NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TƯƠNG ĐƯƠNG TỐI ƯU ỨNG VỚI CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG ETHANOL-XĂNG RON 92

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------------

LÊ VIỆT HÙNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TƯƠNG ĐƯƠNG TỐI ƯU
ỨNG VỚI CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG
ETHANOL-XĂNG RON 92

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Đà Nẵng – Năm 2017


i

LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.Các số liệu, kết
quả đo đạc nêu trong phần thực nghiệm của luận văn này là trung thực và chưa
từng được công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Tác giả luận văn

Lê Việt Hùng


ii

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TƢƠNG ĐƢƠNG TỐI ƢU ỨNG VỚI
CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU
ETHANOL – XĂNG RON 92
Học viên: Lê Việt Hùng

Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực

Mã số: 60520116 Khóa: 30 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN
Tóm tắt - Luận văn sử dụng kết hợp phương pháp nghiên cứu lý thuyết và thực
nghiệm để xem xét đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ ethanol đến tính năng kinh tế, kỹ
thuật và ô nhiễm của động cơ Daewoo A16-DMS sử dụng xăng – ethanol với các tỷ
lệ 10%,15%, 20% và xem xét đánh giá ảnh hưởng của hệ số tương đương đến tính
năng kỹ thuật, kinh tế và ơ nhiễm của động cơ Daewoo A16-DMS sử dụng xăng –
ethanol ứng với tỷ lệ ethanol 20% trên cơ sở đó rút ra kết luận:
1. Khi sử dụng E10 và E15 cho cơng suất, mơ men có ích, cũng như suất tiêu
hao nhiên liệu có ích tương đương và thậm chí tốt hơn so với RON 92; đồng thời
phát thải CO và HC thấp hơn hơn so với xăng RON 92; Đối với nhiên liệu E20 thì
tỏ ra bất lợi về mơ men và cơng suất có ích.
2. Hệ số tương đương để động cơ: Phát huy tốt mô men và cơng suất:  = 0,901,0; ít tiêu hao nhiên liệu  = 0,85-0,97; phát thải CO, HC và NOx thấp và CO2 hợp
lý:  0,90.
Summary - The dissertation uses a combination of theoretical and empirical
research to assess the effect of ethanol on the economic, technical and pollution
performance of the Daewoo A16-DMS engine using petrol-ethanol with The ratio
of 10%, 15%, 20% and consider the impact of the coefficient equivalent to the
technical, economic and pollution characteristics of Daewoo A16-DMS engine
using gasoline ethanol corresponding to the ratio ethanol 20% on the basis that
draws conclusions:
1.

When using E10 and E15 for power, useful torque, as well as fuel

consumption are equally useful and even better than RON 92; At the same time, CO
and HC emissions are lower than those of RON 92; For E20 fuel, there is a
disadvantage of momentum and useful power.
2.

Equivalent factor to the engine: To promote good torque and power:  = 0.90-

1,0; less fuel  = 0.85-0.97; Low CO and HC and CO2 emissions:  0.90.


iii

MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................ vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ........................................................ viii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................. x
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN ........................................................................................... 5
1.1. NHỮNG VẤN ĐỀ VỀ MÔI TRƢỜNG VÀ NĂNG LƢỢNG ................... 5
1.1.1. Vấn đề mơi trường và biến đổi khí hậu hiện nay .......................................... 5
1.1.2. Vấn đề ô nhiễm môi trường do nguồn năng lượng hóa thạch gây ra ............ 7
1.1.3. Vấn đề an ninh năng lượng của thế giới ....................................................... 8
1.2. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU SINH HỌC TRÊN THẾ GIỚI
VÀ Ở VIỆT NAM .............................................................................................................. 9
1.2.1. Sử dụng nhiên liệu sinh học trên thế giới ...................................................... 9
1.2.2. Tình hình sử dụng nhiên liệu sinh học ở Việt Nam .................................... 10
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ETHANOL LÀM NHIÊN
LIỆU TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM ......................................................... 13

1.3.1. Tình hình nghiên cứu ethanol làm nhiên liệu trên thế giới ......................... 13
1.3.2. Tình hình nghiên cứu ethanol làm nhiên ở Việt Nam ................................. 14
KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 ........................................................................................ 15
CHƢƠNG 2 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..................................................................... 16
2.1. TÍNH CHẤT LÝ HĨA CỦA XĂNG PHA ETHANOL ........................... 16
2.1.1. Giới thiệu chung về ethanol......................................................................... 16
2.1.2. Thành phần hóa học và tính chất lý hóa ...................................................... 17


iv

2.1.3. Ảnh hưởng củaethanol đến hỗn hợp xăng-ethanol và tính năng kinh tế kỹ
thuật và ô nhiễm của động cơ đánh lửa ................................................................. 18
2.2. THÀNH PHẦN PHA CHẾ NHIÊN LIỆU THỰC NGHIỆM ................. 21
2.2.1. Cồn tuyệt đối sử dụng để pha chế. .............................................................. 21
2.2.2. Xăng A92 dùng để pha chế ......................................................................... 22
2.3 PHÂN TÍCH Q TRÌNH CHÁY VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG
QUÁ TRÌNH CHÁY ĐỘNG CƠ ĐÁNH LỬA CƢỞNG BỨC ............................... 24
2.3.1. Diễn biễn quá trình cháy của động cơ châm cháy cưỡng bức .......................... 24
2.3.2. Các nhân tố chính ảnh hưởng đến q trình cháy động cơ đánh lửa cưỡng
bức ......................................................................................................................... 26
2.4. QUAN HỆ GIỮA CÁC THÔNG SỐ VẬN HÀNH VỚI CÁC CHỈ TIÊU
KINH TẾ, KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ.................................................................... 31
2.4.1. Đặc tính động cơ xăng ................................................................................ 31
2.4.2. Suất tiêu hao năng lượng ............................................................................. 35
2.5. NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA HỆ SỐ DƢ LƢỢNG KHƠNG
KHÍ ĐẾN CÁC TÍNH NĂNG KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ ĐÁNH
LỬA CƢỠNG BỨC ......................................................................................................... 35
2.5.1. Hệ số dư lượng khơng khí () ..................................................................... 35
2.5.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ hồ khí () đến tính kinh tế, kỹ thuật và ơ nhiễm của

động cơ .................................................................................................................. 36
CHƢƠNG 3 - NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ................................................. 41
3.1. TRANG THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM ......................................................... 41
3.1.1 Phịng thí nghiệm động cơ AVL .................................................................. 41
3.1.2. Đối tượng thí nghiệm .................................................................................. 44
3.1.3. Trang thiết bị thí nghiệm ............................................................................. 46
3.2. QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM .................................................................... 56


v

CHƢƠNG 4 - KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ........................................................... 64
4.1. ẢNH HƢỞNG CỦA TỶ LỆ ETHANOL ĐẾN TÍNH KINH TẾ, KỸ
THUẬT VÀ Ô NHIỄM CỦA ĐỘNG CƠ .................................................................... 65
4.1.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ ethanol đến hệ số tương đương của hỗn hơp ............. 65
4.1.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ ethanol đến tính kỹ thuật, kinh tế của động cơ .......... 67
4.1.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ ethanol đến phát thải ô nhiễm .................................... 71
4.2. ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA HỆ SỐ TƢƠNG ĐƢƠNG CỦA HỖN
HỢP ĐẾN TÍNH KINH TẾ, KỸ THUẬT VÀ Ô NHIỄM CỦA ĐỘNG CƠ SỬ
DỤNG NHIÊN LIỆU E20............................................................................................... 75
4.2.1. Ảnh hưởng của hệ số tương đương đến tính kinh tế, kỹ thuật của động cơ
Daewoo A16DMS khi sử dụng nhiên liệu E20 ..................................................... 78
4.2.2. Ảnh hưởng của hệ số tương đương đến ơ nhiễm của khí thải động cơ ....... 82
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 89


vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

1. Các ký hiệu mẫu tự La tinh:
Gnl

[kg/h]

Lượng tiêu hao nhiên liệu giờ

qe

[MJ/kWh]

Suất tiêu hao năng lượng có ích

ge

[kg/kWh]

Suất tiêu hao nhiên liệu có ích

Me

[N/m]

Mơ men ở đầu ra trục khuỷu

Ne

[kW]

Cơng suất có ích động cơ

n

[v/ph]

Số vịng quay động cơ

2. Các ký hiệu mẫu tự Hy Lạp :


[-]

Hệ số dư lượng không khí



[-]

Hệ số tương đương

r

[-]

Hệ số khí sót



[rad/s]

Tốc độ góc của động cơ

i

[-]

Hiệu suất chỉ thị

v

[-]

Hệ số nạp

m

[-]

Hiệu suất cơ giới

τ

[-]

Số kỳ động cơ

µnl

[kg/kmol]

Phân tử lượng nhiên liệu


vii

3. Các chữ viết tắt:
APA

Asynchron Pendelmaschinen anlage (Băng thử công suất)

ASTM

American Society for Testing and Materials (Hiệp hội vật liệu
và thử nghiệm Hoa Kỳ).

ATDC

After Top Dead Center (Trước điểm chết trên)

AVL

Hãng sản xuất các trang thiết bị thí nghiệm động cơ của Áo

CO

Carbon Monoxide

CO2

Carbon dioxide

E10

Xăng A92 pha 10% thể tích ethanol

E15

Xăng A92 pha 15% thể tích ethanol

E20

Xăng A92 pha 20% thể tích ethanol

Gasohol

Hỗn hợp xăng pha cồn

HC
LHQ
MTBE

Hydrocacbon
Liên hiệp quốc
Methyl Tertiary-Butyl Ether

NOx

Nitơ oxide

ppm

PTN

Parts Per Million (phần triệu)
Phịng thí nghiệm

RON
rpm

Research Octane Number (chỉ số Octan nghiên cứu)
Revoluetion Per Minute (vòng trên phút)

RVP

Reid Vapor pressure (Áp suất hóa hơi)

TCVN

Tiêu Chuẩn Việt Nam

WTO

World Trade Organization (Tổ Chức Thương Mại Thế giới)


viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính ............................................................6
Hình 1.2. Ơ nhiễm do khí thải từ các loại phương tiện giao thơng đến mơi trường
và sức khỏe con người.................................................................................................8

Hình 2.1. Cấu trúc phân tử của ethanol .....................................................................18
Hình 2.2.Quá trình cháy của động cơ xăng châm cháy cưỡng bức ..........................25
Hình 2.3.Ảnh hưởng của thành phần hịa khí  tới tốc độ lan truyền màng lửa .......27
Hình 2.4. Đặc tính điều chỉnh góc đánh lửa sớm ......................................................28
Hình 2.5. Ảnh hưởng của tốc độ động cơ tới tốc độ lan màng lửa ...........................29
Hình 2.6. Ảnh hưởng của tốc độ động cơ n tới góc đánh lửa sớm s .......................30
Hình 2.7. Biến thiên của các thông số theo tốc độ trường hợp động cơ xăng ..........34
Hình 2.8. Dạng đặc tính tốc độngồi động cơ xăng ..................................................34
Hình 2.9. Ảnh hưởng của  đến Ne và ge của động cơ xăng .....................................37
Hình 2.10. Ảnh hưởng của  đến t và i .................................................................38
Hình 2.11. Ảnh hưởng của hệ số dư lượng khơng khí  đối với thành phần hơi độc
trong khí thải ơ tơ ......................................................................................................39
Hình 3.1. Sơ đồ chung khu vực thí nghiệm ..............................................................41
Hình 3.2. Sơ đồ phịng thí nghiệm ............................................................................42
Hình 3.3. Mặt cắt dọc động cơ Daewoo Nubira .......................................................45
Hình 3.4. Băng thử cơng suất APA ...........................................................................46
Hình 3.5. Sơ đồ ngun lý băng thử cơng suất APA ................................................47
Hình 3.6. Ngun lý xuất hiện dịng Fuco ................................................................47
Hình 3.7. Thiết bị cấp và đo tiêu hao nhiên liệu 733 ................................................48
Hình 3.8. Bộ cấp và đo nhiên liệu của AVL-733 ......................................................49
Hình 3.9. Sơ đồ bố trí Indiset 620, cảm biến QL61D và Encoder 364X ..................50
Hình 3.10. Sơ đồ lắp đặt AVL 553 ...........................................................................51
Hình 3.11. Thiết bị điều hịa nhiệt độ nước làm mát ................................................51
Hình 3.12. Kết cấu cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nóng ...............................52
Hình 3.13. Sơ đồ lắp đặt cảm biến thực tế ................................................................52
Hình 3.14. Cấu tạo cảm biến áp suất.........................................................................53
Hình 3.15. Cảm biến đo nhiệt độ ..............................................................................53
Hình 3.16. Kết cấu cảm biến vị trí và số vịng quay trục khuỷu ...............................54
Hình 3.17. Các xung của cảm biến G (vị trí piston) và NE (tốc độ động cơ) ...........54
Hình 3.18. Lắp van tiết lưu trên đường nhiên liệu về ...............................................55

Hình 3.19. Bảng điều khiển Emcon 300 ...................................................................59
Hình 3.20. Các núm phim trên Emcon ......................................................................60
Hình 3.21. Các núm xoay trên Pano .........................................................................61
Hình 3.22. Giao diện Stationary Step: Demand Values ............................................62
Hình 3.23. Giao diện Stationary Step: Measurement................................................63
Hình 4.1. Hệ số tương đương của hỗn hợp ở 30%BG .............................................66
Hình 4.2. Hệ số tương đương của hỗn hợp ở 50%BG ..............................................66
Hình 4.3. Hệ số tương đương của hỗn hợp ở 70%BG ..............................................66
Hình 4.4. Mơ men và cơng suất có ích của động cơ .................................................68


ix

Hình 4.5. Suất tiêu hao nhiên liệu và suất tiêu hao năng lượng có ích .....................70
Hình 4.6. Phát thải CO và CO2 .................................................................................72
Hình 4.7. Phát thải HC và NOx.................................................................................74
Hình 4.8. Sự thay đổi của lượng nhiên liệu cung cấp theo áp suất phun nhiên liệu .78
Hình 4.9. Diễn biến cơng suất có ích của động cơtheo lượng nhiên liệucung cấp ...78
Hình 4.10. Diễn biến của hệ số tương đương của hỗn hợptheo lượng nhiên liệu cung
cấp .............................................................................................................................78
Hình 4.11. Ảnh hưởng của hệ số tương đương đến mơ men có ích của động cơ sử
dụng nhiên liệu E20 ..................................................................................................79
Hình 4.12. Ảnh hưởng của hệ số tương đương đến cơng suất có ích của động cơ sử
dụng nhiên liệu E20 ..................................................................................................79
Hình 4.13. Ảnh hưởng của hệ số tương đương đến suất tiêu hao nhiên liệu có ích
của động cơ sử dụng nhiên liệu E20 .........................................................................81
Hình 4.14. Ảnh hưởng của hệ số tương đương đến suất tiêu hao năng lượng có ích
của động cơ sử dụng nhiên liệu E20 .........................................................................81
Hình 4.15. Phát thải CO, CO2, HC và NOx theo hệ số tương đương ở 1250
vịng/phút ...................................................................................................................85

Hình 4.16. Phát thải CO, CO2, HC và NOx theo hệ số tương đương ở 2000 và 2500
vòng/phút ...................................................................................................................85
Hình 4.17. Phát thải CO, CO2, HC và NOx theo hệ số tương đương ở 3000 và 3500
vòng/phút ...................................................................................................................86


x

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Yêu cầu kỹ thuật đối với ethanol nhiên liệu biến tính .............................17
Bảng 2.2: Tính chất lý hóa của xăng và ethanol .......................................................17
Bảng 2.3: Chất lượng Ethanol tuyệt đối ....................................................................22
Bảng 2.4: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng của xăng khơng chì A92 và A95 ...............23
Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật động cơ Daewoo A16DMS ........................................44
Bảng 4.1: Kết quả thử nghiệm mẫu nhiên liệu..........................................................65
Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật và kinh tế của động cơ ứng với 30% BG ở 1250
vịng/phút ...................................................................................................................75
Bảng 4.3: Thơng số kỹ thuật và kinh tế của động cơ ứng với 30% BG ở 2000
vịng/phút ...................................................................................................................76
Bảng 4.4: Thơng số kỹ thuật và kinh tế của động cơ ứng với 30% BG ở 2500
vịng/phút ...................................................................................................................76
Bảng 4.5: Thơng số kỹ thuật và kinh tế của động cơ ứng với 30% BG ở 3000
vòng/phút ...................................................................................................................76
Bảng 4.6: Thông số kỹ thuật và kinh tế của động cơ ứng với 30% BG ở 3500
vòng/phút ...................................................................................................................76
Bảng 4.7: Phát thải ô nhiễm ở 30%BG .....................................................................82
Bảng 4.8: Phát thải ô nhiễmở 50%BG ......................................................................83


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường luôn là mục tiêu
nghiên cứu của ngành động cơ và ô tô. Cùng với việc hoàn thiện các hệ thống của
động cơ đốt trong để nâng cao hiệu suất nhiệt, giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm thiểu
ơ nhiễm mơi trường thì các dự án, các chương trình nghiên cứu tìm kiếm nguồn
năng lượng thay thế và sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng này cũng đã và đang
được các nhà khoa học tập trung nghiên cứu. Trong các nguồn nhiên liệu thay thế
thì nhiên liệu sinh học được quan tâm hàng đầu đặc biệt là Ethanol và Buthanol với
sản lượng lớn, sản xuất với giá thành tương đối thấp và phân bố rộng khắp các quốc
gia. Thời gian gần đây, rất nhiều đề tài nghiên cứu về loại nhiên liệu này, tuy nhiên
chỉ sử dụng xăng gốc Ron 95 để phối trộn với Ethanol hay Butanol mà chưa đề cập
đến việc sử dụng xăng Ron 92. Trong khi đó xăng Ron 92 lại được dùng khá phổ
biến trên các động cơ xăng đời mới – loại động cơ mà được trang bị trên hầu hết các
loại ơ tơ hiện nay. Do đó, nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tính năng kinh tế,
kỹ thuật và phát thải ô nhiễm môi trường khi sử dụng loại nhiên liệu sinh học này
có tính khoa học, thời sự và cần thiết.
Mặc khác Thủ tướng Chính phủ Việt Nam cũng đã có Quyết định số
177/2007/QĐ-TTg ngày 20/11/2007 về việc phê duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu
sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025”. Trong đó có nêu rõ mục tiêu tổng
quát và mục tiêu cụ thể cho từng giai đoạn, nhằm phát triển nhiên liệu sinh học, một
dạng năng lượng mới, tái tạo được để thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch truyền
thống, góp phần bảo đảm an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường.
Khi sử dụng nhiên liệu sinh học cho động cơ đốt trong thì có nhiều yếu tố ảnh
hưởng đến quá trình cháy của hỗn hợp nhiên liệu sinh học - khơng khí và sẽ trực
tiếp ảnh hưởng đến tính năng kinh tế, kỹ thuật và ơ nhiễm mơi trường do khí thải
gây ra như chất lượng hịa khí, hệ số tương đương, góc đánh lửa sớm, phụ tải, tỷ số
nén, số vịng quay,... trong đó lựa chọn hệ số tương đương ứng với các chế độ vận

2

hành khác nhau là một trong những thông số quan trọng nhất, cần quan tâm nghiên
cứu.
Với những lý do đó, “Nghiên cứu xác định hệ số tƣơng đƣơng tối ƣu ứng
với các chế độ vận hành của động cơ sử dụng Ethanol-xăng RON 92” là đề tài
có tính khoa học, thời sự và cần thiết hiện nay. Giải quyết được vấn đề này sẽ góp
phần làm đa dạng hóa nguồn nhiên liệu sạch dùng cho động cơ đốt trong khi dầu
mỏ đang dần cạn kiệt, đồng thời góp phần giải quyết được vấn đề ơ nhiễm mơi
trường do khí thải của ơ tơ gây ra. Đề tài cũng góp phần nghiên cứu pha chế nhiên
liệu sinh học từ ethanol với tỉ lệ 10%, 15%, 20% với xăng RON 92 trên thị trường
để sử dụng hiệu quả trên động cơ xăng.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Xem xét đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ ethanol đến tính năng kinh tế, kỹ
thuật và ô nhiễm của động cơ đánh lửa cưỡng bức sử dụng xăng – ethanol. Trên cơ
sở đó đề xuất tỷ lệ ethanol tham dự có lợi và bất lợi đối với mỗi tính năng của động
cơ.
- Xem xét đánh giá ảnh hưởng của hệ số tương đương đến tính năng kỹ
thuật, kinh tế và ô nhiễm của động cơ đánh lửa cưỡng bức khi sử dụng xăng –
ethanol ứng với tỷ lệ ethanol bất lợi về mặt kỹ thuật và kinh tế. Trên cơ sở đó đề
xuất hệ số tương đương nhằm phát huy công suất, giảm tiêu hao nhiên liệu và ơ
nhiễm mơi trường do khí thải gây ra.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là động cơ Daewoo A16-DMS lắp trên ô
tô du lịch Daewoo Nubira.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu xem xét ảnh hưởng của xăng sinh học có tỷ lệ pha ethanol
với ba mức 10% (E10), 15% (E15) và 20% (E20); xem xét ảnh hưởng của hệ số

3

tương đương đến tính năng kinh tế kỹ thuật và ô nhiễm của động cơ Daewoo A16DMS khi sử dụng nhiên liệu E20 ở 30% và 50% tải.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
4.1. Phương pháp nghiên cứu
Luận văn sử dụng kết hợp phương pháp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm.
Phương pháp lý thuyết sử dụng phương thức tổng hợp, phân tích cơ sở lý thuyết liên
quan đến tính chất lý hóa của nhiên liệu, mơi chất và q trình cháy của động cơ
đánh lửa cưỡng bức nhằm định hướng cho xây dựng mơ hình, chế độ thực nghiệm
và quy trình thực nghiệm. Phương pháp thực nghiệm nhằm xây dựng đặc tính tốc
độ, đặc tính hiệu chỉnh hệ số dư lượng khơng khí, làm cơ sở để đánh giá tính năng
kinh tế, kỹ thuật và ô nhiễm đối với đối tượng cụ thể là động cơ Daewoo A16DMS.
4.2. Cơ sở vật chất phục vụ nghiên cứu
Đề tài được thực nghiệm với các trang thiết bị hiện đại và có tính đồng bộ cao,
bằng việc sử dụng hệ thống băng thử công suất APA 204/E/0943 tại PTN Động cơ
đốt trong của Khoa Cơ khí Giao Thơng-Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà
Nẵng.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Việc pha trộn thêm nhiên liệu sinh học ethanol vào nhiên liệu xăng A92 sẽ
làm thay đối tính chất lý hóa đối với nhiên liệu dùng cho động cơ xăng, do đó sẽ
làm cho q trình gia nhiệt chuẩn bị cho quá trình cháy của nhiên liệu mới trong
buồng cháy bị thay đổi. Vì vậy kết quả nghiên cứu của luận văn cho phép xác định
tỷ lệ ethanol có lợi và bất lợi cho động cơ, cơ chế và phạm vi điều chỉnh hệ số
tương đương nhằm hạn chế bất lợi của xăng sinh học có tỷ lệ ethanol cao. Vì vậy ý
nghĩa thực tiễn của luận văn là góp phần nâng cao tỷ lệ ethanol trong xăng sinh học.


4

6. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung của đề tài luận văn được trình bày
trong 04 chương với cấu trúc như sau:
Chƣơng 1. TỔNG QUAN
1.1. Những vấn đề về môi trường và năng lượng
1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng nhiên liệu sinh học trên thế giới và ở Việt
Nam
Chƣơng 2. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT
2.1. Tính chất lý hóa của xăng pha ethanol
2.2. Thành phần pha chế nhiên liệu thực nghiệm
2.3. Phân tích quá trình cháy và các yếu tố ảnh hưởng quá trình cháy động cơ
đánh lửa cưỡng bức
2.4. Cơ sở xác định chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và ô nhiễm của động cơ
2.5 Ảnh hưởng của hệ số dư lượng khơng khí đến các tính năng kinh tế kỹ
thuật của động cơ đánh lửa cưỡng bức.
Chƣơng 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
3.1. Thực nghiệm phối trộn nhiên liệu xăng A92 và ethanol
3.2. Thực nghiệm động cơ Daewoo A16-DMS trên băng thử APA204/ 08
Chƣơng 4. PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
4.1 Phân tích đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ pha ethanol trong xăng sinh học
đến tính kinh tế kỹ thuật và ơ nhiễm của động cơ.
4.2 Phân tích đánh giá ảnh hưởng của hệ số tương đương đến tính năng kinh
tế kỹ thuật và ô nhiễm của động cơ
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI


5

CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN

1.1. NHỮNG VẤN ĐỀ VỀ MÔI TRƢỜNG VÀ NĂNG LƢỢNG
1.1.1. Vấn đề môi trƣờng và biến đổi khí hậu hiện nay
a) Thực trạng về biến đổi khí hậu
Trong hàng thập kỷ qua, nhân loại đã và đang trải qua các biến động
khơn lường của khí hậu tồn cầu. Bề mặt Trái đất, khí quyển và thủy quyển khơng
ngừng nóng lên làm xáo trộn mơi trường sinh thái, đã và đang gây ra nhiều hệ lụy
đến đời sống lồi người.
Biến đổi khí hậu là vấn đề đang được tồn nhân loại quan tâm. Biến đổi khí
hậu đã và đang tác động trực tiếp đến đời sống kinh tế-xã hội và mơi trường tồn
cầu. Trong những năm qua nhiều nơi trên thế giới đã phải chịu nhiều thiên tai nguy
hiểm như bão lớn, nắng nóng dữ dội, lũ lụt, hạn hán và khí hậu khắc nghiệt gây
thiệt hại lớn về tính mạng con người và vật chất.
Đã có nhiều nghiên cứu cho thấy mối liên hệ giữa các thiên tai nói trên với
biến đổi khí hậu. Trong một thế giới ấm lên rõ rệt như hiện nay và việc xuất hiện
ngày càng nhiều các thiên tai đặc biệt nguy hiểm với tần suất, quy mô và cường độ
ngày càng khó lường, thì những nghiên cứu về biến đổi khí hậu càng cần được đẩy
mạnh.
Những nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng nguyên nhân của biến đổi khí hậu
chính là các hoạt động của con người tác động lên hệ thống khí hậu làm cho khí hậu
biến đổi. Vì vậy con người cần phải có những hành động thiết thực để ngăn chặn
những biến đổi đó bằng chính những hoạt động phù hợp của con người. Việt Nam
được đánh giá là một trong những nước bị ảnh hưởng nghiêm trọng của biến đổi khí
hậu, trong đó đồng bằng sông Cửu Long là một trong ba đồng bằng dễ bị tổn
thương nhất do nước biển dâng. Nhận thức rõ tác động của biến đổi khí hậu, Chính
phủ Việt Nam đã xây dựng và triển khai thực hiên Chương trình mục tiêu quốc gia
ứng phó với biến đổi khí hậu. Các Bộ, ngành và địa phương đã và đang xây dựng kế


6

hoạch hành động để ứng phó với những tác động cấp bách trước mắt và những tác
động tiềm tàng lâu dài của biến đổi khí hậu [3].
b) Nguyên nhân của biến đổi khí hậu
Biến đổi khí hậu có thể do những quá trình tự nhiên và do ảnh hưởng của con
người. Phần lớn các nhà khoa học đều khẳng định rằng hoạt động của con người đã
và đang làm biến đổi khí hậu tồn cầu. Ngun nhân chủ yếu của sự biến đổi đó là
sự tăng nồng độ khí nhà kính trong khí quyển dẫn đến tăng hiệu ứng nhà kính làm
gia tăng nhiệt độ bầu khí quyển [3].

Hình 1.1. Phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính
Các báo cáo của IPCC và nhiều trung tâm nghiên cứu có uy tín hàng đầu
trên thế giới cơng bố trong thời gian gần đây cung cấp cho chúng ta nhiều thông tin
và dự báo quan trọng. Theo đó, nhiệt độ trung bình trên bề mặt địa cầu ấm lên gần
1°C trong vòng 80 năm (từ 1920 đến 2005) và tăng rất nhanh trong khoảng 25 năm
nay (từ 1980 đến 2005). Báo cáo cho rằng nếu khơng thực hiện được chương trình
hành động giảm khí thải gây hiệu ứng nhà kính theo Nghị định thư Kyoto, đến năm
2035 nhiệt độ bề mặt địa cầu sẽ tăng thêm 2°C. Về dài hạn, có hơn 50% khả năng
nhiệt độ tăng thêm 5°C[3].
Hiện tại, Trái đất đang từng ngày từng giờ nóng lên, với tốc độ như vậy thì
chiều hướng có thể cịn nhanh hơn nữa trong tương lai.


7

Hội nghị Liên Hiệp Quốc về Biến đổi Khí hậu 2015, COP 21 hoặc CMP
11 được tổ chức ở Paris, Pháp, từ ngày 30 tháng 11 đến 12 tháng 12 năm 2015 [9].
Đây là phiên họp hàng năm lần thứ 21 của Hội nghị các Bên tham gia Công ước
khung của Liên Hiệp Quốc về biến đổi khí hậu năm 1992 (UNFCCC) và kỳ họp thứ
11 của Hội nghị các Bên tham gia Nghị định thư Kyoto năm 1997. Hội nghị đạt
được mục tiêu của mình, lần đầu tiên đạt được một thỏa thuận tồn cầu về giảm

biến đổi khí hậu trong các thỏa thuận chung Paris, đã được thông qua với sự tán
thành bởi gần như tất cả các quốc gia. Mục đích để hạn chế sự gia tăng nhiệt độ với
2 độ tuy nhiên được bổ sung trong phiên bản đã thông qua Thỏa thuận chung, với
tuyên bố rằng các bên "theo đuổi để" hạn chế sự gia tăng nhiệt độ đến 1,5 độ C. Một
mục tiêu 1,5 °C sẽ địi hỏi một mức zero trong khí thải khoảng giữa năm 2030 và
2050 theo một số nhà khoa học. Tuy nhiên, khơng có kế hoạch thời gian hay mục
tiêu cụ thể của mỗi quốc gia được nêu trong phiên bản cuối cùng của Thỏa thuận
chung - trái với Nghị định thư Kyoto trước đây.
1.1.2. Vấn đề ô nhiễm mơi trƣờng do nguồn năng lƣợng hóa thạch gây ra
Hiện nay, ơ nhiễm khí quyển là vấn đề thời sự nóng bỏng của cả thế giới chứ
khơng của một quốc gia nào. Mơi trường khí quyển đang có nhiều biến đổi rõ rệt
và có ảnh hưởng xấu đến con người và các sinh vật. Việc khai thác và sử dụng hàng
tỉ tấn than đá, dầu mỏ, khí đốt đồng thời cũng thải vào môi trường một khối lượng
lớn các chất thải khác nhau như: rác thải sinh hoạt, chất thải từ các nhà máy và xí
nghiệp làm cho hàm lượng các loại khí độc hại tăng lên nhanh chóng. Nó cịn tạo ra
các cơn mưa axít làm huỷ diệt các khu rừng và các cánh đồng. Điều đáng lo ngại
nhất là con ngườithải vào khơng khí các loại khí độc như: CO2 đã gây hiệu ứng nhà
kính. Theo nghiên cứu thì chất khí quan trọng gây hiệu ứng nhà kính là CO 2 nó
đóng góp 50% vào việc gây hiệu ứng nhà kính, CH4 là 13%, Nitơ 5%, CFC là 22%,
hơi nước ở tầng bình lưu là 3%... Có nhiều khả năng lượng CO2 sẽ tăng gấp đôi
vàonửa đầu thế kỷ sau. Điều này sẽ thúc đẩy q trình nóng lên của Trái Đất diễn ra
nhanh chóng.


8

Nguồn: Cơ quan Quản lý Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ
Hình 1.2. Ơ nhiễm do khí thải từ các loại phương tiện giao thông đến môi trường
và sức khỏe con người
1.1.3. Vấn đề an ninh năng lƣợng của thế giới

Sự gia tăng dần số và phát triển kinh tế kéo theo sự gia tăng số lượng phương
tiên giao thông trên thế giới. Số liệu thống kê của hãng phân tích dữ liệu ô tô Jato
Dynamics cho thấy, lượng ô tô tiêu thụ trên thế giới trong năm 2016 đạt 84.240.000
xe, tăng 5,6% so với năm 2015. Trung Quốc, tiếp tục trở thành mảnh đất màu mỡ
với các nhà sản xuất ô tô khi dẫn đầu lượng tiêu thụ ô tô trên thị trường với
25.530.000 xe hơi và xe thương mại, tăng 14% so với năm 2015[17]. Ở Việt Nam,
Theo Hiệp hội các nhà sản xuất ô tô Việt Nam (VAMA) đã công bố, trong tháng
9/2016, doanh số bán hàng của toàn thị trường đạt 26.551 xe, tăng 13% so với tháng
8/2016 [23]. Với tốc độ gia tăng số lượng phương tiện giao thơng như hiện nay,
theo tính tốn của Vụ Khoa học và Công nghệ, Bộ Công Thương hiện Việt Nam
tiêu thụ xấp xỉ 5 triệu tấn xăng/1 năm [18].
Như vậy, năng lượng nói chung và nhiên liệu dùng cho giao thơng vận tải nói
riêng có vai trị quan trọng đối với sự phát triến kinh tế - xã hội của một quốc gia.
An ninh quốc gia, an ninh kinh tế luôn gắn liền với an ninh năng lượng.


9

Vì vậy, chính sách năng lượng ln được đặt lên hàng đầu của mỗi quốc gia
trong chiến lược phát triển kinh tế - xã hội bền vững. Ngày 22 tháng 11 năm 2012,
Thủ tường Chính phủ đã có quyết định Số: 53/2012/QĐ-TTg “Về việc ban hành lộ
trình áp dụng tỷ lệ phối trộn nhiên liệu sinh học với nhiên liệu truyền thống”. Theo
đótừ ngày 01 tháng 12 năm 2015 xăng được sản xuất, phối chế, kinh doanh để sử
dụng cho phương tiện cơ giới đường bộ tiêu thụ trên toàn quốc là xăng E5 và từ
ngày 01 tháng 12 năm 2017 là xăng E10. Trước đó theo “Đề án phát triển nhiên liệu
sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025” thì đến năm 2025 sản lượng nhiên
liệu sinh học (ethanol và biodiesel) đạt khoảng 5% nhu cầu xăng dầu của cả nước,
nghĩa là cần phải sử dụng “xăng E30” làm nhiên liệu cho các phương tiện cơ giới
[22].
1.2. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU SINH HỌC TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở

VIỆT NAM
1.2.1. Sử dụng nhiên liệu sinh học trên thế giới
Trên thế giới, nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất nhiên liệu sinh học là
sản phẩm nông nghiệp, các loại hạt có dầu, rong tảo, xenlulơ và một phần nhỏ từ
các loại mỡ cá, mỡ động vật nói chung.
Ở Nam Phi và ở Mỹ, nhiên liệu sinh học được sản xuất từ ngô. Ở các nước
Tây Âu và ở Mỹ, sản lượng diesel sản xuất từ đậu tương tăng cao vào thời điểm giá
trị dinh dưỡng của các sản phẩm đậu tương chưa lên men, bị đặt dấu hỏi cùng với
nhiều loại cây đậu tương biến đổi gien có thể cho sản lượng cao nhưng chưa cho
phép dùng làm thức ăn cho người và cho gia súc.
Ở Thái Lan, Philippine… nhiên liệu sinh học lại sản xuất từ sắn, hạt cọ, cơm
dừa, còn ở Brazil sản xuất từ mía và ở Canada thì từ gỗ phế thải, mùn cưa và sản
phẩm phụ từ gỗ. Cây nho Kudzu phát triển nhanh được nhập khẩu từ Nhật, cách đây
một vài thập niên đã mọc tràn lan trên đất Mỹ. Nhiều khu vực đầm lầy ở Canada và
Mỹ đã trở thành quê hương mới của một loại cây sinh sản nhanh của châu Âu có tên
gọi là Purple Loosestrife.


10

Những loại cây này có chi phí trồng trọt gần như bằng không, nhưng sản
lượng rất lớn. Cùng với các nguồn sinh khối từ rong tảo, dầu của hạt cây cọc rào (bã
đậu; Jatropha) cùng các loại hạt khác không phải là lương thực thực phẩm, việc
trồng trọt không phải cạnh tranh với đất đai sản xuất lương thực, cũng như các loại
rác thải từ các trang trại chăn nuôi, rác thải nông nghiệp và công nghiệp sợi, rác thải
từ rau quả… đều là nguồn nguyên liệu rất phong phú, đầy triển vọng cho nhiên liệu
sinh học[4].
Khu vực Đông Nam Á, Thái Lan cũng đã sử dụng xăng pha cồn sản xuất từ
phế phẩm của sắn, hạt ngô, cây ngô, đường, bã mía. Từ năm 2004, nước này đã sản
xuất trên 280.000 m3 cồn, đầu tư thêm 20 nhà máy để năm 2015 có trên 2,5 triệu m3

cồn dùng làm nhiên liệu[13].
Khu vực Châu Á, Trung Quốc là quốc gia sản xuất và sử dụng cồn nhiên liệu
lớn nhất. Năm 2004, họ đã đưa vào hoạt động nhà máy sản xuất cồn lớn nhất thế
giới công suất 600.000 tấn/năm tại Cát Lâm tăng sản lượng cồn Ethanol cả nước
trên 3,5 triệu m3. Từ tháng 6 năm 2002, nước này đã quyết định sử dụng xăng pha
10% cồn khan (E10)[11].
Tuy nhiên, nhiên liệu sinh học không thể cạnh tranh với các sản phẩm tạo ra từ
nhiên liệu hóa thạch nếu được đưa ra thị trường. Hiện nay, giá ethanol sản xuất từ
bắp được bán với giá trung bình 3- 4 USD/gallon. Như vậy, so với xăng, giá ethanol
ở Mỹ cao gấp hai lần, song đã có thể cạnh tranh được ở Châu Âu. Một trong những
nguyên nhân khiến giá Ethanol cao là vấn đề chuyên chở. Ethanol rất dễ trộn với
nước, vì vậy phải được chứa trong những thùng đặc biệt chống nước; trong khi đó,
xăng dầu có thể chuyển đi xa bằng những ống dẫn dầu tiện lợi và rẻ tiền hơn.
1.2.2. Tình hình sử dụng nhiên liệu sinh học ở Việt Nam
Nước ta là nước nông nghiệp, các loại phế phẩm thực vật khá dồi dào nhất là
những nơi sản xuất sắn khoai, ngơ, mía đường… Với hơn 50 nhà máy đường trong
nước tổng công suất gần 100.000 tấn mía/ngày, khả năng mỗi năm có thể sản xuất
100 triệu lít cồn[2].


11

Năm 2003, tổng công suất của các nhà máy cồn của ngành mía đường là 48
triệu lít (sản lượng cồn sản xuất từ các nguồn nguyên liệu khác không nhiều). Trong
đó, Cơng ty đường Lam Sơn - Thanh Hóa có nhà máy sản xuất cồn cơng suất 25
triệu lít/năm, sản phẩm cồn của nhà máy chủ yếu phục vụ nhu cầu xuất khẩu. Ngồi
ra, cịn có các nhà máy sản xuất cồn khác như nhà máy rượu Bình Định có cơng
suất 5 triệu lít/năm; nhà máy cồn Bình Dương (thuộccơng ty rượu Bình Tây) có
cơng suất 4,5 triệu lít/năm; nhà máy sản xuất cồn - rượu Quảng Ngãi có cơng suất
12 triệu lít/năm, sản phẩm cồn rượu của nhà máy còn xuất khẩu qua một số nước

như Đài Loan, Lào, Camphuchia... Cơng ty đã có dự án xây dựng thêm một nhà
máy sản xuất cồn với công suất 12 triệu lít/năm ở An Khê, nhà máy cồn Xuân Lộc Đồng Nai có cơng suất 20.000 lít/ngày...
Nếu thử so sánh với các nước trên thế giới có nền cơng nghiệp sản xuất cồn
phát triển như Brazil, Mỹ, Trung Quốc...sản lượng cồn của Việt Nam hiện nay rất
nhỏ, công suất sản xuất của mỗi nhà máy cũng nhỏ, các đơn vị sản xuất cồn đang
gặp nhiều khó khăn do nguồn nguyên liệu quá cao và công nghệ sản xuất lạc hậu,
tốn nhiều chi phí sản xuất nên sản phẩm khơng có sức cạnh tranh cao.
Nguồn cung cấp cồn trong tương lai phụ thuộc vào sản lượng cồn của các
cơng ty hiện có sau khi nâng cấp, mở rộng đầu tư thêm các nhà máy sản xuất
ethanol và đặc biệt là các dự án xây dựng nhà máy sản xuất ethanol bằng công nghệ
hiện đại của các cơng ty, tập đồn nước ngồi trên khắp đất nước. Việc đầu tư xây
dựng những nhà máy sản suất ethanol nhiên liệu có quy mơ lớn cùng với những tiến
bộ trong công nghệ sản xuất sẽ góp phần làm giảm giá cồn nhiên liệu.
Vai trị của nhiên liệu sinh học trong phát triển bền vững, trong đề án [22]phát
triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025 do Thủ tướng phê
duyệt nhằm phát triển nhiên liệu sinh học (NLSH) đã nêu rõ: NLSH là một dạng
năng lượng mới, tái tạo cần được phát triển để thay thế một phần nhiên liệu hóa
thạch truyền thống, cũng như góp phần đảm bảo an ninh năng lượng và bảo vệ môi
trường, phù hợp với xu thế phát triển chung trên thế giới. Theo đề án, có 3 giai đoạn
phát triển như sau


12

* Giai đoạn 2007-2010:
- Xây dựng được hành lang pháp lý để khuyến khích sản xuất (qui mơ cơng
nghiệp) và sử dụng nhiên liệu sinh học làm nhiên liệu thay thế.
- Xây dựng lộ trình sử dụng nhiên liệu sinh học làm nhiên liệu thay thế
trong giao thông vận tải và các ngành công nghiệp khác
- Tiếp cận và làm chủ được công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học

- Đào tạo được một đội ngũ cán bộ chuyên sâu về những lĩnh vực chủ yếu
liên quan đến quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học
- Tiếp cận và làm chủ được công nghệ sản xuất giống cây trồng cho năng suất
cao để sản xuất nhiên liệu sinh học.
* Giai đoạn 2011-2015:
- Làm chủ và sản xuất được các vật liệu, chất phụ gia phục vụ sản xuất nhiên
liệu sinh học.
- Phát triển mạnh mẽ sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học thay thế
một phần nhiên liệu; truyền thống. Mở rộng qui mô của các cơ sở sản xuất
nhiên liệu sinh học, mạng lưới phân phối (cho mục đích giao thơng và sản xuất
cơng nghiệp khác).
- Đưa vào sản xuất đại trà các giống cây nguyên liệu cho năng suất cao,
khả năng chống chịu sâu bệnh tốt để đảm bảo cung cấp đủ nguyên liệu.
- Ứng dụng thành công công nghệ lên men hiện đại để đa dạng hóa các
nguồn nguyên liệu.
- Xây dựng và phát triển các cơ sở sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học trên
phạm vi cả nước. Đến năm 2015, sản lượng ethanol và dầu thực vật đạt 250 nghìn
tấn, đảm bảo đáp ứng 1% nhu cầu xăng dầu của cả nước bằng xăng E5 và dầu B5.
* Và tầm nhìn đến năm 2025:


13

- Công nghệ sản suất nhiên liệu sinh học ở nước ta đạt trình độ tiên tiến
trên thế giới.
- Sản lượng Ethanol và dầu thực vật đạt 1,8 triệu tấn, đáp ứng khoảng 5% nhu
cầu xăng dầu của cả nước bằng xăng E5 và dầu B5.
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ETHANOL LÀM NHIÊN LIỆU
TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
1.3.1. Tình hình nghiên cứu ethanol làm nhiên liệu trên thế giới

Tại thời điểm hiện tại ethanol được sử dụng trong động cơ đánh lửa cưỡng bức
bằng cách trộn với xăng ở nồng độ thấp mà khơng có bất kỳ sửa đổi nào về động cơ.
Ethanol tinh khiết cũng có thể được sử dụng trong động cơ đánh lửa cưỡng bức
nhưng đòi hỏi một số sửa đổi động cơ nhất định [8, 16, 26].
Al-Baghdadi [25] nghiên cứu ảnh hưởng của hydrogen/ethanol vào hiệu suất
và phát thải khí thải của động cơ đánh lửa cưỡng bức. Việc bổ sung 8% hydro với
30% ethanol làm giảm 48,5% lượng khí thải CO, giảm 31,1% phát thải NOx và
giảm 58,5% lượng tiêu thụ nhiên liệu. Thêm vào đó, hiệu suất nhiệt và cơng suất
tăng lần lượt 10,1% và 4,72%. Trong một nghiên cứu thực nghiệm do Al-Hasan
thực hiện [8], các tác động của việc sử dụng các hỗn hợp xăng-ethanol khơng chì
vào hoạt động của động cơ đốt trong và phát thải khí thải được nghiên cứu. Ông
phát hiện ra rằng việc sử dụng hỗn hợp xăng-ethanol khơng chì sẽ dẫn đến việc tăng
cơng suất có ích, hiệu suất nhiệt có ích, hiệu suất nạp và mức tiêu hao nhiên liệu
khoảng 8,3%, 9%, 7% và 5,7%. Ngoài ra, phát thải CO và HC lần lượt giảm khoảng
46,5% và 24,3%. Sự pha trộn nhiên liệu ethanol 20% cho kết quả tốt nhất về hiệu
suất của động cơ và lượng khí thải. He BQ và cộng sự [10] đã nghiên cứu ảnh
hưởng của hỗn hợp ethanol-xăng đến phát thải và hiệu quả chuyển đổi chất xúc tác
trong một động cơ đánh lửa cưỡng bức. Nhiên liệu hỗn hợp làm giảm khí CO, HC
và NOx. Mặt khác, với sự gia tăng hàm lượng ethanol trong hỗn hợp, lượng khí thải
khơng cháy và acetaldehyde tăng lên. Abdel-Rahman và cộng sự[24]đã tiếnhành
các thử nghiệm thực hiện bằng cách sử dụng tỷ lệ khác nhau của ethanol trong
xăng, lên đến 40%, trong động cơ có tỷ số nén thay đổi. Sự gia tăng hàm lượng


14

ethanol làm tăng số octan, nhưng làm giảm nhiệt trị. Cho thấy công suất động cơ
được cải thiện với việc bổ sung thêm ethanol trong hỗn hợp nhiên liệu. Tỷ lệ trộn
tối ưu được tìm thấy là 10% ethanol và 90% xăng.
1.3.2. Tình hình nghiên cứu ethanol làm nhiên ở Việt Nam

Ở Việt Nam, các nghiên cứu gần đây [1, 5, 14, 15, 19] cho thấy, khi lượng
ethanol pha trộn với xăng từ 5 đến 10% khối lượng sẽ cải thiện đáng kể mô men,
công suất, hiệu suất và lượng khí thải khi so sánh với xăng. Ngồi ra, CO và HC
(hydrocarbon) giảm với sự gia tăng ethanol trong hỗn hợp nhiên liệu. Tuy nhiên,
nhiệt độ cao của ethanol gây khó khăn cho động cơ lạnh do bốc hơi kém. Trong khí
hậu nóng, ethanol bị ảnh hưởng xấu do hiện tượng nút hơi. Nó cũng bị ảnh hưởng
bởi sự khơng tương thích với một số vật liệu động cơ và hệ thống nhiên liệu khi
ethanol có nhiều trong xăng [20].
Như vậy các nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam đã công bố chỉ tập trung
vào việc đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ pha trộn của ethanol 5%,10%, 15% và 20%
vào trong xăng đến tính năng kinh tế kỹ thuật và ô nhiễm của động cơ. Họ cho rằng
việc bổ sung ethanol vào xăng với tỷ lệ không q 20% thể tích sẽ cải thiện về cơng
suất có ích, hiệu suất nạp, tiêu hao nhiên liệu và góp phần giảm ơ nhiễm CO, HC và
CO2 của khí thải.