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 Số 2/2015 KEÁT QUAÛ NGHIEÂN CÖÙU ÑAØO TAÏO SAU ÑAÏI HOÏC 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 RESEARCH ABOUT THE INFLUENCE OF XADO MIXED WITH LUBRICATION TO EXHAUST EMISSION LEVELS AND METAL ABRASION OF DIESEL ENGINE Nguyễn Ngọc Đàn1, Lê Bá Khang2 Ngày nhận bài: 12/8/2014; Ngày phản biện thông qua: 29/10/2014; Ngày duyệt đăng: 10/6/2015 TÓM TẮT 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 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 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 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 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 động cơ, hàm lượng kim loại hao mòn của Al,Cu,Fe có trong dầu bôi trơn của động cơ. Từ khóa: Xado, Faw ABSTRACT This report summarize the result of the research about the infl uence of Xado mixed with lubrication to exhaust emission levels and metal abrasion of diesel engine, which is mounted on the truck FAW, manufactured in 2005, is being used at Phu Yen vocational college. The research was conducted on three FAW trucks numbered 78B-0813, 78B-0873, 78B-0815 which were assembled in Vietnam. From the experiment, 7.5ml of Xado/litter of lubrication is the most reasonable number, besides, proposed the process of using Xado based on the result of pressure measuring equipment at the end of the compression period, opacity of the exhaust gas, the revs of the engine, the abrasion of Al,Cu, Fe contained in the lubrication of the engine. Keywords: Xado, Faw I. ĐẶT VẤN ĐỀ cấp thiết hiện nay. Chính phủ đã ban hành Quyết Trong các nguồn gây ô nhiễm không khí, định số 249/2005/QĐ-TTg ngày 10/10/2005 quy ô nhiễm do động cơ đốt trong ô tô phát thải là nguồn định tiêu chuẩn khí thải tương đương mức Euro 2. gây ô nhiễm lớn nhất. Quá trình hoạt động, động cơ Chỉ thị số 46/2004/CT-TTg và Nghị định số 23/2004/ đốt trong ô tô thải ra các chất gây ô nhiễm như CO, NĐ-CP của Chính phủ loại bỏ ô tô quá niên hạn CO2, NOx, HC, bồ hóng [3],[5] Ngoài việc gây ô sử dụng. nhiễm trực tiếp, các chất thải này khi phát tán vào Thực trạng việc kéo dài thời gian sử dụng ô không khí sẽ bị phân tích hoặc tổng hợp để tạo ra tô cũ tại Việt Nam trong đó có tỉnh Phú Yên rất các tác nhân khác, gây ảnh hưởng xấu đến sức phổ biến, điều này gây ô nhiễm môi trường khá khỏe con người cũng như đến môi trường sinh thái, nghiêm trọng. Tại Trung tâm đào tạo lái xe Trường khí hậu. Cao đẳng nghề Phú Yên với lưu lượng 520 học Kiểm soát khí thải phương tiện xe cơ giới tham viên/khóa đòi hỏi một lượng xe ô tô không nhỏ gia giao thông tại các thành phố lớn là một yêu cầu để đáp ứng nhu cầu người học, kèm theo đó 1 Nguyễn Ngọc Đàn: Cao học Kỹ thuật ô tô 2011 - Trường Đại học Nha Trang 2 TS. Lê Bá Khang: Khoa Kỹ thuật giao thông - Trường Đại học Nha Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 89 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2015 lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường rất lớn, vì ô Đề tài mang ý nghĩa thực tế, thiết thực. Sử dụng tô cũ chiếm 60% riêng ô tô tải đào tạo hạng B hiệu chất Xado pha vào dầu bôi trơn là một trong số các FAW chiếm 50%. biện pháp phục hồi khe hở các cặp lắp ghép mà Quá trình sử dụng, do ma sát, điều kiện môi không cần tháo máy. Kết quả là giảm thiểu chất phát trường làm cho động cơ đốt trong bị hao mòn [1], [6] thải gây ô nhiễm môi trường và hao mòn của động ảnh hưởng đến tính năng kỹ thuật và hiệu quả khai cơ cũ, góp phần đáp ứng tiêu chuẩn khí thải Euro 2 thác kỹ thuật động cơ gia tăng phát thải chất độc hại mà Chính phủ yêu cầu. trong khí xả [3], [5]. Chất Xado đã được cấp bản quyền Quốc tế [9], II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU đã thương mại hóa, có thể có khả năng ứng dụng 1. Mục tiêu: vào việc giảm thiểu chất gây ô nhiễm môi trường Nghiên cứu ảnh hưởng của chất Xado đến của ĐCĐT. thành phần khí thải độc hại của động cơ diesel loại Trong nước, năm 2004, tại Trường Đại học Sư CA1031K4 lắp trên ô tô tải FAW sản xuất 2005. phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, KS. Mai Văn Nghiên cứu ảnh hưởng của chất Xado đến hàm Tịnh đã “Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ Xado lượng kim loại hao mòn của động cơ diesel loại nhằm tăng bền các thiết bị cơ khí”[8]. CA1031K4 lắp trên ô tô tải FAW sản xuất 2005. Năm 2007 TS. Lê Bá Khang, Trường Đại học Nha Trang đã chủ trì thực hiện đề tài khoa học 2. Đối tượng nghiên cứu: Cấp Bộ - B2007-13-19 “Nghiên cứu ứng dụng Bôi trơn ĐCĐT ô tô (chất bôi trơn và hệ thống Công nghệ Xado để nâng cao hiệu quả sử dụng bôi trơn). động cơ diesel tàu thủy công suất nhỏ, tốc độ Chất Xado pha vào dầu bôi trơn và ma sát, hao cao”[4]. mòn, ô nhiễm môi trường của ĐCĐT ô tô. Hình 1. Động cơ diesel CA1031K4 lắp trên ô FAW 78B-0873, 78B-0814, 78B-0815 3. Nội dung nghiên cứu Xác định độ đục khí thải [K%], áp suất cuối kỳ nén (pc) và hàm lượng kim loại hao mòn trong dầu bôi trơn trước và sau sử dụng chất Xado của động cơ CA1031K4 lắp trên ô tô tải FAW Hình 2. Nội dung thực hiện 90 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2015 4. Phương pháp nghiên cứu: Thực nghiệm Hình 3. Các thiết bị và dụng cụ nghiên cứu III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Bước 1: Tiến hành kiểm tra, điều chỉnh động cơ Bước 2: Thay dầu bôi trơn, tháo bỏ lọc dầu bôi 1. Thiết lập quy trình và tiến hành thực nghiệm trơn (trong 50 giờ máy). 1.1. Chế độ thử nghiệm Bước 3: Cho động cơ hoạt động, nhiệt độ nước - Khối lượng chuyên chở (250÷350) kg. làm mát (60÷70)0C, dừng máy. - Tốc độ ôtô (20÷45) km/h. Bước 4: Cho Chất Xado lần thứ nhất vào dầu - Quãng đường vận hành 500, 1000, 1500km, bôi trơn trong các te máy, cho chạy ko tải 1-2 giờ. trên hầu hết địa hình khu vực tỉnh Phú Yên và các Bước 5: Cho Chất Xado lần thứ hai vào dầu bôi tỉnh lân cận. - Hệ số bám dọc từ 0,55 đến 0,9 trong 2 trường trơn trong các te máy, kế tiếp cho máy chạy (20÷30) hợp trước và sau xử lý chất Xado [2]. giờ, mang tải nhẹ (35÷50)% rồi dừng máy. (tất cả ô tô dùng để dạy thực hành lái tại trung Bước 6: Cho Chất Xado lần thứ ba vào dầu bôi tâm đào tạo lái xe Trường Cao đẳng nghề Phú Yên) trơn trong các te máy. Ở giai đoạn này có thể cho 1.2. Chọn hàm lượng chất Xado pha vào dầu bôi trơn động cơ hoạt động mang toàn tải và chạy với tốc độ - Căn cứ hướng dẫn của nhà sản xuất [9]. định mức. - Căn cứ khảo sát tình trạng kỹ thuật hiện tại [6] 2. Kết quả thực nghiệm của 3 động cơ CA1031K4 lắp trên 3 ô tải FAW. Thực nghiệm cho thấy, kết quả đạt được tốt - Dựa vào thực tế áp dụng chất Xado trên động nhất là của ô tô Faw 78B-0873 so với 2 ô tô còn lại cơ diesel của đề tài khoa học cấp Bộ B2007-13-19 là 78B-0814 và 78B-0815 khi sử dụng hàm lượng Trường ĐHNT , đã chọn 5,7 ml chất Xado diesel cho 5,7ml Xado diesel/1 lít dầu bôi trơn. một lít dầu bôi trơn động cơ [4]. 2.1. Đo độ đục khí thái [K%] - Căn cứ 3 cơ sở nêu trên chúng tôi chọn hàm lượng chất Xado diesel cho vào dầu bôi trơn của 3 động cơ như sau: - Động cơ CA1031K4 lắp trên ô tô FAW biển số 78B-0814 là 5,3ml Xado diesel /1lít dầu bôi trơn. - Động cơ CA1031K4 lắp trên ô tô FAW biển số 78B-0873 là 5,7ml Xado diesel /1lít dầu bôi trơn. - Động cơ CA1031K4 lắp trên ô tô FAW biển số 78B-0815 là 6,0ml Xado diesel /1lít dầu bôi trơn. Hình 4. Đồ thị biểu diễn độ đục khí thải của động cơ ô tô 1.3. Quy trình sử dụng chất Xado cho động cơ FAW 78B-0873 quãng đường (500÷1500) km trước 6 bước sử dụng chất Xado cho ĐC CA1031K4 và sau sử dụng chất Xado TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 91 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2015 2 2.2. Đo áp suất cuối kỳ nén pc (kG/cm ) Hình 5. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi áp suất cuối kỳ nén các xylanh động cơ ô tô FAW 78B-0873 trước và sau sử dụng chất Xado, quãng đường 500km Hình 6. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi áp suất cuối kỳ nén các xylanh động cơ FAW 78B-0873 trước và sau sử dụng chất Xado, quãng đường 1000km Hình 7. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi áp suất cuối kì nén các xylanh động cơ FAW 78B-0873 trước và sau áp dụng chất Xado, quãng đường 1500km 2.3. Đo hàm lượng kim loại mài mòn (Al, Cu, Fe (mg/l)) Hình 8. Đồ thị biễu diễn sự thay đổi hàm lượng mài mòn Fe của động cơ ô tô FAW 78B-0873 trước và sau sử dụng chất Xado, quãng đường (500÷1500)km 92 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2015 Hình 9. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng mài mòn Al của động cơ ô tô FAW 78B-0873 trước và sau sử dụng chất Xado, quãng đường (500÷1500)km Hình 10. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng mài mòn Cu của động cơ ô tô FAW 78B-0873 trước và sau sử dụng chất Xado, quãng đường (500÷1500) km Sau khi pha chất Xado lượng kim loại hao kim loại đó sẽ giảm rõ trong các khoảng mòn lớn hơn trước khi pha đều này đúng thực 500÷1000km, 1000÷1500km cả 3 hình 8,9,10. tế khi khi ta cho chất Revitalizant Xado vào trong hệ thống dầu bôi trơn của máy móc cần phục IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ hồi. Các phần tử chất Xado đi theo dầu đến vùng 1. Kết quả đạt được và hạn chế giữa hai bề mặt tiếp súc ma sát. Tại đó sẽ xảy 1.1. Kết quả đạt được ra một loạt các quá trình cơ, lý, hóa, điện, nhiệt - Sau xử lý chất Xado tốc độ không tải nhỏ nhất phức tạp, một số vi đỉnh lồi bị gãy vỡ, đồng thời ở 3 động cơ đều giảm. các hạt Xado được dầu bôi trơn đưa tới do quá Độ đục khí thải trước khi xử lý chất Xado ở cả 3 trình bôi trơn nằm trong vùng ma sát chúng có kích động cơ lắp trên 3 ô tô còn trong giới hạn cho phép. thước khá lớn so với các vi đỉnh cũng bị nghiền Ba ô tô đang hoạt động bình thường. đập vỡ thành các phần tử siêu nhỏ (element), - Sau xử lý chất Xado, hầu hết độ đục đều giảm, nhiều cấu trúc phân tử bị phá vỡ. Tại chỗ có các giảm nhiều nhất (23,05%) ở động cơ lắp trên ô tô vi đỉnh bị gãy vỡ phát sinh các vi tia lửa, nhiệt độ lên tới (900-1200)0C, hội đủ điều kiện thực hiện biển số 78B-0873 (với liều lượng xử lý 5,7ml chất phản ứng hóa học, khuếch tán nhiệt động học và Xado diesel/ 1lít dầu bôi trơn). các quá trình khác để luyện kim tạo ra tạo ra lớp - Trước sử dụng chất Xado áp suất cuối kỳ nén 2 gốm kim lọai bồi phủ lên cả hai bề mặt chi tiết tại pC(kG/cm ) ở 4 xylanh trên từng động cơ không chỗ có ma sát. Quá trình bồi phủ làm thay đổi trạng đều nhau. thái bề mặt tiếp xúc ma sát từ dạng kim loại - kim - Sau xử lý chất Xado áp suất cuối kỳ nén ở loại thông thường thành cặp tiếp xúc kim loại - tất cả các xy lanh của 3 động cơ CA1031K4 đều gốm kim loại ngay trong lúc máy hoạt động nên tăng, nhưng không đều nhau, động cơ lắp trên ô tô hàm lượng kim loại Fe, Cu, Al sẽ lớn trong quá 78B-0815 tăng nhiều nhất (trung bình 0,75 kG/cm2) trình phục hồi các chi tiết. Nhưng lượng mài mòn kế đến động cơ lắp trên ô tô 78B-0873 (trung bình TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 93 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2015 0,592 kG/cm2) và ít nhất với động cơ lắp trên ô tô nén, tăng khả năng đảm bảo điều kiện cho sự phát 78B-0814 (trung bình 0,55 kG/cm2). hỏa nhiên liệu, nhiên liệu cháy hoàn toàn hơn nên - Hàm lượng kim loại mài mòn trong dầu bôi hàm lượng độc hại trong khí thải (độ đục) giảm, tốc trơn các te động cơ có thành phần sắt lớn nhất, kế độ thấp nhất ổn định không tải giảm. tiếp đến đồng và ít nhất là nhôm. 1.2. Hạn chế - Sau xử lý chất Xado tốc độ mài mòn kim loại Chất Xado khá đắt nên trong nước chưa sản mài mòn (Fe, Al, Cu) trong dầu bôi trơn cả 3 động xuất được. cơ đều giảm, giảm nhiều nhất với động cơ lắp trên ô 2. Kiến nghị tô biển số 78B-0873 (sau sử dụng chất Xado lượng - Có thể sử dụng chất Xado và áp dụng Quy mòn chỉ bằng 11,26% so với trước xử lý chất Xado, trình sử dụng Chất Xado gồm 6 bước ở trên cho tất tính tại 2 chặng (500÷1000)km và (1000÷1500) km. cả ô tô lắp động cơ CA1031K4, cũng như tất cả các - Giai đoạn đầu khi xử lý chất Xado cho đến động cơ ô tô hiện có tại Trường Cao đẳng nghề Phú khi ô tô chạy được quãng đường 500km lượng mài Yên và vùng lân cận trên cơ sở tiếp tục thử nghiệm, mòn tăng khá lớn ở cả 3 động cơ, điều này phù hợp đánh giá nâng cao tính thuyết phục. với lý thuyết. - Đề nghị bổ sung vào tài liệu giảng dạy cho Như vậy, sau khi sử dụng chất Xado cho 3 động Khoa Cơ khí động lực của Trường Cao đẳng nghề cơ diesel lắp trên 3 ô tô FAW ở những tỉ lệ khác Phú Yên như một giải pháp sửa chữa không tháo nhau nhưng đều có chung kết quả: độ đục khí thải rời động cơ. giảm, áp suất cuối kỳ nén ở tất cả các xy lanh đều - Cần triển khai nghiên cứu đánh giá tính kinh tăng, hàm lượng kim loại mài mòn (Fe, Al, Cu) giảm. tế nhiên liệu, đánh giá độ bền của động cơ sau sử Việc giảm khá nhiều với cả 3 yếu tố trên thể hiện rõ dụng Chất Xado.Mở rộng thực nghiệm ở chế độ làm rệt ở động cơ lắp trên ô tô 78B-0873. việc định mức, vượt tải của động cơ. Nguyên nhân chính là do có lớp bồi phủ bề - Đề nghị có thể nghiên cứu mở rộng cho các mặt, làm cho độ kín khít thủy lực cuả nhóm bao kín chủng loại động cơ khác trong lĩnh vực nông, lâm, buồng cháy tăng, dẫn đến làm tăng áp suất cuối kỳ ngư nghiệp v.v... TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. B.I.Koxtetxki (1977), Ma sát, bôi trơn và hao mòn trong máy móc, (Nguyễn Hữu Dũng dịch), NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 2. Nguyễn Hữu Cẩn (1996), Lý thuyết ô tô, Máy kéo, NXB Khoa học và Kỹ thuật. 3. Bùi Văn Ga (1999), Ô tô và ô nhiễm môi trường, NXB Giáo dục. 4. Lê Bá Khang (2007) đề tài khoa học Cấp Bộ Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ Xado để nâng cao hiệu quả sử dụng động cơ diesel tàu thủy công suất nhỏ, tốc độ cao, mã số: B2007-13-19, Trường Đại học Nha Trang. 5. Nguyễn Văn Nhận, Lê Bá Khang (2004), Lý thuyết động cơ đốt trong, Trường Đại học Nha Trang. 6. Nguyễn Nông, Nguyễn Đại Thành, Hoàng Ngọc Vinh, (1999), Sửa chữa ô tô máy kéo, NXB Giáo dục. 7. Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Văn Thêm (1990), Kỹ thuật ma sát và biện pháp nâng cao tuổi thọ thiết bị, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 8. Mai Văn Tịnh (2004) Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ Xado nhằm tăng bền các thiết bị cơ khí (Luận văn Cao học), Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. 9. Website: 94 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG