Nghiên cứu sự thay đổi tính năng kỹ thuật của động cơ đốt cháy cưỡng bức khi sử dụng hỗn hợp xăngkhí Brown

i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

CAO VĂN TÀI

NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI TÍNH NĂNG KỸ THUẬT
CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT CHÁY CƢỠNG BỨC KHI SỬ DỤNG
HỖN HỢP XĂNG –KHÍ BROWN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

KHÁNH HÒA – 2015


ii

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

CAO VĂN TÀI

NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI TÍNH NĂNG KỸ THUẬT
CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT CHÁY CƢỠNG BỨC KHI SỬ DỤNG
HỖN HỢP XĂNG –KHÍ BROWN

Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ khí động lực
Mã số : 62520116

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS. TS LÊ ANH TUẤN
2. PGS. TS NGUYỄN VĂN NHẬN

KHÁNH HÒA – 2015


i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận án này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất
kỳ công trình nào khác.
Nha Trang, ngày 10 tháng 08 năm 2015
Tác giả luận án
Cao Văn Tài


ii

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu, Khoa sau đại
học, Khoa Kỹ thuật Giao thông , Trường Đại học Nha Trang , đã tạo điều
kiện thuận lợi cho tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận á n.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Lê Anh Tuấn,
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và PGS.TS. Nguyễn Văn Nhận
Trường Đại học Nha Trang đã hướng dẫn tôi hết sức tận tình và chu đáo
về mặt chuyên môn để tôi có thể thực hiện và hoàn thành luận án . Tôi

cũng xin cám ơn PGS. TS Trần Gia Thái , Trưởng khoa Kỹ thuật giao
thông và các thầy cô trong khoa đã luôn giúp đỡ và dành cho tôi những
điều kiện hết sức thuận lợi để thực hiện luận án này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến TS. Phạm Hữu Tuyến, NCS. Nguyễn
Duy Vinh, ThS. Nguyễn Thế Trực, KS. Nguyễn Duy Tiến và ThS. Nguyễn
Đức Khánh đã giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và triển khai các
thử nghiệm tại phòng thí nghiệm động cơ đốt trong - Viện Cơ Khí Động
Lực Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu trường Cao đẳng nghề
Nha Trang cùng các bạn bè đồng nghiệp đã hậu thuẫn và động viên tôi
trong suốt quá trình nghiên cứu học tập.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy phản biện, các
thầy trong hội đồng chấm luận án đã đồng ý đọc duyệt và góp các ý
kiến quý báu để tôi có thể hoàn thành luận án này và định hướng
nghiên cứu trong tương lai.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn
bè, những người đã động viên khuyến khích tôi trong suốt thời gian tôi
tham gia nghiên cứu và thực hiện công trình này.
Nghiên cứu sinh
Cao Văn Tài


iii

MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục các chữ và ký hiệu viết tắt

vii

Danh mục các bảng

ix

Danh mục các ảnh, hình vẽ và đồ thị

xi

Mở đầu

1

Chƣơng 1 TỔNG QUAN

3

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

3

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI TÍNH NĂNG KỸ THUẬT

5

KHI SỬ DỤNG HỖN HỢP XĂNG VÀ KHÍ HHO CHO ĐỘNG CƠ
ĐỐT CHÁY CƢỠNG BỨC
1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

5

1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc

17

1.2.3. Mô ̣t số vấ n đề tồn tại đố i với các nghiên cƣ́u sử dụng khí HHO cho

17

động cơ đốt trong
1.3 MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

18

1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu

18

1.3.2. Đối tƣợng nghiên cứu

19

1.3.3. Phƣơng pháp nghiên cứu

19

1.4 PHẠM VI VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU

20

1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

20

1.5.1. Ý nghĩa khoa học

20

1.5.2. Tính thực tiễn của đề tài

21

1.6 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1

21

Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH TÍNH NĂNG KỸ THUẬT

23

iv

CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT CHÁY CƢỠNG BỨC KHI SỬ DỤNG HỖN
HỢP NHIÊN LIỆU XĂNG-KHÍ HHO
2.1 NHIỆN LIỆU DÙNG CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT CHÁY CƢỠNG BỨC

23

2.1.1 Nhiên liệu xăng

23

2.1.2 Khí BROWN

26

2.1.3 Tỷ lệ hỗn hợp khí HHO bổ sung và đề xuất phƣơng án

31

2.2 TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT CHÁY CƢỠNG BỨC

32

2.2.1 Tốc độ của động cơ

32

2.2.2 Tải của động cơ

33

2.2.3 Hiệu suất của động cơ

35

2.3 QUÁ TRÌNH CHÁY HỖN HỢP XĂNG +KHÔNG KHÍ VÀ XĂNG +KHÍ

36

HHO+KHÔNG KHÍ TRONG ĐỘNG CƠ
2.3.1 Hình thành hỗn hợp xăng - khí HHO - không khí

36

2.3.2 Lý thuyết cháy ở động cơ xăng

41

2.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 2

49

Chƣơng 3 TÍNH TOÁN SỰ THAY ĐỔI TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CỦA

50

ĐỘNG CƠ XE HONDA WAVE KHI SỬ DỤNG HỖN HỢP XĂNG

+ KHÍ HHO
3.1 TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ XE HONDA WAVE

51

3.1.1 Động cơ sử dụng nhiên liệu xăng truyề n thố ng

51

3.1.2 Động cơ sử dụng hỗn hợp nhiên liệu xăng+khí HHO

66

3.1.3 Nhận xét

68

3.2 XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG TRÊN MÔ

69

HÌNH MÔ PHỎNG CỦA PHẦN MỀM AVL-BOOST
3.2.1 Trình tự chạy mô phỏng

71

3.2.2 Đánh giá đô ̣ chính xác của mô hình

72

3.2.3 Đánh giá khả năng cung cấ p khí HHO cho đô ̣ng cơ

73

3.2.4 Đánh giá đặc tính ngoài của động cơ

77


v

3.2.5 Đặc tính cháy của động cơ sử dụng hỗn hợp xăng + khí HHO

78

3.2.6 Lƣơ ̣ng khí HHO cung cấ p cho đô ̣ng cơ Honda wave mô phỏng

80

3.2.7 Ảnh hƣởng góc đánh lửa đến quá trình cháy của xăng và hỗn hợp

81

xăng+khí HHO có bổ sung không khí
3.2.8 Ảnh hƣởng của việc cung cấp khí HHO cho động cơ xăng đ

ến công

86

suấ t, tiêu hao nhiên liê ̣u và phát thải
3.3 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3

89

Chƣơng 4 THƢ̣C NGHIỆM ỨNG DỤNG KHÍ HHO TRÊN ĐỘNG CƠ

91

XE HONDA WAVE
4.1 SƠ ĐỒ BỐ TRÍ VÀ TRANG THIẾT BỊ THƢ̉ NGHIỆM

91

4.1.1 Sơ đồ bố trí thƣ̉ nghiệm

91

4.1.2 Trang thiết bị thực nghiệm

92

4.1.3 Giới thiệu kết quả sản xuấ t khí HHO

98

4.2 XÁC ĐỊNH VÙNG THƢ̉ NGHIỆM , QUY TRÌ NH THƢ̉ NGHIỆM VÀ

98

CHỌN LƢỢNG KHÍ HHO BỔ SUNG
4.2.1 Xác định vùng thử nghiệm

98

4.2.2 Quy trình thƣ̉ nghiê ̣m

99

4.2.3 Chọn lƣu lƣợng khí HHO và không khí cung cấ p cho các chế đô ̣ làm

101

viê ̣c của đô ̣ng cơ
4.3 KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ

104

4.3.1 Đánh giá chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

104

4.3.2 Đánh giá chỉ tiêu môi trƣờng

108

4.3.3 Quan hê ̣ của các thông số kinh tế , kỹ thuâ ̣t và môi trƣờng của đô ̣ng cơ

116

với lƣơ ̣ng khí HHO cung cấ p
4.4 SO SÁNH KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM

118

4.4.1 Đặc tính công suất và suất tiêu hao nhiên liệu

118

4.4.2 Nồng độ phát thải CO, HC và NOx của mô phỏng và thực nghiệm

119

4.5 TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KINH TẾ KHI SỬ DỤNG KHÍ HHO

121

4.6 KẾT LUẬN CHƢƠNG 4

121


vi

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

123

5.1 KẾT LUẬN

123

5.2 KIẾN NGHỊ

124

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ

126

TÀI LIỆU THAM KHẢO

127

PHỤ LỤC

132


vii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Đơn vị

Diễn giải

A/F

-

Tỷ lệ hỗn hợp

AVL-Boost

-

Phần mềm mô phỏng một chiều của hãng AVL (Áo)

C

ppm

Cacbon

CO

ppm

Mônôxit cacbon

CO2

ppm

Cacbonic

COM

-

Cổng giao tiếp máy tính dạng nối tiếp

CP

-

Chính phủ

CEBII

-

Tủ phân tích khí xả (Combustion Emission Bench)

BCHK

-

Bộ chế hòa khí

ĐCĐT

-

Động cơ đốt trong

ĐCT

-

Điểm chết trên

ECU

-

Bộ điều khiển trung tâm

EHC

-

Bộ điều khiển cung cấ p HHO(Electronic HHO control)

EURO

-

Tiêu chuẩn châu Âu

GTVT

-

Giao thông vận tải

ge

g/kW.h

gqtk

-

HC

ppm

Suất tiêu hao nhiên liệu
Góc quay trục khuỷu
Hyđrôcacbon

HHO

-

Hỗn hơ ̣p khí Hyđrô và ôxy, còn đƣợc gọi là khí Brown

H2

-

Hyđrô

H2 O

lít

Nƣớc

LPG

-

Khí dầ u mỏ hóa lỏng (Liquefied Petroium Gas)

LNG

-

Khí thiên nhiên hóa lỏng (Liquefild Natural Gas)

MP

-

Mô phỏng

MCCT

-

Môi chất công tác

n

vg/ph

Tốc độ quay động cơ


viii

Ne

kW

Công suất động cơ

NOx

ppm

Oxit nitơ

N2

-

Nitơ

O2

-

Ôxy

Pb

-

Chì

PC

-

Máy tính

ppm

-

Phần triệu

SO2

-

Lƣu huỳnh điôxit

TN

-

Thực nghiệm

VOC

-

Hỗn hợp các chất hữu cơ bay hơi (Volatile Organic
Compounds)



-

Hệ số dƣ lƣợng không khí (Lambda)



-

Khối lƣợng riêng

f

Độ TK

Góc đánh lửa sớm


ix

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Tiêu chuẩn TCCS 01:2009/PETROLIMEX quy định giới hạn cho phép
đối với 15 chỉ tiêu dành cho xăng RON 92 và xăng RON 95 ................... 25

Bảng 2.2 Nhiệt trị của mô ̣t số loa ̣i nhiên liê ̣u ........................................................... 27
Bảng 2.3 Nhiệt độ tự đánh lửa của hyđrô và nhiên liệu thông dụng ........................ 28
Bảng 2.4 Đặc tính của nhiên liệu .............................................................................. 29
Bảng 2.5 Điểm chớp cháy của hyđrô và một số nhiên liệu thông dụng ................... 29
Bảng 2.6 Xu hƣớng thay đổi tỷ lệ nhiên liệu trong tƣơng lai ................................... 31
Bảng 3.1 Hệ số của phƣơng trình trao đổi nhiệt tại cửa nạp và thải ........................ 60
Bảng 3.2 Chuỗi phản ứng hình thành NOx ............................................................... 65
Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật động cơ xe máy Honda wave ...................................... 69
Bảng 3.4 Danh mu ̣c các phần tử sƣ̉ du ̣ng trong mô hình ........................................ 70
Bảng 3.5 Sự thay đổi của các thành phần phát thải , suất tiêu hao nhiên liệu và hiệu
suất chỉ thị khi giữ công suất động cơ không đổi

, tố c đô ̣ đô ̣ng cơ

3000v/ph .................................................................................................. 75
Bảng 3.6 Lƣơ ̣ng khí HHO cung cấ p ......................................................................... 80
Bảng 4.1 Chế đô ̣ thƣ̉ nghiê ̣m .................................................................................. 100
Bảng 4.2 Lƣu lƣợng khí HHO cung cấp theo vi ̣trí bƣớm ga và tốc độ động cơ
(lít/phút) ................................................................................................. 103
Bảng 4.3 Mức độ cải thiện công suất và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ khi sử
dụng hỗn hợp xăng+HHO và xăng+HHO+k.khí so với khi sử dụng xăng
(%) ......................................................................................................... 106
Bảng 4.4 Mức độ cải thiện Mômen của động cơ khi sử dụng hỗn hợp xăng+HHO
và xăng+HHO+k.khí so với khi sử dụng xăng (%) ............................... 108
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 (%) ............................... 109
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 (%) ............................... 110

x

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 (%) .................................... 113
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 (%) .................................... 114
Bảng 4.9 So sánh sử dụng hỗn hợp xăng+HHO+k.khí và xăng+HHO với nhiên liệu
truyền thống xăng (%) ........................................................................... 115
Bảng 4.10 So sánh đô ̣ tăng công suất và đô ̣ giảm suất tiêu hao nhiên liệu khi bổ
sung khí HHO và không khí (so với đô ̣ng cơ nguyên bản ) giữa mô phỏng
và thực nghiệm....................................................................................... 119
Bảng 4.11 So sánh đô ̣ sai lê ̣ch các thành phầ n phát thải
sung không khí và không khí

NOx, CO và HC khi bổ

(so với đô ̣ng cơ nguyên bản

) giƣ̃a mô

phỏng và thực nghiệm .......................................................................... 121


xi

DANH MỤC CÁC ẢNH, HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Tỷ lệ phát thải các khí ô nhiễm theo các nguồn phát thải c

hính của Việt Nam

năm 2008 ..................................................................................................... 3

Hình 1.2 Tỷ lệ phát thải do các phƣơng tiện cơ giới đƣờng bộ của Việt Nam................... 4
Hình 1.3 Ảnh hƣởng của khí HHO bổ sung đến hiệu suất có ích của động cơ ở các
góc đánh lửa, lƣu lƣợng HHO khác nhau, hỗn hợp đậm ............................. 6
Hình 1.4 Ảnh hƣởng của khí HHO bổ sung đến hiệu suất có ích của động cơ ở các
góc đánh lửa, lƣu lƣợng HHO khác nhau, hỗn hợp nhạt ............................. 6
Hình 1.5 Sơ đồ tổng thể hệ thống cung cấp hỗn hợp khí hyđrô-ôxy cho động cơ ..... 7
Hình 1.6 Diễn biến hiệu suất có ích và áp suất có ích trung bình theo hệ số dƣ
lƣợng không khí và tỷ lệ H2 hay hỗn hợp 2H2+O2 so với tổ ng lƣơ ̣ng khí
nạp .............................................................................................................. 8
Hình 1.7 Diễn biến các phát thải chính của động cơ theo hệ số dƣ lƣợng không khí
và tỷ lệ H2 hay hỗn hợp 2H2+O2 so với tổ ng lƣơ ̣ng khí na ̣p ................... 9
Hình 1.8 Sơ đồ của hệ thống cung cấp khí hyđrô cho động cơ ............................... 10
Hình 1.9 Diễn biến hiệu suất nhiệt chỉ thị của động cơ theo hệ số dƣ lƣợng không
khí khi có và không có hyđrô bổ sung ở chế độ không tải cơ ................. 11
Hình 1.10 Diễn biến nồng độ phát thải của động cơ theo hệ số dƣ lƣợng không khí
khi có và không có hyđrô bổ sung ở chế độ không tải ............................ 11
Hình1.11 Diễn biến hiệu suất nhiệt có ích theo hệ số dƣ lƣợng không khí ứng với
các lƣu lƣợng khí hyđrô bổ sung ............................................................. 12
Hình1.12 Diễn biến nồng độ phát thải chính của động cơ theo hệ số dƣ lƣợng
không khí ứng với các lƣu lƣợng khí hyđrô bổ sung ............................... 12
Hình 1.13 Ảnh hƣởng của góc đánh lửa sớm đến imep và hiệu suất nhiệt có ích khi
có và không có hyđrô bổ sung ở λ=1,2 và 1,4 ......................................... 13
Hình 1.14 Áp suất có ích trung bình và hiệu suất nhiệt có ích của động cơ tại giới
hạn cháy nghèo ứng với các tỷ lệ hyđrô khác nhau ................................. 13
Hình 1.15 Sự thay đổi nồng độ các phát thải của động cơ theo tỷ lệ hyđrô trong
hỗn hợp khi hoạt động ở chế độ nghèo tới hạn........................................ 14

xii

Hình 1.16 Sự thay đổi mômen và phát thải NO khi bổ sung 2%H2 và 2%H2+1%O2
vào đƣờng nạp động cơ .............................................................................. 15
Hình 1.17 Sơ đồ nguyên lý của thiết bị sản xuất khí HHO ...................................... 16
Hình 1.18a Ô tô sử dụng hỗn hợp nhiên liệu xăng - khí HHO ................................ 17
Hình 1.18b Ô tô sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Diesel-khí HHO ................................ 17
Hình 2.1a Cấu trúc của phân tƣ̉ nƣớc ....................................................................... 27
Hình 2.1b Cấu trúc của phân tƣ̉ khí HHO ................................................................ 28
Hình 2.2 Giới hạn cháy của hyđrô theo nhiệt độ ...................................................... 30
Hình 2.3 Giới ha ̣n cháy của một số nhiên liệu ở điều kiện thƣờng .......................... 30
Hình 2.4 Các điểm đặc trƣng trên đặc tính tốc độ của ĐCĐT ................................. 32
Hình 2.5 Ảnh hƣởng của  đến t và i ................................................................... 38
Hình 2.6 Ảnh hƣởng của  đến Ne và ge ở động cơ xăng ........................................ 39
Hình 2.7 Ảnh hƣởng của  đến hàm lƣợng các chất HC, CO và NOx trong khí thải
của động cơ xăng ..................................................................................... 39
Hình 2.8 Đặc tính của bộ chế hòa khí ...................................................................... 40
Hình 2.9 Giới hạn cháy của hỗn hợp cháy ............................................................... 46
Hình 2.10 Tốc độ phản ứng dây chuyền................................................................... 48
Hình 3.1 Cân bằ ng năng lƣơ ̣ng trong xylanh đô ̣ng cơ ............................................. 52
Hình 3.2 Ngọn lửa tiến gần đến thành xylanh và bắt đầu quá trình cháy sát vách .. 58
Hình 3.3 Tỷ lệ mol CO tiń h toán theo góc quay tru ̣c khuỷu .................................... 61
Hình 3.4 Tỷ lệ mol CO tính toán theo giữa góc đánh lửa sớm và hệ số dƣ lƣợng
không khí ................................................................................................. 62
Hình 3.5 Nồ ng đô ̣ HC theo góc quay tru ̣c khuỷu và đô ̣ dày màng dầ u .................... 64
Hình 3.6 Giao diện bổ sung khí HHO (H2 và O2) .................................................... 68
Hình 3.7 Mô hình mô phỏng đô ̣ng cơ Honda wave ................................................. 70
Hình 3.8a So sánh đƣờng đă ̣c tính công suấ t và suấ t tiêu
phỏng và thực nghiệm tại chế độ

hao nhiên liê ̣u giƣ̃a mô

30% tải, đô ̣ng cơ sƣ̉ du ̣ng nhiên liê ̣u

xăng.......................................................................................................... 72


xiii

Hình 3.8b So sánh đƣờng đă ̣c tin
́ h công suấ t và suấ t tiêu
phỏng và thực nghiệm tại chế độ

hao nhiên liê ̣u giƣ̃a mô

30% tải, đô ̣ng cơ sƣ̉ du ̣ng xăng + khí

HHO có bổ sung không khí (xăng+HHO+k.khí) .................................... 73
Hình 3.9 Sự biến thiên hiệu suất chỉ thị của động cơ theo λ và lƣu lƣợng khí HHO ,
đô ̣ng cơ vâ ̣n hành ở chế đô ̣ toàn tải , 3000v/ph ........................................ 74
Hình 3.10 Sự biến thiên công suất động cơ theo λ và lƣu lƣợng khí HHO , đô ̣ng cơ
vâ ̣n hành ở chế đô ̣ toàn tải , 3000v/ph ...................................................... 74
Hình 3.11 Sự biến thiên suất tiêu hao nhiên liệu theo λ và lƣu lƣợng khí HHO, đô ̣ng
cơ vâ ̣n hành ở chế độ toàn tải, 3000v/ph ................................................. 75
Hình 3.12 Mƣ́c đô ̣ cải thiê ̣n về hiê ̣u suấ t chỉ thi ̣và suấ t tiêu hao nhiên liê ̣u của đô ̣ng
cơ theo lƣơ ̣ng HHO cung cấ p ở chế đô ̣ công suấ t

1,97kW, tố c đô ̣ vòng

quay 3000v/ph ......................................................................................... 75

Hình 3.13 Diễn biến áp suất và tốc độ tăng áp suất tại λ = 1,4 ................................ 77
Hình 3.14 Diễn biến nhiệt độ và tốc độ toả nhiệt tại λ = 1,4.................................... 77
Hình 3.15 Diễn biến đƣờng đặc tính ngoài của động cơ xe Honda wave ................ 78
Hình 3.16 Diễn biế n tỷ lê ̣ nhiên liê ̣u cháy , áp suất và nhiệt độ trong xylanh theo góc
quay tru ̣c khuỷu theo các trƣờng hơ ̣p 1, trƣờng hơ ̣p 2 và trƣờng hơ ̣p 3. .79
Hình 3.17 So sánh hệ số dƣ lƣợng không khí tƣơng ƣ́ng với các loại nhiên liệu khác
nhau.......................................................................................................... 80
Hình 3.18 Diễn biến tỷ lệ cháy trong xylanh động cơ khi bổ sung khí HHO+không
khí vào đƣờng nạp ở các góc đánh lửa khác nhau .................................. 82
Hình 3.19 Diễn biến áp suất trong xylanh động cơ khi bổ sung khí HHO+không khí
vào đƣờng nạp ở các góc đánh lửa khác nhau ......................................... 83
Hình 3.20 Diễn biến tốc độ tăng áp suất trong xylanh động cơ khi bổ sung khí
HHO+không khí vào đƣờng nạp ở các góc đánh lửa khác nhau nhau ... 84
Hình 3.21 Diễn biến tốc độ tỏa nhiệt trong xylanh động cơ khi bổ sung khí
HHO+không khí vào đƣờng nạp ở các góc đánh lửa khác nhau ............. 85
Hình 3.22 Diễn biến nhiệt độ cháy trong xylanh động cơ khi bổ sung khí
HHO+không khí vào đƣờng nạp ở các góc đánh lửa khác nhau ............ 86


xiv

Hình 3.23 Biến thiên công suất và suấ t tiêu hao nhiên liê ̣u của động cơ khi sử dụng
xăng và hỗn hợp xăng+HHO+không khí ................................................ 87
Hình 3.24 Biến thiên nồng độ các thành phầ

n phát thải CO , HC và NO

x

trong

buồng cháy khi sử dụng xăng và hỗn hợp xăng+HHO+không khí ......... 88
Hình 4.1 Sơ đồ bố trí các thiết bị trong phòng thử nghiệm ...................................... 91
Hình 4.2 Sơ đồ cung cấp khí HHO cho động cơ ...................................................... 92
Hình 4.3 Đƣờng nạp đã cải tạo thêm lỗ bổ sung không khí và lỗ phun khí HHO ... 93
Hình 4.4 Trục cam có lắp thêm trục cảm biến tốc độ quay động cơ ........................ 93
Hình 4.5 Lắp cảm biến tốc độ .................................................................................. 93
Hình 4.6 Vòi phun khí HHO .................................................................................... 94
Hình 4.7 Bộ EHC điều khiển hệ thống nhiên liệu phun khí HHO ........................... 95
Hình 4.8 Giao diện chƣơng trình điều khiển quá trình phun khí HHO .................... 95
Hình 4.9 Bộ điều khiển EC kết nối với máy tính ..................................................... 96
Hình 4.10 Giao diện hệ thống đo suất tiêu hao nhiên liệu AVL-733S ................... 97
Hình 4.11 Tủ phân tích khí xả CEBII ...................................................................... 98
Hình 4.12 Diễn biến công suất và suất tiêu hao nhiên liệu ................................... 106
Hình 4.13 Diễn biến Mômen động cơ .................................................................... 107
Hình 4.14 Biến thiên nồng độ NOx khi sử dụng xăng, xăng+HHO và xăng+HHO+
k.khí ....................................................................................................... 109
Hình 4.15 Biến thiên nồng độ HC của động cơ khi sử dụng xăng, xăng+HHO và
xăng+HHO+k.khí .................................................................................. 111
Hình 4.16 Biến thiên nồng độ CO của động cơ khi sử dụng xăng, xăng+HHO và
xăng+HHO+k.khí .................................................................................. 112
Hình 4.17 Biến thiên nồng độ CO2 của động cơ khi sử dụng xăng, xăng+HHO và
xăng+HHO+k.khí .................................................................................. 114
Hình 4.18 Độ chênh lệch khi sử dụng hỗn hợp( xăng +HHO+ không khí) so với khi
sử dụng (xăng+HHO) ............................................................................ 115
Hình 4.19 Biến thiên công suất và suất tiêu hao nhiên liệu theo lƣơng cung cấp khí
HHO ....................................................................................................... 116


xv

Hình 4.20 Biến thiên nồng độ phát thải CO và CO2 theo lƣơ ̣ng HHO cung cấp .. 117
Hình 4.21 Biến thiên nồng độ phát thải HC và NOx theo lƣơ ̣ng khí HHO cung
cấp .......................................................................................................... 117
Hình 4.22 Biến thiên công suất và suấ t tiêu hao nhiên liê ̣u

của mô phỏng và thực

nghiệm ................................................................................................... 118
Hình 4.23 Biến thiên nồng độ CO và HC của mô phỏng và thực nghiệm ............. 120
Hình 4.24 Biến thiên nồng độ NOx của mô phỏng và thực nghiệm ....................... 120


1

MỞ ĐẦU
Hiện nay, đô ̣ng cơ đố t trong chiế m trên 80% tổng năng lƣợng đƣơ ̣c sản xuấ t
và sử dụng trên toàn thế giới và là một trong những nguồn gây ô nhiễm không khí
chủ yếu. Tại Việt Nam , cùng với sự phát triển của nền kinh tế , nhu cầ u đi la ̣i tăng
nhanh do đó tố c đô ̣ tăng trƣởng về số lƣơ ̣ng phƣơng tiê ̣n giao thông luôn ở mƣ́c rấ t
cao. Với số lƣơ ̣ng phƣơng tiê ̣n lớn , trong đó có mô ̣t bô ̣ phâ ̣n lớn phƣơng tiê ̣n sƣ̉
dụng công nghệ cũ , lạc hậu, có tính kinh tế nhiên liệu thấp và phát thải ô nhi ễm ra
môi trƣờng cao, đă ̣c biê ̣t là xe máy ; hơn nƣ̃a, do tố c đô ̣ phát triể n phƣơng tiê ̣n nhanh
nên nhu cầ u nhiên liê ̣u đố i với phƣơng tiê ̣n vâ ̣n tải cũng ngày mô ̣t tăng

; vấ n đề đa

dạng hóa nhiên liệu, giảm tiêu thụ nhiên liệu và giảm phát thải ô nhiễm cho phƣơng
tiê ̣n vâ ̣n tải do đó ngày càng trở nên cấ p bách .
Trong số các nhiên liệu thay thế nhƣ sinh khố i , nhiên liệu sinh học , khí dầu

mỏ hóa lỏng (LPG), khí thiên nhiên (NG), khí đốt tổng hợp (syngas), khí sinh học
(biogas), khí hyđrô, khí Brown (hỗn hơ ̣p giƣ̃a khí hyđrô và ôxy theo tỷ lệ 2:1 về thể
tích, hay còn go ̣i là khí HHO )....thì khí hyđrô và khí Brown chiếm ƣu thế về tính
sẵn có và tái ta ̣o đƣơ ̣c của nguồ n nguyên liê ̣u sản xuấ t

, cũng nh ƣ khi cháy không

phát thải ô nhiễm ra môi trƣờng , do vậy đang nhâ ̣n đƣơ ̣c sƣ̣ quan tâm lớn của các
nhà khoa học.
Ý tưởng đề ra luận án này là bổ sung khí Brown và không khí vào động cơ xe
máy Honda wave nhằ m nâng cao tính kinh tế khi sử dụng nh iên liê ̣u xăng và giảm
phát thải ô nhiễm CO và HC ra môi trường.
Thừa hƣởng những kết quả nghiên cứu về bổ sung hỗn hợp hyđrô+ôxy, khí
Brown hoặc khí HHO của thế giới trên các động cơ điều khiển phun xăng điện tử
với hỗn hợp nhiên liệu nghèo, luận án này tập trung nghiên cứu sử dụng hỗn hợp
nhiên liệu xăng và khí Brown cho động cơ xe máy dùng bộ chế hòa khí – loại động
cơ phổ biế n nhấ t hiê ̣n nay ở Viê ̣t Nam nhƣng do công nghê ̣ khá la ̣c hâ ̣u nên

viê ̣c

điề u chỉnh tỷ lê ̣ không khí /nhiên liê ̣u hầ u nhƣ không thể thƣ̣c hiê ̣n đƣơ ̣c theo ý
muố n.


2

Những nội dung chính trong luận án bao gồm:
1.

Xây dựng mô hình tính toán sự thay đổi tính năng kỹ thuật cho

động cơ xe máy Honda wave sử dụng hỗn hợp nhiên liệu xăng +
khí Brown.

2.

Chế ta ̣o hê ̣ thố ng cun g cấ p khí Brown cho đô ̣ng cơ và nghiên cƣ́u
thƣ̣c nghiê ̣m đánh giá ảnh hƣởng đế n tin
́ h năng kỹ thuâ ̣t của đô ̣ng
cơ. Ngoài ra luâ ̣n án cũng chế tạo hệ thống sản xuất khí Brown
nhằm chủ động cung cấp khí cho động cơ trong suốt quá trình thực
nghiệm.

3.

Các kết quả thực nghiệm đƣơ ̣c so sánh với mô hình tính toán, tƣ̀ đó
đánh giá mức độ chính xác của mô hình lý thuyết, sƣ̣ đúng đắ n của
phƣơng pháp nghiên cƣ́u và đô ̣ tin câ ̣y của kế t quả nghiên cƣ́u .

Những kết quả lý thuyết và thực nghiệm đạt đƣợc bƣớc đầu trong luận án
cho thấy viê ̣c bổ sung khí Brown và không khí vào động cơ xe Honda wave là khả
thi và có nhiều ƣu điểm trong viê ̣c cải thiê ̣n tính kinh tế nhiên liê ̣u và góp phầ n
giảm phát thải ô nhiễm CO và HC của động cơ . Hê ̣ thố ng cung cấ p khí Brown và
không khí cho đô ̣ng cơ xe máy sau khi đƣơ ̣c tiế p tu ̣c hoàn thiê ̣n theo hƣớng tố i ƣu
kích thƣớc, kế t cấ u , đánh giá tác đô ̣ng lâu dài đế n đô ̣ng cơ và chú ý đế n các điề u
kiê ̣n an toàn của xe thì có thể đƣa vào ƣ́ng du ̣ng trong thƣ̣c tiễn .


3

Chƣơng 1

TỔNG QUAN
1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Các phƣơng tiện vận tải không ngừng phát triển ở nƣớc ta trong khi cơ sở hạ
tầ ng giao thông không kip̣ đáp ƣ́ng đã dẫn đế n tình tra ̣ng tắ c đƣờn g nă ̣ng nề , nhấ t là
ở các thành phố lớn nhƣ Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh

. Hâ ̣u quả là ô nhiễm

môi trƣờng ngày càng báo đô ̣ng do tác đô ̣ng xấ u của chúng đế n sƣ́c khỏe của con
ngƣời và hê ̣ sinh thái . Nồ ng đô ̣ các chất độc hại tại một số nút giao thông gần khu
dân cƣ ta ̣i Hà Nô ̣i và Thành phố Hồ Chí Minh vào giờ cao điểm đề u vƣợt quá giới
hạn cho phép , đòi hỏi chúng ta phải quan tâm nhiều hơn đến vấn đề ô nhiễm môi
trƣờng do các phƣơng tiện giao thông gây ra [11].
Hình 1.1 thể hiê ̣n tỷ lê ̣ phát thải các khí gây ô nhiễm theo các nguồ n thải
chính của Việt Nam năm 2010, trong đó , phát thải mônôxít cácbon (CO) và hợp
chấ t hƣ̃u cơ bay hơi (VOC) chủ yếu do phƣơng tiện giao thông vận tải gây ra , chiế m
lầ n lƣơ ̣t 85% và 95% tổ ng phát thải CO và VOC tƣ̀ tấ t cả các nguồ n [11].

Hình 1.1 Tỷ lệ phát thải các khí ô nhiễm theo các nguồn phát thải chính của
Viê ̣t Nam năm 2008
Về tỷ lê ̣ phát thải trong các phương tiê ̣n vận tả
i đường bộ , xe máy là đố i
tượng chiế m tỷ lê ̣ CO và VOC gầ n như tuyê ̣t đố i

(Hình 1.2). Nguyên nhân dẫn tới

điề u này chủ yế u do xe máy là phƣơng tiê ̣n sƣ̉ du ̣ng đô ̣ng cơ xăng , số lƣơ ̣ng phƣơng

4

tiê ̣n lớn, trong khi đó hàm lƣơ ̣ng công n ghê ̣ đố i với loa ̣i phƣơng tiê ̣n giá rẻ này thấ p
nên mƣ́c phát thải CO và VOC tính trên đầ u phƣơng tiê ̣n cao.

Hình 1. 2 Tỷ lệ phát thải do các phương tiện cơ giới đường bộ của Việt Nam [11]
Theo số liệu thống kê tính đến tháng

06/2012, cả nƣớ c có 1.475.955 ô tô

đang lƣu hành , 68.746 ô tô nhập khẩu và lắp ráp trong nƣớc

; trong khi có tới

khoảng 34 triê ̣u xe máy đang lƣu hành và 1.627.183 xe máy sản xuất lắp ráp mới ;
ngoài ra số lƣợng các loại tàu biển khoảng 1.603 chiếc và tàu sông khoảng 255.243
chiếc [12.
Nhằ m kiể m soát phát thải của phƣơng tiê ̣n cơ giới đƣờng bô ̣

, Việt Nam đã

chính thức áp dụng tiêu chuẩn khí thải EURO 2 của Châu Âu để hạn chế lƣợng độc
hại phát ra từ ô tô , xe máy tƣ̀ ngày 01/07/2007 (theo Quyết định số 249/2005-QĐTTg ngày 10/10/2005 của Thủ tƣớng Chính phủ ). Quyế t đinh
̣ 49/2011-QĐ-TTg
ngày 01/09/2011 đã phê duyê ̣t lô ̣ trình kiể m soát phát thải của phƣơng tiê ̣n cơ giới
đƣờng bô ̣. Theo đó , Viê ̣t Nam sẽ áp du ̣ng tiêu chuẩ n khí thải EUR O 4 năm 2017 và
EURO 5 năm 2022. Điề u này thể hiê ̣n sƣ̣ quyế t tâm của toàn xã hô ̣i trong viê ̣c bảo
vê ̣ môi trƣờng.
Nhƣ vâ ̣y, viê ̣c nâng cao tin
́ h kinh tế trong sử dụng nhiên liệu , giảm dần sử

dụng nhiên liệu hóa thạch và kiể m soát phát thải ô nhiễm ra môi trƣờng là nhiệm vụ
hết sức cấp bách nhằm tạo ra một bầu không khí đô thị sạch hơn và một môi trƣờng
ít ô nhiễm . Mô ̣t trong nhƣ̃ng giải pháp hƣớng tới các mu ̣c đích trên đó là bổ sung


5

khí Brown (hay còn gọi là khí HHO) vào đƣờng na ̣p của đô ̣ng cơ truyề n thố ng . Tuy
nhiên, các nghiên cứu bổ sung khí HHO trên thế giới chủ yếu đƣợc thực hiện trên
các động cơ phun xăng điện tử . Trong khi đó , tại Việt Nam loại động cơ xăng xe
máy dùng bộ chế hòa khí là phƣ ơng tiê ̣n chiếm tỷ lệ lớn nhƣng chấ t lƣơ ̣ng kỹ thuâ ̣t
thấ p và mức tiêu hao nhiên liê ̣u cũng nhƣ nồ ng đô ̣ các thành phầ n khí xả đô ̣c ha ̣i
cao.
Xuất phát từ các yêu cầu của thực tiễn nêu trên và khả năng tự sản xuấ t khí
Brown phục vụ ngh iên cứu , NCS đã tiến hành luận án “Nghiên cứu sự thay đổi
tính năng kỹ thuật của động cơ đốt cháy cưỡng bức khi sử dụng hỗn hợp xăngkhí Brown” để ứng dụng việc dùng khí Brown vào động cơ xe máy nhằm giải quyết
vấn đề giảm ô nhiễm môi trường ở Việt Nam và tiết kiệm nhiên liệu hóa thạch.

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI TÍNH NĂNG KỸ
THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT CHÁY CƢỠNG BỨC KHI SỬ DỤNG
HỖN HỢP XĂNG VÀ KHÍ HHO
1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Radu Chiriac, Trƣờng ÐH Bách khoa Bucharest (năm 2006) cùng cộng sự đã
tiến hành nghiên cứu ứng dụng khí giàu hyđrô đƣơ ̣c ta ̣o ra tƣ̀ quá trình điê ̣n phân
nƣớc (hỗn hơ ̣p khí hyđrô-ôxy, khí Brown hay khí HHO ; sau đây đƣơ ̣c go ̣i thố ng
nhấ t là khí HHO ) trên động cơ 4 xylanh với dung tích 1,4 lít. Khí HHO đƣợc phun
vào đƣờng nạp với các giá trị lƣu lƣợng khác nhau (300, 500, 700 và 850 lít/giờ).
Động cơ hoạt động ở tải nhỏ, hỗn hợp đậm (=0,920,94) và hỗn hợp nhạt
(=1,181,2), tốc độ động cơ giữ nguyên ở 1600 vòng/phút [43].
Khi hoạt động ở hỗn hợp đậm (Hình 1.3), hiệu suất có ích của động cơ tăng

khi bổ sung khí HHO với lƣu lƣợng không quá lớn (nhỏ hơn 850 lít/giờ). Hiệu suất
có ích của động cơ đạt cực đại khi lƣu lƣợng của khí HHO là 300 lít/giờ, cao hơn
khoảng 7,4% so với động cơ nguyên bản.


6

Hình 1.3 Ảnh hưởng của khí HHO bổ sung đến hiệu suất có ích của động cơ ở các
góc đánh lửa, lưu lượng HHO khác nhau, hỗn hợp đậm [43]
Hình 1.3 cũng cho thấy rõ xu hƣớng giảm góc đánh lửa sớm khi bổ sung khí
HHO do tố c đô ̣ cháy của hỗ n hơ ̣p không khí , nhiên liê ̣u kế t hơ ̣p với khí HHO ở chế
đô ̣ hỗn hơ ̣p đâ ̣m này rấ t cao.
Khi hoạt động ở chế độ hỗn hợp nhạt, ở tất cả các giá trị lƣu lƣợng khí HHO
khác nhau, hiệu suất có ích của động cơ đều tăng lên, đạt cực đại khi lƣu lƣợng khí
HHO đạt giá trị 300 lít/giờ, tăng khoảng 50% so với trƣờng hơ ̣p sƣ̉ du ̣ng nhiên liê ̣u
xăng (Hình 1.4).

Hình 1.4 Ảnh hưởng của khí HHO bổ sung đến hiệu suất có ích của động cơ ở các
góc đánh lửa, lưu lượng HHO khác nhau, hỗn hợp nhạt [43]
Ngoài ra, ở chế độ hỗn hợp nhạt hơn này , góc đánh lửa sớm có ít ảnh hƣởng
hơn đế n hiê ̣u suấ t có ích của đô ̣ng cơ . Tuy nhiên, khi lƣơ ̣ng HHO bổ sung càng cao
thì cần thiết phải điều chỉnh giảm góc đánh lửa sớm.


7

Changwei Ji, Trƣờng ĐH Công nghệ Bắc Kinh (năm 2011) đã nghiên cứu
ảnh hƣởng của hỗn hợp hyđrô -ôxy cho động cơ 4 xylanh, đánh lửa đốt cháy cƣỡng
bức, dung tích 1,6 lít. Trong nghiên cứu của Changwei Ji, hỗn hợp hyđrô-ôxy không
đƣợc hòa trộn với nhau từ trƣớc mà chỉ đƣợc hòa tr

thông qua hai hệ thống cung cấp khí riêng biệt

ộn với nhau trên đƣờng nạp

[25,26,28] theo sơ đồ bố trí thƣ̉

nghiê ̣m đƣơ ̣c thể hiê ̣n trên Hiǹ h 1.5.

Hình 1.5 Sơ đồ tổng thể hệ thống cung cấp hỗn hợp khí hyđrô-ôxy cho động cơ
1. Bình ôxy; 2. Van điều chỉnh áp suất ôxy; 3. Thiết bị đo áp suất ôxy; 4. Thiết bị đo lưu lượng ôxy;
5. Bình hyđrô; 6. Van điều chỉnh áp suất hyđrô; 7. Thiết bị đo áp suất hyđrô; 8. Thiết bị đo lưu
lượng hyđrô; 9. Thiết bị đo lưu lượng khí nạp; 10. Bướm ga; 11. Van không tải; 12. Vòi phun ôxy;
13. Bộ ECU nguyên bản; 14. Bộ ECU mới; 15. Máy tính điều khiển; 16. Bình nhiên liệu; 17. Thiết
bị đo lưu lượng xăng; 18. Bơm nhiên liệu; 19. IC đánh lửa; 20. Vòi phun xăng; 21. Van chống cháy
ngược; 22. Vòi phun hyđrô; 23. Bugi có gắn cảm biến áp suất; 24. Cảm biến ôxy; 25. Phân tích hệ
số A/F; 26. ống lấy mẫu; 27. Thiết bị phân tích khí thải; 28. Thiết bị phân tích quá trình cháy; 29.
Bộ chuyển đổi A/D; 30. Bộ khuếch đại tín hiệu; 31. Cảm biến tốc độ; 32. Trục khuỷu; a. Tín hiệu từ
ECU cũ đến ECU mới; b1. Tín hiệu từ máy tính đến bộ ECU mới; b2. Tín hiệu từ bộ ECU mới đến
máy tính điều khiển

Thử nghiệm tại tốc độ 1400 vòng/phút, áp suất tuyệt đối đƣờng nạp (MAP)
đƣợc giữ ở giá trị 61,5 kPa, tỷ lệ khí phun vào chiếm 0%, 2% và 4% thể tích tổng
lƣợng khí nạp . Nhằ m mô phỏng viê ̣c phun khí HHO vào đƣờng na ̣p

, lƣợng khí

hyđrô-ôxy phun vào đƣơ ̣c điề u chin
̉ h nhằ m đa ̣t tỷ lê ̣ 2:1 theo thể tić h thông qua điều
chỉnh thời gian mở của hai vòi phun. Hệ số dƣ lƣợng không khí giữ ở giá trị lý

8

tƣởng ( = 1) bằng cách giảm lƣợng xăng phun vào đƣờng nạp. Tỷ lệ thể tích của
hỗn hợp (HHO) và của hyđrô (Hyđrô) đƣợc tính toán nhƣ sau:
HHO = [(QHyđrô + QÔxy) / (QHyđrô + QÔxy + QAir)] x 100%
Hyđrô = [QHyđrô / (QHyđrô + QAir)] x 100%
Kế t quả thƣ̉ nghiê ̣ m cho thấy , ở mọi giá trị của hệ số dƣ lƣợng không khí

,

hiệu suất có ích và áp suất có ích trung bình (Bmep) của động cơ tăng khi bổ sung
khí hyđrô và hỗn hợp hyđrô+ôxy vào đƣờng nạp (Hình 1.6).

Hình 1.6 Diễn biến hiệu suất có ích và áp suất có ích trung bình theo hệ số dư
lượng không khí và tỷ lệ H2 hay hỗn hợp 2H2+O2 so với tổ ng lượng khí nạp
Khi phun khí hyđrô và hỗn hợp hyđrô-ôxy vào đƣờng nạp động cơ với tỷ lệ
lần lƣợt là 2% và 4% thể tích tổng lƣợng khí nạp đi vào xylanh, ở các giá trị  nhỏ,
cùng một tỷ lệ , hiệu suất có ích của động cơ khi phun hỗn hợp hyđrô -ôxy thấp hơn
so với khi chỉ phun hyđrô , tuy nhiên khi  tăng dần thì có chiều hƣớng ngƣợc lại .
Điều này có thể giải thích thông qua mật độ năng lƣợng ta ̣i mỗi giá tri ̣

 của hỗn

hợp (xăng+không khí+hyđrô-ôxy) cao hơn so với (xăng+không khí+hyđrô) nên làm
tăng nhiệt độ cháy trong xylanh, gia tăng tổn thất nhiệt. Khi tăng hệ số dƣ lƣợng
không khí  đến ngƣỡng hỗn hợp nghèo, do có thêm ôxy trong hỗn hợp nên giúp
cho quá trình cháy hoàn toàn hơn ở chế độ này, vì vậy, hiệu suất có ích của động cơ
khi phun hỗn hợp hyđrô -ôxy cao hơn khi chỉ phun hyđrô trong vùng hỗn hợp
nghèo. Áp suất có ích trung bình của động cơ khi chỉ phun hyđrô ở giá trị

 lớn

(hỗn hợp nghèo) cao hơn so với xăng, tuy nhiên khi  nhỏ, giá trị này lại thấp hơn
giá trị của động cơ nguyên bản. Ở chế độ này, lƣợng không khí không đủ để đốt