Thiết lập mô hình thí nghiệm đánh giá khả năng sử dụng nhiên liệu xăng và cồn sinh học E5

Thí nghiệm động cơ
I. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH NĂNG LƯỢNG
Năng lượng là một trong những nhu cầu cấp thiết nhất trong đời sống con
người hiện nay. Năng lượng không những được sử dụng trong sản xuất mà còn
được sử dụng nhiều trong cuộc sống hàng ngày của con người, mỗi gia đình.
Nhưng do sự khai thác không ngừng của con người nên nguồn nhiên liệu dầu mỏ
ngày càng cạn kiệt, bên cạnh đó khoa học kỹ thuật không ngừng phát triển. Các
ngành công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải…đòi hỏi cần cung cấp nhiên
liệu.
Hiện nay trong chiến lược năng lượng toàn cầu nhiều nước đã sử dụng năng
lượng mới, năng lượng tái sinh, năng lượng từ gió, từ mặt trời, từ dòng chảy hoặc
thủy triều… Trong tương lai người ta dự kiến cải tạo cơ cấu năng lượng- nhiên
liệu theo hướng giảm bớt năng lượng dầu mỏ, than đá và củ đốt, bù vào đó là
tăng tỷ trọng của khí đốt và nguồn năng lượng mới. Và qua quá trình nghiên cứu
họ đã tìm ra nguồn nhiên liệu mới là nguồn nhiên liệu sinh học.
II. MỤC TIÊU THÍ NGHIỆM
Đánh giá và so sánh khả năng sử dụng nhiên liệu xăng A92 và cồn sinh học
trên động cơ đốt trong.
III. GIỚI THIÊU XĂNG KHÔNG CHÌ VÀ CỒN SINH HỌC E5
III.1 Xăng không chì:làhỗn hợp bay hơi các hiđrôcacbon lỏng có nguồn gốc từ dầu
mỏ với khoảng nhiệt độ sôi thông thường từ 15
0
C đến 215
0
C, thường chứa lượng
nhỏ phụ gia phù hợp, nhưng không pha chì, sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ
đốt trong.
III.2 Cồn sinh học E5:là hỗn hợp xăng không chì và ethanol nhiên liệu biến tính
với hàm lượng ethanol đến 5% thể tích.
III.3 Đặc tính kỹ thuật: (Bảng 1)
Bảng 1: Đặc tính kỹ thuật của Xăng A92 và Cồn sinh học E5

Bài tập: Thiết lập mô hình thí nghiệm đánh giá khả năng
sử dụng nhiên liệu xăng và cồn sinh học E5Trang:1
Thí nghiệm động cơ
TT
Tên chỉ tiêu
Cồn sinh
học E5
Xăng không
chì
RON 92
1
Trị số ốctan theo phương pháp nghiên
cứu (RON), min
92
92
2 Hàm lượng chì, g/L, max 0,013 0,013
3 Hàm lượng lưu huỳnh, mg/kg, max 500 500
4 Hàm lượng benzen, % thể tích, max 2,5 2,5
5 Hydrocacbon thơm, % thể tích, max 40 40
6 Hàm lượng oxy, % khối lượng, max 2,7 2,7
7 Hàm lượng etanol, % thể tích, max 4-5 5
IV. THIẾT LẬP MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ
DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG A92 VÀ CỒN SINH HỌC E5
IV.1 Thử nghiệm trên động cơ ô tô
IV.1.1 Đối tượng
IV.1.1.1 Giới thiệu đặc điểm của xe dùng thử nghiệm(Bảng 2)
Bảng 2: Thông số kỹ thuật ô tôMercedes Benz
Tên gọi Thông số
Loại động cơ 1.8 lí DOHC 16van
Hãng sản xuất FORD-Laser

Kiểu động cơ 4 Cyl thẳng hàng
Dung tích xilanh 1840cc
Loại xe Sedan
Hộp số 4 số tự động
Tiêu thụ nhiên liệu 8L/100km
Dung tích bình nhiên liệu 55 lít
IV.1.2 Nhiên liệu dùng thử nghiệm
− Xăng A92:xăng không chì có chỉ số octan không nhỏ hơn 92.
− Cồn sinh học E5:là hỗn hợp gồm 5% cồn ethanol về thể tích và 95% xăng A92.
IV.1.3 Giới thiệu thiết bị băng thử ô tô CD48” (Hình 1)
Bài tập: Thiết lập mô hình thí nghiệm đánh giá khả năng
sử dụng nhiên liệu xăng và cồn sinh học E5Trang:2
Thí nghiệm động cơ
Hình 1: Thiết bị băng thử ô tô CD48”
IV.1.4 Kết quả thử nghiệm
IV.1.4.1 Đo đặc tính kéo và công suất kéo (Hình 2 và Hình 3)
Hình2a: Lực kéo của ô tô MB140 chạy xăng A92 ở vị trí chân ga 25%
Bài tập: Thiết lập mô hình thí nghiệm đánh giá khả năng
sử dụng nhiên liệu xăng và cồn sinh học E5Trang:3
Thí nghiệm động cơ
Hình 2b: Lực kéo của ô tô MB140 chạy xăng A92 ở vị trí chân ga 50%
Hình 2c: Lực kéo của ô tô MB140 chạy xăng A92 ở vị trí chân ga 75%
Hình 2d: Lực kéo của ô tô MB140 chạy xăng A92 ở vị trí chân ga 100%
Hình 3a: Lực kéo của ô tô MB140 chạy cồn sinh học E5 ở vị trí chân ga 25%
Bài tập: Thiết lập mô hình thí nghiệm đánh giá khả năng
sử dụng nhiên liệu xăng và cồn sinh học E5Trang:4
Thí nghiệm động cơ
Hình 3b: Lực kéo của ô tô MB140 chạy cồn sinh học E5 ở vị trí chân ga 50%
Hình 3c: Lực kéo của ô tô MB140 chạy cồn sinh học E5 ở vị trí chân ga 75%
Hình 3d: Lực kéo của ô tô MB140 chạy cồn sinh học E5 ở vị trí chân ga 100%

IV.1.4.2 Đo đặc tính lực cản tổng cộng của xe
Bài tập: Thiết lập mô hình thí nghiệm đánh giá khả năng
sử dụng nhiên liệu xăng và cồn sinh học E5Trang:5
Thí nghiệm động cơ
Hình 4.1: Khả năng tăng tốc trên các loại đường khi chạy xăng A92
Hình 4.2: Khả năng tăng tốc trên các loại đường khi chạy cồn sinh học E5
IV.1.4.3 Công suất động cơ và suất tiêu hao nhiên liệu
Bài tập: Thiết lập mô hình thí nghiệm đánh giá khả năng
sử dụng nhiên liệu xăng và cồn sinh học E5Trang:6
Thí nghiệm động cơ
Hình 2: So sánh công suất động cơ và suất tiêu hao nhiên liệu
Công suất động cơ và suất tiêu hao nhiên liệu khi sử dụng E5 đều được cải
thiện: trung bình công suất tăng khoảng 3,31%, suất tiêu hao nhiên liệu giảm
5,18% (Hình 2). Sự cải thiện này là do nhiên liệu E5 có hàm lượng ôxy cao hơn
nên giúp quá trình cháy triệt để hơn, đặc biệt là ở chế độ tải lớn hay toàn tải.
Thêm vào đó E5 có nhiệt hóa hơi cao hơn xăng nên khi bay hơi trong hỗn hợp
không khí-nhiên liệu sẽ giúp hạ nhiệt độ môi chất nạp, làm tăng mật độ khí nạp
và lượng khí nạp vào động cơ.
IV.1.4.4 Hàm lượng phát thải
CO là sản phẩm cháy của nhiên liệu trong điều kiện cháy không hoàn toàn do
thiếu ôxy. Sử dụng nhiên liệu E5, hàm lượng CO giảm đi đáng kể (Hình 3), trung
bình trên dải tốc độ hàm lượng CO giảm tới 27,76%
Bài tập: Thiết lập mô hình thí nghiệm đánh giá khả năng
sử dụng nhiên liệu xăng và cồn sinh học E5Trang:7
Thí nghiệm động cơ
Hình 3: Hàm lượng phát thải CO
Hình 4: Hàm lượng phát thải HC
Bài tập: Thiết lập mô hình thí nghiệm đánh giá khả năng
sử dụng nhiên liệu xăng và cồn sinh học E5Trang:8
Thí nghiệm động cơ

Tương tự, phát thải HC hình thành trong khí thải cũng do nhiên liệu cháy
không hết và một phần từ dầu bôi trơn. Phát thải HC với E5 giảm trung bình
16,23% so với xăng A92 (Hình 4). Điều này được giải thích bởi lượng ôxy sẵn có
trong E5 giảm hiện tượng thiếu ôxy trong quá trình cháy, giúp quá trình cháy
triệt để hơn
Kết quả của việc quá trình cháy được cải thiện cũng dẫn tới sự tăng hàm lượng
CO2, trung bình khoảng 2,87%, do phần nhiên liệu được đốt cháy hoàn toàn tăng
lên (Hình 6). Tuy nhiên, nếu xét đến chu trình kín của CO2 có kể đến phần CO2
được hấp thụ bởi các loại cây nguyên liệu để chế tạo ethanol thì tổng lượng CO2
gây hiệu ứng nhà kính khi sử dụng E5 sẽ giảm xuống so với nhiên liệu xăng
truyền thống.
Hình 6: Hàm lượng phát thải CO
2
Khả năng gia tốc từ 0 đến 100km của xe cũng được đánh giá, kết quả với xăng
A92 thông thường và cồn sinh học E5 thời gian này là 19,1 giây và 17,2 giây,
cho thấy cồn sinh học E5 giúp xe tăng tốc nhanh hơn.
Bài tập: Thiết lập mô hình thí nghiệm đánh giá khả năng
sử dụng nhiên liệu xăng và cồn sinh học E5Trang:9
Thí nghiệm động cơ
IV.2 Nghiên cứu đánh giá về khả năng tương thích vật liệu
Để đánh giá chính xác hơn trong điều kiện ở Việt Nam, vấn đề tương thích vật
liệu của các chi tiết trong bộ chế hòa khí động cơ xe máy với E5 đã được thực
hiện. Các chi tiết được ngâm đối chứng trong nhiên liệu xăng A92 thông thường
và trong E5 với thời gian 1500 giờ. Một số kết quả điển hình như sau:
IV.2.1 Với các chi tiết bằng gang
Chất lượng bề mặt bên ngoài không thay đổi trước và sau khi ngâm trong cả
hai loại nhiên liệu (Hình 7).
IV.2.2 Với các chi tiết bằng đồng
Bề mặt bị sỉn màu sau khi ngâm trong cả hai loại nhiên liệu, sự thay đổi về
chất lượng bề mặt là tương đồng đối với hai loại nhiên liệu (Hình 8).

Hình 7: Bộ quả qua va kim ga vật liệu thép
Bài tập: Thiết lập mô hình thí nghiệm đánh giá khả năng
sử dụng nhiên liệu xăng và cồn sinh học E5Trang:10
Thí nghiệm động cơ
Hình 8: Giclơ không tải vật liệu đồng
IV.2.3 Với các chi tiết vật liệu nhựa
Các chi tiết nhựa màu trắng có sự thay đổi màu tương tự nhau trong hai loại
nhiên liệu (Hình 9).
Hình 9: Phao xăng bằng nhựa
Bài tập: Thiết lập mô hình thí nghiệm đánh giá khả năng
sử dụng nhiên liệu xăng và cồn sinh học E5Trang:11
Thí nghiệm động cơ
IV.2.4 Với các chi tiết bằng cao su
Không có sự thay đổi đáng kể trước và sau khi ngâm (Hình 10).
Hình 10: Màng cao su
V. SO SÁNH NĂNG LƯỢNG TRUYỂN THỐNG (XĂNG A92) VÀ CỒN SINH
HỌC E5
− Lực kéo và công suất của ô tô thực nghiệm cồn sinh học E5 ở các chế độ chân ga
đều tăng so với xăng A92. Chênh lệch công suất có xu hướng tăng dần từ 0,69%
đến 5,79% theo mức độ giảm vị trí chân ga từ 100% đén 25%.
− Do cồn sinh học E5 có tỷ trọng và độ nhớt lớn hơn xăng A92, nên thời gian tăng
tốc của cồn sinh học E5 dài hơn chút ít so với xăng A92.
− Cồn sinh học có chỉ số octan cao hơn so với xăng A92 nên khả năng chống kích
nổ tốt hơn.
− Quá trình đốt cháy cồn sinh học E5 có tỷ lệ khí thải độc hại thấp hơn từ 30% -
40% so với xăng A92, nhất là các chất độc gây hại trực tiếp cho sức khỏe con
người và môi trường CO, CO2… do thành phần carbon (C) trong cồn sinh học
E5 thấp.
− Cồn sinh học E5 không gây ra hiện tượng ăn mòn kim loại và cũng giảm thiểu
tác động xấu đến động cơ so với xăng A92.

VI. KẾT LUẬN
Bài tập: Thiết lập mô hình thí nghiệm đánh giá khả năng
sử dụng nhiên liệu xăng và cồn sinh học E5Trang:12
Thí nghiệm động cơ
− Sử dụng nhiên liệu cồn sinh học E5 đang tiêu thụ trên thị trường cho xe ô tô kiểu
phun nhiên liệu điều khiển bằng điện tử có kết quả tốt đối vói vần đề giảm thiểu
ô nhiễm môi trường, nồng độ CO trong khí thải giảm mạnh.
− Lực kéo và công suất của động cơ khi sử dụng nhiên liệu cồn sinh học E5 đều
tăng nhje so với xăng A92 ở chế độ tải trung bình và nhỏ.
− Lượng tiêu hao nhiên liệu cồn sinh học E5 có tăng nhẹ so với xăng A92 khi xe
chạy theo chu trình.
− Thời gian tăng tốc trên đường bằng và trên đường dốc của ô tô khi sử dụng cồn
sinh học E5 có kéo dài chút ít so với xăng A92 nhưng không đáng kể.
NỘI DUNG ĐỀ TÀI VÀ PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ
Bài tập: Thiết lập mô hình thí nghiệm đánh giá khả năng
sử dụng nhiên liệu xăng và cồn sinh học E5Trang:13
Thí nghiệm động cơ
Đề tài :Thiết lập mô hình thí nghiệm đánh giá khả năng
sử dụng nhiên liệu xăng và cồn sinh học E5
Cấu trúc bài nghiên cứu gồm 4 phần:
I/Tổng quan về ngành năng lượng
+Tính cấp thiết của đề tài
+Tình hình sử dụng nhiên liệu xăng pha cồn E5 trên thế giới.
II/Mục tiêu thí nghiệm
Đánh giá và so sánh khả năng sử dụng nhiên liệu xăng A92 và cồn sinh học
trên động cơ đốt trong.
III/Giới thiệu xăng không chì và cồn sinh học E5
3.1 Xăng không chì
3.2 Cồn sinh học
IV/Thiết lập mô hình thí nghiệm đánh giá khả năng sử dụng nhiên liệu

xăng a92 và cồn sinh học e5
4.1Lựa chọn đối tượng, trình tự thử nghiệm, kết quả thử nghiệm
4.2 Khảo sát hàm lượng phát thải và Nghiên cứu đánh giá về khả năng tương
thích vật liệu
V/ So sánh năng lượng truyển thống (xăng a92) và cồn sinh học
VI/Kết luận
LỜI NÓI ĐẦU
Thế giới ngày càng phát triển theo hướng hiện đại hóa và tự động hóa. Và trong
nghành công nghiệp sản xuất ô tô, động cơ nói riêng cũng đã có những bước phát
Bài tập: Thiết lập mô hình thí nghiệm đánh giá khả năng
sử dụng nhiên liệu xăng và cồn sinh học E5Trang:14
Thí nghiệm động cơ
triển vượt bậc . Để có được những thành công vượt bậc như vậy tất nhiên phải
trải qua quá trình nghiên cứu, thực nghiệm, thực hành lâu dài và đòi hỏi nhiều
thời gian và công sức. Trong khuôn khổ chương trình học, chúng ta được học
môn “Thí Nghiệm Động Cơ”, môn học củng cố cho chúng ta những kiến thức về
lí thuyết đã được học, giúp chúng ta biết cách thiết kế cơ bản một bài thí
nghiệm, nắm được các mục cần có của một bài thí nghiệm, nắm rõ được trình tự
và cách tiến hành một thí nghiệm hoàn chỉnh trên cơ sở những trang thiết bị thí
nghiệm. Biết cách sử lý, xây dựng các đồ thị từ kết quả đo được từ thực
nghiệm…sau khi tìm hiểu, phân tích số liệu cũng như tài liệu, đến nay chúng em
đã hoàn thành xong đề tài : “Thiết lập mô hình thí nghiệm đánh giá khả năng
sử dụng nhiên liệu xăng và cồn sinh học E5”
Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Dương Việt Dũng và sự cố gắng của
cả nhóm 7, chúng em đã hoàn thành bài làm của nhóm mình. Tuy vậy do bước
đầu tiếp cận các trang thiết bị hiên đại nên không tránh khỏi sai sót, nhầm lẩn. Do
đó, mong thầy thông cảm và chỉ bảo cho chúng em. Cuối cùng nhóm 7 xin chân
thành cảm ơn thầy!
Đà Nẵng, ngày 20 tháng 5 năm 2014
Bài tập: Thiết lập mô hình thí nghiệm đánh giá khả năng

sử dụng nhiên liệu xăng và cồn sinh học E5Trang:15