Nghiên cứu tương thích vật liệu của động cơ xăng với nhiên liệu sinh học xăng pha cồn

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

-----

PHẠM HÒA BÌNH

NGHIÊN CỨU TƯƠNG THÍCH VẬT LIỆU CỦA
ĐỘNG CƠ XĂNG VỚI NHIÊN LIỆU SINH HỌC
XĂNG PHA CỒN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ NHIỆT

HÀ NỘI - NĂM 2012


Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan nội dung đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng
dẫn của TS. Phạm Hữu Tuyến. Đề tài được thực hiện tại Bộ môn Động cơ đốt
trong Viện Cơ khí động lực trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Các số liệu kết quả
nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong các công trình
nào khác!

Hà Nội. Ngày ….tháng

3 năm 2012

Tác giả

HV: Phạm Hòa Bình

1

MSHV: CB100398


Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Quy chuẩn tính chất của Ethanol nhiên liệu ..................................................... 19 
Bảng 1.2. Quy chuẩn xăng pha cồn E5 ............................................................................. 22 
Bảng 1.3. Tính chất lý hóa của xăng pha cồn .................................................................... 22 
Bảng 1.4. Các thông số của cồn dùng trong quá trình thí nghiệm .................................... 24 
Bảng 2.1. Bảng tiến trình đo .............................................................................................. 40 
Bảng 3.1: Hình ảnh các chi tiết bên trong chế hòa khí của xe ôtô ................................... 45 
Bảng 3.2: Hình ảnh các chi tiết bên trong bơm xăng điện tử ............................................ 46 
Bảng 3.3. Đặc tính kỹ thuật cồn Trung Quốc .................................................................... 49 
Bảng 3.4. Kết quả phân tích nhiên liệu xăng RON92 ....................................................... 49 
Bảng 3.5. Kết quả phân tích hai mẫu Ethanol tại PTN lọc hóa dầu ĐHBKHN ................ 50 
Bảng 3.6. Kết quả phân tích hai mẫu Ethanol tại PTN Hóa học Công nghiệp VN........... 50 
Bảng 3.7. Kết quả phân tích nhiên liệu trước khi ngâm ................................................... 52 
Bảng 3.8: Khối lượng chi tiết chính chế hòa khí xe ôtô. ................................................... 69 
Bảng 3.9: Khối lượng chi tiết chính chế hòa khí xe ôtô (tiếp) . ........................................ 70 
Bảng 3.10: Khối lượng chi tiết chính bơm xăng điện xe ôtô. ........................................... 71 
Bảng 3.11: Khối lượng chi tiết chính bơm xăng điện xe ôtô(tiếp) .................................... 72 

HV: Phạm Hòa Bình

2

MSHV: CB100398


Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Sơ đồ sản xuất bioethanol từ xenluloza ............................................................. 21 
Hình 1.2: Đồ thị công suất tại tay số IV ............................................................................ 25 
Hình 1.3. Đồ thị suât tiêu thụ nhiên liệu tại tay số IV ....................................................... 25 
Hình 1.4. Kết quả thử nghiệm đối với vỏ bơm nhiên liệu ................................................. 29 
Hình 1.5. Kết quả thử nghiệm đối với lõi bơm nhiên liệu................................................. 29 
Hình 1.6. Kết quả thử nghiệm đối với đường nhiên liệu hồi............................................. 30 
Hình 1.7. Kết quả thử nghiệm đối với màng điều chỉnh lượng nhiên liệu hồi .................. 31 
Hình 1.8. Kết quả thử nghiệm đối với đường ống cấp nhiên liệu của bơm ...................... 31 
Hình 1.9. Màng của bơm nhiên liệu .................................................................................. 32 
Hình 1.10 .Van thông khí trục khuỷu ................................................................................ 32 
Hình 2.1. Tủ sấy Binder..................................................................................................... 40 
Hình 2.2. Hình ảnh chai ngâm dùng trong quá trình phân tích ......................................... 41 
Hình 2.3 (a) Cân điện tử .................................................................................................... 42 
Hình 2.3 (b) Thước kẹp đo kích thước .............................................................................. 42 
Hình 2.4 Hình máy ảnh đặt trên đồ gá............................................................................... 43 
Hình 2.5. Thiết bị chụp hiển vi điện tử.............................................................................. 43 
Hình 3.1: Bộ chế hòa khí của xe ôtô ................................................................................. 44 
Hình 3.2: ảnh bơm xăng điện tử của xe ôtô....................................................................... 46 
Hình 3.3. Cồn do Trung Quôc sản xuất ............................................................................. 48 
Hình 3.5. Màu của nhiên liệu trước khi ngâm ................................................................... 53 
Hình 3.6. Màu của nhiên liệu sau 500h khi ngâm. ............................................................ 54 
Hình 3.7. Màu của nhiên liệu sau 1000h khi ngâm. .......................................................... 54 
HV: Phạm Hòa Bình

3

MSHV: CB100398


Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Hình 3.8. Màu chi tiết kim loại trước khi ngâm nhiên liệu RON92.................................. 55 
Hình 3.9. Màu chi tiết kim loại khi ngâm thời gian 500h nhiên liệu RON92. .................. 56 
Hình 3.10. Màu chi tiết kim loại trước khi ngâm thời gian 1000h nhiên liệu RON92. .... 56 
Hình 3.11. Màu chi tiết kim loại trước khi ngâm nhiên liệu E10...................................... 57 
Hình 3.12. Màu chi tiết kim loại khi ngâm nhiên liệu E10 thời gian 500h. ...................... 57 
Hình 3.13. Màu chi tiết phi kim trước khi ngâm thời gian 0h nhiên liệu RON92. ........... 58 
Hình 3.14. Màu chi tiết phi kim sau thời gian 500h nhiên liệu RON92. ......................... 58 
Hình 3.15. Màu chi tiết kim loại trước khi ngâm thời gian 0h nhiên liệu RON92. .......... 59 
Hình 3.16. Màu chi tiết kim loại trước khi ngâm thời gian 500h nhiên liệu RON92. ...... 59 
Hình 3.17. Màu chi tiết kim loại trước khi ngâm thời gian 1000h nhiên liệu RON92. .... 60 
Hình 3.18. Màu chi tiết kim loại trước khi ngâm thời gian 0h nhiên liệu E10. ................ 60 
Hình 3.19. Màu chi tiết kim loại trước khi ngâm thời gian 500h nhiên liệu E10. ............ 61 
Hình 3.20. Màu chi tiết kim loại trước khi ngâm thời gian 1000h nhiên liệu E10. .......... 61 
Hình 3.21. Giắc đầu nối bơm xăng thời gian trước khi ngâm ........................................... 62 
Hình 3.22. Giắc đầu nối bơm xăng thời gian 500h khi ngâm ........................................... 62 
Hình 3.23. Giắc đầu nối bơm xăng thời gian 1000h khi ngâm ......................................... 63 
Hình 3.24. Van một chiều thời gian trước khi ngâm nhiên liệu RON92 .......................... 63 
Hình 3.25. Van một chiều thời gian 500h khi ngâm nhiên liệu RON92 ........................... 64 
Hình 3.26. Van một chiều thời gian trước khi ngâm nhiên liệu E10 ................................ 64 
Hình 3.27. Van một chiều thời gian 500h khi ngâm nhiên liệu E10 ................................. 65 
Hình 3.28. Van một chiều thời gian 1000h khi ngâm nhiên liệu E10 ............................... 65 
Hình 3.29. Bộ báo mức xăng của bơm xăng điện trước khi ngâm RON92 ...................... 66 
Hình 3.30. Sau 500h khi ngâm .......................................................................................... 66 

HV: Phạm Hòa Bình

4

MSHV: CB100398


Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Hình 3.31. Sau 1000h khi ngâm ........................................................................................ 66 
Hình 3.33. Bộ báo mức xăng của bơm xăng điện trước khi ngâm E10 ............................ 67 
Hình 3.34. Sau 500h khi ngâm .......................................................................................... 67 
Hình 3.35. Sau 1000h khi ngâm ........................................................................................ 67 
Hình 3.36.(a) Trước khi ngâm nhiên liệu RON92 ............................................................ 68 
Hình 3.36.(b) Trước khi ngâm nhiên liệu E10 .................................................................. 68 
Hình 3.37.(a) Sau 500h ngâm nhiên liệu RON92 ............................................................. 68 
Hình 3.37.(b) Sau 500h ngâm nhiên liệu E10 ................................................................... 68 
Hình 3.38.(a) Sau 1000h ngâm nhiên liệu RON92 ........................................................... 68 
Hình 3.38.(b) Sau 1000h ngâm nhiên liệu E10 ................................................................. 68 

HV: Phạm Hòa Bình

5

MSHV: CB100398


Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................................... 8 
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU .................................................................. 10 
I. Lý do chọn đề tài ....................................................................................................... 10 

II. Các đề tài nghiên cứu liên quan ............................................................................... 12 
III. Mục đích của đề tài, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài.......................... 13 
IV. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................................ 13 
V. Các nội dung chính của luận văn ............................................................................. 14 
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC ........................................... 15 
1.1. Giới thiệu chung về nhiên liệu sinh học................................................................. 15 
1.1.1. Khái niệm về nhiên liệu sinh học ............................................................................ 15 
1.1.2. Ưu nhược điểm của nhiên liệu sinh học .................................................................. 15 
1.1.3. Một số sản phẩm phổ biến dùng làm nhiên liệu sinh học ....................................... 16 
1.2. Nhiên liệu xăng sinh học (xăng pha cồn ethanol) .................................................. 19 
1.2.1. Nhiên liệu Ethanol ................................................................................................... 19 
1.2.2. Nhiên liệu xăng pha cồn ethanol ............................................................................. 21 
1.3. Một số nghiên cứu sử dụng nhiên liệu xăng pha cồn trên ĐCĐT ......................... 23 
1.3.1. Ảnh hưởng của nhiên liệu xăng pha cồn tới tính năng kinh tế kỹ thuật và phát thải
của động cơ xăng ............................................................................................................... 24 
1.3.2. Ảnh hưởng của nhiên liệu E20 tới các chi tiết trong hệ thống nhiên liệu của động
cơ xăng (Nghiên cứu của bộ tài nguyên môi trường Australia) ........................................ 27 
Chương 2: QUY TRÌNH ĐÁNH GIÁ TƯƠNG THÍCH VẬT LIỆU ......................... 34 
2.1. Quy trình đánh giá khả năng tương thích vật liệu SAE J 1747 [8] ........................ 34 
2.2. Tiêu chuẩn đánh giá khả năng tương thích vật liệu SAE J 1748 [9] ..................... 38 
HV: Phạm Hòa Bình

6

MSHV: CB100398


Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
2.3. Quy trình đánh giá khả năng tương thích vật liệu trong đề tài .............................. 39 
2.3.1. Quy trình đánh giá khả năng tương thích ................................................................ 39 

2.3.2. Thiết bị sử dụng trong quá trình nghiên cứu ........................................................... 40 
Chương 3. NGHIÊN CỨU KHẲ NĂNG TƯƠNG THÍCH VẬT LIỆU CỦA CÁC
CHI TIẾT TRONG HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ ÔTÔ KHI SỬ DỤNG
NHIÊN LIỆU SINH HỌC E10, E15, E20 ..................................................................... 44 
3.1. Lựa chọn các chi tiết nghiên cứu ................................................................................ 44 
3.2. Nhiên liệu sử dụng trong nghiên cứu ......................................................................... 48 
3.2.2. Pha trộn nhiên liệu E10, E15, E20 .......................................................................... 51 
3.3. Đánh giá tác động của xăng sinh học E10, E15, E20 tới các chi tiết ......................... 52 
3.3.1. Kết quả nghiên cứu phân tích nhiên liệu ................................................................. 52 
3.3.2. Đánh giá về sự thay đổi màu sắc của nhiên liệu khi ngâm .................................... 53 
3.3.3. Đánh giá ngoại quan các chi tiết kim loại và phi kim trong khi ngâm.................... 55 
3.3.4. Cấu trúc vật liệu....................................................................................................... 73 
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..................................................................... 79 
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 80 

HV: Phạm Hòa Bình

7

MSHV: CB100398


Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
LỜI NÓI ĐẦU
Năng lượng nói chung và nhiên liệu nói riêng có một vai trò rất quan trọng trong việc
phát triển kinh tế đối với một quốc gia. An ninh năng lượng có ảnh hưởng lớn đến an
ninh kinh tế và an ninh Quốc gia. Bên cạnh đó, vấn đề giảm thiểu ô nhiễm môi trường,
bảo vệ tầng ôzôn đang là vấn đề cấp thiết mang tính toàn cầu. Động cơ đốt trong được sử
dụng phổ biến trên các phương tiện giao thông vận tải tiêu thụ lượng nhiên liệu lớn, đồng
thời là nguồn phát thải nhiều chất độc hại ra môi trường. Vì vậy, nghiên cứu thay thế

nhiên liệu gốc khoáng đang ngày càng cạn kiệt bằng các nguồn nhiên liệu có khả năng tái
tạo như các loại có nguồn gốc sinh học đã và đang được thế giới quan tâm.. .
Ở Việt nam, hiện nay nhiên liệu xăng và diesel còn phụ thuộc nhiều vào nguồn nhập khẩu
với tổng nhu cầu khoảng hơn 8,5 triệu tấn vào năm 2005. Theo đà phát triển của nền kinh
tế đất nước cùng với quá trình hội nhập, nhu cầu sử dụng nhiên liệu sẽ tăng trưởng với
tốc độ lớn, dự báo đến năm 2020 tổng nhu cầu trong nước đạt gần 20 triệu tấn/năm.
Thấy rõ tầm quan trọng của việc nghiên cứu thay thế nguồn nguyên liệu gốc khoáng, từ
những năm 1990 các nhà khoa học trong nước đã tiến hành nghiên cứu sử dụng các
nguồn nhiên liệu sạch khác nhau như khí ga, Ethanol và este dầu thực vật thay thế nhiên
liệu gốc khoáng. Tuy nhiên để sử dụng được một loại nhiên liệu trên động cơ cần nghiên
cứu đánh giá đầy đủ ảnh hưởng của nhiên liệu đó đến đặc tính kinh tế kỹ thuật và độ bền
của động cơ. Đối với nhiên liệu xăng sinh học, do hàm lượng ôxy tăng lên nên khả năng
ôxy hóa cũng cao hơn so với nhiên liệu truyền thống. Nhiên liệu pha 5% cồn (E5) đã
được chứng minh là có thể sử dụng trên động cơ xăng mà không cần phải thay đổi kết
cấu và vật liệu chi tiết. Với hàm lượng cồn cao hơn như các nhiên liệu E10, E15, E20, có
thể làm ô xy hóa, lão hóa hay trương nở các chi tiết của động cơ, đặc biệt là các chi tiết
trong hệ thống nhiên liệu. Xuất phát từ thực tế đó, việc nghiên cứu tính tương thích của
xăng pha Ethanol với tỷ lệ pha trộn cồn cao hơn 5% đối với các chi tiết của hệ thống
nhiên liệu trên ôtô xe máy, một loại phương tiện phổ biến nhất ở Việt Nam, là nhu cầu
bức thiết.
HV: Phạm Hòa Bình

8

MSHV: CB100398


Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Chính vì vậy, đề tài “Nghiên cứu tương thích vật liệu của động cơ xăng với nhiên liệu
sinh học xăng pha cồn” được thực hiện để đáp ứng một phần các yêu cầu thực tiễn trên.

Dưới sự hướng dẫn tận tình của TS. Phạm Hữu Tuyến (Viện Cơ khí Động lực) cùng các
thầy trong Bộ môn Động cơ đốt trong, các cán bộ của viện Hóa học Công nghiệp Việt
Nam, em đã hoàn thành bản luận văn này. Mặc dùng có nhiều cố gắng, nhưng khó có thể
tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong sự chỉ bảo đóng góp của các thầy.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, Ngày… tháng… Năm 2012.

HV: Phạm Hòa Bình

9

MSHV: CB100398


Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
I. Lý do chọn đề tài
Theo một báo cáo từ tạp chí chuyên ngành ôtô của Mỹ Ward's Auto, số lượng phương
tiện cơ giới toàn cầu đã vượt quá con số một tỷ chiếc trong năm 2010, tăng từ 980 triệu
chiếc vào năm 2009 và chủ yếu tập trung ở các nước phát triển như Mỹ, Nhật Bản, Trung
Quốc, các nước châu Âu... Xét về số lượng xe, Mỹ là nước có nhiều ôtô nhất với 239,8
triệu chiếc đang lưu hành. Trung Quốc với 78 triệu chiếc đã vượt qua Nhật Bản với 73,9
triệu chiếc để trở thành nước có nhiều ôtô thứ hai thế giới. Số xe tại Trung Quốc đã tăng
16,8 triệu chiếc, tương đương 27,5% so với năm 2009. Xét về tỷ lệ, Mỹ cũng là nước có
mật độ sử dụng ôtô nhiều nhất: 1,13 người/chiếc. Xếp thứ hai là Italia với tỷ lệ 1,45
người/chiếc. Kế đến là Pháp, Nhật và Anh với tỷ lệ dao động quanh con số 1,7
người/chiếc. Trong lịch sử, năm 1960 cả thế giới có khoảng 125 triệu chiếc. Năm 1970 là
250 triệu chiếc. Đến năm 1986, con số đã đạt tới mốc 500 triệu chiếc.
Ở Việt Nam, trong những năm gần đây thì số lượng ôtô và xe máy gia tăng một cách
đáng kể: theo Cục Đăng kiểm Việt Nam, năm 2001 Việt Nam có 387.000 ôtô các loại,

trên 2,5 triệu xe máy. Năm 2010 con số này đã là 1,28 triệu ôtô và 29,6 triệu xe máy.
Tính đến tháng 8/2011, lượng xe máy đăng ký lưu hành đã đạt mức 33,4 triệu chiếc, và
ôtô 1,42 triệu. Đặc biệt, các loại phương tiện chủ yếu tập trung ở các thành phố lớn: ở Hà
Nội năm 2001, thành phố có gần 1 triệu xe máy và hơn 100.000 ôtô. Cuối năm 2007, con
số này đã tăng gấp đôi, với khoảng 1,9 triệu xe máy và 200.000 ôtô. Tốc độ phát triển của
các phương tiện giao thông giai đoạn 2001-2007 là 12%/năm đối với xe ôtô, 15%/năm
đối với xe máy. Đến năm 2011 theo Sở Giao thông Vận tải cho biết lượng môtô, xe gắn
máy trên toàn thành phố đang vào khoảng 3,7 triệu chiếc, lượng ôtô gần 380.000 chiếc và
khoảng 50.000 phương tiện vãng lai. Nguyên nhân của sự gia tăng này là do phát triển
kinh tế và mở rộng quy mô dân số, làm tăng nhu cầu đi lại và nguyên nhân quan trọng là
phương tiện giao thông công cộng chưa đáp ứng được nhu cầu của người dân. Năm 2005,
mô tô, xe máy đáp ứng 62,7% nhu cầu đi lại tại Hà Nội và 77,9% tại TPHCM, trong khi
HV: Phạm Hòa Bình

10

MSHV: CB100398


Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
đó đóng góp của xe khách và taxi chỉ là 3,5% tại Hà Nội và tại TPHCM là 5,9%; của xe
buýt là 8,4% tại Hà Nội và 5,9% tại TPHCM. Hiện số lượng xe taxi ở Hà Nội là khoảng
14 nghìn xe, dự kiến năm 2020 sẽ là 20 nghìn xe
Với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp trên thế giời, sự gia tăng các phương tiện
giao thông đã và đang gây ra vấn đề cung cấp nhiên liệu cho nguồn động lực này. Các
nguồn động lực hiện nay vẫn chủ yếu sử dụng các sản phẩm dầu mỏ là chính. Tuy nhiên,
lượng dầu mỏ ngày càng cạn kiệt, với trữ lượng hiện nay khoảng 1342 tỷ thùng (năm
2009) và với mức tiêu thụ khoảng 81,3 triệu thùng mỗi ngày (vào năm 2010), đồng thời
mức tiêu thụ nhiên liệu tăng 1,6% mỗi năm thì khoảng 43 năm nữa trữ lượng dầu mỏ hiện
nay sẽ được khai thác hết. Đồng thời, loại nhiên liệu này đã và đang gây ra tình trạng ô

nhiễm môi trường nghiêm trọng trên thế giới. Để giảm sự phụ thuộc các nguồn động lực
vào nhiên liệu hóa thạch và giảm ô nhiễm môi trường do các nguồn động lực gây ra, các
nhà khoa học trên thế giới đã và đang nghiên cứu, ứng dụng các dạng nhiên liệu thay thế
cho các nguồn động lực. Các nguồn nhiên liệu mới chủ yếu là các dạng nhiên liệu thay
thế như nhiên liệu sinh học, nhiên liệu hydro, năng lượng mặt trời, năng lượng gió, khí
thiên nhiên, khí dầu mỏ,....
Song song với sự gia tăng của số lượng ôtô xe máy là sự gia tăng lượng nhiên liệu hóa
thạch sử dụng trong khi nguồn nhiên liệu này đang cạn kiệt dần. Lượng khí thải độc hại
mà ôtô xe máy phát thải vào môi trường (CO, HC, NOx, SOx,…) chiếm phần lớn trong
tổng lượng phát thải ở Việt Nam.
Bioethanol là một giải pháp hữu hiệu cho các vấn đề được nêu ở trên. Tuy nhiên việc
nghiên cứu ảnh hưởng của xăng pha Ethanol đến vật liệu của các chi tiết trong hệ thống
nhiên liệu trên xe ôtô ở Việt Nam chưa được quan tâm nhiều, đặc biệt khi sử dụng xăng
sinh học có tỷ lệ ethanol cao. Chính vì vậy em chọn đề tài: “Nghiên cứu tương thích vật
liệu của động cơ xăng với nhiên liệu sinh học xăng pha cồn”. Đề tài được thực hiện
nhằm nghiên cứu về sự ảnh hưởng của xăng pha Ethanol với các loại vật liệu khác nhau
trong hệ thống nhiên liệu trên xe ôtô. Kết quả của đề tài có ý nghĩa thực tiễn đối với các
HV: Phạm Hòa Bình

11

MSHV: CB100398


Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
nhà sản xuất động cơ, sản xuất chế biến nhiên liệu và người tiêu dùng, đồng thời đóng
góp cơ sở khoa học cho các chính sách về phát triển nhiên liệu sinh học ở Việt Nam.
II. Các đề tài nghiên cứu liên quan
Vấn đề về tương thích vật liệu của xăng pha Ethanol đối với các chi tiết của động cơ đốt
trong chưa được nghiên cứu nhiều tại Việt Nam, tuy nhiên trên thế giới đã có nhiều nhà

khoa học nghiên cứu về vấn đề này. Một số đề tài liên quan của các nhà khoa học trên thế
giới cũng như nghiên cứu tại Việt Nam được đưa ra dưới đây:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của xăng pha cồn tới đặc tính kinh tế, công suất và phát thải của
động cơ đốt trong tại Phòng thí nghiệm động cơ đốt trong AVL-Trường đại học Bách
Khoa Hà Nội. Trong nghiên cứu này nhóm tác giả đã nghiên cứu đưa ra các chỉ công
suất, suất tiêu hao nhiên liệu và phát thải của động cơ đốt trong khi chạy với các nhiên
liệu xăng mogas 92, nhiên liệu E5, E10, E15, E20. Nghiên cứu đã chỉ ra được những ưu
điểm cũng như những hạn chế của việc sử dụng xăng pha cồn tới đặc tính kỹ thuật động
cơ cũng như tìm ra được những tỷ lệ cồn thích hợp pha vào xăng sao cho phù hợp với
từng chế độ vận hành.
- Đánh giá ảnh hưởng của E20 đối với phương tiện xe con (Báo cáo Bộ tài nguyên môi
trường Australia): Trong nghiên cứu này các nhà khoa học đã thử nghiệm nhiên liệu E20
trên nhiều xe con được chọn ngẫu nhiên (bao gồm 4 xe cũ và 5 xe mới), sau đó tiến hành
nghiên cứu và đánh giá ảnh hưởng của nhiên liệu E20 tới tính kinh tế, hiệu quả và phát
thải động cơ. Đề tài đã chỉ ra tác động của E20 tới xe cũ và xe mới là khác nhau, đồng
thời tiêu hao nhiên liệu của tất cả các xe đều tăng so với khi sử dụng nhiên liệu xăng
truyền thống.
- Ảnh hưởng của nhiên liệu E20 tới các chi tiết trong hệ thống nhiên liệu của động cơ
xăng (Nghiên cứu của bộ tài nguyên môi trường Australia): Trong nghiên cứu đã chỉ ra
những biến đổi các chi tiết của hệ thống nhiên liệu về hình ảnh ngoại quan, kích thước,
biến đổi cấu trúc khi ngâm trong nhiên liệu E20. Từ những kết quả nghiên cứu đó các nhà
HV: Phạm Hòa Bình

12

MSHV: CB100398


Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
khoa học đã đưa ra những kết luận về tính tương thích vật liệu của các chi tiết khi sử

dụng nhiên liệu E20.
III. Mục đích của đề tài, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
Do nhu cầu sử dụng nhiên liệu cho các phương tiện xe cơ giới cũng như dùng cho các
hoạt động sản xuất công nghiệp khác của các nước trên thế giới ngày càng gia tăng, trong
khi nguồn nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt, do vậy con người cần tìm nguồn năng
lượng thay thế loại nhiên liệu hóa thạch. Nhiên liệu sinh học được coi là giải pháp hiệu
quả để giải quyết vấn đề trên. Tuy nhiên nhiên liệu sinh học có thể làm ảnh hưởng tới các
chi tiết của động cơ, đặc biệt là các chi tiết của hệ thống nhiên liệu, điều này gây ảnh
hưởng đến sự hoạt động của động cơ. Mục đích của đề tài nghiên cứu là đánh giả ảnh
hưởng của nhiên liệu xăng E10, E15, E20 tới các chi tiết của hệ thống nhiên liệu, từ đó
xem xét tính tương thích của nhiên liệu E10 và đưa ra những cải tiến hợp lý.
Tại Việt Nam, việc nghiên cứu xăng pha ethanol chủ yếu chỉ dừng lại ở các loại xăng
sinh học có nồng độ ethanol nhỏ hơn 5%,.
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là nhiên liệu E10, E15, E20 được pha chế từ xăng gốc
Mogas 92 và Ethanol 99,7%, rồi tiến hành nghiên cứu tác động của 4 mẫu nhiên liệu này
lên các chi tiết của hệ thống nhiên liệu của xe ôtô đời cũ sử dụng chế hòa khí và phun
xăng điện tử.
IV. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Hiện nay, tại nhiều nước trên thế giới đã bắt buộc sử dụng nhiên liệu xăng pha ethanol
trên tất cả các phương tiện xe cơ giới, trong khi ở Việt Nam còn đây là vấn đề còn nhiều
mới mẻ và việc sử dụng xăng sinh học mới chỉ dừng lại ở tỷ lệ 5% ethanol. Do tính chất
về điều kiện môi trường cũng như chất lượng xe cơ giới tại Việt Nam khác nhiều với các
quốc gia khác và với tỷ lệ ethanol trong nhiên liệu cao hơn 5% cần có những đánh giá
tổng quan tác động của nhiên liệu xăng pha ethanol tới các chi tiết của hê thống nhiên
liệu trong điều kiện của Việt Nam.. Kết quả của đề tài có ý nghĩa thực tiễn đối với các
HV: Phạm Hòa Bình

13

MSHV: CB100398

Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
nhà sản xuất động cơ trong việc lựa chọn vật liệu chế tạo chi tiết phù hợp, đối với người
tiêu dùng trong quá trình vận hành sử dụng, đồng thời đóng góp cơ sở khoa học cho các
nhà quản lý trong việc xây dựng các chính sách phát triển nhiên liệu sinh học. Đồng thời,
kết quả của đề tài cũng là tài liệu tham khảo hữu ích cho những nghiên cứu về nhiên liệu
thay thế, nhiên liệu sinh học ở Việt Nam.
V. Các nội dung chính của luận văn
Nội dung của đề tài bao gồm những vấn đề sau:
- Nghiên cứu tổng quan về nhiên liệu sinh học
- Phối trộn và đánh giá tính chất hóa lý của nhiên liệu xăng sinh học E10, E15, E20
- Nghiên cứu tương thích vật liệu của các chi tiết trong hệ thống nhiên liệu động cơ xăng
với nhiên liệu xăng sinh học E10, E15, E20
- Kết luận và hướng phát triển của đề tài

HV: Phạm Hòa Bình

14

MSHV: CB100398


Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC
1.1. Giới thiệu chung về nhiên liệu sinh học
1.1.1. Khái niệm về nhiên liệu sinh học
Nhiên liệu sinh học (Biofuels) là loại nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn
gốc động thực vật. Ví dụ như nhiên liệu chế xuất từ chất béo của động thực vật (mỡ động
vật, dầu dừa,…), ngũ cốc (lúa mỳ, ngô, đậu tương, sắn,…), chất thải trong nông nghiệp

(rơm rạ, phân,…), sản phẩm trong công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải,…). [1]
1.1.2. Ưu nhược điểm của nhiên liệu sinh học
Nhiên liệu sinh học có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại nhiên liệu truyền thống như:
- Tính chất thân thiện với môi trường: chúng sinh ra ít hàm lượng khí gây hiệu ứng nhà
kính (CO2, CO, N2O,…) và ít gây ô nhiễm môi trường hơn các loại nhiên liệu truyền
thống.
- Nguồn nhiên liệu tái sinh: các nhiên liệu này lấy từ hoạt động sản xuất nông, lâm
nghiệp và có thể tái sinh,giúp giảm sự lệ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch (dầu mỏ,
than đá,…).
- Nhiên liệu sinh học có thể sản xuất từ các thứ phẩm trong nông nghiệp như rơm, rạ,
thân cây,… nếu tận dụng được những nguồn nguyên liệu thô này sẽ giúp giảm giá thành
nhiên liệu sinh học đồng thời tăng giá trị của cây nông nghiệp.
Tuy nhiên nhiên liệu sinh học cũng có một số nhược điểm như:
- Phát triển nhiên liệu sinh học có nguồn gốc từ thực vật yêu cầu diện tích canh tác lớn
dẫn đến việc cạnh tranh diện tích canh tác với các cây lương thực khác do đó sẽ làm giá
lương thực tăng cao, nếu phát triển không hợp lý có thể gây đe dọa tới an ninh lương
thực.
- Phát triển nhiên liệu sinh học có nguồn gốc từ động thực vật còn gặp phải một khó khăn
HV: Phạm Hòa Bình

15

MSHV: CB100398


Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
nữa đó là phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện thời tiết, dịch bệnh nếu điều kiện không thuận
lợi thì quá trình sản xuất không thể diễn ra liên tục được.
- Công nghệ để đầu tư cho sản xuất nhiên liệu sinh học tiên tiến (chế tạo nhiên liệu sinh
học từ lignin cellulose – có trong rơm, cỏ, gỗ,…) có giá vốn cao.

- Nhiên liệu sinh học khó cất giữ và bảo quản hơn so với nhiên liệu truyền thống (dễ bị
biến tính phân hủy theo thời gian).
1.1.3. Một số sản phẩm phổ biến dùng làm nhiên liệu sinh học
1.1.3.1. Nhiên liệu biodiesel
Biodiesel là một loại nhiên liệu có tính chất tương tự nhiên liệu dầu diesel nhưng không
phải được sản xuất từ dầu mỏ mà từ dầu thực vật hay mỡ động vật. Biodiesel nói riêng,
hay nhiên liệu sinh học nói chung, là một loại năng lượng tái tạo. Trên thực tế, để có thể
dùng làm biodiesel, các loại dầu và mỡ phải được tinh chế thành methyl hoặc ethyl ester.
Trong quá trình chuyển hóa nhiều loại dầu được chuyển hóa thành methyl ester nhờ phản
ứng hóa học với mEthanol (có các chất xúc tác như Na (natri) hay KOH (potassium
hydroxide). Sau đó, nước, glyxerin, MEthanol và một số chất cặn bã khác sẽ được tách
trước khi biodiesel trở thành loại nhiên liệu có chất lượng đủ tiêu chuẩn dùng cho động
cơ diesel.
1.1.3.2. Nhiên liệu khí hóa lỏng LPG
LPG là tên viết tắt của khí dầu mỏ hoá lỏng LPG (Liquefied Petroleum Gas), là hỗn hợp
hydrocarcbone với thành phần chính là Butan (C4H10), Propan (C3H8) chiếm 99%. LPG
tồn tại trong thiên nhiên ở các giếng dầu hoặc giếng gas và cũng có thể sản xuất ở các nhà
máy lọc dầu. Khoảng một nửa lượng LPG được sản xuất gắn liền với sản xuất khí thiên
nhiên và khoảng một nửa kia được tạo ra nhờ quá trình tinh chế dầu thô. Thành phần
chính của LPG là propan (C3H8) và butan (C4H10), không màu, không mùi, không vị và
không có độc tố. Tỷ lệ giữa propan và butan thay đổi giữa các quốc gia cũng như tùy
HV: Phạm Hòa Bình

16

MSHV: CB100398


Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
từng thời điểm trong năm. Ở Hà Lan, tỷ lệ propan/butan thường là 60/40, và tỷ lệ giữa

iso-butan và n-butan là khoảng 1/3. Ở Mỹ LPG dùng cho ô tô có thành phần hơn 80% là
propan, thành phần còn lại là etan, butan và khoảng hơn 10% là propen. Tại Châu Âu, với
các nước có khí hậu tương đối lạnh thì LPG có xu hướng thành phần propan và propen
cao hơn. Trong khi đó các nước có khí hậu ấm hơn như Italy thì LPG có thành phần chủ
yếu là butan và buten.
LPG có thành phần 70/30% đến 50/50% Butan/Propan không màu, không mùi không vị,
tuy nhiên trong thực tế trong quá trình chế biến được pha thêm Ethyl Mecaptan có mùi
đặc trưng để dễ phát hiện rò rỉ. Nồng độ mùi được phải đủ để nhận ra trước khi chúng tạo
thành hỗn hợp nổ. LPG không độc, không gây ô nhiễm môi trường, không ảnh hưởng đến
thực phẩm và sức khoẻ con người. LPG nặng hơn không khí (1,5 - 2 lần so với không
khí), nhẹ hơn nước (0,5 lần so với nước) vì vậy nếu thoát ra ngoài hơi gas sẽ lan truyền ở
mặt đất và tập trung ở những phần thấp nhát như rãnh, hố ga .... tuy nhiên sẽ tản mát ngay
khi có gió. LPG được tồn chứa trong các loại bể chịu áp lực khác nhau, tồn tại ở trạng
thái bão hoà. LPG lỏng ở dưới, hơi gas ở phía trên theo qui định an toàn các loại bồn,
bình chứa LPG chỉ được phép nhập 80-85% thể tích, phần còn lại đảm bảo sự dãn nở
nhiệt của LPG lỏng. Đặc trưng lớn nhất của LPG khác với các loại khí khác là chúng tồn
chứa ở dạng bão hoà nên với thành phần không đổi (70% Butan - 30% Propan) áp suất
bão hoà trong bể chứa cũng như trong hệ thống ống không phụ thuộc vào lượng LPG bên
trong mà hoàn toàn phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngoài. Nếu gas lỏng rò rỉ ra ngoài thì tại
chỗ rò có nhiệt độ thấp và xuất hiện tuyết. LPG có tỷ lệ giãn nở lớn: một đơn vị thể tích
LPG lỏng khi bay hơi tạo ra 250 đơn vị thể tích hơi gas do vậy LPG rất thuận tiện và kinh
tế khi vận chuyển và tồn chứa ở dạng lỏng.
1.1.3.3. Nhiên liệu CNG
CNG là khí thiên nhiên nén, thành phần chủ yếu là CH4 - metane (chiếm 85%- 95%)
được lấy từ những mỏ khí thiên nhiên, mỏ dầu (khí đồng hành) hoặc khí nhà máy (thu
được trong quá trình sản xuất của các nhà máy lọc dầu), qua xử lý và nén ở áp suất cao
HV: Phạm Hòa Bình

17

MSHV: CB100398


Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
(200 đến 250 bar) để tồn trữ vào bồn chuyên dụng và vận chuyển tới các hộ tiêu thụ là
các nhà máy có sử dụng nhiệt năng, các khu chung cư…..Do thành phần đơn giản dễ xử
lý để loại bỏ các hợp chất độc hại như SOx, NOx, CO2, không có benzene và
hydrocarbon thơm kèm theo, nên khi đốt nhiên liệu này không giải phóng nhiều khí độc
như SO2, NO2, CO…, và hầu như không phát sinh bụi. Vì vậy, sử dụng CNG thay thế
các nhiên liệu truyền thống như than, dầu sẽ bảo vệ môi trường và giảm chi phí.
1.1.3.4. Nhiên liệu sinh học có chứa gốc Ancol
Methanol (CH3OH): là loại Ethanol đơn giản nhất chứa 1 nguyên tử C trong mỗi phân
tử. MEthanol là một chất lỏng không màu, dễ bay hơi, dễ cháy, mùi gây chóng mặt, độc
và gây ăn mòn, có thể hấp thụ qua da.Methanol được làm từ than đá và khí tự nhiên, cũng
có thể làm từ nguồn nguyên liệu tái sinh như gỗ hoặc giấy thải dưới tác dụng của vi
khuẩn kỵ khí.
Ethanol (C2H5OH): là một hợp chất hữu cơ nằm trong dãy đồng đẳng của rượu
methylic. Ethanol là chất lỏng, không màu, mùi thơm dễ chịu và đặc trưng, vị cay, nhẹ
hơn nước, dễ bay hơi, sôi ở nhiệt độ 78,39°C, hóa rắn ở -114,15°C, dễ cháy, khi cháy
không có khói và ngọn lửa có màu xanh da trời. [2]
Ethanol được chế biến thông qua quá trình lên men các sản phẩm hữu cơ như tinh bột,
cellulose, lignocellulose.
Ethanol nguyên chất ít được dùng làm nhiên liệu, thông thường Ethanol được pha với
xăng để làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong. Theo một số nghiên cứu thì khi pha
5÷10% Ethanol vào xăng thì động cơ không phải thay đổi bất kỳ một thông số kết cấu
nào.
Butanol (C4H7OH): là một hợp chất hữu cơ có nhóm chức OH như Ethanol nhưng số
nhóm CH2 nhiều hơn gấp 3 lần nên thuộc loại rượu mạnh .Tuy có cùng nhóm chức OH
nhưng chứa cấu trúc mạch cacbon dài hơn và có nhiều nhánh nên butanol ít hoặc khó hòa
vào nước so với Ethanol. Cũng giống như Ethanol, butanol thu được thông qua tổng hợp

HV: Phạm Hòa Bình

18

MSHV: CB100398


Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
hóa học gọi là butanol tổng hợp, được dùng chủ yếu như một dung môi trong công
nghiệp, còn nếu thu được bằng con đường sinh học thì gọi là butanol sinh học, được dùng
như nhiên liệu.
1.2. Nhiên liệu xăng sinh học (xăng pha cồn ethanol)
1.2.1. Nhiên liệu Ethanol
Ethanol còn được biết đến với tên rượu ethylic hay rượu ngũ cốc hay Ethanol, là một hợp
chất hữu cơ, nằm trong dãy đồng đẳng của rượu methylic, dễ cháy, không màu, là một
trong các rượu thông thường có trong thành phần của đồ uống chứa Ethanol. Trong cách
nói dân dã, thông thường nó được nhắc đến một cách đơn giản là rượu. Công thức hóa
học của nó là C2H5OH, hay CH3CH2OH, viết tóm tắt là C2H6O.
1.2.1.1. Tính chất lý hóa của Ethanol
Ethanol pha vào xăng là Ethanoln nguyên chất với độ tinh khiết đạt ít nhất 99,5% do đó
nó có những tính chất thể hiện như ở Bảng 1.1 dưới đây:
Bảng 1.1. Quy chuẩn tính chất của Ethanol nhiên liệu

Tên chỉ tiêu

Mức

Phương pháp thử

1. Hàm lượng etanol, % thể tích, không nhỏ hơn

92,1

TCVN 7864 (ASTM D 5501)

2. Hàm lượng metanol, % thể tích,

0,5

TCVN 7894 (EN 14110)

1,0

TCVN 7893 (ASTM E 1064)

0,007

TCVN 7892 (ASTM D 1613)

không lớn hơn
3. Hàm lượng nước, % thể tích,
không lớn hơn
4. Độ axit (tính theo axit axetic CH3COOH), %
khối lượng, không lớn hơn
5. Hàm lượng clorua vô cơ, mg/kg,
HV: Phạm Hòa Bình

40
19

TCVN 7716 (ASTM D 4806)

MSHV: CB100398


Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
không lớn hơn

(Phụ lục A)

1.2.1.2. Phương pháp sản xuất Ethanol
Ethanol nguyên chất có thể được sản xuất từ rất nhiều nguồn. Với mỗi nguồn nguyên liệu
mà có các quy trình sản xuất tương ứng nhưng nhìn chung lại có hai phương pháp phổ
biến:
a) Hydrat hóa ethylen
Ethanol được sử dụng như là nguyên liệu công nghiệp và thông thường nó được sản xuất
từ các nguyên liệu dầu mỏ, chủ yếu là thông qua phương pháp hydat hóa ethylen trên xúc
tác axit, được trình bày theo phản ứng hóa học sau. Cho etylen hợp nước ở 3000C áp suất
70 – 80 atm với xúc tác là axit photphoric:
H2C = CH2 +H2O → CH3CH2OH
b) Phương pháp lên men:
Mọi sự lên men các đường đến C6, trong đó chủ yếu là glucose và cenlulozo đều chuyển
thành Ethanol và khí CO2.
Với các loại ngũ cốc thì người ta tách tinh bột và cần có thuỷ phân bởi các enzymes để
thu được đường rồi mới lên men. Ở Pháp Ethanol được sản xuất từ củ cải đường hay lúa
mạch. Sản phẩm phụ của công nghệ này là bã rượu hay bã ép củ cải đường để làm thực
ăn cho gia súc góp phần giảm giá thành Ethanol. Bã rượu còn có thể dùng để điều chế
nhiên liệu pha vào dầu nặng.
Công nghệ sản xuất Ethanol có thể được tóm tắt như sau :
Đầu tiên là thuỷ phân tinh bột để thu được đường. Tiếp sau là lên men đường. Rồi chưng

cất cồn để thu được Ethanol nguyên chất. Có hai gia doạn chưng cất : Giai đoạn đầu, thu
được loại Ethanol 96%. Giai đoạn sau, khử nước để có Ethanol alhydrid (99,7% tối thiểu,
theo khối lượng).
Ở Việt Nam và các nước chủ yếu sử dụng các loại nguyên liệu có nguồn gốc xenlulozo
HV: Phạm Hòa Bình

20

MSHV: CB100398


Luận văn thạc sỹ khoa hhọc kỹ thuuật
ng tinh bột.
hoặc dạn
Tuy nhiên sản xuấất theo nguy
yên tắc chu
ung như trêên tỷ lệ Ethhanol chỉ nhhỏ hơn 10%
% thể
tích tron
ng dung dịcch với nướ
ớc và chất bã
b do vậy m
muốn khử hết nước đđể đạt đượcc cồn
nguyên chất (99% )có thể dùn
ng phương pháp
p
như trrưng cất hooặc dùng chhất phụ gia hoặc
đ khử như
ư CaCO3, caanxiclorua khan,
k

trưngg cất ba chấất đồng thời như cồn, nnước
xúc tác để
và thêm chất benzeen. Tuy nhiêên để có đư
ược cồn tuyyệt đối là việệc làm khá khó khăn vvà có
thể dẫn tới chi phí để sản xuấtt ra cồn tăn
ng gây giảm
m hiệu quả kkinh tế. Hìnnh 1.1 dướii đây
giới thiệệu sơ đồ sản
n xuất bioeth
hanol từ xeenluloza

Hình 1.1
1. Sơ đồ sản xuất bioethaanol từ xenluuloza

1.2.2. Nhiên
Nh
liệu xă
ăng pha cồ
ồn ethanol
Ethanol được pha vào
v trong xăng
x
với cáác hàm lượ
ợng khác nhhau. Nếu độộng cơ sử dụng
nhiên liệệu xăng phaa cồn với tỉỉ lệ dưới 5%
% (E5) cồn có trong xăăng thì hầuu như khôngg cần
thay đổii bất cứ chi tiết nào củ
ủa động cơ mà
m vẫn khôông làm thaay đổi nhiềuu đến độ bềền và
đặc tính

h hoạt động của động cơ. Tùy từn
ng tỉ lệ cồnn có trong xxăng sẽ quyy định tính chất
của nhiêên liệu. Bản
ng 1.2 dướii đây là bản
ng liệt kê m
một số tính chất của xăng pha cồồn E5
được qu
uy định sử dụng
d
ở Việt Nam:
HV: Phạạm Hòa Bìn
nh

21

MSHV: CB1000398


Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Bảng 1.2. Quy chuẩn xăng pha cồn E5

Stt

Tên chỉ tiêu

Giá trị

Mức

Phương pháp thử

01

Hàm lượng chì, g/l

Max

0,013

TCVN 7143 (ASTM D 3237)

02

Hàm lượng lưu huỳnh, mg/kg

Max

500

TCVN 6701 (ASTM D 2622)

03

Hàm lượng benzen, % thể tích

Max

2,5

TCVN 6703 (ASTM D 3606)

04

Hàm lượng hydrocacbon thơm, % thể
tích

Max

40

TCVN 7330 (ASTM D 1319)

05

Hàm lượng olefin, % thể tích

Max

38

TCVN 7330 (ASTM D 1319)

Max

2,7

TCVN 7332 (ASTM D 4815)

Hàm lượng ôxy, % khối lượng
06

xăng không chì và xăng E5
xăng E10

3,5

Hàm lượng ethanol, % thể tích
07

xăng E5

Max

5

xăng E10
08

TCVN 7332 (ASTM D 4815)

10

Hàm lượng kim loại (Fe, Mn), mg/l

Max

5

TCVN 7331 (ASTM D 3831)

Khi sử dụng loại nhiên liệu có hàm lượng cồn lớn hơn như ở một số nước như Brazil (sử
dụng đến E85), Mỹ (E85) ... thì cần thiết kế lại động cơ cho phù hợp. Bảng dưới thể hiện
tính chất của một số loại nhiên liệu xăng pha cồn đang được sử dụng rộng rãi ở nhiều
nước. Bảng 1.3 thể hiện tính chất của xăng pha Ethanol với các tỷ lệ khác nhau:[4]
Bảng 1.3. Tính chất lý hóa của xăng pha cồn

So sánh thuộc tính của xăng pha cồn và xăng nguyên chất
Đặc tính

Trọng lượng riêng(kg/l ở 15,50C)
Chỉ số octan(RON)
HV: Phạm Hòa Bình

Nhiên liệu
E0

E5

E10

E20

E30

0,7575

0,7591

0,7608

0,7645

0,7682

95,4

96,7

98,1

100,7

102,4

22

MSHV: CB100398


Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
RVP(kPa ở 37,80C)

53,7

59,3

29,6

58,3

56,8

0,0061

0,0059

0,0055

0,0049

0,0045

Hàm lượng chất keo rửa trôi
(mg/100ml)

0,2

0,2

0,2

0,6

0,2

Hàm lượng chất keo không rửa
trôi (mg/100ml)

18,8

18,6

17,4

15

14,4

Hàm lượng lưu huỳnh(wt%)

Hàm lượng chì(g/l)
Ăn mòn(3h ở 500C)

<0,0025 <0,0025 <0,025 <0,0025 <0,0025
1a

1a

1a

1a

1a

IBP

35,5

36,5

39,5

36,7

39,5

10% thể tích

54,5

49,7

54,8

52,8

54,8

50% thể tích

94,4

88,0

72,4

70,3

72,4

90% thể tích

167,3

167,7

159,3

163

159,3

Điểm kết thúc

197,0

202,5

198,3

198,6

198,3

Nhiệt trị(cal/g)

10176

9692

9511

9316

8680

Cacbon (wt%)

86,60

87,70

86,7

87,6

86

Hydrogen (wt%)

13,30

12,20

13,90

12,3

13,9

1,7

1,5

1,5

1,5

1,5

vàng

vàng

vàng

vàng

vàng

Nhiệt độ chưng cất(0C)

Hàm lượng cặn (vol%)
Màu sắc

(RVP- Reid Vapor Pressure)- : Áp suất hơi bão hòa
1.3. Một số nghiên cứu sử dụng nhiên liệu xăng pha cồn trên ĐCĐT
Do tính chất lý hóa của nhiên liệu Ethanol khác với nhiên liệu xăng truyền thống nên khi
sử dụng xăng pha Ethanol sẽ có những ảnh hưởng khác nhau đến tiêu hao nhiên liệu, phát
thải, công suất và sự tương thích với hệ thống nhiên liệu. Dưới đây trình bày một số nghiên

HV: Phạm Hòa Bình

23

MSHV: CB100398


Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
cứu về nhiên liệu xăng Ethanol tại Việt Nam và những nghiên cứu khác trên thế giới.
1.3.1. Ảnh hưởng của nhiên liệu xăng pha cồn tới tính năng kinh tế kỹ thuật và phát
thải của động cơ xăng
1.3.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của xăng pha cồn tại phòng thí nghiệm động cơ đốt trong
AVL – Trường đại học Bách Khoa Hà Nội.[3]
Nhiên liệu dùng trong quá trình thử nghiệm bao gồm:
- Xăng MOGAS 92 có bán trên thị trường Việt Nam
- Trong quá trình thử nghiệm sử dụng hỗn hợp MOGAS 92 với Ethanol với các tỷ lệ tương
ứng là 10% (E10), 15% (E15) và 20% (E20) .
- Loại cồn được sử dụng có nồng độ 99,5 % và các thông số khác được cho trong bảng 1.4
dưới đây:
Bảng 1.4. Các thông số của cồn dùng trong quá trình thí nghiệm

STT
1

Chỉ tiêu phân tích
Chỉ số octan(RON)

Đơn vị

Kết quả phân tích

116,8

2

Tỷ trọng ở 200 C

4

Nhiệt độ sôi đầu

0

78,1

5

Nhiệt độ sôi cuối

0

C

78,2

6

Nồng độ cồn

%

99,5

0,791
C

- Sử dụng phương pháp thử nghiệm đối chứng các loại nhiên liệu trên với đối tượng thử
nghiệm là xe Jupiter MX, quá trình thử nghiệm được xây dựng thông qua việc kiểm tra
các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tại đặc tính ngoài tay số 4 và theo chu trình thử ECE R40.
Kết quả thử nghiệm được thể hiện dưới đây:[5]

a. So sánh Công suất
Hình 1.1. thể hiện đồ thị so sánh công suất của động cơ xe máy khi chạy với nhiên liệu
xăng pha Ethanol với tỷ lệ khác nhau:
HV: Phạm Hòa Bình

24

MSHV: CB100398