Nghiên cứu nâng cao tỷ lệ nhiên liệu sinh học bio-etanol sử dụng trên động cơ xăng

Etanol sinh học ở Việt Nam hiện đang được các doanh nghiệp đầu tư phát triển mạnh mẽ. Nhà máy sản xuất etanol Đồng Xanh, Đại Lộc, Quảng Nam với công suất 130 triệu lít/năm, đưa vào hoạt động vào cuối năm 2010 và 5 nhà máy đã đi vào hoạt động khác với tổng công suất thiết kế cả nước hiện nay vào khoảng 535 triệu lít/năm. Xăng sinh học E5 đã chính thức được giới thiệu trên thị trường từ năm 2010 sau khi các nghiên cứu sử dụng xăng sinh học E5 (hỗn hợp của 5% etanol biến tính với 95% xăng) cho phương tiện đã được thực hiện khá hoàn chỉnh, tuy nhiên do tác động của nhiều yếu tố khách quan và chủ

quan, tốc độ phát triển các điểm bán xăng sinh học E5 cũng như sản lượng E5 tiêu thụ còn rất khiêm tốn. Một trong những nguyên nhân chính của vấn đề này đó là chính sách khuyến khích sản xuất, sử dụng thiếu đồng bộ và đặc biệt là lo ngại của người sử dụng về những ảnh hưởng không mong muốn của xăng sinh học đến phương tiện. Mặc dù vậy, lộ trình sử dụng đại trà xăng sinh học E5 và tiến tới xăng sinh học E10 đã được Chính phủ phê duyệt trong Quyết định số 53/2012/QĐ-TTg ngày 22/11/2012. Nghiên cứu sử dụng xăng sinh học có tỷ lệ etanol E100 lớn hơn 5% cho các phương tiện đang lưu hành trên thị trường có ý nghĩa khoa học và thiết thực trong việc đón trước lộ trình sử dụng thí điểm và đại trà xăng sinh học, đặc biệt là xăng E10 trên thị trường.

Đề tài “Nghiên cứu nâng cao tỷ lệ nhiên liệu sinh học bio-etanol sử dụng trên động cơ xăng” hướng tới góp phần giải quyết các yêu cầu trên của thực tiễn.

NỘI DUNG:

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................................................5

1.1. Tổng quan về nhiên liệu sinh học ................................................................................................... 5

1.2. Nhiên liệu etanol và xăng sinh học.................................................................................................. 6

1.2.1. Nhiên liệu etanol ...................................................................................................................... 6

1.2.2. Xăng sinh học ......................................................................................................................... 10

1.2.3. Tình hình sản xuất và sử dụng etanol....................................................................................... 13

1.2.4. Các nghiên cứu ứng dụng xăng sinh học cho động cơ trên thế giới ........................................... 18

1.2.5. Các nghiên cứu ứng dụng xăng sinh học cho động cơ ở Việt Nam............................................ 24

1.3. Vấn đề sử dụng xăng sinh học có tỷ lệ etanol lớn ......................................................................... 26

1.4. Kết luận chương 1 ......................................................................................................................... 27

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TƯƠNG

THÍCH CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG TRUYỀN THỐNG KHI SỬ DỤNG XĂNG SINH HỌC .... 28

2.1. Quá trình cháy trong động cơ đốt cháy cưỡng bức ...................................................................... 28

2.1.1. Quá trình cháy trong động cơ đốt cháy cưỡng bức ................................................................... 28

2.1.2. Đặc điểm quá trình cháy trong động cơ đốt cháy cưỡng bức sử dụng xăng sinh học ................. 31

2.2. Cơ sở lý thuyết tính toán chu trình công tác động cơ sử dụng xăng sinh học .............................. 33

2.2.1. Trạng thái nhiệt động học........................................................................................................ 33

2.2.2. Lý thuyết tính toán quá trình cháy ........................................................................................... 34

2.2.3. Lý thuyết tính toán truyền nhiệt .............................................................................................. 39

2.2.4. Lý thuyết tính toán hàm lượng phát thải .................................................................................. 41

2.2.5. Mô hình hỗn hợp nhiên liệu xăng và etanol E100 .................................................................... 46

2.3. Phương pháp đánh giá tương thích của động cơ xăng truyền thống khi sử dụng xăng sinh học 47

2.3.1. Phương pháp đánh giá tương thích vật liệu .............................................................................. 47

2.3.2. Phương pháp đánh giá tính năng động cơ ô tô ......................................................................... 49

2.3.3. Phương pháp đánh giá độ bền và tuổi thọ động cơ ................................................................... 50

2.4. Kết luận chương 2 ......................................................................................................................... 54

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG XĂNG SINH HỌC CÓ TỶ

LỆ ETANOL LỚN ..................................................................................................................... 55

3.1. Mục đích, đối tượng và phạm vi mô phỏng .................................................................................. 55

3.2. Xây dựng mô hình mô phỏng động cơ .......................................................................................... 55

3.2.1. Giới thiệu về phần mềm AVL Boost ....................................................................................... 55

-iv-

3.2.2. Xây dựng mô hình và các thông số nhập cho mô hình ............................................................. 56

3.2.3. Các bước nghiên cứu trên mô hình mô phỏng .......................................................................... 57

3.3. Kết quả tính toán mô phỏng ......................................................................................................... 58

3.3.1. Đánh giá độ chính xác của mô hình ......................................................................................... 58

3.3.2. Động cơ xe máy...................................................................................................................... 59

3.3.3. Động cơ ô tô xe Lanos ............................................................................................................ 64

3.4. Giải pháp cải tiến động cơ xăng thông thường khi sử dụng xăng sinh học có tỷ lệ etanol lớn

nhằm đảm bảo tính năng kỹ thuật .......................................................................................................... 69

3.4.1. Giải pháp cải tiến động cơ sử dụng bộ chế hoà khí .................................................................. 69

3.4.2. Giải pháp cải tiến động cơ ô tô phun xăng điện tử ................................................................... 73

3.5. Kết luận chương 3 ......................................................................................................................... 74

CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ....................................................................... 75

4.1. Mục đích và phạm vi thử nghiệm ................................................................................................. 75

4.2. Nhiên liệu ...................................................................................................................................... 75

4.3. Nghiên cứu đánh giá khả năng tương thích vật liệu..................................................................... 76

4.3.1. Trang thiết bị và đối tượng thử nghiệm.................................................................................... 76

4.3.2. Kết quả đánh giá khả năng tương thích vật liệu đối với hệ thống nhiên liệu động cơ xe máy ..... 77

4.3.3. Kết quả đánh giá khả năng tương thích vật liệu đối với hệ thống nhiên liệu động cơ ô tô .......... 82

4.4. Nghiên cứu thực nghiệm trên băng thử ........................................................................................ 89

4.4.1. Phương pháp, quy trình đánh giá tính năng và độ bền .............................................................. 89

4.4.2. Trang thiết bị và đối tượng thử nghiệm.................................................................................... 89

4.4.3. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của xăng sinh học đến độ bền động cơ xe máy ............................. 92

4.4.4. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của xăng sinh học đến động cơ ô tô ............................................. 99

4.5. So sánh kết quả nghiên cứu mô phỏng với thực nghiệm ............................................................ 109

4.6. Kết luận chương 4 ....................................................................................................................... 112

KẾT LUẬN CHUNG VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN .............................................. 113

Kết luận chung ................................................................................................................................... 113

Phương hướng phát triển ................................................................................................................... 114

TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................................... 115

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ..................................... 119

PHỤ LỤC .

LINK DOWNLOAD

NỘI DUNG: