DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải λ Hệ số dư lượng không khí A/F Tỷ lệ không khí/nhiên liệu ASTM Hiệp hội vật liệu và thử nghiệm Hoa kỳ CD48” Chassis Dynamometer 48
Các đề tài nghiên cứu liên quan
Vấn đề đánh giá đặc tính làm việc của động cơ khi sử dụng xăng sinh học đã được thực hiện bởi một số nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam, dù số lượng công trình còn hạn chế Các kết quả đáng chú ý cho thấy xăng sinh học có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và mức tiêu thụ nhiên liệu, thay đổi đặc tính khởi động và vận hành ở nhiều điều kiện, đồng thời tác động đến thành phần khí thải và độ bền của động cơ phụ thuộc vào loại biofuel và tỷ lệ pha trộn Mức độ giảm phát thải và sự ổn định vận hành ở một số trường hợp cho thấy tiềm năng của xăng sinh học, nhưng cũng đặt ra thách thức về tối ưu hóa hiệu suất và bảo trì, đòi hỏi thêm nghiên cứu để chuẩn hóa thử nghiệm và thiết kế động cơ phù hợp với nhiên liệu sinh học.
Nghiên cứu ảnh hưởng của xăng pha ethanol tới đặc tính kinh tế, công suất và phát thải của động cơ đốt trong được thực hiện tại phòng thí nghiệm động cơ đốt trong AVL, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, với nhóm tác giả ghi nhận những thay đổi về công suất, tiêu hao nhiên liệu và phát thải khi động cơ chạy các nhiên liệu xăng RON92, E5 và E10 Nghiên cứu cho thấy ưu điểm và hạn chế của việc sử dụng xăng pha ethanol đối với đặc tính kỹ thuật của động cơ và đã xác định được những tỷ lệ ethanol thích hợp pha vào xăng để phù hợp với từng chế độ vận hành.
Báo cáo của Bộ Tài nguyên môi trường Australia về việc sử dụng nhiên liệu xăng sinh học E20 cho thấy, để đánh giá ảnh hưởng của E20 đối với các phương tiện xe con, các nhà khoa học đã tiến hành thử nghiệm trên một mẫu xe ngẫu nhiên gồm 4 xe cũ và 5 xe mới, và sau đó nghiên cứu ảnh hưởng của E20 tới tính kinh tế, hiệu quả vận hành và phát thải động cơ Kết quả cho thấy tác động của E20 đối với xe cũ và xe mới là khác nhau, đồng thời tiêu hao nhiên liệu của tất cả các xe đều tăng so với khi sử dụng nhiên liệu xăng truyền thống.
Mục đích của đề tài, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
Mục tiêu của đề tài là đánh giá ảnh hưởng của xăng sinh học E10 tới độ bền của động cơ ô tô đang lưu hành, phân tích các khía cạnh tính kinh tế, kỹ thuật, phát thải và hao mòn của một số chi tiết chính Đối tượng nghiên cứu gồm hai mẫu nhiên liệu RON92 và E10 được pha chế từ xăng gốc RON92 và ethanol 99,5% Nghiên cứu tác động của hai mẫu nhiên liệu này lên động cơ thế hệ cũ sử dụng hệ thống nhiên liệu chế hòa khí nhằm làm rõ sự khác biệt về hiệu suất, tiêu hao nhiên liệu và độ bền khi vận hành với E10 so với xăng RON92, từ đó đánh giá lợi ích và hạn chế về mặt công nghệ và kinh tế.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học của nghiên cứu là đánh giá định lượng ảnh hưởng của xăng sinh học E10 đến tính kinh tế, kỹ thuật, phát thải và độ bền của các chi tiết trong động cơ đốt cháy cưỡng bức đang lưu hành tại Việt Nam sau thời gian chạy dài Nghiên cứu so sánh hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu và chi phí vận hành khi dùng E10 với xăng thông thường ở động cơ turbocharged, đồng thời phân tích sự thay đổi trong hiệu suất và đáp ứng vận hành Bên cạnh đó, công trình đánh giá mức mài mòn và độ bền của các chi tiết gặp phải sự tác động của xăng sinh học, từ đó xác định tác động của E10 đến tuổi thọ động cơ Mảng môi trường được xem xét bằng cách phân tích phát thải CO2, NOx và các chất hữu cơ và quan hệ của chúng với thời gian vận hành lâu, nhằm làm rõ lợi ích và thách thức của việc sử dụng E10 Kết quả mang lại các dữ liệu và khuyến nghị liên quan đến công nghệ động cơ, quy chuẩn nhiên liệu và chiến lược tiết kiệm năng lượng tại Việt Nam.
Đề tài này giúp người dùng vận hành động cơ chạy bằng xăng sinh học E10 một cách hiệu quả và an toàn, tối ưu hóa hiệu suất và khả năng vận hành của động cơ khi sử dụng nhiên liệu sinh học Kết quả nghiên cứu đóng góp vào hoạt động nghiên cứu và ứng dụng xăng sinh học, đồng thời là tài liệu tham khảo hữu ích cho các nghiên cứu về nhiên liệu thay thế và nhiên liệu sinh học ở Việt Nam.
Các nội dung chính của luận văn
Nội dung của đề tài bao gồm những vấn đề sau:
Tổng quan về nhiên liệu sinh học
Xây dựng và đánh giá ảnh hưởng của xăng E10 tới độ bềncủa động cơ ô tô
Nghiên cứu ảnh hưởng của xăng E10 tới độ bền của động cơ ô tô
Kết luận và kiến nghị.
TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC
Giới thiệu chung về nhiên liệu sinh học
1.1.1 Khái niệm về nhiên liệu sinh học
Nhiên liệu sinh học (NLSH) là loại nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc động thực vật Ví dụ như nhiên liệu này được chế xuất từ chất béo của động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa, dầu lạc, dầu bạch đàn), từ ngũ cốc (lúa mì, ngô, đậu tương, sắn), từ chất thải nông nghiệp (rơm rạ, phân) hoặc từ sản phẩm trong công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải).
1.1.2 Ưu nhược điểm của nhiên liệu sinh học
Thân thiện với môi trường, NLSH (nhiên liệu sinh học) giúp giảm thiểu tác động đến môi trường so với các loại nhiên liệu truyền thống NLSH sinh ra ít khí gây hiệu ứng nhà kính như CO2, CO và N2O, từ đó giảm phát thải khí nhà kính và cải thiện chất lượng không khí Nhờ vậy, việc sử dụng NLSH được xem là giải pháp năng lượng xanh, giúp giảm ô nhiễm môi trường và tăng cường hiệu suất năng lượng so với nhiên liệu truyền thống.
Nhiên liệu có khả năng tái tạo và được sản xuất từ nguồn gốc nông nghiệp và lâm nghiệp, có thể được hình thành và tái sinh trong quá trình sản xuất Điều này giảm sự lệ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ và than đá, đồng thời thúc đẩy an ninh năng lượng và phát triển kinh tế xanh.
Việc tận dụng phế phẩm nông nghiệp như rơm, rạ, thân cây và lá cây mang lại hai lợi ích chính: giảm giá thành nhiên liệu cho quá trình sản xuất và tăng giá trị của cây trồng thông qua tái sử dụng và chuyển đổi phế phẩm thành nguồn năng lượng sinh học hoặc nguyên liệu chế biến Áp dụng các giải pháp này giúp tối ưu hóa chu trình sản xuất nông nghiệp, giảm lãng phí và thúc đẩy hoạt động nông nghiệp bền vững.
Phát triển NLSH từ thực vật đòi hỏi diện tích canh tác lớn, khiến đất trồng dành cho cây lương thực bị thu hẹp và tạo áp lực cạnh tranh đất đai Sự cạnh tranh này có thể đẩy giá lương thực tăng lên trên thị trường nếu nguồn cung bị hạn chế Nếu quá trình triển khai không được quản lý và đánh giá tác động một cách hợp lý, nó có nguy cơ đe dọa đến an ninh lương thực quốc gia Vì vậy, để tối ưu hóa lợi ích của NLSH và giảm thiểu rủi ro, cần kế hoạch sử dụng đất bền vững, áp dụng công nghệ sản xuất hiệu quả và xem xét nguồn nguyên liệu thay thế hoặc luân canh cây trồng, nhằm duy trì cân bằng cung cầu lương thực.
Phát triển nhiên liệu có nguồn gốc từ động vật và thực vật gặp nhiều thách thức, nổi bật là sự phụ thuộc lớn vào điều kiện thời tiết và nguy cơ bùng phát dịch bệnh Khi điều kiện thời tiết không thuận lợi hoặc dịch bệnh lây lan, quá trình sản xuất không thể diễn ra liên tục, dẫn đến gián đoạn chu trình cung ứng và làm giảm hiệu suất của ngành nhiên liệu sinh học từ nguồn gốc động thực vật.
Công nghệ để đầu tư cho sản xuất tiên tiến (chế tạo từ lignin
NLSH khó cất giữ và bảo quản hơn so với nhiên liệu truyền thống (dễ bị biến tính phân hủy theo thời gian).
Tùy theo lợi thế về nguyên liệu của từng quốc gia, người ta lựa chọn các loại nguyên liệu phù hợp để sản xuất nhằm tối ưu hóa hiệu quả và tính bền vững của quy trình sản xuất Dựa trên nguồn nguyên liệu, NLSH được chia thành ba thế hệ, thể hiện sự tiến hóa của công nghệ và sự đa dạng hóa nguồn cung nguyên liệu theo thời gian.
Thế hệ đầu tiên của NLSH được sản xuất từ các nguyên liệu dùng làm lương thực, điển hình là những thành phần chứa tinh bột, đường, mỡ động vật và dầu thực vật Việc lựa chọn các nguyên liệu thực phẩm phổ biến ở giai đoạn đầu cho thấy nguồn gốc và cơ sở sản xuất của NLSH dựa trên những thành phần có sẵn, dễ tiếp cận và phù hợp với quy trình chế biến.
NLSH thế hệ thứ hai không chỉ dựa vào đường, tinh bột và dầu như thế hệ trước mà còn khai thác mọi hình thức sinh khối chứa lignocellulose Các loại cỏ cây, phế phẩm công nghiệp và nông nghiệp có thể được chuyển đổi qua các quy trình hóa sinh và nhiệt hóa để sản xuất năng lượng sinh học Việc mở rộng nguồn sinh khối giúp tăng tính linh hoạt, tối ưu hóa hiệu quả và bền vững cho công nghệ NLSH thế hệ thứ hai.
NLSH thế hệ thứ ba có nguồn gốc từ tảo, đặc biệt là vi tảo, có khả năng sản xuất dầu với năng suất cao gấp 15–30 lần so với cây trồng thông thường Chu kỳ thu hoạch của vi tảo rất ngắn, chỉ từ 1 đến 10 ngày, cho phép thu hoạch liên tục và đạt năng suất cao.
Một số loại nhiên liệu sinh học điển hình
NLSH được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới hiện nay là xăng sinh học và diesel sinh học Xăng sinh học dùng cho động cơ xăng có thể kể đến như biomethanol và bioethanol, đặc biệt là bioethanol, được sử dụng rất rộng rãi
Biomethanol là một loại cồn sinh học, có thể sản xuất từ khí tổng hợp, chiết xuất từ nguyên liệu sinh khối Tuy nhiên, quá trình tổng hợp methanol diễn ra trong một pha lỏng, điều này giúp nâng sản lượng methanol cao hơn Biomethanolcó thể sử dụng như một nhiên liệu thay thế trong động cơ đốt cháy cưỡng bức do chỉ số ốctan cao Tương tự với bioethanol, biomethanol có áp suất bay hơi thấp, mật độ năng lượng thể tích thấp(bằng một nửa so với xăng truyền thống) Biomethanol có thể được hòa trộn lên tới 10%-20% trong hỗn hợp với xăng.
Methanol đã được sử dụng để thay thế hoặc bổ sung vào xăng cho động cơ ô tô từ những năm 1930, đặc biệt trong các cuộc đua Grand Prix và Indianapolis 500 Methanol có nhiều ưu điểm như dễ thay thế, quen thuộc và dễ chế tạo Nếu động cơ được thiết kế để chạy hoàn toàn bằng methanol thì sẽ cho hiệu suất và khí thải tốt hơn so với động cơ dùng xăng Để làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong có thể dùng M100 (methanol nguyên chất), nhưng thực tế thường dùng M85 (85% methanol và 15% xăng) Để dùng M85 (với trị số octane khoảng 102), xe phải được thiết kế hoặc điều chỉnh cho phù hợp: tỷ số nén, hệ thống nạp thải thay đổi, dầu bôi trơn phải chịu được sự ăn mòn của methanol Trên các xe dùng nhiên liệu hỗn hợp methanol và xăng thường được trang bị cảm biến nhận biết tỷ lệ methanol để gửi tín hiệu tới ECU điều chỉnh thời điểm đánh lửa và lượng khí nạp cho phù hợp.
Methanol, dù được xem là nguồn nhiên liệu thay thế tiềm năng, vẫn có một số nhược điểm đáng lưu ý Giá thành đầu tư ban đầu cho hệ thống và cơ sở hạ tầng lưu trữ cao hơn xăng, làm tăng chi phí vốn và khởi tạo quá trình sử dụng methanol Mật độ năng lượng thấp hơn xăng trong suốt quá trình vận hành dẫn đến phạm vi di chuyển và hiệu suất thấp hơn, đồng thời yêu cầu bình nhiên liệu có thể tích lớn hơn để dự trữ đủ lượng methanol cho các hành trình dài Bên cạnh đó, khó quan sát quá trình cháy của methanol sotto điều kiện thông thường khiến việc nghiên cứu và tối ưu quá trình đốt trở nên thách thức; do đó cần có các quy trình hướng dẫn để khống chế độc tính và đảm bảo an toàn vận hành khi dùng methanol làm nhiên liệu.
Methanol được sản xuất từ khí thiên nhiên thông qua quá trình hoá hơi, trong đó thành phần lưu huỳnh có trong khí thiên nhiên được lọc sạch để đảm bảo chất lượng và tuổi thọ thiết bị Sau khi được làm sạch, khí thiên nhiên phản ứng với hơi nước ở điều kiện áp suất và nhiệt độ cao để hình thành hỗn hợp CO và H2 Hỗn hợp này sau đó được đưa vào quá trình tổng hợp có xúc tác để chuyển đổi thành methanol (CH3OH) Quá trình này được tối ưu bằng hệ thống điều khiển nhiệt độ, áp suất và lưu lượng, nhằm tăng năng suất và giảm chi phí sản xuất methanol.
H 2 Những thành phần này được đưa vào bộ xúc tác để điều chế ra methanol.
Buồng hoá hơi CO + H2 Bộ xúc tác
Ethanol (C2H5OH) là hợp chất hữu cơ nằm trong dãy đồng đẳng của ancol metylic Ethanol là chất lỏng không màu, có mùi thơm dễ chịu và đặc trưng, vị cay và nhẹ hơn nước, dễ bay hơi Nhiệt độ sôi của ethanol là 78,39 o C, và nhiệt độ đóng băng của nó là -114,15 o C Ethanol dễ cháy; khi cháy không có khói và ngọn lửa có màu xanh da trời Ethanol được chế biến thông qua quá trình lên men các sản phẩm hữu cơ như tinh bột, cellulose và lignocellulose.
Bioethanol được sản xuất thông qua quá trình lên men từ các nguyên liệu nông nghiệp như ngô, sắn, mía, khoai tây, nho và củ cải đường Các sản phẩm thừa hoặc phụ phẩm của nông nghiệp, thậm chí cả một số nguồn từ chế biến sữa như phô mai, cũng có thể được sử dụng làm nguồn nguyên liệu cho ethanol Ngoài ra, ethanol còn có thể được sản xuất từ gỗ nhờ cellulose, mở rộng nguồn cung cấp nhiên liệu sinh học từ vật liệu cellulosic Quá trình này giúp khai thác nguồn nhiên liệu tái tạo, giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và thúc đẩy phát triển bền vững.
Ethanol tinh khiết ít được dùng làm nhiên liệu, thường được pha với xăng để làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong Hiện nay ethanol được sử dụng ở một số nước thành viên EU như Tây Ban Nha và Pháp Để tránh các vấn đề về ăn mòn do nước có mặt trong hỗn hợp ethanol/xăng, người ta trộn ETBE (ethyl tert-butyl ether) vào xăng sinh học nhằm tăng độ ổn định của nhiên liệu và giảm nguy cơ ăn mòn.
ETBE có thể được pha trộn tối đa 15% vào xăng ở thị trường châu Âu, trong khi bioethanol có thể trộn với xăng hóa thạch ở mức lên đến 20% để tạo nhiên liệu mà không cần cải tiến động cơ Ở Thụy Điển, hỗn hợp E85 có tỷ lệ bioethanol cao đang được sử dụng trên các phương tiện nhiên liệu linh hoạt (FFV), và động cơ được cải tiến để hoạt động tốt với E85, xăng hoặc bất kỳ tỷ lệ pha trộn nào của hai nhiên liệu này [1].
Ngoài ra propanol và butanol cũng có thể được sử dụng làm xăng sinh học.
Biodiesel là một dạng nhiên liệu thay thế diesel có nguồn gốc từ dầu thực vật hoặc mỡ động vật Về mặt hóa học, biodiesel là methyl ester hoặc ethyl ester của các axit béo Để sản xuất biodiesel, người ta pha khoảng 10% methanol vào dầu thực vật và dùng các chất xúc tác như hydroxide kali (KOH), hydroxide natri (NaOH) và các ancolat Ở áp suất thông thường và nhiệt độ khoảng 60°C, liên kết este của glycerin trong dầu thực vật bị phá hủy và các axit béo được este hóa với methanol Chất glycerin hình thành được tách ra khỏi biodiesel So với diesel truyền thống, biodiesel có những ưu điểm được nêu.
Quá trình cháy sạch diễn ra nhờ khoảng 11% khối lượng oxy trong nhiên liệu, chỉ số xê-tan cao và hàm lượng lưu huỳnh thấp, đồng thời giảm thiểu hydrocarbon thơm Nhờ đó phát thải HC (kể cả HC mạch vòng), CO, SOx và PM được giảm đáng kể, đồng thời động cơ ít đóng cặn hơn.
- Có khả năng tự phân hủy và không độc (phân hủy nhanh hơn diesel 4 lần, phân hủy 80 - 85% trong nước sau 28 ngày)
- Có điểm chớp cháy cao hơn diesel, đốt cháy hoàn toàn, an toàn trong bảo quản và sử dụng
- Biodiesel có tính bôi trơntốt
LPG là tên viết tắt của khí dầu mỏ hoá lỏng Liquefied Petroleum Gas, là hỗn hợp Hydrocarbon với hai thành phần chính là Butan (C4H10) và Propan (C3H8)
C5H12và phần nặng hơn(% mol)
Do thành phần chủ yếu của LPG là propane và butane nên tính chất của LPG là sự cộng hưởng của hai chất này LPG là một chất lỏng không màu, không mùi (nhưng được bổ sung mùi đặc trưng để dễ phát hiện khi có sự cố rò rỉ), có nhiệt lượng lớn và nhiệt độ ngọn lửa cao, dao động từ khoảng 1.890 đến 1.935 °C Các đặc tính nổi bật của LPG bao gồm tính bay hơi và tích trữ ở trạng thái lỏng dưới áp suất, sự dễ bắt lửa khi gặp nguồn nhiệt và yêu cầu lưu ý về an toàn trong quá trình lưu trữ và sử dụng.
- Tỉ trọng nhẹ hơn nước: 0.53 đến 0.58kg/lít
- Nhiệt trị thấp: QH = 46MJ/kg (tương đương 11.000 Kcal/kg).
- Tỉ số không khí/nhiên liệu A/F: 15,5.
- Tỉ lệ hóa hơi của khí lỏng trong không khí tăng thể tích khoảng 250 lần.
- Nhiệt độ ngọn lửa khi cháy:
+ Propane: 1935 o C Ở điều kiện nhiệt độ thông thường, LPG được hóa lỏng ở áp suất 6-8atm
LPG là nhiên liệu sạch và không độc hại, nhưng không nên hít vào với lượng lớn vì có thể gây say hoặc ngạt thở Sản phẩm cháy của LPG chỉ là CO2 và hơi nước, không chứa hợp chất lưu huỳnh và chì, NOx ở mức thấp và không gây ô nhiễm môi trường; LPG an toàn khi tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm và không ăn mòn thiết bị sử dụng Sản phẩm cháy không để lại cặn cacbon nên giúp tăng thời gian sử dụng dầu nhờn và giảm mài mòn xilanh Về hiệu suất nhiệt, LPG có năng suất toả nhiệt cao hơn so với các nhiên liệu truyền thống; nhiệt trị của LPG cao hơn xăng và cao gấp đôi các nhiên liệu khác là methanol và ethanol Trị số octan theo phương pháp nghiên cứu (RON)/phương pháp động cơ (MON) của LPG (Butan: 92/89, Propan: 112/96) cao hơn xăng không chì từ 5 đến 12 đơn vị, do đó ước tính tăng 3–5% hiệu suất nhiệt theo lý thuyết Với đặc tính chống kích nổ rất cao, hiệu suất và công suất động cơ được tối ưu hóa.
Nguồn LPG chủ yếu là sản phẩm phụ của nhà máy chế biến dầu mỏ và nhà máy phân tách khí LPG được hóa lỏng ở một áp suất nhất định để lưu trữ và vận chuyển ở dạng lỏng; khi ở áp suất khí quyển, LPG sẽ hóa hơi và được sử dụng ở dạng khí LPG là sản phẩm thương mại có thành phần chủ yếu gồm 70/30% đến 50/50% giữa butan và propan LPG không màu, không mùi, không vị; tuy nhiên trong quá trình chế biến được pha thêm Ethyl mercaptan để tạo mùi đặc trưng giúp dễ phát hiện rò rỉ Nồng độ mùi được điều chỉnh đủ để nhận biết rò rỉ trước khi LPG hình thành hỗn hợp dễ cháy nổ.
Hình 1.1 Quy trình sản xuất khí hoá lỏng LPG
Khí thiên nhiên là một loại nguồn nhiên liệu phong phú và có chi phí thấp, với mức phát thải khi cháy thấp hơn diesel và xăng Nó có nhiều ưu điểm, có thể thay thế hoàn toàn xăng nếu động cơ được cải tiến cho phù hợp, mang lại hiệu suất tốt hơn và khí thải giảm so với chạy bằng xăng Tuy nhiên, việc lưu trữ khí đòi hỏi bình chứa có dung tích lớn và áp suất cao để cung cấp đủ năng lượng Khí thiên nhiên có hai loại chính là khí thiên nhiên nén (CNG) và khí thiên nhiên hoá lỏng (LNG) Thành phần chính của khí thiên nhiên là methane (CH4) chiếm khoảng 84%, còn trong khi xăng là 92-100, vì vậy khả năng chống kích nổ cao hơn, có thể nâng cao tỉ lệ nén để tăng hiệu suất của động cơ.
Xăng sinh học
Xăng sinh học là sự pha trộn giữa xăng và cồn sinh học, phổ biến nhất hiện nay là hỗn hợp xăng và ethanol Xăng ethanol có những đặc tính nổi bật giúp giảm sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch và dễ hòa trộn với xăng truyền thống Các đặc điểm đáng chú ý của xăng ethanol bao gồm độ bay hơi phù hợp, khả năng đốt cháy hiệu quả và ảnh hưởng đến hiệu suất động cơ tùy theo tỷ lệ pha trộn Tuy nhiên, việc sử dụng xăng sinh học ở các tỷ lệ pha trộn khác nhau đòi hỏi lưu ý về bảo dưỡng động cơ và sự tương thích với hệ thống nhiên liệu để đảm bảo hiệu quả vận hành và tuổi thọ động cơ.
Ẩn nhiệt hóa hơi của ethanol là 20,06 kcal/kg, cao hơn đáng kể so với của xăng ở mức 7,78 kcal/kg Trong cùng điều kiện, xăng sinh học khi bay hơi sẽ làm giảm nhiệt độ nhiều hơn so với xăng thông thường, và sự hạ nhiệt độ này khiến mật độ khí nạp tăng lên, giúp lượng khí nạp mới vào động cơ lớn hơn.
Ethanol có chỉ số octan cao, nên khi pha vào xăng sẽ tăng chỉ số octan của hỗn hợp nhiên liệu Nhờ tăng chỉ số octan, hỗn hợp xăng-ethanol có thể tăng tỷ số nén của động cơ, từ đó ảnh hưởng đến hiệu suất và vận hành của động cơ.
Ethanol chứa oxy trong phân tử của nó nên tỷ lệ không khí/nhiên liệu (A/F) của hỗn hợp xăng-ethanol thấp hơn so với xăng thuần Ví dụ, nhiên liệu chứa 10% ethanol yêu cầu A/F khoảng 14,1:1, trong khi A/F của xăng gốc là 14,7:1.
- Ethanol có tốc độ cháy nhanh hơn và giới hạn cháy rộng hơn xăng.
- Tính an toàn trong tồn trữ và vận chuyển của ethanol cao hơn so với xăng nhờ khả năngbay hơi thấp hơn và điểm bắt cháy lớn.
Trong xăng, sự phân tách pha xảy ra khi hàm lượng nước vượt quá ngưỡng cho phép Nhiên liệu xăng sinh học có khả năng hấp thụ nước đáng kể mà không gây phân tách pha nhờ khả năng hòa tan nước trong ethanol cao; tuy nhiên, khi lượng nước quá cao, nước và phần lớn ethanol sẽ phân tách và lắng xuống ở đáy thùng nhiên liệu Lượng nước có thể được hấp thụ vào xăng sinh học mà không gây phân tách pha thay đổi từ 0,3-0,5% thể tích, tuỳ thuộc vào nhiệt độ.
Nhiệt trị của ethanol (21,2 MJ/L) thấp hơn nhiều so với xăng (30,1 MJ/L); vì vậy khi pha ethanol ở tỷ lệ lớn, lượng năng lượng cung cấp cho động cơ sẽ giảm, dẫn đến giảm công suất và hiệu suất đốt cháy Do đặc tính này, việc tối ưu hóa tỷ lệ pha ethanol và điều chỉnh hệ thống phun nhiên liệu là cần thiết để duy trì công suất mong muốn khi sử dụng nhiên liệu có chứa ethanol cao.
- Lượng phát thải các chất độc hại giảm đáng kể khi sử dụng NLSH Ngoài ra, NLSH phân huỷ sinh học nhanh, ít gây ô nhiễm nguồn nước và đất.
1.3 1 Chỉ tiêu chất lượng của ethanol dùng để pha vào xăng Để có thể pha vào xăng RON92, ethanol cần đạt được các chỉ tiêu nhất định
Bảng 1.2 đưa ra chất lượng của ethanol dùng để pha vào xăng.
Bảng 1.2 Các chỉ tiêu chất lượng của ethanol dùng để pha với xăng [5]
TT Tên chỉ tiêu Giới hạn
3 Hàm lượng nhựa đã rửa qua dung môi, mg/100ml, max