ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG Nhiên liệu và năng lương mới

Bộ ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG NHIÊN LIỆU VÀ NĂNG LƯỢNG MỚI NÀY giúp các bạn sinh viên chuyên ngành cơ khí động lực học dễ dàng hơn trong việc học và ôn thi của mình. Đề cương được sắp xếp theo trình tự bài giản của giản viên và bám sát vào nội dung của bài học, các chủ đề quan trọng trong quá trình học tập.

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG

HỆ CAO1 ĐẲNG NGHỀ

MÔN: NHIÊN LIỆU VÀ NĂNG LƯỢNG MỚI TRÊN Ô TÔ

(Thời gian: 30 tiết)

- Phân bổ thời gian:

CHƯƠNG 1 :TỔNG QUAN

Số tiết: 2 (Lý thuyết 2 tiết, bài tập 0 tiết)

A MỤC TIÊU:

 Trình bày các nguồn năng lượng truyền thống và ưu nhược điểm của nó

 Trình bày được các loại năng lượng mới đang sử dụng hiện nay trên ô tô

 Phân tích được các xu hướng sử dụng nguồn năng lượng mới

B NỘI DUNG

1.1 Các nguồn năng lượng truyền thống

1.1.1 Khái quát về năng lượng truyền thống

Năng lượng truyền thống sử dụng trên ô tô là năng lượng nhiệt do đốt cháy nhiên liệu lỏng có nguồn góc từ dầu mỏ như xăng, dầu Diesel

 Dầu mỏ: có nguồn góc hữu cơ hóa thạch, hình thành do s phân hủy của xác động

th c vật trong các lớp trầm tích ở đáy biển hoặc trong lòng đất dưới tác dụng phá hủy của các vi khuẩn hiếu khí

 Dầu khí: là tên g i của dầu mỏ (dầu thô) và hỗn hợp khí thiên nhiên Dầu khí là một nguồn khoáng sản lớn và quý của con người, dầu khí cung cấp:

1.1.2 Ưu điểm của việc sử dụng năng lượng truyền thống

Xe ô tô chạy bằng nhiên liệu truyền thống có những ưu việt sau:

 Có hiệu suất sử dụng nhiên liệu tương đối cao

 Có độ ổn định và độ tin cậy làm việc cao

 Động cơ xe có đường đặc tính công suất và moment rất thích hợp với sử dụng

th c tế, đáp ứng linh hoạt các chế độ hoạt động thường xuyên thay đổi của xe

 Kích thước, khuôn khổ và tr ng lượng tương đối nhỏ nên dễ dàng bố trí, lắp đặt trên xe, góp phần làm giảm tr ng lượng bản thân của xe và như vậy sẽ làm tăng

 Dễ sử dụng và đã được sử dụng trong một thời gian dài nên đã tạo ra “thói quen” cho người sử dụng

 Nạp nhiên liệu nhanh và an toàn, lưu trữ và bảo quản đơn giản

 Chi phí sử dụng thấp do:

+ Giá thành động cơ thấp

+ giá nhiên liệu thấp

+ Mạng lưới phân phối rộng khắp

 Dễ bảo trì sửa chữa và có giá thành bảo trì sửa chữa thấp vì nó quá thông dụng

 Do những lợi điển trên mà động cơ đốt trong chạy bằng nhiên liệu lỏng truyền thống vẫn là nguồn động l c chính cho ôtô

1.1.3 Những hạn chế của năng lƣợng truyền thống

 Quá trình cháy không hoàn toàn, tạo ra các sản phẩm cháy : CO, CO2, HC, NOx, SOx, PM, … gây ô nhiễm môi trường và mất cân bằng t nhiên

 Nhiên liệu sử dụng không tái tạo được,

 Nguồn nhiên liệu ngày càng cạn dần

 Bị lệ thuộc hoàn toàn vào nhiên liệu lỏng

- Ở mức độ quốc gia, đối với các quốc gia không sản xuất năng lượng, thì phương tiện vận chuyển hoàn toàn phụ thuộc vào s độc quyền nhiên liệu, bị ảnh hưởng bởi giá nhiên liệu và s đảm bảo lượng năng lượng d trữ trên thị trường quốc tế

- Ở mức độ toàn cầu, trong khoảng thời gian dài sau này, nguồn nhiên liệu để chạy động cơ nhiệt sẽ bị hạn chế S cạn kiệt không thể tránh của nguồn tài nguyên này

do việc tìm kiếm và khai thác các mỏ dầu, mỏ khí mới ngày càng khó khăn

 Ô nhiễm môi trường (CO, CO2, Nox, HC)

Bảng 1.1 Sự gia tăng của các chất ô nhiễm trong khí quyển( sau 50 năm)

1.2 Các nguồn năng lượng mới

1.2.1 Xu hướng sử dụng nguồn năng lượng mới

- Giải quyết vấn đề cạn kiệt năng lượng truyền thống

- Giảm ô nhiễm môi trường

1.2.2 Các nguồn năng lượng mới

- Sản phẩm xăng Ethanol (tiết kiệm và giảm bớt khí thải CO2): Đây là loại xăng pha cồn sinh h c, sẽ làm giảm bớt khí thải CO2 ra không khí, là một loại nhiên liệu thân thiện hơn với môi trường, đồng thời người tiêu dùng sẽ tiết kiệm được 500 đồng/lít xăng so với giá xăng thông thường (A92)

- Biodiesel: Biodiesel còn được g i Diesel sinh h c là một loại nhiên liệu có tính chất giống với dầu diesel nhưng không phải được sản xuất từ dầu mỏ mà từ dầu th c vật hay mỡ động vật Biodiesel, hay nhiên liệu sinh h c nói chung, là một loại năng lượng sạch Mặt khác chúng không độc và dễ phân giải trong t nhiên

- Biogas: Là 1 loại khí sinh h c, được sản xuất từ việc lên men yếm khí các loại phân hữu cơ hay xác động, th c vật Hiện nay ở quy mô toàn cầu, Biogas là nguồn năng lượng lớn Tổng sản lượng ứng dụng chiếm 9% đến 10 % tổng năng lượng trên thế giới

- Khí hoá lỏng LPG (Liquefied Petrolium Gas), Khí thiên nhiên nén CNG (Compressed Natural Gas):Thành phần hóa h c chủ yếu của LPG là Propan (C3H8) và Butan (C4H10), thành phần hóa h c của CNG chủ yếu là Metan (CH4) và các Hydrocacbon khác như là Etan, Propan

- Hydro: nguồn năng lượng mới thay thế dầu - khí trong tương lai: Hydro là một loại khí có nhiệt cháy cao nhất trong tất cả các loại nhiên liệu trong thiên nhiên, đã được sử dụng làm nhiên liệu phóng các tàu vũ trụ Đặc điểm quan tr ng của hydro là trong phân

tử không chứa bất cứ nguyên tố hóa h c nào khác, như cacbon (C), lưu huỳnh (S), nitơ (N) nên sản phẩm cháy của chúng chỉ là nước (H2O), được g i là nhiên liệu sạch lý tưởng

- Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển Trái Đất

Hình 1.1 Tuốc bin gió tại Tây Ban Nha

Hình 1.2.Tuốc bin gió tại bờ biển Đan Mạch

- Năng lượng mặt trời là năng lượng thu nhận từ ánh sáng mặt trời

+ Tấm năng lượng mặt trời là thiết bị để thu nhận năng lượng từ ánh sáng mặt trời Thuật ngữ này được sử dụng để chỉ chung cả các tấm năng lượng mặt trời để nung nước nóng (cung cấp nước nóng dùng trong nhà) hay tấm quang điện (cung cấp điện năng)

Hình 1.3 Một phòng giặt ở California sử dụng năng lượng mặt trời

+ Pin năng lượng mặt trời (hay pin quang điện, tế bào quang điện), là thiết bị bán dẫn chứa lượng lớn các diod p-n, duới s hiện diện của ánh sáng mặt trời có khả năng tạo ra dòng điện sử dụng được S chuyển đổi này g i là hiệu ứng quang điện

Hình 1.4 Một tế bào quang điện

Năng lượng thủy triều hay điện thủy triều là lượng điện thu được từ năng lượng chứa trong khối nước chuyển động do thủy triều Hiện nay một số nơi trên thế giới đã triển khai hệ thống máy phát điện sử dụng năng lượng thuỷ triều, một ví dụ điển hình là

hệ thống Limpet Hệ thống này hoạt động theo nguyên lý như sau:

+ Thuỷ triều lên cao: chu trình nén

+ Thuỷ triều xuống thấp: chu trình xả, kết thúc và nạp cho chu kỳ tiếp theo

S thay đội chiều cao cột nước làm quay turbine tạo ra điện năng, mỗi máy Limpet

có thể đạt từ 250 KW đến 500 KW

Hình 1.5 Hệ thống năng lượng thủy triều Bắc Ireland

- Pin nhiên liệu ( Fuel-Cell) là một thiết bị dùng Hydro (hay các nhiên liệu giàu Hydro) và Oxy để tạo ra điện bằng một quá trình điện hóa

Hình 1.6 Pin nhiên liệu hydro

CHƯƠNG 2 NHIÊN LIỆU CỒN

Số tiết: 3 (Lý thuyết 3 tiết, bài tập 0 tiết)

A MỤC TIÊU:

 Hiểu được các khái niệm nhiên liệu tái sinh, nhiên liệu không tái sinh

 Giải thích được Ethanol sử dụng phổ biến hơn nhiên liệu Methanol

 Trình bày được những thay đổi kỹ thuật của động cơ khi sử dụng nhiên liệu cồn

 Trình bày được quy trình sản xuất nhiên liệu Ethanol

 Trình bày được quy trình sản xuất nhiên liệu Ethanol

B NỘI DUNG:

2.1 Giới thiệu nhiên liệu cồn và lịch sử phát triển

2.1.1 Giới thiệu nhiên liệu cồn

Cồn là một loại nhiên liệu lỏng, có trị số octan cao Hiện nay, có 2 loại cồn có thể

sử dụng được cho động cơ đốt trong đó là cồn Methanol và cồn Ethanol

 Cồn Methanol có nguồn gốc từ than đá hoặc khí thiên nhiên chỉ số octan là 106 thích hợp trên động cơ sử dụng chế hòa khí

 Cồn Ethanol được sản xuất từ gốc th c vật là một loại nhiên liệu có thể phục hồi trị số ốctan là 106 Ethanol dùng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong hoặc là hỗn hợp xăng pha cồn

Hình 2.1 Quy trình sản xuất và sử dụng nhiên liệu cồn

- Giới thiệu nhiên liệu tái sinh

Ethanol là một loại nhiên liệu được sản xuất chủ yếu từ cây mía, cây bắp, cây củ cải đường, rác thải nông nghiệp,…Sản phẩm chính của Ethanol sau khi bị đốt cháy bao gồm H2O và CO2 Khí CO2 được cây cối hấp thụ trong quá trình quang hợp để phát triển Các loại cây mía, bắp, củ cải đường,… được con người trồng tiếp tục lại được sử dụng để sản xuất nhiên liệu ethanol Và vòng tuần hoàn này được tiếp tục như thế, cho nên, người ta g i ethanol là một loại nhiên liệu tái sinh

- Giới thiệu nhiên liệu không tái sinh

Dầu mỏ

Hầu hết nhiên liệu xăng, diesel dùng trong giao thông được sản xuất từ dầu mỏ Các sản phẩm dầu được xem là nhiên liệu không tái sinh (non–renew able)

Khi dầu được đốt cháy, khí CO2 thải ra môi trường không khí, nhưng t nhiên không tái tạo CO2 quay trở lại thành dầu Vì vậy, số lượng khí CO2 trong không khí càng ngày càng gia tăng và số lượng dầu mỏ trong đất ngày càng cạn kiệt

2.1.2 Lịch sử phát triển

Khoảng thế kỷ 19, cồn methanol dùng ở Pháp như một loại nhiên liệu sạch dùng để nấu ăn và sưởi ấm

Năm 1937, nước Đức đã tiêu thụ 70.000 tấn metylic tổng hợp

Năm 1971, Viện nghiên cứu dầu mỏ Mỹ tiếp tục xem xét vấn đề sử dụng Methanol, những năm tiếp theo cơ quan bảo vệ môi trường đã giới thiệu các công trình nghiên cứu của hãng ESSO (nay là hãng EXXON CORP) về nhiên liệu thay thế

Mùa hè 1974 Tổ chức kỹ thuật Mỹ đã tổ chức một hội nghị chuyên đề về vấn đề sử dụng Methanol làm nhiên liệu thay thế

Cùng năm 1974, Bộ nghiên cứu và công nghệ của Đức giới thiệu công trình nghiên cứu về sản xuất, phân phối, sử dụng, tính kinh tế và s nguy hiểm của Methanol và Hydrô khi dùng làm nhiên liệu

Năm 1981, Ấn Độ đã nghiên cứu ứng dụng Methanol bằng cách bổ sung thêm vào nhiên liệu diesel

2.2 Các chỉ tiêu và kỹ thuật của nhiên liệu cồn

2.2.1 Tính chất của nhiên liệu cồn

2.2.1.1 Nguồn gốc, tính chất của Methanol

 Nguồn gốc Methanol được sản xuất chủ yếu từ khí t nhiên hoặc than đá Methanol ở dạng chất lỏng có thể được sử dụng cho động cơ đốt trong hoặc tế bào nhiên liệu



Công thức cấu tạo:

 Cấu trúc không gian của Methanol:

 Các thông số của Methanol:

- Nhiệt độ sôi : 337,5140K 64,5140C

- Nhiệt độ nóng chảy: 1760K -97,560C 0,02

- Nhiệt độ tới hạn: 512,580K 239,430C

- Nhiệt độ chớp lửa: 110 C

- Áp suất tới hạn : 8069kPa 79,9atm

- Nhiệt lượng nóng chảy (kJ/mol): 32,130,05

 Nhiệt ẩn hoá hơi: nhóm -OH làm cho nó phân c c mạnh nên nhiệt ẩn hoá hơi cao (280kcal/kg tại 250

C) so với xăng (78kcal/kg) Vì vậy vấn đề cung cấp đủ nhiệt

để bay hơi Methanol là một vấn đề cần được giải quyết khi sử dụng trên động cơ

 Áp suất hơi bão hoà: bản chất phân c c mạnh của Methanol làm cho áp suất hơi bão hoà thấp và nhiệt độ sôi cao khi so sánh với các chất không phân c c trên cùng một phân tử gam Iso-octan có tr ng lượng phân tử lớn hơn 3,57 lần tr ng lượng

C

H H

phân tử của Methanol nên nhiệt độ sôi cao hơn 34,80C và áp suất hơi bão hoà thấp hơn 21,5 kPa Áp suất hơi bão hoà của methanol là 37 kPa còn của Iso-octan là 15,5 kPa

 Áp súât hơi bảo hoà của Methanol thấp nên gây khó khăn khi khởi động động cơ lạnh và không thể khởi động khi nhiệt độ môi trường <100C

 Khả năng hoà tan: Bản chất phân c c của Methanol làm nó hoà tan không hạn chế trong nước, trong khi nó vẫn còn đủ tính chất của một hydrocacbon để hoà tan trong xăng

 S ăn mòn và biến dạng: nhóm Hydrocarbon phân c c mạnh và hoạt động trong Methanol là s khác biệt đáng chú ý so với nhiên liệu lấy từ dầu mỏ với việc mài mòn kim loại Methanol ăn mòn nghiêm tr ng với kẽm, chì và Mangan Methanol là một chất hoà tan mạnh nên dễ làm biến dạng và làm mềm chất dẻo và cao su dùng làm tấm đệm, phao trong hệ thống nhiên liệu

 Khả năng chống kích nổ: Methanol có trị số octan cao hơn iso-octan nên được dùng cho động cơ có tỷ số nén lớn Trong th c tế Methanol đã được dùng trên xe đua

có tỷ số nén cao nên có hiệu suất và công suất cao hơn so với khi dùng xăng Khi trộn Methanol với xăng sẽ tăng trị số octan

 Khả năng t bốc cháy: Methanol có trị số Cetan <10 và không thể đo tr c tiếp được Methanol nguyên chất có Cetan =3, hỗn hợp Methanol (10% nước) có cetan =

2 Vậy Methanol nguyên chất không thích hợp làm nhiên liệu cho động cơ diesel

 S phân ly: khi nhiệt độ tăng Methanol sẽ phân ly thành CO và Hydrô S phân

ly có ảnh hưởng đến quá trình cháy làm giảm áp suất và nhiệt độ c c đại trong động

- Ngày nay, các công nghệ mới có thể sản suất Ethanol từ giấy phế thải, mùn cưa hoặc một số nguyên liệu có giá trị thấp khác như vỏ, cành cây xanh, phế thải nông nghiệp… Ethanol ở dạng chất lỏng có thể được sử dụng cho động cơ đốt trong

 Tính chất

Công thức hóa h c : C 2 H 5 OH

Công thức cấu tạo:

Cấu trúc không gian của Ethanol:

 Các thông số của Ethanol:

H

 Nhiệt ẩn hóa hơi: nhóm OH làm cho nó phân c c mạnh nên nhiệt ẩn hoá hơi cao Nhiệt ẩn hoá hơi của Ethanol (201 kcal/kg) lớn gấp 2.58 lần xăng (78 kcal/kg) Do

đó khả năng bay hơi của Ethanol kém hơn xăng làm ảnh hưởng rất lớn đến tính năng khởi động của động cơ Vì vậy, để đảm bảo bay hơi tốt cần hâm nóng đường ống nạp

 Áp suất hơi bão hòa: Áp suất hơi bão hoà của Ethanol thấp hơn xăng Ethanol là 2,3psi còn xăng (87) là 8 đến 15psi Áp suất hơi bão hoà của Ethanol thấp nên gây khó khăn khi khởi động động cơ lạnh

 Khả năng hoà tan: Bản chất phân c c của ethanol làm nó hoà tan không hạn chế trong nước, khi tăng tỷ lệ nước thì nhiệt trị giảm

 Khả năng chống kích nổ: Ethanol có trị số octan từ 98 đến 111 Trị số octan của Ethanol cao hơn xăng Nên có thể dùng cho động cơ có tỷ số nén cao, hoặc khi pha Ethanol vào xăng sẽ tăng trị số octan của hỗn hợp nhiên liệu

 Tỷ tr ng: của ethanol ở 200

C là 0,789 g/ml

2.2.2 Cấu trúc nhiên liệu cồn

Cấu trúc của một nhóm đơn methane gồm 1 nguyên tố cacbon và 4 ngyên tố hydrogen Ethanol với 2 nguyên tố cacbon và 6 ngyên tố hydrogen Propane với 3 nguyên tố cacbon và butane có 6 nguyên tố cacbon

Khi chúng ta thêm nhiều cacbon vào phần tử hydrocacbon thì dạng hóa h c sẽ thay đổi thành thể lỏng : pentane,hexane, octane….khi chúng ta tiếp tục cho nhiều phần tử vào thì chúng chuyển thành thể rắn

2.3 Hỗn hợp xăng pha cồn

2.3.1 Hỗn hợp xăng pha cồn E85

E85 hay có thể viết Ed85 là hỗn hợp gồm 85% Ethanol nguyên chất và 15% gasoline, thường dùng trên ô tô có động cơ chuyên sử dụng E85 hoặc động cơ xăng Ngày nay, E85 được sử dụng rộng rãi trên các xe sử dụng nhiên liệu linh hoạt FFVs FFVs là loại xe có thể sử dụng nhiên liệu Ethanol nguyên chất, hỗn hợp Ethanol – xăng (chủ yếu là E85) hoặc 100% xăng

Nhiều nghiên cứu cho rằng E85 là một loại nhiên liệu có tiềm năng đặc biệt sử dụng nhiên liệu hóa thạch và gảm hiệu ứng nhà kính (GHGs)

Xu hướng sử dụng nhiên liệu E85 tăng nhanh, theo đó các loại xe FFVs cũng được sản xuất ngày càng nhiều, mang nhãn hiệu của các đại gia sản xuất xe hơi, tiêu biểu là General Motors, Ford, DaimlerChrysler, Mercury, Mazda, Isuzu, Mercedes và Nissan

E85 không thể dùng trên động cơ diesel Bởi vì tính chất của E85 khác xa với dầu diesel, gần giống với xăng hơn-nhất là về nhiệt độ chớp lửa và nhiệt trị, nhiệt hóa hơi

Bảng 2.1 Đặc tính của nhiên liệu cồn và xăng đặc

Đặc tính nhiên liệu Ethanol và nhiên liệu E85

Mật độ hơi Hơi nhiên liệu Ethanol giống hơi nhiên liệu Xăng, nó

nặng hơn không khí và có khuynh hướng lắng xuống phía dưới Hỗn hợp Xăng/Ethanol bao gồm E85 được coi giống như hỗn hợp xăng

Tính tan trong

nước

Ethanol là chất hút ẩm mạnh Vì thế, nước phải được cách li với nhiên liệu Ethanol tại những nơi như: thùng chứa, và thiết bị phân phối, vận chuyển

E85 có thể hòa tan một lượng nhỏ nước

Năng lượng Cùng thể tích, Ethanol kém hơn 30% năng lượng so với

Xăng phụ thuộc vào công thức của Xăng Đối với E85 giảm vào khoảng 25% s phụ thuộc vào công thức của xăng và là nhiên liệu dùng riêng cho ôtô

Tính dẫn điện Ethanol và hỗn hợp Ethanol dẫn điện lớn hơn so với

xăng Điều này ảnh hưởng đến việc ăn mòn kim loại trong hệ thống

Tỉ lệ A/F Do Ethanol có chứa oxi nên tỉ lê A/F của E85 nhỏ hơn

so với Xăng FFVs được thiết kế để nhận ra nhiên liệu

Tính độc hại Một lượng nhỏ Ethanol nguyên chất không gây độc hại

và không gây ung thư Tuy nhiên, nhiên liệu Ethanol và hỗn hợp Ethanol/Xăng phải được kiểm tra về độc tố và chất gây ung thư của nó, do có thêm vào một lượng HC

và xăng vào Ethanol nguyên chất

Đặc tính nhiên liệu Ethanol, xăng và E85

Công thức

hóa h c C2H5OH

C4 – C12Hidrocarbon

C4 – C12 Hirocacbon

và oxi hóa Hidrocarbon Thành phần

2.3.2 Hỗn hợp xăng pha cồn E95

E95 hay có thể viết Ed95 là hỗn hợp gồm 95% Ethanol nguyên chất và 5% gasoline, dùng trên động cơ diesel

E95 cũng không thể sử dụng trên động cơ xăng, bởi vì E95 với lượng gasoline ít nên có điểm chớp lửa thấp hơn xăng và có tính chất gần giống với dầu diesel hơn Vì vậy, khi sử dụng nhiên liệu xăng pha cồn ta cần lưu ý đến nồng độ của cồn và xăng trong hỗn hợp sao cho hợp lý ứng với từng l ai động cơ xăng hay diesel

Động cơ sử dụng hỗn hợp xăng pha cồn có đặc điểm là tăng công suất Đơn giản, nếu sử dụng nhiên liệu là hỗn hợp xăng pha cồn thì động cơ có tỉ số nén cao hơn, cháy tốt hơn vì trong cồn có chứa ôxy Tỉ số nén cao hơn sẽ làm cho động cơ có công suất cao hơn Theo thống kê, nếu tăng 10% tỉ số nén có thể tăng 15% công suất

2.4 Quy trình sản xuất nhiên liệu Ethanol

Nguồn nhiên liệu có thể được l a ch n có nguồn gốc th c vật như mía đường,

bắp, lúa,ngũ cốc….Nguồn nguyên liệu có nguồn gốc khác nhau nhưng phải có một số

đặc tính giống nhau như:

 Mía đường hay lúa phải được nghiền nát

 Tinh bột và cenlulo (chất xơ) phải được nghiền nát, vì vậy chúng mới có thể thấm nước và bước cuối cùng tách từng phần tử riêng biệt của tinh bột

Nấu nguyên liệu:

Tinh bột được chuyển đổi thành đường dưới hai dạng là hoá lỏng và hoá đường

do được thêm nước, enzin và nhiệt L a ch n enzin thích hợp sẽ xác định s giám sát tình trạng nấu được cài đặt (như thông tin về nhiệt độ, áp xuất và độ PH)

o S hoá lỏng và tách tinh bột và đường ở dạng phức phải đạt các yêu cầu sau:

 Hoà trộn nguyên liệu với nước

 Điều chỉnh độ pH của hỗn hợp ở mức thích hợp cho enzin sẽ được dùng

 Hoà trộn hỗn hợp enzin lỏng thích hợp cho lượng tinh bột cần chuyển hoá

 Làm nóng tinh bột, điều này làm tách các tế bào tinh bột

Tinh bột t do sẽ ở dạng bột nhão trong suốt khi nhiệt độ tăng Khi bột nhão dần đến nhiệt độ enzin tối ưu, về phương diện hoá h c enzin sẽ tách tinh bột tạo thành đường phức (dextrin)

o Khi s hoá lỏng này hoàn tất, bột nhão xuất hiện

S hoá đường và tách đường phức thành đường đơn gồm các bước:

 Làm nguội bột nhão tới nhiệt độ tối ưu cho enzin hoá đường

 Điều chỉnh độ pH của bột nhão tới mức yêu cầu nhờ thêm enzin

 Hoà trộn lượng enzin thích hợp để đường hoá lỏng chuyển đổi thành đường có thể dùng được

 Giữ cho độ pH và nhiệt độ (122-1400F) trong khoảng thích hợp và không đổi cho đến khi hoá đường hoàn toàn, điều này được th c hiện bằng cách kiểm tra nồng độ đường

 Giai đoạn 2: Sự lên men

 Tại thời điểm này tinh bột đã tách thành đường glucose đơn giản và ở dạng hạt rất nhỏ, được g i là men Men trong quá trình chuyển hoá glucose, tạo ra ethanol

và CO2 Như với enzin, men phải có khoảng nhiệt độ tối ưu

 Bột nhão được chuyển tới thùng lên men và được làm lạnh đến nhiệt độ tối ưu (khoảng 80 -900F ) và phải đảm bảo rằng không có nhiễm bẩn xảy ra

 Thêm vào lượng men thích hợp Lượng men này sẽ bắt đầu tạo ra cồn và trở thành bột nhão trong 8 -12% bột cồn và sau đó trở nên không tác dụng nữa khi lượng cồn trở nên quá cao

 Bây giờ bột nhão đã sẵn sàng dùng cho chưng cất, tách b t từ thể bột nhão, tại giai đoạn này sẽ giúp ngăn ngừa s tắt nghẽn trong quá trình chưng cất

 Giai đoạn 3: chƣng cất

S chưng cất nhằm tách Ethanol từ dạng b t mà hầu hết là nước và cồn Ethanol sôi tại 1720F trong khi đó nước sôi ở 2120F, bằng cách làm nóng b t này tới 1720F, ethanol sẽ hoá hơi và cô đặc tới 90% (192 proof) Ethanol và điều này có được nhờ thêm

vào các bước khử nước

Hình 2.3 Sơ đồ sản xuất Ethanol từ gỗ xanh

Cấp liệu Thủy phân

hóa h c

Gỗ xanh Acid hoặc enzymes

Trung hòa và tinh chế đường

Quá trình lên men

Sơ, tinh bột Đường

Quá trình chưng cất

2.5 Những ƣu nhƣợc điểm chính khi sử dụng Cồn trên ô tô

2.5.1 Ƣu điểm

Cồn có chỉ số octan cao hơn xăng khả năng chống kích nổ cao hơn, nên thường được dùng để pha vào xăng nhằm tăng chỉ số octan của hỗn hợp; bên cạnh đó, nếu pha chế hỗn hợp xăng - cồn với tỉ lệ thích hợp sẽ dùng tốt trên động cơ đốt trong và nhất là trên ô tô nhằm mục đích giảm thiểu ô nhiễm môi trường và cũng là một giải pháp tiết kiệm nhiên liệu ở các nước phải nhập khẩu xăng, dầu nói riêng và trong tình hình giá xăng, dầu gia tăng như hiện nay nói chung

Nhiên liệu cồn cháy sạch hơn xăng, do trong thành phần của nhiên liệu có chứa một lượng ôxy Lượng ôxy này sẽ góp phần tham gia vào phản ứng cháy trong buồng đốt động cơ, từ đó hỗn hợp hòa khí sẽ cháy hoàn hảo hơn, sản phẩm cháy ít khí độc hại hơn – đặc biệt là lượng CO, CO2 thải ra ít, góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường

Cồn chủ yếu sản suất từ th c vật, nguyên liệu dễ tìm Với công nghệ hiện nay, cồn còn được sản xuất từ các chất thải nông nghiệp - đây là nguồn nguyên liệu vô tận mà lâu nay thường bị bỏ qua Do đó, nếu được đầu tư đúng mức, sản lượng cồn sẽ ngày càng một tăng cao, dẫn đến giá thành cũng ngày càng được giảm xuống Đặc biệt là kết hợp phát triển nền nông nghiệp, tạo thêm công ăn việc làm cho xã hội, tăng đời sống người dân, nhất là nông dân, từng bước rút ngắn khỏang cách giữa thành thị và nông thôn

Từ những điều đã nêu trên, ta thấy rằng việc sản xuất ra nhiên liệu cồn cũng không đòi hỏi công nghệ cao và phức tạp lắm Vì thế cồn có thể chế tạo trong nước Với lợi thế nước ta là nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa, cây cối phát triển quanh năm, nền nông nghiệp rất phát triển, nhưng hiện nay ta lại phung phí rất nhiều nguyên liệu mà đáng lẽ ra phải được tận dụng để sản xuất ra nguồn nhiên liệu – cồn rất hữu dụng trong nhiều mặt,

kể cả về mục tiêu trước mắt lẫn về lâu dài chiến lược phát triển nền kinh tế đất nước Trong mục tiêu công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, phát triển ngành nông nghiệp và công nghiệp chế biến lấy nguyên liệu từ nông nghiệp như công nghiệp chế biến cồn là một vấn đề rất cần quan tâm

Song song với việc phát triển ngành công nghiệp sản xuất cồn thì vấn đề về sản xuất hay cải tiến ôtô sử dụng nhiên liệu cồn cũng được đặt ra Thông thường hiện nay,

người ta thường sử dụng nhiên liệu cồn ở dạng nguyên chất hoặc xăng pha cồn cho những động cơ mà nguyên thủy là sử dụng xăng hoặc diesel Do đó, ô tô sử dụng nhiên liệu cồn có thể dùng xăng pha cồn hay có thể kết hợp dùng xăng hay diesel với cồn song song trên cùng một động cơ

Cồn là hydrocacbon thuộc h alcolhol nên ngậm ôxy, cho nên cồn dễ cháy với tỉ lệ hòa khí thấp hơn xăng hay diesel rất nhiều Tỉ số A/F của cồn từ 4,5:1 đến 9,5:1 trong khi của xăng là 14.7:1, diesel 14.4:1

2.5.2 Nhƣợc điểm

Trong bản thân cồn có chứa một lượng tạp chất nhất định, trong đó có axít axêtic, andehid,…Axit axêtic trong cồn làm ăn mòn da và ăn mòn vật liệu Chất andehid có trong cồn dễ làm cho người ta say khi hít phải Vì thế sẽ rất nguy hiểm khi hít hay uống cồn

So với nhiên liệu xăng, thì động cơ sử dụng nhiên liệu cồn tiêu tốn nhiều hơn Điều này là do tỉ lệ giữa nhiên liệu và không khí trong hỗn hợp hòa khí thấp Từ đó dẫn đến khoảng [(1,6 - 1,7)lít] cồn tương đương 1 lít xăng làm cho giá thành sử dụng hiện nay của cồn cao hơn xăng và diesel

Xe khó khởi động khi trời lạnh do nhiệt hóa hơn của cồn cao Trước khi hòa khí cồn cần một lượng nhiệt tương đối lớn để hóa hơi, điều này làm phức tạp thêm trong chế tạo hệ thống nạp nhiên liệu trên động cơ Do đó, hạn chế sử dụng ở những vùng có khí hậu lạnh

Methanol cháy có lửa không màu, do đó rất khó phát hiện dưới ánh sáng mặt trời, khó khăn cho bảo quản và chuyên chở

2.6 Những thay đổi kỹ thuật của động cơ khi sử dụng nhiên liệu cồn

2.6.1 Những yêu cầu đối với động cơ khi chạy nhiên liệu cồn

- Hệ thống nhiên liệu của động cơ phải đảm bảo cho động cơ dễ khởi động do cồn có nhiệt ẩn hóa hơi cao

- Cồn có trị số octan cao nên có thể tăng tỉ số nén của động cơ, để bù một phần công

2.6.2 Phương án cải tạo động cơ

2.6.2.1 Thay đổi tỉ số nén của động cơ :

Tỉ số nén là một trong những thông số nhiệt động h c quan tr ng có ảnh hưởng đến cá chỉ tiêu kinh tế và công suất của động cơ

2.6.2.1.1 Hạ bớt chiều cao nắp máy

Tăng tỉ số nén bằng cách hạ chiều cao nắp máy, làm cho thể tích buồng đốt giảm

đi

Ưu điểm là đơn giản dễ tiến hành nhưng cần chú ý đến khỏang giữa piston và xupáp

2.6.2.1.2 Thay đổi kết cấu piston – xylanh

Để tăng tỷ số nén thì thể tích buồng đốt cần giảm một lượng Vc Bằng cách tăng chiều cao đỉnh piston, so với điểm chết trên cũ của piston

Vc = Vc1-Vc2 Vc1: thể tích buồng đốt ứng với tỉ số nén ban đầu

Vc2 : thể tích buồng đốt ứng với tỉ số nén muốn tăng

Để đảm bảo tính động l c của động cơ ít bị thay đổi có thể không tăng chiều dày piston

mà dịch tâm chốt về phía chân piston một đ an bằng h Như vậy thể tích buồng đốt giảm đi một lượng để có tỉ số nén cần tăng

Về mặt kết cấu : khi ở điểm chết trên ,đỉnh piston sẽ cao hơn bề mặt thân máy Còn khi chưa tăng đỉnh piston thấp hơn bề mặt thân máy Để l c ngang phân bố đều trên bề mặt dẫn hướng của xylanh khi piston vận động thì vị trí tâm chốt thường cao hơn vị trí phần

tr ng tâm thân piston

Thường Hch = ( 0,6-0,7 )Ht

Với Hch : chiều cao từ đáy piston đến tâm chốt ( mm)

Ht : chiều cao từ đáy piston đến tr ng tâm thân piston ( mm)

Vì vậy khi thay đổi vị trí tâm chốt thì chiều cao từ đáy piston đến tâm chốt phải nằm trong giới hạn qui định này Phương án này có ưu điểm cải tạo đơn giản Nhược điểm

do thay đổi kết cấu piston làm thay s phân bố l c ngang thay đổi và gây mài mòn tăng, giảm tuổi th động cơ

2.6.2.1.3 Thay đổi cụm piston – xylanh

Thay cụm piston – xylanh có đường kính lớn hơn cũng làm tăng tỉ số nén ,nhược điểm là khi dùng xăng sẽ dễ gây kích nổ Phải dùng xăng có trị số octan cao

2.6.2.2 Cải tiến hệ thống nhiên liệu

Ethanol có nhiệt ẩn hóa hơi cao và khả năng bay hơi kém nên khi động cơ khởi động khó Vì vậy nhiên liệu Ethanol phải được xông nóng hoặc sử dụng các biện pháp khác như :

- Bố trí vị trí ống hút gần ống xả để tận dụng nguồn nhiệt của khí xả

- Xông nóng hỗn hợp bằng cách bố trí ống nạp gần đường ống xảnhưng cần chú ý đến an tòan cháy nổ Hoặc dùng điện trở nhiệt để xông nóngnhiên liệu

- Gắn thêm bugi xông nóng trên đường ống nạp

- Có thể khởi động bằng xăng sau đó mới chạy bằng cồn

2.7 Phương pháp sử dụng nhiên liệu cồn trên ô tô

2.7.1 Đối với cồn nguyên chất

Ưu điểm cháy của cồn nguyên chất 85% - 90% thì tốt hơn, trước hết thiết bị chưng cất rẻ hơn và có thể tạo ra nhiên liệu có giá thành thấp hơn xăng Thứ hai là chúng ta có thể pha từ 5-15% nước vào trong cồn

Bất lợi là ta phải hiệu chỉnh lại động cơ để chạy cồn hoặc chạy song song hai loại nhiên liệu

Methanol được sử dụng với tỉ số nén rất cao khi có hoặc không có turbocharge, không khí được làm mát sau khi được tăng áp Khuynh hướng đánh lửa sớm hầu hết tại mức hỗn hợp loãng

Cồn có nhiệt hóa hơi cao hơn xăng nên cần hâm nóng đường ống nạp Khi trời lạnh động cơ khó khởi động, nên cần hâm nóng nhiên liệu bằng cách gắn bugi xông trên đường

ống nạp, pha thêm 8 % pentane để dễ khởi động (nếu nhiệt độ < 00C) Có thể khởi động bằng xăng sau đó mới chạy bằng cồn

2.7.1.1 Hiệu suất sử dụng nhiên liệu cồn

Ở đây ta thấy áp suất hiệu dụng của động cơ khi sử dụng nhiên liệu cồn cao hơn là do nhiên liệu được đưa vào nhiều hơn [Do chuẩn bằng 1 tức là A/F = 14,7:1 mà  (xăng) = 0.88  0.95

= A/F =20% còn  (cồn) = 0,75  0.8 = 40%]

Giới hạn cho cồn và xăng tương t nhau và cả hai nhiên liệu phát ra hiệu suất nhiệt cao nhất ở khoảng 15% không khí, với hỗn hợp lớn hơn 15% thì cả hai nhiên liệu đều mất hiệu suất nhiệt

Hinh 2.4 Đồ thị công suất động cơ sử dụng nhiên liệu cồn

2.7.2 Đối với hỗn hợp xăng pha cồn

M ã

Công suất c c đại

1/3 công suất

Hỗn hợp xăng pha cồn có ưu điểm là có thể pha đến 25% cồn vào nhiên liệu xăng

mà không cần hiệu chỉnh động cơ Th c ra có thể sử dụng với nhiều loại động cơ khác nhau nhưng chủ yếu với động cơ 4 thì Trong động cơ 1 xylanh cỡ nhỏ như máy cắt cỏ, thường chạy với cồn loãng hơn và được điều chỉnh bằng vít chỉnh Trong động cơ lớn thì hiệu chỉnh bộ chế hoà khí và có thể cho phép sử dụng hỗn hợp trong khoảng 25 - 40% Nếu ta t pha chế thì giá rẻ hơn và tốt hơn, và chỉ số octan của nhiên liệu cao hơn

Hình 2.5 Thiết bị phân phối E85 (trụ bơm)

2.7.3 Phương pháp phun cồn vào động cơ

Phun vào đường ống nạp động cơ là một trong những cách chuyển đổi để sử dung nhiên liệu Ethanol Phương thức đơn giản nhất là phun hỗn hợp cồn - nước vào trong động cơ sử dụng nhiên liệu cồn, hoặc phun hỗn hợp xăng pha cồn

Hình 2.6 Thiết bị phân phối nhiên liệu E85

Tỉ lệ hỗn hợp xăng pha cồn có thể chưa đến 50/50%, đây là phương thức đơn giản đầu tiên vẫn được sử dụng Một ưu điểm khác với động cơ sử dụng hệ thống này là vẫn

giữ lại hoàn toàn khả năng sử dụng nhiên liệu ban đầu của động cơ

Hỗn hợp cồn được chứa trong bình và được phun vào trong đường nạp của bộ chế hoà khí Ở đây, hỗn hợp với không khí được nạp vào động cơ

Có nhiều cách để phun hỗn hợp vào trong động cơ, ví dụ như điều khiển van định lượng nhiên liệu với cơ cấu cánh bướm ga, hoặc sử dụng độ chân không đường ống nạp

và được điều khiển bởi cánh bướm ga

2.7.4 Phun nước vào nhiên liệu xăng pha cồn

Bản thân nhiên liệu cồn nguyên chất hay hỗn hợp xăng pha cồn cũng có chứa một lượng nhỏ nước Lượng nước này phụ thuộc vào nồng độ phần trăm thể tích cồn pha vào xăng và phụ thuộc vào nhiệt độ của hỗn hợp

Qua quá trình th c nghiệm, người ta đưa ra đồ thị sau:

Hình 2.7 Lượng nước chứa trong hỗp hợp xăng pha cồn

Theo đồ thị trên ta thấy rằng: Lượng nước chứa trong hỗn hợp thay đổi tùy theo nồng độ Ethanol pha vào xăng và theo nhiệt độ

Phun nước vào trong động cơ với lượng cho phép sẽ làm tăng công suất động

cơ Nước không hòa tan với xăng nhưng hòa tan với cồn, vì thế pha nước vào cồn trước khi phun

Trong thế chiến thứ II , quân đội Mỹ đã phun nước vào trong động cơ máy bay

có hiệu suất cao Sau này phun nước được sử dụng cả trong động cơ máy bay quân đội

và dân s để cung cấp thêm l c đẩy khi cất cánh

Thậm chí ngày nay hệ thống phun nước còn lắp đặt trên ôtô Tuy nhiên phải

nằm trong giới hạn cho phép (thường <=10%), hệ thống này làm tăng công suất động cơ, giảm nhiệt độ buồng đốt, từ đó giảm lượng NOx sinh ra, giảm ô nhiễm môi trường

Trong bảng thống kê ở phần trên ta thấy: nhiệt hoá hơi của xăng là 140 Btu/lb và Ethanol là 361 Btu/lb còn nước là 700 Btu/lb vì vậy một ít nước được phun vào trong

bộ chế hoà khí dưới dạng ultra-fine mist, nhiệt hoá hơi của nước sẽ làm mát hoà khí và gia tăng thể tích hiệu dụng Thêm vào đó khi hoà khí cháy trong xy lanh, nước sẽ trở thành hơi nước có áp suất cao và làm tăng thêm công suất Tuy nhiên nên giới hạn lượng nước phun vào, nếu quá nhiều sẽ làm hỗn hơp không cháy

Sử dụng nước phun vào động cơ xăng yêu cầu phải tính phân chia lưu lượng và

hệ thống phun bởi vì nước và xăng không hoà trộn được Tuy nhiên Ethanol và nước có thể hoà trộn với nhau, do đó ta thêm nước vào cồn trong thùng nhiên liệu và phun vào động cơ

2.7.5 Cồn sử dụng trong động cơ diesel

Ngược lại với quan điểm của nhiều người là động cơ diesel không thể cháy với cồn nguyên chất

Hình 2.9 Các nghiên cứu dùng nhiên liệu Ethanol – diesel

Vấn đề chủ yếu là trong vấn đề bôi trơn bơm kim phun, bơm cao áp Điều này

được giải quyết bằng cách pha thêm 5-20% dầu th c vật (hoặc dầu bôi trơn thích hợp)

vào trong cồn Cũng có thể tạo hỗn hợp diesel –cồn và cồn có thể lên tới 80%

Dầu và cồn không hoà trộn được với nhau khi có nước, cả cồn và dầu phải ở trạng thái khan, do đó không thể hòa trộn cồn vào diesel và chỉ dùng phương pháp phun

cồn vào động cơ diesel Các động cơ khác nhau phải chỉnh lại cho bơm cao áp cho đạt công suất tối ưu Động cơ diesel, đặc biệt là động cơ diesel turbo có thể chạy với hệ thống phun hỗn hợp cồn / nước như mong muốn sau này

Hình 2.10 Hệ thống phun hỗn hợp nhiên liệu cồn vào trong động cơ diesel turbocharge

Hình 23 là sơ đồ hệ thống đơn giản cho động cơ diesel có turbocharge Đây là

hệ thống rất đơn giản Nhiên liệu trong thùng chứa được phun vào đường ống nạp phía trước turbocharged nhiên liệu được nạp vào trong turbocharge qua vòi phun

Kích thước của vòi phun được tính toán theo yêu cầu của động cơ Hệ thống này được hoạt động với turbocharge Khi đạp ga áp suất trong đường ống nạp thay đổi, làm điều khiển van định lượng, nhiên liệu được phun vào động cơ

*Ví dụ: Trên động cơ máy kéo 125 HP và suất tiêu hao nhiên liệu 8,5 gallons/ giờ Hệ thống phun nhiên liệu tạo ra công suất tương t với 6 gallons dầu diesel và 2 gallons của hỗn hợp 50% cồn /nước Điều này tiết kiệm được 6% suất tiêu hao

CHƯƠNG 3 NHIÊN LIỆU HYDRO

Số tiết: 4 (Lý thuyết 4 tiết, bài tập 0 tiết)

A MỤC TIÊU:

 Trình bày được các tính chất và phương pháp đốt cháy nhiên liệu Hydro

 Trình bày được nguyên lý làm việc hệ thống nhiên liệu Hydro – xăng cho phương tiện

giao thông vận tải

 Phân tích được các phương án bố trí lắp đặt bình chứa nhiên liệu trên ô tô, ưu nhược điểm của từng loại

Bảng 3.1 Tính chất vật lý của Hydro

Điểm nóng chảy 14,025 K (-434,452 °F)

Vận tốc âm thanh 1.270 m/s tại 293,15 K

Độ âm điện 2,2 (thang Pauling)

Nhiệt dung riêng 14.304 J/(kg·K)

Năng lượng ion hóa 1.312,0 kJ/mol

3.1.2 Các phương pháp đốt cháy Hydro

 Dùng tia lửa điện đốt cháy tr c tiếp:

Đây là phương pháp sử dụng thuận lợi cho các động cơ dùng nhiên liệu là xăng hay các loại nhiên liệu khí nếu không cần cải tạo

Phương pháp này có thể dùng tia lửa điện của bugi để đốt cháy hỗn hợp không khí (nếu dùng hoàn toàn nhiên liệu là hydro) đưa vào động cơ hoặc hỗn hợp Hydro-nhiên liệu-không khí (nếu hydro được dùng như nhiên liệu bổ sung)

Hydro- Phương pháp đốt cháy gián tiếp:

Đây là phương pháp phù hợp với các động cơ diesel dùng nhiên liệu đốt cháy cưỡng bức mà không cần cải tạo

Phương pháp này bắt buộc phải dùng nhiên liệu mồi Nhiên liệu này sẽ bốc cháy trước tạo ra màng lửa và nhiệt độ đủ lớn để đốt cháy nhiên liệu hydro Nhiên liệu hydro

có thể được phun tr c tiếp vào buồng cháy bằng một vòi phun khác hoặc được đưa vào buông cháy trước

3.1.3 Ứng dụng của Hydro

Hydro không những là thành phần của các hợp chất quan tr ng như nước, cơ thể sống, các nhiên liệu hóa thạch đặc biệt nó đóng vai trò c c kỳ quan tr ng trong việc cung cấp năng lượng cho vũ trụ và con người thông qua các phản ứng prôton-prôton

Có thể tóm tắt các ứng dụng của hydro trên thế giới bằng sơ đồ sau:

3.2 Hệ thống nhiên liệu Hydro

3.2.1 Hệ thống nhiên liệu sử dụng cho các động cơ tĩnh tại

3.2.1.1 Sơ đồ hệ thống lưỡng nhiên liệu hydro-xăng cho động cơ tĩnh tại

Hydro

Hàng không

vũ trụ

Quân s Hóa h c

Động cơ đốt trong

Nhiên liệu phóng tàu

Máy phát điện Tạo năng lượng

Phản ứng hạt nhân

Ôtô, máy kéo Pin hydro-Nikel

Amoniac

Vận tải

Công suất trên trục

Kinh khí cầu Tên lửa Bom Hydro

Bơm, quạt, máy nén

Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống lưỡng nhiên liệu hydro-xăng cho động cơ tĩnh tại

1- Bình chứa hydro, 2- Van một chiều, 3- Máy nén, 4- Khóa ,

5- Thiết bị sản xuất hydro, 6- Van điều áp, 7- Van ba ngả, 8- Bình xăng,

9- Lọc xăng, 10- Van cấp không tải, 11- Van cấp chính, 12- Đường không tải,

13- Lỗ phun chính, 14- Lỗ phun không tải, 15- Động cơ, 16- Đồng hồ đo áp suất

3.2.1.2 Nguyên lý làm việc

Khi mở khóa ở van điều áp (6), khí hydro được giảm áp xuống áp suất làm việc rồi được dẫn đến cụm van màng 10,11 để cấp cho động cơ theo từng chế hoạt động của động cơ

+ Ở chế độ không tải: Bướm ga gần như đóng hoàn toàn, độ chân không sau bướm ga cao tác dụng lên màng chân không của van không tải (10) thắng l c lò xo làm

mở van không tải cấp nhiên liệu hydro đủ cho chế độ không tải của động cơ

8

+ Ở chế độ có tải: Khi bắt đầu chuyển sang chế độ có tải tức là bướm ga bắt đầu

mở ra Độ chân không sau bướm ga giảm dần, ngược lại độ chân không tại h ng tăng lên cho đến khi đủ lớn để mở van cấp có tải (11) Lúc này hydro được cấp cho động cơ qua lỗ phun chính (13) Càng mở bướm ga thì độ chân không càng tăng lên, van cấp có tải càng mở lớn làm cho lượng hydro cấp vào động cơ càng nhiều đảm bảo cho chế độ hoạt động của động cơ

Trong quá trình chuyển tiếp giữa hai chế độ trên thì vẫn có thời gian cả hai van cùng hoạt động để đảm bảo cho động cơ không bị thiếu nhiên liệu khi chuyển chế độ hoạt động

Phần nhiên liệu hydro dư thừa được nạp vào các bình chứa 1 để lưu trữ và nếu khi thiết

bị sản xuất hydro không cung cấp đủ hydro thì bình chứa này sẽ là nguồn bổ sung cho động cơ

3.2.2 Hệ thống nhiên liệu sử dụng cho các phương tiện giao thông vận tải

3.2.2.1 Sơ đồ hệ thống lưỡng nhiên liệu hydro-xăng cho phương tiện GTVT

Hình 3.2 Sơ đồ HT lưỡng nhiên liệu hydro-xăng cho phương tiện GTVT

8

5

6 7

12

9

11 10

13

1- Bình chứa hydro, 2- Van điều áp, 3- Đồng hồ đo áp suất, 4- Đường ống dẫn khí

5- Bình xăng, 6- Lọc xăng, 7- Van ba ngả, 8- Van không tải, 9- Đường không tải,

10- Lỗ phun không tải, 11- Lỗ phun chính, 12- Van cấp chính, 13- Động cơ

3.2.2.2 Nguyên lý làm việc

Khi mở khóa ở van điều áp (2), khí hydro được giảm áp xuống áp suất làm việc rồi được dẫn đến cụm van màng 8,12 để cấp cho động cơ theo từng chế hoạt động của động

cơ

+ Ở chế độ không tải: Bướm ga gần như đóng hoàn toàn, độ chân không sau bướm

ga cao tác dụng lên màng chân không của van cấp không tải (8) thắng l c lò xo làm mở van không tải cấp nhiên liệu hydro đủ cung cấp cho chế độ không tải của động cơ thông qua lỗ phun không tải (10)

+ Chuyển sang chế độ có tải: Khi bắt đầu chuyển sang chế độ có tải tức là bướm ga bắt đầu mở ra Độ chân không sau bướm ga giảm dần, ngược lại độ chân không tại h ng tăng lên cho đến khi đủ lớn để mở van cấp chính (12) Lúc này hydro được cấp cho động

cơ qua lỗ phun chính (11) Càng mở bướm ga thì độ chân không càng tăng lên, van cấp có tải càng mở lớn làm cho lượng hydro cấp vào động cơ càng nhiều đảm bảo cho chế độ hoạt động của động cơ

Trong quá trình chuyển tiếp giữa hai chế độ trên thì vẫn có thời gian cả hai van cùng hoạt động để đảm bảo cho động cơ không bị thiếu nhiên liệu khi chuyển chế độ hoạt động

3.3 Phương án bố trí trên ô tô

3.3.1 Phương án lắp đặt bình chứa đặt phía sau ôtô

3.3.1.1 Sơ đồ phương án lắp đặt bình chứa phía sau ôtô

Hình 3.3 Sơ đồ phương án lắp đặt bình chứa phía sau ôtô

1- Động cơ, 2- Van cấp có tải, 3- Van cấp không tải, 4- Van ba ngả,

5- Bình chứa khí hydro, 6- Van điều áp, 7- Khung xe, 8- Đường ống dẫn khí

3.3.1.2 Nguyên lý hoạt động

Nhiên liệu hydro được nén trong các bình chứa khí (5) Khi động cơ hoạt động thì khí hydro từ bình chứa (5) qua van điều áp (6) Tại đây khí hydro được giảm áp xuống

áp suất làm việc và theo đường ống dẫn (8) đi đến các van cấp (2,3) cung cấp cho động

cơ ở các chế độ không tải và có tải của động cơ

3.3.2 Phương án lắp đặt bình chứa ở giữa ô tô

3.3.2.1 Sơ đồ phương án lắp đặt bình chứa ở giữa ôtô

1 2 3 4

5

7 6

8

Hình 3.4 Sơ đồ phương án lắp đặt bình chứa ở giữa ô tô 1- Động cơ, 2- Van cấp có tải, 3- Van cấp không tải, 4- Van ba ngả,

5- Bình chứa khí hydro, 6- Van điều áp, 7- Đường ống dẫn khí

3.3.3 Phương án lắp đặt bình chứa trên mui ô tô

3.3.3.1 Sơ đồ phương án lắp đặt bình chứa trên mui ôtô

1 2 3 4

6 5 7

Hình 3.5 Sơ đồ phương án lắp đặt bình chứa trên mui ôtô

1- Động cơ, 2- Van cấp có tải, 3- Van cấp không tải, 4- Van ba ngả,

5- Đường ống dẫn khí, 6- Bình chứa khí hydro, 7- Van điều áp

Các bình chứa chịu tác dụng rất lớn của môi trường, mui xe phải chịu thêm một tải

tr ng do tr ng lượng của các bình gây ra, việc bố trí như vậy sẽ làm tăng l c cản cho ôtô, khó bố trí đường nạp cho các bình chứa

1 2 3 4

6 5

7

CHƯƠNG 4 NHIÊN LIỆU DẦU THỰC VẬT – BIODIESEL

Số tiết: 3 (Lý thuyết 3 tiết, bài tập 0 tiết)

A MỤC TIÊU:

 Phân tích được xu hướng sản xuất và sử dụng biodiesel – DTV trên thế giới hiện nay

 Trình bày được các phương pháp xử lý DTV để làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong

 Trình bày được thành phần hóa học và đặc tính của Biodiesel

 Hiểu được ưu, nhược điểm khi sử dụng Biodiesel – DTV cho động cơ đốt trong

 Trình bày các thông số quan trọng của động cơ khi sử dụng Biodiesel - DTV

B NỘI DUNG:

4.1 Giới thiệu chung

4.1.1 Tình hình sử dụng biodiesel – DTV trên thế giới

Theo xu hướng thế giới, người ta sẽ trộn Biodiesel vào thành phần Diesel từ 5% đến 30%

* Ở châu Âu theo chỉ thị 2003/30/EC của EU mà theo đó từ ngày 31 tháng 12 năm 2005

ít nhất là 2% và cho đến 31 tháng 12 năm 2010 ít nhất là 5,75% các nhiên liệu dùng để chuyên chở phải có nguồn gốc tái tạo Tại Áo, một phần của chỉ thị của EU đã được

th c hiện sớm hơn và từ ngày 1 tháng 11 năm 2005 chỉ còn có dầu Diesel với 5% có nguồn gốc sinh h c (B5) là được phép bán

* Tại Australia, đã sử dụng B20 và B50 vào tháng 2 năm 2005

* Tại Mỹ năm 2005, đã sử dụng B20

* Tại Thái Lan trong năm 2006, sử dụng B5 tại Chiangmai và Bangkok

* Tại Việt Nam, Petro Việt Nam đã có kế hoạch đưa 10% Bio-Diesel (B10) vào thành phần Diesel để lưu thông trên thị trường