Luận văn thạc sĩ cơ khí động lực: Nghiên cứu lựa chọn thành phần phụ gia nhiên liệu trên cơ sở hạt nanô xêri đi ôxít nhằm giảm tiêu hao nhiên liệu và phát thải độc hại của động cơ diesel

1

MỞ ĐẦU
Phương tiện giao thông vận tải đã và đang góp phần quan trọng vào quá
trình công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước nhưng mặt trái của nó cũng
đang gây ra những tác động xấu đến môi trường, gây nguy hại cho sức khỏe
của con người và làm suy giảm chất lượng cuộc sống nhất là cuộc sống ở các
đô thị lớn. Phát thải ô nhiễm từ các phương tiện tham gia giao thông hiện nay
đang là một trong những tác nhân lớn nhất có ảnh hưởng đến quá trình biến
đổi khí hậu.
Trong những năm qua cùng với sự phát triển của kinh tế đất nước nhu
cầu đi lại, vận chuyển hàng hóa của người dân tăng nhanh dẫn tới số lượng
các phương tiện giao thông đặc biệt là các phương tiện sử dụng nhiên liệu
diesel tăng lên rất nhanh như xe buýt, xe khách, xe tải. Hàm lượng nhiều chất
độc hại trong không khí từ khí thải của những loại phương tiện này đã vượt
quá tiêu chuẩn cho. Những chất ô nhiễm này ảnh hưởng tai hại cho sức khỏe
con người và môi trường.
Nghiên cứu tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu thành phần khí thải độc
hại của động cơ đốt trong trên các phương tiện cơ giới là cần thiết và nằm
trong xu thế chung của Việt Nam và thế giới. Có nhiều giải pháp được nghiên
cứu, như hoàn thiện kết cấu động cơ, nâng cao chất lượng nhiên liệu. Một
trong những hướng có nhiều tiềm năng đó là sử dụng các loại phụ gia, một
trong số đó là phụ gia trên cơ sở nanô xêri đi ôxít làm chất phụ gia pha với
nhiên liệu Diesel. Vì vậy, học viên đã chọn đề tài “Nghiên cứu lựa chọn
thành phần phụ gia nhiên liệu trên cơ sở hạt nanô xêri đi ôxít nhằm giảm
tiêu hao nhiên liệu và phát thải độc hại của động cơ diesel” cho luận văn tốt
nghiệp của mình. Luận văn giải quyết một số nội dung sau:
Chương 1. Tổng quan về phụ gia dùng cho nhiên liệu diesel


2

Chương 2. Những tính chất có lợi của phụ gia nanô xêri đi ôxít đối với động
cơ đốt trong
Chương 3. Cơ sở lý luận khảo sát các chỉ tiêu công tác của động cơ diesel
Chương 4. Tối ưu thành phần phụ gia trên cơ sở nanô xêri đi ôxít để giảm
tiêu hao nhiên liệu và phát thải độc hại của động cơ
Với thời gian thực hiện ngắn, trong điều kiện hạn chế về thiết bị kiểm
chứng và kinh phí, luận văn không tránh khỏi thiếu sót, xin tiếp thu các ý kiến
đóng góp để luận văn hoàn thiện hơn.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ hướng dẫn tận tình của thầy
giáo: PGS.TS Cù Huy Thành. Trân trọng cảm ơn các cấp lãnh đạo, các thầy
và các đồng nghiệp trong trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội, đặc biệt là
Khoa Công Nghệ Ô Tô đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ và đóng góp nhiều ý
kiến.


3

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ PHỤ GIA DÙNG
CHO NHIÊN LIỆU DIESEL
1.1. VAI TRÒ CỦA PHỤ GIA ĐỐI VỚI NHIÊN LIỆU DIESEL
1.1.1. Các loại phụ gia cho nhiên liệu diesel
Nhiên liệu Diesel (DO – Diesel Oil) là một loại nhiên liệu lỏng, nặng hơn
dầu lửa và xăng, sử dụng chủ yếu cho động cơ Diesel (đường bộ, đường sắt,
đường thủy) và một phần được sử dụng cho các tuabin khí (trong công nghiệp
phát điện, xây dựng…). Nhiên liệu Diesel được sản xuất chủ yếu từ phân
đoạn gazoil và là sản phẩm của quá trình chưng cất trực tiếp dầu mỏ, có đầy
đủ những tính chất lý hóa phù hợp cho động cơ Diesel mà không cần phải áp
dụng những quá trình biến đổi hóa học phức tạp.
Để nâng cao tính năng sử dụng và bảo quản của nhiên liệu, người ta bổ

sung rất nhiều loại phụ gia cho nhiên liệu diesel như:
- Phụ gia tăng điểm bắt lửa của nhiên liệu;
- Phụ gia chống oxy hóa tăng độ ổn định trong bảo quản;
- Phụ gia chống ăn mòn để bảo vệ bể chứa, ống dẫn;
- Phụ gia chống đông đặc;
- Phụ gia chống tĩnh điện, giảm nguy hiểm về cháy nổ gây ra do điện
tĩnh điện;
- Phụ gia ngăn chặn sự phát triển của các vi sinh;
- Phụ gia chống tạo khói; phụ gia khống chế kích nổ; …
Ngoài ra, hiện nay để tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường người ta
còn sử dụng thêm các loại phụ gia như:
- Phụ gia tiết kiệm nhiên liệu;
- Phụ gia giảm thành phần phát thải độc hại của động cơ;
- Phụ gia sinh học,...


4

1.1.2. Các loại phụ gia tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường
Sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả và giảm thiểu ô nhiễm môi
trường là một nội dung quan trọng trong chiến lược phát triển năng lượng bền
vững của nước ta, gắn liền với việc đảm bảo phát triển kinh tế, đảm bảo an
ninh năng lượng và bảo vệ môi trường.
Có nhiều giải pháp được nghiên cứu, như hoàn thiện cấu trúc động cơ,
nâng cao chất lượng nhiên liệu. Để nâng cao chất lượng của nhiên liệu trên
thế giới đã có nhiều hướng tiếp cận khác nhau, trong đó có hướng sử dụng
nhiên liệu sinh học. Theo hướng này nhiên liệu biodiesel cũng đã bắt đầu
được sử dụng cho động cơ diesel và đã đạt được những kết quả nhất định, tuy
nhiên lại đang gặp phải rào cản đó là ảnh hưởng đến an ninh lương thực và
còn nhiều bất cập trong sử dụng.

Một hướng đang được tập trung nghiên cứu hiện nay là sử dụng phụ gia
trên cơ sở hạt nanô xêri ôxít (CeO2) cho nhiên liệu (Oxonica của Anh,
NanoScience Innovation của Xanhgapo,...).
Việt Nam đang kiểm tra, đánh giá về tính năng ưu việt của Maz, phụ
gia được xem là giúp tiết kiệm hàng nghìn tỷ đồng mỗi năm khi sử dụng với
nhiên liệu truyền thống, để đưa vào sử dụng rộng rãi. Áp dụng công nghệ pha
chế Maz được xem là ưu thế nhất trong hàng trăm chất phụ gia hiện có sẽ tiết
kiệm cho người Việt ít nhất 25.000 tỷ đồng/năm. Một lít Maz giá khoảng 25
USD pha với 1.000 lít xăng dầu. Thử nghiệm của nhóm chuyên gia Đại học
Bách khoa Hà Nội cũng như tại một số nước đối với phụ gia Maz trên động
cơ xăng (Maz 100) cho thấy nhiên liệu tiết kiệm được 5-20% (từ trước đến
nay, áp dụng chất phụ gia tiết kiệm lớn nhất là 2%), các khí thải độc hại CO
giảm 5-11%, HC giảm 13-25%; trên động cơ diesel (Maz 200) tiết kiệm 24 %
nhiên liệu; trên động cơ dầu diesel sinh học tiết kiệm tới 25% nhiên liệu,…


5

Một trong những hướng có nhiều tiềm năng đó là sử dụng vật liệu nanô
trên cơ sở hạt nanô xêri ôxít cùng với các kim loại chuyển tiếp nhóm d, tạo hệ
xúc tác trong quá trình xử lý khí thải của động cơ đốt trong. Hệ xúc tác này
tương đối hiệu quả đối với động cơ xăng nhưng đối với động cơ diesel đang
còn nhiều hạn chế.
Những tính chất đặc biệt của hạt nanô xêri ôxít (CeO2) là chất xúc tác có
lợi trong buồng đốt của động cơ đốt trong: Nó có thể ôxi hóa muội than và
các hydrocacbon có trong khí thải của động cơ ở vùng nhiệt độ thấp. Khi sử
dụng nó làm phụ gia trong nhiên liệu, nó có thể làm sạch muội than trên thành
buồng đốt của động cơ, tạo điều kiện cho động cơ hoạt động hiệu quả hơn.
Khi động cơ làm việc trong điều kiện ít nhiên liệu và dư ôxi, Ce2O3 sẽ thu hồi
lượng ôxi thừa trong khí thải và khí NO x dưới tác dụng xúc tác có trong thành

phần hỗn hợp nhiên liệu, biến NOx thành N2 không gây độc hại. Trong điều
kiện dư nhiên liệu và ít ôxi, CeO2 nhả ôxi để đốt cháy nhiên liệu làm cho
nhiên liệu cháy hoàn toàn hơn, ít tạo thành sản phẩm phụ COX và CHx dư, làm
tăng hiệu suất động cơ.
Oxonica đã thử nghiệm thành công phụ gia dựa cơ sở nanô xêri ôxít
(CeO2) được đặt tên (Envirox) trên các xe buýt tại Hongkong với tổng quãng
đường dài 12 triệu km. Hiện Công ty khai thác xe buýt Stagecoach của Anh
đang thử nghiệm phụ gia mới trên 1.000 xe chạy bằng diesel.
Theo hướng nghiên cứu này được sự hỗ trợ của Chương trình mục tiêu
quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, nhóm nghiên cứu tại
Học viện Kỹ thuật Quân sự bước đầu đã lựa chọn và chế tạo được những phụ
gia nanô trên cơ sở xêri ôxít (CeO2) [3]. Kết quả thử nghiệm cũng cho thấy
rằng khi sử dụng phụ gia nanô xêri ôxít (CeO2) cho phép suất tiêu hao nhiên
liệu giảm tới 10% (trong khi đó chi phí cho phụ gia nhỏ hơn 1%), NO x giảm
tới 22,26%, HC giảm tới 34,61%, CO giảm tới 28%, CO 2 giảm tới 5,5%, độ


6

khói giảm tới 25%. Qua kết quả nghiên cứu cũng thấy rằng, cần phải cân đối
phù hợp giữa tiêu chí về năng lượng và tiêu chí về thành phần khí thải để lựa
chọn thành phần phụ gia phù hợp. Khi sử dụng phụ gia với tỷ lệ xêri ôxít
(CeO2) 4-6ppm có kết quả tương đối tốt, đồng đều về cả về chỉ tiêu năng
lượng và khí thải.
Tuy nhiên, để có được những sản phẩm có tính năng hiệu quả cao hơn,
thân thiện với môi trường thì cần phải hoàn chỉnh qui trình điều chế hạt nanô,
sử dụng chất hoạt động bề mặt phù hợp, kết hợp hỗn hợp các hạt nanô khác
nhau. Đồng thời để làm chủ được công nghệ tổng hợp, làm chủ được chất
lượng sản phẩm, giá thành hợp lý, công nghệ phù hợp và trên cơ sở nguyên
vật liệu sẵn có. Vì vậy, cần phải có những nghiên cứu thêm về cả lý thuyết và

thực nghiệm. Phụ gia tổng hợp được phải được thử nghiệm kiểm chứng và
đánh giá trong phòng thí nghiệm và cả trên các phương tiện cơ giới trong điều
kiện khai thác sử dụng tại Việt Nam.
Trên cơ sở những kết quả đạt được nhóm nghiên cứu tại Học viện kỹ
thuật Quân sự được Chương trình mục tiêu Quốc gia về sử dụng năng lượng
tiết kiệm và hiệu quả, Bộ Quốc phòng tiếp tục hỗ trợ nghiên cứu phát triển và
áp dụng thử tại Bộ tư lệnh Tăng Thiết giáp.
1.2. PHỤ GIA NHIÊN LIỆU TRÊN CƠ SỞ HẠT NANÔ XÊRI ÔXÍT
1.2.1. Tinh thể nanô xêri ôxít
Tinh thể nanô xêri ôxít là một vật liệu ôxít tiềm năng, nó được ứng dụng
rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau, vì có những tính chất hóa
lý riêng rất đặc biệt như độ cứng cơ học, độ trơ hóa học, bền cháy và khả
năng dẫn ôxi cao,…
Những tính chất như độ dẫn điện và sự khuyếch tán ôxi được xác định
bởi sự có mặt của mật độ và độ ổn định khuyết mạng tinh thể. Xêri ôxít là
chất dẫn hỗn hợp, tức là chất dẫn điện tử, cũng như ion. Sự ảnh hưởng các


7

yếu tố này đến độ dẫn điện chung phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ, áp suất hơi
bên ngoài của ôxi và sự có mặt của dopant.
Trong khi ôxi hóa khả năng xêri ôxít nhận ôxi và nhường khi khử đảm
bảo hoạt tính xúc tác của nó; chất xúc tác mạnh trên cơ sở đồng, các kim loại
quý và các ôxít đất hiếm [3].
Công thức cấu tạo của CeO2: O=Ce=O; Cấu trúc mạng lưới tinh thể của
hạt CeO2 như trên hình 1.1.

Hình 1.1. Mạng lưới tinh thể của CeO2
CeO2 có cấu trúc giống với cấu trúc của canxiflorit (CaF 2) trong đó các

nguyên tử kim loại tạo thành mạng lập phương tâm mặt, xung quanh là các
nguyên tử ôxi tạo thành tứ diện. Khi bị khử trong không khí ở nhiệt độ cao,
CeO2 tạo thành các ôxít thiếu ôxi dạng CeO2-x (với 0 < x < 0,5), đặc biệt khi
thiếu một lượng lớn nguyên tử ôxi trong mạng lưới tinh thể và tạo nên một
lượng lớn lỗ trống tại những vị trí nguyên tử ôxi đã mất, CeO 2 vẫn có cấu trúc
của caxiflorit và những ôxít xêri thiếu ôxi này sẽ dễ dàng bị ôxi hóa thành
CeO2 nhờ tác dụng của môi trường ôxi hóa.
Quá trình ôxi hóa – khử đó có thể biểu diễn bằng các phương trình phản ứng
sau [3]:


8

Ce+3 – 1e = Ce+4

(quá trình oxi hóa)

Ce+4 + 1e = Ce+3

(quá trình khử)

Thế ôxi hóa - khử của phản ứng là: Ce+3 = Ce+4 +1e +1,61V
Một số tính chất xúc tác của CeO2 như sau: Xúc tác chuyển hóa NOx
thành N2 và O2 trên hệ CeO2(85%)/La2O3(15%); chuyển hóa CO thành CO 2
trên hệ La2O3 ở 419°C, nếu có mặt CeO2 sẽ giảm nhiệt độ xuống 206°C. Phản
ứng để hyđrô hóa mêtan và các dẫn xuất dãy ankan thành hydrocacbon không
no trên hệ CeO2/Al2O3. Phản ứng ôxi hóa mêtan thành CO2 và nước trên hệ
bụi CeO2 sẽ giảm nhiệt độ cháy từ 650°C xuống 450°C khi áp suất cao hơn 4
bar, khi nhiệt độ 525°C sẽ chuyển hóa hết 99,8%,…
Giống như các vật liệu nanô khác, CeO2 kích thước nanô có kích thước

hạt bé, chỉ lớn hơn kích thước của các nguyên tử 1-2 bậc. Hầu hết các nguyên
tử bị lộ ra bề mặt hoặc được che chắn không đáng kể, mỗi nguyên tử được tự
do thể hiện toàn bộ tính chất của mình trong tương tác với môi trường xung
quanh, trong khi ở vật liệu thông thường chỉ một số ít các nguyên tử nằm trên
bề mặt được thể hiện tính chất còn phần lớn các nguyên tử còn lại nằm sâu
trong thể tích của vật bị các nguyên tử lớp ngoài che chắn. Do đó CeO 2 kích
thước nanô thể hiện một số tính chất khác thường như tính chất quang, điện,
từ,… các tính chất lý- hóa khác nhiều so với CeO2 thông thường [3].
1.2.2. Hạt nanô xêri ôxít là chất xúc tác có lợi cho buồng cháy của động
cơ đốt trong
Trong vài năm gần đây, CeO2 và các vật liệu có chứa CeO2 được coi là
chất xúc tác và chất xúc tiến cả về mặt điện tử và cấu trúc đối với các phản
ứng xúc tác dị thể. CeO2 đóng vai trò như là một chất tăng cường để cải thiện
hoạt tính hoặc độ chọn lọc của xúc tác hoặc để tăng cường tính ổn định của
xúc tác. Việc ứng dụng CeO2 làm tác nhân chính trong xúc tác ba hướng


9

(Three Way Catalyst – TWC) đối với vấn đề xử lý khí thải từ các động cơ ô tô
cho thấy những triển vọng tốt cả về mặt công nghệ và mặt kinh tế.
Theo những nghiên cứu gần đây khi không có xêri ôxít, các ôxít kim loại
nhóm Platin chỉ được ứng dụng rộng rãi tại các nước phát triển. Do tính dễ
lưu trữ và tính dễ dàng nhả ôxi, xêri ôxít điều tiết áp suất riêng phần của ôxi,
tạo ra một siêu bão hòa ôxi tại vùng lân cận của những nguyên tố hoạt tính
xúc tác như Pt, Pd,… và sử dụng ôxi này để ôxi hóa các cấu tử có trong khí
thải.
• Hạt nanô xêri ôxít (CeO2) là chất xúc tác có lợi trong buồng cháy của
động cơ đốt trong:
- Có thể ôxi hóa muội than và các hydrocacbon có trong khí thải của

động cơ ở vùng nhiệt độ thấp.
- Khi sử dụng nó làm phụ gia trong nhiên liệu, nó có thể làm sạch muội
than trên thành buồng đốt của động cơ, tạo điều kiện cho động cơ hoạt động
hiệu quả hơn.
- Khi động cơ làm việc trong điều kiện ít nhiên liệu và dư ôxi, Ce2O3 sẽ
thu hồi lượng ôxi thừa trong khí thải và khí NO x dưới tác dụng xúc tác có
trong thành phần hỗn hợp nhiên liệu, biến NOx thành N2 không gây độc hại.
- Trong điều kiện dư nhiên liệu và ít ôxi, CeO2 nhả ôxi để đốt cháy nhiên
liệu làm cho nhiên liệu cháy hoàn toàn hơn, ít tạo thành sản phẩm phụ CO X và
CHx dư, làm tăng hiệu suất động cơ.
1.3. Các tính chất của nhiên liệu diesel khi pha phụ gia nanô xêri đi ôxít
1.3.1. Các tính chất của nhiên liệu diesel truyền thống
* Tỷ trọng
Tỷ trọng (Density) của nhiên liệu diesel là một thuộc tính quan trọng, vì
hệ thống phun nhiên liệu được thiết kế để cung cấp một thể tích nhiên liệu xác


10

định vào trong buồng cháy. Tỷ trọng của các loại nhiên liệu diesel tại các khu
vực khác nhau trên thế giới nằm trong khoảng từ 0,811 ÷ 0,857 kg/dm3.
Nhiên liệu diesel của Châu Âu dùng cho giao thông đường bộ phải có tỷ
trọng nằm trong khoảng 0,820 ÷ 0,860 kg/dm3 (tiêu chuẩn EN 590). Tại Mỹ
(hiện không có tiêu chuẩn chính thức về đặc tính tỷ trọng của nhiên liệu
diesel), tỷ trọng trung bình vào khoảng 0,835 kg/dm 3 (gần tương tự với tỷ
trọng trung bình của nhiên liệu diesel tại Châu Âu và Nhật Bản). Nhiên liệu
diesel được bán tại các nước Bắc Âu (điều kiện khí hậu rất lạnh vào mùa
đông), có thuộc tính gần với dầu lửa (Koresene), có tỷ trọng thấp hơn so với
nhiên liệu bán ở các nước khác, tỷ trọng trung bình là 0,823 kg/dm3.
Việc thiết lập giá trị thấp nhất của tỷ trọng là yêu cầu hợp lý nhằm đảm

bảo thu được công suất đủ lớn với các động cơ diesel sử dụng bơm cao áp
định lượng lượng nhiên liệu phun kiểu thể tích. Việc xác định giá trị lớn nhất
của tỷ trọng nhằm mục đích tránh sự tạo khói đen ở chế độ toàn tải của động
cơ.
Các thông số chính tác động đến tỷ trọng của nhiên liệu diesel là: thuộc
tính của dầu thô gốc, mức độ thô của phần lựa chọn cho nhiên liệu diesel
(trong quá trình tinh lọc) và hàm lượng các hợp chất thu được từ quá trình
cracking xúc tác. Sự thay đổi tỷ trọng nhiên liệu diesel có tác động rõ ràng
đến quá trình cháy (do sự thay đổi về nhiệt trị và tỷ số tương đương như đã đề
cập). Tuy nhiên, ảnh hưởng của tỷ trọng đến đặc tính ô nhiễm của động cơ
diesel là rất khó xác định.
Tác động đến nhiệt trị và tỷ số tương đương của 2 loại nhiên liệu diesel
có tỷ trọng rất khác nhau (tương ứng là 0,814 và 0,873 kg/dm3; sai khác 7,25
%) được trình bày trong bảng 2.1. Sự gia tăng tỷ trọng dẫn đến sự suy giảm
về NHVm (-3,6%) và sự gia tăng về NHVv (+ 3,4%). Tại chế độ toàn tải,


11

lượng năng lượng cung cấp cho 1 chu trình sẽ tăng thêm 3,4% ứng với loại
nhiên liệu có tỷ trọng nặng hơn (nó sẽ cung cấp thêm 1 lượng công suất tương
tự tại cùng mức hiệu suất). Tuy nhiên, trong thực tế sự gia tăng nhiên liệu này
không được sử dụng để phát huy công suất (vì sự gia tăng của tỷ số tương
đương trung bình có thể dẫn đến sự tạo thành thêm của khói đen).
Bảng 1.1. Đặc tính của 2 loại nhiên liệu diesel có tỷ trọng rất khác nhau

Đặc tính
0

3

Tỷ trọng tại 15 C, [kg/dm ]
NHVm, [kJ/kg]
NHVv thể tích, [kJ/dm3]
Tỷ số A/F Stoichiometry
Sự thay đổi về tỷ số tương đương với

Nhiên liệu

Nhiên liệu

diesel 1

diesel 2

0,814
43486
35398
14,75
-

0,873
41922
36598
14,31
-

Sự thay
đổi tương
đối [%]

+7,25
-3,60
+3,40
-3,00
+4,05

thể tích nhiên liệu cung cấp không đổi
* Tính bay hơi
Tính bay hơi (Volatility) của nhiên liệu được đặc trưng bởi 2 đặc tính:
đường cong chưng cất (Distillation Curve) và điểm bắt lửa (Flash Point).
Điểm bắt lửa không có tác động trực tiếp đến quá trình cháy hoặc sự vận hành
của động cơ, nhưng nó là một thông số an toàn quan trọng liên quan đến quá
trình lưu trữ và phân phối nhiên liệu. Đường cong chưng cất của nhiên liệu có
tác động đến sự phát triển của quá trình cháy (đường cong này được thiết lập
theo phương pháp thử nghiệm ASTM D 86).
Tiêu chuẩn Châu Âu (EN 590) chỉ rõ 3 tiêu chí liên quan đến giá trị của
phần được chưng cất tại một nhiệt độ đã cho (điểm bắt đầu và kết thúc không
được định rõ vì việc xác định chúng thường không chính xác). Do đó, phần
chưng cất bắt buộc với nhiên liệu diesel phải là:
+ Nhỏ hơn 65% tại 250oC
+ Lớn hơn 85% tại 350oC


12

+ Lớn hơn 95% tại 370oC
Tiêu chuẩn của Mỹ (ASTM D 975-94) quy định rõ 2 mức về tính bay hơi
đối với nhiên liệu diesel dùng trong giao thông đường bộ. Loại thứ nhất (dùng
cho động cơ diesel xe con), phải có 90% thành phần được chưng cất tại nhiệt
độ 288oC. Loại thứ 2 (dùng cho phương tiện vận tải thương mại), phải có 90%

đợc chưng cất trong khoảng nhiệt độ từ 282 ÷ 383 oC.
Thành phần nặng trong nhiên liệu diesel không được quá lớn, nếu không
thì quá trình tán nhỏ nhiên liệu thành các hạt nhỏ mịn sẽ gặp khó khăn. Điều
này sẽ tác động đến sự phát triển tối ưu của quá trình cháy. Hơn nữa, phụ
thuộc vào kiểu động cơ và điều kiện vận hành, những nghiên cứu đã chỉ ra
rằng, hiệu suất của động cơ giảm 1 đến 5% khi khoảng nhiệt độ chưng cất
tăng từ dải 180 ÷ 370oC lên dải 185 ÷ 440oC. Hàm lượng của phần nặng trong
nhiên liệu diesel cũng có tác động đến đặc tính ô nhiễm của động cơ diesel.
Mặt khác, cho dù điểm kết thúc chưng cất không được chỉ rõ, nhưng theo
thông lệ nó không được vượt quá 1 giá trị giới hạn để không gây ra sự suy
giảm các đặc tính khác (ví dụ như việc đảm bảo vận hành của động cơ ở nhiệt
độ lạnh). Điều này giải thích tại sao, điểm chưng cất cuối cùng của nhiên liệu
diesel tại các nước khu vực Bắc Âu là thấp hơn khá nhiều so với các vùng có
thời tiết ấm hơn (Bảng 1.2).
Ngược lại, việc làm nhẹ hoá nhiên liệu diesel bằng cách bổ sung các
phần nhẹ (như Naphtha hoặc dầu lửa) sẽ không có tác động trực tiếp đến sự
vận hành của động cơ. Đôi khi, kỹ thuật này được sử dụng để cải thiện sự vận
hành của động cơ diesel trong điều kiện thời tiết lạnh.
* Độ nhớt
Độ nhớt (Viscosity) phải đáp ứng được những tiêu chuẩn kỹ thuật chính
xác và nó có tác động trực tiếp đến sự vận hành của động cơ. Nhiên liệu có độ
nhớt quá lớn sẽ làm tăng tổn thất bơm cao áp và vòi phun, dẫn đến làm giảm


13

áp suất phun và tiếp theo là giảm mức độ nguyên tử hoá và cuối cùng sẽ ảnh
hưởng đến chất lượng quá trình cháy trong động cơ diesel.
Ngược lại, độ nhớt của nhiên liệu giảm, sẽ dẫn đến sự gia tăng lượng
nhiên liệu rò lọt tại bơm cao áp và vòi phun, sẽ làm giảm thể tích thực của

nhiên liệu được vòi phun phun vào buồng cháy. Ngoài ra, độ nhớt giảm cũng
làm cho kim phun nâng muộn hơn.
Ngoài ra, khi độ nhớt thấp có thể làm cho bơm cao áp bị kẹt. Cần chú ý
đảm bảo độ nhớt của nhiên liệu khi bổ sung các phần nhẹ vào nhiên liệu
diesel (trong mùa đông, đôi khi nhiên liệu diesel có thể bị pha loãng bằng
xăng hoặc dầu hoả). Mặt khác, ở các quốc gia có điều kiện khí hậu lạnh, cần
phải dùng phụ gia để cải thiện độ nhớt của nhiên liệu diesel.
Trong một thời gian dài, các tiêu chuẩn chính thức chỉ xác định giá trị độ
nhớt động học đơn lớn nhất tại nhiệt độ 20oC (9,5 mm2/s). Hiện nay, tiêu
chuẩn Châu Âu (EN 90) và của Mỹ (ASTM D 975-94) định rõ khoảng độ
nhớt có thể (nó đặc trưng tốt hơn cho nhiệt độ làm việc thực tại bơm cao áp)
tại 40oC (thay vì phải nằm trong khoảng 2,0 ÷ 4,5 mm2/s. Tại Mỹ, khoảng độ
nhớt chấp nhận được thay đổi từ 1,3 ÷ 2,4 mm2/s (đối với nhiên liệu diesel xe
con) và từ 1,9 ÷ 4,1 mm2/s (đối với nhiên liệu dùng cho các loại phương tiện
khác) [4].
1.3.2. Kết quả khảo sát các tính chất của nhiên liệu diesel khi pha phụ gia
nanô xêri ôxít
Theo kết quả nghiên trong tài liệu [3], để điều chế hạt nanô xêri ôxít
(CeO2) có nhiều phương pháp khác nhau, Trong đó phương pháp thủy
nhiệt cho thành phần tinh khiết, kích thước phù hợp để tổng hợp thành
phụ gia cho nhiên liệu diesel. Bước tiếp theo trong quá trình tạo phụ gia là
phải phân tán hạt nanô, sao cho hạt nanô phân tán tốt trong nhiên liệu và
không lắng đọng trong khi sử dụng. Để đạt được điều này, phải sử dụng thêm


14

các chất hoạt động bề mặt. Các chất hoạt động bề mặt cũng ảnh hưởng đến
tính chất xúc tác của hỗn hợp phụ gia nhiên liệu. Vì vậy, cũng cần phải có
những nghiên cứu để lựa chọn được chất hoạt động bề mặt phù hợp cũng như

phương pháp phân tán hạt nanô xêri ôxít tốt nhất.
Theo kết quả [3], đã nghiên cứu được tiến trình phân tán các hạt nanô trên
cơ sở sử dụng chất hoạt động bề mặt BP (họ hợp chất cacboxylat) và OP (họ
hợp chất sucxinimide) trong nhiên liệu hàm lượng là 0,5%. Chất hoạt động bề
mặt BP là chất phân tán hiệu quả hạt nanô xêri ôxít (CeO2) trong dầu diesel.
Những kết quả nghiên cứu đã đạt được là:
- Đã làm rõ được khả năng của hạt nanô xêri ôxít (CeO2) xúc tác cho quá
trình cháy của nhiên liệu diesel nhằm tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu khí
thải.
- Kết quả thử nghiệm cũng cho thấy rằng khi sử dụng phụ gia nanô xêri
ôxít (CeO2) cho nhiên liệu cho phép suất tiêu hao nhiên liệu giảm tới 10%,
NOx giảm tới 22,26%, HC giảm tới 34,61%, CO giảm tới 28%, CO 2 giảm tới
5,5%, độ khói giảm tới 25%. Những tiêu chí đánh giá này có thể cải thiện hơn
nhiều nếu động cơ sử dụng nhiên liệu có phụ gia nanô xêri ôxít (CeO2) làm
việc trong thời gian dài. Vì khi đó hạt nanô bám lên bề mặt đủ lớn, tính năng
làm sạch muội than trong buồng đốt động cơ mới phát huy tác dụng.
- Để có được một gói phụ gia có chất lượng thì cần phải cân đối phù hợp
giữa tiêu chí về năng lượng và tiêu chí về thành phần khí thải
- Để tiếp tục hoàn thiện hướng nghiên cứu này cần phải có những nghiên
cứu tiếp theo để xây dựng hoàn thiện gói phụ gia trên cơ sở CeO 2 nhằm nâng
cao tính kinh tế - kỹ thuật và thân thiện với môi trường.
Trên cơ sở kết quả nghiên cứu các phương pháp điều chế nanô, cấu trúc,
cơ chế tác dụng, hiệu quả về năng lượng và môi trường, kết quả nghiên cứu
tổng hợp hỗn hợp phụ gia nanô xêri ôxít để giảm tiêu hao nhiên liệu và phát


15

thải độc hại của động cơ diesel cần phải hoàn thiện gói phụ gia trên cơ sở các
định hướng như sau :

- Hoàn thiện công nghệ chế tạo hạt nanô CeO2.
- Nghiên cứu các chất hoạt động bề mặt phải phù hợp để phân tán hạt
nanô trong nhiên liệu diesel.
- Lựa chọn thành phần và kích thước hạt nanô phù hợp để vừa giảm được
tiêu hao nhiên liệu, vừa giảm được phát thải độc hại.
- Nghiên cứu bảo quản, chế độ khai thác sử dụng phụ gia trong điều kiện
Việt Nam.
Thử nghiệm các tính chất của nhiên liệu được tiến hành tại Phòng thử
nghiệm quốc gia dầu mỡ bôi trơn VILAS 292 thuộc Công ty cổ phần phát
triển phụ gia và sản phẩm dầu mỏ. Địa chỉ: Khu công nghiệp tập trung vừa và
nhỏ Phú Thị - Gia Lâm – Hà Nội.
Phòng thử nghiệm quốc gia dầu mỡ bôi trơn VILAS 292 có chức năng
nhiệm vụ: Phân tích kiểm tra, đánh giá các sản phẩm dầu mỏ và chất lỏng
chuyên dụng của công ty và các cơ quan, doanh nghiệp có liên quan. Tham
gia thử nghiệm các loại dầu, mỡ theo các đề tài nghiên cứu cấp nhà nước, cấp
Bộ và công ty. Phòng thử nghiệm đã được hiệp hội các phòng thử nghiệm
quốc gia công nhận là phòng thử nghiệm đạt tiêu chuẩn Quốc gia VILAS 292,
với năng lực kiểm tra phân tích trên 50 chỉ tiêu về dầu, mỡ và chất lỏng
chuyên dụng.
Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, phòng VILAS 292 không
ngừng cập nhật những phương pháp phân tích và thiết bị mới nhất, thường
xuyên nâng cao trình độ tay nghề cho nhân viên để thỏa mãn các yêu cầu
ngày càng cao về độ chính xác cung cấp kết quả một cách nhanh nhất
Phòng thử nghiệm quốc gia dầu mỡ bôi trơn VILAS 292 bao gồm các
phòng chuyên biệt riêng như sau:


16

+ Phòng tài liệu: Luôn cập nhật các thông tin mới nhất về các tiêu

chuẩn quốc tế và tiêu chuẩn Việt Nam trong lĩnh vực dầu mỡ và các lĩnh vực
liên quan.
+ Phòng phân tích hóa lý: Phân tích kiểm tra, đánh giá các tính chất hóa
lý của dầu mỡ bôi trơn và các hóa chất liên quan. Phân tích hàm lượng lưu
huỳnh bằng phương pháp đốt, phân tích hàm lượng kim loại bằng phương
pháp hấp thụ nguyên tử,…
+ Phòng phân tích tính năng của dầu mỡ:
Khả năng tách nhũ.
Khả năng chống oxy hóa.
Tính chịu tải cao.
+ Phòng sử lý mẫu: Pha chế nghiên cứu các sản phẩm mới. Pha mẫu và
xử lý các mẫu dầu mỡ, chất lỏng chuyên dụng
Bảng 1.2. Các tiêu chuẩn thử nghiệm
Nhiệt độ chớp cháy cốc
hở.
Nhiệt độ chớp cháy cốc
kín
Hàm lượng nước
Nhiệt độ đông đặc.
Hàm lượng lưu huỳnh.
Ăn mòn tấm đồng.
Độ lún xuyên kim.
Độ nhớt động học
Hàm lượng tro.
Hàm lượng cặn các bon.
Nhiệt độ nhỏ giọt của mỡ.
Chỉ số axit tổng, TAN.
Hàm lượng tro sun phát.
Đặc tính tạo bọt.

Flashpoint (COC) ASTM D92
Flashpoint (PCT) ASTM D93
Water content ASTM D95
Pour point ASTM D97
Sulphur content. ASTM D129
Copper strip corrosion. ASTM D130
Penetration of gease. AST D127
Kinematic viscosity. ASTM D445
Ash content. ASTM D482
Ramsbottom carbon residue. ASTM D524
Dropping point. ASTM D566
Total acid number (TAN) . ASTM D664
Ash Sulphated content. ASTM D874
Foaming characteristic. ASTM D892


17

Hàm lượng cặn không
tan.
Đặc tính oxy hóa.
Nhiệt độ sôi.
Đặc tính rửa trôi của mỡ.
Tỷ trọng.
Đặc tính khử nhũ.
Độ mầu.
Độ bền cơ học của
mỡ(ROLL)
Tải trọng hàn dính, 4 bi
Trị số kiềm tổng, TBN.

Hàm lượng kim loại.
Tách dầu sàng hình côn
mỡ.
Độ bền trượt cắt dầu.
Độ bền keo của mỡ.
Độ bền trượt của mỡ.
Độ trương nở cuppen

Insoluble in used of lubricating oil. ASTM D893
Oxidation characteristic. ASTM D943
Boilling point. ASTM D1120
Washout of lubricating grease. ASTM D1264
Density. ASTM D1298
Water separability. ASTM D401
Colour. ASTM D1500
Roll stability. ASTM D1831
4-ball methods. ASTM D2783
Total base number (TBN) . ASTM D2896
Metal content. ASTM D4628
Oil separation on storage of grease. ASTM D6184
Shear stability of lubricating oil. ASTM D6278
Gel stability of grease. GOST 7142
Shear stability of lubricating grease. GOST 7143
Seal swell. TCVN 2752

[3] Thử nghiệm 01 mẫu nhiên liệu DO nguyên thủy và 05 mẫu nhiên liệu
DO pha phụ gia theo các phương pháp điều chế cho các kích thước hạt nano
khác nhau: PG1, PG2, PG3, PG4, PG5(với mẫu PG5 có kích thước khoảng
20nm, PG4 có kích thước 25nm, PG3 có kích thước khoảng 30nm, PG2 có
kích thước khoảng 40nm, PG1 có kích thước khoảng 50nm).

18

Bảng 1.3. Kết quả phân tích I
Tên / ký hiệu mẫu: Dầu Diesel (DO) – (gốc)
Mã số: 75/10/09/KN
STT

Tên chỉ tiêu

Đơn vị

1

Hàm lượng lưu huỳnh

%V

2

Nhiệt độ chưng cất, 90% thể
tích

0

C

3

Nhiệt độ chớp cháy

0

C

4

Độ nhớt động học ở 400C

cSt

5

Điểm đông

0

6

Hàm lượng tro

%wt

7

Tỷ trọng ở 150C

Kg/m3

8

Ăn mòn đồng 500C, 3 giờ

9

Hàm lượng nước

10

Ngoại quan

C

Mg/kg
-

Phương
pháp thử
TCVN
6701: 2002
TCVN
2698: 2002
TCVN
6608: 2003
TCVN
3171: 2003
TCVN
3753: 1995
TCVN

2690: 1995
TCVN
6594: 2000
TCVN
2694: 2002
ASTM
E203
Mắt thường

Kết quả
0,04
342
66
3,41
-5
Không
0,8385
1a
Vết
Sáng
màu


19

Bảng 1.4. Kết quả phân tích II
Tên / ký hiệu mẫu: Dầu Diesel (DO) – (PG 1)
Mã số: 76/10/09/KN
STT

Tên chỉ tiêu

Đơn vị

1

Hàm lượng lưu huỳnh

%V

2

Nhiệt độ chưng cất, 90% thể tích

0

C

3

Nhiệt độ chớp cháy

0

C

4

Độ nhớt động học ở 400C

cSt

5

Điểm đông

0

6

Hàm lượng tro

%wt

7

Tỷ trọng ở 150C

Kg/m3

8

Ăn mòn đồng 500C, 3 giờ

9

Hàm lượng nước

10

Ngoại quan

C

Mg/kg
-

Phương
pháp thử
TCVN
6701: 2002
TCVN
2698: 2002
TCVN
6608: 2003
TCVN
3171: 2003
TCVN
3753: 1995
TCVN
2690: 1995
TCVN
6594: 2000
TCVN
2694: 2002
ASTM
E203
Mắt thường

Kết quả

0,04
340
66
3,41
-5
Không
0,8386
1a
Vết
Sáng
màu

Tính chất của vật liệu nanô bắt nguồn từ kích thước của chúng rất nhỏ bé
có thể so sánh với các kích thước tới hạn của nhiều tính chất hóa lý của vật
liệu. Vật liệu nanô nằm giữa tính chất lượng tử của nguyên tử và tính chất
khối của vật liệu. Đối với vật liệu khối, độ dài tới hạn của các tính chất rất
nhỏ so với độ lớn của vật liệu, nhưng đối với vật liệu nanô thì điều đó không
đúng nên các tính chất khác lạ bắt đầu từ nguyên nhân này.


20

Để nâng cao chất lượng của nhiên liệu diesel bằng cách sử dụng các tính
chất đặc biệt của hạt nanô để tổng hợp phụ gia cho nhiên liệu diesel, giải pháp
này có nhiều triển vọng là sử dụng vật liệu nanô trên cơ sở xêri ôxít (CeO2)
tạo hệ xúc tác trong quá trình cháy và xử lý khí thải của động cơ đốt trong.
Phụ gia nanô xêri oxít khi pha vào nhiên liệu diesel là chất xúc tác có lợi cho
buồng cháy của động cơ đốt trong.
Kết quả thí nghiệm theo TCVN tại phòng thử nghiệm đạt tiêu chuẩn
Quốc gia VILAS 292, thấy rằng khi pha phụ gia nano với tỉ lệ rất nhỏ vào

nhiên liệu không làm thay đổi tính chất của nhiên liệu diesel (các tính chất
của nhiên liệu gần như không thay đổi so với trường hợp không pha phụ gia).
Đây chính là những cơ sở để ứng dụng nhiên liệu pha phụ gia trong thực tế;
khi pha phụ gia nhiên liệu không bị thay đổi tính chất. Vì vậy không bị ảnh
hưởng trong quá trình bảo quản, vận chuyển và khai thác sử dụng; mà tính
chất của hạt nanô chỉ phát huy tính xúc tác của nó khi nhiên liệu cháy trong
buồng đốt của động cơ đốt trong.
1.4. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Để hoàn thiện gói phụ gia cho nhiên liệu diesel trên cơ sở hạt nanô
CeO2, đề tài luận văn chọn định hướng nghiên cứu lựa chọn thành phần phụ
gia phù hợp, vừa giảm tiêu hao nhiên liệu vừa giảm được thành phần phát thải
độc hại của động cơ. Để thực hiện đề tài này, luận văn tập trung vào nghiên
cứu tổng quan về phụ gia cho nhiên liệu diesel, ảnh hưởng của phụ gia nanô
xêri ôxít (CeO2) đến các tiêu chuẩn kỹ thuật của nhiên liệu diesel và những cơ
sở lý luận khảo sát các chỉ tiêu công tác các thành phần phát thải độc hại của
động cơ diesel. Tiến hành thử nghiệm các chỉ tiêu công tác của động cơ khi
sử dụng nhiên liệu pha phụ gia nanô xêri ôxít (CeO2), được tiến hành trên
động D243 tại Phòng thí nghiệm phát triển động cơ đốt trong Viện cơ khí
Động lực – Đại học Bách khoa Hà Nội. Sử dụng các thông số này làm thông


21

số đầu vào cho bài toán quy hoạch thực nghiệm để lựa chọn thành phần phụ
gia phù hợp cho nhiên liệu diesel.
1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
• Nghiên cứu phát triển nhiên liệu chứa hỗn hợp phụ gia nanô xêri ôxít
(CeO2) để giảm tiêu hao nhiên liệu và phát thải độc hại của động cơ diesel là
giải pháp khả thi nhằm tiết kiệm nhiên liệu và sử dụng nhiên liệu hiệu quả cho
động cơ diesel.

• Để làm cơ sở cho việc ứng dụng và phát triển, cần phải đánh giá các
tính chất của nhiên liệu khi pha phụ gia, cần phải thử nghiệm động cơ khi sử
dụng nhiên liệu pha phụ gia để đánh giá tính kinh tế về nhiên liệu và phát thải
độc hại.
• Trên cơ sở kết quả nghiên cứu thực nghiệm, đánh giá phân tích hiệu
quả về kinh tế - năng lượng, về tính năng giảm phát thải độc hại động cơ
diesel. Từ đó đề xuất giải pháp và quy trình sử dụng gói phụ gia vừa giảm tiêu
hao nhiên liệu vừa giảm phát thải độc hại cho các phương tiện cơ giới sử dụng
nhiên liệu diesel.
• Nghiên cứu lựa chọn thành phần phụ gia phù hợp để hoàn thiện gói phụ
gia trên cơ sở hạt nanô CeO2 là giải pháp khả thi. Để thực điều này cần có
những nghiên cứu về lý thuyết và thực nghiệm, giả bài toán quy hoạch thực
nghiệm để lựa chọn thành phần phụ gia tối ưu.


22

CHƯƠNG 2 – CƠ SỞ LÝ LUẬN KHẢO SÁT CÁC CHỈ TIÊU
CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL
2.1. CÁC CHỈ TIÊU CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ
2.1.1 Áp suất chỉ thị trung bình
Áp suất chỉ thị trung bình là công chỉ thị trung bình tính trên một đơn vị
thể tích công tác của xilanh, được xác định theo công thức (2.1).

pi =

Li
Vh

[N/m2]

(2.1)

Trong đó:

Li - là công chỉ thị của chu trình [N.m].
Vh - thể tích công tác của xilanh [m3].
Áp suất chỉ thị trung bình là thông số dùng để đánh giá tính hiệu quả sử
dụng thể tích của xilanh.
2.1.2 Công suất chỉ thị của động cơ
Công suất chỉ thị của động cơ là công chỉ thị của động cơ sinh ra trong
một đơn vị thời gian, được xác định theo công thức (2.2).

2n '
2n '
N i = Li .
= pi .Vh .
τ
τ

[W]

(2.2)

Trong đó:

Ni - là công suất chỉ thị của một xilanh

pi - là áp suất chỉ thị trung bình

[N/m2]

Vh - thể tích công tác của xilanh [m3]
n’ - tốc độ vòng quay của trục khuỷu trong một giây
τ - là số kỳ của động cơ


23

Công suất chỉ thị của toàn bộ động cơ được xác định theo công thức (2.3).

2n '
Ni = pi .i.Vh .
τ

(2.3)

Trong đó:
i – là số xilanh
Thông thường người ta tính Vh = (dm3); n = (vòng/phút);

pi =

(MN/m2), khi đó công suất chỉ thị của động cơ được xác định theo công
thức (2.4).

p .i.V .n
Ni = i h
30τ

[KW]

(2.4)

2.1.3. Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị
Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị là lượng tiêu thụ nhiên liệu tính trên một
đơn vị công suất chỉ thị trong một đơn vị thời gian, được xác định theo công
thức (2.5).

gi =

G nl
Ni

[kg/KW.h]

(2.5)

Trong đó:

G nl

- lượng tiêu thụ nhiên liệu tính trên một đơn vị thời gian,
đơn vị đo [kg/h] hoặc [g/h]

Ni - công suất chỉ thị của toàn bộ động cơ đơn vị [KW]
Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị dùng để đánh giá tính kinh tế của chu
trình, nếu suất tiêu hao nhiên liệu càng nhỏ thì tính kinh tế của chu trình càng
cao.

24

2.1.4. Hiệu suất chỉ thị của chu trình công tác
Hiệu suất chỉ thị của chu trình công tác là tỷ số giữa công chỉ thị của chu
trình Li và lượng nhiệt cung cấp cho chu trình do đốt cháy nhiên liệu trong
xilanh động cơ, được xác định theo công thức (2.6).

ηi =

Li
Q1

(2.6)

Trong đó:
Li - công chỉ thị của chu trình.

Q1 - lượng nhiệt cung cấp cho chu trình.
Hiệu suất chỉ thị của chu trình công tác là thông số đánh giá tính hiệu quả
của việc sử dụng nhiệt biến thành công cơ học.
2.1.5. Quan hệ giữa các thông số chỉ thị của chu trình công tác
• Áp suất chỉ thị trung bình
Áp suất chỉ thị trung bình được xác định theo công thức (2.7).

Pi =

Hu ηi
. .η v .ρ k
Lo α

[N/m2]

(2.7)

Trong đó:
Hu - nhiệt trị thấp của nhiên liệu (KJ/kg ; J/kg)
Lo- lượng không khí lý thuyết cần đốt cháy hoàn toàn 1 kg
nhiên liệu.
Lo ≈ 14,3 ÷ 14,5 Kg KK/Kg NL
Coi

Hu
= hằng số đối với nhiên liệu lỏng (xăng , Diesel)
Lo

Hu
gọi là nhiệt cháy của nhiên liệu
Lo


25

η v - hệ số nạp dùng để đánh giá chất lượng nạp đầy

ρ k - khối lượng riêng (mật độ) của môi chất công tác trên
đường ống nạp. ρ k tăng, sử dụng tăng áp (cơ khí, tua bin khí
xả), đây là biện pháp cường hóa động cơ.

α

- hệ số dư lượng không khí trong hỗn hợp cháy

Hệ số α dùng để đánh giá hỗn hợp cháy, được xác định theo
công thức (2.8).

α=

G KK
Lo.Gnl

(2.8)

Trong đó:
GKK- lượng không khí thực tế tham gia quá trình cháy đo được,
đơn vị đo [Kg/h]
Gnl- lượng nhiên liệu tham gia trong quá trình cháy [Kg/h]
• Hỗn hợp cháy chia ra làm 3 loại:
- Khi α = 1 tức là lượng không khí lý thuyết và lượng không khí thực tế
tham gia vào quá trình cháy bằng nhau, khi đó α = 1 gọi là hỗn hợp trung hòa
- Khi α < 1 tức là lượng không khí thực tế nhỏ hơn lượng không khí lý
thuyết (thiếu ôxy), khi đó α < 1 hỗn hợp giàu.
- Khi α > 1 hỗn hợp nghèo.
Do đặc điểm của quá trình tạo hỗn hợp và đặc điểm của quá trình cháy
và thành phần hỗn hợp cháy của động cơ Diesel và động cơ xăng khác nhau.
• Đối với hỗn hợp cháy của động cơ Diesel
Hỗn hợp cháy trong động cơ Diesel là không đồng nhất do đó α bao giờ
cũng phải là

α

>1 (nghèo – thừa ôxy)