ethanol thay th cho diesel nhiên liế ệu cho động cơ diesel.
1.4. Các k t qu nghiên c u s d ng ethanol và biodiesel làm ế ả ứ ử ụ nhiên li u ệ cho động cơ diesel
1.4.1. Nghiên cứu ngoài nước 1.4.1.1. Nhiên li u diesel- ethanol ệ
M c d u tính ch t c a ethặ ầ ấ ủ anol và diesel khá khác nhau nhƣng để tăng tỷ ệ l tiêu thụ nhiên li u sinh hệ ọc đã có nhiều nghiên c u v s d ng h n h p diesel-ethanol ứ ề ử ụ ỗ ợ nhằm đánh giá ảnh hƣởng cũng nhƣ tìm giớ ại h n s dử ụng… Dƣới đây trình bày một s nghiên cố ứu theo hƣớng này.
D.C. Rakopoulos, C.D. Rakopoulos, E.C. Kakaras, E.G. Giakoumis [21] nghiên c u v i h n h p DE5, DE10 ứ ớ ỗ ợ trên động cơ tăng áp 6 xylanh, phun trực ti p ế ở các ch tế độ ốc độ và t i khác nhau. K t qu cho thả ế ả ấy độ khói giảm đáng kể ỷ ệ, t l ethanol trong nhiên liệ càng tăng thì ức độ ảu m gi m càng l n. Thành ph n phát thớ ầ ải NOx hầu nhƣ không thay đổi, trong khi CO giảm, HC tăng và suất tiêu hao tăng nhẹ khi s d ng diesel-ethanol. Các k t qu ử ụ ế ả này cũng chỉ ra h n h p DE5, DE10 có th ỗ ợ ể s dử ụng an toàn trên động cơ diesel và cải thiện đƣợc một số tính năng động cơ.
16
Hình 1.5. Phát th d ng nhiên li u diesel, DE5, DE10 t i 1200 v và 1500 v/ph [21]
Hình 1.6. Su t tiêu hao nhiên li u khi s d ng nhiên li u diesel, DE5, DE10 t i 1200 v/ph và 1500 v/ph [21]
E.A. Ajav [22 nghiên c u v i h n h] ứ ớ ỗ ợp DE5, DE10, DE15, DE20 t i tạ ốc độ động cơ 1475 v/ph, s dử ụng động cơ TV 110, một xy lanh, làm mát b ng dung d ch. ằ ị K t qu cho th y công su t cế ả ấ ấ ủa động cơ giảm không đáng kể ụ c th ể tƣơng ứng là 0,46%, 0,74%, 1,86%, 2,98% .
G. Venkata Subbaiah [23] nghiên c u so sánh khi s d ng diesel, biodiesel ứ ử ụ B20, B100 và h n h p nhiên li u diesel-ethanol DE10 và DE20 và DE30. K t qu ỗ ợ ệ ế ả
17
cho th y, khi s d ng DE10 và DE20 và DE30, phát th i HC gi m so v i diesel ấ ử ụ ả ả ớ thông thƣờng lần lƣợt là 35,35%, 29.29% , 24,24%, phát th i NOả x tăng lần lƣợt là
30,22%, 35,82%, 48,88%; phát thải CO2 tăng lần lƣợt là 3,75%, 5,56%, 6,76%, muội than tăng lần lƣợt là 10,23%, 11,72% và 14,5%.
Bang-Quan He [24] nghiên c u s d ng h n h p nhiên li u diesel pha 10% và ứ ử ụ ỗ ợ ệ 30% ethanol, th nghiử ệm trên động cơ diesel hai xylanh, phun trực ti p. K t qu ế ế ả cho thấy công suất động cơ giảm, su t tiêu hao nhiên liấ ệu tăng dần theo tỷ l ethanol ệ thay th (Hình 1.7), phát thế ải NOxtăng, hàm lƣợng soot gi m (Hình 1.8). ả
Hình 1.7. Su t tiêu hao nhiên li u khi s d ng nhiên li u diesel, DE10, DE30 [24]
18 1.4.1.2 Nhiên li. ệ diesel-biodiesel u
Biodiesel đã đƣợc nghiên c u và ng d ng rứ ứ ụ ộng rãi cho động cơ diesel nh m ằ tăng tỷ l nhiên li u sinh hệ ệ ọc, dƣớ ại d ng h n h p ph i tr n v i diesel khoáng theo ỗ ợ ố ộ ớ t l nhỷ ệ ất định (B5, B10…). Nhiên liệu v i t l ph i tr n biodiesel thớ ỷ ệ ố ộ ấp dƣới 5%, có th s dể ử ụng trên động cơ diesel thông thƣờng mà không phải thay đổ ế ấi k t c u và thông s ố điều ch nh cỉ ủa động cơ [25]. V i t l ph i trớ ỷ ệ ố ộn cao hơn, động cơ có thể phải điều chỉnh để đảm bảo tính năng kỹ thuật và độ ề b n của động cơ.
Ekrem Buyukkaya [26] ti n hành th nghiế ử ệm trên động cơ diesel tăng áp, 6 xylanh (công su t l n nhấ ớ ất động cơ 164 kW tại 2100 v/ph) cho nhiên li u diesel ệ thông thƣờng và nhiên li u diesel sinh h c làm t h t c i v i các t l pha tr n 5%, ệ ọ ừ ạ ả ớ ỷ ệ ộ 20%, 70% và 100%. Ch ế độ thử nghi m t i 100% t i v i d i tệ ạ ả ớ ả ốc độ ừ t 1000 v/ph đến 2100 v/ph. K t qu cho th y, công su t và mô men cế ả ấ ấ ủa động cơ khi sử ụ d ng nhiên li u diesel và B5 không có s sai khác (Hình 1.9). Tuy nhiên, khi s d ng ệ ự ử ụ B20, B70 và B100, công su t giấ ảm tƣơng ứng 6kW, 8kW và 10kW, mô men giảm 2,2%, 4% và 5% tƣơng ứng. Trong khi đó, khi sử ụ d ng nhiên li u B5, B20, B70 và ệ B100 thì su t tiêu hao nhiên li u gấ ệ etăng lần lƣợt là2,5%, 3%, 5,5% và 7,5%. Kết qu v các phát thả ề ải độc h i cho thạ ấy CO, HC và độ khói gi m xu ng trong khi NOả ố x
lại tăng lên (Hình 1. ). Độ10 khói giảm 45% đố ới v i B70 và gi m tả ới 60% đố ới i v B100, NOx tăng 12% đố ới B100 và tăng từ 6% đến 9% trong trƣời v ng hợp đố ới i v B5 đến B70. Phát th i CO c a B5, B20, B70 và B100 lả ủ ần lƣợt gi m 12%, 25%, 31% ả và 35% so với nhiên li u diesel. Rõ ràng phát th i cệ ả ủa động cơ cũng phụ thuộ ất c r l n vào tớ ỷ l pha tr n diesel sinh h c. Khi tệ ộ ọ ỷ l pha tr n diesel sinh hệ ộ ọc tăng lên thì phát th i NOả xtăng, trong khi phát thải CO, HC và độ khói giảm.
19
Hình 1.10. Phát th i c a nhiên li u diesel, B5, B20, B70 và B100 [26] Thử nghi m c a B.Tesfa [27ệ ủ ] trên động cơ diesel 4 kỳ, 4 xylanh trong d i t c ả ố độ ừ t 800 ÷ 1600 v/ph khi s d ng nhiên liử ụ ệu diesel thông thƣờng, B50 và B100 cho thấy su t tiêu th nhiên li u khiấ ụ ệ s dử ụng B50 và B100 cao hơn so với khi s d ng ử ụ nhiên liệu diesel thông thƣờng khoảngt ừ 10% đến 15%.
K t qu nghiên c u c a Hansen et al [28] v i diesel sinh hế ả ứ ủ ớ ọc B100 trên động cơ diesel tăng áp, 4 kỳ, 4 xylanh cho thấy mô men xo n gi m 9,1% so v i nhiên ắ ả ớ liệu chạy diesel thông thƣờng t i tạ ốc độ 1900 v/ph. Nguyên nhân đƣợc gi i thích là ả
do nhi t tr c a B100 gi m 13,3%, ngoài ra còn do khệ ị ủ ả ối lƣợng riêng và độ nhớt tăng.
Wu F, Chen W [29] ti n hành thí nghiế ệm trên động cơ diesel tăng áp Cummin
ISBe6 cho 5 lo i nhiên li u diesel sinh h c làm t ạ ệ ọ ừ năm nguồn nguyên li u khác ệ nhau là d u bông (CME), dầ ầu đậu nành (SME), d u h t c i (RME), d u c (PME) ầ ạ ả ầ ọ và d u rán ph ầ ế thải (WME). Th nghi m t i tử ệ ạ ốc độ 1500 vòng/phút và năm chế độ tải khác nhau tƣơng ứng v i các giá tr áp su t trung bình 0,256 MPa, 0,512 MPa, ớ ị ấ
0,768 MPa, 1,024 MPa và 1,280 MPa. K t qu cho th y phát th i PM, CO, HC ế ả ấ ả gi m trong khi NOả x tăng. Tuy nhiên, sự tăng giảm v phát th i cề ả ủa động cơ khác
nhau khi s d ng nhiên li u có ngu n g c khác nhau. K t qu c ử ụ ệ ồ ố ế ả ụ thể, PM giảm trung bình t ừ 53% đến 69%, CO gi m trung bình t ả ừ 4% đến 16%, HC gi m trung ả bình t ừ 45% đến 67%, trong khi đó NOx tăng trung bình từ 10% đến 23%.
Trong m t nghiên c u khác c a Sahoo PK [30] khi so sánh tộ ứ ủ ỷ l pha trệ ộn diesel sinh h c 20%, 50% và 100% cho nhiên li u diesel sinh h c làm t ba nguọ ệ ọ ừ ồn
khác nhau là Jatropha (JB20, TB50, JB100), Karanja (KB20, KB50, KB100) và Polanga (PB20, PB50, PB100). Th nghiử ệm đƣợc th c hiự ện trên động cơ 3 xylanh
20
đã cho kết qu v phát th i PM c a Jatropha so v i diesel thông thả ề ả ủ ớ ƣờng t i ba giá tr ạ ị 20%, 50% và 100% lần lƣợt gi m 28,57%, 40,9% và 64,28%, c a Karanja là ả ủ 28,96%, 44,15% và 68,83% và c a Polanga là 29,22%, 44,15% và 69,48%. Trong ủ khi đó phát thải NOx h u hầ ết tăng. Phát thải HC giảm tƣơng ứng 20,7%, 20,6% và 6,7% cho m i lo i so v i khi s d ng nhiên liỗ ạ ớ ử ụ ệu diesel thông thƣờng, còn phát thải CO tăng ở ộ ố m t s trƣ ng h p. ờ ợ
Ngoài ra, còn m t s các nghiên c u khác v phát thộ ố ứ ề ải độc h i cạ ủa động cơ. Krahl J [31] tiến hành đo lƣợng phát th i CO khi s d ng nhiên li u diesel sinh hả ử ụ ệ ọc làm t h t d u c i và k t qu ừ ạ ầ ả ế ả là đã giảm đƣợc kho ng 50% so v i khi s d ng nhiên ả ớ ử ụ liệu diesel thông thƣờng. S gi m phát thự ả ải CO đƣợc nhìn nh n th y ởậ ấ nghiên c u ứ c a Raheman và Phadatare [32ủ ] tƣơng đố ới l n. Trong nghiên c u này s d ng nhiên ứ ử ụ liệu diesel sinh h c pha tr n t Karanja v i các t l 20%, 40%, 60%, 80% và 100% ọ ộ ừ ớ ỷ ệ thì phát th i CO giả ảm trong kho ng t ả ừ 75% đến 94% so v i nhiên li u diesel. ớ ệ