Chuyên đề 9 Đánh giá ảnh hưởng của việc sử dụng xăng sinh học E10, E15 và E20 đến công suất, mô men, tiêu thụ nhiên liệu, khả năng khởi động và khả năng tăng tốc của động cơ xe máy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI






BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ


thuộc Đề tài: “Nghiên cứu khả năng tương thích của động cơ nổ
thế hệ cũ sử dụng xăng sinh học có tỷ lệ etanol E100 lớn hơn
5%”, mã số ĐT.06.11/NLSH
thuộc Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015,
tầm nhìn đến năm 2025


Sản phẩm 3.3: Đánh giá ảnh hưởng của việc sử dụng xăng sinh
học E10, E15 và E20 đến công suất, mô men, tiêu
thụ nhiên liệu, khả năng khởi động và khả năng
tăng tốc của động cơ xe máy

Chuyên đề số: 9
Chủ nhiệm đề tài Người thực hiện


PGS.TS. Lê Anh Tuấn KS. Nguyễn Đức Khánh
Cơ quan chủ trì

Hà Nội, tháng 9 năm 2011
ĐT.06.11/NLSH

1
MỤC LỤC

Lời nói đầu 2
1. Nhiên liệu sinh học 3
1.1. Ưu điểm của nhiên liệu sinh học 3
1.2. Nhược điểm của nhiên liệu sinh học 4
2. Thiết bị thử nghiệm 4
2.1. Băng thử xe máy CD20 (Chassis dynamometer 20’’) 4
2.1.1. Đặc điểm và chức năng chính của băng thử 4
2.1.2. Kết cấu băng thử 5
2.1.3. thông số của băng thử 6
2.1.4. Sơ đồ hệ thống 7
2.2. Thiết bị đo tiêu thụ nhiên liệu 733S 10
2.2.1. Đặc điểm của hệ thống 11
2.2.2. Nguyên lý hoạt động 11
3. Phương pháp thử nghiệm 12
3.1. Nhiên liệu thử nghiệm 12
3.2. Phương tiện thử nghiệm và cách thức tiến hành 13
4. Kết quả thử nghiệm đánh giá ảnh hưởng của việc sử dụng xăng sinh học E10,
E15 và E20 đến công suất, mô men, tiêu thụ nhiên liệu của động cơ xe máy 16
4.1. Kết quả đo công suất và suất tiêu thụ nhiên liệu ở tay số III 16

4.1.2. Suất tiêu thụ nhiên liệu 17
4.2. Kết quả đo công suất và suất tiêu thụ nhiên liệu ở tay số IV 19
4.2.1. Công suất động cơ 19
4.2.2. Suất tiêu thụ nhiên liệu 21
5. Kết quả thử nghiệm đánh giá ảnh hưởng của việc sử dụng xăng sinh học E10,
E15 và E20 đến khả năng khởi động và tăng tốc của động cơ xe máy 24
5.1. Đánh giá chế độ khởi động 24
5.2. Đánh giá khả năng tăng tốc 26
6. Kết luận 27
Tài liệu tham khảo 28


ĐT.06.11/NLSH

2

Lời nói đầu

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp thế giới, sự gia tăng các
phương tiện giao thông đã và đang gây ra thách thức trong việc thiếu hụt nguồn cung
cấp nhiên liệu. Các nguồn động lực hiện nay vẫn đang chủ yếu sử dụng các nhiên liệu
có nguồn gốc dầu mỏ. Tuy nhiên, lượng dầu mỏ ngày càng cạn kiệt, với trữ lượng hiện
nay khoảng 1342 tỷ thùng (năm 2009). Với mức tiêu thụ khoảng 81,3 triệu thùng mỗi
ngày (năm 2010) cùng với tốc độ tiêu thụ gia tăng 1,6% mỗi năm thì khoảng 43 năm
nữa trữ lượng dầu mỏ hiện nay sẽ được khai thác hết. Các loại nhiên liệu có nguồn gốc
dầu mỏ đã và đang gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng trên thế giới.
Để giảm sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch và giảm ô nhiễm môi trường các
nhà khoa học trên thế giới đã và đang nghiên cứu, ứng dụng các dạng nhiên liệu thay
thế có nguồn gốc phi dầu mỏ như nhiên liệu sinh học, nhiên liệu hydro, năng lượng
mặt trời, năng lượng gió, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ,

Trong các loại nhiên liệu thay thế trên, nhiên liệu sinh học đã và đang phát triển
mạnh mẽ trên thế giới. Hiện nay, nhiên liệu sinh học có khả năng thay thế khoảng 5
đến 10% nhiên liệu hóa thạch và đến năm 2020 nhiên liệu sinh học có thể thay thế
khoảng 20% nhiên liệu hóa thạch trên thế giới.
Nhiên liệu sinh học ngoài chức năng như một phụ gia, tăng cường oxy cho quá
trình cháy, nó còn có thể thay thế nhiên liệu khoáng ngày càng cạn kiệt, bởi đây là
nhiên liệu có thể tái sinh và nuôi trồng được. Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới, với
hàng trăm loại động thực vật khác nhau sẽ là nguồn cung cấp nguyên liệu vô tận cho
quá trình sản xuất nhiên liệu như biodiesel, etanol sinh học, dimetyl este, metanol,
. Ở Việt Nam do đặc thù lượng xe máy là khá lớn chính vì vậy chuyên đề này sẽ
đưa ra những đánh giá về ảnh hưởng của việc sử dụng xăng sinh học E10, E15 và E20
đến công suất, mô men, tiêu thụ nhiên liệu, khả năng khởi động, không tải và khả năng
tăng tốc của xe so với khi sử dụng nhiên liệu truyền thống.

ĐT.06.11/NLSH

3
Chuyên đề 9: Đánh giá ảnh hưởng của việc sử dụng xăng sinh học E10, E15
và E20 đến công suất, mô men, tiêu thụ nhiên liệu, khả năng khởi động và
khả năng tăng tốc của động cơ xe máy

1. Nhiên liệu sinh học
Nhiên liệu sinh học được định nghĩa là bất kỳ loại nhiên liệu nào được sản xuất từ
sinh khối, được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc từ động thực vật. Ví dụ như
nhiên liệu chế suất từ chất béo của động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa, dầu đậu
nành, ) ngũ cốc (lúa mỳ, ngô, khoai, sắn, ) các chất thải nông nghiệp (rơm rạ,
phân, ) sản phẩm thải trong công nghiệp (mùn cưa, gỗ thải, phế phẩm lâm nghiệp ).
Chúng bao gồm bioetanol, biodiesel, biogas, etanol pha trộn (etanol-blended fuels),
dimetyl este sinh học và dầu thực vật. Nhiên liệu sinh học được sử dụng phổ biến hiện
nay là nhiên liệu sinh học dùng cho động cơ xăng trong đó có thể kể đến như bioetanol

và biometanol, biobutanol. Trong đó, bioetanol là loại nhiên liệu sinh học được sử
dụng rất rộng rãi hơn cả và đã được sử dụng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới như
Mỹ, Brasil dưới dạng hỗn hợp xăng – etanol với các tỷ lệ khác nhau.
Bioetanol là một loại cồn sinh học - được sản xuất chủ yếu thông qua các phản
ứng lên men từ đường chứa trong các sản phẩm nông nghiệp như mía, ngô, lúa mì, củ
cải đường, chất thải từ nhà máy tinh chế đường, hoặc cao lương đường. Etanol có thể
sử dụng tốt trong động cơ đốt cháy cưỡng bức bởi nó có chỉ số ốctan cao, hay nói cách
khác là khả năng chống kích nổ tốt. Tuy nhiên, khi áp dụng bioetanol thay thế hoàn
toàn xăng truyền thống sẽ có một số vấn đề phát sinh như áp suất hóa hơi và năng
lượng thể tích thấp (nhiệt trị của etanol chỉ bằng 2/3 so với xăng).
1.1. Ưu điểm của nhiên liệu sinh học
Etanol cũng như các nhiên liệu cồn sinh học khác được đánh giá là sạch hơn so với
xăng có nguồn gốc dầu mỏ vì chúng có nguồn gốc từ thực vật hoặc các phế phẩm nông
nghiệp nên nó là nguồn nguyên liệu có thể tái tạo theo chu trình các bon kín. Do đó
trong quá trình sử dụng nhiên liệu này không làm tăng hiệu ứng nhà kính. Khí thải của
nhiên liệu cồn sinh học cũng ít độc hại hơn nguồn nhiên liệu truyền thống.
Bản thân etanol có trị số ốctan cao hơn do vậy khi pha etanol vào xăng nó sẽ
làm tăng chỉ số ốctan của hỗn hợp do vậy sẽ giảm được lượng phụ gia pha vào xăng
nhằm mục đích tăng chỉ số ốctan.
ĐT.06.11/NLSH

4
Khi dùng xăng etanol với tỷ lệ nhỏ (thấp hơn 20%) thì không cần thay đổi kết
cấu của động cơ.
Etanol có khả năng tự phân hủy ngoài môi trường nên không gây độc hại đối
với môi trường.
1.2. Nhược điểm của nhiên liệu sinh học
Việc sản xuất cồn sinh học từ các nguồn tinh bột hoặc các cây thực phẩm được
cho là không bền vững do ảnh hưởng tới an ninh lương thực. Khả năng sản xuất với
quy mô lớn cũng còn kém do nguồn cung cấp không ổn định vì phụ thuộc vào thời tiết

và nông nghiệp.
Bên cạnh đó, công nghệ sản xuất cồn sinh học từ các nguồn lignocellulose chưa
đạt được hiệu suất cao nên giá thành sản xuất vẫn cao hơn so với nhiên liệu truyền
thống từ đó việc ứng dụng và sử dụng nhiên liệu sinh học vào đời sống chưa được phổ
biến.
2. Thiết bị thử nghiệm
Thiết bị thử nghiệm bao gồm:
- Băng thử xe máy CD 20”
- Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu 733S
Băng thử và hệ thống trên đều là những trang thiết bị hiện đại được cung cấp đồng bộ
bởi Hãng AVL, Cộng hòa Áo.
2.1. Băng thử xe máy CD20 (Chassis dynamometer 20’’)
2.1.1. Đặc điểm và chức năng chính của băng thử
Băng thử chassis Dynamometer 20’’ do hãng AVL cung cấp, có chức năng thử
nghiệm và kiểm tra xe ở các chế độ mô phỏng. Qua đó giúp cho quá trình nghiên cứu
cải tiến xe máy và động cơ được dễ dàng.
Các chức năng chính của băng thử:
- Xác định tốc độ của xe
- Xác định lực tác dụng trên bề mặt con lăn
- Xác định gia tốc và công suất của xe
- Mô hình hóa tải trọng trên đường thông qua băng thử.
Kết hợp băng thử với hệ thống lấy mẫu khí thải CVS, tủ phân tích khí CEBII và
thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu 733S trong quá trình thử nghiệm theo chu trình châu Âu
ĐT.06.11/NLSH

5
(ECE R40) qua đó xác định thành phần các chất thải độc hại có trong khí thải, lượng
nhiên liệu tiêu thụ.
Các chế độ vận hành băng thử:
- Chế độ lực không đổi (F=const)

- Chế độ tốc độ không đổi (V=const)
- Chạy theo chu trình.
2.1.2. Kết cấu băng thử






Hình 1.1: Băng thử xe máy





Hình 1. Phòng thử xe máy CD20”
Băng thử động học gồm một động cơ điện công suất 23,9 kW dẫn động con lăn
thông qua hộp số làm liền động cơ.
Con lăn của băng thử có đường kính 20’’(508 mm), bề mặt con lăn được phủ một
lớp tạo ma sát để dễ dàng dẫn động bánh xe máy, trên trục con lăn có gắn cảm biến đo
tốc độ động cơ. Do trục con lăn chính là trục động cơ điện cho nên từ tốc độ con lăn ta
có thể xác định được tốc độ xe.
Bánh đà và đĩa phanh (phanh hơi) được gắn trên trục động cơ và con lăn có nhiệm
vụ tích lũy năng lượng. Qua đó ổn định quá trình chạy của xe, giúp người lái theo chu
trình thử được dễ dàng giảm tối thiểu các lỗi vượt ra ngoài miền dung sai cho phép của
đường thử.
Trên động cơ chính còn có cơ cấu đo lực dùng nguyên lý phanh điện xoay chiều.

ĐT.06.11/NLSH

6
Xe được giữ trên băng thử bằng cơ cấu kẹp bánh trước sử dụng khí nén, với áp suất
nén 4,5→10 bar nhằm giữ chặt xe trong suốt chu trình thử.
Quạt gió được gắn liền với băng thử nên có khả năng tạo ra tốc độ gió thay đổi theo
tốc độ con lăn trên băng thử có tác dụng làm mát động cơ trong quá trình thử nghiệm.
Các thông số cơ bản của quạt:
- Lưu lượng quạt 32.000 m
3
/h.
- Áp suất tĩnh: 600 Pa, tổng áp suất: 837 Pa, áp suất hút ở 20
0
C là 101 kPa, công
suất : 12,29 kW
- Thời gian khới động chuẩn: 5,2 s
- Kích thước cửa quạt: 800*600 mm.
2.1.3. thông số của băng thử
Băng thử chassis dyno 20’’ được thiết kế để mô phỏng lại khối lượng của xe trong
phạm vi 80kg đến 350kg.
Quán tính cơ sở của con lăn tương đương với khối lượng của xe khoảng 170kg.
Lực kéo lớn nhất của động cơ ở chế độ động cơ là 1512 N ở 90 Km/h. Lực kéo lớn
nhất ở chế độ máy phát là 1680 N ở 90 Km/h.
Lực kéo lớn nhất của động cơ ở chế độ khi sử dụng nhiều là là 945 N ở 90Km/h. Ở
chế độ máy phát sử dụng nhiều là 1040 N ở 90 Km/h.
Các thông số của quá trình thử và dung sai:
- Trong quá trình thử nghiệm, con lăn luôn bị khóa
- Vùng quán tính mô phỏng lớn nhất là 80 đến 350 kg
- Vùng dòng điện mô phỏng lớn nhất: -90 đến 180 kg
- Gia tốc lớn nhất trong quá trình mô phỏng tải trọng: 3,7 m/s
2

- Lực kéo mô phỏng: 1000 N.
- Mức độ tăng lớn nhất của quán tính động cơ 1 chiều thử nghiệm: 8,8 m/s
2
ở 90
Km/h.
- Dung sai của tốc độ thực được xác định là: 0 ÷ 2 Km/h < 0,1%
2 ÷ 30 Km/h < 0,01%
30 ÷ 200 Km/h < 0,001%
- Dung sai của giá trị lực thực tế: 0,11 %
- Sự lặp lại dung sai lực kéo: 0,003 %
- Dung sai của gia tốc thực tế: 1% hoặc 0,005 m/s
2

ĐT.06.11/NLSH

7
- Dung sai của bù cho mất mát < 5 N
- Bù của phép đo kích thước: 1 m
- Bù của thời gian đo kích thước: 10 ms
- Dung sai của thời gian đo kích thước: ± 10 ms
- Dung sai điều chỉnh tốc độ: < 0,05%
- Dung sai của điều chỉnh đơn vị lực kéo: < 2%
- Phạm vi nhiệt độ môi trường trong buồng thử: +5
0
C ÷ +40
0
C
- Độ ẩm lớn nhất bên ngoài buồng thử: < 75%
2.1.4. Sơ đồ hệ thống

Hình 2. Sơ đồ tổng quát của băng thử
Quá trình thử nghiệm được giám sát trên giao diện phần mền MMI, các thông số tốc
độ, lực kéo, công suất được hiển thị tức thời, ngoài ra người vận hành có thể theo dõi
các thông số của quá trình thử nghiệm trên thiết bị điều khiển từ xa.
Băng thử xe máy có thể thực hiện được các phép đo chính sau:
Máy chủ
MMI (giao diện người dùng)
Đầu ra tốc
độ và lực
kéo








V
ỏ

Máy tính điều
khi
ển

Cụm
phanh
đi
ện

Van điện từ,
công tắc áp
suất
Tốc độ,
lực kéo,
màn hình
Dòng phần
ứng, dòng
kích thích
Điều
khiển từ
xa
Nguồn
điện
ĐT.06.11/NLSH

8
- Xác định tốc độ xe
- Xác định lực tại bề mặt con lăn
- Xác định gia tốc và công suất xe
- Mô hình hóa tải trọng trên đường trên băng thử.
Ngoài ra băng thử còn kết hợp với hệ thống phân tích khí xả để phân tích thành
phần khí xả động cơ.
Băng thử CD20’’ được điều khiển bằng phần mềm Zoller. Đây là phần mềm cung
cấp nhiều chức năng và giúp người sử dụng có thể quan sát tình trạng vận hành thông
qua giao diện người – máy.
2.1.5. Nguyên lý phép đo tốc độ
Tốc độ của băng thử được xác định thông qua bộ cảm biến tốc độ kiểu quang học.
Bộ cảm biến được gắn ở đầu trục của con lăn vì vậy nó có thể đo trực tiếp tốc độ của
con lăn. Từ tốc độ con lăn n có thể tính được vận tốc v của xe.

Hình 3. Cấu tạo của cảm biến tốc độ
1 : Đĩa mã hoá 2 : Nguồn sáng (đèn LED) 3: Tranzitor quang
Đĩa mã hoá 1 được gắn cứng với trục con lăn 4 vì vậy khi trục con lăn quay sẽ làm
cho đĩa 1 quay cùng với tốc độ con lăn.
Khi vị trí đèn LED 2, lỗ trên đĩa 1 và tranzitor quang 3 thằng hàng khi đó tranzitor
nhận được ánh sáng do đèn 2 phát ra sẽ làm thông mạnh điện, lúc đó điện áp cung cấp
cho mạch là 5 V.
Khi vị trí của đèn 2, lỗ trên đĩa 1 và Tranzitor không thẳng hàng thì Tranzitor 3
không nhận được ánh sáng do 2 cung cấp do đó Tranzitor quang 3 bị khoá nên điện áp
cung cấp của mạch là 0 V.
Do đĩa 1 quay liên tục nên tín hiệu ở đầu ra có dạng xung chữ nhật :
2 3
3
1
4
2
ĐT.06.11/NLSH

9

Hình 4. Tín hiệu xung đầu ra của cảm biến tốc độ
Tín hiệu xung ở đầu ra được đưa đến máy đếm xung đồng thời liên kết với cơ cấu
đếm thời gian sẽ xác định được tốc độ của con lăn.

trong đó : n : Tốc độ của con lăn
y : Số xung đếm được ở máy đếm xung
t : Thời gian đo (s)
x : Số rãnh trên đĩa mã hoá 1
2.1.6. Nguyên lý phép đo lực

Đo lực trên bề mặt con lăn dựa trên nguyên lý phanh điện xoay chiều.

Hình 5: Nguyên lý đo lực
1. Con lăn 2. Gối trục 3. Động cơ điện 4. Bộ cân tải
Một động cơ điện xoay chiều được đặt trên hai gối trục sao cho Stator luôn tự do,
do vậy Stator có thể quay tương đối so với Rotor.
Khi con lăn quay quanh trục kéo theo trục Rotor quay theo. Nhờ tác dụng tương hỗ
của từ trường giữa Rotor và Stator sẽ làm Stator của động cơ điện quay theo. Khi
Stator dịch chuyển thông qua cụm cân tải (loadcell) sẽ xác định được giá trị lực kéo.
0V
V
5V
t
x
*
t
y
n 
ĐT.06.11/NLSH

10
Lực kéo F
W
được đo nhờ bộ cân tải dựa trên nguyên tắc đo lực nhờ hiện tượng áp
điện. Từ lực tại bộ cân tải F
W
có thể tính ra lực tại bề mặt con lăn F
Kéo
theo phương
trình cân bằng:

F
W
.r = F
kéo
.R 
Trong đó F
Kéo
: Lực kéo tại bề mặt con lăn
FW: Lực đo tại bộ cân tải
` r: Chiều dài cánh tay đòn
R: Bán kính con lăn

Hình 6. Cơ sở xác định lực kéo
2.1.7. Nguyên lý Phép đo gia tốc và công suất
Công suất của xe theo công thức sau :
P = F
Kéo
.v
Tốc độ của con lăn v (m/s) được xác định từ bộ cảm biến tốc độ và bán kính con
lăn.
Lực kéo tại bề mặt con lăn F
Kéo
được xác định được nhờ bộ cân tải (loadcell).
Gia tốc của xe được xác định trên cơ sở định nghĩa:
a = (m/s
2
)
Căn cứ vào các điểm đo liên tiếp trong các lần đo ta có thể xác định được độ chênh
lệnh vận tốc v trong khoảng thời gian t.
2.2. Thiết bị đo tiêu thụ nhiên liệu 733S

R
r
.FF
WKÐo

t
v


ĐT.06.11/NLSH

11

Hình 7. Thiết bị đo tiêu thụ nhiên liệu AVL 733S
2.2.1. Đặc điểm của hệ thống
Nguyên lý đo phân tích trọng lượng cho phép đo trực tiếp khối lượng nhiên liệu tiêu
thụ. Do đó sẽ không có ảnh hưởng của nhiệt độ và tỷ trọng nhiên liệu tới phép đo.
Giải pháp thông gió cho bình đo nhằm đảm bảo không xuất hiện bọt khí trong mạch
đồng thời giải pháp này đảm bảo tính an toàn và độ ổn định cao.
Nguyên lý đo phân tích trọng lượng cho phép đo trực tiếp khối lượng nhiên liệu tiêu
thụ. Do đó sẽ không có ảnh hưởng của nhiệt độ và tỉ trọng nhiên liệu tới phép đo.
Các thông số chính của thiết bị :
- Sai số của thiết bị là 0,1%
- Giải đo từ 0 đến 150 kg/h. Có thể cho phép tới 400 kg/h
- Tổng khối lượng của bình đo 1800g. Với khối lượng này cho phép đo liên tục
áp dụng cho các loại xe từ xe máy tới ôtô khi áp dụng các tiêu chuẩn thử
nghiệm như FTP75, ECE R40 Với thời gian điền đầy ngắn, cho phép sớm tiến
hành phép đo tiếp theo.
2.2.2. Nguyên lý hoạt động
Thiết bị đo tiêu thụ nhiên liệu Fuel Balance 733S dùng cảm biến đo lưu lượng nhiên

liệu tiêu thụ cung cấp cho động cơ bằng cách cân lượng nhiên liệu trong bình chứa (đo
theo kiểu khối lượng). Nguyên lý hoạt động của thiết bị được thể hiện trên hình 8.
Bắt đầu quá trình đo nhiên liệu được cấp đầy vào thùng đo 6 thông qua đường cấp
nhiên liệu 1. Khi lượng nhiên liệu đã đầy lúc này lực tỳ lên cảm biến lưu lượng là lớn
nhất. Van điện từ 12 đóng lại ngăn không cho dòng nhiên liệu vào thùng đo trong khi
ĐT.06.11/NLSH

12
đường cấp vào động cơ vẫn mở, lượng nhiên liệu trên đường hồi của động cơ (khi sử
dụng hệ thống phun xăng điện tử) áp suất trong bình được giữ ổn định nhờ ống thông
hơi 4. Đồng thời với quá trình đó bộ phận đếm thời gian hoạt động. Lượng nhiên liệu
trong bình chứa được đo liên tục trong từng giây dựa vào lượng nhiên liệu còn trong
bình ECU sẽ tính ra lượng nhiên liệu tiêu thụ của động cơ.

Hình 8. Sơ đồ nguyên lý hoặt động của hệ thống AVL 733
1. Nhiên liệu cấp vào thùng đo 2. Nhiên liệu tới động cơ
3. Nhiên liệu hồi từ động cơ 4. Ống thông hơi
5. Các ống nối mềm 6. Thùng đo
7. Thanh cân 8. Lò xo lá
9. Cân bì 10. Cảm biến lưu lượng
11. Thiết bị giảm chấn 12. Van điện từ đường nạp
3. Phương pháp thử nghiệm
3.1. Nhiên liệu thử nghiệm
- Etanol E100 sản xuất bởi Công ty Cổ phần Đồng Xanh, Quảng Nam, có nồng
độ cồn 99,5%
- Xăng RON92 đang được sử dụng rộng rãi trên thị trường cung cấp bởi
Petrolimex
Trên cơ sở 2 loại nhiên liệu gốc trên, hỗn hợp xăng-etanol được pha trộn như sau:
- Xăng sinh học E10: 10% etanol biến tính và 90% xăng RON92, xăng dsinh
học E15: 15% etanol biến tính và 85% xăng RON92, Xăng sinh học E20:

20% etanol biến tính và 80% xăng RON92.
ĐT.06.11/NLSH

13
Sau khi pha trộn và chờ cho nhiên liệu ổn định, tất cả các mẫu nhiên liệu được phân
tích tại PTN trọng điểm quốc gia về công nghệ lọc và hóa dầu - Viện Hóa học Công
nghiệp để xác định các tính chất lý hóa chính.
Kết quả phân tích đối với xăng RON92 và etanol gốc cho trong bảng 1.
Bảng 1: Kết quả phân tích xăng RON92 và Etanol gốc
TT Chỉ tiêu thử nghiệm Xăng RON92 Etanol gốc
1 Chỉ số ốctan 92,3 116
2 Nhiệt độ sôi (
0
C)
Nhiệt độ sôi đầu
Nhiệt độ sôi cuối

60
149

80
3 Tỷ trọng ở 20
0
C 0,7291 0,7917
4 Áp suất hơi bão hòa (psi) 7,963
5 Nồng độ cồn (%) 99,5

3.2. Phương tiện và phương pháp thử nghiệm
3.2.1. Phương tiện thử nghiệm
Xe máy thử nghiệm là xe Honda Super Dream 97 cc có chất lượng khoảng 60% với

các thông số cơ bản của xe được thể hiện trong bảng 2.
Bảng 2: Thông số kỹ thuật của xe máy thử nghiệm
Động cơ Xe Honda Super Dream
Loại động cơ 4 kỳ, một xylanh, 2 xupáp, làm mát bằng gió
Bố trí xylanh Xy lanh đơn, nghiêng phía trước
Dung tích xylanh 97 cc
Đường kính và hành trình piston 50,0mm x 49,5 mm
Tỷ số nén 9:1
Công suất tối đa 4.41 kW/7.000 vòng/phút
Mô men cực đại 6,03 Nm/5.000 vòng/phút
Hệ thống khởi động Cần đạp và khởi động bằng điện
Hệ thống bôi trơn Vung té
Hệ thống nhiên liệu Bộ chế hòa khí
Dung tích dầu máy 1,0 lít
Dung tích bình xăng 3,7 lít
Hệ thống đánh lửa DC.CDI
ĐT.06.11/NLSH

14
Hệ thống ly hợp Ly tâm loại khô
Kiểu hệ thống truyền lực 4 số tròn
Tỷ số truyền động 1,880-0,807
Khung xe

Loại khung Ống thép
Phanh trước Phanh thường
Phanh sau Phanh thường
Giảm xóc trước Phuộc nhún, giảm chấn dầu, lò xo
Giảm xóc sau Phuộc hai khúc, giảm chấn dầu, lò xo
Kích thước

Kích thước (Dài x Rộng x Cao) 1.860mm x 655mm x 1.040mm
Độ cao yên xe 772 mm
Khoảng cách giữa 2 trục bánh xe 1.175 mm
Khoảng cách gầm so với mặt đất 130 mm
Trọng lượng 95kg
3.2.2. Phương pháp thử nghiệm
Các thử nghiệm được thực hiện trên cơ sở so sánh đối chứng khi chạy cùng một
đối tượng thử nghiệm với 4 loại nhiên liệu (xăng RON92, E10, E15 và E20) mà không
thay đổi bất kỳ kết cấu nào của phương tiện.
a. Đánh gía ảnh hưởng của xăng sinh học E10, E15 và E20 đến công suất và tiêu
thụ nhiên liệu
Ứng với mỗi loại nhiên liệu sẽ thực hiện thử nghiệm tại các tay số nhằm đánh giá,
so sánh các tính năng kinh tế - kỹ thuật của xe khi sử dụng các xăng sinh học so với
khi sử dụng nhiên liệu RON92.
Các thử nghiệm được thực hiện theo đường đặc tính tốc độ như bảng 3 tại tay số 3
và số 4 ở 100% tải.







ĐT.06.11/NLSH

15
Bảng 3: Các điểm thử nghiệm tại các tay số
Tốc độ

Tay số 3 (100% tải)

Tay số 4 (100% tải)

20


25


30


35


40


50


60


70



b. Đánh gía ảnh hưởng của xăng sinh học E10, E15 và E20 đến khả năng khởi

động, chế độ không tải và khả năng tăng tốc
- Ảnh hưởng của các nhiên liệu sinh học tới khả năng khởi động được đánh giá
ở hai chế độ là chế độ khởi động nguội (20
0
C) và chế độ khởi động nóng
(nhiệt độ nắp máy khoảng 80
0
C).
- Chế độ không tải được đánh giá thông qua hàm lượng phát thải CO, CO
2
, HC
và NOx.
- Khả năng tăng tốc được thể hiện thông qua thời gian tăng tốc từ 20km/h đến
70km/h tại tay số 4 với bướm ga mở 100%.













ĐT.06.11/NLSH

16

4. Kết quả thử nghiệm đánh giá ảnh hưởng của việc sử dụng xăng sinh học E10,
E15 và E20 đến công suất, mô men, tiêu thụ nhiên liệu của động cơ xe máy
4.1. Kết quả đo công suất và suất tiêu thụ nhiên liệu ở tay số III
4.1.1. Công suất động cơ
Kết quả đo công suất và suất tiêu thụ nhiên liệu của xe tại tay số III được thể hiện
như bảng 4.
Bảng 4: Kết quả đo công suất và suất tiêu thụ nhiên liệu tại tay số III
n (km/h)
RON92 E10 E15 E20
Ne (kW) Ne (kW)

Thay đ
ổi
(%)
Ne (kW)
Thay đ
ổi
(%)
Ne (kW)

Thay đ
ổi
(%)
20 1.422 1.522
7.03
1.471
3.45
1.534
7.88
25 1.753 1.825

4.11
1.803
2.85
1.759
0.34
30 2.126 2.267
6.63
2.229
4.84
2.165
1.83
35 2.485 2.588
4.14
2.528
1.73
2.514
1.17
40 2.881 2.94
2.05
2.919
1.32
2.912
1.08
Trung bình
2.1334
2.2284 4.45 2.19 2.65 2.1768 2.03


Hình 9. Đồ thị công suất tại tay số III
1

1.3
1.6
1.9
2.2
2.5
2.8
3.1
3.4
15 20 25 30 35 40 45
Công suất Ne (kW)
Tốc độ n (km/h)
RON92
E10
E15 E20
ĐT.06.11/NLSH

17
Kết quả đo tại tay số III cho thấy công suất xe khi sử dụng cả ba loại xăng sinh học
đều cao hơn so với khi sử dụng xăng RON92 (hình 9). Với công suất trung bình trên
toàn tay số đều tăng hơn so với RON92: E10 tăng 4,45%, E15 tăng 2,65% và E20 tăng
2,03%.

Hình 10. Mức độ thay đổi công suất tại tay số III
Kết quả trên hình 10 cho thấy công suất của xe được cải thiện ở mọi tốc độ
khảo sát tại tay số 3 đối với cả ba loại xăng sinh học khi so sánh với RON92. Trong đó
mức độ cải thiện lớn nhất đối với xăng sinh học E10 và E20 lần lượt là 7.03% và
7.88% tại tốc độ 20 km/h. Mức độ cải thiện lớn nhất của xăng sinh học E15 là 4.84%
tại tốc độ 30 km/h.
4.1.2. Suất tiêu thụ nhiên liệu
Kết quả đo suất tiêu thụ nhiên liệu của xe tại tay số III được thể hiện như bảng

5.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
20 25 30 35 40
Thay đổi so với RON92 (%)
Tốc độ (km/h)
E10
E15
E20
ĐT.06.11/NLSH

18
Bảng 5: Kết quả đo suất tiêu thụ nhiên liệu tại tay số III
n (km/h)
RON92 E10 E15 E20
ge
(g/kW.h)

ge
(g/kW.h)
Thay đổi
(%)

ge
(g/kW.h)

Thay đổi
(%)
ge
(g/kW.h)

Thay đổi (%)

20 467.65 425.76
-8.96
443.92
-5.07
441.98
-5.49
25 439.82 412.60
-6.19
418.75
-4.79
422.40
-3.96
30 436.03 402.29
-7.74
427.99
-1.84
425.40
-2.44
35 450.70 426.20
-5.44

431.17
-4.33
435.56
-3.36
40 436.65 424.49
-2.78
435.77
-0.20
442.31
1.30
Trung bình
446.17 418.27 -6.25 431.52 -3.28 433.53 -2.83


Hình 11. Đồ thị suất tiêu thụ nhiên liệu tại tay số III
Tại tay số III cho thấy suất tiêu thụ nhiên liệu của các loại xăng sinh học tại các
điểm đo đều thấp hơn so với xăng RON92 (hình 11). Trên toàn tay số so với RON92
suất tiêu thụ nhiên liệu khi sử dụng xăng sinh học E10 thấp hơn 6,25%, E15 thấp hơn
3,28% và E20 thấp hơn 2,83%.
Tại tốc độ 20 km/h mức độ giảm suất tiêu thụ nhiên liệu của cả 3 loại xăng sinh học
đạt giá trị lớn nhất với các giá trị giảm lần lượt là 8,96%, 5,07%, 5,59% đối với xăng
sinh học E10, E15 và E20 so với khi sử dụng xăng RON92 (hình 12).
395
405
415
425
435
445
455
465

475
15 20 25 30 35 40 45
Tiêu thụ nhiên liệu ge (g/kW.h)
Tốc độ n (km/h)
RON92 E10
E15 E20
ĐT.06.11/NLSH

19

Hình 12. Mức độ thay đổi suất tiêu thụ nhiên tại tay số III
4.2. Kết quả đo công suất và suất tiêu thụ nhiên liệu ở tay số IV
4.2.1. Công suất
Kết quả đo công suất của xe tại tay số IV được thể hiện như bảng 6.
Bảng 6: Kết quả đo công suất tại tay số IV
n (km/h)
RON92 E10 E15 E20
Ne (kW) Ne (kW)

Thay đ
ổi
(%)
Ne (kW)
Thay đ
ổi
(%)
Ne (kW)

Thay đ
ổi

(%)
30 1.442 1.537 6.59 1.486 3.05 1.488 3.19
40 1.946 1.992 2.36 1.985 2.00 1.987 2.11
50 2.495 2.56 2.61 2.542 1.88 2.51 0.60
60 2.948 2.984 1.22 2.966 0.61 2.956 0.27
70 3.062 3.12 1.89 3.103 1.34 3.045 -0.56
Trung bình 2.379 2.439 2.52 2.416 1.59 2.397 0.78



-,10
-,8
-,6
-,4
-,2
,0
,2
20
25
30
35
40
Thay đổi so với RON92 (%)
Tốc độ (km/h)
E10
E15
E20
ĐT.06.11/NLSH

20

Hình 13. Đồ thị công suất tại tay số IV
Tại tay số IV, công suất xe khi sử dụng các xăng sinh học đều cao hơn khi sử dụng
RON92 (hình 13). Tuy nhiên mức độ cải thiện công suất khi sử dụng xăng sinh học ở
thay số IV đã giảm hơn tay số III.

Hình 14. Mức độ thay đổi công suất tại tay số IV
1
1.3
1.6
1.9
2.2
2.5
2.8
3.1
3.4
25 35 45 55 65 75
Công suất Ne (Kw)
Tốc độ n (km/h)
RON92 E10
E15 E20
-1.00
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00

30 40 50 60 70
Thay đổi so với RON92 (%)
Tốc độ n (km/h)
E10
E15
E20
ĐT.06.11/NLSH

21
Cụ thể, xét công suất trung bình trên toàn tay số: Công suất trung bình của xăng
sinh học E10 là 2,439kW, E15 là 2,416kW, E20 là 2,397 kW và của xăng RON92 là
2,379 kW. Như vậy trên toàn tay số, công suất của xe khi sử dụng xăng sinh học E10,
E15 và E20 lần lượt tăng 2,52%, 1,59% và 0,78% so với khi sử dụng xăng RON92.
Cũng giống như tại tay số 3, tại tốc độ thấp (30km/h) mức độ cải thiện công suất là
cao nhất, mức độ cải thiện có xu hướng giảm khi tăng tốc độ động cơ và cá biệt tại tốc
độ 70 km công suất động cơ khi sử dụng E20 giảm 0.56% so với khi sử dụng xăng
RON92.
4.2.2. Suất tiêu thụ nhiên liệu
Kết quả đo suất tiêu thụ nhiên liệu của xe tại tay số IV được thể hiện như bảng 7.
Bảng 7: Kết quả đo suất tiêu thụ nhiên liệu tại tay số IV
n (km/h)
RON92 E10 E15 E20
ge
(g/kW.h)

ge
(g/kW.h)

Thay đổi
(%)

ge
(g/kW.h)

Thay đổi
(%)
ge
(g/kW.h)

Thay đổi
(%)
30 486.82 433.96 -10.86 435.48 -10.55 459.68 -5.57
40 448.1 421.18 -6.01 428.28 -4.42 457.26 2.04
50 455.71 435.16 -4.51 454.98 -0.16 454.99 -0.16
60 448.44 453.42 1.11 458.05 2.14 456.24 1.74
70 485.96 465.71 -4.17 467.32 -3.84 484.73 -0.25
Trung bình 465.01 441.89 -4.97 448.82 -3.48 462.58 -0.52

ĐT.06.11/NLSH

22

Hình 15. Đồ thị suât tiêu thụ nhiên liệu tại tay số IV
Tương tự như tại tay số III, hình 15 cho thấy trung bình trên toàn tay số cả ba loại
xăng sinh học đều có suất tiêu thụ nhiên liệu nhỏ hơn so với xăng RON92. Trong đó
xăng sinh học E10 có suất tiêu thụ nhiên liệu thấp nhất.

Hình 16. Mức độ thay đổi suât tiêu thụ nhiên liệu tại tay số IV
410
420
430

440
450
460
470
480
490
500
25 35 45 55 65 75
Tiêu thụ nhiên liệu ge (g/kW.h)
Tốc độ (km/h)
RON92
E10
E15
E20
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
30 40 50 60 70
Thay đổi so với RON92 (%)
Tốc độ (km/h)
E10
E15
E20
ĐT.06.11/NLSH

23
Trên toàn tay số suất tiêu thụ nhiên liệu khi sử dụng xăng sinh học E10, E15 và E20
được cải thiện đáng kể so với xăng RON92 với E10 giảm 4,97%, E15 giảm 3,48%,
E20 giảm 0,52%.
Kết quả này cho ta thấy xăng sinh học cháy tốt hơn xăng RON92. Sở dĩ như vậy là vì
ngoài lượng ôxy lấy từ ngoài môi trường vào trong buồng cháy thì ngay bản thân trong
cồn cũng chứa Ôxy nên đã cung cấp thêm lượng Ôxy cho quá trình cháy. Bên cạnh đó,
xăng sinh học cao có tính bay hơi tốt hơn xăng thông thường do cồn có khả năng bay
hơi tốt, ở nhiệt độ 78
0
C cồn bay hơi hết còn đối với xăng nhiệt độ bay hơi hết lớn hơn
190
0
C đây cũng là yếu tố giúp cho quá trình cháy của xăng sinh học tốt hơn RON92.
Ngoải ra khi ta pha cồn vào xăng thì hỗn hợp xăng sinh học thu được có trị số ốctan
cao hơn xăng thông thường do đó khả năng chống kích nổ của xăng sinh học tốt hơn,
như vậy mặc dù nhiệt độ của quá trình cháy có cao hơn nhưng khả năng xảy ra hiện
tượng kích nổ là thấp hơn.


ĐT.06.11/NLSH

24
5. Kết quả thử nghiệm đánh giá ảnh hưởng của việc sử dụng xăng sinh học E10,
E15 và E20 đến khả năng khởi động và tăng tốc của động cơ xe máy
5.1. Chế độ khởi động
Ứng với mỗi loại nhiên liệu tiến hành các thử nghiệm khởi động xe ở hai chế độ
khởi động lạnh (nhiệt độ nắp máy 20
0

C) và khởi động nóng (nhiệt độ nắp máy 80
0
C)
- Ở chế độ khởi động lạnh: kết quả thử nghiệm cho thấy không có sự khác biệt
khi khởi động xe với nhiên liệu xăng RON 92 so với xăng sinh học E10. Trong khi đó
việc khởi động sẽ khó khởi động hơn một chút khi thử nghiệm với xăng sinh học E15
và E20. Tuy nhiên điều này có thể khắc phục dễ đàng thông qua điều chỉnh tăng vít
không tải hoặc đóng bớt le gió của xe.
- Ở chế độ khởi động nóng quá trình khởi động diễn ra dễ dàng đối với cả 4 loại
nhiên liệu.
5.2. Chế độ không tải
Kết quả thử nghiệm ở chế độ không tải của xe khi thử nghiệm với các loại nhiên
liệu được thể hiện trong bảng 6 và các hình 17 và 18
Bảng 6: Kết quả đo phát thải của xe ở chế độ không tải
Thành phần (ppm) RON 92 E10 E15 E20
HC 4.416 3.253 2.137 1.857
NO
x
38 49 58 65
CO 8.327 6.473 5.842 5.469
CO
2
21.205 23.633 24.864 25.021