Sự gia tăng nhanh chóng về số lượng động cơ đốt trong (ĐCĐT) đã dẫn đến mức tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch cao, gây cạn kiệt nguồn nhiên liệu và ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Một giải pháp hiệu quả để nâng cao hiệu quả quá trình cháy và giảm phát thải độc hại là bổ sung khí hydro hoặc khí giàu hydro vào động cơ mà không cần thay đổi nhiều về kết cấu. Tuy nhiên, việc tích trữ, bảo quản và vận chuyển hydro ở dạng khí gặp nhiều khó khăn và tốn kém.
Đề tài này tập trung nghiên cứu giải pháp công nghệ tạo khí giàu hydro ngay trên động cơ xăng, tận dụng nhiệt khí thải để cải thiện tính năng và giảm phát thải. Mục tiêu chính là đưa ra và phát triển được giải pháp công nghệ thích hợp để tạo khí giàu hydro trên động cơ xăng, đảm bảo tỷ suất và hiệu suất tạo hydro cao nhất, phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ. Đồng thời, đề tài đánh giá tính năng kinh tế, kỹ thuật và phát thải của động cơ khi được bổ sung khí giàu hydro tạo ra trên động cơ.
Phạm vi nghiên cứu bao gồm tính toán quá trình biến đổi nhiệt hóa nhiên liệu xăng tạo khí giàu hydro trong bộ xúc tác (BXT) tận dụng nhiệt khí thải, thiết kế chế tạo BXT và đánh giá tính năng của động cơ xe máy Honda Wave-α khi sử dụng khí giàu hydro này. Nghiên cứu được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Động cơ đốt trong, Viện Cơ khí động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
Về mặt khoa học, luận án đã xây dựng mô hình mô phỏng tính toán quá trình biến đổi nhiệt hóa nhiên liệu xăng tận dụng nhiệt khí thải, cho phép xác định tỷ suất, hiệu suất tạo khí giàu hydro và các nhân tố ảnh hưởng, làm cơ sở chọn chế độ làm việc tối ưu cho BXT. Về mặt thực tiễn, kết quả nghiên cứu giải quyết được khó khăn về tích trữ, bảo quản và cung cấp hydro, mở ra khả năng phát triển và ứng dụng rộng rãi để nâng cao tính kinh tế và giảm phát thải cho động cơ. Điểm mới của luận án là đề xuất giải pháp công nghệ biến đổi nhiệt hóa nhiên liệu xăng ngay trên động cơ để giảm phát thải, đồng thời tính toán được tỷ lệ nước/nhiên liệu cấp vào BXT tối ưu cho Honda Wave-α.
Các kết quả chính cho thấy đã thiết kế, chế tạo và lắp đặt thành công hệ thống tạo và cung cấp khí giàu H2 sử dụng BXT biến đổi nhiệt hóa xăng theo quá trình SR tận dụng nhiệt khí thải trên động cơ Honda Wave-α. BXT hoạt động hiệu quả, tạo ra đến 3,5 mol khí giàu H2/h với hàm lượng H2 trên 70%. Động cơ được bổ sung khí giàu hydro đã cải thiện đáng kể tính năng làm việc, giảm tiêu hao nhiên liệu đến 8% và phát thải CO, HC giảm mạnh đến 75%. Tuy nhiên, phát thải NOx tăng mạnh, đòi hỏi các biện pháp xử lý bổ sung. Nghiên cứu khẳng định tính khả thi của việc ứng dụng BXT tạo hỗn hợp khí giàu hydro để nâng cao tính kinh tế của động cơ đánh lửa.