Nghiên cứu ảnh hưởng của chất xado pha vào dầu bôi trơn đến hàm lượng phát thải khí xả và kim loại hao mòn của động cơ Diesel

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 2/2015<br /> <br /> KEÁT QUAÛ NGHIEÂN CÖÙU ÑAØO TAÏO SAU ÑAÏI HOÏC<br /> <br /> NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XADO PHA VÀO DẦU BÔI TRƠN<br /> ĐẾN HÀM LƯỢNG PHÁT THẢI KHÍ XẢ VÀ KIM LOẠI HAO MÒN<br /> CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL<br /> RESEARCH ABOUT THE INFLUENCE OF XADO MIXED WITH LUBRICATION<br /> TO EXHAUST EMISSION LEVELS AND METAL ABRASION OF DIESEL ENGINE<br /> Nguyễn Ngọc Đàn1, Lê Bá Khang2<br /> Ngày nhận bài: 12/8/2014; Ngày phản biện thông qua: 29/10/2014; Ngày duyệt đăng: 10/6/2015<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Bài báo này tóm tắt kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của chất Xado pha vào dầu bôi trơn đến hàm lượng phát thải khí<br /> xả và kim loại hao mòn của động cơ diesel lắp trên ô tải FAW sản xuất năm 2005 đang hoạt động tại Trường Cao đẳng<br /> nghề Phú Yên. Chọn cùng loại động cơ CA1031K4 lắp trên 3 ô tô tải FAW biển số 78B-0813, 78B-0873, 78B-0815 do Việt<br /> Nam lắp ráp để nghiên cứu. Từ thực nghiệm chọn được hàm lượng 5,7ml chất Xado/1 lít dầu bôi trơn là hợp lý nhất, đồng<br /> thời đề xuất quy trình sử dụng chất Xado dựa trên kết quả các thiết bị đo áp suất cuối kì nén, độ đục khí xả, số vòng quay<br /> động cơ, hàm lượng kim loại hao mòn của Al,Cu,Fe có trong dầu bôi trơn của động cơ.<br /> Từ khóa: Xado, Faw<br /> <br /> ABSTRACT<br /> This report summarize the result of the research about the influence of Xado mixed with lubrication to exhaust<br /> emission levels and metal abrasion of diesel engine, which is mounted on the truck FAW, manufactured in 2005, is being<br /> used at Phu Yen vocational college. The research was conducted on three FAW trucks numbered 78B-0813, 78B-0873,<br /> 78B-0815 which were assembled in Vietnam. From the experiment, 7.5ml of Xado/litter of lubrication is the most<br /> reasonable number, besides, proposed the process of using Xado based on the result of pressure measuring equipment at<br /> the end of the compression period, opacity of the exhaust gas, the revs of the engine, the abrasion of Al,Cu, Fe contained<br /> in the lubrication of the engine.<br /> Keywords: Xado, Faw<br /> <br /> I. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Trong các nguồn gây ô nhiễm không khí,<br /> ô nhiễm do động cơ đốt trong ô tô phát thải là nguồn<br /> gây ô nhiễm lớn nhất. Quá trình hoạt động, động cơ<br /> đốt trong ô tô thải ra các chất gây ô nhiễm như CO,<br /> CO2, NOx, HC, bồ hóng [3],[5]… Ngoài việc gây ô<br /> nhiễm trực tiếp, các chất thải này khi phát tán vào<br /> không khí sẽ bị phân tích hoặc tổng hợp để tạo ra<br /> các tác nhân khác, gây ảnh hưởng xấu đến sức<br /> khỏe con người cũng như đến môi trường sinh thái,<br /> khí hậu.<br /> Kiểm soát khí thải phương tiện xe cơ giới tham<br /> gia giao thông tại các thành phố lớn là một yêu cầu<br /> <br /> 1<br /> 2<br /> <br /> cấp thiết hiện nay. Chính phủ đã ban hành Quyết<br /> định số 249/2005/QĐ-TTg ngày 10/10/2005 quy<br /> định tiêu chuẩn khí thải tương đương mức Euro 2.<br /> Chỉ thị số 46/2004/CT-TTg và Nghị định số 23/2004/<br /> NĐ-CP của Chính phủ loại bỏ ô tô quá niên hạn<br /> sử dụng.<br /> Thực trạng việc kéo dài thời gian sử dụng ô<br /> tô cũ tại Việt Nam trong đó có tỉnh Phú Yên rất<br /> phổ biến, điều này gây ô nhiễm môi trường khá<br /> nghiêm trọng. Tại Trung tâm đào tạo lái xe Trường<br /> Cao đẳng nghề Phú Yên với lưu lượng 520 học<br /> viên/khóa đòi hỏi một lượng xe ô tô không nhỏ<br /> để đáp ứng nhu cầu người học, kèm theo đó<br /> <br /> Nguyễn Ngọc Đàn: Cao học Kỹ thuật ô tô 2011 - Trường Đại học Nha Trang<br /> TS. Lê Bá Khang: Khoa Kỹ thuật giao thông - Trường Đại học Nha Trang<br /> <br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 89<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường rất lớn, vì ô<br /> tô cũ chiếm 60% riêng ô tô tải đào tạo hạng B hiệu<br /> FAW chiếm 50%.<br /> Quá trình sử dụng, do ma sát, điều kiện môi<br /> trường làm cho động cơ đốt trong bị hao mòn [1], [6]<br /> ảnh hưởng đến tính năng kỹ thuật và hiệu quả khai<br /> thác kỹ thuật động cơ gia tăng phát thải chất độc hại<br /> trong khí xả [3], [5].<br /> Chất Xado đã được cấp bản quyền Quốc tế [9],<br /> đã thương mại hóa, có thể có khả năng ứng dụng<br /> vào việc giảm thiểu chất gây ô nhiễm môi trường<br /> của ĐCĐT.<br /> Trong nước, năm 2004, tại Trường Đại học Sư<br /> phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, KS. Mai Văn<br /> Tịnh đã “Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ Xado<br /> nhằm tăng bền các thiết bị cơ khí”[8].<br /> Năm 2007 TS. Lê Bá Khang, Trường Đại học<br /> Nha Trang đã chủ trì thực hiện đề tài khoa học<br /> Cấp Bộ - B2007-13-19 “Nghiên cứu ứng dụng<br /> Công nghệ Xado để nâng cao hiệu quả sử dụng<br /> động cơ diesel tàu thủy công suất nhỏ, tốc độ<br /> cao”[4].<br /> <br /> Số 2/2015<br /> Đề tài mang ý nghĩa thực tế, thiết thực. Sử dụng<br /> chất Xado pha vào dầu bôi trơn là một trong số các<br /> biện pháp phục hồi khe hở các cặp lắp ghép mà<br /> không cần tháo máy. Kết quả là giảm thiểu chất phát<br /> thải gây ô nhiễm môi trường và hao mòn của động<br /> cơ cũ, góp phần đáp ứng tiêu chuẩn khí thải Euro 2<br /> mà Chính phủ yêu cầu.<br /> II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br /> 1. Mục tiêu:<br /> Nghiên cứu ảnh hưởng của chất Xado đến<br /> thành phần khí thải độc hại của động cơ diesel loại<br /> CA1031K4 lắp trên ô tô tải FAW sản xuất 2005.<br /> Nghiên cứu ảnh hưởng của chất Xado đến hàm<br /> lượng kim loại hao mòn của động cơ diesel loại<br /> CA1031K4 lắp trên ô tô tải FAW sản xuất 2005.<br /> 2. Đối tượng nghiên cứu:<br /> Bôi trơn ĐCĐT ô tô (chất bôi trơn và hệ thống<br /> bôi trơn).<br /> Chất Xado pha vào dầu bôi trơn và ma sát, hao<br /> mòn, ô nhiễm môi trường của ĐCĐT ô tô.<br /> <br /> Hình 1. Động cơ diesel CA1031K4 lắp trên ô FAW 78B-0873, 78B-0814, 78B-0815<br /> <br /> 3. Nội dung nghiên cứu<br /> Xác định độ đục khí thải [K%], áp suất cuối kỳ nén (pc) và hàm lượng kim loại hao mòn trong dầu bôi trơn<br /> trước và sau sử dụng chất Xado của động cơ CA1031K4 lắp trên ô tô tải FAW<br /> <br /> Hình 2. Nội dung thực hiện<br /> <br /> 90 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 2/2015<br /> <br /> 4. Phương pháp nghiên cứu: Thực nghiệm<br /> <br /> Hình 3. Các thiết bị và dụng cụ nghiên cứu<br /> <br /> III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN<br /> 1. Thiết lập quy trình và tiến hành thực nghiệm<br /> 1.1. Chế độ thử nghiệm<br /> - Khối lượng chuyên chở (250÷350) kg.<br /> - Tốc độ ôtô (20÷45) km/h.<br /> - Quãng đường vận hành 500, 1000, 1500km,<br /> trên hầu hết địa hình khu vực tỉnh Phú Yên và các<br /> tỉnh lân cận.<br /> - Hệ số bám dọc từ 0,55 đến 0,9 trong 2 trường<br /> hợp trước và sau xử lý chất Xado [2].<br /> (tất cả ô tô dùng để dạy thực hành lái tại trung<br /> tâm đào tạo lái xe Trường Cao đẳng nghề Phú Yên)<br /> 1.2. Chọn hàm lượng chất Xado pha vào dầu bôi trơn<br /> - Căn cứ hướng dẫn của nhà sản xuất [9].<br /> - Căn cứ khảo sát tình trạng kỹ thuật hiện tại [6]<br /> của 3 động cơ CA1031K4 lắp trên 3 ô tải FAW.<br /> - Dựa vào thực tế áp dụng chất Xado trên động<br /> cơ diesel của đề tài khoa học cấp Bộ B2007-13-19<br /> Trường ĐHNT , đã chọn 5,7 ml chất Xado diesel cho<br /> một lít dầu bôi trơn động cơ [4].<br /> - Căn cứ 3 cơ sở nêu trên chúng tôi chọn hàm<br /> lượng chất Xado diesel cho vào dầu bôi trơn của 3<br /> động cơ như sau:<br /> - Động cơ CA1031K4 lắp trên ô tô FAW biển<br /> số 78B-0814 là 5,3ml Xado diesel /1lít dầu bôi trơn.<br /> - Động cơ CA1031K4 lắp trên ô tô FAW biển<br /> số 78B-0873 là 5,7ml Xado diesel /1lít dầu bôi trơn.<br /> - Động cơ CA1031K4 lắp trên ô tô FAW biển<br /> số 78B-0815 là 6,0ml Xado diesel /1lít dầu bôi trơn.<br /> 1.3. Quy trình sử dụng chất Xado cho động cơ<br /> 6 bước sử dụng chất Xado cho ĐC CA1031K4<br /> <br /> Bước 1: Tiến hành kiểm tra, điều chỉnh động cơ<br /> Bước 2: Thay dầu bôi trơn, tháo bỏ lọc dầu bôi<br /> trơn (trong 50 giờ máy).<br /> Bước 3: Cho động cơ hoạt động, nhiệt độ nước<br /> làm mát (60÷70)0C, dừng máy.<br /> Bước 4: Cho Chất Xado lần thứ nhất vào dầu<br /> bôi trơn trong các te máy, cho chạy ko tải 1-2 giờ.<br /> Bước 5: Cho Chất Xado lần thứ hai vào dầu bôi<br /> trơn trong các te máy, kế tiếp cho máy chạy (20÷30)<br /> giờ, mang tải nhẹ (35÷50)% rồi dừng máy.<br /> Bước 6: Cho Chất Xado lần thứ ba vào dầu bôi<br /> trơn trong các te máy. Ở giai đoạn này có thể cho<br /> động cơ hoạt động mang toàn tải và chạy với tốc độ<br /> định mức.<br /> 2. Kết quả thực nghiệm<br /> Thực nghiệm cho thấy, kết quả đạt được tốt<br /> nhất là của ô tô Faw 78B-0873 so với 2 ô tô còn lại<br /> là 78B-0814 và 78B-0815 khi sử dụng hàm lượng<br /> 5,7ml Xado diesel/1 lít dầu bôi trơn.<br /> 2.1. Đo độ đục khí thái [K%]<br /> <br /> Hình 4. Đồ thị biểu diễn độ đục khí thải của động cơ ô tô<br /> FAW 78B-0873 quãng đường (500÷1500) km trước<br /> và sau sử dụng chất Xado<br /> <br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 91<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> 2.2. Đo áp suất cuối kỳ nén pc (kG/cm2 )<br /> <br /> Hình 5. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi áp suất cuối kỳ nén các xylanh động cơ ô tô FAW 78B-0873<br /> trước và sau sử dụng chất Xado, quãng đường 500km<br /> <br /> Hình 6. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi áp suất cuối kỳ nén các xylanh động cơ FAW 78B-0873<br /> trước và sau sử dụng chất Xado, quãng đường 1000km<br /> <br /> Hình 7. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi áp suất cuối kì nén các xylanh động cơ FAW 78B-0873<br /> trước và sau áp dụng chất Xado, quãng đường 1500km<br /> <br /> 2.3. Đo hàm lượng kim loại mài mòn (Al, Cu, Fe (mg/l))<br /> <br /> Hình 8. Đồ thị biễu diễn sự thay đổi hàm lượng mài mòn Fe của động cơ ô tô FAW 78B-0873<br /> trước và sau sử dụng chất Xado, quãng đường (500÷1500)km<br /> <br /> 92 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br /> Số 2/2015<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 2/2015<br /> <br /> Hình 9. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng mài mòn Al của động cơ ô tô FAW 78B-0873<br /> trước và sau sử dụng chất Xado, quãng đường (500÷1500)km<br /> <br /> Hình 10. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng mài mòn Cu của động cơ ô tô FAW 78B-0873<br /> trước và sau sử dụng chất Xado, quãng đường (500÷1500) km<br /> <br /> Sau khi pha chất Xado lượng kim loại hao<br /> mòn lớn hơn trước khi pha đều này đúng thực<br /> tế khi khi ta cho chất Revitalizant Xado vào trong<br /> hệ thống dầu bôi trơn của máy móc cần phục<br /> hồi. Các phần tử chất Xado đi theo dầu đến vùng<br /> giữa hai bề mặt tiếp súc ma sát. Tại đó sẽ xảy<br /> ra một loạt các quá trình cơ, lý, hóa, điện, nhiệt<br /> phức tạp, một số vi đỉnh lồi bị gãy vỡ, đồng thời<br /> các hạt Xado được dầu bôi trơn đưa tới do quá<br /> trình bôi trơn nằm trong vùng ma sát chúng có kích<br /> thước khá lớn so với các vi đỉnh cũng bị nghiền<br /> đập vỡ thành các phần tử siêu nhỏ (element),<br /> nhiều cấu trúc phân tử bị phá vỡ. Tại chỗ có các<br /> vi đỉnh bị gãy vỡ phát sinh các vi tia lửa, nhiệt độ<br /> lên tới (900-1200)0C, hội đủ điều kiện thực hiện<br /> phản ứng hóa học, khuếch tán nhiệt động học và<br /> các quá trình khác để luyện kim tạo ra tạo ra lớp<br /> gốm kim lọai bồi phủ lên cả hai bề mặt chi tiết tại<br /> chỗ có ma sát. Quá trình bồi phủ làm thay đổi trạng<br /> thái bề mặt tiếp xúc ma sát từ dạng kim loại - kim<br /> loại thông thường thành cặp tiếp xúc kim loại gốm kim loại ngay trong lúc máy hoạt động nên<br /> hàm lượng kim loại Fe, Cu, Al sẽ lớn trong quá<br /> trình phục hồi các chi tiết. Nhưng lượng mài mòn<br /> <br /> kim loại đó sẽ giảm rõ trong các khoảng<br /> 500÷1000km, 1000÷1500km cả 3 hình 8,9,10.<br /> IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ<br /> 1. Kết quả đạt được và hạn chế<br /> 1.1. Kết quả đạt được<br /> - Sau xử lý chất Xado tốc độ không tải nhỏ nhất<br /> ở 3 động cơ đều giảm.<br /> Độ đục khí thải trước khi xử lý chất Xado ở cả 3<br /> động cơ lắp trên 3 ô tô còn trong giới hạn cho phép.<br /> Ba ô tô đang hoạt động bình thường.<br /> - Sau xử lý chất Xado, hầu hết độ đục đều giảm,<br /> giảm nhiều nhất (23,05%) ở động cơ lắp trên ô tô<br /> biển số 78B-0873 (với liều lượng xử lý 5,7ml chất<br /> Xado diesel/ 1lít dầu bôi trơn).<br /> - Trước sử dụng chất Xado áp suất cuối kỳ nén<br /> pC(kG/cm2) ở 4 xylanh trên từng động cơ không<br /> đều nhau.<br /> - Sau xử lý chất Xado áp suất cuối kỳ nén ở<br /> tất cả các xy lanh của 3 động cơ CA1031K4 đều<br /> tăng, nhưng không đều nhau, động cơ lắp trên ô tô<br /> 78B-0815 tăng nhiều nhất (trung bình 0,75 kG/cm2)<br /> kế đến động cơ lắp trên ô tô 78B-0873 (trung bình<br /> <br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 93<br /> <br />