NGHIÊN cứu sử DỤNG NHIÊN LIỆU DIMETHYL ETHER (DME) CHO ĐỘNG cơ DIESEL cỡ NHỎ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

NGUYỄN LAN HƯƠNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU
DIMETHYL ETHER (DME) CHO ĐỘNG CƠ DIESEL
CỠ NHỎ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
CHUYÊN NGÀNH: KHAI THÁC, BẢO TRÌ TÀU THỦY

HẢI PHÒNG, NĂM 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

NGUYỄN LAN HƯƠNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU
DIMETHYL ETHER (DME) CHO ĐỘNG CƠ DIESEL
CỠ NHỎ

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

CHUYÊN NGÀNH: KHAI THÁC, BẢO TRÌ TÀU THỦY
MÃ SỐ: 62520116

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS.TS. LƯƠNG CÔNG NHỚ - ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
2. PGS.TS. PHẠM HỮU TUYẾN - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

HẢI PHÒNG, NĂM 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, hình
ảnh, kết quả trình bày trong luận án này là trung thực và chưa từng được sử dụng
để bảo vệ một học vị nào trước đây.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án này đã
được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án đều được chỉ rõ nguồn gốc.
Hải Phòng, ngày

tháng năm 2015

Tác giả

Nguyễn Lan Hương

i


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, Viện Đào
tạo Sau đại học trường Đại học Hàng Hải Việt Nam đã cho phép tôi thực hiện

luận án tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam.
Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Đào tạo Sau đại học trường Đại học Hàng
Hải Việt Nam, Viện Cơ khí Động lực, Bộ môn Động cơ đốt trong và Phòng thí
nghiệm Động cơ đốt trong trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Bộ môn Động cơ
đốt trong và Phòng thí nghiệm Động cơ đốt trong trường Đại học Chulalongkorn,
Thái Lan đã hỗ trợ và giúp đỡ trong suốt quá trình tôi làm luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lương Công Nhớ và TS Phạm Hữu
Tuyến 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 xin chân thành biết ơn Quý thầy, cô Bộ môn và Phòng thí nghiệm
Động cơ đốt trong - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội luôn giúp đỡ và dành cho
tôi những điều kiện hết sức thuận lợi để hoàn thành luận án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Hàng hải Việt
Nam, Ban chủ nhiệm Khoa Cơ khí và các thầy cô trong Khoa đã hậu thuẫn và
động viên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu học tập.
Tôi xin chân thành cảm ơn GS.TS Kanit Wattanavichien đã giúp đỡ và tạo
điều kiện thuận lợi cho tôi để hoàn thành luận án này.
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 chỉnh 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.
Hải Phòng, ngày tháng năm 2015
Tác giả
Nguyễn Lan Hương

ii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... ii
MỤC LỤC ............................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ....................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................. vii
MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1
Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ......................................... 5
1.1. Nhiên liệu thay thế sử dụng trên động cơ đốt trong ................................... 5
1.1.1. Sự cần thiết phải sử dụng nhiên liệu thay thế ................................... 5
1.1.2. Các loại nhiên liệu thay thế thường dùng ......................................... 5
1.2. Nguồn gốc và đặc điểm tính chất nhiên liệu Dimethyl Ether ..................... 7
1.2.1. Nguồn gốc nhiên liệu Dimethyl Ether ............................................... 7
1.2.2. Quy trình sản xuất DME ................................................................... 7
1.2.3. Tính chất lý hóa của nhiên liệu DME ............................................... 9
1.3. Tình hình sản xuất DME trên thế giới và ở Việt Nam ............................. 11
1.3.1. Tình hình sản xuất DME trên thế giới............................................. 11
1.3.2. Tình hình sản xuất DME ở Việt Nam .............................................. 12
1.4. Hệ thống cung cấp nhiên liệu DME cho động cơ đốt trong ..................... 15
1.4.1. Yêu cầu của hệ thống cung cấp nhiên liệu DME ............................ 15
1.4.2. Hệ thống cung cấp nhiên liệu DME sử dụng bơm cao áp đơn
kiểu Bosch ................................................................................................. 16
1.4.3. Hệ thống cung cấp nhiên liệu DME kiểu bình tích áp (common
rail) ............................................................................................................ 18
1.5. Một số kết quả nghiên cứu sử dụng DME làm nhiên liệu cho động cơ
diesel ................................................................................................................ 19
1.5.1. Một số kết quả nghiên cứu trên thế giới.......................................... 19
1.5.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt nam .................................................... 25
1.6. Kết luận chương 1 ..................................................................................... 25

iii


Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU DIMETHYL
ETHER CHO ĐỘNG CƠ DIESEL .................................................................. 27
2.1. Lý thuyết quá trình cháy trong động cơ khi sử dụng diesel và DME ....... 27
2.1.1. Quá trình hình thành hỗn hợp và cháy trong động cơ diesel ......... 27
2.1.2. Quá trình hình thành hỗn hợp và cháy trong động cơ diesel khi
sử dụng DME ............................................................................................ 32
2.2. Cơ sở lý thuyết mô phỏng chu trình công tác động cơ diesel khi sử dụng
DME ................................................................................................................. 38
2.2.1. Phương trình nhiệt động thứ nhất ................................................... 38
2.2.2. Mô hình truyền nhiệt ....................................................................... 40
2.2.3. Mô hình cháy ................................................................................... 44
2.2.5. Mô hình lọt khí ................................................................................ 50
2.2.6. Mô hình tính toán các thành phần phát thải ................................... 50
2.2.7. Mô hình nhiên liệu........................................................................... 52
2.3. Kết luận chương 2 ..................................................................................... 53
Chương 3 NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG CHU TRÌNH CÔNG TÁC ĐỘNG
CƠ DIESEL KHI SỬ DỤNG DME .................................................................. 55
3.1. Nghiên cứu xây dựng mô hình động cơ diesel khi sử dụng DME ........... 55
3.1.1. Đối tượng mô phỏng ....................................................................... 55
3.1.2. Xây dựng mô hình mô phỏng .......................................................... 56
3.2. Kết quả nghiên cứu mô phỏng .................................................................. 59
3.2.1. Kết quả mô phỏng động cơ Kubota RT140 khi dùng 100%
DME .......................................................................................................... 59
3.2.2. Nghiên cứu mô phỏng động cơ Kubota RT 140 khi thay đổi
góc phun sớm với nhiên liệu DME ............................................................ 82
3.2.3. Nghiên cứu mô phỏng động cơ diesel sử dụng nhiên liệu hỗn
hợp DME/diesel ......................................................................................... 83

3.3. Kết luận chương 3 ..................................................................................... 92
Chương 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TÍNH NĂNG KỸ THUẬT VÀ
PHÁT THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL KHI SỬ DỤNG DIMETHYL ETHER . 94

iv


4.1. Mục đích thử nghiệm ................................................................................ 94
4.2. Thiết lập thử nghiệm trên băng thử ........................................................ 944
4.2.1. Sơ đồ hệ thống thử nghiệm ............................................................ 944
4.2.2. Xây dựng hệ thống cung cấp nhiên liệu DME cho động cơ
diesel........................................................................................................ 955
4.2.3. Các trang thiết bị thử nghiệm chính ............................................. 966
4.2.4. Động cơ và nhiên liệu thử nghiệm .................................................. 99
4.2.5. Chế độ thử nghiệm .......................................................................... 99
4.2.6. Kết quả thử nghiệm ..................................................................... 1000
4.3. Nghiên cứu thử nghiệm đánh giá chất lượng tia phun nhiên liệu DME . 111
4.3.1. Điều kiện thử nghiệm .................................................................... 111
4.3.2. So sánh tia phun nhiên liệu diesel và DME .................................. 112
4.4. Kết luận chương 4 ................................................................................. 1133
KẾT LUẬN CHUNG VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN ................... 115
1. Kết luận chung ......................................................................................... 1155
2. Phương hướng phát triển ......................................................................... 1166
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN
ÁN .................................................................................................................... 1177
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 1199
PHỤ LỤC ...................................................................................................... 12121

v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu

Diễn giải

CO

Cácbon mônôxit

HC

Hyđro cácbon

PM

Phát thải hạt

DME

Dimethyl ether

LPG

Liquefied petroleum gas

CO2

Cacbon Dioxit



Hệ số dư lượng không khí

AVL-Boost

Phần mềm mô phỏng quá trình nhiệt động trong động cơ

AVL-MCC

Mô hình cháy trong động cơ diesel do hãng AVL phát triển

MP

Mô phỏng

TN

Thực nghiệm

A/F

Tỷ lệ không khí/nhiên liệu lý thuyết

vi


DANH MỤC CÁC BẢNG
STT

Tên bảng

Trang

Bảng 1.1. Điều kiện phản ứng của tổng hợp DME trực tiếp [8] ............................ 8
Bảng 1.2. Một số tính chất của DME so với nhiên liệu diesel [10] ..................... 10
Bảng 2.1. Các hệ số của công thức trao đổi nhiệt tại cửa nạp và thải [30] .......... 44
Bảng 2.2. Chuỗi phản ứng hình thành NOx ......................................................... 51
Bảng 3.1. Thông số kỹ thuật động cơ Kubota RT140 ......................................... 56
Bảng 3.2. Các phần tử được lựa chọn để xây dựng mô hình ............................... 57
Bảng 3.3. Một số thông số định nghĩa nhiên liệu DME và diesel ....................... 57
Bảng 3.4. Thể tích nhiên liệu diesel/chu trình xác định từ thực nghiệm ............. 60
Bảng 3.5. So sánh kết quả mô phỏng động cơ khi dùng diesel và DME ............. 61
Bảng 3.6. Áp suất trong xylanh khi dùng diesel và DME tại 1400 v/ph ............. 62
Bảng 3.7. Tốc độ thay đổi áp suất trong xylanh khi dùng diesel và DME tại 1400 v/ph . 63
Bảng 3.8. Tốc độ tỏa nhiệt trong xylanh của diesel và DME tại 1400 v/ph ........ 65
Bảng 3.9. Tốc độ thay đổi nhiệt độ trong xylanh khi dùng diesel và DME tại
1400 v/ph .............................................................................................................. 66
Bảng 3.10. Nhiệt độ cháy trong xylanh của diesel và DME tại 1400 v/ph .......... 67
Bảng 3.11. Hệ số truyền nhiệt khi dùng diesel và DME tại 1400 v/ph ............... 68
Bảng 3.12. Thể tích nhiên liệu DME/chu trình .................................................... 69
Bảng 3.13. So sánh kết quả mô phỏng động cơ khi dùng diesel và DME ........... 70
Bảng 3.14. Áp suất trong xylanh khi dùng diesel và DME tại 1400 v/ph ........... 71
Bảng3.15. Tốc độ thay đổi áp suất trong xylanh khi dùng diesel và DME tại 1400
v/ph (Tăng DME) ................................................................................................. 72
Bảng 3.16. Tốc độ tỏa nhiệt trong xylanh của diesel và DME tại 1400 v/ph (Tăng DME) 74
Bảng 3.17. Tốc độ thay đổi nhiệt độ của diesel và DME tại 1400 v/ph .............. 75
Bảng 3.18. Nhiệt độ cháy trong xylanh của diesel và DME tại 1400 v/ph (Tăng DME) 76
Bảng 3.19. Hệ số truyền nhiệt trong xylanh của diesel và DME tại 1400 v/ph

(Tăng DME) ......................................................................................................... 77
Bảng 3.20. So sánh thành phần phát thải của động Kubota RT140 ..................... 78

vii


Bảng 3.21. Kết quả mô phỏng khi thay đổi góc phun sớm tại 1400 vòng/phút với
DME ..................................................................................................................... 82
Bảng 3.22. Lượng nhiên liệu cấp cho chu trình trong các trường hợp 0%, 25%,
50%, 75%, 100% DME ........................................................................................ 84
Bảng 3.23. Mô men của động cơ khi sử dụng 0%, 25%, 50%, 75%, 100% DME .. 85
Bảng 3.24. Suất tiêu hao nhiên liệu hỗn hợp khi sử dụng 0%, 25%, 50%, 75%,
100% DME ............................................................................................................ 86
Bảng 3.25. Phát thải NOx khi sử dụng 0%, 25%, 50%, 75%, 100% DME ......... 87
Bảng 3.26. Phát thải CO khi sử dụng 0%, 25%, 50%, 75%, 100% DME ........... 88
Bảng 3.27. Muội than khi sử dụng 0%, 25%, 50%, 75%, 100% DME ............... 89
Bảng 4.1. Thể tích nhiên liệu diesel và DME tiêu thụ trong một chu trình ..... 1000
Bảng 4.2. So sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng khi sử dụng diesel ....... 1000
Bảng 4.3. So sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng khi sử dụng DME ....... 1011
Bảng 4.4. So sánh mô men và suất tiêu hao nhiên liệu khi dùng diesel và DME.. 1033
Bảng 4.5. So sánh nhiệt độ khí xả khi dùng diesel và DME ............................ 1044
Bảng 4.6. So sánh thành phần độ khói khi dùng diesel và DME ..................... 1055
Bảng 4.7. Suất tiêu hao nhiên liệu thay đổi theo mô men................................ 1066
Bảng 4.8. Nhiệt độ khí xả thay đổi theo mô men............................................. 1088
Bảng 4.9. Chiều dài và góc của tia phun ............................................................ 113

viii


DANH MỤC CÁC HÌNH

STT

Tên hình

Trang

Hình 1.1. Cấu trúc phân tử DME ........................................................................... 9
Hình 1.2. Rãnh xoắn thay đổi hành trình ............................................................ 16
Hình 1.3. Hệ thống cung cấp nhiên liệu DME sử dụng bơm cao áp đơn kiểu
Bosch .................................................................................................................... 18
Hình 1.4. Cơ cấu xả trong bơm cao áp ................................................................. 18
Hình 1.5. Hệ thống cung cấp nhiên liệu DME kiểu bình tích áp ........................ 19
Hình 1.6. Áp suất phun của DME và diesel ........................................................ 20
Hình 1.7. Suất tiêu hao nhiên liệu diesel và DME theo tốc độ động cơ .............. 20
Hình 1.8. Hàm lượng NOx ở tốc độ 2200 v/ph .................................................... 20
Hình 1.9. Độ khói ở tốc độ 2200 v/ph ................................................................. 20
Hình 1.10. Quá trình phát triển tia phun của DME ở các điều kiện áp suất và
nhiệt độ phòng thí nghiệm.................................................................................... 21
Hình 1.11. Suất tiêu hao năng lượng trong quá trình cháy với các nhiên liệu khác nhau 22
Hình 1.12. Phát thải NOx với các nhiên liệu ....................................................... 22
Hình 1.13. So sánh phát thải CO và HC ............................................................. 22
Hình1.14. DME phun vào Nitrogen ở 15 bar, 0,875 ms sau khi phun ................ 24
Hình 1.15. Diesel phun vào Nitrogen ở 15 bar, 0,875 ms sau khi phun ......... 24
Hình 1.16. So sánh hàm lượng phát thải khi sử dụng DME và diesel ................ 24
Hình 2.1. Các giai đoạn của quá trình cháy ......................................................... 28
Hình 2.2. Các đường đặc tính phun nhiên liệu .................................................... 30
Hình 2.3. Sơ đồ cấu tạo của tia nhiên liệu ........................................................... 32
Hình 2.4. Phản ứng oxi hóa DME của Curran ..................................................... 34
Hình 2.5. Hình ảnh của chùm tia phun của DME và Diesel ................................ 34
Hình 2.6. Đặc điểm tia phun của DME và diesel khi phun vào môi trường có

nhiệt độ ................................................................................................................. 35
Hình 2.7. Đặc tính phun của DME và diesel khi phun vào môi trường có nhiệt độ
T a = 773 K và áp suất

pa

= 31 bar ...................................................................... 36

ix


Hình 2.8. Quá trình bắt cháy của tia DME và diesel ........................................... 37
Hình 2.9. Thời gian cháy trễ của DME và diesel] .............................................. 38
Hình 3.1. Động cơ Kubota RT140 ....................................................................... 55
Hình 3.2. Sơ đồ khối ............................................................................................ 58
Hình 3.3. Mô hình động cơ Kubota RT140 ......................................................... 59
Hình 3.4. Mô men và suất tiêu hao nhiên liệu mô phỏng trường hợp cùng vct.... 61
Hình 3.5. Áp suất trong xylanh khi dùng diesel và DME tại 1400 v/ph .............. 62
Hình 3.6. Tốc độ thay đổi áp suất trong xylanh khi dùng diesel và DME tại
1400 v/ph .............................................................................................................. 64
Hình 3.7. Phần thể tích đã cháy của diesel và DME tại 1400 v/ph ...................... 65
Hình 3.8. Tốc độ tỏa nhiệt trong xylanh khi dùng diesel và DME tại 1400 v/ph 66
Hình 3.9. Tốc độ thay đổi nhiệt độ trong xylanh khi dùng diesel và DME tại
1400 v/ph .............................................................................................................. 67
Hình 3.10. Nhiệt độ cháy trong xylanh khi dùng diesel và DME tại 1400 v/ph.. 68
Hình 3.11. Hệ thống truyền nhiệt trong xylanh của diesel và DME tại
1400 vòng/phút..................................................................................................... 69
Hình 3.12. Đặc tính mô men và suất tiêu hao nhiên liệu mô phỏng của diesel và
DME ..................................................................................................................... 70
Hình 3.13. Áp suất trong xylanh khi dùng diesel và DME tại 1400 v/ph ............ 71

Hình 3.14. Tốc độ thay đổi áp suất trong xylanh khi dùng diesel và DME tại
1400 v/ph .............................................................................................................. 73
Hình 3.15. Phần thể tích đã cháy khi dùng diesel và DME tại 1400 v/ph ........... 73
Hình 3.16. Tốc độ tỏa nhiệt trong xylanh khi dùng diesel và DME tại 1400 v/ph... 75
Hình 3.17. Độ tăng nhiệt độ trong xylanh khi dùng diesel và DME tại 1400 v/ph .. 76
Hình 3.18. Nhiệt độ cháy trong xylanh khi dùng diesel và DME tại 1400 v/ph.. 77
Hình 3.19. Hệ số truyền nhiệt trong xy lanh của diesel và DME tại 1400 v/ph .. 77
Hình 3.20. Phát thải NOx ..................................................................................... 79
Hình 3.21. Phát thải CO ....................................................................................... 79
Hình 3.22. Phát thải muội than............................................................................. 79
Hình 3.23. Phát thải NOx trong xy lanh .............................................................. 80

x


Hình 3.24. Phát thải CO trong xy lanh ................................................................. 81
Hình 3.25. Phát thải muội than trong xy lanh ...................................................... 81
Hình 3.26. Mô men của động cơ ở vòng quay 1400 v/ph .................................... 82
Hình 3.27. Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ ở vòng quay 1400 v/ph ........... 83
Hình 3.28. Mô men của động cơ khi sử dụng khi sử dụng hỗn hợp DME và diesel 85
Hình 3.29. Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ khi sử dụng hỗn hợp DME và
diesel..................................................................................................................... 86
Hình 3.30. Phát thải NOx khi sử dụng hỗn hợp DME và diesel .......................... 87
Hình 3.31. Phát thải NOx khi sử dụng hỗn hợp DME và diesel .......................... 88
Hình 3.32. Phát thải muội than khi sử dụng hỗn hợp DME và diesel ................. 89
Hình 3.33. Tốc độ tỏa nhiệt trong xy lanh khi sử dụng hỗn hợp DME và diesel tại
1400 v/ph .............................................................................................................. 90
Hình 3.34. Tốc độ tỏa nhiệt trong xy lanh khi sử dụng hỗn hợp DME và diesel tại
1700 v/ph .............................................................................................................. 90
Hình 3.35. Tốc độ tỏa nhiệt trong xy lanh khi sử dụng hỗn hợp DME và diesel tại

2100 v/ph .............................................................................................................. 91
Hình 3.36. Áp suất trong xy lanh khi sử dụng hỗn hợp DME và diesel tại 1400 v/ph.. 91
Hình 3.37. Áp suất trong xy lanh khi sử dụng hỗn hợp DME và diesel tại 1700 v/ph.. 92
Hình 3.38. Áp suất trong xy lanh khi sử dụng hỗn hợp DME và diesel tại 2100 v/ph.. 92
Hình 4.1. Sơ đồ băng thử động cơ ..................................................................... 955
Hình 4.2. Hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel .................................................. 955
Hình 4.3. Hệ thống cung cấp DME cho động cơ Kubota .................................. 966
Hình 4.4. Phanh động cơ theo nguyên lý phanh thủy lực .................................. 977
Hình 4.5. Nguyên lý thiết bị đo tốc độ ............................................................... 977
Hình 4.6. Cấu tạo cảm biến đo nhiệt độ ............................................................. 988
Hình 4.7. Mô men thực nghiệm và mô phỏng với nhiên liệu diesel ................ 1011
Hình 4.8. Suất tiêu hao nhiên liệu thực nghiệm và mô phỏng với nhiên liệu diesel
.......................................................................................................................... 1011
Hình 4.9. Mô men thực nghiệm và mô phỏng với nhiên liệu DME ................ 1022
Hình 4.10. Suất tiêu hao nhiên liệu thực nghiệm và mô phỏng với nhiên liệu DME 1022

xi


Hình 4.11. Mô men của động cơ với nhiên liệu diesel và DME ...................... 1044
Hình 4.12. Suất tiêu hao nhiên liệu với nhiên liệu diesel và DME .................. 1044
Hình 4.13. Nhiệt độ khí xả khi dùng diesel và DME ....................................... 1055
Hình 4.14. Muội than của động cơ RT140 dùng diesel và DME .................... 1066
Hình 4.15. Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ tại tốc độ 1400 v/ph ............ 1077
Hình 4.16. Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ tại tốc độ 1700 v/ph ............ 1077
Hình 4.17. Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ tại tốc độ 2100 v/ph ............ 1088
Hình 4.18. Nhiệt độ khí xả tại tốc độ 1400 v /ph ............................................. 1099
Hình 4.19. Nhiệt độ khí xả tại tốc độ 1700 v /ph ............................................. 1099
Hình 4.20. Nhiệt độ khí xả tại tốc độ 2100 v /ph ............................................. 1100
Hình 4.21. Áp suất trong xylanh với mô men 15,56 Nm tại 1400 v/ph........... 1100

Hình 4.22. Áp suất trong xylanh với mô men 15,56 Nm tại 1700 v/ph ........... 1111
Hình 4.23. Áp suất trong xylanh với mô men 15,56 Nm tại 2100 v/ph ........... 1111
Hình 4.24. Kết cấu vòi phun .............................................................................. 112
Hình 4.25. Hình ảnh tia phun nhiên liệu diesel và DME .................................. 112

xii


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Động cơ đốt trong nói chung và động cơ diesel nói riêng hiện nay thường
sử dụng nhiên liệu được chưng cất từ dầu mỏ như xăng và dầu diesel. Trước nhu
cầu khai thác ngày càng lớn nguồn nhiên liệu hóa thạch đang có xu hướng cạn
kiệt dần. Bên cạnh đó, động cơ sử dụng diesel truyền thống phát thải nhiều chất
độc hại như carbonmonoxide (CO), hydrocarbon (HC), nitrogen oxide (NOx),
các chất thải dạng hạt (PM)…gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng tới sức khỏe
con người. Vì thế, việc tìm kiếm nguồn nhiên liệu sạch, có khả năng tái tạo để
thay thế dầu mỏ là vấn đề cấp thiết, đã và đang được quan tâm trên toàn thế giới
cũng như ở Việt Nam.
Động cơ diesel là nguồn động lực có hiệu suất cao được ứng dụng trong
nhiều lĩnh vực đặc biệt là trên các phương tiện vận tải hạng nặng. Nhiên liệu thay
thế một phần hoặc toàn bộ diesel khoáng sử dụng cho động cơ diesel có thể kể
đến như dầu thực vật, diesel sinh học, LPG… và Dimethyl ether. Dimethyl ether
(DME) được chế biến và sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau như
sinh khối, than, khí thiên nhiên… Một số nghiên cứu trên thế giới đã cho thấy
hiệu quả và các vấn đề đặt ra khi sử dụng DME làm nhiên liệu cho động cơ
diesel.
Ở Việt Nam, việc nghiên cứu ứng dụng xăng sinh học và diesel sinh học
đã được quan tâm khuyến khích qua đề án phát triển nhiên liệu sinh học và lộ
trình áp dụng E5, E10 đã được chính phủ phê duyệt. Tuy nhiên, việc thực hiện lộ

trình áp dụng nhiên liệu sinh học trong thực tế còn gặp nhiều khó khăn. Cùng với
mục tiêu góp phần đảm bảo an ninh năng lượng, giảm thiểu môi trường và phát
huy ưu thế về nguồn nguyên liệu sẵn có, việc nghiên cứu sử dụng DME làm
nhiên liệu cho động cơ diesel đang lưu hành ở Việt Nam là cần thiết. Để có thể
triển khai rộng rãi, cần có những nghiên cứu cơ bản đánh giá ảnh hưởng của
DME tới tính năng kinh tế, kỹ thuật và phát thải của động cơ diesel, đề xuất giải
pháp đảm bảo tính năng động cơ diesel khi sử dụng DME cũng như phương án

1


cung cấp DME cho động cơ diesel. Do những nghiên cứu như vậy hiện còn rất
hạn chế ở Việt Nam nên đề tài này được thực hiện nhằm bước đầu giải quyết các
vấn đề nêu trên.
2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
2.1. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu đánh giá tính năng kinh tế, kỹ thuật và phát thải động cơ
diesel thông thường khi sử dụng nhiên liệu DME, đề xuất giải pháp thay đổi
thông số điều chỉnh nhằm đảm bảo tính năng kỹ thuật của động cơ. Qua đó đánh
giá được khả năng sử dụng DME cho động cơ diesel cỡ nhỏ phổ biến ở Việt
Nam.
2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận án là động cơ Kubota RT140 do hãng
Kubota (Nhật Bản) sản xuất, đây là động cơ diesel 4 kỳ, 1 xylanh, ứng dụng trên
các máy nông nghiệp hiện có nhiều ở Việt Nam.
- Nghiên cứu mô phỏng thực hiện trên phần mềm AVL Boost tại phòng
thí nghiệm Động cơ đốt trong-Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
- Nghiên cứu thực nghiệm về chất lượng tia phun DME, công suất, suất
tiêu hao nhiên liệu, độ khói của động cơ cũng như thay đổi bơm cao áp phù hợp
khi sử dụng DME được thực hiện tại phòng thí nghiệm động cơ đốt trongTrường Đại học Bách khoa Hà Nội và phòng thí nghiệm Động cơ đốt trongTrường Đại học Chulalongkorn, Thái Lan.

3. Phương pháp nghiên cứu
Luận án kết hợp nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm
3.1. Nghiên cứu lý thuyết
- Tổng hợp và phân tích các nghiên cứu trên thế giới về các quá trình cung
cấp nhiên liệu, hình thành hỗn hợp và cháy trong động cơ diesel khi sử dụng
nhiên liệu DME;

2


- Nghiên cứu tính toán mô phỏng chu trình công tác động cơ diesel sử
dụng diesel, DME và hỗn hợp diesel/DME theo các tỷ lệ khác nhau bằng phần
mềm chuyên dụng AVL Boost.
3.2. Nghiên cứu thực nghiệm
- Nghiên cứu tia phun DME thực hiện trên thiết bị cân chỉnh vòi phun.
Động cơ sử dụng DME được thử nghiệm trên băng thử động cơ với trang bị phù
hợp và hệ thống cung cấp DME đảm bảo duy trì DME ở dạng lỏng đáp ứng yêu
cầu nghiên cứu.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
4.1. Ý nghĩa khoa học
+ Xây dựng được mô hình mô phỏng chu trình công tác động cơ diesel sử
dụng nhiên liệu DME có độ chính xác phù hợp phục vụ nghiên cứu.
+ Đánh giá định lượng được ảnh hưởng của hỗn hợp nhiên liệu
DME/diesel với các tỷ lệ khác nhau, của nhiên liệu DME với góc phun sớm khác
nhau tới tính năng kinh tế kỹ thuật và phát thải động cơ diesel qua mô phỏng và
thực nghiệm.
+ Đóng góp vào các nghiên cứu về sử dụng DME làm nhiên liệu cho động
cơ diesel ở Việt Nam và trên thế giới.
4.2. Ý nghĩa thực tiễn
+ Bước đầu đánh giá được khả năng ứng dụng nhiên liệu DME trên động

cơ diesel truyền thống.
+ Góp phần thúc đẩy việc nghiên cứu và sử dụng nhiên liệu mới, nhiên
liệu thay thế nói chung, DME nói riêng ở Việt Nam nhằm giải quyết vấn đề an
ninh năng lượng và giảm ô nhiễm môi trường.
5. Nội dung nghiên cứu
Thuyết minh của đề tài được trình bày gồm các phần như sau:
- Mở đầu
- Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu

3


- Chương 2. Cơ sở lý thuyết sử dụng nhiên liệu Dimethyl ether cho động
cơ diesel
- Chương 3. Nghiên cứu mô phỏng chu trình công tác động cơ diesel khi
sử dụng Dimethyl ether
- Chương 4. Nghiên cứu thực nghiệm tính năng kỹ thuật và phát thải động
cơ diesel khi sử dụng Dimethyl ether
- Kết luận chung và phương hướng phát triển.

4


Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Nhiên liệu thay thế sử dụng trên động cơ đốt trong
1.1.1. Sự cần thiết phải sử dụng nhiên liệu thay thế
Từ những năm 1970, trước áp lực của các cuộc khủng hoảng dầu mỏ và
vấn đề giảm thải các chất gây ô nhiễm môi trường, nhiều nước trên thế giới đã
hoạch định những chính sách nghiên cứu sử dụng nhiên liệu thay thế cho nguồn
nhiên liệu gốc dầu mỏ trên các động cơ đốt trong nói chung, động cơ diesel nói

riêng. Đây cũng là hướng nghiên cứu được các nhà khoa học và chính phủ Việt
Nam quan tâm trong thời gian gần đây.
Nhiên liệu thay thế được dùng phổ biến hiện nay gồm các loại nhiên liệu
sinh học (xăng sinh học, diesel sinh học, khí sinh học...), hydro, khí thiên nhiên,
khí hóa lỏng…
Ở Việt Nam, với số lượng phương tiện xe máy khoảng 40 triệu chiếc, ô tô
khoảng 2 triệu chiếc hàng năm tiêu tốn lượng nhiên liệu lớn cũng như phát ra
lượng khí thải độc hại đáng kể ra môi trường. Theo số liệu thống kê của Bộ Giao
thông Vận tải năm 2010, ô nhiễm không khí ở đô thị do các hoạt động giao thông
vận tải chiếm tỷ lệ khoảng 70%. Để khắc phục dần các vấn đề về ô nhiễm, năm
2007 Thủ tướng Chính phủ đã ký quyết định số 177/2007 / QĐ-TTg về việc phê
duyệt đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025.
Theo đó, nhiên liệu sinh học sẽ đáp ứng 1% nhu cầu xăng dầu quốc gia vào năm
2015 và là 5% vào năm 2025. Song song với nhiên liệu sinh học, các chính sách
khuyến khích nhằm phát triển và ứng dụng khí LPG, CNG cho phương tiện giao
thông cũng đang được xây dựng nhằm đa dạng hóa nguồn nhiên liệu thay thế.
1.1.2. Các loại nhiên liệu thay thế thường dùng
1.1.2.1. Cồn
Cồn thường được sử dụng để thay thế xăng làm nhiên liệu cho động cơ
đánh lửa cưỡng bức. Trong các loại cồn thì ethanol được sử dụng phổ biến nhất
nhờ tính chất vật lý, đặc tính cháy, khả năng ăn mòn chi tiết gần giống với xăng.
Ethanol sinh học có nguồn gốc từ thực vật có chứa tinh bột, đường như ngô, sắn,

5


mía, đồng thời có thể tận dụng các nguồn sinh khối là phụ phẩm trong nông
nghiệp (rơm, rạ, củi..) hoặc của quá trình sản xuất chế biến (rỉ đường..) để sản
xuất ethanol. Cồn có thể sử dụng ở dạng nguyên chất (E100) làm nhiên liệu cho
những động cơ được thiết kế phù hợp hoặc phối trộn với tỷ lệ nhất định cho động

cơ xăng thông thường. Sử dụng ethanol làm nhiên liệu giúp giảm hầu hết các
phát thải độc hại trong khí thải và do ethanol có trị số Octane cao nên có thể tăng
tỉ số nén để tăng hiệu suất động cơ.
1.1.2.2. Khí hoá lỏng (LPG)
LPG, viết tắt của khí dầu mỏ hoá lỏng Liquefied Petroleum Gas, gồm hai
thành phần chính là Butan (C4H10) và Propan (C3H8), tồn tại trong thiên nhiên ở
các mỏ dầu, mỏ khí và cũng thể sản xuất ở các nhà máy lọc dầu trong quá trình
chưng cất dầu thô. Ở điều kiện áp suất và nhiệt độ môi trường LPG ở dạng khí,
để tăng mật độ năng lượng trong quá trình tồn chứa, LPG được hóa lỏng ở áp
suất 6-8 bar. LPG có nhiệt trị cao, trị số Octan lớn nên phù hợp làm nhiên liệu
cho động cơ đốt cháy cưỡng bức. Bên cạnh đó, LPG cũng có thể sử dụng cho
động cơ diesel ở dạng lưỡng nhiên liệu LPG/diesel mà không yêu cầu thay đổi
kết cấu động cơ [9].
1.1.2.3. Khí thiên nhiên
Khí thiên nhiên (Natural Gas-NG) có thành phần chủ yếu là methane
(CH4) là một loại nhiên liệu sẵn có ở nhiều nơi nên giá thành tương đối rẻ. Khí
thiên nhiên có thể thay thế hoàn toàn xăng sử dụng cho động cơ đánh lửa cưỡng
bức với những động cơ được thiết kế phù hợp. Trị số Octan của khí thiên nhiên là
120-130 cao hơn xăng thông thường nên khả năng chống kích nổ cao hơn và có
thể nâng cao tỉ số nén để tăng hiệu suất của động cơ. Tuy nhiên nhược điểm của
khí thiên nhiên là cần nén áp suất cao hoặc hóa lỏng ở nhiệt độ khá thấp để tăng
mật độ năng lượng lưu trữ. Quá trình này yêu cầu tiêu tốn năng lượng lớn đồng
thời nguy hiểm trong quá trình vận hành khai thác phương tiện.
1.1.2.4. Diesel sinh học
Diesel sinh học (Biodiesel) là sản phẩm của quá trình chuyển đổi ester của
các loại dầu thực vật hoặc mỡ động vật. Về phương diện hóa học, diesel sinh học

6

là các methyl, ethyl ester của những acid béo, có tính chất tương tự như diesel
khoáng. Sử dụng biodiesel làm nhiên liệu cho động cơ diesel có nhiều ưu điểm vì
đây là nhiên liệu có khả năng tái tạo và chất lượng khí thải từ động cơ diesel
được cải thiện đáng kể, đặc biệt là thành phần muội than.
1.1.2.5. Dimethyl ether
Dimethyl ether (DME) được coi là nhiên liệu có nhiều tiềm năng sử dụng
trên động cơ đốt trong. Nghiên cứu tính năng kỹ thuật động cơ diesel khi sử dụng
DME là nội dung chính của luận án và sẽ được trình bày ở các phần tiếp theo.
1.2. Nguồn gốc và đặc điểm tính chất nhiên liệu Dimethyl Ether
1.2.1. Nguồn gốc nhiên liệu Dimethyl Ether
Dimethyl ether (DME) không phải là sản phẩm khí sẵn có trong tự nhiên
mà là sản phẩm tổng hợp từ khí tự nhiên, dầu mỏ, than đá hoặc chất hữu cơ vi
sinh, than bùn, chất thải lâm nghiệp như cành, ngọn và gốc cây tạp thừa thải
trong rừng, nguyên liệu sinh khối, khí thải công nghiệp, dầu nặng phế thải, khí
metane tận thu từ các quá trình xử lý chất thải…thông qua quá trình khí hóa.
1.2.2. Quy trình sản xuất DME
Với các nguồn nguyên liệu ở trên, quy trình chế biến DME có thể thực
hiện theo hai phương pháp: tổng hợp gián tiếp qua phản ứng khử nước trong
methanol và tổng hợp trực tiếp từ khí tổng hợp [8, 10].
- Phương pháp tổng hợp gián tiếp:
Theo quy trình này DME được chế biến qua hai bước, trong đó bước thứ
nhất là chuyển đổi khí tổng hợp thành methanol, tiếp theo là làm mất nước của
methanol với một chất xúc tác có tính axit. Phản ứng methanol mất nước xảy ra
dễ dàng với hầu hết các chất xúc tác ở phạm vi nhiệt độ tương đối thấp từ 250300°C ở trạng thái khí và không phụ thuộc nhiều vào áp suất. Khí tổng hợp có
thể được tạo ra qua việc khí hóa các nguồn sinh khối khác nhau, than hoặc tạo ra
từ nguồn khí thiên nhiên.
Các phản ứng liên quan trong quy trình sản xuất như sau:
+ Tổng hợp Methanol:

7

CO + 2H2 → CH3OH, ∆H0rxn = - 90,3kJ mol-1

(1.1)

CO2 + 3H2 → CH3OH + H2O, ∆H0rxn = -49,4 KJ mol-1

(1.2)

+ Khử nước trong methanol:
2CH3OH → CH3OCH3 + H2O, ∆H0rxn = -23,4 KJ mol-1

(1.3)

+ Phản ứng dịch chuyển nước-khí :
H2O + CO → CO2 + H2 , ∆H0rxn = -40,9 KJ mol-1

(1.4)

+ Phản ứng chung toàn bộ:
3H2 + 3CO → CH3OCH3+ CO2, ∆H0rxn = -258,6 KJ mol-1
và

4H2 + 2CO → CH3OCH3+ H2O, ∆H0rxn = -205. KJ mol-1

(1.5)
(1.6)

- Phương pháp tổng hợp trực tiếp

Trong phương pháp này, quá trình tổng hợp methanol và quá trình khử
nước được thực hiện kết hợp trong cùng một lò phản ứng tổng hợp DME.
Phương pháp này tiết kiệm hơn vì không cần các công đoạn tách riêng methanol
và chuẩn bị methanol cho phản ứng tổng hợp DME. Trước tiên, nguyên liệu (sinh
khối, than đá hoặc khí thiên nhiên) được chuyển đổi thành khí tổng hợp. Tiếp
theo methanol được tổng hợp từ khí tổng hợp (theo các phản ứng 1.1 và 1.2) và
chuyển đổi thành DME qua phản ứng methanol mất nước (phản ứng 1.3) một
cách liên tục nhờ có các chất xúc tác.
Trong tổng hợp trực tiếp DME, một loạt các nguyên liệu thành phần và điều
kiện hoạt động có thể được sử dụng. Sự hợp thành khí, nguồn từ khí và việc lựa
chọn chất xúc tác là các thông số quan trọng của quá trình. Điều kiện phản ứng
điển hình của tổng hợp trực tiếp DME được giới thiệu trong bảng 1.1 [8].
Bảng 1.1. Điều kiện phản ứng của tổng hợp DME trực tiếp [8]
Điều kiện phản ứng

Khoảng giá trị

Nhiệt độ (0 C)

240- 280

Áp suất ( bar)

30-80

Tỷ lệ ( H2/ CO)

0,5- 2,0

Tỷ lệ chất xúc tác(W/F)

[kg-cat.*h/kg-mol]

8

3,0- 8,0


1.2.3. Tính chất lý hóa của nhiên liệu DME
DME có công thức hóa học là CH3-O-CH3 (hình 1.1) là hợp chất hữu cơ
không màu, tồn tại ở thể khí dưới áp suất và nhiệt độ môi trường. Tương tự như
LPG, để tăng lượng năng lượng dự trữ trên đơn vị thể tích bình chứa, DME
thường được tồn chứa dưới dạng lỏng trong bình có áp suất từ 7 bar đến 10 bar.
DME ở thể khí có khối lượng riêng lớn hơn không khí nhưng khi ở thể lỏng khối
lượng riêng của DME chỉ bằng 2/3 so với nước [11].

Hình 1.1. Cấu trúc phân tử DME [11]

DME có nhiệt độ sôi -25,1oC nên trong điều kiện thường tồn tại dưới
dạng khí nhưng có thể hóa lỏng tương đối dễ dàng. Áp suất hóa lỏng của DME ở
200 C là 0,5 MPa, còn ở 380C là 0,6 MPa. DME có thể sản xuất chế biến thành
một loại khí gas hoá lỏng và còn được biết dưới tên methoxymethane,
oxybismethane, methyl ether, ether gỗ hay DME. Một số tính chất quan trọng
của DME được thể hiện trong bảng 1.2.
So với nhiên liệu diesel truyền thống, DME sử dụng trên động cơ có
những ưu nhược điểm cơ bản như sau:
- Ưu điểm:
+ Tỷ lệ hàm lượng hydro/cácbon cao nên quá trình cháy tạo ra ít phát thải CO2;
+ Nhiệt độ sôi thấp giúp DME bay hơi nhanh khi được phun vào trong
xylanh động cơ;
+ Hàm lượng ôxy cao cùng với không có mối liên kết C-C trong phân tử

dẫn đến quá trình cháy ít hình thành muội than;
+ Trị số Xêtan cao do nhiệt độ tự cháy thấp và khả năng bay hơi nhanh,
dẫn đến chất lượng quá trình cháy được cải thiện;

9


+ Không chứa lưu huỳnh nên không hình thành H2SO4 và các thành phần
hạt sulfate trong khí thải, giúp giảm ô nhiễm môi trường và tăng tuổi thọ của các
bộ xử lý xúc tác.
- Nhược điểm:
+ Nhiệt trị thấp hơn so với diesel do có chứa ôxy trong phân tử, vì vậy để
đảm bảo công suất động cơ không thay đổi cần cung cấp một lượng nhiên liệu
lớn hơn;
+ Độ nhớt thấp và tính bôi trơn kém dẫn đến tăng khả năng lọt nhiên liệu,
gây mòn bề mặt của các chi tiết chuyển động trong hệ thống phun nhiên liệu;
+ Mô đun đàn hồi thấp dẫn đến công tiêu hao cho bơm nhiên liệu cao hơn
(khoảng 10%);
Qua đó có thể thấy DME là nguồn nhiên liệu thay thế có nhiều triển vọng
hiện nay, tuy nhiên động cơ cũng cần có những thay đổi phù hợp.
Bảng 1.2. Một số tính chất của DME so với nhiên liệu diesel [10]
Tính chất

Đơn vị

DME

Diesel

Trọng lượng phân tử

g/mol

46

170

Hàm lượng các bon

% khối lượng

52,2

86

Hàm lượng hydrô

% khối lượng

13

14

Hàm lượng ôxy

% khối lượng

34,8

0

kg/m3

667
>55

831
40-50

K

508

523

K

8,998
248,1

14,6
450 – 643

Nhiệt trị thấp

MJ/kg

28,43

42,5

Môđun đàn hồi

N/m2

6,37.108

14,86.108

Độ nhớt động học ở trạng thái lỏng

cSt

<1

3

Áp suất hơi (tại 2980 K)

kPa

530

<10

Khối lượng riêng ở trạng thái lỏng
Trị số Xetan
Nhiệt độ tự cháy
Tỷ lệ không khí/nhiên liệu lý thuyết
Nhiệt độ sôi ở 1 atm

10


1.3. Tình hình sản xuất DME trên thế giới và ở Việt Nam
1.3.1. Tình hình sản xuất DME trên thế giới
Sản xuất DME của thế giới hiện nay khoảng 5 triệu tấn mỗi năm, chủ yếu
từ nguồn nguyên liệu methanol.
Hiện nay, Trung Quốc đang đẩy mạnh phát triển DME sản xuất từ than
đá, thành nhiên liệu chủ lực thay thế diesel. Dự tính Trung Quốc cho 20 triệu
tấn DME vào năm 2020. Trung Quốc có trữ lượng than đá lớn thứ 3 thế giới và
hơn 60% năng lượng của nước này được tạo ra từ than đá. Ước tính, đến năm
2020, nhu cầu sử dụng than đá trên thế giới sẽ tăng lên 7,6 tỷ tấn/năm so với mức
5,3 tỷ tấn hiện nay. Trong đó, riêng mức sử dụng của Trung Quốc sẽ xấp xỉ 3 tỷ
tấn. Các chuyên gia thị trường tiêu thụ nhiên liệu cho biết nhiên liệu DME có thể
sản xuất dùng thay thế dầu diesel và có thể giữ được giá dầu thô trên thế giới ở
mức trên 40 đô la Mỹ /thùng. Trong khi giá dầu thô hiện tại trên thế giới khoảng
trên 70 đô la Mỹ/thùng, tăng gần gấp ba lần so với năm 2002 [7]. Nhiên liệu
DME giá khoảng 1.000 nhân dân tệ/tấn (tương đương với 123 đô la Mỹ) rẻ hơn
so dầu diesel. Nếu nhiên liệu DME này được đưa vào sử dụng thay thế dầu diesel
cho toàn bộ xe buýt của thành phố Thượng Hải có thể tiết kiệm được khoảng hơn
300 triệu nhân dân tệ (tương đương với 37 nghìn đô la Mỹ) mỗi năm. Chính
quyền thành phố đã lên danh sách ngành công nghiệp hoá nhiên liệu DME là một
trong những nhiệm vụ quan trọng của Thành phố nhằm giảm bớt chi phí nhiên
liệu đắt tiền, giảm bớt sự ô nhiễm môi trường và tiếng ồn. Mặc dù vậy, động cơ
xe buýt cần phải chỉnh sửa lại một chút trước khi sử dụng nhiên liệu mới này [7].
Nhật Bản cũng có các cơ sở sản xuất DME. Tháng 7 năm 2002, một nhà
máy sản xuất DME từ khí tự nhiên công suất 100 tấn/ngày - công suất lớn nhất
thế giới ở thời điểm đó đã được xây dựng tại thành phố Kushiro. Ngày 19 tháng
11 năm 2002, nhà máy chính thức chạy thử nghiệm. Sau hơn 1 tháng rưỡi hoạt

động liên tục, người ta đã thu được 1240 tấn DME chất lượng khá tốt với độ tinh
khiết khoảng 99,5% để chuẩn bị cho việc sử dụng thử nghiệm [8]. Phương pháp
tổng hợp trực tiếp DME mới chỉ thực hiện được trong những năm gần đây nhờ
những thành tựu đạt được trong lĩnh vực về các chất xúc tác. Phương pháp mới

11