Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn Ethanol Diesel đến tính năng kinh tế kỹ thuật động cơ Diesel

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HỒ DUY MẠNH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG TỶ LỆ PHỐI TRỘN
ETHANOL-DIESEL ĐẾN TÍNH NĂNG KINH TẾ
KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực
Mã số: 60.52.01.16

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – Năm 2017


Công trình được hoàn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. DƯƠNG VIỆT DŨNG

Phản biện 1: PGS. TS. Trần Thanh Hải Tùng
Phản biện 2: TS. Nguyễn Văn Anh

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 30
tháng 09 năm 2017

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
 Trung tâm Thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng

 Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết đề tài
Ngày nay do nhu cầu sử dụng nhiên liệu và sản phẩm dầu mỏ
phát triển mạnh dẫn đến nhiều vấn đề cần được giải quyết như:
Nhiên liệu hóa thạch dầu mỏ sắp cạn kiệt, ô nhiễm môi trường từ khí
thải do động cơ tạo ra cũng trở nên đáng báo động. Các chuyên gia
kinh tế năng lượng cho rằng nếu không phát hiện thêm trữ lượng mới
thì nguồn nhiên liệu hóa thạch sẽ không đáp ứng đủ và cạn kiệt trong
tương lai không xa. Xu hướng của thế giới là tìm kiếm nhiên liệu
mới thay thế cho nhiên liệu hóa thạch.
Trong các nguồn năng lượng thay thế đang sử dụng hiện nay
như: (năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng hạt nhân…),
thì nhiên liệu sinh học đang được ưu tiên phát triển. Nhiên liệu sinh
học có lợi thế như: tận dụng nguồn nguyên liệu tại chổ, tăng hiệu quả
kinh tế, công nghệ sản xuất ít phức tạp, cấu trúc động cơ ít thay đổi.
Một hướng đang được tập trung nghiên cứu nhằm tiết kiệm
năng lượng và giảm khí thải độc hại từ động cơ là sử dụng nhiên liệu
sinh học phối trộn cùng nhiên liệu hóa thạch, trong đó ethanol sinh
học đang được quan tâm vì nguồn cung khá dồi dào và có khả năng
pha trộn cho diesel và xăng. Tuy nhiên khi pha ethanol vào nhiên
liệu khoáng thì tính chất, chất lượng của nhiên liệu sẽ thay đổi so với
ban đầu. Sự thay đổi ít hay nhiều phụ thuộc vào tỷ lệ ethanol so với
nhiên liệu khoáng. Khi pha ethanol vào nhiên liệu khoáng thì sẽ có
ảnh hưởng nhất định đến tính bền vững của hỗn hợp, tính đồng pha,
tính ăn mòn, điều đó đòi hỏi phải kiểm nghiệm lại tính năng kinh tế

kỹ thuật động cơ.


2
Do đó tôi chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn
Ethanol- Diesel đến tính năng kinh tế kỹ thuật động cơ Diesel”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Xác định tỷ lệ phối trộn tốt nhất ứng với các chế độ vận hành
của động cơ để đạt được tính năng kỹ thuật tốt nhất.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1

Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu được tiến hành trên động cơ một xy lanh EV2600 –

NB với các tỷ lệ phối trộn: 3%ethanol – 97% diesel; 5%ethanol –
95% diesel; 7%ethanol - 93% diesel; 10%ethanol - 90% diesel.
3.2

Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn ethanol – diesel. Từ

đó xác định được các tính năng kinh tế kỹ thuật tối ưu nhất: Mô men
động cơ, công suất động cơ, suất tiêu hao nhiên liệu động cơ.
4. Cách tiếp cận và phạm vi nghiên cứu
4.1

Cách tiếp cận luận văn
Tìm kiếm tài liệu, thu thập thông tin dựa trên các công trình đã

được công bố về nhiên liệu sinh học (ethanol - diesel), nghiên cứu
thực nghiệm, phân tích số liệu, viết báo cáo, trình bày báo cáo.
4.2

Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm trên băng thử

công suất Froude – tại Khoa Cơ Khí Giao Thông – Đại học Bách
Khoa – Đại học Đà Nẵng.
5. Bố cục luận văn
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI


3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 NHIÊN LIỆU SINH HỌC VÀ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU
SINH HỌC TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL.
1.1.1 Nhiên liệu sinh học
Nhiên liệu sinh học được định nghĩa là nhiên liệu nhận được
từ sinh khối, được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc từ động
thực vật [4]. Chúng bao gồm bio ethanol, diesel sinh học, biogas,
ethanol pha trộn (ethanol – diesel, ethanol - xăng), dimetyl ether sinh
học và dầu thực vật. Nhiên liệu sinh học hiện nay sử dụng trong giao
thông vận tải là ethanol sinh học, diesel sinh học.
Tuy nhiên hiện nay vấn đề sử dụng nhiên liệu sinh học vào đời

sống còn nhiều hạn chế do giá thành sản xuất cao hơn so với nhiên
liệu truyền thống. Trong tương lai, nguồn nhiên liệu truyền thống cạn
kiệt, nhiên liệu sinh học là nguồn thay thế có nhiều tiềm năng lớn.
1.1.2 Sử dụng nhiên liệu sinh học trên động cơ Diesel
Ở Châu Âu, NLSH đã được sản xuất lần đầu tiên ở Áo và Đức.
Người ta đặc biệt quan tâm đến diesel sinh học từ sau cuộc khủng
hoảng dầu mỏ vào những năm 1980.
Năm 1996 hai nhà máy qui mô lớn ở Rouen - Pháp và LeerĐức đã chứng minh sự phát triển mạnh của ngành công nghiệp diesel
sinh học.
Năm 2006, ở Đức có khoảng 50 nhà máy NLSH qui mô từ
10.000 tấn/năm đến 250.000 tấn/năm.
Nhìn chung, châu Âu chiếm phần lớn sản xuất dầu diesel sinh
học của thế giới. Ở các nước như Brazil và Hoa Kỳ, ethanol sản xuất
gấp 10 lần so với dầu diesel sinh học. Hình 1.3 thể hiện tỷ lệ sản xuất
nhiên liệu sinh học của các nước trên thế giới.


4

Hình 1.2 Tình hình sản xuất nhiên liệu sinh học của các nước trên
thế giới năm 2010 [12]
Trong những năm gần đây, sản lượng diesel sinh học của các
nước Đông Nam Á cũng tăng rất mạnh, đặc biệt là từ năm 2006 đến
2007, sản lượng diesel sinh học tăng gần 6 lần
1.2 CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VỀ VIỆC
SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU ETHANOL CHO ĐỘNG CƠ DIESEL
1.2.1 Các nghiên cứu sử dụng nhiên liệu sinh học ethanol cho
động cơ đốt trong trên thế giới.
Nhiên liệu Ethanol- diesel dùng ở Mỹ qui định thành phần
ethanol chứa trong nhiên liệu này không vượt quá 15% về thể tích và

5% chất phụ gia riêng để ổn định các tính chất của nhiên liệu tương
đương với diesel. Theo Robert E.Reynolds nguyên nhân của giới hạn
này là do: các số liệu kiểm tra trên hỗn hợp nhiên liệu ở mức cao hơn
đều bị hạn chế, ở hỗn hợp có thành phần ethanol cao sẽ bất lợi nhiều
hơn về mặt kinh tế; [15].
Trong nghiên cứu của T.K.Bhattacharya và T.N. Mishra [14]
về khả năng hòa trộn của ethanol trong Diesel họ đã rút ra các nhận
xét sau:


5
Ethanol có nồng độ 2000có thể pha vào Diesel với tỷ lệ đến
20% thể tích hoặc hơn nữa vì không có nước nên sẽ hoà tan triệt để
và có tính đồng nhất.
Ethanol có nồng độ 1900 và 1800 có thể pha vào Diesel với tỷ
lệ đến 20% Khi đó hỗn hợp sẽ hoà tan không triệt để và có pha phân
cách không rõ rệt nhưng có thể sử dụng được trong động cơ Diesel.
Tỷ lệ tốt nhất là dưới 15%.
Ethanol có nồng độ 1700 chỉ có thể dùng như là nhiên liệu
trong động cơ diesel khi pha với tỷ lệ nhỏ hơn 15%.
Các hỗn hợp còn lại không thể sử dụng làm nhiên liệu trong
động cơ Diesel vì lượng nước chứa trong ethanol quá lớn (20% đến
25%), sự hoà tan sẽ không tốt và tạo ra các pha phân cách rõ rệt.
Ở Trung Quốc, tại phòng thí nghiệm về An Toàn Ô tô và Năng
Lượng – Đại Học Thanh Hoa, 2003; nhóm tác giả Bang-Quan Hea,
Shi-Jin Shuaia, Jian-Xin Wanga, đã nghiên cứu: ảnh hưởng của
ethanol pha trộn diesel đến thành phần khí thải, khi pha trộn tư 10%
đến 15% ethanol trong HHNL. Kết quả thu được: Trị số cetan giảm,
nhiệt trị cao giảm, NOX, CO2, HC đều giảm;[9].
1.2.2 Các nghiên cứu sử dụng nhiên liệu sinh học ethanol cho

động cơ đốt trong ở trong nước.
Đại học Bách khoa Tp.HCM đã pha chế, thử nghiệm để chứng
minh ethanol có thể thay thế xăng dùng làm nhiên liệu cho động cơ
đốt trong [15].
Nhóm tác giả: Th.S. Nguyễn Thành Bắc, GS.TS Phạm Minh
Tuấn, TS. Trần Anh Trung – Khoa Công nghệ Ô tô, ĐH Công
Nghiệp HN, Viện cơ khí Động Lực, Trường ĐH BK Hà Nội. Đã
thực hiện đề tài: Nghiên cứu thực nghiệm và đánh giá các chỉ tiêu
kinh tế, kỹ thuật và phát thải của động cơ diesel D4BB lắp trên xe


6
Hyundai 1,25 tấn khi sử dụng lưởng nhiên liệu diesel – ethanol tại
100% tải với các tỉ lệ ethanol thay thế được lựa chọn gần các giới
hạn kích nỗ. Kết quả nghiên cứu cho thấy tỷ lệ ethanol thay thế giảm
khi tăng tốc độ động cơ; suất tiêu hao năng lượng, phát thải CO nhỏ
hơn; phát thải CO2 , HC, NOx lớn hơn so với trường hợp chạy diesel
gốc trên toàn dải tốc độ.
Nhóm tác giả: Th.S Huỳnh Bá Vang, chủ biên - TS. Lê Văn
Tụy – KS. Phùng Minh Nguyên. (Nghiên cứu giảm thiểu ô nhiễm khí
thải của ô tô bằng thực nghiệm phối trộn Ethanol với xăng A95, Đề
tài cấp Đại học Đà Nẵng, mã số: Đ2011-02-04, 2011). Bằng cách
trộn trực tiếp Ethanol với tỉ lệ là 5% (E5) và 10% (E10) thể tích với
xăng thị trường RON 95, sử dụng cho ô-tô Mercedes-MB140 rồi
chạy thử nghiệm trên hệ thống băng thử động lực học ô-tô CD-48”
tại phòng thí nghiệm Động cơ và Ô tô –Khoa Cơ Khí Giao Thông –
Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng. Kết quả cho thấy việc sử dụng xăng
sinh học E5 và E10 làm giảm rõ rệt các chất phát thải ô nhiễm môi
trường do khí thải gây ra (CO giảm từ từ 61% đến 85%; còn HC
giảm từ 57% đến 80%); trong khi hiệu quả về kinh tế kỹ thuật của xe

chỉ thay đổi chút ít theo chiều hướng tốt so với xăng RON 95.
Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chi Minh, Bách Khoa Đà
Nẵng đã pha chế, thử nghiệm trên động cơ để chứng minh ethanol có
thể thay thế xăng gốc dầu khoáng dùng làm nhiên liệu cho động cơ
đốt trong.
Viện Khoa học vật liệu ứng dụng thành phố Hồ Chí Minh đã
có đề tài nghiên cứu về xăng pha cồn vào năm 2005.
1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG
Để đảm bảo an ninh năng lượng lâu dài và phát triển bền
vững, nhiều quốc gia đã tập trung nghiên cứu sử dụng nhiên liệu sinh


7
học thay thế một phần dầu khoáng, tiến tới xây dựng ngành nhiên
liệu sạch ở quốc gia mình. Việt Nam cũng đang tập trung theo hướng
phát triển này.
Nhiên liệu sinh học được sử dụng cho động cơ đốt trong chưa
thể đáp ứng đủ cho toàn bộ nên chưa phù hợp cho việc sử dụng hoàn
toàn nhiên liệu sinh học, vì thế nhiên liệu sinh học được sử dụng
dưới dạng phối trộn với nhiên liệu khoáng.
Vấn đề nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn
ethanol – diesel đến tính năng kinh tế kỹ thuật là cấp thiết, cần được
tập trung nghiên cứu. Vì vậy tôi chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh
hưởng tỷ lệ phối trộn ethanol-diesel đến tính năng kinh tế kỹ thuật
của động cơ diesel”.


8
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 TÍNH CHẤT LÝ HÓA NHIÊN LIỆU DIESEL - ETHANOL

2.1.1 Ethanol nhiên liệu biến tính
2.1.2 Chỉ tiêu chất lượng diesel thông dụng
2.1.3 Diesel pha ethanol, Khả năng thích ứng khi pha diesel với
ethanol
Diesel pha ethanol
Ethanol tan trong nhiên liệu diesel kém hơn nhiều so với tan
trong xăng. Khi pha ethanol vào diesel ta nhận được nhiên liệu diesel
- ethanol.
Hỗn hợp nhiên liệu diesel pha ethanol được ký hiệu DEX,
(trong đó EX là thể tích ethanol NLBT trong công thức pha trộn) Ví
dụ: DE3 là hỗn hợp diesel – ethanol với 97% diesel và 3% ethanol.
Tùy thuộc vào lượng ethanol pha vào diesel khác nhau thì tính
chất và chất lượng của nhiên liệu nhận được sẽ có thay đổi khác nhau
so với nhiên liệu diesel khoáng. Sự thay đổi tính chất và chất lượng
của diesel pha ethanol nhiều hay ít phụ thuộc vào tỷ lệ ethanol so với
diesel. Như vậy, thành phần của nhiên liệu diesel pha ethanol gồm
có: Nhiên liệu diesel gốc khoáng và ethanol.
Khả năng thích ứng khi pha ethanol với diesel
Có thể pha trộn nhiên liệu diesel với ethanol để tạo thành
nhiên liệu diesel - ethanol sử dụng cho động cơ diesel. Tuy nhiên, để
HHNL sử dụng cho động cơ diesel thì nhiên liệu phải đáp ứng được
các yêu cầu kỹ thuật về chất lượng theo các tiêu chuẩn đã qui định.
Một trong những tính chất dễ nhận biết sự thay đổi được thực
hiện rất nhanh đó là thành phần chưng cất nhiên liệu. Do ethanol
(tinh khiết 99,5%) có nhiệt độ sôi ở 78,370C, nên thành phần chưng


9
cất của nhiên liệu khoáng pha trộn với ethanol khác thành phần
chưng cất của nhiên liệu khoáng gốc ban đầu.

Nhiên liệu mới nhận được, có những tính chất làm tốt thêm về
chất lượng thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật đối với nhiên liệu sử dụng cho
động cơ. Ethanol có điểm đông đặc thấp nên tính linh động của nhiên
liệu diesel-ethanol được cải thiện rất tốt ở điều kiện nhiệt độ thấp...
đối với các tính chất chưa đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật về chất
lượng nhiên liệu, có thể khắc phục bằng cách sử dụng phụ gia.
Khi pha diesel – ethanol theo các tỉ lệ DE3, DE5, DE7, DE10
nhận thấy màu sắc của nhiên liệu thay đổi so với diesel khoáng (màu
trắng đục). Đối với DE7, DE10 sau khi pha trộn 1 giờ xuất hiện kết
tủa.
Khi pha diesel – ethanol theo các tỉ lệ DE12, DE15 nhận thấy
màu sắc của nhiên liệu đổi thành màu trắng sữa, không tan, kết tủa
mạnh. DE15 nhận thấy phân tầng mạnh, đóng cặn màu đen. Sau khi
gia nhiệt đến 750C và khuấy đều hỗn hợp DE12 hòa tan hết, DE15
vẫn không tan hết và phân tầng.

Hình 2.1 Thí nghiệm Diesel pha ethanol theo tỉ lệ DE15, DE12,
DE10, DE7, DE5, DE3


10

Hình 2.2 Thí nghiệm Diesel pha ethanol theo tỉ lệ DE3, DE5, DE7,
DE10

Hình 2.3 Thí nghiệm Diesel pha ethanol theo tỉ lệ DE15, DE12 và
sau khi gia nhiệt.
2.2 CƠ SỞ, ĐẶC ĐIỂM QUÁ TRÌNH CHÁY TRONG ĐỘNG
CƠ DIESEL
2.2.1 Diễn biến quá trình cháy trong động cơ diesel

2.2.2 Các thông số kinh tế kỹ thuật trong động cơ
2.2.3 Các loại đặc tính động cơ
Đặc tính tải
Các động cơ dẫn động máy phát điện, máy nén, bơm
nước…phải đáp ứng đòi hỏi của máy công tác là khi thay đổi tải của
máy công tác, tốc độ động cơ chỉ được thay đổi trong phạm vi rất
hẹp. Vì vậy chất lượng hoạt động của động cơ ấy được đánh giá theo
đặc tính khi không thay đổi tốc độ động cơ. Đặc tính này gọi là đặc
tính tải. Đặc tính tải của động cơ là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa


11
các yếu tố công suất Ne, mô men có ích Me hoặc áp suất chỉ thị
trung bình pe làm các thông số đặc trưng cho tải.

Hin
̀ h2-5. Đặc tính tải động cơ diesel.
Đặc tính tải có ý nghĩa quan trọng trong việc để đánh giá các
động cơ kéo máy phát điện hay động cơ làm việc ở số vòng quay
không đổi.
2.3. TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ THEO NHIÊN LIỆU DO,
DE3, DE5, DE7, DE10
2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG
Chương 2 đã nghiên cứu đặc điểm nhiên liệu diesel pha
ethanol. Cơ sở quá trình cháy trong động cơ, đặc tính của động cơ,
các thông số kinh tế kỹ thuật động cơ diesel cũng như tính toán nhiệt
động cơ. Đây là cơ sở để tính toán lý thuyết nhằm so sánh với thực
nghiệm ở chương tiếp theo.

12
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
Song song với việc tính toán lý thuyết chúng ta cần phải
nghiên cứu thực nghiệm nhằm kiểm nghiệm thực tế. Trên cơ sở đó
để đưa ra được kết quả chính xác về tính năng kinh tế - kỹ thuật của
động cơ.
Việc nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành trên băng thử công suất
Froude tại Phòng thí nghiệm – Khoa cơ khí Giao Thông – Đại Học
Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng.
3.1 TRANG THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM
3.1.1 Giới thiệu về động cơ EV2600-NB
Động cơ EV2600-NB là động cơ sử dụng nhiên liệu diesel do
công ty máy nông nghiệp Miền Nam - Vikyno sản xuất. Động cơ
EV2600-NB là loại động cơ 1 xylanh, 4 kỳ, máy đặt nằm ngang và
có buồng cháy thống nhất, [22].
3.1.2 Giới thiệu về băng thử công suất Froude
William Froude đã phát minh ra phanh bằng thủy lực năm
1877.
Dùng để tạo tải cân bằng với mô men của động cơ.
Thông số đo: Me[N.m], n[vòng/ phút].
Công suất đo: 0 đến 200 [hp].
3.1.3 Giới thiệu về thiết bị cấp và đo tiêu hao nhiên liệu AVL
Fuel Balance - 733S
Hoạt động theo nguyên lý phân tích trọng lượng dùng cảm
biến điện dung không tiếp điểm có độ nhạy cao.
Sai số đo:

0,1 [%]

Mức cấp nhiên liệu: 150 [kg/h]

Áp suất cung cấp:

0,8 [bar]


13

Hình 3-3. Thiết bị cấp & đo tiêu hao nhiên liệu AVL - 733S
3.2. MÔ HÌNH BỐ TRÍ THỰC NGHIỆM
Sơ đồ bố trí thực nghiệm

Hình 3-6: Sơ đồ bố trí thực nghiệm động cơ diesel EV2600-NB và
băng thử công suất Froude
1-Bệ đỡ động cơ; 2-Băng thử Froude; 3-Trục nối băng thử và động
cơ; 4- Vô lăng điều chỉnh tải; 5- Màn hình hiển thị kết quả; 6 –
ECU; 7 - Thiết bị đọc ô nhiễm; 8- Van cấp nước; 9- Cảm biến tốc độ
băng thử; 10- Thùng chứa nước;11- Bơm nước; 12- Thiết bị đo ô
nhiễm;13- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.


14

Hình 3-8:Chương trình hiển thị kết quả đo công suât, mô men động
cơ

Hình 3-9: Chương trình hiển thị kết quả đo tiêu hao nhiên liệu.
3.3. QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM
Chuẩn bị nhiên liệu: 05 MẨU nhiên liệu DO, DE3, DE5, DE7,
DE10.
Phương pháp & quy trình thí nghiệm:

Mỗi mẫu nhiên liệu => vận hành với 04 lượt chạy, ứng với các
vị trí thanh răng [10%, 30%, 50%, 70%].
Mỗi lượt chạy => thay đổi tải băng thử 06 lần.
Mỗi lần chạy => ghi nhận 03 dữ liệu / tín hiệu đo.


15
3.4 THU NHẬN VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU
Các số liệu đo được trong thí nghiệm với các mẫu diesel
gốc (DO), hỗn hợp nhiên liệu ethanol – diesel: DE3; DE5; DE7;
DE10; được thể hiện trong các bảng 3-3 đến bảng 3-7 (phụ lục
kèm theo) và được biểu điển qua các hình 3-10 đến 3-24.
DIỄN BIẾN SUẤT TIÊU HAO NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU DIESEL
750

Suất tiêu hao [g/kWh]

650

550

450

350

250
1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

Tốc độ [vòng/phút]
10%-thanh răng

30%-thanh răng

50%-thanh răng

70%-thanh răng

Hình 3-20: Diễn biến suất tiêu hao khi sử dụng nhiên liệu Diesel
DIỄN BIẾN SUẤT TIÊU HAO NHIÊN LIỆU KHI SỬ DỤNG HHNL DE3
700

Suất tiêu hao [g/kWh]

600

500

400

300

200
1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

Tốc độ [vòng/phút]
10%-thanh răng

30%-thanh răng

50%-thanh răng

70%-thanh răng

Hình 3-21: Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu khi sử dụng HHNL DE3
DIỄN BIẾN SUẤT TIÊU HAO NHIÊN LIỆU KHI SỬ DỤNG HHNL DE5
700

Suất tiêu hao [g/kWh]

600

500

400

300

200
1000

1200

1400

1600

1800

2000

Tốc độ [vòng/phút]
10%-thanh răng

30%-thanh răng

50%-thanh răng

70%-thanh răng

2200


16
Hình 3-22: Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu khi sử dụng HHNL DE5
DIỄN BIẾN SUẤT TIÊU HAO NHIÊN LIỆU KHI SỬ DỤNG HHNL DE7

Suất tiêu hao [g/kWh]

650

550

450

350

250
1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

Tốc độ [vòng/phút]
10%-thanh răng

30%-thanh răng

50%-thanh răng

70%-thanh răng

Hình 3-23: Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu khi sử dụng HHNL DE7
DIỄN BIẾN SUẤT TIÊU HAO NHIÊN LIỆU KHI DỬ DỤNG HHNL DE10
800

Suất tiêu hao [g/kWh]

700
600
500
400
300
200
1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

Tốc độ [vòng/phút]
10%-thanh răng

30%-thanh răng

50%-thanh răng

70%-thanh răng

Hình 3-24: Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu khi sử dụng HHNL DE10

3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG
Với các trang thiết bị hiện có tại Khoa Cơ Khí Giao Thông –
Đại Học Bách Khoa – Đại Học Đà Nẵng là điều kiện tốt để đo công
suất, mô men, tiêu hao nhiên liệu của động cơ thực nghiệm một cách
hiệu quả.
Tuy nhiên, do động cơ thực nghiệm EV 2600- NB là loại động
cơ tĩnh tại, có đặc tính làm việc theo đặc tính điều chỉnh, tức là dãi
phụ tải thay đổi trong vùng làm việc lớn, trong khi tốc độ động cơ
chỉ thay đổi trong phạm vi hẹp (như hình 3-10 đến 3-24). Kết quả

này hoàn toàn phù hợp với đặc tính điều chỉnh lý thuyết của động cơ
tĩnh tại sử dụng nhiên liệu Diesel, cũng như đặc tính điều chỉnh do
hảng sản xuất động cơ cung cấp cho thị trường.


17
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Từ các kết quả thu được trong phần thí nghiệm chúng ta sẽ
tiếp tục phân tích để thấy được mức độ ảnh hưởng của tỷ lệ Ethanol
có trong thành phần hỗn hợp nhiên liệu DE3, DE5, DE7, DE10 ảnh
hưởng đến tính năng kinh tế - kỹ thuật của động cơ Diesel. Từ đó rút
ra được những kết luận cho việc sử dụng HHNL Ethanol - Diesel
trong động cơ Diesel cần chú trọng vấn đề gì, cần thay đổi yếu tố nào
của động cơ để phù hợp và phát huy hết khả năng của động cơ.
4.1 ẢNH HƯỞNG CỦA THÀNH PHẦN NHIÊN LIỆU ĐẾN
CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ
4.1.1 Công suất tổng quát
4.1.2 Diễn biến công suất động cơ tại vị trí 10% thanh răng
4.1.3 Diễn biến công suất động cơ tại vị trí 30% thanh răng
4.1.4 Diễn biến công suất động cơ tại vị trí 50% thanh răng
4.1.5 Diễn biến công suất động cơ tại vị trí 70% thanh răng
4.2 ẢNH HƯỞNG CỦA THÀNH PHẦN NHIÊN LIỆU ĐẾN MÔ
MEN ĐỘNG CƠ
4.2.1 Mô men tổng quát
4.2.2 Diễn biến mô men của động cơ tại vị trí 10% thanh răng
4.2.3 Diễn biến mô men của động cơ tại vị trí 30% thanh răng
4.2.4 Diễn biến mô men của động cơ tại vị trí 50% thanh răng
4.2.5 Diễn biến mô men của động cơ tại vị trí 70% thanh răng
4.3 ẢNH HƯỞNG CỦA THÀNH PHẦN NHIÊN LIỆU ĐẾN
SUẤT TIÊU HAO NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ

4.3.1 Suất tiêu hao nhiên liệu tổng quát
4.3.2 Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ tại vị trí 10%
thanh răng, ge [g/kWh]


18
4.3.3 Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ tại vị trí 30%
thanh răng, ge [g/kWh]
4.3.4 Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ tại vị trí 50%
thanh răng, ge [g/kWh]
4.3.5 Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ tại vị trí 70%
thanh răng, ge [g/kWh]
4.4 ĐẶC TÍNH TẢI CỦA ĐỘNG CƠ KHI SỬ DỤNG CÁC
NHIÊN LIỆU DO, DE3, DE5, DE7, DE10
Phụ tải cho phép sử dụng được quy định tại điểm bắt đầu nhả
khói đen, tức là tại điểm mà tỷ số ge/Ne có giá trị cực tiểu (với
n=const thì pe.e đạt cực đại).
Vì vậy cần phải lập bảng giá trị tỷ số ge/Ne để tìm ra giá trị
(ge/Ne)min cho từng nhiên liệu tại mỗi vị trí thanh răng, sau đó so
sánh các giá trị (ge/Ne)min, từ đó sẽ đánh giá được nhiên liệu nào có
tính kinh tế nhất. [1]
4.4.1 Đặc tính phụ tải tổng quát
ĐẶC TÍNH PHỤ TẢI CỦA CÁC NHIÊN LIỆU DO, DE3, DE5, DE7,DE10
600

DO

Suất tiêu hao nhiên liệu [g/kW.h]

DE3

550
DE5
DE7

500

DE10
Poly. (DO)

450

Poly. (DE3)
400

Poly. (DE5)
Poly. (DE7)

350

Poly. (DE10)

300
1

2

3

4

5

6

7

8

9

Công suất Ne[kW]

Hình 4-16: Đặc tính tải của động cơ khi sử dụng các nhiên liệu DO,
DE3, DE5, DE7, DE10
Từ đồ thị hình 4-16 cho thấy tính kinh tế của động cơ khi sử
dụng các nhiên liệu DE3, DE5, DE7, DE10 được sắp xếp từ trái sang
phải như sau: DE3 > DE7 > DE5 > DE10.


19
4.4.2 Đặc tính tiêu hao nhiên liệu của động cơ tại vị trí 10%
thanh răng
Bảng 4-3: Giá trị xác định điểm bắt đầu nhả khói đen của các nhiên
liệu tại vị trí 10% thanh răng.
Tỷ số

ge/Ne

Lần

1

đo
Diesel

2

961.1

3

4

5

6

(ge/Ne)min

607.6 272.5 203.4 161.4 171.9

161.4

DE3

1022.2 499.3 298.8 187.7 142.4 144.5

142.4

DE5

1017.2 559.1 365.1 257.0 220.6 197.6

197.6

DE7

892.2

506.6 366.1 191.5 168.2 174.0

168.2

DE10

1127.7 735.2 415.5 267.6 249.1 217.9

217.9

ĐẶC TÍNH TIÊU HAO NHIÊN LIỆU TẠI VỊ TRÍ 10%
THANH RĂNG
SUẤT TIÊU HAO [g/kWh]

800

Diesel

700

DE3

DE5

600

DE7

500

DE10

400

Poly. (Diesel)
Poly. (DE3)

300

Poly. (DE5)

200

Poly. (DE7)

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

Poly. (DE10)

CÔNG SUẤT [kW]

Hình 4-17: Đặc tính tiêu hao nhiên liệu của động cơ tại vị trí 10%
thanh răng
Từ đồ thị hình 4-17 tiếp tục phân tích để tìm giá trị tiêu hao
nhỏ nhất gemin của từng nhiên liệu. Nhờ hàm xấp xỉ theo phương pháp
bình phương bé nhất.


20
Từ đồ các kết quả trên cho thấy tính kinh tế của động cơ khi sử
dụng các nhiên liệu DE3, DE5, DE7, DE10 được sắp xếp từ trái sang
phải như sau: DE3 > DE7 > DE5 > DE10.
Vậy khi sử dụng nhiên liệu DE3 chạy ở chế độ 10% vị trí
thanh răng, động cơ có tính kinh tế cao nhất.
4.4.3 Đặc tính tiêu hao nhiên liệu của động cơ tại vị trí 30%
thanh răng

Bảng 4-5: Giá trị xác định điểm bắt đầu nhả khói đen của các nhiên
liệu tại vị trí 30% thanh răng.
Tỷ số

ge/Ne

Lần

1

đo

2

3

4

5

(ge/Ne)min

6

Diesel 328.0 196.3 107.9 78.7 63.1 56.1

56.1

DE3

379.7 155.1 106.6 84.8 55.8 51.5

51.5

DE5

301.1 124.4

76.5 48.4 46.4

46.4

DE7

365.1 162.0 100.5 83.7 57.4 52.1

52.1

DE10

474.2 190.1 106.7 91.7 63.7 52.6

52.6

87.2

ĐẶC TÍNH TIÊU HAO NHIÊN LIỆU TẠI VỊ TRÍ 30%
THANH RĂNG
SUẤT TIÊU HAO [g/kWh]

700

Diesel
DE3

600

DE5

500

DE7
DE10

400

Poly. (Diesel)
Poly. (DE3)

300

Poly. (DE5)

200

Poly. (DE7)

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

Poly. (DE10)

CÔNG SUẤT [kW]

Hình 4-18: Đặc tính tiêu hao nhiên liệu của động cơ tại vị trí 30%
thanh răng


21
Từ đồ thị hình 4-18 tiếp tục phân tích để tìm giá trị tiêu hao
nhỏ nhất gemin của từng nhiên liệu. Nhờ hàm xấp xỉ theo phương pháp

bình phương bé nhất, kết quả thu được như bảng 4-6:
Bảng 4-6: Các hệ số của các đường cong tìm gemin của các nhiên
liệu tại vị trí 30% thanh răng.
Hệ số PT bậc 2

Nhiên

x

y

liệu

A

B

C

Ne[Kw]

gemin

DO

17.053581

-166.134578

708.494958

4.87

303.88

DE3

17.629971

-185.638271

785.318236

5.26

296.64

DE5

18.320985

-169.657642

640.201385

4.63

247.43

DE7

16.806596

-166.189283

701.288251

4.94

290.45

DE10

22.435776

-230.122185

905.094654

5.13

315.01

Từ đồ thị hình 4-18 và bảng 4-6 cho thấy tính kinh tế của động
cơ khi sử dụng các nhiên liệu DE3, DE5, DE7, DE10 được sắp xếp
từ trái sang phải như sau: DE5 > DE3 > DE7 > DE10, các nhiên liệu
DE3, DE5, DE7 tiêu hao ít hơn DO, DE 10 tiêu hao cao hơn DO chút
ít.
Vậy khi sử dụng nhiên liệu DE5 chạy ở chế độ 30% vị trí
thanh răng, động cơ có tính kinh tế cao nhất.

4.4.4 Đặc tính tiêu hao nhiên liệu của động cơ tại vị trí 50%
thanh răng


22
Bảng 4-7: Giá trị xác định điểm bắt đầu nhả khói đen của các nhiên
liệu tại vị trí 50% thanh răng.
Tỷ số

ge/Ne

(ge/Ne)min

Lần đo

1

2

3

4

5

6

Diesel

164.2

120.2

70.3

49.2

38.6

33.2

33.2

DE3

223.7

113.3

75.4

52.5

43.4

36.3

36.3

DE5

314.8

123.9

81.5

60.5

50.6

40.5

40.5

DE7

281.3

133.2

85.0

58.1

48.8

41.6

41.6

DE10

306.1

151.4

78.6

63.1

43.8

44.4

43.8

ĐẶC TÍNH TIÊU HAO NHIÊN LIỆU TẠI VỊ TRÍ 50%
THANH RĂNG
SUẤT TIÊU HAO [g/kWh]

650

Diesel

600

DE3

550

DE5

500

DE7

450

DE10

400

Poly. (Diesel)

350

Poly. (DE3)
Poly. (DE5)

300

Poly. (DE7)

250
1.5

3.0

4.5

6.0

7.5

9.0

Poly. (DE10)

CÔNG SUẤT [kW]

Hình 4-19: Đặc tính tiêu hao nhiên liệu của động cơ tại vị trí 50%
thanh răng
Từ đồ thị hình 4-19 tiếp tục phân tích để tìm giá trị tiêu hao
nhỏ nhất gemin của từng nhiên liệu. Nhờ hàm xấp xỉ theo phương
pháp bình phương bé nhất.
Từ đồ thị hình 4-19 và bảng 4-7 cho thấy tính kinh tế của động
cơ khi sử dụng các nhiên liệu DE3, DE5, DE7, DE10 được sắp xếp
từ trái sang phải như sau: DE3 > DE5 > DE7 > DE10.
Vậy khi sử dụng nhiên liệu DE5 chạy ở chế độ 50% vị trí thanh răng,
động cơ có tính kinh tế cao nhất.


23
4.4.5 Đặc tính tiêu hao nhiên liệu của động cơ tại vị trí 70%
thanh răng
Bảng 4-10: Giá trị xác định điểm bắt đầu nhả khói đen của các
nhiên liệu tại vị trí 70% thanh răng.
Tỷ số

ge/Ne

Lần

(ge/Ne)min

1

2

3

4

5

6

Diesel

103.9

54.8

35.3

27.3

24.5

24.2

24.2

DE3

142.0

64.0

39.2

29.7

26.6

24.2

24.2

DE5

148.1

69.3

44.4

32.0

27.1

26.8

26.8

DE7

147.8

64.4

40.6

31.8

28.4

27.3

27.3

DE10

169.2

88.1

47.2

32.3

29.2

27.4

27.4

đo

ĐẶC TÍNH TIÊU HAO NHIÊN LIỆU TẠI VỊ TRÍ 70%
THANH RĂNG

SUẤT TIÊU HAO [g/kWh]

500

Diesel
DE3

450

DE5
DE7

400

DE10
Poly. (Diesel)

350

Poly. (DE3)

300

Poly. (DE5)

Poly. (DE7)

250
2.0

3.5

5.0

6.5

8.0

9.5

11.0

12.5

14.0

Poly. (DE10)

CÔNG SUẤT [kW]

Hình 4-20 Đặc tính tiêu hao nhiên liệu của động cơ tại vị trí 70%
thanh răng
Từ đồ thị hình 4-20 và bảng 4-10 cho thấy tính kinh tế của
động cơ khi sử dụng các nhiên liệu DE3, DE5, DE7, DE10 được sắp
xếp từ trái sang phải như sau: DE3 > DE5 > DE7 > DE10.
Vậy khi sử dụng nhiên liệu DE5 chạy ở chế độ 70% vị trí thanh răng,
động cơ có tính kinh tế cao nhất.