STT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Kết quả phân tích
1 Chỉ số octan (RON) 116,8
2 Tỷ trọng ở 20oC 0,791
4 Nhiệt độ sôi đầu oC 78,1
5 Nhiệt độ sôi cuối oC 78,2
6 Nồng độ ethanol % 99,5
- Sử dụng phương pháp thử nghiệm đối chứng các loại nhiên liệu trên với đối tượng thử nghiệm là xe Jupiter MX, quá trình thử nghiệm được xây dựng thơng qua việc kiểm tra các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tại đặc tính ngồi tay số 4 và theo chu trình thử ECE R40. Kết quả thử nghiệm được thể hiện dưới đây:
a. So sánh Cơng suất
Hình 1.9. thể hiện đồ thị so sánh công suất của động cơ xe máy khi chạy với nhiên liệu xăng pha Ethanol với tỷ lệ khác nhau.
Tại tay số IV khi sử dụng nhiên liệu E15 cơng suất trung bình động cơ cao nhất là 4,1497kW, lớn hơn Mogas 92 là 2,71%, Mogas 92 có cơng suất trung bình nhỏ nhất với 4,0402 kW.
b.Suất tiêu thụ nhiên liệu
Hình 1.10. thể hiện đồ thị so sánh tiêu hao nhiên liệu xe khi chạy tại tay số IV:
Hình 1.10. Đồ thị suât tiêu thụ nhiên liệu tại tay số IV
Nhìn chung trên toàn tay số suất tiêu thụ nhiên liệu khi sử dụng xăng pha ethanol được cải thiện đáng kể so với Mogas 92.
c. So sánh thành phần khí thải
Thành phần CO
Kết quả cho thấy quy luật thay đổi lượng CO trong khí thải ở tay số này cũng khá giống như ở các tay số trước (hàm lượng CO giảm dần khi tỷ lệ ethanol trong xăng tăng dần). Sự khác biệt lớn nhất là ở tốc độ 80 km/h E20 giảm được 53,56% còn E15 là 39,05%. Khi tính trung bình trên tồn bộ tay số thì E20 cũng giảm nhiều nhất so với Mogas 92 với 28,88%, trong khi đó E15 là 28,18% và E10 là 9,55%.
Thành phần HC.
Thành phần HC của nhiên liệu xăng pha ethanol thấp hơn so với Mogas 92. Sự khác biệt giữa bốn loại nhiên liệu không quá lớn. Khi xét trên tồn bộ tay sốthì so với
Thành phần NOx.
Tại tay số IV xăng Mogas 92 cũng cho kết quả thấp nhất và cao nhất là E20. Cả bốn loại nhiên liệu đều cho kết quả thấp nhất tại vận tốc 90 km/h. E10 và Mogas 92 cho kết quả cao nhất tại vận tốc 70km/h trong khi đó E15 và E20 thì cho kết quả cao nhất ở vận tốc 80km/h. Xét trung bình trên tồn bộ tay số thì E20 tăng 137,48% và E15 là 92,74% và E10 là 63,21%.
1.3.3.3. Nghiên cứu thử nghiệm hao mòn động cơ chạy xăng E5 của Trường Đại học
Bách khoa Đà Nẵng [12].
Sau khi chạy thử nghiệm hao mòn động cơ chạy xăng pha cồn E5 và xăng thị trường A92 với chu trình 455 giờ ta rút ra một số kết luận sau:
- Với động cơ mới, dù chạy xăng pha cồn E5 hay xăng thị trường A92 đều có sự tăng nhẹ cơng suất động cơ do cụm xéc măng xilanh cũng như các bộ đôi xu-pap đang được rà khít bởi các nhấp nhơ của bề mặt làm việc trong 100giờ chạy đầu tiên. Vì vậy trong thời kỳ đầu của xe mới, không nên mang tải quá nặng cũng như chạy tốc độ quá cao làm hại đến tuổi thọ động cơ trong thời kỳ chạy rà nóng cần thiết phải có.
- Khơng có sự khác biệt đáng kể nào về lượng mòn xilanh (0,018%-0,064%) cũng như về tính kinh tế kỹ thuật của động cơ (0,35%-0,43%) sau khi chạy thử nghiệm hao mòn động cơ trên băng thử 455giờ. Chỉ có những dấu hiệu biến đổi khác biệt khơng có lợi về chất lượng dầu nhờn và độ kín khít buồng cháy động cơ sau thời gian thử nghiệm từ 370giờ đến 400 giờ xẫy ra đối với động cơ SUZUKI chạy nhiên liệu xăng pha cồn E5 với chế độ tải nặng; còn trước 370 giờ khơng có dấu hiệu khác biệt giữa hai động cơ chạy xăng pha cồn E5 và xăng thị trường A92. Chênh lệch hạt mòn kim loại giữa hai động cơ chạy xăng pha cồn và xăng thị trường sau 455 giờ là không đáng kể (với 0,006[ppm] đối với Cr và 0,05[ppm] đối với Fe).
- Để bảo đảm tuổi thọ động cơ khi chạy xăng pha cồn E5 tương đương động cơ sử dụng xăng thị trường, cần thiết có giải pháp tăng cường sấy nóng hỗn hợp xăng pha cồn để cho cồn được bay hơi hoàn toàn; đồng thời nên có chu kỳ thay dầu sớm hơn so với chu kỳ thay dầu của xăng thị trường A92.
1.4. Kết luận chương 1
Xăng sinh học hiện nay đã được nhiều nước sử dụng trên các phương tiện giao thông vận tải và các thiết bị năng lượng để thay thế nhiên liệu hóa thạch truyền thống. Nhiều nghiên cứu cho thấy xăng sinh học giúp cải thiện tính năng kinh tế, kỹ thuật và phát thải của động cơ xăng. Ở Việt Nam, Chính phủ đã phê duyệt đề án phát triển NLSH nhằm đảm bảo an ninh năng lượng, bảo vệ môi trường, nâng cao giá trị sản phẩm nông nghiệp vốn là thế mạnh của Việt Nam cũng như tạo việc làm cho người dân. Để thực hiện đề án này, cùng với công tác tuyên truyền và đưa nhiên liệu E5 lưu thông trên thị trường, phải tiếp tục đẩy mạnh nghiên cứu ứng dụng xăng sinh học có tỷ lệ ethanol cao hơn như E10, E15 cho các phương tiện giao thông đang lưu hành. Cụ thể là các yếu tố tác động của xăng sinh học với tỷ lệ ethanol lớn đến tính năng kinh tế, kỹ thuật, phát thải và tuổi thọ của động cơ. Qua đó giúp cho các nhà sản xuất và người sử dụng biết được những tác động có thể xảy ra và những điều chỉnh cần thiết đối với phương tiện khi sử dụng xăng sinh học có tỷ lệ ethanol lớn.
Chương 2. XÂY DỰNG QUY TRÌNH ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NHIÊN
LIỆU XĂNG E10 TỚI ĐỘ BỀN ĐỘNG CƠ Ô TÔ XĂNG ĐANG LƯU HÀNH.
2.1. Trang thiết bị thử nghiệm
2.1.1. Thiết bị thử nghiệm đo công suất
Băng thử động lực cao động cơ (High Dynamic Engine Testbed) (Hình 2.1) được trang bị nhiều thiết bị hiện đại và đồng bộ để thực hiện các thử nghiệm và phát triển động cơ như:
- Phanh điện APA 100.
- Thiết bị làm mát dầu bôi trơn AVL 554. - Thiết bị làm mát nước làm mát AVL 553. - Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu AVL 733S. - Bộ điều khiển tay ga THA 100.
- Bộ ổn định nhiệt độ nhiên liệu AVL 753
Các thiết bị phụ trợ khác như: DiGas 4000, DiSmoke 4000, Opacimeter 439, Smokemeter 415S dùng cho việc nghiên cứu độ phát thải của động cơ (thành phần khí thải, độ mờ khói, độ đen khí thải, mật độ thành phần dạng hạt).
2.1.2. Phanh điện APA 100
Hình 2.2. Phanh điện APA 100
Phanh điện APA 100 có thể hoạt động được ở chế độ phanh điện và động cơ điện. Tác dụng tương hỗ giữa lực từ của stato và rotor sẽ tạo ra tải trọng cho động cơ hoặc kéo động cơ đốt trong quay. Vỏ stato do được đặt trên hai gối đỡ nên cũng có xu hướng quay theo. Một cảm biến lực (loadcell) giữ vỏ stato ở vị trí cân bằng và xác định giá trị lực tương hỗ này. Thay đổi giá trị của lực này bằng cách thay đổi cường độ dòng điện vào băng thử. Tốc độ quay của băng thử được xác định bằng cảm biến tốc độ kiểu đĩa quang. Công suất lớn nhất của băng thử ở chế độ động cơ điện là 200kW, ở chế độ phanh điện là 220kW trong dải tốc độ từ 2250 đến 4500 vòng/phút, tốc độ cực đại 8000 vòng/phút. Băng thử được trang bị các hệ thống điều khiển, xử lý số liệu tự động và hiển thị kết quả, mơ hình hố như PUMA, EMCON 300, Concerto và ISAC 300, giúp
Từ trường tương hỗ giữa rotor và stator tạo ra mô men cản với rotor và cân băng với momen dẫn động từ rotor (rotor là cụm phanh được nối với trục dẫn động từ động cơ). Cường độ từ trường tương hỗ giữa rotor và stator được điều chỉnh để tăng hoặc giảm mô men cản trên trục dẫn động từ động cơ. Khả năng thay đổi mơ men phanh thích hợp cho việc điều khiển tự động ở các chế độ thử của động cơ.
Cụm phanh có chức năng làm việc ở chế độ máy phát (phanh đối với động cơ) và chế độ động cơ (kéo động cơ quay) nên có thể dùng để chạy rà nguội và thí nghiệm động cơ trên cùng một băng thử. Hình 2.3 giới thiệu đặc tính phanh ở chế độ máy phát, và hình 2.4 chế độ động cơ.
Ngồi ra cơng suất động cơ được hấp thụ và biến đổi thành năng lượng điện trong thiết bị (phanh). Dòng điện này qua bộ biến tần và được đưa ra ngồi.
Phanh APA 100 cịn có chức năng mơ tả các sức cản lên động cơ như động cơ đang lắp trên ơtơ chạy trên đường bằng phần mềm ISAC.
Hình 2.4. Đặc tính phanh chế độ động cơ điện
2.1.3. Thiết bị làm mát dầu bôi trơn AVL 554.
Theo tiêu chuẩn thử nghiệm về động cơ cũng như về khí thải đều có u cầu về nhiệt độ dầu bôi trơn phải nằm trong giới hạn cho phép. Cụm làm mát dầu có chức năng giữ ổn địnhnhiệt độ dầu bơi trơn hình 2.5.
Khi động cơ làm việc một phần nhiệt sẽ truyền cho dầu bơi trơn, sẽ làm nóng dầu bơi trơn, do đó ảnh hưởng đến chất lượng bơi trơn (tính năng lý hố của dầu bôi trơn) nên cần làm mát dầu bôi trơn. Và khi động cơ bắt đầu làm việc ở mơi trường có nhiệt độ thấp, lúc này nhiệt độ động cơ thấp (độ nhớt của dầu cao) ảnh hưởng đến chất lượng bơi trơn (tính lý hố của dầu bơi trơn) cũng như làm tăng thời gian hâm nóng động cơ (có thể động cơ khơng thể làm việc được) do vậy cần làm nóng dầu bơi trơn.
Hình 2.6 giới thiệu sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát dầu bôi trơn, dầu từ các te được bơm 3 hút qua đầu nốinhanh 1 và lọc dầu 2. Dầu sau khi qua bơm được đưa tới bộ làm mát dầu 4 và bộ sấy 5. Tùy theo nhiệt độ dầu mà van 3 ngả sẽ cho dầu đi qua bộ làm mát hay đi qua bộ sấy. Dầu từ van 3 ngả đi qua đầu nối nhanh để trở về các te dầu. Van 6 sử dụng trong trường hợp dầu bôi trơn được lấy đằng sau bơm dầu của động cơ
Hình 2.5. Sơ đồ khối thiết bị làm mát dầu bơi trơn AVL 554
Hình 2.6. Sơ đồ ngun lý thiết bị làm mát dầu bôi trơn AVL 554
1: đầu nối nhanh; 2: lọc dầu; 3: bơm dầu; 4: bộ trao đổi nhiệt với nước làm mát bên ngoài;
2.1.4. Thiết bị làm mát nước AVL 553
Theo các tiêu chuẩn thử nghiệm về động cơ cũng như về khí thải đều có u cầu về nhiệt độ nước làm mát. Cụm làm mát nước có chức năng giữ ổn định nhiệt độ nước làm mát động cơ.
Hình 2.7. Sơ đồ khối cụm làm mát nước làm mát AVL 553
Khi động cơ làm việc một phần nhiệt được truyền cho các chi tiết động cơ, do đó gây ra các ứng suất nhiệt cho các chi tiết nên cần phải làm mát động cơ.
Khi động cơ bắt đầu làm việc, nhiệt độ động cơ cịn thấp, do đó rất khó khởi động nên làm nóng nước vịng ngồi để hâm nóng động cơ, khi động cơ đã làm việc nhiệt độ động cơ tăng khi đó cụm AVL 553 hình 2.7 sẽ điều chỉnh nhiệt độ nước vịng ngồi phù hợp để làm mát nhiệt độ nước làm mát động cơ.
Hình 2.8 giới thiệu sơ đồ nguyên lý làm việc của thiết bị làm mát nước AVL 553. Đường nước ra từ động cơ được nối vào đầu B, nước đi qua bộ trao đổi nhiệt 3 nhiều hay ít phụ thuộc vào độ mở của van 2, độ mở van 2 được điều khiển từ tủ 7 tùy theo nhệt độ nước quay về động cơ cửa A. Nước vịng ngồi được bơm đẩy qua đầu nối nhanh 5, qua lọc 4 đi vào bộ trao đổi nhiệt với nước vịng trong, sau đó nước đi ra theo đường đầu nối nhanh 6.
2.1.5. Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu AVL Fuel Balance 733S
Hình 2.9. Hệ thống đo tiêu thụ nhiên liệu AVL 733S
Nguyên lý đo phân tích trọng lượng cho phép đo trực tiếp khối lượng nhiên liệu tiêu thụ. Do đó sẽ khơng có ảnh hưởng của nhiệt độ và tỷ trọng nhiên liệu tới phép đo. Giải pháp thơng gió cho bình đo nhằm đảm bảo khơng xuất hiện bọt khí trong mạch đồng thời giải pháp này đảm bảo tính an tồn và độ ổn định cao
Nguyên lý đo phân tích trọng lượng cho phép đo trực tiếp khối lượng nhiên liệu tiêu thụ. Do đó sẽ khơng có ảnh hưởng của nhiệt độ và tỉ trọng nhiên liệu tới phép đo.
Sai số của thiết bị là 0,1%.
Giải đo từ 0 đến 150 kg/h. Có thể cho phép tới 400 kg/h.
Tổng khối lượng của bình đo 1800g. Với khối lượng này cho phép đo liên tục áp dụng cho các loại xe từ xe máy tới ôtô khi áp dụng các tiêu chuẩn thử nghiệm như FTP75, ECE R40.
Với thời gian điền đầy ngắn, cho phép sớm tiến hành phép đo tiếp theo.
Fuel Balance 733S dùng cảm biến đo lưu lượng nhiên liệu tiêu thụ cung cấp cho động cơ bằng cách cân lượng nhiên liệu trong bình chứa (đo theo kiểu khối lượng).
Fuel Balance 733S dùng cảm biến đo lưu lượng đó xác định lượng tiêu thụ nhiên liệu. Yêu cầu cảm biến phản ứng với tốc độ nhanh và độ nhạy và độ chính xác cao.
Bắt đầu quá trình đo nhiên liệu được cấp đầy vào thùng đo 6 thông qua đường cấp nhiên liệu 1. Khi lượng nhiên liệu đã đầy lúc này lực tỳ lên cảm biến lưu lượng là lớn nhất. Van điện từ 12 đóng lại ngăn khơng cho dòng nhiên liệu vào thùng đo trong khi đường cấp vào động cơ vẫn mở, lượng nhiên liệu trên đường hồi của động cơ (khi sử dụng hệ thống phun xăng điện tử) áp suất trong bình được giữ ổn định nhờ ống thơng hơi 4. Đồng thời với quá trình đó bộ phận đếm thời gian hoạt động. Lượng nhiên liệu trong bình chứa được đo liên tục trong từng giây dựa vào lượng nhiên liệu cịn trong bình ECU sẽ tính ra lượng nhiên liệu tiêu thụ của động cơ.
Hình 2.10. Sơ đồ nguyên lý hoặt động của hệ thống AVL 733
1. Nhiên liệu cấp vào thùng đo; 2. Nhiên liệu tới động cơ;
3. Nhiên liệu hồi từ động cơ; 4. Ống thông hơi;
5. Các ống nối mềm; 6. Thùng đo;
7. Thanh cân; 8. Lò xo lá;
9. Cân bì; 10. Cảm biến lưu lượng;
11. Thiết bị giảm chấn; 12. Van điện từ đường nạp.
2.1.6. Bộ ổn định nhiệt độ nhiên liệu AVL 753
Nhiệt độ nhiên liệu trong hệ thống không giống như nhiệt độ nhiên liệu trên đường cung cấp do có đường nhiên liệu hồi mang nhiệt từ động cơ. Do đó mật độ nhiên liệu thay đổi làm sai lệch kế quả đo. AVL 753 (hình 2.11) có nhiệm vụ điều hồ nhiệt độ nhiên liệu đồng thời đảm bảo lưu lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ.
AVL 753 dùng nước vịng ngồi làm mát lượng nhiên liệu đã được định sẵn từ cân nhiên liệu. Lưu lượng nhiên liệu được đảm bảo bằng một bơm trên đường nhiên liệu cung cấp cho động cơ.
Hình 2.11. Hệ thống ổn định nhiệt độ nhiên liệu AVL 753
Hình 2.12 giới thiệu sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống ổn định nhiệt độ nhiên liệu. Nhiên liệu được cấp vào đường A, đi qua bơm 3, bộ trao đổi nhiệt với nước làm mát rồi cấp ra động cơ qua đường D. Nhiên liệu hồi từ động cơ đi qua đường C vào lọc nhiên liệu 1. Trên bầu lọc có đặt 1 hệ thống xả khí trong trường hợp khơng khí lọt vào hệ thống nhiên liệu. Van 11, 12 được mở bằng tay khi muốn thay đổi nhiên liệu. Khi mở van này toàn bộ nhiên liệu trong hệ thống sẽ được xả ra qua đường H. Đường nước