b. Theo lượng nhiên liệu chu trình
3.5.4.Phát thải độc hại
Kết quả đo phát thải theo chu trình thử ECE 1505 của xe Lanos với các loại nhiên liệu được thể hiện trong Bảng 3.9
Bảng 3.9 Phát thải xe Lanos khi chạy với các loại nhiên liệu theo chu trình thử ECE1505
Thành phần
Phát thải Cải thiện so với trường hợp RON92 (%) RON 92 E10 CO (g/km) 73,071 68,245 6.6 CO2 (g/km) 180,767 187,999 -4.0 HC (g/km) 24,259 22,782 6.1 NOx (g/km) 1,565 1,707 -9.1 FC(l/100km) 16,100 15,969 0.8
73
Hình 3.13 Phát thải xe Lanos khi chạy với các loại nhiên liệu theo chu trình thử ECE1505
a) Phát thải CO
CO là sản phẩm cháy của Cacbon trong điều kiện thiếu oxy, CO ở dạng khí không màu, không mùi. Khi kết hợp với sắt có trong sắc tố của máu sẽ tạo thành hợp chất ngăn cản quá trình hấp thụ oxy của Hemoglobin trong máu, làm giảm khả năng cung cấp oxy cho cơ thể. CO rất độc, chỉ với một hàm lượng nhỏ trong không khí có thể gây cho con người tử vong. Như ta đã biết, khi động cơ ở chế độ toàn tải thì nồng độ CO lớn do λ < 1. Khi đó thì hỗn hợp thiếu O2, dẫn đến cacbon trong nhiên liệu không được phản ứng tiếp để chuyển CO thành CO2, vì vậy nồng độ của CO là rất cao.
Khi động cơ sử dụng hỗn hợp nhiên liệu xăng pha cồn thì do trong cồn Ethanol đã có nguyên tử oxy, vì vậy khả năng hình thành CO2 là cao hơn so với khi sử dụng xăng thuần tuý. Trong mô hình này lý do nêu trên dẫn tới CO giảm mạnh nhờ việc giữ nguyên lượng nhiên liệu cung cấp, khi đó hệ số dư lượng không khí λ sẽ tăng lên,
0.000 20.000 40.000 60.000 80.000 100.000 120.000 140.000 160.000 180.000 200.000 CO (g/km) CO2 (g/km) HC (g/km) NOx (g/km) FC(l/100km) RON92 E10
74
hỗn hợp nhạt đi, có nhiều oxy hơn, khả năng CO bị oxy hoá thành CO2 tốt hơn. Vì
vậy, khi tăng tỉ lệ Ethanol trong nhiên liệu thì nồng độ CO càng giảm, tuy nhiên nếu tỉ lệ Ethanol quá lớn cũng dẫn đến CO lại tăng lên do khả năng cháy kém đi.
b) Phát thải HC
HC là các loại Hydrocacbon có trong nhiên liệu hoặc dầu bôi trơn không cháy hết chứa trong khí thải. Hydrocacbon có rất nhiều loại, mỗi loại có mức độ độc hại khác nhau nên không thể đánh giá chung một cách trực tiếp. Các Hydrocacbon thơm thường rất độc, ví dụ như Hydrocacbon có nhân Benzen có thể gây ung thư. Hydrocacbon tồn tại trong khí quyển còn gây sương mù, gây tác hại cho mắt và niêm mạc đường hô hấp.
Nếu hỗn hợp quá nhạt hoặc quá đậm thì nhiên liệu cũng không thể cháy được, dẫn đến HC tăng. Theo [13] HC thấp nhất ở λ từ 1,2 đến 1,25, vì vậy khi bổ sung Ethanol vào trong nhiên liệu thì HC sẽ giảm khi ở chế độ toàn tải. Tuy nhiên nếu lượng Ethanol quá nhiều thì cũng dẫn đến λ nằm ngoài vùng trên, lúc đó HC lại tăng lên.
c) Phát thải NOx
Khi sử dụng nhiên liệu xăng pha cồn thì hỗn hợp nhạt đi, với tỷ lệ Ethanol chiếm khoảng 20% thể tích thì ở nằm lân cận vùng 1,05 – 1,1. Vì vậy khi sử dụng E10 thì NOx rất cao. Qua đồ thị nhiệt độ trong xylanh theo góc quay của trục khuỷu thì ta thấy nhiệt độ trong xylanh khi sử dụng nhiên liệu E10 thấp hơn khi sử dụng E0 ở xung quanh điểm chết trên. Tuy nhiên do tình trạng cháy rớt của nhiên liệu xăng pha cồn nhiều hơn của xăng nên nhiệt độ đỉnh của động cơ sử dụng xăng pha cồn vẫn cao hơn, điều này khiến cho NOx khi sử dụng E10 cao hơn khi sử dụng xăng thông thường. NOx là sản phẩm của quá trình Oxy hoá Nitơ trong không khí trong điều kiện nhiệt độ cao. Do Nitơ có nhiều hoá trị nên Oxyt nitơ tồn tại ở nhiều dạng khác nhau, được gọi chung là NOx. Trong khí thải động cơ thì NOx tồn tại ở hai dạng chủ yếu
75
độ oxy của hỗn hợp) và nhiệt độ cháy, đạt giá trị cực đại ở 1,05-1,1 [13]. Tại đây, nhiệt độ quá trình cháy đủ lớn để tạo thành Oxy và Nitơ nguyên tử có tính năng hoạt hoá cao và cũng tại đây nồng độ Oxy đủ lớn đảm bảo cho phản ứng, do đó NOx đạt cực đại. Trong thành phần khí thải động cơ xăng thì NO chiếm phần lớn (90 - 98%) và tuỳ thuộc vào λ.
Khi sử dụng nhiên liệu xăng pha cồn thì hỗn hợp nhạt đi, với tỉ lệ Ethanol chiếm khoảng 20% thể tích thì λ nằm lân cận vùng 1,05 - 1,1
Kết quả đối với xe sử dụng hệ thống phun xăng điện tử, phát thải CO, HC được cải thiện đối với nhiên liệu E10, tương ứng với nó là mức phát thải NOx và CO2 có tăng lên tuy nhiên mức chênh lệch là không đáng kể.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
Kết quả thử nghiệm trên băng thử với ô tô phun xăng điện tử:
- Khi sử dụng E10 công suất tăng nhỏ, trung bình tăng 1,86% tại tay số IV và 1,34% tại tay số V, điều đó cho thấy rằng tính năng công suất của động cơ đã được cải thiện
- Khi sử dụng E10 khả năng khởi động lạnh và khởi động nóng tương tự như với RON 92
- Khả năng tăng tốc của xe không bị ảnh hưởng
- Khi sử dụng E10, hàm lượng CO, HC giảm tương ứng 6,6% và 6,1%, NOx và
76
KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
* Kết luận chung (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Luận văn đã nghiên cứu khái quát về Ethanol và xăng sinh học từ tính chất ly hóa, nguyên liệu sản xuất, công nghệ sản xuất và quy trình phối trộn giữa Ethanol và xăng thị trường.
- Lý thuyết về các tính năng kinh tế kỹ thuật và phát thải của động cơ đã được trình bày trong khuôn khổ của luận văn, làm cơ sở cho việc xây dựng các đặc tính của động cơ sử dụng xăng sinh học E10.
- Nghiên cứu thực nghiệm sử dụng xăng sinh học E10 trên ôtô Daewoo Lanos đời 2001 sử dụng hệ thống nhiên liệu phun xăng điện tử cho thấy nhiều ưu điểm đối với tính năng kinh tế, kỹ thuật và phát thải của xe. Cụ thể:
+ Công suất tăng trung bình 1,86% + Suất tiêu thụ nhiên liệu xấp bằng nhau
+ Các thành phần phát thải như hàm lượng CO, HC giảm tương ứng 6,6% và 6,1%, NOx và CO2 tăng tương ứng 9,1% và 4,0%. Tuy nhiên phát thải NOx tăng 9.1% làdo quá trình cháy được cải thiện
* Phương hướng phát triển
Trong thời gian tới, nghiên cứu cần được tiếp tục với các nội dung liên quan đến: + Nghiên cứu sử dụng xăng E10 trên các loại phương tiện khác.
+ Tương thích vật liệu của động cơ với xăng sinh học có tỷ lệ Ethanol E100 lớn hơn 10%.
+ Nghiên cứu điều chỉnh hệ thống nhiên liệu, hệ thống đánh lửa và hỗ trợ khởi động lạnh đối với động cơ sử dụng xăng sinh học có tỷ lệ Ethanol E100 lớn hơn 10%.
77
độ bền và tuổi thọ của các động cơ đời cũ hiện đang lưu hành trên thị trường Việt Nam.
78
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bùi Văn Ga, Lê Minh Tiến, Trương Lê Bích Trâm, Nguyễn Văn Đông, Khả năng giảm phát thải CO2 ở Việt Nam nhờ sản xuất điện năng bằng Biogas, Tạp chí khoa học và công nghệ, đại học Đà Nẵng, số 1(30), 2009.
[2] Cù Việt Cường. Nghiên cứu công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học có pha Ethanol và một số hợp chất có nguồn gốc dầu thực vật. Đề tài độc lập cấp nhà nước, 2004. [3] J.Y. Oldshue, N.R. Herbst, Hướng dẫn khuấy trộn chất lỏng, Nhà xuất bản Khoa học
Kỹ thuật, 1995.
[4] Lê Anh Tuấn, Phạm Minh Tuấn, 2009, Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu xăng pha ethanol E5 và E10 đến tính năng và phát thải độc hại của xe máy và xe con đang lưu hành ở Việt Nam, Tạp chí KHCN các trường đại học, số 73B, tr. 98-104.
[5] PGS. TS. Đinh Thị Ngọ, TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng, “Nhiên liệu sạch và các quá trình xử lý RON92 hóa dầu”, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2008.
[6] PGS. TS. Lê Anh Tuấn, “Thử nghiệm nhiên liệu gasohol E5 và E10 trên ôtô và xe máy”, Báo cáo kết quả hợp đồng số: 05-07/HĐ/ĐHBK-PTN ĐCĐT.
[7] Phạm Minh Tuấn, Khí thải động cơ và ô nhiễm môi trường, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2008.
[8] Phạm Minh Tuấn, Lý thuyết động cơ đốt trong, NXB Khoa học kỹ thuật, 2008. [9] QCVN 1: 2009/BKHCN, “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về xăng, nhiên liệu diesel
và nhiên liệu sinh học”.
[10] Thủ Tướng Chính Phủ, 2007, Quyết định 177/2007/QĐ-TTg về việc phê duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025”.