CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN
1.5.1. Trên thế giớ
Việc nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của biodiesel đến động cơ và phương tiện nói chung; đánh giá ảnh của biodiesel đến các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng, môi trường của động cơ diesel nói riêng đã được nhiều tác giả, tổ chức trên thế giới quan tâm nghiên cứu.
Chandra B. Prakash,[56] đã nghiên cứu, đánh giá việc sử dụng biodiesel cho các phương tiện vận tải tại Canada. Công trình nghiên cứu này đã rà soát, đánh giá tình hình nghiên cứu sử dụng diesel trước đó; phân tích các dữ liệu về tác động của biodiesel đến mức phát thải, hiệu suất làm việc và độ bền của động cơ; đánh giá tiềm năng sản xuất và sử dụng biodiesel tại Canada nhằm giúp Bộ Giao thông vận tải và Môi trường Canada hoạch định chính sách, hỗ trợ kỹ thuật cho việc sử dụng nhiên liệu diesel sinh học cho các phương tiện vận tải tại nước này.
Năm 2009, Đại học thuộc Tiểu bang California, [57] đã đưa ra một báo cáo tổng hợp từ kết quả nghiên cứu của các công trình nghiên cứu khác nhau nhằm đánh giá tác động của biodiesel đến các phương tiện tại bang California. Báo cáo nhằm cung cấp cho bang California thông tin về tác động của biodiesel đến sức khỏe con người và môi trường (không khí, đất, nước…) ở tất cả các giai đoạn từ sản xuất nguyên liệu, pha chế, lưu trữ, vận chuyển và sử dụng. Đưa ra được những đánh giá dựa trên việc tổng hợp thông tin từ các công trình nghiên cứu khác nhau về tác động của biodiesel đến các chỉ tiêu kinh tế, môi trường của động cơ diesel.
Công trình nghiên cứu của Ayhan Demirbas, [52] và các cộng sự đã góp phần nghiên cứu sử dụng biodiesel làm nhiên liệu thay thế cho động cơ diesel. Công trình đã nghiên cứu các vấn đề tổng quan về nhiên liệu biodiesel như: các nguồn nguyên liệu sản xuất biodiesel B100 (từ dầu thực vật và mỡ động vật); sự thay đổi thuộc tính của nhiên liệu biodiesel theo nguồn nguyên liệu đầu vào, ảnh hưởng của nhiên liệu biodiesel đến chính sách năng lượng. Tuy nhiên, công trình này mới dừng ở mức phân tích tổng quan, hoàn toàn là nghiên cứu lý thuyết.
Công trình nghiên cứu của R. Verbeek, R.T.M. Smokers , G. Kadijk, [59]đã góp phần nghiên cứu tác động của nhiên liệu sinh học (biofuel) đối với sự phát thải các chất gây ô nhiễm không khí từ PTCGĐB. Công trình nghiên cứu này dựa trên các báo cáo điều tra, khảo sát, phân tích đã có nhằm đưa ra dự báo tổng quan về ảnh hưởng của việc sử dụng biofuel đến lượng phát thải từ PTCGĐB đến năm 2020. Báo cáo tập trung vào các vấn đề cơ bản bao gồm: loại biodiesel sẽ được sử dụng rộng rãi đến năm 2020; xu hướng phát triển các loại động cơ đốt trong (xăng và diesel) nhằm sử dụng tốt các loại biofuel; phương án cải tiến công nghệ động cơ cho phù hợp với việc sử dụng biofuel nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường do khí thải. Công trình nghiên cứu này đã có những đề xuất nhất định với Chính phủ Hà Lan trong việc khuyến khích sử dụng, phát triển biofuel tại nước này đến năm 2020.
Năm 2002, Phòng Quản lý Kỹ thuật giao thông & Kiểm soát môi trường thuộc Cơ quan Bảo vệ môi trường Mỹ, [53] đã tiến hành phân tích ảnh hưởng của biodiesel đến mức phát thải các chất ô nhiễm của động cơ bằng nghiên cứu thực nghiệm. Đối tượng nghiên cứu là các loại động cơ sử dụng biodiesel lắp trên các phương tiện vận tải hạng nặng, hạng nhẹ. Kết quả nghiên cứu đã góp phần cung cấp dữ liệu cho các bên liên quan để có thể đánh giá lượng hóa được hiệu quả của việc sử dụng biodiesel.
Công trình nghiên cứu của D.Y.C. Leung,[54] và các cộng sự đã nghiên cứu tính khả thi của việc việc sử dụng biodiesel tại Hồng Kông. Công trình này tập trung vào nghiên cứu thực nghiệm (trên 10 mẫu xe đại diện cho các nhóm xe lắp động cơ diesel được sản xuất trong các năm từ 1990 đến 1999, đang lưu hành tại Hồng Kông) trên bệ thử COP 1.04 nhằm đánh giá tác động của các biodiesel đến công suất và mức độ ô nhiễm của động cơ. Biodiesel sinh học gốc B100 được tác giả sử dụng trong nghiên cứu thực nghiệm gồm 3 loại: được chiết xuất từ dầu hạt cải, hai loại còn lại được chiết xuất từ dầu và mỡ thải. Đối với mỗi loại B100 (có nguồn gốc khác nhau), 3 loại hỗn hợp nhiên liệu với tỷ lệ pha trộn khác nhau được
sử dụng là B0, B20 và B100. Nghiên cứu này đã cung cấp những dữ liệu quan trọng cho việc hoạch định kế hoạch sử dụng biodiesel tại Hồng Kông. Tuy nhiên, với cách tiếp cận chủ yếu bằng thực nghiệm trên bệ thử nên kết quả nghiên cứu chỉ đúng với một số loại động cơ, xe cụ thể. Ngoài ra, tác động của biodiesel đến QLCCNL, quá trình hình thành và phát triển tia phun, các quy luật nhiệt động trong xi lanh chưa được đề cập đến.
Các tác giả Zhihao Ma, Zuohua Huang, Chongxiao Li, Xinbin Wang, và Haiyan Miao, [65] đã tập trung nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của thời điểm phun nhiên liệu (góc phun sớm – GPS) đến mức độ phát thải ô nhiễm của động cơ khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu diesel và propane với tỷ lệ pha trộn khác nhau. Đối tượng nghiên cứu là động cơ diesel TY1100 (4 kỳ, 1 xi lanh, dùng hệ thống phun cơ khí truyền thống, làm mát bằng nước, công suất định mức là 10kW tại tốc độ n=2200 vg/ph). Kết quả nghiên cứu đã đánh giá được ảnh hưởng của GPS (150, 170 và 190) đến các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng, môi trường của động cơ khi sử dụng hỗn hợp diesel và propane với tỷ lệ propane khác nhau.
Năm 2010, các tác giả B.Rajendra Prasath, P.Tamilporai và Mohd.F.Shabir, [66] đã nghiên cứu xây dựng mô hình lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm về quá trình cháy và các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng của động cơ diesel (công suất 55 kW tại n= 1500 vg/ph, tỷ số nén 16:1, phun nhiên liệu trực tiếp, có tăng áp tuabin khí xả) khi sử dụng B20 được chiết xuất từ hạt cây jatropha. Nghiên cứu đã đưa ra được các kết quả mô phỏng về diễn biến nhiệt độ và áp suất trong xi lanh, các đường đặc tính công suất và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ… Kết quả mô phỏng được kiểm chứng bằng thực nghiệm trên động cơ diesel nghiên cứu. Tuy nhiên, nhóm tác giả chưa đánh giá đầy đủ được ảnh hưởng của sự thay đổi các thuộc tính của B20 đến QLCCNL cũng như quá trình hình thành và phát triển của tia phun.
Trong luận án TSKT (Cơ sở sử dụng nhiên liệu sinh học làm nhiên liệu động cơ máy kéo nông nghiệp), [100] của mình, tác giả Kirieva N.X đã tiến hành nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm việc sử dụng biodiesel cho động cơ diesel máy kéo. Nghiên cứu được tiến hành đối với hỗn hợp biodiessel được pha trộn từ mêtyl ete dầu hạt cải (MEDC) và diesel dầu mỏ, với các tỷ lệ pha trộn khác nhau (B25, B50, B75). Kết quả nghiên cứu thực nghiệm trên động cơ diesel D240 (lắp trên máy kéo MTZ-80) đã chỉ ra rằng việc sử dụng biodiesel với tỷ lệ pha trộn như trên làm giảm không đáng kể hiệu suất có ích của động cơ (từ 1,54,6%), tương ứng với hiệu suất
nằm trong khoảng 0,3050,326 so với 0,3100,329 khi sử dụng B0, còn độ khói khí thải của động cơ tương ứng giảm từ 6,1 52,7%.
Trong luận án TSKT, tác giả Phadiev X.A, [101] đã tiến hành nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm ảnh hưởng của việc sử dụng B20 được xử lý bằng sóng siêu âm đến các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng và môi trường của động cơ diesel. Trên cơ sở nghiên cứu của mình, tác giả đã sáng chế ra thiết bị tạo sóng siêu âm gắn vào hệ thống cung cấp nhiêu liệu của động cơ để xử lý nhiên liệu trước khi cấp vào buồng cháy. Việc sử dụng thiết bị tạo sóng siêu âm này cho phép giảm ma sát, ăn mòn trong một số chi tiết của động cơ lên tới 16%; công suất động cơ sử dụng B20 được xử lý bằng sóng siêu âm tại chế độ n=1800 vg/ph chỉ giảm 5% so với 9,8% khi sử dụng B20 không qua xử lý; mức tiêu thụ nhiên liệu giảm 5% so với nhiên liệu không qua xử lý; độ khói của động cơ khi sử dụng B20 chưa xử lý giảm 8%, khi được xử lý giảm 12-18% so với khi sử dụng nhiên liệu diesel dầu mỏ (B0).