Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của tỉ số nén đến tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ sử dụng nhiên liệu xăng ethanol

Song song với việc hoàn thiện các hệ thống của động cơ đốt trong thay đổi được tỷ số nén để nâng cao hiệu suất nhiệt, giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm thiểu ô nhiễm môi trường thì các dự á

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHAN THÀNH TÀI

NGHI N CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỈ SỐ NÉN ĐẾN TÍNH NĂNG KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ

SỬ DỤNG NHI N LIỆU XĂNG - ETHANOL

UẬN VĂN THẠC S NGÀNH CƠ HÍ ĐỘNG ỰC

Đà Nẵng - Năm 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Công trình được phát triển trên động cơ Diesel D28 có tỷ số nén thay đổi là đề tài luận văn cao học của khóa K32,chuyên ngành Kỹ thuật cơ khí động lực của Kỹ sư Lê Đức Trọng Nguyễn và

đề tài “ Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống đánh lửa cho động cơ một xy lanh có

tỷ số nén thay đổi” của Kỹ sư Đỗ Phú Ngưu

Vì vậy, các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là hoàn toàn trung thực, không sửa đổi và chưa được công bố ở trong bất kỳ công trình trước đây

Tác iả luậ vă

P a T à Tài

Sau một thời gian học tập và thực hiện luận văn Thạc sĩ kỹ thuật, ngoài sự nổ lực của bản thân, tác giả chân thành cảm ơn các thành viên thực hiện trong nhóm đề tài luận văn tốt nghiệp thực hiện trên động cơ Diesel D28, đến nay bản luận văn đã hoàn thành

Tác giả vô cùng biết ơn quý thầy trong Khoa Cơ khí Giao thông - Trường ại học Bách Khoa à Nẵng, đặc biệt là Thầy hướng dẫn PGS TS Dương Việt Dũng đã giúp đỡ nhiệt tình và đóng góp quan trọng trong định hướng nghiên cứu của đề tài

Do hạn chế về khả năng, đề tài được thực hiện mới hoàn toàn, trong điều kiện thiếu thiết bị kiểm thử, thời gian cũng như nguồn thông tin nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong tiếp tục nhận được những ý kiến đóng góp để luận văn được hoàn thiện hơn

Xin trân trọng cảm ơn!

Tác giả luận văn

P a T à Tài

Luận văn trình bày kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần nhiên liệu , các thông số kết cấu của động cơ thay đổi tỷ số nén, vận hành động cơ đến quá trình cháy và tính năng của động cơ thay đổi nhiên liệu cháy ( từ động cơ sử dụng nhiên liệu Diesel sang động cơ Xăng) , đánh lửa cưỡng bức chạy bằng nhiên liệu Xăng pha Ethanol Góc đánh lửa sớm tối ưu của động cơ D28là 200

đồng thời thay đổi tỷ số nén nằm trong dãy : 9.75 , 10 , 10.25 , 10.5 , 11 , thì cho

ta thấy động cơ ổn định trong khoảng từ 9.75 đến 10.5 trong phạm vi tốc độ 800 vòng/phút đến 1600 vòng/phút

EXECUTIVE SUMMARY

The thesis presents the results of the study on the effect of fuel composition, engine performance parameters, compression ratios, engine operation on combustion and the characteristics of the combustion engine from diesel engine

to gasoline engine), fueled by Ethanol fuel The optimum ignition timing of the D28 is 200 and the compression ratio in the range 9.75, 10, 10.25, 10.5, 11 shows the steady state of the engine It shows that the engine is stable between 9.75 and 10.5 in the range micro speed 800 rpm to 1600 rpm

MỞ ĐẦU 1

1.Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 1

3 ối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu 3

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3

6 Cấu trúc của luận văn 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 5

1.1 SỰ CẦN THIẾT PHẢI NGHI N CỨU VÀ ỨNG DỤNG NHI N IỆU SINH HỌC 5

1.1.1 Tính cấp thiết 5

1.1.2 Các loại nhiên liệu sinh học đã và đang được nghiên cứu sử dụng cho phương tiện giao thông vận tải 6

1.1.2.1 Nhiên liệu lỏng 6

1.1.2.2 Khí sinh học (Biogas) 7

1.1.2.3 Nhiên liệu sinh học rắn 7

1.2.Tính chất lý hóa của xăng pha Ethanol 7

1.2.1 Giới thiệu chung về Ethanol 7

1.2.2 Thành phần hóa học và tính chất lý hóa 9

1.2.2.1 Thành phần hóa học 9

1.2.2.2 Tính chất lý hóa của Ethanol 9

1.2.3 ặc trưng của hổn hợp Ethanol-xăng 10

1.2.3.1.Ưu điểm của Ethanol so với xăng 10

1.2.3.2.Nhược điểm của Ethanol so với xăng 10

1.3 Thành phần pha chế nhiên liệu thực nghiệm 11

1.3.1.Phương pháp sản xuất Ethanol (Cồn tuyệt đối) 11

1.3.2.1 Tiêu chuẩn Việt Nam về etanol nhiên liệu biến tính 12

1.3.2.2 ặc tính kỹ thuật của nhiên liệu E10 13

1.4 Tình hình sản xuất ethanol (và xăng sinh học) trên thế giới và ở Việt Nam 16

1.4.1Tình hình sử dụng nhiên liệu sinh học ở Việt Nam 16

1.4.1.1Vấn đề sản xuất Ethanol ở Việt Nam 16

1.4.1.2Tình hình cung cấp và nhu cầu cồn tại Việt Nam 18

1.4.2 Tình hình sản xuất ethanol (và xăng sinh học) trên thế giới 20

2.1 Giới thiệu về động cơ đốt trong truyền thống 24

2.1.1 ịnh nghĩa 24

2.1.2 Phân loại 24

2.1.2 Một số thuật ngữ và khái niệm thông dụng 26

2.1.3 Nguyên lý làm việc động cơ đốt trong pittông 27

2.1.3.1 ộng cơ xăng 4 kỳ 28

2.1.3.2 ộng cơ Diesel 4 kỳ không tăng áp 31

2.1.4 Các bộ phận cơ bản của động cơ đốt trong: 33

2.2 ặc tính kết cấu động cơ thí nghiệm một xylanh có tỷ số nén thay đổi 46

2.3 Tính toán gia công pittong chính 49

2.3.1 Cơ sở lý thuyết 49

2.3.2 Gia công pittong chính 49

2.4 Hệ thống đánh lửa được trang bị trên động cơ thí nghiệm 1 xylanh 52

2.4.1 Phương án thiết kế tương tự HT L bán dẫn không tiếp điểm của ô tô 52

2.4.2 Hệ thống đánh lửa thiết kế: 53

2.5 iều chỉnh thay đổi thể tích buồng cháy động cơ thí nghiệm một xylanh có tỷ số nén thay đổi 53

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHI N IỆU CHO ĐỘNG CƠ D28 SỬ DỤNG NHI N LIỆU XĂNG 58

3.1 Tính toán nhiệt kiểm nghiệm động cơ D28 58

3.1.1 Các số liệu ban đầu 58

3.1.2 Các thông số chọn 58

3.1.3 Tính toán kiểm nghiệm đường kính xylanh động cơ D28 59

3.2 Tính toán nhiệt khi động cơ D28 sử dụng nhiên liệu xăng 66

3.2.1 Các số liệu ban đầu 66

3.2.2 Các thông số chọn 66

3.2.3 Tính toán các chu trình công tác 67

3.3.Tính toán thiết kế bộ hoà trộn 73

CHƯƠNG 4 NGHI N CỨU THỰC NGHIỆM 77

4.1 MỤC ÍCH THỬ NGHIỆM 77

4.2 ỐI TƯỢNG THỬ NGHIỆM 77

4.3 QUY TRÌNH V PH M VI THỬ NGHIỆM 78

4.3.1 Quy trình thực nghiệm 78

4.3.2 Phạm vi thử nghiệm 78

4.4.1 Giới thiệu về thiết bị thử công suất động cơ 78

4.4.2 Trang thiết bị thử nghiệm 79

4.4.2.1 Hệ thống đo lường 79

4.4.2.2 Phanh thủy lực 79

1 ường nước vào, 2 Nhãn mác, 3 Buồng gây tải, 4 Trục phanh nước, 5 ường nước ra, 6 Ống dẫn nước, 7 Van tải, 8 Vành tốc độ, 80

9 Núm vú mỡ, 10 Trục 80

4.4.2.3 Các tín hiệu cảm biến đầu vào 80

4.4.2.4 Các thiết bị xử lý tín hiệu 86

4.4.2.5 Tổng quan phần mềm 88

4.5 Kết quả thử nghiệm 90

4.5.1 Kết quả đo công suất, momen động cơ sử dụng nhiên liệu E10 trên băng thử tải 90

4.5.2 Kết quả đo công suất, momen động cơ sử dụng nhiên liệu E5 trên băng thử tải 91 4.5.3 Kết quả đo suất tiêu hao nhiên liêu cơ sử dụng nhiên liệu E10, E5 trên băng thử tải 93

KẾT LUẬN CHUNG 95

1 ÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM 95

2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Ề T I 95

3 KIẾN NGHỊ 96

DANH MỤC T I LIỆU THAM KHẢO 97

Hình 1.1 Cấu trúc phân tử của Ethanol 9

Hình 1.2 Sơ đồ sản xuất ethanol từ xenluloza 12

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của động cơ đốt trong 26

Hình 2.2 Nguyên lý làm việc động cơ đốt trong pittông sử dụng xăng 28

Hình 2.3 ồ thị công động cơ xăng 4 kỳ 28

Hình 2.4 ồ thị pha phân phối khí 29

Hình 2.5 Nguyên lý làm việc động cơ diesel 4 kỳ không tăng áp 31

Hình 2.6 ồ thị công động cơ diesel 4 kỳ 31

Hình 2.7 Bộ phận cố định trong động cơ 34

Hình 2.8 Thân xy lanh và lót xy lanh a xy lanh đúc liền với khối xy lanh b.Lót xy lanh khô 35

Hình 2.9 Nhóm pittông – thanh truyền – trục khuỷu 36

Hình 2.10 Kết cấu pittông 37

Hình 2.11 Các biên dạng đỉnh pitttông động cơ xăng và diesel 37

Hình 2.12 Thanh truyền 39

Hình 2.13 Kết cấu trục khuỷu 39

Hình 2.14 Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte ướt 41

Hình 2.15 Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte khô 42

Hình 2.16 Sơ đồ cấu tạo hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel 44

Hình 2.17 Sơ đồ cấu tạo hệ thống nhiên liệu động cơ Xăng 45

Hình 2.18 ộng cơ sau khi gia công 47

Hình 2.19 Cơ cấu cần liên động điều chỉnh độ mở cánh bướm ga ( Bộ chế hòa khí ) 48 Hình 2.20 Pittông chính của động cơ thí nghiệm 1 xilanh có tỷ số nén thay đổi khi động cơ hoạt động theo phương pháp tự cháy 50

Hình 2.21 Pittông chính của động cơ thí nghiệm 1 xilanh có tỷ số nén thay đổi khi động cơ hoạt động theo phương pháp đốt cháy cưỡng bức 51

Hình 3 1 Các loại bộ hoà trộn 73

Hình 3 2 Bộ hoà trộn trực giao 74

Hình 4.1 Các bộ phận của băng thử công suất POWER TEST 500HP 79

Hình 4.2 Cấu tạo phanh thủy lực 80

Hình 4.3 Cảm biến lực cánh tay đòn 81

Hình 4.4 Cảm biến tốc độ 82

82

Hình 4.6 Cảm biến áp suất nhớt 83

Hình 4.7 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 84

Hình 4.8 Cảm biến nhiệt độ nước phanh thủy lực 84

Hình 4.9 Cảm biến áp suất nước vào 85

Hình 4.10 Hệ thống điều khiển ga tự động 85

Hình 4.11 Biến tần điều khiển động cơ điện 86

Hình 4.12 Thiết bị hiệu chuẩn cảm biến lực 87

Hình 4.13 Máy tính để thu thập xử lý tín hiệu 87

Hình 4.14 Giao diện phần mềm 88

Hình 4.15 Giao diện chương trình chạy thử nghiệm thủ công 89

Hình 4.16 Giao diện chương trình chạy thử nghiệm tự động 89

Hình 4.17 ồ thị thể hiện mối quan hệ giữa công suất và số vòng quay động cơ 90

Hình 4.18 ồ thị thể hiện mối quan hệ giữa Momen và số vòng quay động cơ 91

Hình 4.19 ồ thị thể hiện mối quan hệ giữa công suất và số vòng quay động cơ 92

Hình 4.20 ồ thị thể hiện mối quan hệ giữa Momen (Nm) và số vòng quay động cơ 92 Hình 4.21 ồ thị thể hiện mối quan hệ giữa suất tiêu hao nhiên liệu với số vòng quay động cơ sử dụng E10 93

Hình 4.22 ồ thị thể hiện mối quan hệ giữa suất tiêu hao nhiên liệu với số vòng quay động cơ sử dụng E5 94

Bảng 1.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với ethanol nhiên liệu biến tính 8

Bảng 1.2 Kết quả phân tích của mẫu xăng sinh học E10 13

Bảng 1.3: Tiêu chuẩn chất lượng cơ sở của xăng E10 15

Bảng 1.4 Sản lượng cồn của các vùng kinh tế năm 2000 [7] 16

Bảng 1.5 Yêu cầu kỹ thuật đối với ethanol nhiên liệu biến tính [7] 17

Bảng 2.1 Thông số điều chỉnh tỷ số nén khi thay đổi pittông phụ thứ nhất 54

Bảng 2.2 Thông số điều chỉnh tỷ số nén khi thay đổi pittông phụ thứ hai 56

Bảng 3.1 Thông số ban đầu 58

Bảng 3.2 Thông số chọn 58

Bảng 3.3 Thành phần các nguyên tố C, H, O trong nhiên liệu xăng 60

Bảng 3.4 Các hệ số của phương trình tính toán Tz. 63

Bảng 3.5 Bảng hệ số tổn thất dựa vào các loại động cơ 65

Bảng 3.6 Thông số ban đầu 66

Bảng 3.7 Thông số chọn 66

Bảng 3.8 Bảng giá trị an 75

Bảng 4.1 Kết quả đo thực nghiệm công suất, momen động cơ 1 xylanh sử dụng xăng E10 90

Bảng 4.2 Kết quả đo thực nghiệm công suất, momen động cơ 1 xylanh sử dụng xăng E5 91

Bảng 4.3 Kết quả đo thực nghiệm suất tiêu hao nhiên liệu động cơ 1 xylanh sử dụng xăng E10 93

Bảng 4.4 Kết quả đo thực nghiệm Momen động cơ 1 xylanh sử dụng xăng E5 94

Ne [Kw] Công suất động cơ

N [Vòng/phút] Nhiệt độ sấy nóng môi chất mới

Ta [K] Nhiệt độ môi chất cuối quá trình nạp

Cm [m/s] Tốc độ trung bình của pittông

mC [KJ/Kmol0K] Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình môi chất tại z

n1 [-] Chỉ số nén đa biến trung bình

B [-] Phân tử lƣợng của Butane

P [-] Phân tử lƣợng của Propane

0 [-] Hệ số biến đổi phân tử lý thuyết

 [-] Hệ số biến đổi phân tử thực tế

z [-] Hệ số biến đổi phân tử tại z

z [-] Hệ số lợi dụng nhiệt tại z

b [-] Hệ số lợi dụng nhiệt tại b

Ở ĐẦU

1 ý do c ọ ề tài

Nhiên liệu sinh học tại Mỹ, Braxin và một số quốc gia khác chủ yếu là ethanol được sản xuất từ quá trình lên men mía đường và bắp ứng trước nguy cơ của sự phát triển dân số, lệ thuộc nguồn năng lượng hóa thạch và sự biến đổi khí hậu toàn cầu tại Mỹ và nhiều nơi khác đang có nhiều chương trình dự án phát triển công nghiệp sản xuất nhiên liệu sinh học, chủ yếu là ethanol

Ngày nay chủ yếu tập trung vào các mục tiêu chính là nâng cao hiệu quả làm việc của động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu và giảm mức khí thải độc hại Các giải pháp để đạt được các mục tiêu trên bao gồm nghiên cứu cải thiện và nâng cao hiệu quả quá trình cháy Chúng ta đều biết hiệu suất của quá trình cháy phụ thuộc rất lớn vào tỷ số nén, tỷ số nén cao thì quá trình cháy diễn ra càng triệt để Tuy nhiên đối với các động cơ xăng thì không thể tăng mãi tỷ số nén bởi nếu tỷ số này lớn thì hỗn hợp nhiên liệu xăng và không khí khi đi vào bên trong buồng đốt có thể tự bốc cháy mà không cần đến bugi đánh lửa và gây nên hiện tượng kích nổ trong động cơ và dẫn đến giảm công suất của động cơ và có thể gây nên hư hỏng động cơ

Tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường luôn là mục tiêu nghiên cứu của ngành động cơ và ô tô Song song với việc hoàn thiện các hệ thống của động cơ đốt trong thay đổi được tỷ số nén để nâng cao hiệu suất nhiệt, giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm thiểu ô nhiễm môi trường thì các dự án, các chương trình nghiên cứu tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế mà cụ thể là nguồn nhiên liệu sinh học đã và đang được các nhà khoa học tại Brazil, Mỹ, Thái Lan, Trung Quốc, Ấn ộ tập trung nghiên cứu ể góp phần nghiên cứu và đánh giá tính năng hiệu quả của việc sử dụng nhiên liệu sinh học hiện

nay, tác giả quyết định chọn đề tài có tên là “N i cứu thực nghiệm ảnh

ưởng của tỷ số é ế t ă i tế kỹ thuật của ộ c sử dụng

i iệu xă -ethanol” với nội dung có ý nghĩa to lớn và hết sức cấp thiết;

không những góp phần làm đa dạng hóa nguồn nhiên liệu sạch dùng cho động

cơ đốt trong khi dầu mỏ đang cạn kiệt, mà còn góp phần nghiên cứu pha chế nhiên liệu sinh học từ Ethanol với tỉ lệ 10% với xăng Ron95 trên thị trường hiện nay để sử dụng hiệu quả trên động cơ xăng nhằm tiết kiệm lượng xăng nhập khẩu cho Việt Nam

2 ục c i cứu

+ Khảo sát một số tính chất của xăng-ethanol ( E10, E5)

+ ánh giá tính kinh tế kỹ thuật của động cơ sử dụng xăng-ethanol khi thay đổi tỷ số nén

3 Đối tượ và p ạm vi i cứu

- ối tượng nghiên cứu: động cơ một xy lanh ây là động cơ một xylanh, không tăng áp, làm mát bằng nước, động cơ này sử dụng 2 xupap (1 nạp, 1 thải), buồng cháy thống nhất, sử dụng hỗn hợp nhiên liệu pha 10%, 5%

Ethanol với xăng RON95

-Thông số kỹ thuật:

4 Các tiếp cậ , p ư p áp i cứu

Các tiếp cậ

ề tài được thực nghiệm với các trang thiết bị hiện đại và có tính đồng

bộ cao, bằng việc sử dụng hệ thống băng thử công suất POWER TEST 500HP tại xưởng X2 sửa chữa ô tô thuộc đơn vị 387- Cục kỹ thuật quân khu địa chỉ

số 120 Nguyễn Văn Thoại TP à Nẵng Với hệ thống bao gồm các trang thiết

bị có tính đồng bộ cao, đây là điều kiện tốt nhất để có thể đánh giá một cách khoa học về những tác động ảnh hưởng của nhiên liệu sinh học E10 đến các tính năng động lực của động cơ thay đổi được tỷ số nén

Công đoạn pha chế nhiên liệu xăng sinh học được sự hỗ trợ từ PTN Khoa Hóa trường ại Học Bách Khoa, đảm bảo độ chính xác về % thể tích pha trộn Ethanol với xăng Ron95

Việc phân tích thành phần các tính chất lý hóa của nhiên liệu xăng sinh học được thử nghiệm tại Phòng thử nghiệm tại Trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn

đo lường chất lượng

P ư p áp i cứu

Trọng tâm đến việc thực nghiệm nhiều hơn nhằm để đánh giá ảnh hưởng của nhiên liệu xăng E10, E5 đến tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ thay đổi tỷ số nén

Chạy thực nghiệm xăng – Ethanol trên động cơ thay đổi tỷ số nén cải tạo

từ động cơ D28

Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm trên băng thử công suất POWER TEST 500HP tại xưởng X2 sửa chữa ô tô thuộc đơn vị 387-Cục kỹ thuật quân khu địa chỉ số 120 Nguyễn Văn Thoại TP à Nẵng

5 Ý ĩa oa ọc và t ực tiễ

Xác định các thông số động lực học, hơn nữa đánh giá chính xác lượng tiêu hao nhiên liệu thực tế của động cơ thay đổi tỷ số nén ở mọi chế độ làm việc của động cơ, nhờ các thiết bị hiện đại được trang bị đồng bộ cùng với

băng thử POWER TEST 500HP nên đề tài có ý nghĩa khoa học và phản ánh tính thực tiễn rõ nét

6 Cấu trúc của uậ vă

Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn được chia bố cụ thành 04

chương và phần phụ lục:

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU CHO ỘNG CƠ D28 SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG

CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

PHỤ LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 SỰ CẦN THIẾT PHẢI NGHI N CỨU VÀ ỨNG DỤNG NHI N IỆU SINH HỌC

1.1.1 Tính cấp thiết

Năng lượng và nhiên liệu có vai trò quan trọng hàng đầu cho sự phát triển kinh

tế - xã hội nói chung cũng như sự phát triển của các loại phương tiện vận tải nói riêng Với vai trò quan trọng như vậy, trong sự phát triển kinh tế - xã hội nhiên liệu cần phải phát triển trước một bước so với các ngành kinh tế khác Còn đối với sự phát triển các loại phương tiện thì nhiên liệu chính là cơ sở để nghiên cứu và phát triển các loại phương tiện ở hiện tại cũng như trong tương lai

Với sự tăng trưởng kinh tế, tăng dân số (nhất là các nước đang phát triển) dẫn đến tiêu thụ nhiên liệu ngày càng tăng Theo báo cáo nhu cầu tiêu thụ nhiên liệu trong vòng 50 năm tới so với năm 1995 sẽ tăng 50% đối với phương án tăng trưởng kinh tế thấp và sẽ tăng 250% với tăng trưởng kinh tế cao Trong khi nguồn nhiên liệu hoá thạch (than, dầu khí vốn được coi là nguồn năng lượng chủ yếu ở hiện tại và trong tương lai 4,5 thập kỷ nữa) giờ đây đang cạn kiệt và trở nên đắt

đỏ Việc khai thác, sử dụng nhiên liệu hoá thạch còn gây ô nhiễm môi trường, làm tăng nguy cơ của hiệu ứng nhà kính, làm cho trái đất nóng dần lên; lượng khí gây hiệu ứng nhà kính mà chủ yếu là CO2 đã tăng trên 30% so với thời kỳ tiền công nghiệp (tăng từ 280 ppmV lên 360 ppmV và có nguy cơ tăng lên 500 ppmV trước năm 2100) gây ra hậu quả xấu cho nền kinh tế và xã hội toàn cầu Bên cạnh đó tình hình bất ổn tại các khu vực giàu dầu mỏ Iran, Iraq, Nigeria… khiến nguồn cung không đảm bảo liên tục gây lo ngại cho các nước “khát dầu” phục vụ cho nền kinh

tế phát triển

ể đảm bảo được an ninh nhiên liệu, tăng trưởng kinh tế và giảm thiểu ô nhiễm môi trường, chúng ta, bao gồm cả những nước phát triển và đang phát triển phải có chiến lược kết hợp sử dụng hợp lý các nguồn nhiên liệu dài hạn với chiến lược phát triển sử dụng các nguồn nhiên liệu ít gây ô nhiễm môi trường như nhiên liệu sạch (nhiên liệu sinh học) càng sớm càng tốt Chính vì những lý do đó, nhiều quốc gia và các hãng sản xuất ô tô lớn trên thế giới trong vài thập kỷ qua đã đầu tư cho nghiên cứu và phát triển các loại phương tiện sử dụng các dạng nhiên liệu sạch thay thế, trong đó có nhiên liệu sinh học

Phương tiện sử dụng nhiên liệu thay thế là các loại phương tiện có động cơ chạy bằng các loại nhiên liệu khác không có nguồn gốc từ dầu mỏ (không chạy bằng xăng hoặc dầu diesel) và các loại phương tiện sử dụng các công nghệ khác không liên quan đến dầu mỏ (ví dụ như xe điện, xe điện hybrid, năng lượng mặt trời) Do tác động của các yếu tố như ảnh hưởng tới môi trường, sự tăng cao của

giá dầu nên việc phát triển các loại xe sử dụng nhiên liệu thay thế đang là một ưu tiên của nhiều chính phủ và các nhà sản xuất ô tô trên toàn thế giới

1.1.2 Các loại nhiên liệu sinh học đã và đang được nghiên cứu sử dụng cho phương tiện giao thông vận tải

Hiện nay, đã và đang có nhiều loại nhiên liệu sinh học được nghiên cứu và sử dụng Các loại nhiên liệu sinh học đó bao gồm:

1.1.2.1 Nhiên liệu lỏng

+ Nhiên liệu Diesel sinh học (BioDiesel)

Diesel sinh học (BioDiesel): Diesel sinh học là một loại nhiên liệu có tính chất tương đương với nhiên liệu dầu diesel nhưng không phải được sản xuất từ dầu

mỏ mà được sản xuất từ dầu thực vật hay mỡ động vật bằng phản ứng chuyển hóa ester Trên thực tế, để có thể dùng làm Biodiesel, các loại dầu và mỡ phải được tinh chế thành methyl hoặc ethyl ester Trong quá trình chuyển hóa nhiều loại dầu được chuyển hóa thành methyl ester nhờ phản ứng hóa học với Methanol (có các chất xúc tác như Na (natri) hay KOH (potassium hydroxide) Sau đó, nước, glyxerin, methanol và một số chất cặn bã khác sẽ được tách trước khi Biodiesel trở thành loại nhiên liệu có chất lượng đủ tiêu chuẩn dùng cho động cơ diesel

+ Nhiên liệu sinh học gốc rượu (Ancol)

Nhiên liệu sinh học gốc rượu, còn gọi là ancol, trong hóa học là một hợp chất hữu cơ chứa nhóm -OH gắn vào một nguyên tử cácbon mà nó đến lượt mình lại gắn với một nguyên tử hiđrô hay các bon khác Bao gồm các nhiên liệu chính sau đây: Methanol (CH3OH): Methanol, cũng gọi là methyl alcohol, alcohol gỗ, naphtha gỗ hay rượu mạnh gỗ, là một hợp chất hóa học với công thức phân tử CH3OH (thường viết tắt MeOH) ây là rượu đơn giản nhất, nhẹ, dễ bay hơi, không màu, dễ cháy chất lỏng với một mùi đặc trưng, rất giống, nhưng hơi ngọt hơn ethanol, dễ bay hơi, dễ cháy, mùi gây chóng mặt, độc và gây ăn mòn, có thể hấp thụ qua da Methanol được làm từ than đá và khí tự nhiên, cũng có thể làm từ nguồn nguyên liệu tái sinh như gỗ hoặc giấy thải dưới tác dụng của vi khuẩn

Ethanol (C2H5OH): là một ancol mạch thẳng, công thức hóa học của nó là C2H6O hay C2H5OH Một công thức thay thế khác là CH3-CH2-OH thể hiện carbon ở nhóm metyl (CH3–) liên kết với carbon ở nhóm metylen (–CH2–), nhóm này lại liên kết với oxy của nhóm hydroxyl (–OH) Ethanol là chất lỏng, không màu, mùi thơm dễ chịu và đặc trưng, vị cay, nhẹ hơn nước, dễ bay hơi, sôi ở nhiệt

độ 78,39°C, hóa rắn ở -114,15°C, 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, lignocellulose Ethanol nguyên chất ít được dùng làm nhiên liệu, thông thường ethanol được pha với xăng để làm nhiên liệu cho

động cơ đốt trong Theo một số nghiên cứu thì khi pha 5÷10% ethanol vào xăng thì động cơ không phải thay đ ổi bất kỳ thông số kết cấu nào

Butanol (C4H7OH): là một hợp chất hữu cơ có nhóm chức OH như ethanol nhưng số nhóm CH2 nhiều hơn gấp 3 lần nên thuộc loại rượu mạnh Tuy có cùng nhóm chức OH nhưng chứa cấu trúc mạch cacbon dài hơn và có nhiều nhánh nên Butanol ít hoặc khó hòa vào nước so với ethanol Cũng giống như ethanol, Butanol thu được thông qua tổng hợp hóa học gọi là Butanol tổng hợp, được dùng chủ yếu như một dung môi trong công nghiệp, còn nếu thu được bằng con đường sinh học thì gọi là Butanol sinh học, được dùng như nhiên liệu

1.1.2.2 Khí sinh học (Biogas)

Biogas hay khí sinh học là hỗn hợp khí methane (CH4) và một số khí khác phát sinh từ sự phân huỷ các vật chất hữu cơ trong môi trường yếm khí Thành phần chính của Biogas là CH4 (50-60%) và CO2 (>30%) còn lại là các chất khác như hơi nước N2, O2, H2S, CO, … được thuỷ phân trong môi trường yếm khí, xúc tác nhờ nhiệt độ từ 20-40ºC, do đó có thể sử dụng biogas làm nhiên liệu cho động

cơ đốt trong ể sử dụng biogas làm nhiên liệu thì phải xử lý biogas trước khi sử dụng tạo nên hỗn hợp nổ với không khí Khí H2S có thể ăn mòn các chi tiết trong động cơ, sản phẩm của nó là SOx cũng là một khí rất độc Hơi nước có hàm lượng nhỏ nhưng ảnh hưởng đáng kể đến nhiệt độ ngọn lửa, giới hạn cháy, nhiệt trị thấp

và tỷ lệ không khí/nhiên liệu của Biogas

1.1.2.3 Nhiên liệu sinh học rắn

Nhiên liệu sinh học rắn đã được con người sử dụng từ rất lâu trong lịch sử nhân loại ó là các loại gỗ cũng như phân thú khô Trước kia cũng như ngày nay, loại nhiên liệu này chủ yếu được sử dụng hàng ngày trong công việc nấu nướng hay sưởi ấm ối với phương tiện giao thông vận tải, nhiên liệu sinh học rắn được sử dụng trong thời kỳ phát triển của các động cơ mà quá trình cháy diễn ra ở bên ngoài như động cơ hơi nước Lúc đó, gỗ được sử dụng để đốt để lấy nhiệt cho các lò hơi nước Tuy nhiên, ngày nay với sự phát triển của các phương tiện sử dụng động cơ đốt trong thì loại nhiên liệu sinh học rắn này không còn được sử dụng trên các loại phương tiện nữa

1.2.T c ất ý óa của xă p a Ethanol

1.2.1 Giới thiệu chung về Ethanol

Ethanol là nhiên liệu dạng cồn, được sản xuất bằng phương pháp lên men và chưng cất nguyên liệu như nước mía, mật rỉ hoặc các loại ngũ cốc chứa tinh bột như ngô, sắn, gạo … ể có thể sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ xăng, cần phải làm khan ethanol để đạt độ cồn lên trên 99,7%

Ethanol đã được các nước công nghiệp phát triển sử dụng như một loại nhiên liệu độc lập hoặc pha vào xăng để làm tăng chỉ số octane và giảm lượng khí thải

CO2 Khi pha vào xăng với tỷ lệ 5 - 10% thì có thể làm tăng chỉ số octan lên 3 - 5 đơn vị Brazil hiện đang là nước đứng đầu trong sản xuất và xuất khẩu ethanol từ mía đường Tỷ lệ pha trộn cồn vào xăng ở Brazil thông dụng ở khoảng 25% đến 30

% Hiện tại ở nước này các loại xe có thể chạy bằng xăng pha cồn tới 85% (E85) hoặc hoàn toàn bằng cồn Ở Mỹ, ethanol được sản xuất từ ngô, chiếm 37% tổng sản lượng toàn cầu

Xăng pha ethanol khan ở tỷ lệ 5-10% được dùng bình thường trên mọi động cơ xăng dùng bugi đánh lửa Hiện nay ở châu Âu, tỷ lệ ethanol trong xăng là 5,75%, ở

Mỹ thông dụng là 10%, ở các nước khác cũng nằm trong khoảng từ 5-10%

Nguồn nguyên liệu hoá thạch: dầu mỏ, than đá, khí đốt…trên thế giới cũng như ở Việt Nam không phải là nguồn vô tận Hiện nay mỗi năm nước ta phải nhập khẩu từ 12 đến 14 triệu tấn nhiên liệu các loại, tiêu tốn một lượng lớn ngoại tệ Mức tăng nhu cầu nhiên liệu hiện nay của Việt Nam khoảng 10 % đến 15 % một năm

- Cồn công nghiệp (nồng độ 94 - 96% thể tích) : trong công nghiệp dùng làm dung môi, sản xuất cồn khô

- Cồn tuyệt đối (nồng độ 99,5% thể tích): dùng trong nghiên cứu pha chế thử nghiệm

- Cồn nhiên liệu: ethanol nhiên liệu biến tính dùng trực tiếp cho động cơ hoặc pha trộn với xăng truyền thống Cồn để pha vào xăng ngày nay đã được tiêu chuẩn hóa theo tiêu chuẩn ASTM hoặc tiêu chuẩn quốc gia các nước và về cơ bản vẫn phải tuân theo các chỉ tiêu cụ thể như sau:

Bả 1.1 Y u cầu kỹ thuật ối với et a o i liệu biế t

5 Hàm lượng chất biến tính (xăng, naphta), % thể tích 1,96 ÷5,0

6 Hàm lượng clorua vô cơ, mg/L (ppm khối lượng), max 32 (40)

8 ộ axit (axit axêtic CH 3 COOH), % khối lượng (mg/L), max 0,007 (56)

10 Lưu huỳnh, mg/kg (ppm khối lượng), max 30

độ sôi cao hơn nhiều so với este hay aldehyde có khối lượng phân tử xấp xỉ là do sự tạo thành liên kết hydro giữa các phân tử rượu với nhau và với nước

Hì 1.1 Cấu trúc p â tử của Ethanol

1.2.2.2 Tính chất lý hóa của Ethanol

- Tính bay hơi của ethanol ở nhiệt độ thấp thua xăng do đó rất khó khởi động động cơ Ở nhiệt độ 780C ethanol bay hơi hết Khi tăng nhiệt độ quá cao, cồn sẽ khó

tự cháy

- Trị số octane của cồn cao hơn so với xăng Trị số này càng tăng khi tỷ lệ cồn trong hỗn hợp này tăng Do đó động cơ đánh lửa cưỡng bức dùng hỗn hợp xăng – ethanol không bị cháy kích nổ

- Tỷ trọng và độ nhớt của hỗn hợp xăng – ethanol cao hơn xăng nên tính lưu động của hỗn hợp này kém, ảnh hưởng đến việc lưu thông nhiên liệu qua lỗ gicleur

- Trị số cetane trong ethanol rất thấp

- Muốn hỗn hợp được hòa trộn đồng nhất, phương pháp khuấy trộn liên tục được sử dụng bằng bơm cánh quạt

- Tính ăn mòn kim loại: Ethanol có chứa acid acetic làm giảm tuổi thọ động cơ, nó ăn mòn các chi tiết máy động cơ làm bằng kim loại

- Nhiệt trị thấp của ethanol bé hơn xăng nên suất tiêu hao nhiên liệu cồn tăng

- Lượng không khí lý thuyết để đốt cháy của ethanol nhỏ hơn rất nhiều so với xăng cần thiết phải tăng tỷ số nén, mở rộng lỗ gicleur nhiên liệu ở bộ chế hòa khí và tăng thêm góc đánh lửa sớm

1.2.3 Đặc trưng của hổn hợp Ethanol-xăng

Ethanol có thể được sử dụng để nâng cao trị số octane và nguồn oxi bên trong

để cải thiện hiệu quả của quá trình cháy trong động cơ đốt trong

Ưu điểm chính của ethanol về phương diện kỹ thuật và kinh tế là nâng cao

được chỉ số ốc-tan cho xăng (bảng 1.1) Theo các thực nghiệm ở Brazil, thì độ tăng

của chỉ số ốc-tan phụ thuộc vào lượng pha Ethanol vào xăng

Do ethanol là nhiên liệu giàu oxy nên nó cho phép cháy tốt hoàn toàn hơn trong buồng cháy

Nhiệt ẩn hóa hơi của ethanol cao hơn xăng và nhiệt độ bốc cháy của ethanol cao hơn xăng, do hai yếu tố này nên tăng thời gian cháy trễ Vì vậy, để cho động cơ khi pha cồn phát huy được hiệu suất và công suất cao, cần tăng góc đánh lửa sớm %

E càng tăng thì cần tăng thêm nhiều hơn góc đánh lửa sớm

1.2.3.1.Ưu điểm của Ethanol so với xăng

- Ethanol là chất bay hơi ở nhiệt độ khá thấp nhưng lại có tính háo nước rất lớn, nó có thể tan vô hạn trong nước và trong nhiều chất hữu cơ, vô cơ khác

- Ethanol không có màu và có mùi thơm, ngọn lửa của nó không màu

- Vì ethanol là hợp chất Hydrocacbon có chứa nhiều oxy nên tỉ lệ không khí cần để đốt là 9 (kgkk/kgnl) ít hơn nhiều so với xăng 14 (kgkk/kgnl)

- Chỉ số octan cao, tức là khả năng chống kích nổ tốt, do vậy cho phép tối ưu hóa việc thiết kế và vận hành động cơ (tỉ số nén lớn)

- Trong phân tử ethanol (C2H5OH) có sẵn oxy tức là phân tử ethanol tự có một phần oxy để đốt cháy Hydro và Cacbon iều này tránh được quá trình cháy thiếu cục bộ oxy trong hỗn hợp Do đó làm cho quá trính đốt cháy nhiên liệu được hoàn toàn hơn và giảm sự phát thải khí CO và HC

- Nhiệt ẩn hóa hơi của ethanol cao dẫn đến hiệu ứng làm lạnh môi chất nạp Do

đó nạp được đầy hỗn hợp hơn vào trong xylanh của động cơ, kết hợp với nhiệt trị thể tích của hỗn hợp ethanol gần bằng của xăng, cho nên công suất của động cơ dùng ethanol có thể lớn hơn khi dùng xăng

1.2.3.2.Nhược điểm của Ethanol so với xăng

Do có oxy trong nhiên liệu ethanol (khoảng 35% trọng lượng) dẫn đến nhiệt trị của ethanol thấp hơn xăng Do vậy tiêu hao nhiên liệu tính trên cùng một quãng đường chạy xe nhiều hơn so với dùng xăng

-Nhiệt ẩn hóa hơi của ethanol cao và nhiệt độ bay hơi khá cao (78 0C) làm cho khó khởi động lạnh xe

-Hiện tượng azeotrope (đẳng phí) của ethanol với các hydrocacbon nhẹ trong xăng làm cho sự hao hụt do bay hơi tăng

-Khó tách ethanol ra khỏi nước do hiện tượng đồng sôi của ethanol với nước Hàm lượng nước trong ethanol lớn hơn 1% sẽ tạo ra sự phân lớp khi pha vào xăng Nếu không bảo quản tốt thì một phần nhỏ ethanol bị oxy hóa thành acid axetic gây

ăn mòn động cơ

-Lượng aldehyt trong khí thải ra khỏi động cơ nhiều hơn khi động cơ dùng xăng

1.3 T à p ầ p a c ế i iệu t ực iệm

1.3.1.Phương pháp sản xuất Ethanol (Cồn tuyệt đối)

Ethanol nguyên chất có thể được sản xuất từ rất nhiều nguồn Với mỗi nguồn nguyên liệu khác nhau sẽ có các quy trình sản xuất tương ứng nhưng nhìn chung lại

có hai phương pháp phổ biến:

+ Hydrat hóa ethylen

Ethanol được sử dụng như là nguyên liệu công nghiệp và thông thường nó được sản xuất từ các nguyên liệu dầu mỏ, chủ yếu là thông qua phương pháp hydat hóa ethylen trên xúc tác axit, được trình bày theo phản ứng hóa học sau Cho etylen hợp nước ở 3000C áp suất 70 – 80 atm với xúc tác là axit photphoric: H2C = CH2 +H2O → CH3CH2OH

+ Phương pháp lên men:

Mọi sự lên men các đường đến C6, trong đó chủ yếu là glucose và cenlulozo đều chuyển thành ethanol và khí CO2

Với các loại ngũ cốc thì người ta tách tinh bột và cần có thuỷ phân bởi các enzymes để thu được đường rồi mới lên men Ở Pháp ethanol được sản xuất từ củ cải đường hay lúa mạch Sản phẩm phụ của công nghệ này là bã rượu hay bã ép củ cải đường để làm thực ăn cho gia súc góp phần giảm giá thành ethanol Bã rượu còn có thể dùng để điều chế nhiên liệu pha vào dầu nặng

Công nghệ sản xuất ethanol có thể được tóm tắt như sau :

ầu tiên là thuỷ phân tinh bột để thu được đường Tiếp sau là lên men đường Rồi chưng cất ethanol để thu được ethanol nguyên chất Có hai gia đoạn chưng cất: Giai đoạn đầu, thu được loại ethanol 96% Giai đoạn sau, khử nước để

có ethanol alhydrid (99,5% tối thiểu, theo khối lượng)

Ở Việt Nam và các nước chủ yếu sử dụng các loại nguyên liệu có nguồn gốc xenlulozo hoặc dạng tinh bột : (C6H10O5)n +nH2OnC6H12O6

C6H12O6 2C2H5OH + CO2

Tuy nhiên sản xuất theo nguyên tắc chung như trên tỷ lệ ethanol chỉ nhỏ hơn 10% thể tích trong dung dịch với nước và chất bã do vậy muốn khử hết nước để đạt được ethanol nguyên chất (99% )có thể dùng phương pháp như chưng cất hoặc dùng chất phụ gia hoặc xúc tác để khử như CaCO3, canxiclorua khan, chưng cất ba chất đồng thời như ethanol, nước và thêm chất benzen Tuy nhiên để có được ethanol tuyệt đối là việc làm khá khó khăn và có thể dẫn tới chi phí để sản xuất ra ethanol tăng gây giảm hiệu quả kinh tế

Dưới đây giới thiệu quy trình sản xuất ethanol từ ngô - một trong những nguyên liệu được dùng phổ biến hiện nay: Hình 1.1 dưới đây giới thiệu sơ đồ sản xuất ethanol từ xenluloza.[6]

Hì 1.2 Sơ đồ sản xuất ethanol từ xenluloza

1.3.2 Xăng sinh học (xăng pha ethanol)

1.3.2.1 Tiêu chuẩn Việt Nam về etanol nhiên liệu biến tính

Trên thế giới, mỗi quốc gia có những bộ tiêu chuẩn riêng của mình về etanol nhiên liệu biến tính Ví dụCAN/CGSB-3.511 (Canada), ASTM D5798-07, ASTM D5798 - 10a (Mỹ), Năm 2007, Việt Nam đã xây dựng tiêu chuẩn nhiên liệu xăng sinh học etanol nhiên liệu biến tính E100 TCVN 7716-2007 [3] ến năm 2009, Việt Nam đã có quy chuẩn kỹ thuật về xăng, nhiên liệu điêzen và nhiên liệu sinh học QCVN 1:2009/BKHCN cho nhiên liệu xăng sinh học E5[4] Năm 2010,

Việt Nam đã ban hành Dự thảo Tiêu chuẩn Việt Nam cho nhiên liệu xăng không chì pha 10% ethanol

Nói chung, việc xây dựng tiêu chuẩn và qui chuẩn Việt Nam cho nhiên liệu xăng sinh học chủ yếu được dựa trên việc tham khảo các tiêu chuẩn trên thế giới như tiêu chuẩn ASTM của Mỹ, EN của Châu Âu Trong khuôn khổ đề tài này, chúng tôi cũng dựa vào việc tham khảo các tiêu chuẩn trên thế giới và các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật của Việt Nam để xây dựng các tiêu chuẩn cơ sở cho xăng sinh học phối trộn E15, E20

1.3.2.2 Đặc tính kỹ thuật của nhiên liệu E10

Kết quả phân tích chất lượng của mẫu xăng sinh học E10, so sánh với các chỉ tiêu chất lượng trong Dự thảo TCVN cho E10 và Tiêu chuẩn Thái Lan [6], được trình bày trong

Bảng 1.2 Kết quả phân t c của mẫu xăng sinh học E10

TCVN

TC Thái Lan

Phương pháp thử

2 Hàm lượng chì, g/l 0,0030 0,013 Max

0,013

TCVN 7143 (ASTM D 3237)

3 Thành phần cất phân

đoạn

TCVN 2698 ( ASTM D 86)

- 10%, 0C 47,4 Max 70 Max 70

- 50%, 0C 68,5 Max 120 70-110

- 90%, 0C 158,5 Max 190 Max 170

- iểm sôi cuối, 0C 182,7 Max 215 Max 200

- Cặn cuối, % thể tích 1,6 Max 2,0 Max 2,0

8 Áp suất hơi Reid, kPa 60 43 – 75 Max 62 TCVN 7023

(ASTM D 4953)/ ASTM D 5191

9 Hàm lƣợng benzen, %

thể tích

1,3 Max 2,5 Max 6,5 TCVN 6703

(ASTM D 3606)/ ASTM D 4420

11 Hàm lƣợng olefin, %

thể tích

(ASTM D 1319)/ ASTM D 6296

lơ lửng

Trong suốt, không tạp chất lơ lửng

(ASTM D 4176)

Kết quả phân tích cho thấy mẫu nhiên liệu phối trộn E10 có các chỉ tiêu chất lƣợng nằm trong giới hạn tiêu chuẩn của xăng sinh học E10 của Dự thảo TCVN và của Tiêu chuẩn Thái Lan

Bảng 1.3: Ti u c uẩn chất ượ c sở của xă E10

6 ộ ổn định oxy hóa, phút min 480 TCVN 6778 (ASTM D 525)

7 Hàm lượng lưu huỳnh, mg/kg max 500 TCVN 6701 (ASTM D 2622)

11 Hàm lượng olefin, % thể tích max 38 TCVN 7330 (ASTM D 1319)

12 Hàm lượng oxy, % khối lượng max 3,7 TCVN 7332 (ASTM D 4815)

13 Hàm lượng etanol, % thể tích max 10 TCVN 7332 (ASTM D 4815)

1.4 Tì ình sả xuất et a o (và xă si ọc) tr t ế iới và ở Việt Nam

1.4.1Tình hình sử dụng nhiên liệu sinh học ở Việt Nam

1.4.1.1Vấn đề sản xuất Ethanol ở Việt Nam

Bảng 1.4 Sả ượng cồn của các vù i tế ăm 2000 [7]

TP Hồ Chí Minh và ông Nam Bộ 19,5

(Nguồn: Cục Thống kê năm 2000)

ến năm 2003, tổng công suất của các nhà máy cồn của ngành đường mía là

48 triệu lít (sản lượng cồn sản xuất từ các nguồn nguyên liệu khác không nhiều)

Trong đó, Công ty đường Lam Sơn - Thanh Hóa có nhà máy sản xuất cồn công suất

25 triệu lít/năm, sản phẩm cồn của nhà máy chủ yếu phục vụ nhu cầu xuất khẩu ể

tăng sản lượng sản xuất đáp ứng nhu câu xuất khẩu ngày càng lớn công ty Cổ phần

mía đường Lam Sơn - Thanh Hóa đang đưa nhà máy cồn số 2 công suất 25 triệu

lít/năm vào hoạt động Ngoài ra, còn có các nhà máy sản xuất cồn khác như nhà máy

rượu Bình ịnh có công suất 5 triệu lít/năm; nhà máy cồn Bình Dương (thuộc công

ty rượu Bình Tây) có công suất 4,5 triệu lít/năm; nhà máy sản xuất cồn - rượu Quảng

Ngãi có công suất 12 triệu lít/năm, sản phẩm cồn rượu của nhà máy còn xuất khẩu qua một số nước như ài Loan, Lào, Camphuchia Công ty đã có dự án xây dựng thêm một nhà máy sản xuất cồn với công suất 12 triệu lít/năm ở An Khê; nhà máy sản xuất cồn 1 tại thành phố Vinh - Nghệ An có công suất 10 triệu lít/năm, nhà máy cồn Xuân Lộc - ồng Nai có công suất 20.000 lít/ngày

Nhìn chung các năm qua, cồn được sản xuất chủ yếu từ nguồn nguyên liệu rỉ đường mía iều đáng mừng là mỗi năm tổng công suất sản xuất cồn trên cả nước đều tăng tập trung ở 3 nhà máy lớn có công suất từ 15.000 - 30.000 lít/ngày là nhà

máy đường Hiệp Hòa, Lam Sơn, Nhà máy bia rượu Bình Tây và hàng trăm cơ sở

sản xuất cỏ quy mô nhỏ lẻ với công suất từ 3.000 - 5.000 lít/ngày

Nếu thử so sánh với các nước trên thế giới có nền công nghiệp sản xuất cồn phát triển như Brazil, Mỹ, Trung Quốc Nhìn lại, sản lượng cồn của Việt Nam hiện nay rất nhỏ bé, công suất sản xuất của mỗi nhà máy cũng nhỏ, các đơn vị sản xuất cồn đang gặp nhiều khó khăn do nguồn nguyên liệu quá đắt và công nghệ sản xuất lạc hậu, tốn nhiều chi phí sản xuất nên sản phẩm không có sức cạnh tranh cao Theo diễn biến giá dầu thô tăng vọt như hiện nay và vấn đề ô nhiễm môi trường sinh thái, đứng trước tình hình nóng bỏng đó, các nước đang tìm các nguồn nhiên liệu thay thế khác, nhiên liệu có khả năng tái tạo Cồn để pha vào xăng ngày nay đã được tiêu chuẩn hóa theo tiêu chuẩn ASTM hoặc tiêu chuẩn quốc gia các nước và về cơ bản vẫn phải tuân theo các chỉ tiêu cụ thể như sau:

Bảng 1.5 Y u cầu kỹ thuật ối với et a o i iệu biế t [7]

5 Hàm lượng chất biến tính (xăng, naphta), % thể tích 1,96 ÷5,0

6 Hàm lượng clorua vô cơ, mg/L (ppm khối lượng), max 32 (40)

7 Hàm lượng đồng, mg/kg, max 0,1

8 ộ axit (axit axêtic CH 3 COOH), % khối lượng (mg/L), max 0,007 (56)

10 Lưu huỳnh, mg/kg (ppm khối lượng), max 30

11 Sulfat, mg/kg (ppm khối lượng), max 4

12 Khối lượng riêng ở 150C, kg/m3 Báo cáo

1.4.1.2Tình hình cung cấp và nhu cầu cồn tại Việt Nam

Nhu cầu "xăng pha ethanol" trên thế giới không ngừng tăng lên, nước ta cũng

không đứng ngoài xu hướng đó, Tổng cục Tiêu chuẩn o lường Chất lượng (Bộ Khoa học và Công nghệ) đã ban hành yêu cầu kỹ thuật đối với ethanol nhiên liệu biến tính (TCVN 7716 : 2007) dùng để pha chế xăng sinh học; Chính phủ cũng vừa

ký phê duyệt " ề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025" Việc sản xuất và sử dụng xăng sinh học tại Việt Nam đã có chủ trương từ cấp Nhà nước vấn đề chỉ chờ đến thời điểm áp dụng mà thôi

Nắm bắt nhu cầu thị trường, Công ty cổ phần đường Biên Hòa chủ trương mở rộng thêm hướng kinh doanh mới sản xuất và xuất khẩu ethanol với công ty Fair

Energy Asia Ltd (FE) thuộc tập đoàn Perfonnance (Thụy Sĩ) sẽ xây dựng một nhà

máy sản xuất ethanol với công suất 50.000 tấn/năm tại Tây Ninh Nhà máy sản xuất

ethanol liên doanh giữa Petrosetco và Itochu (Nhật Bản) với công suất 100 triệu

lít/năm đang có kế hoạch xây dựng tại khu công nghiệp Hiệp Phước thành phố Hồ Chí Minh Ngoài ra, tại Quảng Nam, công ty ồng Xanh liên doanh với công ty An

Huy (Trung Quốc) đang xây dựng nhà máy sản xuất ethanol có công suất khá lớn

60.000 lít/ngày Công ty Cổ Phần Cồn sinh học Việt Nam đã đầu tư xây dựng nhà máy sản xuất cồn công nghiệp với công suất 66.000 m3/năm tại ắc Lắc Gần đây nhất là Ngân hàng BIDV đầu tư xây dựng nhà máy sản xuất cồn ại Tân có công

suất 100.000 tấn/năm tại ại Lộc, Quảng Nam

Nguồn cung cấp cồn trong tương lai phụ thuộc vào sản lượng cồn của các công

ty hiện có sau khi nâng cấp, mở rộng đầu tư thêm các nhà máy sản xuất ethanol và đặc biệt là các dự án xây dựng nhà máy sản xuất ethanol bằng công nghệ hiện đại của các công ty, tập đoàn nước ngoài trên khắp đất nước Việc đầu tư xây dựng

những nhà máy sản suất ethanol nhiên liệu có quy mô lớn cùng với những tiến bộ trong công nghệ sản xuất sẽ góp phần làm giảm giá cồn nhiên liệu

Nhận thấy tầm quan trọng của việc phát triển nguồn nhiên liệu sinh học ngày 20/11/2007 Chính phủ đã phê duyệt " ề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm

2015, tầm nhìn đến năm 2025" với mục tiêu chủ yếu phát triển nhiên liệu sinh học, một dạng năng lượng mới, tái tạo được để thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch truyền thống, góp phần bảo đảm an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường Theo đề

án, có 3 giai đoạn phát triển như sau:

- Tiếp cận và làm chủ được công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học từ sinh khối bao gồm: có được công nghệ phối trộn phù hợp; giải quyết vấn đề nâng cao hiệu suất chuyển hóa từ sinh khối thành nhiên liệu; nâng cao được nhận thức của cộng đồng về vai trò và lợi ích của nhiên liệu sinh học

- ào tạo được một đội ngũ cán bộ chuyên sâu về những lĩnh vực chủ yếu liên quan đến quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học và đào tạo phổ cập lực lượng cán bộ công nhân kỹ thuật đáp ứng nguồn nhân lực cho quá trình phát triển nhiên liệu sinh

sinh học, mạng lưới phân phối (cho mục đích giao thông và sản xuất công nghiệp khác)

- ưa vào sản xuất đại trà các giống cây nguyên liệu cho năng suất cao, khả năng chống chịu sâu bệnh tốt để đảm bảo cung cấp đủ nguyên liệu sinh khối chỏ quá trình chuyển hóa thành nhiên liệu sinh học

- Ứng dụng thành công công nghệ lên men hiện đại để đa dạng hóa các nguồn nguyên liệu cho quá trình chuyển hóa sinh khối thành nhiên liệu sinh học

- Xây dựng và phát triển các cơ sở sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học trên phạm vi cả nước ến năm 2015, sản lượng ethanol và dầu thực vật đạt 250 nghìn

tấn, đảm bảo đáp ứng 1% nhu cầu xăng dầu của cả nước bằng xăng E5 và dầu B5

1.4.2 Tình hình sản xuất ethanol (và xăng sinh học) trên thế giới

Mặc dầu xăng-sinh-học đắt hơn xăng-cổ-sinh, mọi quốc gia trên thế giới đều dần dần chuyển hướng đến sử dụng xăng-sinh-học, vì lý do chính trị muốn ít tuỳ thuộc vào Trung ông, vì tuân thủ theo quy ước Kyoto giảm sa thải khí nhà kiếngg

và sức ép của giới môi sinh, đồng thời phát triển nông nghiệp tạo công ăn việc làm cho vùng thôn quê

Brazil: Bắt nguồn từ khủng hoảng dầu hoả 1972, Brazil có kế hoạch sản xuất xăng-sinh-học, và hiện nay dẫn đầu thế giới về sản xuất và sử dụng xăng-ethanol và diesel-sinh-học Hiện tại (2006) Brazil đã có trên 325 nhà máy ethanol, và khoảng

60 nhà máy khác đang xây cất, để sản xuất xăng-ethanol từ mía (đường, nước mật,

bã mía), và bắp ể sản xuất diesel-sinh-học từ hạt cải-dầu và đậu nành, hiện có 10 nhà máy, và 40 nhà máy khác đang xây cất

Năm 2005, Brazil sản xuất 16 tỷ lít ethanol, chiếm 1/3 sản xuất toàn cầu Năm 2006, Brazil sản xuất được 17.8 tỷ lít ethanol, dự trù sẽ sản xuất 38 tỷ lít vào năm 2013 Chính phủ Brazil mới đây ra chỉ tiêu 2% diesel-sinh-học cho 2008, và 5% cho năm 2013

Ngày nay, diện tích trồng mía ở Brazil là 10.3 triệu ha, một nửa sản lượng mía dùng sản xuất xăng-ethanol, nửa kia dùng sản xuất đường Tiên đoán là Brazil

sẽ canh tác 30 triệu ha mía năm 2020 Vì lợi nhuận khổng lồ, các công ty tiếp tục phá rừng Amazon để canh tác mía, bắp, đậu nành cho mục tiêu xăng-sinh-học vừa

tiêu thụ trong nước vừa xuất cảng Giá xăng-ethanol được bán bằng nửa giá xăng thường tại Brazil

Hoa Kỳ: Hoa kỳ sản xuất Ethanol từ hạt bắp, hạt sorgho và thân cây sorgho- đường, và củ cải-đường Khoảng 17% sản lượng bắp sản xuất hàng năm ở Hoa Kỳ dùng để sản xuất ethanol Hoa Kỳ đặt chỉ tiêu sản xuất E10 để cung cấp 46% nhiên liệu cho xe hơi năm 2010, và 100% xe hơi vào 2012 hãng General Motor đang thực hiện dự án sản xuất E85 từ cellulose (thân bắp), và hiện có khoảng hơn 4 triệu

xe hơi chạy bằng E85 hãng Coskata đang có 2 nhà máy lớn sản xuất xăng-ethanol Hiện tại nông dân Hoa Kỳ chuyển hướng sản xuất lúa mì và bắp cho xăng-sinh- học, vì vậy số lượng xuất cảng hạt ngũ cốc giảm từ nhiều năm nay, làm giá nông phẩm thế giới gia tăng Vì giá cả xăng-sinh-học còn cao hơn xăng thường, chính phủ Mỹ phải trợ cấp, khoảng 1.9 USD cho mỗi gallon (=3.78 lít) xăng-sinh-học, trợ cấp tổng cộng khoảng 7 tỷ USD/năm

Canada: Chỉ tiêu cho năm 2010 là 45% toàn quốc tiêu thụ xăng E 10

Tại châu Âu: Cộng-đồng Âu châu (EU) ra biểu quyết chung là mỗi quốc gia phải sản xuất cung cấp 5.75% xăng-sinh-học vào năm 2010, và 10% năm 2020 cho nước mình

ức là nước tiêu thụ nhiều nhất xăng-sinh-học trong cộng đồng Âu châu, khoảng 2.8 triệu tấn diesel-sinh-học, 0.71 triệu tấn dầu-thực-vật (tinh khiết) và 0.48 triệu tấn ethanol Công ty sản xuất diesel-sinh-học lớn nhất là ADM Oelmühle Hamburg AG (của Hoa Kỳ), kế đến là MUW (Mitteldeutsche Umesterungswerke GmbH & Co KG) và EOP Biodiesel AG Nguyên liệu chánh là củ cải-đường để sản xuất ethanol, và dầu-cải và dừa-dầu (nhập cảng từ Mã Lai, Indonesia) cho diesel-sinh-học

Pháp là nước thứ hai tiêu thụ nhiều ethanol-sinh-học trong cộng đồng Âu châu năm 2006, khoảng 1.07 triệu tấn ethanol và diesel-sinh-học Công ty Diester sản xuất diesel-sinh-học và Téréos sản xuất ethanol là 2 đại công ty của Pháp

Thuỵ iển có chương trình chấm dứt hoàn toàn nhập cảng xăng cho xe hơi vào năm 2020, thay vào đó là tự túc bằng xăng-sinh-học Hiện nay, 20% xe ở Thuỵ iển chạy bằng xăng-sinh-học, nhất là xăng-ethanol Thuỵ iển đang chế tạo xe- hơi-lai vừa chạy bằng ethanol vừa bằng điện ể khuyến khích sử dụng xăng-sinh- học, chính phủ Thuỵ iển không đánh thuế lên xăng-sinh-học, trợ cấp xăng-sinh- học rẻ hơn 20% so với xăng cổ sinh, không phải trả tiền đậu xe ở thủ đô và một số thành phố lớn, bảo hiểm xe cũng rẻ hơn

Vương quốc Anh: chỉ tiêu 5% xe giao thông sử dụng xăng-sinh-học năm 2010 Hiện tại các xe bus đều chạy xăng-sinh-học hãng Hàng Không Virgin (Anh quốc) bắt đầu sử dụng xăng-sinh-học cho máy bay liên lục địa

Các nước Âu châu nhập cảng dừa-dầu (oil palm) từ Mã Lai và Indonesia để chế diesel-sinh-học

Tại châu Á: Các nước trong khu vực châu Á cũng là những nước sản xuất một lượng lớn Ethanol trên thế giới

Trung quốc: Năm 2005, Trung quốc sản xuất 920,000 tấn ethanol và khoảng 200,000 tấn diesel-sinh-học Chỉ tiêu sản xuất 4 triệu tấn ethanol và 2 triệu tấn diesel-sinh-học vào năm 2010, và 300 triệu tấn ethanol vào 2020

Hiện tại sản xuất xăng E10 ở 5 tỉnh phía nam, cung cấp 16% nhiên liệu cho toàn xe hơi ở Trung quốc Trung quốc cũng trợ cấp khoảng 163 USD cho mỗi tấn xăng-ethanol (nhưng không trợ cấp diesel-sinh-học)

Vì giá cả nông phẩm gia tăng, và sợ thiếu thực phẩm, hiện nay Trung quốc chỉ cho phép canh tác khoai mì, sorgho-đường và một số hoa màu không quan trọng khác trên đất biên tế (nghèo), không thích ứng sản xuất nông phẩm như ở Shangdong và Xinjiang Uygur

Hiện tại, Trung quốc có 2 nhà máy lớn là Longyan Zhuoyue New Energy Development (thiết lập năm 2001) và Xiamen Zhuoyue Biomass Energy Co (thiết lập năm 2006), cả 2 đều ở tỉnh Fujian nam Trung quốc Ngoài ra còn khoảng hơn100 nhà máy quốc doanh nhỏ ở Guizhou, Guangxi, Shandong, và Anhui, với khả năng sản xuất từ 300 đến 600,000 tấn diesel-sinh-học/năm, biến chế từ dừa-dầu (nhập cảng từ Mã Lai), hay từ dầu-ăn-phế-thải, dầu hạt-cải (trồng ở thung lủng sông Hoàng Hà), dầu bông vải, dầu trẩu (Aleurites moluccana), hạt dầu-lai (jatropha, trồng vùng đồi núi ở Guizhou, Sichuan, và Yunnan trong chương trình xoá đói giảm nghèo) và các phế thải hữu cơ khác

Ấn ộ: Chính phủ có chính sách sử dụng xăng-ethanol E5 hiện nay, sẽ tăng lên E10 và E20 trong những năm tới Ần ộ gia tăng diện tích trồng cây dầu-lai để sản xuất diesel-sinh-học, và diện tích canh tác mía cho xăng-ethanol

Mã Lai và Indonesia đã phá rừng canh tác thêm dừa-dầu (oil palm) để xuất cảng dầu cho thị trường Âu châu, Hoa Kỳ và Trung quốc cho mục tiêu sản xuất diesel-sinh-học Hai quốc gia này dự trù cung cấp 20% nhu cầu dầu cho kỹ nghệ diesel-sinh-học của Âu châu vào 2009 Chẳng hạn, tại Tây Kalimantan thuộc Indonesia trong thập niên 1990s có nửa triệu ha cây dừa-dầu, nay (2006) diện tích dừa dầu tăng lên hơn 3.2 triệu ha, và sẽ gia năng lên nữa trong tương lai Indonesia

có chương trình phá rừng để gia tăng diện tích dừa-dầu toàn quốc lên 20 triệu ha

Liên Hiệp Quốc đã cảnh cáo Indonesia về việc phá rừng quy mô này, và tiên đoán rằng 98% rừng Indonesia sẽ bị phá huỷ vào 2022 với đà phá rừng trồng dừa-dầu hiện nay

Kết luậ c ư

Tóm lại, với tình hình sử dụng nhƣ hiện nay và các kết quả nghiên cứu trên thế giới, chúng ta hoàn toàn có nhiều cơ sở để nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu Ethanol trên động cơ

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ Ý THUYẾT

2.1 Giới t iệu về ộ c ốt tro truyề t ố

2.1.1 Định nghĩa

ộng cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt, nhiên liệu được đốt cháy trực tiếp trong không gian công tác của động cơ và cũng tại đó diễn ra quá trình biến đổi nhiệt năng thành cơ năng

Trong động cơ đốt trong quá trình chuyển hóa nhiên liệu, và chuyển biến nhiệt năng thành cơ năng được thực hiện bên trong động cơ

ộng cơ đốt trong gồm có: động cơ đốt trong pittông, tua bin khí và động cơ phản lực

Trong các loại động cơ đốt trong nêu trên loại động cơ đốt trong pittông có hiệu suất cao nhất vì nhiệt độ cực đại trong quá trình cháy có thể đat đến 1800- 2800K, còn nhiệt khí thải ra ngoài trời chỉ là 900-1500K Tuy nhiệt độ cao như vậy

do quá trình hoạt động của động cơ có tính chu kỳ và các chi tiết tiếp xúc với khí nóng luôn được làm mát nên không gây ảnh hưởng đến độ tin cậy trong hoạt động của động cơ

Ngày nay động cơ đốt trong pittông chiếm số lượng lớn nhất và được sử dụng rộng rãi nhất Vì vậy thuật ngữ “động cơ đốt trong” được dùng với ý khái quát chung cho các động cơ đốt trong, đồng thời cũng có ý ngắn gọn để chỉ động cơ đốt trong pittông

- Theo loại i iệu dù c o ộ c :

+ ộng cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng, loại nhẹ: xăng, cồn ; loại nặng: dầu Diesel (FO), dầu mazút (DO)

+ Nhiên liệu khí: khí hoá lỏng (LPG), khí thiên nhiên (NG)

+ Nhiên liệu rắn: than, than đá thành khí CO

+ ộng cơ tự cháy: là loại động cơ nhiên liệu được đưa vào xilanh ở cuối quá trình nén, tự bốc cháy trong không khí nóng

- T eo p ư p áp ạp:

+ ộng cơ không tăng áp: áp suất không khí nạp gần bằng áp suất khí trời + ộng cơ tăng áp: việc nạp không khí hoặc hỗn hợp cháy vào xilanh tiến hành ở áp suất cao hơn áp suất khí trời do được nén trước trong máy nén với mục đích tăng lượng khí nạp mới vào xilanh, do đó nâng cao được công suất động cơ

- Theo cấu tạo ộ c :

+ Theo số xilanh: động cơ một xilanh, nhiều xilanh

+ Cách bố trí xilanh: động cơ có xilanh đặt thẳng đứng, đặt nghiêng và nằm ngang;

+ Theo số hàng xilanh: động cơ 1 hàng, động cơ chữ V và động cơ hình sao; +Theo số trục khuỷu: động cơ một, hai hoặc ba trục khuỷu, thậm chí có động

cơ không có trục khuỷu (như động cơ piston quay- Wallkel)

Ngoài ra có thể phân loại động cơ theo công dụng, phương pháp làm mát và dung tích làm việc

- T eo cô dụng của ô c :

+ ộng cơ tĩnh tại: động cơ đặt tĩnh ở một nơi

+ ộng cơ tàu thuỷ, tàu hoả, ôtô máy kéo, máy nông nghiệp

- Theo tốc ộ tru bì của piston:

+ ộng cơ tốc độ thấp: tốc độ trung bình của piston nhỏ hơn 6,5m/s

+ ộng cơ cao tốc: tốc độ trung bình của piston lớn hơn 6,5m/s

- Theo khả ă t ay ổi chiều quay của ộ c

+ ộng cơ chỉ quay một chiều theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược lại ( hướng nhìn từ đầu puli nhìn vào)

+ ộng cơ quay được 2 chiều nhờ vào cơ cấu đảo chiều (chỉ dung ở động cơ chính của tàu thủy )

- Theo chiều lực tác dụng lên pittông

+ ộng cơ tác dung lực đơn ( lực tác dụng chỉ một phía của pittông)

+ ộng cơ tác dụng kép ( Lực tác dụng cả 2 phía của pittông)

2.1.2 Một số thuật ngữ và khái niệm thông dụng

Hì 2.1 S ồ uy ý cấu tạo của ộ c ốt trong

1 Trục khuỷu; 2 Thanh truyền; 3 Thân máy (xilanh); 4 Piston; 5 Nắp máy;

6 Xupáp nạp và thải; 7 Bánh đà

- Điểm chết: là vị trí của cơ cấu truyền lực mà tại đó dù có tác dụng lên đỉnh

piston một lực lớn đến bao nhiêu thì cũng không làm cho trục khuỷu quay

+ iểm chết dưới: là vị trí của cơ cấu truyền lực, tại đó piston ở gần trục khuỷu nhất

+ iểm chết trên: là vị trí của cơ cấu truyền lực, tại đó piston cách xa trục khuỷu nhất

- Hà trì của piston (S): là khoảng cách giữa điểm chết trên và điểm chết

dưới

- Thể t c buồ c áy (V C ): Là thể tích không gian giữa nắp xilanh và đỉnh

piston khi piston nằm ở điểm chết trên

- Thể t c àm việc của xilanh (V h ay du t c xi a ):

Là thể tích hành trình của xilanh được giới hạn bởi điểm chết trên và điểm chết dưới

- ối với xilanh chỉ có một piston thì được tính như sau:

- Thể t c toà p ần (V max ; V a ; thể t c cực ại của xilanh):

Bằng tổng của thể tích buồng cháy và thể tích làm việc của xilanh

- Thể t c àm việc của ộ c (Du t c àm việc của ộ c ):

Nếu động cơ có nhiều xilanh thì tổng thể tích làm việc của tất cả các xilanh được gọi là dung tích làm việc của động cơ

S

D i

- Tỷ số nén ( ε ):Là tỷ số giữa thể tích lớn nhất của xilanh chia cho thể tích buồng cháy

h c

h c c

a

V

V V

V V V

+ Môi chất công tác: là chất có vai trò trung gian trong quá trình biến đổi nhiệt năng thành cơ năng Ở những giai đoạn khác nhau của chu trình công tác, môi chất công tác có thành phần và trạng thái khác nhau

+ Quá trình công tác: là quá trình thay đổi trạng thái và thành phần của môi chất công tác của xy lanh diễn ra trong một giai đoạn nào đó của chu trình công tác + Chu trình công tác: Chu trình công tác:

Tập hợp tất cả các hiện tƣợng xảy ra trong một giai đoạn (hoặc thời kỳ) trong một xilanh của động cơ

Khái niệm về chu trình công tác là nói sự thay đổi môi chất công tác trong xilanh động cơ Tính chu kỳ của chu trình công tác đƣợc đặc trƣng bằng số hành trình của piston cần thiết để thực hiện chu trình đó:

Bốn kỳ: phải cần bốn hành trình piston mới hoàn thành đƣợc một chu trình công tác của động cơ

Hai kỳ: chỉ cần hai hành trình piston thì hoàn thành đƣợc một chu trình công tác của động cơ

+ Kỳ (Thì): Là một phần của chu trình công tác xảy ra giữa hai vị trí của cơ cấu thanh truyền trục khuỷu có thể tích xilanh lớn nhất và nhỏ nhất, tức là trong thời gian một hành trình piston hay còn gọi là hành trình của piston

2.1.3 Nguyên lý làm việc động cơ đốt trong pittông

Ngày nay động cơ đốt trong pittông đƣợc sử dụng rộng rãi trên tàu thuỷ, tàu hoả, ôtô máy kéo, máy nông nghiệp, máy bay chủ yếu động cơ đốt trong 4 kỳ sử dung nhiên liệu xăng và Diesel với cơ chế hoạt động khác nhau