Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá tính năng của động cơ Honda 109,1cm3 chạy ổn định sau 100giờ với phụ gia nhiên liệu E10

ª TS. Lê Danh Quang Trường Cao đẳng nghề Công nghệ cao Hà Nội Người phản biện: TS. Lê Văn Quỳnh TS. Nguyễn Khắc Tuân

Tóm tắt: Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu giai đoạn 2 về sử dụng phụ gia VPI-G cho hỗn hợp nhiên liệu gồm 90% xăng và 10% ethanol (gọi là E10) đến tính năng và phát thải của động cơ Honda 109,1cm³ .

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đối chứng trên động cơ Honda 109,1cm³ cho thấy, phụ gia VPI-G giúp mô-men và công suất động cơ tăng trung bình 8%, suất tiêu hao nhiên liệu giảm 8,3%, các thành phần phát thải cải thiện: CO 13,8%, CO₂ 0,63%, HC 13,3% và NOx 14,5% so với trường hợp E10 không sử dụng phụ gia. So với trường hợp sử dụng phụ gia Keropur của nước ngoài thì phụ gia VPI-G cho công suất cao hơn khoảng 4,3%, suất tiêu hao nhiên liệu thấp hơn khoảng 4,2% và các thành phần phát thải cải thiện: CO 10,4%, CO₂ 0,3%, HC 10,1% và NOx 3,2%.

Từ khóa: Phụ gia nhiên liệu VPI-G, xăng sinh học E10, phát thải, tiết kiệm nhiên liệu.

Abstract: This paper presents results of the second phase of the research on using additives VPI-G for the fuel blend of 90% gasoline and 10% ethanol (so called E10) on engines performance and exhaust emissions of  Honda engine 109,1cm³.

Test results on the Honda engine 109,1cm³ showed that, using E10 blended with the VPI-G additive the engine’s torque and power raised averagely 8%, specific fuel consumption reduced averagely 8,3%. Exhaust emission components CO 13,8%; CO₂ 0,63%; HC 13,3% và NOx 14,5% in comparision with the case of pure E10 and using E10 blended with the VPI-G additive the engine’s torque and power raised averagely 4,3%, specific fuel consumption reduced averagely 4,2%. Exhaust emission components CO 10,4%; CO₂ 0,3%; HC 10,1% và NOx 3,2% when comparision with the E10 blended with the Keropur additive.

Keywords: VPI-G additive, E10 gasohol,  exhaust  emissions, fuel effciency.

1. Đặt vấn đề

Tiếp theo kết quả thử nghiệm về phụ gia VPI-G cho nhiên liệu sinh học E10 mà nhóm tác giả đã thực hiện và công bố trên Tạp chí GTVT, số ra tháng 10/2015 [5], để khẳng định thêm về tính ưu việt khi sử dụng phụ gia này, tác giả tiếp tục nghiên cứu tác động của phụ gia này đến tính năng và phát thải của động cơ Honda 109,1cm³  với thời gian chạy bền, ổn định 100 giờ làm việc của động cơ.

Về phụ gia VPI-G này đã được khẳng định quả thử nghiệm trước, đó là: So với khi động cơ sử dụng nhiên liệu E10 không sử dụng phụ gia đã giúp mô-men và công suất động cơ tăng trung bình 5%, suất tiêu hao nhiên liệu giảm 4%, các thành phần phát thải cải thiện: CO 9,4%, HC 11,9%, NOx 14,9% và CO₂ 5,4% và so với nhiên liệu E10 sử dụng phụ gia Keropur cho công suất cao hơn khoảng 3,4%, suất tiêu hao nhiên liệu thấp hơn khoảng 4,3% và các thành phần phát thải cải thiện: CO 5,6%, HC 9,1%, NOx 5,4% và CO₂ 4,2%.

Nghiên cứu ở giai đoạn 2 này tập trung đánh giá thực nghiệm ảnh hưởng của phụ gia VPI-G đến tính năng và phát thải của động cơ sau 100 giờ chạy bền, ổn định.

2. Thử nghiệm

Thử nghiệm được thực hiện theo phương pháp đối chứng nhiên liệu E10 pha phụ gia VPI-G (0,1%) với cùng loại nhiên liệu nhưng không có phụ gia và với phụ gia Keropur (0,1%) của nước ngoài. Thử nghiệm được tiến hành để đánh giá tác động của phụ gia trên đến các tính năng và phát thải của động cơ Honda 109,1cm³  sau 100 giờ hoạt động.

2.1. Đối tượng và trang thiết bị thử nghiệm

Động cơ Honda 109,1cm³  là loại động cơ được lắp trên các dòng xe Wave 110 như Wave 110S, 110RS, 110RSX… là phương tiện tham gia giao thông phổ biến ở Việt Nam do Công ty Honda sản xuất, với thông số kỹ thuật thể hiện trong tài liệu tham khảo [5], được chọn làm đối tượng thử nghiệm.

Băng thử Didacta T101D Hình 2.1 [2], được dùng để thực hiện thử nghiệm nhiên liệu E10 có và không có phụ gia trên động cơ Honda 109,1cm³ .

Băng thử gồm các phần chính: Phanh thủy lực, thiết bị đo tốc đo, thiết bị đo mô-men, thiết bị phân tích khí thải.

Hình 2.1: Băng thử Didacta T101D

 

2.2. Quy trình và nội dung thử nghiệm

Thử nghiệm được thực hiện theo phương pháp đối chứng giữa 3 mẫu nhiên liệu khác nhau ở trên trên động cơ Honda 109,1cm³  

Động cơ được vận hành 2 giờ lần lượt với nhiên liệu E10, nhiên liệu E10 pha phụ gia VPI-G và nhiên liệu E10 pha phụ gia Keropur sau khi đã căn chỉnh và động cơ hoạt động ổn định với nhiên liệu đã cho rồi thực hiện lấy đặc tính động cơ, công suất, tiêu hao nhiên liệu và đo phát thải CO, HC, NO_x, CO₂ theo tốc độ ở chế độ toàn tải ở tay số 4.

3. Đánh giá kết quả thử nghiệm và thảo luận

3.1. Kết quả thử nghiệm

Đặc tính công suất (Ne), suất tiêu hao nhiên liệu (ge) và các thành phần khí thải của động cơ Honda 109,1cm³  theo đặc tính tốc độ động cơ ở chế độ toàn tải khi sử dụng lần lượt nhiên liệu E10 và nhiên liệu E10 có pha 2 loại phụ gia được thể hiện trên Hình 3.1:

Hình 3.1: Diễn biến về các thành phần khí thải của động cơ trên đường đặc tính sau 100 giờ chạy ổn định với E10 không và có các phụ gia

Dễ dàng nhận thấy trên Hình 3.1 rằng, khi sử dụng nhiên liệu E10 có pha phụ gia VPI-G và Keropure công suất tăng suất tiêu hao nhiên liệu giảm so với trường hợp sử dụng nhiên liệu không pha phụ gia. Các thành phần khí xả CO, CO₂, HC, NOx trong trường hợp có phụ gia cũng thấp hơn so với trường hợp không có phụ gia. Trong đó, phụ gia VPI-G phát huy hiệu quả hơn phụ gia Keropur.

3.2. Đánh giá về tính năng và phát thải của động cơ

Từ các kết quả thử nghiệm cho thấy, sau thời gian chạy bền 100 giờ, động cơ hoạt động với nhiên liệu E10 pha phụ gia VPI-G công suất cao hơn trung bình khoảng 8%, còn suất tiêu hao nhiên liệu thấp hơn trung bình khoảng 8,3% so với trường hợp không có phụ gia (Hình 3.2).

Kết quả trên Hình 3.2 cũng cho thấy, phát thải của động cơ giảm khi dùng nhiên liệu E10 có pha phụ gia VPI-G. Các thành phần cải thiện như sau: CO 13,8%, CO₂ 0,63%, HC 13,3% và NOx 14,5%.

Hình 3.2: Tỷ lệ cải thiện các thông số tính năng và phát thải của động cơ Honda 109,1cm3  sau 100 giờ chạy ổn định với E10 pha phụ gia VPI-G với trường hợp không pha phụ gia

 

Từ các kết quả thử nghiệm cho thấy, khi động cơ hoạt động với nhiên liệu E10 pha phụ gia VPI-G công suất cao hơn trung bình khoảng 4,3%, còn suất tiêu hao nhiên liệu thấp hơn trung bình khoảng 4,2% so với trường hợp sử dụng phụ gia Keropur (Hình 3.3).

Kết quả trên Hình 3.3 cũng cho thấy, phát thải của động cơ giảm khi dùng nhiên liệu E10 có pha phụ gia VPI-G so với phụ gia Keropur. Các thành phần cải thiện như sau: CO 10,4%, CO₂ 0,3%, HC 10,1% và NOx 3,2%.

Hình 3.3: Tỷ lệ cải thiện các thông số tính năng và phát thải của động cơ Honda 109,1cm3  sau 100 giờ chạy ổn định với E10 pha phụ gia VPI-G với trường hợp pha phụ gia Keropur

 

Các kết quả trên đây cho phép nhận định rằng, các thông số tính năng và phát thải của động cơ Honda 109,1cm³ được cải thiện khi sử dụng nhiên liệu E10 có pha phụ gia VPI-G so với trường hợp không dùng phụ gia và cả trường hợp sử dụng phụ gia Keropur của nước ngoài.

4. Kết luận và hướng phát triển

Kết quả thử nghiệm phụ gia VPI-G cho nhiên liệu E10 được thực hiện chạy bền, ổn định 100 giờ và đối chứng trên động cơ Honda 109,1cm³ cho thấy, phụ gia này đã cải thiện được các thông số về tính năng và phát thải so với trường hợp không có phụ gia và với phụ gia Keropur của nước ngoài.

Cụ thể, mô-men và công suất động cơ tăng trung bình 8%, suất tiêu hao nhiên liệu giảm 8,3%, các thành phần phát thải cải thiện: CO 13,8%, CO₂ 0,63%, HC 13,3% và NOx 14,5% so với trường hợp không sử dụng phụ gia. So với trường hợp sử dụng phụ gia Keropur của nước ngoài thì phụ gia VPI-G cho công suất cao hơn khoảng 4,3%, suất tiêu hao nhiên liệu thấp hơn khoảng 4,2% và các thành phần phát thải cải thiện: CO 10,4%, CO₂ 0,3%, HC 10,1% và NOx 3,2%.

Như vậy, bước đầu khẳng định, phụ gia đã phát huy hiệu quả tốt cho nhiên liệu sinh học, cụ thể là phụ gia VPI-G cho nhiên liệu E10.

Đây là nghiên cứu giai đoạn 2 với thời gian chạy dài hơn, nhưng cũng mới chỉ là những kết quả nghiên cứu ban đầu. Để có thể phổ biến sử dụng các phụ gia này trên thực tế, cần thiết phải thử nghiệm bền dài lâu hơn, đồng thời mở rộng đối với nhiều loại động cơ trên các phương tiện khác và cuối cùng cần phải thử nghiệm động cơ trên thực tế hiện trường.

Tài liệu tham khảo

[1]. Trần Văn Toại (2010), Nghiên cứu lựa chọn các chất phụ gia pha trộn nhiên liệu sinh học với nhiên liệu gốc khoáng nhằm đảm bảo yêu cầu về chất lượng nhiên liệu trong quá trình bảo quản và sử dụng, đồng thời đảm bảo tính an toàn môi trường của nhiên liệu, Đề tài cấp ngành Dầu khí.

[2]. http://www.icelab.hut.edu.vn/ (trang web của Phòng Thí nghiệm Động cơ đốt trong, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội).

[3]. Khong Vu Quang, Le Anh Tuan, Pham Minh Tuan, Le Danh Quang, Tran Van Toai, Experimental study of the effect of gasohol fuel with and without additive on performance and emissions of spark ignition, The 5^th South East Asian Technical University Consortium (SEATUC) Symposium.

[4]. Lê Danh Quang (2014), Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia nhiên liệu E10 và D5 đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ, Luận án Tiến sĩ.

[5]. Lê Danh Quang, Lê Anh Tuấn, Phạm Minh Tuấn (10/2015), Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá tính năng của động cơ xe Honda Wave S 110 khi sử dụng phụ gia cho nhiên liệu sinh học E10, Tạp chí GTVT.