L ỜI CẢM ƠN
i. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
2.3. Phương pháp đánh giá tương thích của động cơ xăng truyền thống khi sử dụng xăng sinh học
truyền thống khi sử dụng xăng sinh học
2.3.1. Phương pháp đánh giá tương thích vật liệu
2.3.1.1. Các tiêu chuẩn đánh giá tương thích vật liệu
Trên thế giới có nhiều phương pháp đánh giá tương thích vật liệu khi sử dụng nhiên liệu xăng sinh học nói riêng và nhiên liệu sinh học nói chung. Trong đó phương pháp đánh giá bằng cách ngâm các chi tiết của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ trong các dung dịch nhiên liệu cần đánh giá theo các tiêu chuẩn SAEJ 1747, SAEJ 1748 và SAE 2005 - 10 - 3710 được sử dụng phổ biến. Luận án đã tìm hiểu và phân tích đặc điểm về quy trình đánh giá tương thích vật liệu của các tiêu chuẩn này, kết hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam để xây dựng một phương pháp đánh giá tương thích vật liệu phù hợp.
a) Quy trình đánh giá khảnăng tương thích vật liệu SAE J 1747
SAEJ 1747 là quy trình khuyến cáo áp dụng để đánh giá ảnh hưởng của nhiên liệu xăng pha etanol tới các chi tiết kim loại của động cơ đốt trong. Hỗn hợp xăng pha etanol có tính dẫn điện cao có thể có ảnh hưởng tới các chi tiết kim loại. Do vậy cần xây dựng quy trình nghiên cứu tính tương thích vật liệu của hỗn hợp này với các chi tiết của động cơ đốt trong. Trên những nghiên cứu về tương thích vật liệu này nhà sản xuất động cơ sẽ có những thay đổi thích hợp về vật liệu để thích ứng với xăng pha etanol. Một số các đặc điểm chính của quy trình đánh giá được đưa ra dưới đây [52].
- Nhiệt độ ngâm phải được duy trì ở 450C ± 20C trong khoảng thời gian thử nghiệm, - Nhiên liệu được thay hàng tuần nhằm giảm thiểu sự thay đổi thành phần, giảm tính ôxy
hóa của nhiên liệu,
- Thời gian ngâm liên tục tối thiểu 2000h với các chu kỳ 1 tuần, 3 tuần, 6 tuần, 12 tuần, - Các chi tiết được đựng trong bình kín dung tích 1L làm bằng nhựa Polyethylene đặc
biệt (High Density Polyethylene-HDPE) với sức bền kéo tối thiểu là 202,7 Kpa. Không sử dụng các bình bằng kim loại và chất lỏng chứa trong bình không được đầy quá 80% thể tích của bình.
b) Tiêu chuẩn đánh giá khảnăng tương thích vật liệu SAE J 1748
Quy trình SAE J1748 khuyến cáo dùng để đánh giá tính tương thích của vật liệu cao su và nhựa. Một số đặc điểm chính của quy trình này như sau [53].
- Nhiệt độ ngâm chi tiết 550C,
- Thời gian ngâm tối thiểu 500 giờ hoặc đến khi chi tiết không thay đổi khối lượng, - Trọng lượng của các chi tiết được đánh giá hàng tuần,
- Đối với chi tiết đàn hồi như cao su, nhiên liệu ngâm được thay hàng ngày trong ba ngày đầu, sau đó thay hàng tuần,
-48-
- Đối với chi tiết bằng nhựa, nhiên liệu ngâm được thay hai lần mỗi tuần, - Nhiên liệu và các chi tiết ngâm được đựng trong chai thủy tinh,
- Có thể thực hiện các quy trình thử riêng để đánh giá về các chỉ tiêu khối lượng, kích thước, độ cứng…của chi tiết.
Tiêu chuẩn SAE 2005 - 10 - 3710 của Hoa Kỳ dùng để để đánh giá ảnh hưởng của nhiên liệu đến các chi tiết nhôm. Trong đó, các chi tiết được ngâm trong 720 giờ, ở nhiệt độ không đổi là 1000C.
Nghiên cứu của Viện công nghệ Kingmonkut, Thái Lan sử dụng phương pháp ngâm các chi tiết kim loại, chi tiết nhựa và chi tiết bằng cao su trong xăng sinh học E20 trong 1000 giờ ở nhiệt độ 700C [54].
2.3.1.2. Xây dựng quy trình thử nghiệm tương thích vật liệu
Trên cơ sở các quy trình khuyến cáo của thế giới và mục tiêu nghiên cứu của luận án, cũng như kinh nghiệm các nghiên cứu đã thực hiện ở Việt Nam, luận án đề xuất quy trình thử nghiệm phù hợp với yêu cầu thực tế như sau:
Các quy định chung:
- Các chi tiết được chọn lọc và cắt được ngâm vào trong chai thủy tinh có nắp bằng nhựa và gioăng làm kín chịu được nhiệt độ và hơi nhiên liệu,
- Ngâm mỗi bộ chi tiết vào một loại nhiên liệu: RON92, E10, E15, E20 trong 2000 giờ, nhiệt độ ngâm duy trì không đổi tại 450C±20C trong khoảng thời gian thử nghiệm, - Nhiên liệu được thay hàng tuần nhằm giảm thiểu sự thay đổi thành phần, giảm tính ôxy
hóa của nhiên liệu,
- Thời gian ngâm liên tục tối thiểu 2000h với các chu kỳ 1 tuần, 3 tuần, 6 tuần, 12 tuần - Đối với chi tiết đàn hồi như cao su và nhựa, nhiên liệu ngâm được thay hàng ngày
trong ba ngày đầu, sau đó thay hàng tuần,
- Đối với chi tiết bằng kim loại nhiên liệu được thay theo chu kỳ 1 tuần, 3 tuần, 6 tuần và 12 tuần.
Trước, trong và sau khi ngâm, tác động của từng loại nhiên liệu đến các chi tiết ngâm được đánh giá đối chứng theo các phương pháp sau đây:
- Ngoại quan (phương pháp 1): Đánh giá sự thay đổi màu sắc, độ bóng bề mặt… của các chi tiết trước và sau khi ngâm trong nhiên liệu. Sử dụng máy ảnh Canon 8.0 Megapixel để chụp ảnh chi tiết,
- Khối lượng (phương pháp 2): Đánh giá sự thay đổi khối lượng (%tăng, %giảm) bằng cách cân các chi tiết trước và sau khi ngâm trong nhiên liệu. Khối lượng của các chi tiết được đo bằng cân điện tử (với độ chính xác 0,1mg) của Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam,
- Kích thước (phương pháp 3): Đánh giá sự thay đổi kích thước (%tăng, giảm) đường kính, chiều dài…bằng cách dùng thước cặp, panme…đo kích thước của chi tiết trước và sau khi ngâm. Phương pháp này chỉ áp dụng cho những chi tiết có kết cấu đơn giản như: chi tiết hình trụ, ống…,
-49- nhựa, cao su bằng cảm quan,
- Cấu trúc kim loại dựa trên ảnh chụp bằng hiển vi điện tử (phương pháp 5): nhằm quan sát hình thái bề mặt chi tiết trước và sau khi ngâm trong nhiên liệu RON92 và E10. Một số chi tiết quan trọng ảnh hưởng đến khả năng cung cấp nhiên liệu được lựa chọn để tiến hành chụp vi điện tử trên máy vi điện tử Hitachi S-4800. Các chi tiết này gồm: Ống tạo hỗn hợp, giclơ nhiên liệu, vít xả xăng, vít điều chỉnh không tải, lọc tinh, gioăng làm kín, bộ báo xăng.
Các chi tiết được chọn để chụp hiển vi điện tử được đánh dấu vị trí trước và sau khi chụp trên cùng một vị trí và độ phóng đại được ghi lại theo vị trí của từng mẫu để đánh giá. Trong quá trình ngâm, các chi tiết được đo đạc và đánh giá tại các thời điểm như trong Bảng 2.4.
Bảng 2.4. Bảng tiến trình đo
Lần đo Thời điểm đo Phương pháp đo
Lần 1 0h (trước khi ngâm) Phương pháp (1), (2), (3), (4) Lần 2 500h (≈ 20 ngày) Phương pháp (1), (2), (3), (4) Lần 3 1000h (≈ 42 ngày) Phương pháp (1), (2), (3), (4) Lần 4 2000h (≈ 83 ngày) Phương pháp (1), (2), (3), (4), (5)