Nghiên cứu đánh giá tính kinh tế kỹ thuật và các chất phát thải của xe gắn máy sử dụng nhiên liệu xăng e5

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN TRẦN TRUNG HIẾU NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ TÍNH KINH TẾ KỸ THUẬT VÀ CÁC CHẤT PHÁT THẢI CỦA XE GẮN MÁY SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG E5 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Đà Nẵng, 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN TRẦN TRUNG HIẾU NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ TÍNH KINH TẾ KỸ THUẬT VÀ CÁC CHẤT PHÁT THẢI CỦA XE GẮN MÁY SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG E5 Chuyên ngành Mã số : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC : 60520116 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS LÊ VĂN TỤY Đà Nẵng, 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận văn Thạc Sỹ “ Nghiên cứu đánh giá tính kinh tế kỹ thuật chất phát thải xe gắn máy sử dụng nhiên liệu xăng E5 ” l công tr nh nghi n cứu ri ng C c số liệu, ết n u luận văn l trung thực v chuẩn t ng đƣợc công ố ất công tr nh n o h c Tất tham hảo v ế th a đƣợc tr ch n v tham chiếu đ y đủ Đ Nẵng, ngày 28 tháng 07 năm 2018 T c giả luận văn (Ký ghi rõ họ tên) NGUYỄN TRẦN TRUNG HIẾU NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ TÍNH KINH TẾ KỸ THUẬT VÀ CÁC CHẤT PHÁT THẢI CỦA XE GẮN MÁY SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG E5 Tóm tắt Luận Văn: Hiện nay, tất nước giới, từ nước tiên tiến đến nước phát triển chậm phát triển quan tâm đến vấn đề ô nhiễm môi trường cạn kiệt nguồn nhiên liệu truyền thống; Các tác hại chất ô nhiễm khí xả động đốt làm cho thể bị thiếu oxy, nhức đầu, chóng mặt, buồn nơn, gây viêm, ho, khó thở làm hủy hoại tế bào quan hô hấp, ngủ, gây bệnh ung thư máu, gây rối loạn hệ thần kinh, gây bệnh gan làm trẻ em chậm phát triển trí tuệ Ngồi khí thải động cịn làm thay đổi nhiệt độ khí ảnh hưởng đến mơi trường sinh thái tồn cầu; Thế giới ngày bị lệ thuộc nhiều vào dầu mỏ trữ lượng dầu mỏ cạn kiệt Trong lúc nhân loại chưa có thứ nhiên liệu thay xăng dầu hồn tồn Để khắc phục tình trạng trên, có nhiều giải pháp công bố năm gần tập trung hồn thiện q trình cháy động cơ, sử dụng loại nhiên liệu không truyền thống cho tơ LPG, khí thiên nhiên NG, methanol, ethanol, biodiesel, điện, pin nhiên liệu, lượng mặt trời At present, all countries in the world including developed anddeveloping countries are concerned about environmental pollution and the depletion of traditional fuels The harms of pollutants in the exhaust gas of internal combustion engines can trigger humans to suffer from hypoxia, headache, dizziness, nausea, inflammation, coughing, and dyspnea as well as damage respiratory organs, which lead to insomnia, and blood cancer, neurological disorders, liver diseases and children mental retardation In addition, engine exhaust also changes the atmospheric temperature and affects the global ecological environment The world is currently too dependent on oil; however, the oil reserves are running out whereas humans have not deployed anyfuel that can replace gasoline completely To overcome this obstacle, many recommendations have been made in recent years including completing the engine combustion process, and using alternative fuels for cars such as LPG, NG, methanol, ethanol, biodiesel, electricity, fuel cells, and solar power As a result, the topic of "Research and Evaluation of Technical Economics and Emission of Motorcycles Using E5 Fuel" is of scientific and practical significance MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN TÓM TẮT Bảng danh mục thuật ngữ viết tắt Bảng danh mục hình Bảng danh mục bảng biểu Mở đ u I Lý chọn đề tài II Mục tiêu nghiên cứu III Đối tƣợng nghiên cứu phạm vị nghiên cứu IV Phƣơng ph p nghiên cứu V Trang thiết bị nghiên cứu VI Cấu trúc nội dung luận văn VII Kết luận triển vọng VIII Tài liệu tham khảo Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 LỊCH SỬ RA ĐỜI VÀ PHÁT TRIỂN XE GẮN MÁY TRÊN THẾ GIỚI 1.2 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG XE GẮN MÁY TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 10 1.2.1 Tình hình sử dụng xe máy giới 10 1.2.2 Tình hình sử dụng xe gắn máy Việt Nam 11 1.3 VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG & SỬ DỤNG XĂNG E5 Ở VIỆT NAM12 1.3.1 Vấn đề ô nhiễm môi trƣờng Việt Nam 12 1.3.2 Tình hình sử dụng nhiên liệu xăng sinh học E5 Việt nam 12 1.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 15 CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT 16 PHƢƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE GẮN MÁY 20 2.1.1 Các lực cản chuyển động xe gắn máy 20 2.1.2 Lực éo v đặc t nh động lực học xe gắn máy 20 2 PHƢƠNG TRÌNH TIÊU HAO NHIÊN LIỆU XE GẮN MÁY 20 2.2.1 KHái niệm tiêu hao nhiên liệu & phƣơng tr nh ti u hao nhi n liệu ô tô 20 2.1.2 Các yếu tố ảnh hƣớng đến tiêu hao nhiên liệu ô tô 21 2 CƠ CHẾ HÌNH THÀNH CÁC CHẤT PHÁT THẢI Ô NHIỄM CỦA ĐỘNG CƠ ĐÁNH LỬA CƢỠNG BỨC 24 2 Cơ chế hình thành COx 24 2 Cơ chế hình thành NOx .24 2 Cơ chế hình thành khí HC (Hydrocacbure) 25 2.2.3 Ảnh hƣởng tính chất nhiên liệu đến phát thải chất ô nhiễm 27 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM 29 3.1 NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM 29 3.1.1 Nội dung thử nghiệm 29 Phƣơng ph p thử nghiệm chế độ vận hành 29 3.2 THIẾT BỊ THỬ NGHIỆM 32 3.2.1 Xe thử nghiệm 32 3.2.2 Nhiên liệu thử nghiệm 32 3 Băng thử động lực học CD-20" 34 3.2.4 Thiết bị đo lực kéo 34 3.2.5 Thiết bị đo tốc độ 35 3.2.6 Thiết bị đo ti u hao nhi n liệu 36 3.2.7 Thiết bị lấy m u phân tích khí xả 37 3.2.8 Dụng cụ đo lực cản lăn v lực cản khơng khí 37 3.3 KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM 38 3.3.1 Kết đo lực cản lực cản gió theo tốc độ 38 3.3.2 Kết đo lực kéo theo tốc độ 38 3.3.3 Kết đo ti u hao nhi n liệu 40 3.3.4 Kết đo c c th nh ph n khí xả 42 3.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 49 CHƢƠNG 4: PHÂN TÍCH SO SÁNH ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 49 PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ LỰC CẢN XE HONDA SUPPERDREAM 50 PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ SO SÁNH CÔNG SUẤT XE GẮN MÁY KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG PHA CỒN E5 SO VỚI XĂNG RON92 53 PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TĂNG TỐC XE GẮN MÁY KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG PHA CỒN E5 SO VỚI XĂNG RON92 56 4.3.1 Đ nh gi so s nh gia tốc xe sử dụng xăng pha cồn E5 56 4.3.2 Đ nh gi so s nh thời gian tăng tốc xe sử dụng xăng pha cồn E5 60 4 PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ SO SÁNH TIÊU HAO NHIÊN LIỆU XE GẮN MÁY HONDA SUPPERDREAM KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU E5 64 PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ SO SÁNH CÁC CHẤT KHÍ XẢ XE GẮN MÁY KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG PHA CỒN E5 69 4.5.1 Đ nh gi so s nh chất khí phát thải Monoxide Carbon CO xe sử dụng xăng pha cồn E5 so với xăng RON92 69 4.5.2 Đ nh gi so s nh chất khí phát thải Dioxide Carbon CO2 xe sử dụng xăng pha cồn E5 so với xăng RON92 74 4.5.3 Đ nh gi so s nh chất khí phát thải HydroCarbon HC xe sử dụng xăng pha cồn E5 so với xăng RON92 78 4.5.4 Đ nh gi so s nh chất khí phát thải Ni-tơ xe sử dụng xăng pha cồn E5 so với xăng RON92 82 4.6 KẾT LUẬN CHƢƠNG 86 KẾT LUẬN CHUNG 88 Tài liệu tham khảo 89 BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1 Xe gắn máy Michaux-Perreaux Hình Xe gắn m y nƣớc Roper Hình Bản Reitwagen bảo tàng Honda Motegi Nhật Bản Hình Mô h nh động đồng hổ lắc Hình Nguyên m u Reitwagen Hình Biểu đồ phân bố lƣợng xe ô tô xe gắn m y c c nƣớc giới 11 H nh Sơ đổ tổng quát lực mơ men tác dụng l n tơ……………………… 16 Hình 2 Sự phụ thuộc nồng độ NO theo nhiệt độ 25 Hình Các mạch liên kết hóa học Hy rocac on thơm 28 Hình Phòng thử xe gắn máy - PTN Động đốt - ĐHBK H Nội…… 32 H nh 2: Nguy n lý đo lực kéo 35 Hình 3 Cấu tạo cảm biến tốc độ 35 Hình 4.Tín hiệu xung đ u cảm biến tốc độ .36 Hình Thiết bị đo ti u hao nhi n liệu cho xe gắn máy 36 Hình Diễn biến giảm tốc độ hi xe lăn trơn tr n đƣờng 38 Hình Diễn biến lực éo xe Hon a SupperDream hi đo 02 loại nhiên liệu RON92, E5 tr n ăng thử CD-20” (c c hiệu theo bảng 3.6) 40 Hình Diễn biến lƣợng tiêu hao nhiên liệu xe Honda SupperDream thử nghiệm 02 loại xăng RON92, xăng pha cồn E5 tr n ăng thử CD-20” (c c hiệu theo bảng 3.7) 41 Hình Diễn biến lƣợng khí xả CO t xe Honda SupperDream thử nghiệm 02 loại nhiên liệu: xăng RON92, xăng sinh học E5 tr n ăng thử CD-20” (c c hiệu theo bảng 3.8) 43 Hình 10 Diễn biến lƣợng khí xả CO2 t xe gắn m y hi đo 02 loại xăng RON92, E5 tr n ăng thử CD-20” (c c hiệu theo bảng 3.9) 44 Hình 11 Diễn biến lƣợng khí xả HC t xe gắn máy thử nghiệm 02 loại xăng RON92, E5 tr n ăng thử CD-20” (c c hiệu theo bảng 3.10) 46 Hình Hàm biểu thị quan hệ V(t) = f(t) xe gắn m y lăn trơn 50 Hình Diễn biến quan hệ lực cản xe phụ thuộc theo tốc độ Fc = f(V) .50 Hình Diễn biến công suất kéo xe Honda SupperDream thử nghiệm 02 loại nhiên liệu: xăng RON92, E5 tr n ăng thử CD-20” (c c hiệu đƣợc thích theo bảng 4.2) 54 H nh 4 Đồ thị diễn biến gia tốc xe Honda SupperDream thử nghiệm 02 loại nhiên liệu: xăng RON92, E5 tr n ăng thử CD-20” (c c hiệu theo bảng 4.4) 58 H nh Đồ thị diễn biến gia tốc xe Honda SupperDream thử nghiệm 02 loại nhiên liệu: xăng RON92, E5 tr n ăng thử CD-20” (c c hiệu theo bảng 4.5) 62 H nh Đồ thị diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu riêng g [g/kW.h] xe Honda SupperDream thử nghiệm 02 loại nhiên liệu: xăng RON92, E5 tr n ăng thử CD20” (c c hiệu theo bảng 4.6) 64 Hình Diễn biến lƣợng tiêu hao nhiên liệu xe Honda SupperDream thử nghiệm 02 loại xăng RON92, E5 tr n ăng thử CD-20” (c c hiệu theo bảng 4.7) 67 H nh Đồ thị diễn biến chất khí phát thải monoxide-carbon riêng CO_p[%/kW] xe Honda SupperDream thử nghiệm 02 loại nhiên liệu xăng truyền thống RON92, xăng sinh học E5 tr n ăng thử CD-20” (c c hiệu theo bảng 4.8) .69 Hình Diễn biến chất khí phát thải monoxide-carbon CO_v[%/(km/h)] xe Honda SupperDream thử nghiệm 02 loại nhiên liệu xăng truyền thống RON92, xăng sinh học E5 tr n ăng thử CD-20” (c c hiệu theo bảng 4.9) 71 H nh 10 Đồ thị diễn biến chất khí phát thải Ni-tơ ri ng CO2_p[%/ W] xe Honda SupperDream thử nghiệm 02 loại nhiên liệu xăng truyền thống RON92, xăng sinh học E5 tr n ăng thử CD-20” (c c hiệu theo bảng 4.10) 73 Hình 11 Diễn biến chất khí phát thải Ni-tơ CO2_v[%/( m/h)] xe Honda SupperDream thử nghiệm 02 loại nhiên liệu xăng RON92, xăng sinh học E5 ăng thử CD-20” (c c hiệu theo bảng 4.11) 75 Hình 12 Diễn biến chất khí phát thải Hydro-carbon HC_v[ppm/(km/h)] xe Honda SupperDream thử nghiệm 02 loại nhiên liệu xăng truyền thống RON92, xăng sinh học E5 tr n ăng thử CD-20” (c c hiệu theo bảng 4.13) 79 H nh 13 Đồ thị diễn biến chất khí phát thải Ni-tơ ri ng NOx_p[ppm/ W] xe Honda SupperDream thử nghiệm 02 loại nhiên liệu xăng RON92, xăng sinh học E5 tr n ăng thử CD-20” (c c hiệu theo bảng 4.14) 81 Hình 14 Diễn biến chất khí phát thải Ni-tơ NOx_v[ppm/( m/h)] xe Honda SupperDream thử nghiệm 02 loại nhiên liệu xăng RON92, xăng sinh học E5 ăng thử CD-20” (c c hiệu theo bảng 4.15) 83 BẢNG DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng Kết phân t ch xăng RON92 v Ethanol gốc .33 Bảng Kết phân tích nhiên liệu Gasohol E5 33 Bảng 3 thông số kỹ thuật ản ăng thử xe gắn m y CD 20“ 34 Bảng Các thông số kỹ thuật đo nhi n liệu tr n ăng thử CD-20“ .37 Bảng Diễn biến tốc độ xe giảm theo thời gian thực hi lăn trơn xe Hon a SupperDream II tr n đƣờng thử 38 Bảng Diễn biến lực kéo theo tốc độ xe Honda SupperDream chạy 02 loại nhiên liệu xăng RON92, xăng E5 tr n ăng thử CD-20“ 39 Bảng Diễn biến tiêu hao nhiên liệu xe Honda SupperDream chạy 02 loại nhiên liệu xăng RON92, xăng E5 tr n ăng thử CD-20“ 41 Bảng Diễn biến kết đo CO thải t xe Honda SupperDream chạy 02 loại nhiên liệu xăng RON92, xăng E5 tr n ăng thử CD-20“ 42 Bảng Diễn biến kết đo CO2 thải t xe Honda SupperDream chạy 02 loại nhiên liệu xăng RON92, xăng E5 tr n ăng thử CD-20“ .43 Bảng 10 Diễn biến kết đo HC thải t xe Honda SupperDream chạy 02 loại nhiên liệu xăng RON92, xăng E5 tr n ăng thử CD-20“ .45 Bảng 11 Diễn biến kết đo NOx thải t xe Honda SupperDream chạy 02 loại nhiên liệu xăng RON92, xăng E5 tr n ăng thử CD-20“ .46 Bảng 12 Diễn biến lƣợng khí xả NOx t xe gắn m y hi đo 02 loại xăng RON92, E5 tr n ăng thử CD-20” (c c hiệu theo bảng 3.11) 47 Bảng Kết t nh V/ t v Fc hi lăn trơn xe Hon a SupperDream………… 51 Bảng Diễn biến công suất kéo xe Honda SupperDream chạy 02 loại nhiên liệu xăng RON92, xăng pha cồn E5 tr n ăng thử CD-20“ 53 Bảng 3Diễn biến mức độ tăng(+)/giảm(-) công suất kéo xe Honda SupperDream chạy 02 loại nhiên liệu E5 so với xăng RON92 54 Bảng 4 Diễn biến gia tốc xe Honda SupperDream chạy 02 loại nhiên liệu xăng RON92, xăng pha cồn E5 tr n ăng thử CD-20“ 55 Bảng Diễn biến thời gian tăng tốc xe Honda SupperDream chạy 02 loại nhiên liệu xăng RON92, xăng E5 tr n ăng thử CD-20“ 59 Bảng Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu riêng xe Honda SupperDream chạy 02 loại nhiên liệu xăng RON92, xăng pha cồn E5 tr n ăng thử CD-20“ 63 Bảng Diễn biến lƣợng tiêu hao nhiên liệu xe Honda SupperDream chạy 02 loại xăng RON92, xăng E5 tr n ăng thử CD-20“ 65 Bảng Diễn biến chất khí phát thải monoxide-carbon riêng CO_p[%/kW] xe Honda SupperDream chạy 02 loại nhiên liệu xăng RON92, xăng pha cồn E5 ăng thử CD-20“ 68 ... HIẾU NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ TÍNH KINH TẾ KỸ THUẬT VÀ CÁC CHẤT PHÁT THẢI CỦA XE GẮN MÁY SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG E5 Chuyên ngành Mã số : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC : 60520116 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT... nghiên cứu: nhiên liệu xăng sinh học E5 sử dụng xe gắn máy * Phạm vi nghiên cứu : Chỉ giới hạn nghiên cứu tính kinh tế kỹ thuật chất phát thải ô nhiễm xe gắn máy chạy xe tr n ăng thử xe gắn máy IV... TRUNG HIẾU NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ TÍNH KINH TẾ KỸ THUẬT VÀ CÁC CHẤT PHÁT THẢI CỦA XE GẮN MÁY SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG E5 Tóm tắt Luận Văn: Hiện nay, tất nước giới, từ nước tiên tiến đến nước phát triển