Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu sinh học trong hỗn hợp dieselethanol - Biodiesel tới tính năng kỹ thuật và phát thải động cơ diesel

i 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu do tôi thực hiện. Luận án có sử 
dụng một phần kết quả do tôi và nhóm nghiên cứu thực hiện trong đề tài cấp cơ sở 
“Nghiên cứu tính năng kỹ thuật và phát thải của động cơ diesel khi sử dụng hỗn hợp 
nhiên liệu diesel-ethanol và diesel-ethanol-biodiesel”, mã số T2018-PC-041 do 
PGS.TS Phạm Hữu Tuyến là chủ nhiệm đề tài. Tôi đã đƣợc chủ nhiệm đề tài đồng ý 
cho sử dụng một phần kết quả nghiên cứu của đề tài cấp cơ sở vào việc viết luận án. 
Tôi xin cam đoan các số liệu kết quả nêu trong luận án là trung thực và chƣa 
từng đƣợc ai công bố trong các công trình nào khác. 
 Hà Nội, ngày tháng năm 2021 
Tập thể giáo viên hƣớng dẫn Nghiên cứu sinh 
GS.TS Phạm Minh Tuấn PGS.TS Phạm Hữu Tuyến Nguyễn Văn Nhỉnh 
ii 
LỜI CẢM ƠN 
Tôi xin chân thành cảm ơn Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Cơ khí 
Động lực, Bộ môn Động cơ đốt trong, Trung tâm nghiên cứu động cơ, nhiên liệu và 
khí thải đã cho phép và giúp đỡ tôi thực hiện luận án trong thời gian học tập, nghiên 
cứu tại Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội. 
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Phạm Minh Tuấn và PGS.TS 
Phạm Hữu Tuyến đã chu đáo, tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi thực hiện và hoàn 
thành luận án. 
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Hữu Tuyến là chủ nhiệm đề tài cấp 
cơ sở mã số T2018-PC-041 đã đồng ý cho sử dụng một phần kết quả nghiên cứu 
của đề tài vào việc viết luận án. 
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật 
Hƣng Yên, Khoa Cơ khí Động lực cùng các thầy cô trong khoa đã ủng hộ và tạo 
điều kiện thuận lợi để tôi có thể hoàn thành luận án. 
Tôi xin chân thành cảm ơn các Giáo sƣ, Phó Giáo sƣ, Tiến sĩ và các nhà khoa 
học đã dành thời gian quý báu để đọc và góp ý giúp tôi hoàn thiện luận án. 
Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, những ngƣời 
đã luôn động viên khuyến khích trong suốt thời gian tham gia nghiên cứu và thực 
hiện công trình này. 
 Nghiên cứu sinh 
Nguyễn Văn Nhỉnh 
iii 
MỤC LỤC 
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. ii 
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ .............................................................. vi 
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .............................................................................. ix 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................... xi 
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 
i. Sự cần thiết của đề tài ............................................................................................ 1 
ii. Mục đích nghiên cứu .............................................................................................. 2 
iii. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .......................................................................... 2 
iv. Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................................ 2 
v. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................................ 3 
vi. Tính mới của đề tài ................................................................................................. 3 
vii. Bố cục của luận án ............................................................................................. 3 
1.1. Khái quát chung về nhiên liệu sinh học ............................................................. 4 
1.2. Nhiên liệu ethanol và biodiesel .......................................................................... 4 
1.2.1. Nhiên liệu ethanol ............................................................................................ 4 
1.2.2. Nhiên liệu biodiesel .......................................................................................... 8 
1.3. Tình hình sản xuất ethanol và biodiesel ............................................................ 12 
1.3.1. Trên thế giới ................................................................................................... 12 
1.3.2. Tại Việt Nam .................................................................................................. 13 
1.4. Các kết quả nghiên cứu sử dụng ethanol và biodiesel làm nhiên liệu cho động 
cơ diesel .................................................................................................................... 15 
1.4.1. Nghiên cứu ngoài nƣớc .................................................................................. 15 
1.4.2. Nghiên cứu trong nƣớc ................................................................................... 24 
1.5. Hƣớng tiếp cận của luận án ............................................................................... 27 
1.6. Kết luận chƣơng 1 ............................................................................................. 27 
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN TÍNH NĂNG KỸ THUẬT VÀ 
PHÁT THẢI ĐỘNG CƠ KHI SỬ DỤNG HỖN HỢP NHIÊN LIỆU DIESEL-
ETHANOL-BIODIESEL ......................................................................................... 29 
2.1. Tính chất hỗn hợp nhiên liệu diesel-ethanol-biodiesel...................................... 29 
2.1.1. Tính chất hỗn hợp diesel-ethanol .................................................................. 29 
2.1.2. Tính chất của hỗn hợp nhiên liệu diesel-ethanol-biodiesel ........................... 32 
2.2. Quá trình cháy trong động cơ diesel khi sử dụng hỗn hợp diesel-ethanol-
biodiesel .................................................................................................................... 34 
2.2.1. Quá trình cháy trong động cơ diesel khi sử dụng diesel khoáng .................... 34 
2.2.2. Quá trình cháy trong động cơ diesel khi sử dụng hỗn hợp diesel-ethanol ..... 36 
iv 
2.2.3. Quá trình cháy trong động cơ diesel khi sử dụng hỗn hợp diesel-ethanol-
biodiesel .................................................................................................................... 38 
2.3. Nghiên cứu cấu trúc tia phun khi sử dụng nhiên liệu hỗn hợp ........................ 39 
2.3.1. Cấu trúc của tia phun trong động cơ .............................................................. 39 
2.3.2. Cấu trúc tia phun với hỗn hợp nhiên liệu ....................................................... 43 
2.4. Cơ sở lý thuyết mô phỏng trên phần mềm AVL Boost ..................................... 44 
2.4.1. Phƣơng trình nhiệt động học .......................................................................... 44 
2.4.2. Lý thuyết tính toán quá trình cháy .................................................................. 46 
2.4.3. Lý thuyết tính toán truyền nhiệt ..................................................................... 50 
2.4.4. Lý thuyết tính toán lƣợng phát thải trong động cơ diesel .............................. 51 
2.4.5. Mô hình nhiên liệu .......................................................................................... 53 
2.5. Cơ sở phƣơng pháp lấy mẫu và đếm hạt trong khí thải động cơ ....................... 53 
2.5.1. Thành phần và phân bố hạt theo kích thƣớc ................................................... 54 
2.5.2. Sơ đồ hệ thống lấy mẫu trong phép đo số lƣợng hạt ...................................... 55 
2.6. Kết luận chƣơng 2 ............................................................................................. 56 
CHƢƠNG 3. NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG TÍNH NĂNG KỸ THUẬT VÀ PHÁT 
THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG HỖN HỢP NHIÊN LIỆU DIESEL-
ETHANOL-BIODIESEL ......................................................................................... 58 
3.1. Xây dựng mô hình động cơ diesel và đánh giá độ tin cậy của mô hình. ........... 58 
3.1.1. Mục đích và đối tƣợng mô phỏng .................................................................. 58 
3.1.2. Xây dựng mô hình mô phỏng động cơ ........................................................... 60 
3.1.3. Đánh giá độ tin cậy của mô hình mô phỏng. .................................................. 64 
3.2. Tính toán mô phỏng tính năng kỹ thuật và phát thải của động cơ khi sử dụng 
hỗn hợp nhiên liệu diesel-ethanol và diesel-ethanol-biodiesel................................. 67 
3.2.1. Kết quả mô phỏng khi sử dụng nhiên liệu diesel-ethanol .............................. 67 
3.2.2. Kết quả mô phỏng khi sử dụng nhiên liệu diesel-ethanol-biodiesel .............. 73 
3.3. Kết luận chƣơng 3 ............................................................................................. 83 
CHƢƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ...................................................... 85 
4.1. Mục đích thử nghiệm ....................................................................................... 85 
4.2. Phƣơng pháp, đối tƣợng và chế độ thử nghiệm ............................................... 85 
4.2.1. Phƣơng pháp thử nghiệm ............................................................................... 85 
4.2.2. Đối tƣợng thử nghiệm .................................................................................... 85 
4.2.3. Chế độ thử nghiệm ......................................................................................... 86 
4.3. Trang thiết bị thử nghiệm ................................................................................ 86 
4.3.1. Sơ đồ bố trí thử nghiệm ................................................................................. 86 
4.3.2. Các thiết bị thử nghiệm chính ........................................................................ 87 
v 
4.4. Nghiên cứu thực nghiệm cấu trúc chùm tia phun nhiên liệu diesel, DE5, DE10, 
DE5B5 và DE10B5 .................................................................................................. 91 
4.4.1. Các thiết bị sử dụng nghiên cứu ..................................................................... 91 
4.4.2. So sánh cấu trúc chùm tia phun nhiên liệu diesel, DE5, DE10, DE5B5 và 
DE10B5 .................................................................................................................... 92 
4.5. Kết quả thử nghiệm động cơ trên băng thử ....................................................... 94 
4.5.1. Tính năng kỹ thuật của động cơ và diễn biến áp suất trong xylanh ............... 94 
4.5.2. Ảnh hƣởng của hỗn hợp nhiên liệu tới phát thải động cơ .............................. 98 
4.6. So sánh kết quả giữa mô phỏng và thực nghiệm với nhiên liệu DE10B5 ....... 109 
4.7. Tính toán sơ bộ lƣợng ethanol thay thế diesel ................................................. 111 
4.8. Kết luận chƣơng 4 ........................................................................................... 112 
KẾT LUẬN CHUNG ............................................................................................. 114 
HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI .................................................................. 115 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 116 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ................. 121 
MỤC LỤC PHỤ LỤC ............................................................................................ 122 
vi 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 
Hình 1.1. Sơ đồ sản xuất ethanol từ sắn [3] ............................................................... 7 
Hình 1.2. Sơ đồ sản xuất ethanol từ xenluloza [5] ..................................................... 8 
Hình 1.3. Sơ đồ sản xuất biodiesel ........................................................................... 12 
Hình 1.4. Biểu đồ sản lƣợng ethanol trên thế giới từ năm 2007 đến 2015[12]. ....... 13 
Hình 1.5. Phát thải động cơ khi sử dụng nhiên liệu diesel, DE5, DE10 tại 1200 v/ph 
và 1500 v/ph [21] ...................................................................................................... 16 
Hình 1.6. Suất tiêu hao nhiên liệu khi sử dụng nhiên liệu diesel, DE5, DE10 tại 
1200 v/ph và 1500 v/ph [21] .................................................................................... 16 
Hình 1.7. Suất tiêu hao nhiên liệu khi sử dụng nhiên liệu diesel, DE10, DE30 [24]17 
Hình 1.8. Phát thải NOx, smoke khi sử dụng nhiên liệu diesel, DE10, DE30 [24] .. 17 
Hình 1.9. So sánh tính năng động cơ của diesel, B5, B20, B70 và B100 [26] ........ 18 
Hình 1.10. Phát thải của nhiên liệu diesel, B5, B20, B70 và B100 [26] .................. 19 
Hình 1.11. Đặc tính cháy của nhiên liệu thử nghiệm [35] ....................................... 20 
Hình 1.12. Công suất, suất tiêu hao nhiên liệu và hiệu suất nhiệt của nhiên liệu thử 
nghiệm [36]............................................................................................................... 21 
Hình 1.13. So sánh áp suất cháy và tốc độ tỏa nhiệt của diesel, DB10, DE10B10, 
DE20B10[38]............................................................................................................ 22 
Hình 1.14. Phát thải của nhiên liệu diesel, B5, B20, DE3B12 và DE4B16 tại 100% 
tải [39] ....................................................................................................................... 23 
Hình 1.15. Phát thải của nhiên liệu diesel, DE15, DE10B10 và DE15B20 [40] ..... 24 
Hình 1.16. Thay đổi Ne và ge theo tỷ lệ diesel.......................................................... 25 
Hình 1.17. Quan hệ giữa CO, HC, NOx, độ khói và tỷ lệ pha trộn diesel sinh học 
[43] ............................................................................................................................ 25 
Hình 1.18. Mô men và suất tiêu hao nhiên liệu khi sử dụng nhiên liệu diesel, DE5, 
DE10 [48] ................................................................................................................. 26 
Hình 1.19. Phát thải CO, HC, NOx khi sử dụng nhiên liệu diesel, DE5, DE10 [48] 27 
Hình 2.1. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng ethanol đến độ nhớt nhiên liệu [49,50,51].30 
Hình 2.2. Trị số xêtan của nhiên liệu diesel-ethanol [49,50] ................................... 30 
Hình 2.3. Nhiệt trị của nhiên liệu diesel-ethanol [49,50] ......................................... 31 
Hình 2.4. Hàm lƣợng ô xy của hỗn hợp diesel-ethanol [49,50] ............................... 31 
Hình 2.5. Nhiệt độ tự cháy của hỗn hợp diesel-ethanol [49,50] .............................. 32 
Hình 2.6. Nhiệt ẩn hóa hơi của hỗn hợp nhiên liệu diesel-ethanol [49,50] .............. 32 
Hình 2.7. Đồ thị khai triển quá trình cháy ở động cơ diesel [56,57,58]. .................. 35 
Hình 2.8. So sánh áp suất trong xylanh khi sử dụng diesel và diesel-ethanol [59] .. 36 
Hình 2.9. So sánh tốc độ tỏa nhiệt khi sử dụng diesel và diesel-ethanol [59] ......... 37 
vii 
Hình 2.10. Tốc độ ... Compression ratio (tỉ số nén) - 22 
4 Con-rod Length (chiều dài thanh truyền) mm 158 
5 
Piston pin offset (độ lệch của đƣờng tâm 
xylanh so với tâm trục khuỷu 
mm 0 
6 Effective Blow by Gap (khe hở lọt khí) mm 0,015 
Phụ lục 1.2. Điều kiện biên và các thông số nhập cho mô 
hình 
TT Thông số Đơn vị 
Giá 
trị 
Ghi chú 
1 
Initial Condition at EO (điều kiện khởi đầu 
tại thời điểm xu páp xả mở) 
2 Pressure (áp suất) bar 4 
3 Temperature (nhiệt độ) C 825 
4 
Initial Gas Composition (thành phần khí 
khởi đầu) 
5 Ratio Type (loại tỷ lệ) Tỷ lệ A/F 20 
6 Fuel Vapour (hơi nhiên liệu) - 0 
7 Combustion Products (sản phẩm cháy) - 0,6 
Phụ lục 1.3. Nhập các thông số lựa chọn mô hình cháy 
TT Thông số 
Đơn 
vị 
Giá trị Ghi chú 
 2-PL 
1 Heat Release (tính hệ số truyền nhiệt) - 
AVL MCC 
Model 
2 Mixture Preparation (chuẩn bị hỗn hợp) - Internal 
3 Fuel Temperature (nhiệt độ nhiên liệu) C 25 
Phụ lục 1.4. Nhập các thông số của mô hình cháy AVL 
MCC 
TT Thông số Đơn vị Giá trị Ghi chú 
1 Number of Injector Holes - 4 
2 Hole Diameter mm 0,3 
3 Discharge Coefficient - 0,5 
4 Rail Pressure bar 220 
5 Ignition Delay Calibration Factor - 1,31 
6 Combustion Parameter - 0,5 
7 Tubulence Parameter - 2,1 
8 Dissipation Parameter - 0,5 
9 EGR Influence Parameter 1 
10 Premixed Combustion Parameter - 0,5 
Phụ lục 1.5: Các tham số mô hình truyền nhiệt Woschini 
1978 của động cơ D4BB 
TT Tham số của mô hình truyền nhiệt Đơn vị Giá trị Ghi chú 
1 Mô hình nạp thải (ports) Zaft 
2 Piston (piston) 
3 Diện tích bề mặt (surface Area) mm2 9498,5 
4 Nhiệt đô vách (wall Temperature) °C 450 
5 
Hệ số hiệu chỉnh Piston (piston 
Calibration Factor) 
- 1 
6 Nắp xy lanh (cylinder Head) 
7 Diện tích bề mặt (surface Area) mm2 9490 
8 Nhiệt đô vách (wall Temperature) °C 470 
 3-PL 
9 
Hệ số hiệu chỉnh piston (piston 
Calibration Factor) 
- 1 
10 Đƣờng ống 
11 
Diện tích bề mặt (piston tại ĐCT) 
[Surface Area (piston at TDC)] 
mm
2
 2785 
12 
Nhiệt đô vach (piston tại ĐCT) 
[Wall Temperature (piston at TDC)] 
°C 400 
13 
Nhiệt đô vach (piston tại ĐCD) 
[Wall Temperature (piston at BDC)] 
°C 375 
14 Hệ số hiệu chỉnh đƣờng ống - 1 
15 Hệ thống cháy DI 
Phụ lục 1.6. Các tham số của mô hình phát thải của động 
cơ D4BB 
TT Tham số của mô hình phát thải 
1 NOx Production Model (mô hình phát thải NOx) 
2 NOx Kinetic Multiplier (hệ số nhân động học NOx ) 20 
3 NOx Postprocessing Multiplier (hệ số nhân sau xƣ lý NOx) 0,05 
4 CO Production Model (mô hình phát thải CO) 
5 CO Kinetic Multiplier (hệ số nhân động học CO) 0,2 
6 Soot Production Model (mô hình phát thải Soot) 
7 Soot Production Constant (lƣợng phát thải Soot ban đầu) 200 
8 Soot Consumption Constant (lƣợng phát thải Soot liên tục) 100 
PHỤ LỤC 2. CÁC BƢỚC ĐỊNH NGHĨA NHIÊN LIỆU MỚI 
TRONG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG 
Phụ lục 2.1. Xây dựng mô hình nhiên liệu cho biodiesel 
Biodiesel là một nhiên liệu mới không đƣợc định nghĩa sẵn trong phần mềm vì 
vậy phải xây dựng mô hình nhiên liệu mới để có thể sử dụng. Nhiên liệu sử dụng 
trong phần mềm định dạng “.bpg”. Trình tự xây dựng mô hình nhiên liệu biodiesel 
bắt đầu từ dữ liệu THERM.dat, đây là cơ sở dữ liệu về nhiên liệu bao hàm các đặc 
 4-PL 
tính của phần tử tạo nên nhiên liệu. Từ cơ sở này ngƣời dùng có thể tự tạo đƣợc 
nhiên liệu theo mục đích sử dụng. 
- Mở dữ liệu THERM.dat, có chứa rất nhiều loại thành phần hợp chất, tìm dữ liệu 
về nhiên liệu cần xây dựng sau đó sao chép 4 dòng dữ liệu của các thành phần hóa 
học nhiên liệu biodiesel nguồn gốc từ dầu cọ nhƣ Hình 3.3. 
- Mở bst_therm.dat nằm trong thƣ mục:“C: \ ProgramFile\ AVL\ Boost\ File\ 
bst_therm.dat”, dán dữ liệu trên vào dòng cuối cùng của file này 
Cơ sở dữ liệu của nhiên liệu 
Sao chép dữ liệu tạo mô hình nhiên liệu 
 5-PL 
Sao chép dữ liệu các thành phần hóa học tạo mô hình nhiên liệu 
Sau đó chỉnh sửa dữ liệu trong bst_therm.dat: xóa các dấu “.” ở phần công thức, 
xóa giá trị “0” trƣớc kí tự G ,sắp xếp lại các chữ H, O, C, G thẳng hàng các chữ 
H, O, C, G ở bên trên 
Trình tự xây dựng mô hình nhiên liệu 
Lƣu dữ liệu này với 1 tên mới: nlm-therm.dat. Chạy phần mềm Boost, vào Boost Gas 
Properties Tool sau đó chọn “Fuel Components”, lấy dữ liệu: nlm-therm.dat ở trên sẽ hiện 
ra cửa sổ. 
 6-PL 
Lưu dữ liệu nhiên liệu 
Giao diện nhập mô hình nhiên liệu 
 Sau đó chọn “Fuel Label” lấy công thức hóa học của nhiên liệu biodiesel. 
 7-PL 
Phụ lục 2.2. Xây dựng mô hình nhiên liệu cho DE5B5 
Tiến hành nhập mô hình nhiên liệu DE5B5. Sử dụng các bƣớc nhƣ Phụ lục 2.1, tuy 
nhiên, khi chọn “Fuel Label” lấy công thức của nhiên liệu thì chọn thêm thành phần 
diesel và ethanol. Sau đó, sử dụng “Fraction Ratio” để pha trộn thành hỗn hợp nhiên 
liệu DE5B5, việc pha trộn dựa vào tỷ lệ thể tích thì chọn trong “Kind of fraction 
ratio”. 
Sau khi chọn các thành phần và tỷ lệ thể tích nhiên liệu DE5B5, chọn “Fuel 
Components”, chọn nhiên liệu và “Load data from Themodynamic Data File” sẽ 
xuất hiện file nhiên liệu với đầy đủ các thông số 
 8-PL 
“Save as” nhiên liệu này với tên DE5B5.bgp ta xây dựng xong 1 mô hình nhiên liệu 
mới. 
Sau đó “upload” nhiên liệu DE5B5 vào “Boost gas properties Data file” 
Nhiên liệu DE5B5 đã đƣợc định nghĩa trong mô hình mô phỏng 
 9-PL 
Phụ lục 2.3. Xây dựng mô hình nhiên liệu cho DE10B5 
Tiến hành nhập mô hình nhiên liệu DE10B5. Sử dụng các bƣớc nhƣ Phụ lục 2.1, tuy 
nhiên, khi chọn “Fuel Label” lấy công thức của nhiên liệu thì chọn thêm thành phần 
diesel và ethanol. Sau đó, sử dụng “Fraction Ratio” để pha trộn thành hỗn hợp nhiên 
liệu DE10B5, việc pha trộn dựa vào tỷ lệ thể tích thì chọn trong “Kind of fraction 
ratio”. 
Sau khi chọn các thành phần và tỷ lệ thể tích nhiên liệu DE10B5, chọn “Fuel 
Components”, chọn nhiên liệu và “Load data from Themodynamic Data File” sẽ 
xuất hiện file nhiên liệu với đầy đủ các thông số 
“Save as” nhiên liệu này với tên DE10B5.bgp ta xây dựng xong 1 mô hình nhiên 
liệu mới. 
 10-PL 
Sau đó “upload” nhiên liệu DE10B5 vào “Boost gas properties Data file” 
Nhiên liệu DE10B5 đã đƣợc định nghĩa trong mô hình mô phỏng 
Xây dựng mô hình nhiên liệu cho các nhiên liệu DE5, DE10, DE15B5, DE20B5, 
DE30B5 các bƣớc cũng tƣơng tự, tuy nhiên cần thay đổi các tỷ lệ hỗn hợp của từng 
thành phần nhiên liệu và đƣợc thể hiện nhƣ sau: 
Tiến hành nhập mô hình nhiên liệu DE15B5. Sử dụng các bƣớc nhƣ Phụ lục 2.1, tuy 
nhiên, khi chọn “Fuel Label” lấy công thức của nhiên liệu thì chọn thêm thành phần 
diesel và ethanol. Sau đó, sử dụng “Fraction Ratio” để pha trộn thành hỗn hợp nhiên 
liệu DE15B5, việc pha trộn dựa vào tỷ lệ thể tích thì chọn trong “Kind of fraction 
ratio”. 
 11-PL 
Tiến hành nhập mô hình nhiên liệu DE20B5. Sử dụng các bƣớc nhƣ Phụ lục 2.1, tuy 
nhiên, khi chọn “Fuel Label” lấy công thức của nhiên liệu thì chọn thêm thành phần 
diesel và ethanol. Sau đó, sử dụng “Fraction Ratio” để pha trộn thành hỗn hợp nhiên 
liệu DE20B5, việc pha trộn dựa vào tỷ lệ thể tích thì chọn trong “Kind of fraction 
ratio”. 
Tiến hành nhập mô hình nhiên liệu DE30B5. Sử dụng các bƣớc nhƣ Phụ lục 2.1, tuy 
nhiên, khi chọn “Fuel Label” lấy công thức của nhiên liệu thì chọn thêm thành phần 
diesel và ethanol. Sau đó, sử dụng “Fraction Ratio” để pha trộn thành hỗn hợp nhiên 
liệu DE30B5, việc pha trộn dựa vào tỷ lệ thể tích thì chọn trong “Kind of fraction 
ratio”. 
 12-PL 
Tiến hành nhập mô hình nhiên liệu DE5. khi chọn “Fuel Label” lấy công thức của 
nhiên liệu thì chọn thành phần diesel và ethanol. Sau đó, sử dụng “Fraction Ratio” 
để pha trộn thành hỗn hợp nhiên liệu DE5, việc pha trộn dựa vào tỷ lệ thể tích thì 
chọn trong “Kind of fraction ratio”. 
Tiến hành nhập mô hình nhiên liệu DE10. khi chọn “Fuel Label” lấy công thức của 
nhiên liệu thì chọn thành phần diesel và ethanol. Sau đó, sử dụng “Fraction Ratio” 
để pha trộn thành hỗn hợp nhiên liệu DE10, việc pha trộn dựa vào tỷ lệ thể tích thì 
chọn trong “Kind of fraction ratio”. 
 13-PL 
Phụ lục 2.4. Xác định các hệ số a1 đến a7 cho nhiên liệu 
biodiesel 
Xác định lần lƣợt các hệ số a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7 trong phần mềm AVL Boost 
theo từng thành phần hóa học trong nhiên liệu biodiesel: chọn từng thành phần hóa 
học “C16H32O2”, và “Load data from Themodynamic Data File” sẽ xuất hiện file 
nhiên liệu với đầy đủ các thông số a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7 , với các thành phần hóa học 
khác cũng thực hiện tƣơng tự 
PHỤ LỤC 3. MỘT SỐ TRANG THIẾT BỊ THỬ NGHIỆM 
Phụ lục 3.1. MÁY KHUẤY SỬ DỤNG BẰNG KHÍ NÉN 
 14-PL 
Hình PL3.1. Máy khuấy hòa trộn hỗn hợp nhiên liệu 
Thông số kỹ thuật của máy khuấy khí nén 
STT Tên thông số Giá trị 
1 Motor khí nén Pnona - 
2 Công suất 1,8HP 
3 Kích thƣớc trục 15x800mm 
4 Trọng lƣợng 4,3kg 
Phụ lục 3.2. Cảm biến Lambda LSU 4.9 
Cảm biến đƣợc thiết kế để đo hệ số dƣ lƣợng không khí λ trong khí xả của 
động cơ đốt trong (động cơ xăng hoặc động cơ diesel). Đây là loại cảm biến dải 
rộng có dải đo λ từ 0,65÷10,1. Thông số cơ bản của cảm biến đƣợc thể hiện nhƣ 
sau: 
Thông số cơ bản của cảm biến lambda LSU 4.9 [76] 
Thông số Giá trị 
Dải đo 0,65÷10,1 
Nhiên liệu tƣơng thích Xăng/diesel 
Áp suất khí xả (bar) ≤ 2,5 
Nhiệt độ khí xả (0C) < 930 
Điện áp nguồn cấp (V) 10,8÷16,5 
 15-PL 
Hình PL3.2. Cảm biến lambda LSU 4.9 
PHỤ LỤC 4. CÁC TRANG THIẾT BỊ ĐẾM SỐ LƢỢNG HẠT 
TRONG KHÍ THẢI 
Sơ đồ hệ thống lấy mẫu và đếm hạt tại Trung tâm nghiên cứu Động cơ, nhiên 
liệu và khí thải (Hình PL4.1, PL4.2). Hệ thống gồm 3 bộ phận chính: Ống pha loãng 
thứ nhất (PND1), ống sấy, ống pha loãng thứ hai (PND2). Dựa trên yêu cầu về 
phƣơng pháp lấy mẫu và đếm số lƣợng hạt, hệ thống lấy mẫu đếm gồm bộ pha 
loãng thứ nhất đƣợc sấy nóng đến 1500C, ống bay hơi nhiên liệu đƣợc sấy tới 
300÷400
0
C, và bộ pha loãng thứ hai làm mát khí mẫu xuống dƣới 300C. Thiết bị 
đếm hạt DiSC mini đƣợc sử dụng trong thực nghiệm, tính năng và thông số kỹ thuật 
của thiết bị 
Phụ lục 4.1. Hệ thống lấy mẫu 
Hình PL4.1. Hệ thống lấy mẫu được thiết kế để thực nghiệm 
 16-PL 
Hình PL4.2. Sơ đồ khối hệ thống lấy mẫu xác định số lượng hạt trong khí thải 
a) Ống pha loãng thứ nhất 
 Nhiệm vụ: Ống pha loãng thứ nhất có nhiệm vụ pha loãng khí mẫu để giảm 
nồng độ số hạt sao cho phù hợp với dải đo của thiết bị đếm. Ngoài ra hệ 
thống pha loãng thứ nhất còn có nhiệm vụ là loại bỏ những hạt dễ bay hơi. 
 Cấu tạo: Để giảm đƣợc nồng độ hạt có trong khí mẫu thì hệ thống pha loãng 
thứ nhất cần một nguồn cung cấp khí nén sạch để pha loãng. Tỉ lệ pha loãng 
nằm trong khoảng 10-200 lần. Nhiệt độ của khí mẫu phải nằm trong khoảng 
150
0
C – 4000C để làm bay hơi những hạt dễ bay hơi. Cấu tạo của hệ thống 
pha loãng thứ nhất. 
Hình PL4.3. Mặt cắt hình chiếu đứng hệ thống pha loãng thứ nhất 
1. Mặt bích rời 140; 2. Bu lông 8; 3. Lớp cách nhiệt; 4. Gioăng cao su; 5. 
Dây nhiệt điện trở; 6. Ống pha loãng; 7. Mặt bích liền 140. 
 Nguyên lý làm việc: Khí nén cùng khí mẫu đi vào hệ thống pha loãng thứ 
nhất. Tại đây khí mẫu đƣợc pha loãng để giảm nồng độ số hạt. Hệ thống pha 
 17-PL 
loãng thứ nhất đƣợc sấy nóng bằng dây nhiệt điện trở (5), duy trì nhiệt độ sấy 
giữ ổn định ở 1500C trong suốt quá trình lấy mẫu. Lớp cách nhiệt (3) làm 
bằng bông thủy tinh để giữ nhiệt độ trong lòng ống sấy luôn ổn định tránh 
cho nhiệt độ bên trong lòng ống sấy trao đổi nhiệt với không khí bên ngoài. 
Các mặt bích (1) và (7) cùng với gioăng cao su (4) bao kín ống pha loãng (6) 
để cho các hạt trong khí mẫu không bị tổn thất ra ngoài. 
Hình PL4.4. Nguyên lý làm việc hệ thống pha loãng thứ nhất 
b, Ống sấy 
 Nhiệm vụ: Ống sấy duy trì nhiệt độ sấy nằm trong khoảng từ 300°C - 400°C 
để tiếp tục làm bay hơi những hạt nhiên liệu lỏng 
 Cấu tạo: Cũng giống nhƣ hệ thống pha loãng thứ nhất, ống sấy đƣợc sấy 
nóng bằng dây nhiệt điện trở để duy trì nhiệt độ sấy ổn định ở 3000C. Chiều 
dài của ống sấy dài hơn so với ống pha loãng 1 vì đây là thời điểm chính để 
các hạt nhiên liệu lỏng bay hơi. 
Hình PL4. 5. Mặt cắt hình chiếu đứng ống sấy 
1. Gioăng cao su; 2. Bu lông 8; 3. Lớp cách nhiệt; 4. Dây nhiệt điên trở; 5. Mặt 
bích 140. 
 Nguyên lý làm việc: Khí mẫu đƣợc pha loãng ở hệ thống pha loãng thứ nhất 
tiếp tục đi vào ống sấy. Trong lòng ống sấy nhiệt độ khí mẫu đƣợc duy trì ở 
300
0C để làm bay hơi những hạt dễ bay hơi. Hình mô tả nguyên lý làm việc 
của ống sấy. 
 18-PL 
Hình PL4.6. Nguyên lý làm việc của ống sấy 
c) Ống pha loãng thứ hai 
 Nhiệm vụ: Bộ pha loãng thứ hai có nhiệm vụ tiếp tục pha loãng khí mẫu để 
giảm nồng độ hạt có trong khí mẫu. Ngoài ra hệ thống pha loãng thứ hai 
còn có nhiệm vụ là tránh sự ngƣng tụ của các hạt và đảm bảo nhiệt độ đầu 
ra của khí mẫu nhỏ hơn 350C trƣớc khi đi vào thiết bị đếm. 
 Cấu tạo: Hệ thống pha loãng thứ hai cũng có kích thƣớc giống nhƣ hệ thống 
pha loãng thứ nhất. Tuy nhiên do cần đảm bảo nhiệt độ đầu ra nhỏ hơn 350C 
nên không cần dây sấy nữa. Đầu ra của hệ thống pha loãng thứ hai đƣợc kết 
nối với một bơm hút và thiết bị đếm hạt. 
 Nguyên lý làm việc: Khí mẫu từ ống sấy sẽ đi vào hệ thống pha loãng thứ hai 
nhờ một bơm hút. Tại đây hệ thống pha loãng hai đƣợc cung cấp thêm khí 
nén để tiếp tục pha loãng khí mẫu. Tỉ lệ pha loãng nằm trong khoảng 10-30. 
Sau đó số hạt trong khí mẫu sẽ đƣợc đếm nhờ bộ đếm 
 . 
Hình PL4. 7. Mặt cắt đứng hệ thống pha loãng thứ hai 
1. Mặt bích liền 140; 2. Ống pha loãng; 3. Mặt bích liền 140; 4. Gioăng cao 
su; 5. Bu lông 8 
 19-PL 
Hình PL4.8. Nguyên lý làm việc của hệ thống pha loãng thứ hai 
Phụ lục 4.2. Thiết bị đếm hạt DiSC mini 
Hình PL4.9. Thiết bị đếm hạt kết nối với thiết bị lấy mẫu trong thực nghiệm 
Thiết bị đếm hạt DiSC mini là một máy phân tích hạt nano di động nhằm đếm 
số lƣợng hạt, và đo kích thƣớc hạt trung bình. Tính năng của thiết bị đếm hạt DiSC 
mini: 
- Đo số lƣợng và đƣờng kính trung bình của hạt nano 
- Ghi đồng thời nồng độ hạt và kích thƣớc hạt, cho phép xác định các thông số 
đặc trƣng khác (chẳng hạn nhƣ diện tích bề mặt hạt) 
- Lƣu dữ liệu trên thẻ nhớ và truyền dữ liệu sang máy tính bên ngoài qua USB 
- DiSC mini testo có thể hoạt động trong thời gian dài ở bất kỳ vị trí nào và 
không cần phải bổ sung chất lỏng làm việc. 
- Khả năng chống rung và có thể hoạt động ở bất kỳ vị trí nào 
- Hoạt động của pin trong 8 giờ hoặc nguồn điện AC cho các phép đo dài hạn 
 20-PL 
Hình PL4. 10. Giao diện của thiết bị đếm hạt DiSC mini 
Thông số kĩ thuật của thiết bị đếm hạt DiSC mini 
Kích thƣớc hạt đo đƣợc Từ 10nm tới 700nm 
Nồng độ hạt 
- Nồng độ hạt đo đƣợc phụ thuộc vào kích 
thƣớc hạt và thời gian. 
- Các giá trị điển hình đƣợc đƣa ra dƣới đây: 
+ Hạt 20nm: 2E3 tới 1E6 hạt/cm3; 
+ Hạt 100nm: 5E2 tới 5E5 hạt/cm3. 
Sai số của phép đo - ± 30% về kích thƣớc hạt. 
- ± 5E2 hạt/cm3 đối với phép đo nồng độ hạt. 
Tốc độ dòng chảy 1,0 lít/phút ±0,1 lít/phút. 
Áp suất - 800 tới 1000 mbar; 
- Δp tối đa ở đầu vào: ± 20 mbar 
Nhiệt độ hoạt động +100C tới +300C 
Kích thƣớc 120x80x40 mm 
Khối lƣợng 700 gam