VÀ CHỌN LƢỢNG KHÍ HHO BỔ SUNG
4.3 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
4.3.2 Đánh giá chỉ tiêu môi trường
NOx được hình thành chủ yếu do quá trình ôxy hóa N2 trong không khí nạp ở nhiê ̣t đô ̣ trên 1100 0C. Trong họ NOx thì NO chiếm tỉ lệ tớ i 90%. Nồng độ NO phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ và nồng độ ôxy. Vì vậy, trong điều kiện nhiệt độ cao và nồng độ O2 lớn thì nồng độ NO trong sản phẩm cháy cũng lớn. (Hình 4.14 và Bảng 4.5) cho thấy NOx tăng mạnh khi bổ sung khí HHO vào đường nạp do nhiệt trị khí HHO cao, quá trình cháy bắt đầu sớm hơn, tốc độ cháy nhanh nên nhiệt độ cháy tăng. Ngoài ra, khi sử dụng hỗn hợp xăng+HHO+k.khí đã làm tăng hệ số dƣ lƣợng không khí , do đó cũng làm cho nồng độ NOx tăng cao hơn so với sử dụng xăng+HHO
0 500 1000 1500 2000 2500
3200 3600 4000 4400 4800 5200 5600
Tốc độ quay động cơ (vg/ph)
xăng xăng+HHO xăng+HHO+k.khí
Bướm ga mở 30%
Nồng độ NOx (ppm)
0 400 800 1200 1600 2000 2400
3600 4000 4400 4800 5200 5600 6000 6400 6800 Tốc độ quay động cơ (vg/ph)
Nồng độ NOx (ppm) xăng
xăng+HHO xăng+HHO+k.khí Bướm ga mở 50%
0 500 1000 1500 2000 2500
5200 5600 6000 6400 6800 7200 7600
Tốc độ quay động cơ (vg/ph)
xăng xăng+HHO xăng+HHO+k.khí
Bướm ga mở 70%
Nồng độ NOx (ppm)
Hình 4.14 Biến thiên nồng độ NOx khi sử dụng xăng, xăng+HHO và xăng+HHO+k.khí
Bảng 4.5 Nồng độ phát thải NOx tăng trung bình khi sử dụng hỗn hợp xăng+HHO và xăng+HHO+k.khí so với khi sử dụng xăng%
Độ mở bướm ga
30% 50% 70%
HHO HHO+k.khí HHO HHO+k.khí HHO HHO+k.khí
Nồng độ NOx
tăng (ppm) 33,10% 40,60% 26,90% 29,45% 15,50% 44,77%
4.3.2.2 Phát thải HC
Hình 4.15 và Bảng 4.6 cho thấy HC giảm khi bổ sung khí HHO vào đường nạp. Do nhiệt độ cháy tăng , cùng với giới ha ̣n cháy của khí HHO rộng nên những
vùng sát vách và những vùng khe kẽ vẫn có thể cháy đƣợc , vì thế làm giảm nồng độ HC. Tuy nhiên , trong trườ ng hơ ̣p sử dụng hỗn hợp xăng +HHO+k.khí, hệ số dư lươ ̣ng không khí tăng, quá trình cháy diễn ra tốt hơn so với trường hợp sử dụng hỗn hợp xăng+HHO nên mƣ́c giảm HC nhiều hơn.
Bảng 4.6 Nồng độ phát thải HC giảm trung bình khi sử dụng hỗn hợp xăng+HHO và xăng+HHO+k.khí so với khi sử dụng xăng%
Độ mở bướm ga 30% 50% 70%
HHO HHO+k.khí HHO HHO+k.khí HHO HHO+k.khí
Nồng độ HC
giảm (ppm) 7,93% 11,68% 5,57% 7,19% 4,98% 6,65%
Theo bảng 4.6, khi bổ sung khí HHO và không khí , phát thải HC giảm lần lươ ̣t là 11,68%, 7,19% và 6,65% nhiều hơn so với trường hợp chỉ bổ sung khí HHO.
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
3200 3600 4000 4400 4800 5200 5600
Tốc độ quay động cơ (vg/ph) xăng xăng+HHO xăng+HHO+k.khí Bướm ga mở 30%
Nồng độ HC (ppm)
2000 2500 3000 3500 4000 4500
3600 4000 4400 4800 5200 5600 6000 6400 6800 Tốc độ quay động cơ (vg/ph)
xăng xăng+HHO xăng+HHO+k.khí
Bướm ga mở 50%
Nồng độ HC (ppm)
2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800
5200 5600 6000 6400 6800 7200 7600
Tốc độ quay động cơ (vg/ph)
Nồng độ HC (ppm)
xăng xăng+HHO xăng+HHO+k.khí Bướm ga mở 70%
Hình 4.15 Biến thiên nồng độ HC của động cơ khi sử dụng xăng, xăng+HHO và xăng+HHO+k.khí
4.3.2.3 Phát thải CO
CO sinh ra do quá trình cháy không hoàn toàn của hỗn hợp không khí -nhiên liê ̣u do thiếu ôxy hay do phân giải sản phẩm của quá trình cháy . Nồng độ CO phụ thuộc mạnh vào thành phần hỗn hợp, hay nói cách khác phụ thuộc vào .
Hình 4.16 và Bảng 4.7 cho thấy CO tăng lên khi bổ sung khí HHO (xăng+HHO). Vì khi bổ sung khí HHO vào đường nạp, lượng không khí đi vào giảm xuống, hỗn hợp sẽ đậm hơn. Vì vậy, sau khi cháy HC ở các vùng sát vách, do lƣợng ôxy giảm, nên khả năng phản ứng tiếp với ôxy thành CO2 kém đi , nên CO tăng lên. Tuy nhiên trong trường hợp sử dụng xăng +HHO+k.khí, quá trình đốt cháy nhiên liê ̣u trong xylanh được diễn ra ở điều kiện đầy đủ không khí , cùng với nhiệt độ cháy cao của hỗn hợp xăng+HHO+k.khí thì CO sẽ phản ứng tiếp với ôxy tạo thành CO2. Đây là cơ sở để phát thải CO giảm.
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000
3200 3600 4000 4400 4800 5200 5600
Tốc độ quay động cơ (vg/ph) xăng xăng+HHO xăng+HHO+k.khí Bướm ga mở 30%
Nồng độ CO (ppm)
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000
3600 4000 4400 4800 5200 5600 6000 6400 6800 Tốc độ quay động cơ (vg/ph)
xăng xăng+HHO xăng+HHO+k.khí Bướm ga mở 50%
Nồng độ CO (ppm)
10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000
5200 5600 6000 6400 6800 7200 7600
Tốc độ quay động cơ (vg/ph)
xăng xăng+HHO xăng+HHO+ k.khí Bướm ga mở 70%
Nồng độ CO (ppm)
Hình 4.16 Biến thiên nồng độ CO của động cơ khi sử dụng xăng, xăng+HHO và xăng+HHO+k.khí
Bảng 4.7 Nồng độ phát thải CO trung bình khi sử dụng hỗn hợp xăng+HHO và xăng+HHO+k.khí so với khi sử dụng xăng%
Độ mở bướm ga
30% 50% 70%
HHO HHO+k.khí HHO HHO+k.khí HHO HHO+k.khí
Nồng độ CO (ppm)
(+) tăng (-) giảm
+1,67% - 13,21% +1,93% - 11,88% +5,44% -14,24%
Vai trò của viê ̣c bổ sung không khí đối với phát thả i CO được thể hiê ̣n rõ ở
bảng 4.7, theo đó nhờ viê ̣c bổ sung thêm không khí ( ≥ 1) mà phát thải CO từ trạng thái tăng lên lần lượt là 1,67%, 1,93% và 5,44% ở các chế độ độ mở bướm ga 30%, 50% và 70% đã giảm xuống ở mƣ́c 13,21%, 11,88% và 14,24%.
4.3.2.4 Phát thải CO2
Hình 4.17 và Bảng 4.8 cho thấy CO2 giảm xuống khi sử dụng xăng+HHO và CO2 tăng lên khi sử dụng xăng +HHO+k.khí. Nhƣ đã trình bày ở trên , do hỗn hợp đậm lên khi bổ sung khí HHO , khả năng ôxy hóa CO thành CO2 giảm và kết quả là phát thải CO2 giảm. Tuy nhiên, khi bổ sung thêm không khí , mƣ́c đô ̣ phản ƣ́ng ôxy hóa CO thành CO2 tăng, phát thải CO2 do đó cũng lớn hơn.
60000 70000 80000 90000 100000 110000
3200 3600 4000 4400 4800 5200 5600
Tốc độ quay động cơ (vg/ph) xăng
xăng+HHO xăng+HHO+k.khí
Bướm ga mở 30%
Nồng độ CO2 (ppm)
0 20000 40000 60000 80000 100000 120000
3600 4000 4400 4800 5200 5600 6000 6400 6800
Tốc độ quay động cơ (vg/ph)
Nồng độ CO2 (ppm)
Xăng Xăng+HHO
Xăng+HHO+k.khí Bướm ga mở 50%
76000 78000 80000 82000 84000 86000 88000 90000 92000 94000 96000
5200 5600 6000 6400 6800 7200 7600
Tốc độ quay động cơ (vg/ph) Xăng
Xăng+HHO Xăng+HHO+k.khí
Bướm ga mở 70%
Nồng độ CO2 (ppm)
Hình 4.17 Biến thiên nồng độ CO2 của động cơ khi sử dụng xăng, xăng+HHO và xăng+HHO+k.khí
Bảng 4.8 Nồng độ phát thải CO2 trung bình khi sử dụng hỗn hợp xăng+HHO và xăng+HHO+k.khí so với khi sử dụng xăng%
Độ mở bướm ga
30% 50% 70%
HHO HHO+k.khí HHO HHO+k.khí HHO HHO+k.khí
Nồng độ CO2 (ppm) (+)tăng (-)giảm
-0,59% +6,53% -0,48% +5,80% -2,26% +3,04%
Bảng 4.9 và hình 4.18 tổng hơ ̣p sự thay đổi công suất , mômen, suất tiêu hao nhiên liệu, các thành phần phát thải và hệ số dƣ lƣợng không khí của động cơ ở các trường hợp thử nghiê ̣m so với khi đô ̣ng cơ sử du ̣ng nhiên liê ̣u xăng truyền thống.
Tóm lại , tƣ̀ các kết quả nghiên cƣ́u thƣ̣c nghiê ̣m ở trên , có thể khẳng định rằng, sử dụng hỗn hợp xăng+HHO+không khí cho động cơ là một trong những biện pháp để nâng cao hiệu quả kính tế nhiên liệu xăng truyền thống và giảm các thành phần phát thải CO , HC ra môi trường cho đô ̣ng cơ xăng . Trong đó, dấu (+) cho kết quả tăng và dấu (-) cho kết quả giảm.
Bảng 4.9 So sánh sử dụng hỗn hợp xăng+HHO+k.khí và xăng+HHO với nhiên liệu truyền thống xăng (%)
Nội dụng Ne
(kW)
Me
(N.m)
ge
(g/kW.h)
NOx
(ppm)
HC (ppm)
CO (ppm)
CO2
(ppm)
So sánh xăng+
HHO+
k.khí với xăng
Bướm ga mở 30%
+3,68 3,48 -7,14 +40,60 -11,68 -13,21 +6,53 +2,30 Bướm
ga mở 50%
+3,04 2,91 -5,36 +29,45 -7,19 -11,88 +5,80 +3,56 Bướm
ga mở 70%
+2,10 2,07 -4,60 +44,77 -6,65 -14,24 +3,04 +2,03
So sánh xăng + HHO với xăng
Bướm ga mở 30%
+4,45 4,03 -6,32 +33,10 -7,93 +1,67 -0,59 -0,72 Bướm
ga mở 50%
+3,56 3,30 -4,26 +26,90 -5,57 +1,93 -0,48 -0,69 Bướm
ga mở 70%
+2,89 2,72 -2,43 +15,50 -4,98 +5,44 -2,26 -1,01
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Công suất M ômen CO HC NOx Tiêu hao
nl
CO2 Lambda
30% 50% 70%
30% 50% 70%
Xăng+khí HHO
Xăng+khí HHO+ k.khí
Đ ộ ch ên h lệc h (%)
Hình 4.18 Độ chênh lệch khi sử dụng hỗn hợp( xăng +HHO+ không khí) so với khi sử dụng (xăng+HHO)