Ngày nay nhiên liệu sinh học và nhiên liệu thay thế được nghiên cứu rộng rãi với nhiều loại ở nhiều nước bao gồm cả Việt Nam Mục đích của nghiên cứu này là nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn hỗn hợp nhiên liệu xăng RON92 Butanol đối với khí thải động cơ ô tô Nhiên liệu này đã được thử nghiệm trên động cơ 1 6L DOHC Dual Overhead Cam L 4 được sử dụng trong xe NUBIRA II DAEWOO Nghiên cứu thí nghiệm được thực hiện trong phòng thí nghiệm AVL với máy phân tích khí thải và các phương tiện hiện đại khác Thí nghiệm được thực hiện so sánh butanol pha với xăng RON92 các hỗn hợp xăng RON92 Butanol là 10 20 và 30 butanol theo khối lượng Bu10 Bu20 Bu30 So với xăng RON92 nhiên liệu hỗn hợp Butanol tạo ra lượng khí thải CO thấp hơn và khí NOx cao hơn so với nhiên liệu RON92 nhưng không có sự thay đổi đáng kể về phát thải CO2 Hỗn hợp nhiên liệu sinh học chứa nồng độ butanol 20 gây ra lượng CO và HC thấp hơn và hỗn hợp nhiên liệu sinh học chứa nồng độ butanol cao nhất 30 gây ra HC cao nhất
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - BÙI THANH TÙNG NGHIÊN CỨU MỨC ĐỘ PHÁT THẢI Ô NHIỄM CỦA ĐỘNG CƠ KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG RON92 HÒA TRỘN VỚI BUTANOL LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Đà Nẵng – Năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - BÙI THANH TÙNG NGHIÊN CỨU MỨC ĐỘ PHÁT THẢI Ô NHIỄM CỦA ĐỘNG CƠ KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG RON92 HÒA TRỘN VỚI BUTANOL Chuyên ngành: Kỹ thuật khí động lực Mã số: 60.520.116 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS Trần Văn Nam Đà Nẵng – Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Đà Nẵng, ngày tháng 10 năm 2017 Tác giả luận văn Bùi Thanh Tùng NGHIÊN CỨU MỨC ĐỘ PHÁT THẢI Ô NHIỄM CỦA ĐỘNG CƠ KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG RON92 HÒA TRỘN VỚI BUTANOL Học viên:Bùi Thanh Tùng Chuyên ngành: Kỹ thuật khí động lực Mã số: 60.520.116 Khóa:K30 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Ngày nay, nhiên liệu sinh học nhiên liệu thay nghiên cứu rộng rãi với nhiều loại nhiều nước, bao gồm Việt Nam Mục đích nghiên cứu nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ phối trộn hỗn hợp nhiên liệu xăng RON92-Butanol khí thải động ô tô Nhiên liệu thử nghiệm động 1,6L DOHC Dual Overhead Cam L-4 sử dụng xe NUBIRA II - DAEWOO Nghiên cứu thí nghiệm thực phịng thí nghiệm AVL với máy phân tích khí thải phương tiện đại khác Thí nghiệm thực so sánh butanol pha với xăng RON92, hỗn hợp xăng RON92-Butanol 10%, 20% 30% butanol theo khối lượng (Bu10, Bu20, Bu30) So với xăng RON92, nhiên liệu hỗn hợp Butanol tạo lượng khí thải CO thấp khí NOx cao so với nhiên liệu RON92, khơng có thay đổi đáng kể phát thải CO2 Hỗn hợp nhiên liệu sinh học chứa nồng độ butanol (20%) gây lượng CO HC thấp hỗn hợp nhiên liệu sinh học chứa nồng độ butanol cao (30%) gây HC cao Từ khóa - Nhiên liệu sinh học; máy phân tích khí thải; hỗn hợp nhiên liệu xăng-Butanol; NUBIRA II – DAEWOO; xăng RON92 RESEARCH ON THE EMISSIONS OF AUTOMOTIVE ENGINE WHEN USING THE RON 92 GAS ONLINE-BUTANOL BLENDS Abstract - Nowadays, bio-fuel and substitute fuel are researched widely with various types in many countries, including Vietnam The purpose of this work is to investigate the effect of butanol– RON92 commercial gasoline on the emissions This fuel was tested by Dual Overhead Cam L-4 1.6L DOHC engine used in NUBIRA II vehicle – DAEWOO Experimental research was conducted in AVL laboratory with Automotive gas analyzer and other modern facilities Testing was performed comparing butanol blended with RON92 commercial gasoline, the RON92 gas online–butanol blends were 10%, 20% and 30% butanol in volume basis (Bu10, Bu20, Bu30) Compared to A92 gas online, Butanol blended fuels produced lower CO and higher NOx emissions than RON92 gas online , but there was no significant change in terms of CO2 emissions The biofuel blend containing concentration of butanol (20%) caused lower CO and HC emissions and he biofuel blend containing the highest concentration of butanol (30%) caused highest HC Key words – bio-fuel; Automotive gas analyzer; the RON92 gas online–butanol blends, NUBIRA II – DAEWOO; RON92 Gas online MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Kết cấu luận văn CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Viễn cảnh nguồn nguyên liệu hóa thạch 1.1.1 Tình hình an ninh lượng giới 1.1.2 Trữ lượng nguồn dầu mỏ Việt Nam 1.1.3 Giải pháp tìm nguồn lượng thay cho nhiên liệu hóa thạch 1.2 Tình hình sử dụng nhiên liệu sinh học Việt Nam giới 1.2.1 Tình hình sử dụng nhiên liệu sinh học giới 1.2.2 Tình hình sử dụng nhiên liệu sinh học Việt Nam 1.3 Khả sản xuất Butanol từ nguyên liệu sinh học 1.3.1 Tình hình sản xuất Butanol sinh học 1.3.2 Tình hình sử dụng nghiên cứu Butanol sinh học 11 1.4 Tổng quan đề tài có phạm vi nghiên cứu vƣớng mắc chƣa thực 13 CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT 15 2.1 Bản chất hình thành chất nhiễm khí xả động cháy cƣỡng 15 2.1.1 Cơ chế yếu tố ảnh hưởng đến hình thành NOx trình cháy động cháy cưỡng 15 2.1.2 Cơ chế yếu tố ảnh hưởng đến hình thành CO trình cháy động cháy cưỡng 18 2.1.3 Cơ chế yếu tố ảnh hưởng đến hình thành HC trình cháy động cháy cưỡng 21 2.2 Giới thiệu tiêu chuẩn khí xả Việt Nam giới 25 2.2.1 Liên minh châu âu EU 25 2.2.2 Trung Quốc 26 2.2.3 Nhật Bản 26 2.2.4 Tiêu chuẩn khí thải Mỹ 27 2.2.5 Tiêu chuẩn khí thải Việt Nam 29 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 33 3.1 Phƣơng pháp phối trộn hỗn hợp xăng-Butanol 33 3.2 Kết phân tích mẫu nhiên liệu thực nghiệm 33 3.3 Đánh giá tính chất hỗn hợp nhiên liệu 37 3.4 Thiết kế mơ hình thực nghiệm 39 3.4.1 Thiết bị thí nghiệm 39 3.4.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 46 3.5 Nội dung chế độ thực nghiệm 47 3.6 Quy trình thí nghiệm 48 CHƢƠNG 4: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM49 4.1 Đánh giá phát thải chất ô nhiễm 49 4.1.1 So sánh ô nhiễm hỗn hợp nhiên liệu Bu10 xăng RON 92 49 4.1.2 So sánh ô nhiễm hỗn hợp nhiên liệu Bu20 xăng RON 92 54 4.1.3 So sánh ô nhiễm hỗn hợp nhiên liệu Bu30 xăng RON 92 59 4.2 Đánh giá tính động 64 4.2.1 Cơng suất có ích (Ne) 64 4.2.2 Mơ men có ích (Me) 67 4.2.3 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích (ge) 69 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 73 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Các ký hiệu mẫu tự La tinh Hy Lạp Kí hiệu Tên gọi Thứ nguyên Ne Công suất động [kW] Me Mơ men xoắn có ích [N.m] ge Suất tiêu hao nhiên liệu có ích Gnl Tiêu hao nhiên liệu [kg/h] n Số vòng quay động [v/ph] Tỉ số nén Góc đánh lửa sớm λ Hệ số dư lượng khơng khí D Đường kính xy lanh [mm] S Hành trình phít tơng [mm] [kg/kW.h] [o] Các chữ viết tắt IEA Cơ quan lượng quốc tế EWG Tổ chức kiểm soát lượng Anh NLSH Nhiên liệu sinh học EU European Union (Liên minh Châu Âu) E5 Nhiên liệu sinh học E5 (xăng pha 5% thể tích ethanol) E10 Nhiên liệu sinh học E10 (xăng pha 10% thể tích ethanol) E100 Nhiên liệu sinh học E100 (100% ethanol) TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam QCVN Quy chuẩn Việt Nam Bu20 Nhiên liệu sinh học Bu20 (xăng pha 20% thể tích butanol) Bu10 Nhiên liệu sinh học Bu10 (xăng pha 10% thể tích butanol) Bu30 Nhiên liệu sinh học Bu30 (xăng pha3% thể tích butanol) RON 92, RON92 A95, RON95 TSOT Xăng RON 92 Xăng A95 Trị số octan CO2 Khí Cacbonic CO Carbon Monoxide NOx Monoxide Nitơ HC Hydocarbure CH4 Khí mêtan H2 S Hidro Sunfua N2 Khí Nitơ O2 Khí Ơxy ĐCT Điểm chết MON Motor Octane Number (chỉ số octan theo phương pháp mono) RON Research Octane Number (Chỉ số Octan nghiên cứu) TEC Tetra Entyn chì ppm Parts Per Million (phần triệu) RVP Reid Vapor pressure (Áp suất bão hòa) DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1 Nhiệt độ sôi RON đồng phân Butanol Bảng Tiêu chuẩn khí thải Euro VI 25 2 Tiêu chuẩn Tier 28 Bảng Tiêu chuẩn Tier 28 Giá trị giới hạn cho xe lắp động cháy cưỡng bức- mức Euro 29 Giá trị giới hạn xe lắp động Diesel- mức Euro 29 Giá trị giới hạn xe lắp động cháy cưỡng bức- mức Euro4 30 2.7 Giá trị giới hạn xe lắp động Diesel- mức Euro4 30 Giới hạn mức mô nhiễm cho phép phương tiện vận tải 31 Chỉ tiêu lý hóa nhiên liệu xăng RON 92 sử dụng thực nghiệm 33 Chỉ tiêu lý hóa nhiên liệu Bu20 sử dụng thực nghiệm 34 3 Chỉ tiêu lý hóa nhiên liệu Bu10 sử dụng thực nghiệm 35 Chỉ tiêu lý hóa nhiên liệu Bu30 sử dụng thực nghiệm 36 Giới hạn đo thành phần khí thải thiết bị AVL DiGas 4000 44 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số liệu hình Tên hình Trang 1 Trữ lượng dầu mỏ Việt Nam giai đoạn 2011-2015 Các đồng phân buhtanol Công nghệ sản xuất Butanol Sơ đồ công nghệ sản xuất Butanol sinh học 10 Sự phụ thuộc nồng độ NO theo nhiệt độ 16 2 Biến thiên nồng độ CO theo hệ số dư lượng khơng khí 17 Ảnh hưởng hệ số khí xả hồi lưu đến nồng động NO 18 Ảnh hưởng góc đánh lửa đến nồng động NO 18 Ảnh hưởng hệ số dư lượng khơng khí đến nồng độ CO 19 62 Hình 4.15 4.16 thể so sánh thành phần chất khí thải động sử dụng loại nhiên liệu Bu30, RON 92 chế độ 50% bướm ga Ở chế độ động sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu30 có lượng phát thải CO giảm đáng kể so với sử dụng nhiên liệu xăng RON 92.Ở số vòng quay từ 1250 vòng/ph-3250 vòng/phút lượng CO động sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu30 sinh không sai khác nhiều so với động sử dụng xăng RON 92, nhiên chế độ từ 3500 vòng/ phút- 4500 vòng/ phút, chênh lệch lượng phát thải CO từ động sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu30 với lượng CO từ động sử dụng xăng RON 92 lên tới 89% Tuy nhiên NOx động sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu30 có phần cao so với động sử dụng xăng RON 92 Nhìn vào đồ thị ta thấy số vòng quay từ 1250 vòng/ phút-2500 vịng /phút chênh lệch phát thải NOx hai loại nhiên liệu khơng nhiều, nhiên số vịng quay từ 2750 vòng/phút- 3000 vòng/phút 3500 vòng/ phút – 4500 vịng / phút chênh lệch cực đại nồng độ NOx sinh từ động sử dụng xăng động sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu30 sinh vào khoảng 68 % Lượng phát thải CO2 động sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu30 thấp so với sử dụng nhiên liệu xăng RON 92, sai lệch cực đại lượng phát thải CO2 hai loại nhiên liệu vào khoảng 15% số vòng quay 1500 vòng/ phút-3250 vòng/phút Ở số vòng quay từ 1000 vòng/ phút- 2000 vòng/ phút chênh lệch cưc đại lượng phát thải HC động sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu30 động sử dụng xăng RON 92 61%, từ 2000 vịng/ phút- 4500vịng / phút sai lượng phát thải HC động sử dụng nhiên liệu Bu30 tăng lên xấp xỉ so với lượng phát thải HC mà động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 phát thải 4.1.3.3 So sánh ô nhiễm hỗn hợp nhiên liệu Bu30 xăng RON 92 70%bg [ppm] % [v/phút] ] Hình 17 So sánh CO NOx xăng RON 92, Bu30 mức 70% bướm ga 63 Hình 4.17 4.18 thể so sánh thành phần chất khí thải động sử dụng loại nhiên liệu Bu30, RON 92 chế độ 70% bướm ga Ở chế độ động sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu30 có lượng phát thải CO đặc biệt giảm so với sử dụng nhiên liệu xăng RON 92.Điều thể số vòng quay từ 1000 vòng/ph-3000 vòng/phút sai lệch cực đại lượng CO động sử dụng nhiên liệu Bu30 động sử dụng xăng RON 92 lên tới 98%, chế độ từ 3250 vòng/ phút- 3500 vòng/ phút, lượng phát thải CO từ động sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu30 có tăng lên thấp so với lượng CO từ động sử dụng xăng RON 92 phát thải, số vòng quay từ 3750 vịng/phút- 4500 vịng/phút sai lệch cực đại lượng phải thải CO hai loại nhiên liệu lên tới 74% Tuy nhiên NOx động sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu20 chế độ cao so với động sử dụng xăng RON 92 Nhìn vào đồ thị ta thấy số vịng quay từ 1000 vịng/ phút-3000 vịng /phút nồng độ NOx sinh từ động sử dụng xăng khoảng 22% so với mức NO x mà động sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu30 sinh chế độ số vòng quay 3250 vòng/phút- 3500 vịng / phút, lượng NOx sinh từ động sử dụng nhiên liệu RON 92 nhiên liệu Bu20 có phần xấp xỉ nhau, sai lệch lớn số vòng quay 3750 vòng/ phút-4500 vòng/ phút 60% Ở số vòng quay từ 1250 vòng/ phút- 3000 vịng /phút động sử dụng nhiên liệu Bu30 cho lượng phát thải CO2 thấp so với động sử dụng xăng RON 92, nhiên số chế độ số vịng quay lớn động sử dụng nhiên liệu Bu30 có lượng phát thải cao so với động sử dụng xăng RON 92 [ppm] % [v/phút] ] Hình 18 So sánh CO2 HC xăng RON 92, Bu30 mức 70% bướm ga 64 Lượng phát thải HC động sử dụng nhiên liệu Bu20 lúc thấp nhiều so với động sử dụng xăng Ở số vòng quay từ 1000 vòng/ phút- 2750 vòng / phút sai lệch cực đại lượng phát thải sinh từ động sử dụng nhiên liệu Bu30 với lượng phát thải HC sinh từ động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 vào khoảng 47% Ở chế độ số vòng quay cao từ 3000 vòng/ phút- 3750 vịng/ phút q trình cháy diễn triệt để động sử dụng xăng RON 92 động sử dụng nhiên liệu Bu30, lượng phát thải HC từ động sử dụng hai loại nhiên liệu Bu30 RON 92 tương đương Ở số vịng quay từ 4000 vịng/ phút- 4500 vịng/ phút lượng phát thải HC từ động sử dụng nhiên liệu Bu30 lại tăng lên cao lượng phát thải HC từ động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 4.2 Đánh giá tính động Tiến hành thí nghiệm với mức bướm ga thay đổi 30% - 50% - 70% với mẫu nhiên liệu, thu nhận kết quả, tiến hành xử lý, sau xây dựng đồ thị để đánh giá tiêu kinh tế - kỹ thuật động sau: 4.2.1 Cơng suất có ích (Ne) Hình 19 Diễn biến cơng suất có ích theo tốc độ vị trí 30% bướm ga sử dụng loại nhiên liệu khác 65 Hình 4.19 thể diễn biến công suất động sử dụng loại nhiên liệu RON 92, Bu10, Bu20, Bu30 chế độ 30% bướm ga, nhìn vào đồ thị ta thấy công suất động thay đổi không đáng kể số vòng quay thấp từ 1000 vòng/ phút2000 vòng/ phút, số vòng quay 3000 (v/ph) cơng suất có ích sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu10 tăng 14, 6% so với dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ở số vòng quay 3750 ( v/ph) cơng suất có ích sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu20 tăng 12, 8% so với dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ở chế độ số vòng quay 4000 (v/ph) cơng suất có ích sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu10 tăng 18% so với dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ở số vòng quay 4250 (v/ph) cơng suất có ích sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu10 tăng 23, 3% so với dụng nhiên liệu xăng RON 92 Hình 20 Diễn biến cơng suất có ích theo tốc độ vị trí 50% bướm ga sử dụng loại nhiên liệu khác Hình 4.20 thể diễn biến cơng suất động sử dụng loại nhiên liệu RON 92, Bu10, Bu20, Bu30 chế độ 50% bướm ga, nhìn vào đồ thị ta thấy cơng suất động thay đổi không đáng kể số vòng quay thấp từ 1000 vòng/ phút- 66 2250 vòng/ phút, số vịng quay 2750(v/ph) cơng suất có ích sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu20 tăng 7% so với dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ở số vịng quay 3500 ( v/ph) cơng suất có ích sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu30 tăng 22% so với dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ở chế độ số vịng quay 3750 (v/ph) cơng suất có ích sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu20 tăng 13, 8% so với dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ở số vịng quay 4250 (v/ph) cơng suất có ích sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu20 tăng 20, 6% so với sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 Hình 21 Diễn biến cơng suất có ích theo tốc độ vị trí 50% bướm ga sử dụng loại nhiên liệu khác Hình 4.21 thể diễn biến công suất động sử dụng loại nhiên liệu RON 92, Bu10, Bu20, Bu30 chế độ 70% bướm ga, nhìn vào đồ thị ta thấy công suất động thay đổi không đáng kể số vòng quay từ 1000 vòng/ phút- 2500 vịng/ phút, số vịng quay 2750(v/ph) cơng suất có ích sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu10 tăng 10, 4% so với sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 Đồng thời số vòng quay 3250 ( v/ph) cơng suất có ích sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu30 tăng 11, 8% so với dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ở chế độ số vịng quay 3500 (v/ph) cơng suất có ích sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu10 tăng 12, 7% so với dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ở số vịng quay 4000 (v/ph) cơng suất có ích sử dụng hỗn hợp 67 nhiên liệu Bu20 tăng 18, 8% so với sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ở số vịng quay 4250 (v/ph) cơng suất có ích sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bu20 tăng 13, 2% so với sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 4.2.2 Mơ men có ích (Me) Hình 22 Diễn biến Mơ men có ích theo tốc độ vị trí 30% bướm ga sử dụng loại nhiên liệu khác Trên hình 4.22 thể diễn biến mơmen theo tốc độ động chế độ 30% bướm ga sử dụng loại nhiên liệu RON 92; Bu20; Bu10; B30 Tương tự công suất động cơ, mơmen có ích tăng sử dụng hỗn hợp nhiên liệu xăngButanol, đặc biệt động hoạt động số vòng quay lớn.Cụ thể chế độ 2000 (v/ph) momen có ích động sử dụng nhiên liệu Bu20 tăng 13% so với momen có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92, chế độ số vòng quay 3000 (v/ph) momen có ích động sử dụng nhiên liệu Bu20 tăng 14, 8% so với momen có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92.Ở số vịng quay 3750 (v/ph) momen có ích động sử dụng nhiên liệu Bu20 tăng 12, 7% so với momen có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ở số vòng quay 4000 (v/ph) momen có ích động sử dụng nhiên liệu Bu10 tăng 17, 6% so với momen có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ở chế độ 4250 (v/ph) momen có ích 68 động sử dụng nhiên liệu Bu20 tăng 22, 6% so với momen có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 Hình 23 Diễn biến Mơ men có ích theo tốc độ vị trí 50% bướm ga sử dụng loại nhiên liệu khác Trên hình 4.23 thể diễn biến mơmen theo tốc độ động chế độ 50% bướm ga sử dụng loại nhiên liệu RON 92; Bu20; Bu10; B30 Ở chế độ 1500 (v/ph) momen có ích động sử dụng nhiên liệu Bu10 tăng 6% so với momen có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92, chế độ số vịng quay 1750 (v/ph) momen có ích động sử dụng nhiên liệu Bu30 tăng 17, 4% so với momen có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92.Ở số vòng quay 2750 (v/ph) momen có ích động sử dụng nhiên liệu Bu20 tăng 6% so với momen có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ở số vòng quay 3250 (v/ph) momen có ích động sử dụng nhiên liệu Bu30 tăng 11, 6% so với momen có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ở chế độ 3500 (v/ph) momen có ích động sử dụng nhiên liệu Bu30 tăng 21, 6% so với momen có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ở chế độ 4250 (v/ph) momen có ích động sử dụng nhiên liệu Bu20 tăng 20, 8% so với momen có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 Trên hình 4.24 thể diễn biến mơmen theo tốc độ động chế độ 70% bướm ga sử dụng loại nhiên liệu RON 92; Bu20; Bu10; B30 Ở chế độ 69 1250 (v/ph) momen có ích động sử dụng nhiên liệu Bu10 tăng 3% so với momen có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92, chế độ số vịng quay 1750 (v/ph) momen có ích động sử dụng nhiên liệu Bu20 tăng 4% so với momen có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ở số vòng quay 3500 (v/ph) momen có ích động sử dụng nhiên liệu Bu10 tăng 12, 6% so với momen có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ở chế độ 4250 (v/ph) momen có ích động sử dụng nhiên liệu Bu10 tăng 14, 4% so với momen có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 Hình 24 Diễn biến Mơmen có ích theo tốc độ vị trí 70% bướm ga sử dụng loại nhiên liệu khác 4.2.3 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích (ge) Hình 25 thể diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu theo tốc độ động sử dụng loại nhiên liệu RON 92; Bu10; Bu20; B30 chế độ 30% bướm ga Suất tiêu hao nhiên liệu có dao động khơng đáng kể, số vịng quay nhỏ sử dụng xăng RON 92 tiết kiệm nhiên liệu số vòng quay tăng dần lên hỗn hợp nhiên liệu xăng-Butanol có hiệu cao xăng RON 92 tính tiết kiệm nhiên liệu Cụ thể số vòng quay 3750 (v/ph) suất tiêu hao nhiên liệu động sử dụng nhiên liệu Bu20 78% so với suất tiêu hao nhiên liệu động sử dụng nhiên liệu sử dụng xăng RON 92 Ở số vòng quay 4000 (v/ph) suất tiêu hao nhiên liệu động sử dụng nhiên liệu Bu10 69, 8% so với suất tiêu hao 70 nhiên liệu động sử dụng nhiên liệu sử dụng xăng RON 92 Ở số vòng quay 4250 (v/ph) suất tiêu hao nhiên liệu động sử dụng nhiên liệu Bu10 67% so với suất tiêu hao nhiên liệu động sử dụng nhiên liệu sử dụng xăng RON 92 Hình Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu có ích theo tốc độ vị trí 30% bướm ga sử dụng loại nhiên liệu khác Hình 4.26 thể diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu theo tốc độ động sử dụng loại nhiên liệu RON 92; Bu10; Bu20; B30 chế độ 50% bướm ga Suất tiêu hao nhiên liệu có ích có dao động khơng đáng kể số vòng quay nhỏ Cụ thể số vòng quay 2750 (v/ph) suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng nhiên liệu Bu20 91% so với suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ở số vòng quay 3500 (v/ph) suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng nhiên liệu Bu30 82% so với suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ở số vòng quay 3750 (v/ph) suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng nhiên liệu Bu10 82% so với suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ở số vòng quay 4250 (v/ph) suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng nhiên liệu Bu20 71% so với suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ta thấy tiêu hao nhiên liệu động sử dụng 71 nhiên liệu hỗn hợp xăng - Butanol giảm so với động sử dụng xăng RON 92 đạt giá trị nhỏ động sử dụng nhiên liệu Bu20 Hình 26 Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu có ích theo tốc độ vị trí 50% bướm ga sử dụng loại nhiên liệu khác Hình 4.27 thể diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu có ích theo tốc độ động sử dụng loại nhiên liệu RON 92; Bu10; Bu20; B30 chế độ 70% bướm ga Hỗn hợp nhiên liệu xăng-Butanol có hiệu cao xăng RON 92 tính tiết kiệm nhiên liệu Cụ thể số vòng quay 1250 (v/ph) suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng nhiên liệu Bu10 76% so với suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng nhiên liệu sử dụng xăng RON 92 Ở số vòng quay 1500 (v/ph) suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng nhiên liệu Bu10 86% so với suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ở số vòng quay 2250 (v/ph) suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng nhiên liệu Bu20 85% so với suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng xăng RON 92 Ở số vòng quay 2750 (v/ph) suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng nhiên liệu Bu10 81% so với suất tiêu hao nhiên liệu động sử dụng xăng RON 92 Ở số vòng quay 3500 (v/ph) suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng nhiên liệu Bu10 84% so với suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ở số vòng quay 4000 (v/ph) suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng nhiên liệu Bu20 74, 4% 72 so với suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 Và số vịng quay 4250 (v/ph) suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng nhiên liệu Bu10 79% so với suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ta thấy tiêu hao nhiên liệu động sử dụng nhiên liệu hỗn hợp xăng - Butanol giảm so với động sử dụng xăng RON 92 đạt giá trị nhỏ động sử dụng nhiên liệu Bu20 Có thể giải thích lý suất tiêu hao nhiên liệu giảm pha Butanol vào xăng làm tăng hàm lượng Oxy giúp trình cháy động diễn triệt để Tuy nhiên tăng tỷ lệ Butanol hỗn hợp lên suất tiêu hao nhiên liệu lại tăng ( cụ thể tiêu hao nhiên liệu sử dụng Bu30 lớn sử dụng Bu20) tỷ lệ Butanol pha vào xăng lớn làm áp suất bảo hòa nhiên liệu giảm, hịa khí bốc chậm hàm lượng Oxy nhiên liệu q lớn làm cho hịa khí nhạt, tốc độ lan truyền màng lửa giảm, tốc độ chay giảm, làm tăng q trình cháy rớt, chí số khu vực nhiên liệu cháy hết khoảng cách cách phần tử nhiên liệu lớn, yếu tố làm cho suất tiêu hao nhiên liệu động sử dụng Bu30 tăng so với sử dụng Bu10 Bu20 Hình 27 Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu theo tốc độ vị trí 70% bướm ga sử dụng loại nhiên liệu khác 73 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Kết luận Với hệ thống trang thiết bị thực nghiệm Phịng Thí nghiệm Động Ơ tơ, Khoa Cơ khí Giao thơng, trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng tạo điều kiện thuận lợi cho việc thực nghiệm để số liệu có độ tin cậy cao Qua phần đánh giá so sánh phân tích tiêu phát thải nhiễm, tính động Động DAEWOO 1.6 lắp xe ôtô Nubira, sử dụng nhiên liệu xăng RON 92, Bu10, Bu20 Bu30, đến kết luận sau: Về nhiên liệu Bu10, Bu20, Bu30: Qua kết phân tích phịng Thí nghiệm Cơng ty Xăng dầu khu vực thuộc Tập đoàn xăng dầu Việt Nam cho thấy tiêu lý hóa Bu10, Bu20, Bu30 có điểm tương đương xăng RON 92 Tuy nhiên hỗn hợp xăng-Butanol có hàm lượng Oxy cao xăng thơng dụng nên q trình cháy động diễn triệt để hơn, giảm vùng thiếu Oxy cục làm tăng công suất, giảm tiêu hao nhiên liệu, đồng thời giảm thiểu phát thải chất độc hại khí thải động HC CO Đồng thời trị số Octan của hỗn hợp nhiên liệu Bu10, Bu20, Bu30 cao xăng RON 92 nên khả chống kích nổ tốt hơn, điều cho phép tăng tỷ số nén nâng cao hiệu công suất động Về vấn đề phát thải thành phần ô nhiễm: sử dụng hỗn hợp xăngButanol động phát thải CO, HC thấp khí sử dụng xăng RON 92 Ở tỷ lệ Butanol pha trộn vào xăng 20% thể tích (Bu20) mức độ phát thải HC NOx thấp nhất, tiếp tục tăng tỷ lệ lên thành 30% thể tích (Bu30) nồng độ HC cao Tuy nhiên, ba mẫu hỗn hợp làm thực nghiệm hàm lượng CO2 xấp xỉ so với xăng RON 92, hàm lượng NOx tăng nhiều so với xăng RON 92 Về tính động Động sử dụng nhiên liệu xăng Bu10, Bu20, Bu30 phát cơng suất có ích, mơ men có ích sai lệch khơng đáng kể suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ so với động sử dụng xăng RON 92 + Công suất có ích: Ở chế độ 30% bướm ga tốc độ 4500 (v/ph) động sử dụng nhiên liệu Bu10 cho cơng suất có ích tăng 23, % so với động sử dụng xăng RON 92, cịn động sử dụng nhiên liệu Bu20 cho cơng suất tăng 20, % so với động sử dụng xăng RON 92 chế độ 50% bướm ga tốc độ 4250 (v/ph) chế độ 70% bướm ga 74 tốc độ 4250 (v/ph), động sử dụng nhiên liệu Bu20 tăng 13, % so với động sử dụng xăng RON 92 + Momen có ích: Ở chế độ 30% bướm ga số vòng quay 4250 (v/ph)động sử dụng nhiên liệu Bu20 sinh momen có ích tăng 22, 6% so với động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 Ở chế độ 50% bướm ga, tốc độ 3500 (v/ph) động sử dụng nhiên liệu Bu20 sinh momen có ích tăng 21, 6% so với động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92, động sử dụng nhiên liệu Bu10 sinh momen có ích tăng 14, 4% so với động sử dụng xăng RON 92 chế độ 70% bướm ga số vòng quay 4250 (v/ph) +Suất tiêu hao nhiên liệu có ích: Ở chế độ 30% buớm ga, tốc độ 4250 (v/ph) động sử dụng nhiên liệu Bu10 có suất tiêu hao nhiên liệu có ích 67% suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng xăng RON 92 Ở chế độ 50% bướm ga tốc độ 4250 (v/ph) động sử dụng Bu20 cho suất tiêu hao nhiên liệu có ích 71% suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng xăng RON 92 chế độ 70% bướm ga, tốc độ 4500 (v/ph) động sử dụng Bu20 cho suất tiêu hao nhiên liệu có ích 74, 4% suất tiêu hao nhiên liệu có ích động sử dụng xăng RON 92 Hƣớng phát triển đề tài - Nghiên cứu thử nghiệm xăng Bu10, Bu20, Bu30 loại động khác thử nghiệm thực tế q trình vận hành tơ để có thêm nhiều kết luận xác việc sử dụng nhiên liệu phối trộn xăng–Butanol động đốt cháy cưỡng - Nghiên cứu tiêu kinh tế kỹ thuật, phát thải chất ô nhiễm với nhiên liệu phối trộn xăng–Butanol có tỷ lệ % thể tích Butanol cao tiến tới thử nghiệm thực tế với loại nhiên liệu - Cần đánh giá ảnh hưởng Butanol đến ăn mòn động tuổi thọ chi tiết động TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Bùi Văn Ga, Văn Thị Bông, Phạm Xuân Mai, Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tùng, Ô tô ô nhiễm môi trường, NXB Giáo dục, 1999 [2] KS Nguyễn Huỳnh Hưng Mỹ, TS Nguyễn Hữu LươngTS Nguyễn Đình Việt, KS Cấn Đình Hùng, “Đánh giá khả ứng dụng Butanol động xăng để thay phần nhiên liệu truyền thống Việt Nam”, Đề tài NCKH, 2012 – Viện dầu khí Việt Nam [3] Phạm Văn Phê, Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn hỗn hợp Butanol - Xăng RON95 đến tính kinh tế kỹ thuật động ôtô, Đề tài luận văn cao học - Đại Học Đà Nẵng [4] QCVN 01:2009/BKHCN, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia xăng, nhiên liệu điezen nhiên liệu sinh học [5] KS Huỳnh Tấn Tiến, PGS.TS Trần Văn Nam, PGS.TS Nguyễn Đình Lâm, Đánh giá khả sử dụng Butanol phối trộn vào xăng nhiên liệu, Tạp chí khoa học công nghệ - Đại học Đà Nẵng, số 1(50).2012 trang 57-64, 2012 [6] Huỳnh Tấn Tiến, Đánh giá khả sử dụng Butanol phối trộn vào xăng nhiên liệu, Đề tài luận văn cao học - Đại Học Đà Nẵng [7] Th.S Nguyễn Quang Trung, Nhiên liệu vật liệu bơi trơn, Giáo trình mơn học, Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng [8] QCVN 05:2009/BGTVT tiêu chuẩn khí thải mức xe ô tô sản xuất lắp ráp [9] QCVN 86:2015/BGTVT tiêu chuẩn khí thải mức xe ô tô sản xuất lắp ráp [10] TS Lê Việt Trung ThS Phạm Văn Chất, Tổng quan nghành cơng nghiệp dầu khí Việt Nam-Viện dầu khí Việt Nam, 2012 [11] TS Huỳnh Quyền, Cơng nghệ tổng hợp Butanol nhiên liệu từ bã mía- Trung tâm nghiên cứu cơng nghệ lọc hóa dầu, trường Đại học Bách khoa Tp HCM Tiếng Anh [12] https://www.theaa.com/driving-advice/fuels-environment/euro-emissionsstandards [13] Delphi, 2015-2016 Worldwide Emissions standard Passenger Cars and Light Duty Vehice [14] Kate Blumberg, Francisco Posada, Comparison of US and EU program to control light-duty vehicle emissions, 2015 Websites [15] http://www.vast.ac.vn/tin-tuc-su-kien/tin-khoa-hoc/trong-nuoc/647-hien-trangva-trien-vong-nang-luong-viet-nam [16] http://www.baomoi.com/Su-dung-rong-rai-xang-sinh-hoc-E5-Moi-thu-da-sansang/50/14234079.epi [17] http://nangluongvietnam.vn/news/vn/an-ninh-nang-luong-va-moi-truong/an-ninhnang-luong-mot-so-khu-vuc-tren-the-gioi-trong-chien-luoc-toan-cau.html [18] http://www.thegioidaunhon.vn/vn/detail/news/tinh-hinh-nghien-cuu-va-san-xuatnhien-lieu-sinh-hoc-tren-the-gioi-va-viet-nam/1265 [19] http://orientbiofuels.com.vn/index.php/vi/nhien-lieu-sinh-hoc/phat-trien-ve-nlshtai-viet-nam/item/11-tinh-hinh-phat-tri-n-nhien-li-u-sinh-h-c-t-i-vi-t-nam ... với xăng mức 25% thể tích trở xuống, tác giả chọn đề tài "Nghiên cứu đánh giá mức độ phát thải ô nhiễm động ô tô sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 pha trộn với Butanol" với tỉ lệ pha trộn Butanol. .. thiểu ô nhiễm môi trường, nâng cao hiệu việc sử dụng nhiên liệu phối trộn xăng- Butanol, lý tác giả chọn đề tài ? ?Nghiên cứu mức độ phát thải ô nhiễm động sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 hoà trộn với. .. với đề tài Đánh giá khả sử dụng Butanol phối trộn vào xăng nhiên liệu khẳng định pha 10% thể tích Butanol vào xăng RON 92 động hoạt động ổn định phát thải CO, HC có giảm so với động sử dụng xăng