Tên luận án:
Nghiên cứu nâng cao tỷ lệ nhiên liệu sinh học bio-etanol sử dụng trên động cơ xăng
Ngành:
Thông tin về ngành cụ thể không được nêu rõ trong văn bản cung cấp.
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án này tập trung giải quyết các vấn đề cấp bách về năng lượng và ô nhiễm môi trường thông qua việc nghiên cứu và ứng dụng nhiên liệu sinh học (NLSH), đặc biệt là etanol, tại Việt Nam. Đề tài hướng tới việc đánh giá toàn diện khả năng sử dụng xăng sinh học có tỷ lệ etanol lớn hơn 5% cho các phương tiện đang lưu hành, nhằm đón trước lộ trình ứng dụng xăng E10 trên thị trường.
Mục tiêu chính của nghiên cứu là xây dựng phương pháp đánh giá tương thích của động cơ xăng truyền thống với NLSH, đánh giá ảnh hưởng của xăng sinh học đến tính năng, phát thải, độ bền và tuổi thọ động cơ, từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật và khuyến cáo cần thiết. Nghiên cứu được thực hiện trên 02 xe ô tô, 02 động cơ ô tô và 02 xe máy, kết hợp cả phương pháp lý thuyết (sử dụng phần mềm AVL-Boost để mô phỏng E10, E15, E20, E85) và thực nghiệm tại Phòng thí nghiệm Động cơ đốt trong - Viện Cơ khí động lực - Đại học Bách khoa Hà Nội.
Kết quả nghiên cứu đã xây dựng thành công mô hình mô phỏng 1 chiều động cơ xe máy và ô tô, đồng thời đề xuất các quy trình đánh giá tương thích vật liệu, tính năng và độ bền động cơ xăng khi sử dụng NLSH có tỷ lệ etanol lớn hơn 5%. Về khả năng tương thích vật liệu, xăng E10, E15 và E20 cho thấy ảnh hưởng nhất định đến chi tiết kim loại màu và phi kim, nhưng mức độ ảnh hưởng của E10 không đáng kể so với xăng RON92, cho phép coi là tương thích.
Đối với động cơ dùng chế hòa khí, công suất có xu hướng tăng khi sử dụng E10-E20 mà không cần điều chỉnh tăng lượng nhiên liệu. Với động cơ phun xăng điện tử, E10 và E15 không yêu cầu điều chỉnh lượng nhiên liệu, nhưng E20 có thể giảm công suất và cần điều chỉnh. Về độ bền, mức độ mòn chi tiết, suy giảm công suất, tiêu thụ nhiên liệu, phát thải, áp suất nén và chất lượng dầu bôi trơn khi sử dụng E10 và RON92 là khá tương đồng và nằm trong giới hạn cho phép, mặc dù E10 có sự thay đổi rõ nét hơn. Luận án kết luận rằng E10 có khả năng sử dụng cho các động cơ xăng ô tô, xe máy đang lưu hành tại Việt Nam mà không cần thay đổi kết cấu, nhưng khuyến nghị rút ngắn thời hạn bảo dưỡng hoặc thay mới lọc nhiên liệu. Đề tài góp phần quan trọng vào việc thực hiện lộ trình phát triển NLSH của Chính phủ và cung cấp thông tin hữu ích cho nhà sản xuất cũng như người sử dụng.
Mục lục chi tiết:
- MỞ ĐẦU
- i. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
- ii. Phương pháp nghiên cứu
- iii. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
- 1.1. Tổng quan về nhiên liệu sinh học
- 1.2. Nhiên liệu etanol và xăng sinh học
- 1.2.1. Nhiên liệu etanol
- 1.2.2. Xăng sinh học
- 1.2.3. Tình hình sản xuất và sử dụng etanol
- 1.2.3.1. Tình hình sản xuất và sử dụng etanol trên thế giới
- 1.2.3.2. Tình hình sản xuất và sử dụng etanol ở Việt Nam
- 1.2.4. Các nghiên cứu ứng dụng xăng sinh học cho động cơ trên thế giới
- 1.2.5. Các nghiên cứu ứng dụng etanol cho động cơ ở Việt Nam
- 1.3. Vấn đề sử dụng xăng sinh học có tỷ lệ etanol lớn
- 1.4. Kết luận chương 1
- 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
- 2.1. Quá trình cháy trong động cơ đốt cháy cưỡng bức
- 2.1.1. Quá trình cháy trong động cơ đốt cháy cưỡng bức
- 2.1.2. Đặc điểm quá trình cháy trong động cơ đốt cháy cưỡng bức sử dụng xăng sinh học
- 2.2. Cơ sở lý thuyết tính toán chu trình công tác động cơ sử dụng xăng sinh học
- 2.2.1. Trạng thái nhiệt động học
- 2.2.2. Lý thuyết tính toán quá trình cháy
- 2.2.3. Lý thuyết tính toán truyền nhiệt
- 2.2.3.1. Truyền nhiệt trong xylanh:
- 2.2.3.2. Trao đổi nhiệt tại cửa nạp, cửa thải:
- 2.2.4. Lý thuyết tính toán hàm lượng phát thải
- 2.2.4.1. Phát thải CO
- 2.2.4.2. Phát thải HC
- 2.2.4.3. Phát thải NOx
- 2.2.5. Mô hình hỗn hợp nhiên liệu xăng và etanol E100
- 2.3. Phương pháp đánh giá tương thích của động cơ xăng 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
- 2.3.1.2. Xây dựng quy trình thử nghiệm tương thích vật liệu
- 2.3.2. Phương pháp đánh giá tính năng động cơ ô tô
- 2.3.3. Phương pháp đánh giá độ bền và tuổi thọ động cơ
- 2.3.3.1. Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của xăng sinh học E10 đến độ bền và tuổi thọ của động cơ xăng xe máy
- 2.3.3.2. Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của xăng sinh học E10 đến độ bền và tuổi thọ của động cơ xăng ô tô
- 2.4. Kết luận chương 2
- CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG XĂNG SINH HỌC CÓ TỶ LỆ ETANOL LỚN
- 3.1. Mục đích, đối tượng và phạm vi mô phỏng
- 3.2. Xây dựng mô hình mô phỏng động cơ
- 3.2.1. Giới thiệu về phần mềm AVL Boost
- 3.2.2. Xây dựng mô hình và các thông số nhập cho mô hình
- 3.2.3. Các bước nghiên cứu trên mô phỏng
- 3.3. Kết quả tính toán mô phỏng
- 3.3.1. Đánh giá độ chính xác của mô hình
- 3.3.2. Động cơ xe máy
- 3.3.3. Động cơ ô tô xe Lanos
- 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
- 3.4.1. Giải pháp cải tiến động cơ sử dụng bộ chế hoà khí
- 3.4.2. Giải pháp cải tiến động cơ ô tô phun xăng điện tử
- 3.5. Kết luận chương 3
- CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
- 4.1. Mục đích và phạm vi thử nghiệm
- 4.2. Nhiên liệu
- 4.3. Nghiên cứu đánh giá khả năng tương thích vật liệu
- 4.3.1. Trang thiết bị và đối tượng thử nghiệm
- 4.3.2. Kết quả đánh giá khả năng tương thích vật liệu đối với hệ thống nhiên liệu động cơ xe máy
- 4.3.2.1. Sự thay đổi của chi tiết giclơ nhiên liệu chính
- 4.3.2.2. Sự thay đổi của vít điều chỉnh hỗn hợp không tải và vít xả xăng
- 4.3.2.3. Thay đổi của kim 3 cạnh
- 4.3.2.4. Sự thay đổi của chi tiết lọc tinh nhiên liệu
- 4.3.2.5. Sự thay đổi màu của vỏ nhựa lọc tinh
- 4.3.2.6. Ảnh hưởng của nhiên liệu tới kích thước các chi tiết
- 4.3.2.7. Ảnh hưởng của nhiên liệu tới khối lượng các chi tiết
- 4.3.2.8. Phân tích và đánh giá một số chỉ tiêu của xăng sinh học trước và sau khi ngâm chi tiết
- 4.3.3. Kết quả đánh giá khả năng tương thích vật liệu đối với hệ thống nhiên liệu động cơ ô tô
- 4.4. Nghiên cứu thực nghiệm trên băng thử
- 4.4.1. Phương pháp đánh giá tính năng và độ bền
- 4.4.2. Trang thiết bị và đối tượng thử nghiệm
- 4.4.3. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của xăng sinh học đến độ bền động cơ xe máy
- 4.4.4. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của xăng sinh học đến động cơ ô tô
- 4.4.4.1. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và phát thải theo tay số
- 4.4.4.2. Độ bền
- 4.5. So sánh kết quả nghiên cứu thực nghiệm với mô phỏng
- 4.6. Kết luận chương 4
- KẾT LUẬN CHUNG VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN