệ thống cung cấp biogas nén cho xe gắn máy”. Tạp chí Giao thông Vận tải, số 12/2009, pp. 79-82, 2009. ISSN 0866 - 7012. [4] Bùi Văn Ga, Phan Minh Đức, Nguyễn Văn Anh: “Ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến quá trình đánh lửa của hỗn hợp biogas - không khí bằng ngọn lửa mồi diesel”. Hội nghị Cơ học Thủy khí Toàn quốc Cửa Lò - Nghệ An, 21-23/7/2011, pp. 117-124. ISSN 1859 - 4182. [5] Trần Thanh Hải Tùng, Bùi Văn Ga, Nguyễn Văn Anh, Võ Anh Vũ: “Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ số nén và thành phần nhiên liệu biogas đến quá trình cháy động cơ”. Hội nghị Cơ học Thủy khí Toàn quốc Nha Trang, 26- 28/7/2012, pp. 747-756. ISSN 1859 - 4182. [6] Bùi Văn Ga, Lê Minh Tiến, Nguyễn Văn Anh, Võ Anh Vũ: “Mô phỏng quá trình cháy động cơ dual fuel biogas - diesel”. Hội nghị Cơ học Thủy khí Toàn quốc Ninh Thuận, 26-28/7/2014, pp. 164-173. ISSN 1859 - 4182. [7] Bùi Văn Ga, Nguyễn Việt Hải, Nguyễn Văn Anh, Võ Anh Vũ, Bùi Văn Hùng: “Phân tích biến thiên áp suất trong động cơ dual fuel biogas-diesel cho bởi mô phỏng và thực nghiệm”. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Đại học Đà Nẵng, số 1(86).2015, pp. 24-29. ISSN 1859 -1531. 123 [8] Bùi Văn Ga, Nguyễn Việt Hải, Nguyễn Văn Anh, Bùi Văn Hùng: “Động cơ hybrid Biogas- Diesel”. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Đại học Đà Nẵng, số 03(88).2015, pp. 26-29. ISSN 1859 -1531. [9] Bùi Văn Ga, Nguyễn Văn Anh, Nguyễn Việt Hải, Võ Anh Vũ, Bùi Văn Hùng: “Phát triển phương pháp đo hệ số tương đương ϕ của động cơ dual fuel biogas diesel”. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Đại học Đà Nẵng, số 05(90).2015, pp. 43-46. ISSN 1859 -1531. [10] Bùi Văn Ga, Bùi Thị Minh Tú, Nguyễn Việt Hải, Nguyễn Văn Anh: “Mô phỏng quá trình cháy và phát thải CO của động cơ dual fuel biogas-diesel”. Tạp chí Giao thông Vận tải, số 4/2016, pp. 67-70, 2016. 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] GS.TSKH Nguyễn Hữu Cẩn (chủ biên), Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng (2005), Lý thuyết ô tô máy kéo, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. [2] Dự án Chương trình Khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam (2009), Báo cáo kết quả nghiên cứu Bộ lọc khí sinh học. [3] Dương Việt Dũng, Bùi Văn Ga, Nhan Hồng Quang, Lê Minh Tiến (2012), Nghiên cứu thực nghiệm tính năng động cơ Toyota 3Y chạy bằng biogas, Hội nghị Cơ học Thủy khí Toàn quốc, Nha Trang, 26-28/7/2012. [4] Nguyễn Văn Đông (2013), Nghiên cứu ứng dụng biogas nén cho mô tô, Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng. [5] Bùi Văn Ga (2012), Báo cáo tổng hợp kết quả khoa học công nghệ đề tài Nghiên cứu công nghệ sử dụng biogas dùng để phát điện, kéo máy công tác và vận chuyển cơ giới, mã số đề tài: 2010G/35, Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng. [6] Bùi Văn Ga, Nguyễn Việt Hải, Nguyễn Hoàng Nguyên (2010), Tính toán van cung cấp hỗn hợp biogas-không khí cho động cơ tự cháy do nén bằng phần mềm Fluent, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Đà Nẵng, 39, pp. 88-95. [7] Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Lê Xuân Thạch (2011), Mô phỏng dòng chảy qua bộ tạo hỗn hợp động cơ biogas đánh lửa cưỡng bức bằng phần mềm Fluent, Tạp chí Khoa học và Công nghệ các Trường Đại học Kỹ thuật, 80, pp. 134- 138. [8] Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Lê Minh Tiến (2011), Nghiên cứu ảnh hưởng của CO2 đến quá trình cháy dual fuel biogas-propane trong buồng cháy 3-D, Tạp chí Khoa học và Công nghệ các Trường Đại học Kỹ thuật, 81, pp. 96- 102. [9] Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tùng (2011), Tính toán nồng độ các chất ô nhiễm trong sản phẩm cháy khuếch tán nhiên liệu biogas, Tạp chí Khoa học và Công nghệ các Trường Đại học Kỹ thuật, 80, pp. 107-112. 125 [10] Bùi Văn Ga, Nguyễn Văn Quang, Trương Lê Bích Trâm, Nguyễn Phi Quang (2008), Tối ưu hóa quá trình cung cấp biogas cho động cơ tĩnh tại sử dụng hai nhiên liệu biogas-dầu mỏ, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Đà Nẵng, 28, pp. 22-30. [11] Bùi Văn Ga, Lê Minh Tiến, Nguyễn Văn Đông, Nguyễn Văn Anh (2008), Hệ thống cung cấp biogas cho động cơ dual-fuel biogas/diesel, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Đà Nẵng, 25, pp. 17-22. [12] Bùi Văn Ga, Lê Minh Tiến, Lê Xuân Thạch (2010), So sánh hiệu quả của các giải pháp cung cấp biogas cho động cơ đốt trong, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Đà Nẵng, 37, pp. 65-72. [13] Bùi Văn Ga, Lê Minh Tiến, Trương Lê Bích Trâm, Nguyễn Văn Đông (2009), Khả năng giảm phát thải CO2 ở Việt Nam nhờ sản xuất điện năng bằng biogas., Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Đà Nẵng, 30, pp. 7- 13. [14] Bùi Văn Ga, Lê Minh Tiến, Trương Lê Bích Trâm, Trần Thanh Hải Tùng (2009), Xác định kích thước van cung cấp biogas cho động cơ hai nhiên liệu biogas/diesel nhiều xi lanh cỡ lớn, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Đà Nẵng, 32, pp. 24-31. [15] Bùi Văn Ga, Trương Lê Bích Trâm, Trương Lê Hoàn Thiện, Phạm Duy Phúc, Đặng Hữu Thành, Juliand Arnaud (2007), Hệ thống cung cấp khí biogas cho động cơ kéo máy phát điện 2HP, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Đà Nẵng, 20, pp. 80-85. [16] Bùi Văn Ga (Chủ biên), Lê Xuân Thạch, Lê Minh Tiến, Trương Lê Bích Trâm, Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Thị Thanh Xuân (2013), Động cơ biogas, NXB Giáo dục Việt Nam. [17] Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Lê Minh Tiến, Nguyễn Việt Hải (2012), Nghiên cứu thực nghiệm tính năng động cơ nhiên liệu kép biogas-diesel, Hội nghị Cơ học Thủy khí Toàn quốc, Nha Trang, 26-28/7/2012. 126 [18] Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Lê Minh Tiến, Lê Xuân Thạch (2013), Ảnh hưởng của thành phần CH4, góc đánh lửa sớm và tỉ số nén đến tính năng động cơ biogas, Tạp chí Giao thông Vận tải, 5-2013, pp. 7-9 và 13. [19] Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Lê Minh Tiến, Nguyễn Việt Hải (2012), Nghiên cứu thực nghiệm tính năng động cơ nhiên liệu kép biogas-diesel, Hội nghị Cơ học Thủy khí toàn quốc, Nha Trang, 26-28/7/2012. [20] Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Văn Đông (2011), Mô phỏng ảnh hưởng của các yếu tố vận hành đến quá trình cháy của động cơ đánh lửa cưỡng bức sử dụng nhiên liệu biogas. Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số đặc biệt 01, 10-2011, pp. 4-9. [21] Bùi Văn Ga: Bằng độc quyền sáng chế số 11868, “Hệ thống cung cấp nhiên liệu biogas cho động cơ tĩnh tại chạy bằng hai nhiên liệu biogas-diesel”. Cục sở hữu trí tuệ, 07-10-2013. [22] Lê Minh Tiến (2014), Nghiên cứu thiết kế chế tạo động cơ sử dụng hai nhiên liệu biogas/diesel trên cơ sở động cơ diesel 1 xi lanh tĩnh tại, Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng. [23] Lê Xuân Thạch (2013), Nghiên cứu hệ thống cung cấp nhiên liệu và quá trình cháy của động cơ đánh lửa cưỡng bức có tỉ số nén cao sử dụng biogas, Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng. Tiếng Anh [24] ANSYS® Fluent (Release 15.0), Non-Premixed Combustion, in Help System: Theory Guide. Chapter 8, ANSYS, Inc. [25] ANSYS® Fluent (Release 15.0), Partially Premixed Combustion, in Help System: Theory Guide. Chapter 9, ANSYS, Inc. [26] ANSYS® Fluent (Release 15.0), Premixed Combustion, in Help System: Theory Guide. Chapter 9, ANSYS, Inc. [27] Andrews G. E., and Bradley D. (1972), The burning velocity of methane-air mixtures, Combustion and Flame, vol. 19, pp. 275-288. [28] Ademar R. Filho (1992), Performance, consumption and emission with a otto 127 engine, running with alternative fuel methane, SAE Paper, 921441. [29] A. Roubaud D. Favrat (2005), Improving performances of a lean burn cogeneration biogas engine equipped with combustion prechambers, Fuel, Vol (84), pp. 2001-07. [30] A. Wellinger A. Linberg (2000), Biogas Upgrading and Utilization, International Energy Association, IEA Bioenergy Task 24, p. 20. [31] Bui Van Ga, Tran Van Nam: Mixer Design for High Performance SI Engine Converted From A Diesel Engine. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT, Vol. 3 Issue 1, January - 2014, pp. 2743-2760 (Impact Factor 1,76). [32] Bui Van Ga, Tran Van Nam, Tran Thanh Hai Tung, Le Minh Tien, Le Xuan Thach (2012), Study of Performance of Biogas Spark Ignition Engine Converted from Diesel Engine. The International Conference on Green Technology and Sustainable Development. Hochiminh City, Vietnam, September 29-30. [33] Bui Van Ga, Tran Van Nam, Nguyen Thi Thanh Xuan: Utilization of biogas engines in rural area: A contribution to climate change mitigation. Colloque International RUNSUD 2010, pp. 19-31, Universite Nice-Sophia Antipolis, France, 23-25 Mars 2010. [34] B. Galmiche, F. Halter, F. Foucher, P. Dagaut (2011), Effects of Dilution on Laminar Burning Velocity of Premixed Methane/Air Flames, Energy Fuels, Vol (25), pp. 948-954. [35] David House (1981), The biogas handbook, Peace Press, Culver City, CA. [36] Dieter Deublein Angelika Steinhauser (2008), Biogas from Waste and Renewable Resources. [37] Dominik Rutz Teodorita Al Seadi, Heinz Prassl, Michael Köttner, Tobias Finsterwalder, Silke Volk, Rainer Janssen (2008), Biogas handbook, University of Southern Denmark Esbjerg, Niels Bohrs Vej 9-10, DK-6700 Esbjerg, Denmark. 128 [38] E. Porpatham, A. Ramesh, B. Nagalingam (2008), Investigation on the effect of concentration of methane in biogas when used as a fuel for a spark ignition engine, Fuel 87 (2008) 1651-1659. [39] G. P. Mueller (1995), Landfill gas application development of the Caterpillar G3600 spark- ignited gas engine, Journal of engineering for gas turbine and power, Vol (117), pp. 820-825. [40] G. Narayanan S. O. Bade Shrestha (2007), Landfill gas – a fuel for IC engine applications, ASME internal combustion engine technical conference, Charleston. [41] G. Tchobanoglous, F. L. Burton, H. D. Stensel (2003), Wastewater Engineering: Treatment and Reuse, 4th edition 14, McGraw-Hill, New York. [42] Hill P. G., and Hung J. (1980), Combust. Sci. and Tech, vol. 60, pp. 7-30. [43] Iijima, T., and Takeno, T.(1986), Effects of temperature and pressure on burning velocity, Combustion and Flame, Vol (65), pp. 35-43. [44] JT Houghton, Y Ding, DJ Griggs, M Noguer, PJ van der Linden, X Dai, et al. (2001), climate change 2001: the scientific basis, cambridge university press, USA. [45] J. F. Kuhnke (2008), Optimization of gas engines for the use of biogas, Deutz power systems, VDI-Berichte Nr. 2046, pp. 183-198. [46] Klaus von Mitzlaff (1988): Engines for biogas. Published by Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft GmbH. [47] K. Tanoue, H. Kido, T. Hamatake, F. Shimada (2000), Improving the turbulent combustion performance of lean methane mixture by hydrogen addition, FISITA world automotive congress, Seoul. [48] Lynn Wright, Bob Boundy, Bob Perlack, Stacy Davis, Bo Saulsbury (2006), Biomass Energy Data Book, Volume 1. [49] M. King Hubbert (1956), Nuclear Energy and the Fossil Fuels, drilling and production practice. [50] Martin Malenshek Daniel B. Olsen (2009), Methane number testing of alternative gaseous fuels, Fuel, Vol (88), pp. 650–656. 129 [51] Mohamad Metghalchi and James C. Keck (1982), Burning velocities of mixtures of air with methanol, isooctane, and indolene at high pressure and temperature, Combustion and Flame, Vol (48), pp. 191-210. [52] M. Persson, O. Jonsson, A. Wellinger (2006), Biogas upgrading to vehicle fuel standards and grid injection. [53] M. Elia, M. Ulinski, M. Metghalchi (2001), Laminar Burning Velocity of Methane-Air-Diluent Mixtures, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 123, pp. 190-196. [54] Rallis C. J., and Garforth A. M. (1980), Prog Energy Combust, Sci, vol. 6, pp. 303-329. [55] N. C. Macari R. D. Richardson (1987), Operation of a caterpillar 3516 spark- ignited engine on low-btu fuel, Journal of engineering for gas turbines and power, Vol (109), pp. 443-447. [56] Ren21 (2012), Renewables 2012 global status report, The Renewable Energy Policy Network for the 21st Century. [57] R. Stone, A. Clarke, P. Beckwith (1998), Correlations for the Laminar- Burning Velocity of Methane/Diluent/Air Mixtures Obtained in Free-Fall Experiments, Combustion and Flame, Vol (114), pp. 546-555. [58] Saiful Bari (1996), Effect of carbon dioxide on the performance of biogas/diesel duel-fuel engine, Renewable Energy, Vol (6), pp. 1007-1010. [59] S. O. Bade Shrestha G. A. Karim (1999), Hydrogen as an additive to methane for spark ignition engine applications, International journal of hydrogen energy, Vol (24), pp. 577-586. [60] Solomon Susan (2007), Climate change 2007-the physical science basis: Working group I contribution to the fourth assessment report of the IPCC 4, Cambridge University Press. [61] Stephen P. Marshall, Richard Stone, Crina Heghes, Trevor J. Davies, Roger F. Cracknell (2010), High pressure laminar burning velocity measurements and modelling of methane and n-butane, Combustion Theory and Modelling, 130 14(4), pp. 519-540. [62] T. Stahl, J.R. Fischer, F.D. Harris (1982), Thermal energy from a biogas engine/generator system, American Society of Agricultural Engineers, p. 18. [63] V. Deri G. Mancini (1990), Development of medium-speed and high-speed diesel engines to burn natural gas, biogas and lean gas on stationary plants, Proceedings - Society of Automotive Engineers, pp. 837-847. [64] W. P. Jones J. H. Whitelaw (1982), Calculation methods for reacting turbulent flows: A review, Combustion and Flame, Vol (48), pp. 1-26. [65] X. Li (2012), Agricultural Development in China and Africa: A Comparative Analysis, Earthscan from Routledge. Website [66] https://en.wikipedia.org/wiki/District_heating. [67] [68] dat.555047/ [69] truong-tu-nhien/2406-pham-ngoc-trung-dac-diem-giao-thong-viet-nam-tu- goc-nhin-van-hoa.html. [70] 16816.html [71] hoat-dong-nong-nghiep.aspx [72] giam-phat-thai-khi-nha-kinh/45/7976978.epi [73] [74] [75] www.asponews.org, Association for the Study of Peak Oil. [76] BP Statistical Review, 2007. [77]

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfnghien_cuu_ung_dung_biogas_diesel_cho_dong_co_lap_tren_phuong_tien_co_gioi_duong_bo_phuc_vu_giao_tho.pdf
Luận văn liên quan