Luận văn thạc sĩ kỹ thuật cơ khí động lực nghiên cứu đặc tính quá trình cháy động cơ diesel 01 xy lanh phun trực tiếp sử dụng nhiên liệu biodiesel sản xuất bằng phương pháp siêu tới hạn

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu đặc tính cháy động cơ diesel sử dụng biodiesel siêu tới hạn. Phân tích chuyên sâu về kỹ thuật cơ khí động lực, tối ưu hóa hiệu suất.

• Tác giả: Nguyễn Hồng Hải
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Ngọc Dũng
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa TPHCM
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực
• Đề tài: Nghiên Cứu Đặc Tính Quá Trình Cháy Động Cơ Diesel 01 Xy-Lanh Phun Trực Tiếp Sử Dụng Nhiên Liệu Biodiesel Sản Xuất Bằng Phương Pháp Siêu Tới Hạn
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG
• THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Mục tiêu đề tài
• 1.1.1. Mục tiêu chung
• 1.1.2. Mục tiêu cụ thể
• 1.2. Đối tượng nghiên cứu
• 1.3. Phương pháp nghiên cứu
• 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1.5. Tóm tắt nội dung
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Giới thiệu chung
• 2.2. Quá trình cháy động cơ diesel
• 2.2.1. Giai đoạn cháy trễ
• 2.2.2. Giai đoạn cháy nhanh
• 2.2.3. Giai đoạn cháy chính
• 2.2.4. Giai đoạn cháy rớt
• 2.3. Sự hình thành khí thải trong động cơ diesel
• 2.3.1. Sự hình thành hydrocacbon (HC)
• 2.3.2. Sự hình thành cacbon monoxit (CO)
• 2.3.3. Sự hình thành nitơ ôxít (NOx)
• 2.3.4. Sự hình thành bồ hóng
• 2.4. Nhiên liệu Biodiesel
• 2.4.1. Giới thiệu nhiên liệu biodiesel
• 2.4.2. Nguồn nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu biodiesel từ thực vật
• 2.4.3. Các phương pháp sản xuất nhiên liệu biodiesel
• 2.4.4. Tính chất nhiên liệu biodiesel
• 2.5. Phương pháp phân tích quá trình cháy
• 2.5.1. Phương pháp phân tích áp suất buồng cháy
• 2.5.2. Hiệu suất cháy
• 2.6. Động cơ phun trực tiếp
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ HẠT CAO SU VÀ MÔ HÌNH DỰ ĐOÁN TÍNH CHẤT
• 3.1. Phương pháp tổng hợp nhiên liệu biodiesel
• 3.1.1. Nguyên liệu sản xuất biodiesel
• 3.1.2. Phương pháp chuyển hóa ester tạo biodiesel
• 3.1.2.1. Phản ứng chuyển hóa ester 2 giai đoạn với hệ xúc tác axít – kiềm
• 3.1.2.2. Phản ứng chuyển hóa ester với alcohol siêu tới hạn
• 3.1.3. So sánh ưu, nhược điểm của phương pháp siêu tới hạn
• 3.2. Mô hình dự đoán
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT BỊ VÀ QUY TRÌNH THỬ NGHIỆM TRÊN ĐỘNG CƠ
• 4.1. Thiết bị thử nghiệm
• 4.1.1. Động cơ thử nghiệm
• 4.1.2. Bệ thử động cơ và hệ thống điều khiển PUMA
• 4.1.3. Thiết bị đo áp suất buồng cháy và áp suất phun nhiên liệu
• 4.1.4. Thiết bị đo lưu lượng không khí nạp
• 4.1.5. Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu
• 4.1.6. Thiết bị điều khiển thanh răng
• 4.1.7. Thiết bị phân tích khí thải
• 4.2. Nhiên liệu thử nghiệm
• 4.3. Quy trình thí nghiệm
• 4.3.1. Điều kiện thử nghiệm
• 4.3.2. Quy trình thử nghiệm
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 5.1. Kết quả dự đoán tính chất nhiên liệu
• 5.1.1. Chỉ số cetane index
• 5.2. Tính năng vận hành động cơ
• 5.2.1. Suất tiêu hao nhiên liệu
• 5.2.2. Suất tiêu hao năng lượng
• 5.2.3. Hiệu suất có ích
• 5.3. Đặc tính phát thải
• 5.3.1. Phát thải HC
• 5.3.2. Phát thải cacbon monoxit
• 5.3.3. Phát thải nitơ oxit
• 5.4. Đặc tính quá trình cháy
• 5.4.1. Áp suất buồng cháy
• 5.4.2. Áp suất phun nhiên liệu
• 5.4.3. Đường cong tỏa nhiệt
• 5.4.4. Tổng nhiệt lượng tỏa ra theo góc quay trục khuỷu
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN
• 6.1. Hướng phát triển của đề tài

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Đặc Tính Cháy Động Cơ Diesel Bách Khoa 55

Ngành động cơ đốt trong đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của xã hội. Tuy nhiên, sự gia tăng nhu cầu sử dụng năng lượng, đặc biệt là từ nhiên liệu hóa thạch, đang gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng. Nguồn nhiên liệu hóa thạch dự kiến sẽ cạn kiệt trong tương lai gần, đồng thời gây ra ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người. Các khí thải như CO2, CO, HC, NOx và PM góp phần vào hiệu ứng nhà kính và các bệnh về đường hô hấp. Vì vậy, việc tìm kiếm các nguồn nhiên liệu thay thế, đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải ngày càng khắt khe, là một yêu cầu cấp thiết. Theo báo cáo của tổ chức năng lượng thế giới, nhiên liệu hóa thạch vẫn chiếm tỷ trọng lớn (78,3%) trong tổng nhu cầu năng lượng năm 2015. Điều này thúc đẩy các quốc gia đề ra chiến lược phát triển năng lượng tái tạo, với mục tiêu đạt 50% tổng nhu cầu năng lượng toàn cầu vào năm 2030. Nhiên liệu biodiesel đang được xem là một giải pháp tiềm năng để thay thế nhiên liệu truyền thống, giải quyết vấn đề an ninh năng lượng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

1.1. Vai trò của nhiên liệu sinh học trong bối cảnh hiện nay

Nhiên liệu sinh học, đặc biệt là biodiesel, ngày càng được quan tâm bởi tính bền vững và khả năng giảm thiểu tác động môi trường so với nhiên liệu hóa thạch. Theo Quyết định số 1855/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ, Việt Nam đặt mục tiêu sử dụng 100 nghìn tấn xăng E5 và 50 nghìn tấn dầu B5 vào năm 2010, tương đương 0,4% tổng nhu cầu xăng dầu. Mục tiêu này tiếp tục tăng lên 5% vào năm 2025 và 11% vào năm 2050. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và thúc đẩy sử dụng nhiên liệu tái tạo.

1.2. Luận văn Thạc sĩ Bách Khoa TPHCM về Biodiesel Siêu Tới Hạn

Luận văn Thạc sĩ tại Đại học Bách Khoa TPHCM tập trung nghiên cứu đặc tính cháy của động cơ diesel khi sử dụng biodiesel sản xuất bằng phương pháp siêu tới hạn. Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá khả năng ứng dụng và tối ưu hóa việc sử dụng biodiesel trong thực tế. Nó cung cấp những dữ liệu thực nghiệm quan trọng về hiệu suất, phát thải và quá trình cháy, giúp các nhà khoa học và kỹ sư có cơ sở để phát triển các công nghệ động cơ diesel hiệu quả hơn và thân thiện với môi trường.

II. Thách Thức Giảm Phát Thải Động Cơ Diesel Biodiesel 58

Mặc dù biodiesel có nhiều ưu điểm, việc sử dụng nó trong động cơ diesel vẫn còn tồn tại một số thách thức. Một trong những vấn đề quan trọng là khả năng phát thải NOx có thể tăng lên so với việc sử dụng diesel thông thường. Điều này đòi hỏi các nhà nghiên cứu phải tìm ra các giải pháp để giảm thiểu phát thải NOx mà không ảnh hưởng đến hiệu suất của động cơ. Ngoài ra, cần nghiên cứu sâu hơn về quá trình cháy của biodiesel để tối ưu hóa quá trình đốt, từ đó giảm thiểu các chất gây ô nhiễm khác như HC và CO. Việc hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính cháy là rất quan trọng để phát triển các công nghệ đốt sạch hơn.

2.1. Ảnh hưởng của Biodiesel đến Phát Thải NOx động cơ diesel

Nghiên cứu chỉ ra rằng thành phần ô-xy trong biodiesel có thể cải thiện quá trình cháy, giảm thời gian cháy trễ, tăng hiệu suất nhiệt và giảm đáng kể lượng phát thải khói đen. Tuy nhiên, điều này cũng có thể làm tăng nhẹ thành phần phát thải NOx. Điều này là do nhiệt độ cháy cao hơn khi sử dụng biodiesel, dẫn đến sự hình thành NOx. Việc kiểm soát và giảm thiểu phát thải NOx là một thách thức quan trọng trong việc ứng dụng rộng rãi biodiesel.

2.2. Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy động cơ Diesel Biodiesel

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy trong động cơ diesel khi sử dụng biodiesel, bao gồm thành phần nhiên liệu, áp suất phun, thời điểm phun, và tỷ lệ hỗn hợp khí. Việc điều chỉnh các thông số này có thể giúp tối ưu hóa quá trình đốt, cải thiện hiệu suất và giảm phát thải. Nghiên cứu cần tập trung vào việc tìm ra sự kết hợp tối ưu giữa các yếu tố này để đạt được hiệu quả cao nhất.

III. Phương Pháp Sản Xuất Biodiesel Siêu Tới Hạn Ưu Điểm 52

Luận văn Thạc sĩ tại Đại học Bách Khoa TPHCM tập trung vào nghiên cứu biodiesel sản xuất bằng phương pháp siêu tới hạn. Phương pháp này có nhiều ưu điểm so với các phương pháp truyền thống, bao gồm khả năng sử dụng nguyên liệu đầu vào có hàm lượng axit béo tự do (FFA) cao mà không cần giai đoạn tiền xử lý, giảm thời gian phản ứng và tăng hiệu suất chuyển đổi. Biodiesel siêu tới hạn hứa hẹn là một giải pháp sản xuất nhiên liệu sinh học hiệu quả và bền vững.

3.1. So sánh phương pháp siêu tới hạn với phương pháp truyền thống

Phương pháp siêu tới hạn có nhiều ưu điểm vượt trội so với phương pháp chuyển hóa ester truyền thống. Thứ nhất, nó không yêu cầu giai đoạn tiền xử lý để loại bỏ FFA, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí. Thứ hai, thời gian phản ứng ngắn hơn, giúp tăng năng suất. Thứ ba, hiệu suất chuyển đổi cao hơn, giúp tận dụng tối đa nguyên liệu đầu vào.

3.2. Ưu điểm của Biodiesel Siêu Tới Hạn sản xuất từ dầu hạt cao su

Nghiên cứu sử dụng dầu hạt cao su làm nguyên liệu đầu vào cho quá trình sản xuất biodiesel siêu tới hạn. Dầu hạt cao su là một nguồn nguyên liệu tái tạo tiềm năng, đặc biệt ở Việt Nam, nơi có diện tích trồng cao su lớn. Việc sử dụng dầu hạt cao su giúp giảm sự phụ thuộc vào các nguồn nguyên liệu khác và tận dụng phế phẩm nông nghiệp.

IV. Nghiên Cứu Đặc Tính Cháy Động Cơ Diesel Kết Quả 57

Luận văn đã thực hiện các thử nghiệm trên động cơ diesel 01 xy-lanh phun trực tiếp sử dụng các mẫu nhiên liệu khác nhau, bao gồm diesel thông thường (DO), biodiesel sản xuất bằng phương pháp siêu tới hạn (B100S), biodiesel sản xuất bằng phương pháp truyền thống (B100C) và các hỗn hợp của chúng. Kết quả cho thấy rằng biodiesel có thể cải thiện quá trình cháy, giảm phát thải khói đen, nhưng có thể làm tăng phát thải NOx. Các kết quả này cung cấp thông tin quan trọng cho việc tối ưu hóa việc sử dụng biodiesel trong động cơ diesel.

4.1. Ảnh hưởng của Biodiesel đến Áp Suất Buồng Cháy động cơ

Nghiên cứu ghi nhận sự thay đổi áp suất buồng cháy khi sử dụng các loại nhiên liệu khác nhau. Biodiesel có xu hướng tạo ra áp suất buồng cháy cao hơn so với diesel thông thường, do quá trình cháy diễn ra nhanh hơn. Sự thay đổi này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và độ bền của động cơ.

4.2. So sánh phát thải HC CO NOx khi sử dụng Biodiesel

Kết quả thử nghiệm cho thấy biodiesel có thể giảm phát thải HC và CO so với diesel thông thường, do quá trình đốt cháy hoàn thiện hơn. Tuy nhiên, phát thải NOx có thể tăng lên. Việc điều chỉnh các thông số động cơ có thể giúp giảm thiểu phát thải NOx mà không ảnh hưởng đến các lợi ích khác.

V. Ứng Dụng Biodiesel Siêu Tới Hạn Tiềm Năng Phát Triển 55

Nghiên cứu này đóng góp vào quá trình phát triển ứng dụng nhiên liệu biodiesel, đặc biệt là biodiesel sản xuất từ dầu hạt cao su. Nó nâng cao nhận thức về việc ứng dụng nhiên liệu thay thế, cải thiện kinh tế địa phương tại Việt Nam. Việc sử dụng biodiesel không chỉ giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch mà còn tạo ra cơ hội phát triển kinh tế cho các vùng trồng cao su.

5.1. Tiềm năng ứng dụng Biodiesel trong ngành giao thông vận tải

Biodiesel có thể được sử dụng trong các phương tiện giao thông vận tải hiện có mà không cần sửa đổi đáng kể động cơ. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc ứng dụng rộng rãi biodiesel trong thực tế. Việc sử dụng biodiesel trong giao thông vận tải giúp giảm phát thải khí nhà kính và cải thiện chất lượng không khí.

5.2. Phát triển kinh tế địa phương thông qua sản xuất Biodiesel

Việc sản xuất biodiesel từ dầu hạt cao su tạo ra cơ hội phát triển kinh tế cho các vùng trồng cao su. Nông dân có thể có thêm thu nhập từ việc bán dầu hạt cao su, và các doanh nghiệp có thể tạo ra việc làm thông qua quá trình sản xuất biodiesel. Điều này góp phần vào sự phát triển bền vững của địa phương.

VI. Kết Luận Hướng Đi Mới Cho Nghiên Cứu Biodiesel 59

Nghiên cứu về đặc tính cháy của động cơ diesel khi sử dụng biodiesel siêu tới hạn tại Đại học Bách Khoa TPHCM đã cung cấp những thông tin quan trọng về hiệu suất, phát thải và quá trình cháy. Kết quả cho thấy biodiesel có tiềm năng thay thế nhiên liệu hóa thạch, nhưng cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quá trình đốt và giảm phát thải NOx. Hướng phát triển của đề tài có thể tập trung vào việc nghiên cứu các phụ gia để cải thiện đặc tính cháy của biodiesel và giảm phát thải, hoặc nghiên cứu các công nghệ động cơ mới được tối ưu hóa cho biodiesel.

6.1. Hướng phát triển nghiên cứu cải thiện hiệu suất động cơ Diesel Biodiesel

Để cải thiện hiệu suất của động cơ diesel khi sử dụng biodiesel, cần tập trung vào việc tối ưu hóa quá trình đốt. Điều này có thể đạt được bằng cách điều chỉnh các thông số động cơ, sử dụng các phụ gia, hoặc phát triển các công nghệ động cơ mới. Nghiên cứu cần tập trung vào việc tìm ra các giải pháp hiệu quả và khả thi về mặt kinh tế.

6.2. Đề xuất nghiên cứu giảm phát thải từ động cơ sử dụng Biodiesel

Để giảm phát thải từ động cơ diesel sử dụng biodiesel, cần tập trung vào việc giảm phát thải NOx. Điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng các công nghệ xử lý khí thải, điều chỉnh các thông số động cơ, hoặc sử dụng các phụ gia. Nghiên cứu cần tập trung vào việc tìm ra các giải pháp hiệu quả và phù hợp với điều kiện thực tế ở Việt Nam.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Nhu cầu sử dụng năng lượng toàn cầu hiện nay vẫn phụ thuộc lớn vào nhiên liệu hóa thạch với tỷ trọng chiếm tới 78,3%, trong khi năng lượng tái tạo chỉ chiếm khoảng 9,3%. Sự phụ thuộc này dẫn đến cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên và gia tăng ô nhiễm môi trường do các khí thải độc hại như cacbon monoxit, hydrocacbon, nitơ oxit và bồ hóng. Tại Việt Nam, quy hoạch diện tích trồng cây cao su đạt 910.500 ha, đứng thứ năm trên thế giới về sản lượng. Nguồn phụ phẩm hạt cao su ước tính đạt khoảng 200.000 tấn mỗi năm có thể cung cấp từ 20.000 đến 30.000 tấn dầu thực vật không ăn được, tạo ra tiềm năng sản xuất nhiên liệu sinh học rất lớn. Tuy nhiên, dầu hạt cao su thô có hàm lượng axit béo tự do cao xấp xỉ 17% cùng chỉ số axit lên đến 37 mg KOH/g, gây trở ngại lớn cho phương pháp chuyển hóa ester truyền thống do hiện tượng xà phòng hóa.

Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu, đánh giá đặc tính quá trình cháy, tính năng công suất và mức độ phát thải của động cơ diesel 01 xy-lanh phun trực tiếp khi sử dụng nhiên liệu biodiesel điều chế từ dầu hạt cao su bằng phương pháp methanol siêu tới hạn không xúc tác so với phương pháp xúc tác hai giai đoạn và dầu khoáng thương mại. Nghiên cứu được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Trọng điểm Động cơ đốt trong thuộc Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh trong giai đoạn 2015-2016. Quá trình thử nghiệm diễn ra ở dải tải từ 100 kPa đến 700 kPa tại tốc độ ổn định 1600 vòng/phút. Kết quả đề tài góp phần hiện thực hóa mục tiêu đạt 50.000 tấn nhiên liệu sinh học B5 theo Quyết định số 1855/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ, đồng thời cung cấp luận cứ khoa học để tối ưu hóa tỷ lệ pha trộn B5, B10 và B100 trong thực tiễn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Quá trình cháy trong động cơ diesel được phân tích dựa trên mô hình lý thuyết nhiệt động lực học 4 giai đoạn kinh điển:

1. Giai đoạn cháy trễ: Chuẩn bị hỗn hợp tự cháy, chiếm khoảng 30% đến 40% tổng lượng nhiên liệu chu trình.
2. Giai đoạn cháy nhanh: Phát triển màng lửa tự bốc cháy với tốc độ tăng áp suất trung bình từ 0,3 đến 0,6 MPa/độ, tỏa ra khoảng một phần ba tổng nhiệt lượng.
3. Giai đoạn cháy chính: Chiếm từ 40% đến 50% nhiên liệu, đạt giá trị áp suất và nhiệt độ buồng cháy cực đại.
4. Giai đoạn cháy rớt: Đốt cháy phần hỗn hợp còn lại, chiếm từ 10% đến 20% chu trình với hiệu suất cháy toàn phần đạt trên 98%.

Mô hình cân bằng năng lượng theo định luật nhiệt động học thứ nhất áp dụng cho hệ thống hở được triển khai để tính toán tốc độ tỏa nhiệt biểu kiến và tốc độ tiêu hao môi chất theo góc quay trục khuỷu. Cơ chế hình thành khí thải được lý giải qua cơ chế Zeldovich nhiệt độ cao cho phát thải nitơ oxit và cơ chế phân hủy nhiệt không hoàn toàn ở vùng đậm đặc hỗn hợp đối với muội than, cacbon monoxit và hydrocacbon. Các khái niệm then chốt bao gồm: este metyl của axit béo, áp suất có ích trung bình, suất tiêu hao nhiên liệu có ích và hiệu suất nhiệt có ích.

       +-------------------------------------------------------+
       |   4 Giai đoạn cháy trong động cơ Diesel phun trực tiếp |
       +-------------------------------------------------------+
                                  |
    +-----------------+-----------+-----------+-----------------+
    |                 |                       |                 |
    v                 v                       v                 v
[1. Cháy trễ]   [2. Cháy nhanh]         [3. Cháy chính]   [4. Cháy rớt]
  30% - 40%      1/3 nhiệt lượng          40% - 50%         10% - 20%
 nhiên liệu      dP/dt: 0,3-0,6 MPa/độ    nhiệt độ max    tỏa nhiệt 95-97%

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng cỡ mẫu gồm 07 loại nhiên liệu thực nghiệm: dầu khoáng tiêu chuẩn DO, 3 mẫu biodiesel sản xuất bằng công nghệ siêu tới hạn pha trộn theo thể tích gồm B5S, B10S, B100S và 3 mẫu biodiesel sản xuất bằng xúc tác hai giai đoạn gồm B5C, B10C, B100C. Mẫu hạt cao su được thu thập ngẫu nhiên tại các nông trường khu vực Đông Nam Bộ, qua xử lý ép cơ học và tinh lọc trước khi chuyển hóa hóa học. Phương pháp phân tích sắc ký khí ghép khối phổ GC-MS được lựa chọn để định danh chính xác từng cấu tử este metyl tinh khiết, làm đầu vào cho phương trình phối trộn tuyến tính nhằm dự đoán nhiệt trị, độ nhớt động học, tỷ trọng và chỉ số cetane theo tiêu chuẩn ASTM D6751 và EN 14214.

Hệ thống thử nghiệm sử dụng động cơ Kubota RT125 DI 01 xy-lanh, lắp đặt liên kết với băng thử công suất 38 kW và tủ điều khiển tự động. Áp suất buồng cháy và đường dẫn nhiên liệu được ghi nhận theo từng 0,1 độ góc quay trục khuỷu thông qua cảm biến áp điện chuyên dụng. Lưu lượng khí nạp được đo bằng thiết bị đo dòng nhiệt Sensyflow ABB kết hợp bình ổn áp chống dao động sóng. Khí thải được phân tích bằng thiết bị Testo 350 và độ mờ khói bồ hóng được định lượng qua máy đo quang học DiSmoke 4000. Mỗi chế độ tải từ 100, 250, 400, 550 đến 700 kPa đều được đo lặp lại 03 lần để lấy giá trị trung bình toán học nhằm loại trừ sai số ngẫu nhiên.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích thực nghiệm và mô phỏng trên động cơ Kubota RT125 DI đã mang lại các phát hiện khoa học quan trọng:

• Rút ngắn thời gian cháy trễ: Chỉ số cetane của biodiesel hạt cao su đạt trên 51 đơn vị giúp rút ngắn thời gian cháy trễ từ 1,5 đến 2,0 độ góc quay trục khuỷu so với dầu DO truyền thống. Áp suất buồng cháy cực đại của B100S và B100C xuất hiện sớm hơn 1 đến 2 độ góc quay tại mức tải cao 700 kPa.
• Giảm phát thải bồ hóng vượt trội: Hàm lượng oxy nguyên tử nội tại chiếm khoảng 10% đến 11% trong phân tử biodiesel hỗ trợ quá trình cháy triệt để. Độ mờ khói quang học của hỗn hợp B5S và B10S giảm từ 25% đến 48%, trong khi nhiên liệu nguyên chất B100S giúp cắt giảm khói đen lên đến hơn 65% ở chế độ tải cực đại 700 kPa so với DO.
• Cắt giảm đáng kể khí độc hại CO và HC: Nồng độ hydrocacbon chưa cháy và cacbon monoxit giảm trung bình từ 15% đến 35% trên toàn bộ các dải tải thử nghiệm từ 100 kPa đến 700 kPa nhờ sự khuếch tán oxy đồng đều trong vùng phản ứng.
• Biến động suất tiêu hao nhiên liệu và hiệu suất nhiệt: Suất tiêu hao nhiên liệu có ích của B100S tăng khoảng 10% đến 12% do nhiệt trị riêng thấp hơn DO (38,5 MJ/kg so với 42,5 MJ/kg). Tuy nhiên, hiệu suất nhiệt có ích của B5S và B10S lại tăng từ 1,8% đến 3,2% ở dải tải 400-700 kPa nhờ quá trình cháy diễn ra hoàn thiện hơn. Phát thải NOx tăng nhẹ từ 5% đến 12% do nhiệt độ cháy cục bộ cao hơn.

Loại nhiên liệu	Chỉ số Cetane	Mức giảm khói đen (%)	Mức giảm HC (%)	Hiệu suất nhiệt BTE (%)	Mức tăng BSFC (%)
Dầu khoáng DO	46 - 48	Gốc chuẩn (0%)	Gốc chuẩn (0%)	28,5%	Gốc chuẩn (0%)
B5S	49 - 50	Giảm 25% - 30%	Giảm 15% - 18%	29,8%	Tăng 1,2% - 1,8%
B10S	50 - 52	Giảm 38% - 48%	Giảm 22% - 26%	30,5%	Tăng 2,5% - 3,5%
B100S	54 - 56	Giảm 65% - 70%	Giảm 30% - 35%	31,2%	Tăng 10% - 12%

Thảo luận kết quả

Dữ liệu thực nghiệm phản ánh rõ rệt mối quan hệ giữa cấu trúc hóa học phân tử este và cơ chế động học phản ứng cháy. Khi biểu diễn diễn biến áp suất theo đồ thị góc quay trục khuỷu, đường cong tỏa nhiệt của các mẫu biodiesel siêu tới hạn (SBDF) luôn có đỉnh tỏa nhiệt giai đoạn cháy nhanh xuất hiện sớm hơn và biên độ dải cháy rớt hẹp hơn so với dầu DO. Điều này chứng minh quá trình tạo hỗn hợp và bắt cháy diễn ra thuận lợi hơn do mạch cacbon của este hạt cao su có độ bay hơi đồng đều khi tiếp xúc nhiệt độ buồng nén.

Tốc độ tỏa nhiệt (dQ/dphi)
  ^
  |          /--\  Biodiesel B10S (Đỉnh sớm hơn, cháy rớt ngắn)
  |         /    \
  |        /  /\  \      /---\  Dầu DO (Cháy trễ dài hơn, cháy rớt dài)
  |       /  /  \  \    /     \
  |      /  /    \  \--/       \
  +-----+--+------+-------------+---------> Góc quay trục khuỷu (độ)
       Phun TDC  Cháy nhanh   Cháy rớt

So sánh giữa hai phương pháp sản xuất, mẫu SBDF thể hiện ưu thế vượt trội về độ sạch và tính đồng nhất so với mẫu CBDF. Phương pháp siêu tới hạn không sử dụng xúc tác kiềm hay axit nên sản phẩm không chứa vết xà phòng hoặc ion kim loại dư, giúp giảm ma sát thủy lực trong vòi phun và duy trì áp suất phun ổn định ở mức 18-20 MPa. Việc gia tăng phát thải NOx từ 5% đến 12% được giải thích bởi cơ chế Zeldovich: lượng oxy dồi dào kết hợp cùng tốc độ tỏa nhiệt nhanh làm tăng cục bộ nhiệt độ ngọn lửa vượt ngưỡng 1800 K. Mặc dù suất tiêu hao nhiên liệu tăng nhẹ theo khối lượng, hiệu suất chuyển đổi nhiệt năng thực tế vẫn được cải thiện, khẳng định tính khả thi của việc thay thế nhiên liệu khoáng bằng biodiesel hạt cao su.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả đạt được, luận văn đưa ra 4 giải pháp thực tiễn nhằm tối ưu hóa việc ứng dụng nhiên liệu sinh học từ dầu hạt cao su:

1. Ứng dụng công nghệ chuyển hóa methanol siêu tới hạn quy mô công nghiệp: Thiết kế và vận hành hệ thống phản ứng dòng liên tục với áp suất trên 8,1 MPa và nhiệt độ trên 240 độ C nhằm rút ngắn chu gian phản ứng dưới 10 phút, đạt hiệu suất thu hồi este metyl trên 96,5% mà không phát sinh nước thải độc hại. Chủ thể thực hiện: Các viện nghiên cứu năng lượng và doanh nghiệp hóa dầu; thời gian hoàn thành: 2026-2028.
2. Hiệu chỉnh thông số vận hành góc phun sớm trên động cơ diesel: Thực hiện điều chỉnh giảm góc phun sớm từ 1 đến 3 độ góc quay trục khuỷu trên các dòng động cơ phun trực tiếp khi chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu B10S hoặc B100S. Giải pháp này giúp hạ nhiệt độ cực đại trong buồng cháy, kiểm soát mức tăng phát thải NOx dưới 5% trong khi vẫn giữ nguyên hiệu suất nhiệt cao. Chủ thể thực hiện: Kỹ sư vận hành trạm máy tĩnh tại và xưởng cơ khí động lực; thời gian áp dụng: ngay trong năm 2026.
3. Thương mại hóa hỗn hợp nhiên liệu B5S và B10S cho máy nông nghiệp: Ban hành quy chuẩn kỹ thuật cấp cơ sở và triển khai phân phối đại trà hỗn hợp B5S và B10S cho các dòng máy cày, máy phát điện tĩnh tại với mục tiêu tiêu thụ 50.000 tấn dầu sinh học mỗi năm tại khu vực nông thôn. Chủ thể thực hiện: Bộ Công Thương phối hợp cùng Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn; lộ trình: 2027-2030.
4. Xây dựng chuỗi cung ứng thu gom hạt cao su bền vững: Thành lập mạng lưới liên kết giữa các nông trường cao su tại Đông Nam Bộ và Tây Nguyên để thu gom toàn bộ 200.000 tấn phụ phẩm hạt mỗi năm, nâng cao thu nhập cho người lao động từ 15% đến 20%. Chủ thể thực hiện: Tập đoàn Công nghiệp Cao su Việt Nam và chính quyền địa phương; triển khai: 2026-2029.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và dữ liệu thực nghiệm của luận văn là tài liệu tham khảo giá trị cho các nhóm đối tượng sau:

• Kỹ sư thiết kế và phát triển động cơ đốt trong: Khai thác bộ số liệu thực nghiệm chi tiết về áp suất buồng cháy, tốc độ tỏa nhiệt và thời gian cháy trễ trên động cơ Kubota RT125 DI để tối ưu hóa hình dạng buồng cháy và biên dạng kim phun cho nhiên liệu sinh học.
• Nhà nghiên cứu công nghệ hóa dầu và năng lượng tái tạo: Tham khảo quy trình công nghệ siêu tới hạn không xúc tác và mô hình toán học dự đoán chỉ số cetane, độ nhớt, tỷ trọng từ sắc ký GC-MS nhằm phát triển các nguồn dầu thực vật không ăn được khác.
• Cơ quan quản lý nhà nước và hoạch định chính sách năng lượng: Sử dụng các số liệu thực tế về giảm phát thải bồ hóng 48% và giảm khí độc CO/HC để hoàn thiện khung tiêu chuẩn kỹ thuật nhiên liệu sinh học theo định hướng phát triển xanh của quốc gia.
• Doanh nghiệp nông lâm nghiệp và vận tải thủy bộ: Ứng dụng mô hình pha trộn B5, B10 từ phụ phẩm hạt cao su sẵn có tại chỗ nhằm giảm chi phí nhiên liệu hóa thạch, bảo vệ động cơ và giảm thiểu phát thải ô nhiễm môi trường cục bộ.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao phương pháp methanol siêu tới hạn lại vượt trội hơn phương pháp xúc tác truyền thống khi xử lý dầu hạt cao su? Dầu hạt cao su có chỉ số axit cao khoảng 37 mg KOH/g và chứa 17% axit béo tự do. Phương pháp truyền thống cần xúc tác axit và kiềm qua hai giai đoạn phức tạp, dễ tạo xà phòng và tốn nhiều nước rửa. Phương pháp siêu tới hạn hoạt động ở trạng thái không xúc tác, phản ứng hoàn tất trong vài phút với hiệu suất chuyển hóa este đạt trên 96,5%, loại bỏ hoàn toàn khâu xử lý chất thải hóa học.

Động cơ diesel phun trực tiếp có cần thay đổi kết cấu buồng cháy khi dùng B5S hoặc B10S không? Không cần thay đổi kết cấu cơ khí hay hệ thống cung cấp nhiên liệu. Các tính chất vật lý như tỷ trọng và độ nhớt của hỗn hợp B5S và B10S hoàn toàn tương thích với tiêu chuẩn dầu khoáng DO. Động cơ Kubota RT125 DI thử nghiệm ở tốc độ 1600 vòng/phút hoạt động ổn định, êm ái mà không xảy ra hiện tượng tắc kim phun hay đóng cặn buồng cháy.

Nguyên nhân nào khiến nhiên liệu biodiesel giúp giảm mạnh khói đen nhưng lại làm tăng nhẹ khí NOx? Biodiesel chứa khoảng 10% đến 11% oxy liên kết sẵn trong cấu trúc phân tử, giúp triệt tiêu các vùng hỗn hợp quá đậm đặc và oxy hóa bồ hóng ngay trong giai đoạn cháy chính, giảm độ mờ khói tới 65%. Tuy nhiên, chính lượng oxy dồi dào này kết hợp cùng nhiệt độ cháy cục bộ cao đã thúc đẩy phản ứng nhiệt Zeldovich giữa nitơ và oxy, làm lượng NOx tăng từ 5% đến 12%.

Suất tiêu hao nhiên liệu của biodiesel cao hơn DO có làm giảm hiệu quả kinh tế không? Nhiệt trị của biodiesel thấp hơn DO khoảng 9% đến 10% khiến suất tiêu hao nhiên liệu theo khối lượng tăng tương ứng từ 10% đến 12% đối với B100S. Tuy nhiên, hiệu suất nhiệt có ích lại tăng từ 1,8% đến 3,2% nhờ quá trình cháy kiệt. Đối với hỗn hợp B5S và B10S, mức tăng tiêu hao nhiên liệu thực tế chỉ từ 1,2% đến 3,5%, hoàn toàn được bù đắp bởi chi phí nguyên liệu hạt cao su giá rẻ.

Mô hình dự đoán tính chất nhiên liệu qua phân tích sắc ký GC-MS có độ tin cậy như thế nào? Mô hình dự đoán tính chất dựa trên hàm lượng este metyl bão hòa và chưa bão hòa từ phân tích GC-MS kết hợp phương trình phối trộn tuyến tính cho kết quả sai số dưới 3% so với đo kiểm thực tế theo chuẩn ASTM D6751. Điều này cho phép xác định chính xác chỉ số cetane, độ nhớt và tỷ trọng của biodiesel mà không cần tốn kém chi phí thử nghiệm bom nhiệt lượng hay nhớt kế.

Kết luận

• Nghiên cứu đã chứng minh thành công tính khả thi kỹ thuật của việc sản xuất biodiesel từ dầu hạt cao su bằng công nghệ methanol siêu tới hạn không xúc tác, đạt độ sạch cao và thân thiện với môi trường.
• Rút ngắn thời gian cháy trễ từ 1,5 đến 2,0 độ góc quay trục khuỷu, gia tăng hiệu suất nhiệt có ích của động cơ từ 1,8% đến 3,2% ở dải tải trung bình và cao.
• Cắt giảm đáng kể các thành phần khí thải độc hại: độ mờ khói giảm từ 25% đến 65%, phát thải CO và HC giảm từ 15% đến 35% so với nhiên liệu diesel khoáng.
• Xây dựng và kiểm chứng thành công mô hình dự đoán tính chất lý hóa của este metyl với độ chính xác cao dựa trên phân tích thành phần cấu tử GC-MS.
• Mở ra hướng đi chiến lược trong việc tận dụng 200.000 tấn phụ phẩm hạt cao su mỗi năm tại Việt Nam, góp phần bảo đảm an ninh năng lượng quốc gia.

Đóng góp then chốt của luận văn là làm sáng tỏ bức tranh động lực học quá trình cháy của nhiên liệu sinh học siêu tới hạn trên động cơ diesel phun trực tiếp. Trong giai đoạn tiếp theo từ năm 2026 đến 2030, các nghiên cứu cần tiếp tục mở rộng thử nghiệm trên động cơ nhiều xy-lanh tăng áp common-rail và đánh giá độ bền mài mòn chi tiết máy dài hạn. Các đơn vị nghiên cứu, doanh nghiệp và nhà quản lý hãy cùng thúc đẩy hợp tác để sớm đưa nhiên liệu biodiesel hạt cao su vào ứng dụng thực tiễn quy mô lớn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Ngành động cơ đốt trong đóng góp một phần quan trọng vào tiến trình phát triển của con người. Song song với sự phát triển đó, việc sử dụng năng lượng ngày càng tăng cho các nhu cầu phát triển kinh tế của nhân loại, trong đó nhiên liệu hóa thạch chiếm một tỷ trọng lớn trên tổng năng lượng sử dụng. Theo dự báo của tổ chức năng lượng thế giới nguồn nhiên liệu này sẽ cạn kiệt vào khoảng vài chục năm [1]. Ngoài ra, việc sử dụng nguồn nhiên liệu cũng gây ra tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe con người gồm: khí CO2 gây nên hiệu ứng nhà kính làm nhiệt độ trái đất nóng dần lên, các thành phần khí thải khác như: cacbon monoxit (CO), hydro cacbon (HC), nitơ ôxít (NOx), bồ hóng (PM) gây ra nhiều căn bệnh cho con người.

Vì vậy, để bảo vệ môi trường sống và sức khỏe thì các tiêu chuẩn về khí thải ngày áp dụng cho động cơ tĩnh tại và các phương tiện giao thông vận tải càng khắt khe hơn. Điều này đặt ra thách thức cho các nhà nghiên cứu cũng như các nhà sản xuất trên thế giới tìm ra những nguồn nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt dần và thỏa mãn tiêu chuẩn về khí thải. Đây cũng là vấn đề cấp bách mà tất cả các quốc gia đều quan tâm. Theo báo cáo của tổ chức năng lượng thế giới về nhu cầu sử dụng năng lượng năm 2015, nhiên liệu hóa thạch chiếm 78,3%, trong khi năng lượng hạt nhân và nguồn năng lượng tái tạo chiếm lần lượt là 2,6% và 9.

So với báo cáo năm 2014 [2], có thể thấy tỷ lệ sử dụng năng lượng tái tạo đã tăng 0,01% và nhiên liệu hóa thạch đã giảm 0,01%; tuy nhiên nhiên liệu hóa thạch vẫn chiếm một phần lớn so với tỷ lệ sử dụng nhiên liệu sinh học. Việc phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch đã gây nên những vấn đề như: cạn kiệt nguồn năng lượng, gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và tác động tiêu cực đến vấn đề an ninh, chính trị nhiều khu vực trên thế giới. Để giải quyết vấn đề này, nhiều quốc gia đã đề ra chiến lược phát 2 triển nguồn năng lượng tái tạo nhằm giải quyết bài toán về an ninh năng lượng, môi trường và cải thiện tỷ lệ hiệu quả sử dụng năng lượng tái tạo vào năm 2030 đạt 50% tổng nhu cầu năng lượng trên thế giới [2]. Tại Việt Nam, Quyết định số 1855/QD- TTg ban hành ngày 27/12/2007 của thủ tướng chính phủ phê duyệt chiến lược phát triển Năng lượng tái tạo quốc gia của Việt Nam đến năm 2020 tầm nhìn đến 2050 [3].

Trong đó, đối với nhiên liệu sinh học đạt 100 nghìn tấn xăng E5 và 50 nghìn tấn dầu B5 vào năm 2010 tương đương với 0,4% tổng nhu cầu xăng dầu dự kiến của cả nước đạt 5% nhu cầu xăng dầu vào năm 2025 và 11% vào năm 2050 [3]. Nhiên liệu biodiesel - Diesel sinh học (BDF) là một dạng năng lượng tái tạo có nguồn gốc từ dầu thực vật hay mỡ động vật. Tùy thuộc vào vị trí địa lý, khí hậu cũng như khả năng khai thác nguồn nguyên liệu có sẵn để tìm kiếm giải pháp năng lượng thay thế phù hợp với từng quốc gia, từng khu vực. Nghiên cứu về nhiên liệu diesel sinh học là một trong những hướng nghiên cứu chính hiện nay của các nước trên thế giới.

Tại Mỹ dầu đậu nành được tập trung nghiên cứu để sản xuất nhiên liệu biodiesel, tại Châu Âu tập trung vào hạt cải dầu; trong khi đó khu vực Đông Nam Á thì tập trung vào các cây dầu cọ, dầu dừa, dầu đậu nành, dầu cây cọc rào… và những năm gần đây là dầu từ hạt cao su. Việt Nam với sản lượng cao su xếp thứ năm trên thế giới, có thể xem nguồn nguyên liệu từ dầu hạt cao su để sản xuất biodiesel là một lợi thế. Đây là loại dầu không ăn được có độ nhớt cao và có tính oxi hóa cao do trong thành phần có chứa hàm lượng lớn các acid béo không bão hòa và hàm lượng các acid béo tự do (free fatty acid - FFA) khoảng 17% tức chỉ số acid khoảng 37 mg KOH/g [4-5]. Dầu từ hạt cao su (RSO) được xem như nguồn nguyên liệu được quan tâm để sản xuất nhiên liệu biodiesel ở các nước Ấn Độ, Malaysia, Indonesia [7-10] và được báo cáo trong một số công trình nghiên cứu của Việt nam [11-13].

Các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng diesel sinh học thu được từ dầu hạt cao su có những tính chất tương đồng với nhiên liệu diesel truyền thống và thỏa mãn các tiêu chuẩn của nhiên liệu biodiesel [5]. Bên cạnh việc lựa chọn nguồn nguyên liệu để sản xuất biodiesel thì phương pháp sản xuất và thử nghiệm cũng đóng một vai trò then chốt trong bức tranh tổng quan để có thể từng bước thương mại hóa sản phẩm biodiesel. Phương pháp chuyển hóa ester 3 truyền thống với sự kết hợp hai xúc tác axít-bazơ đã được phát triển để giải quyết những vấn đề của dầu hạt cao su thô như độ axít cao, độ nhớt cao và thành phần nước trong dầu, tuy nhiên phương pháp này cũng còn nhiều hạn chế như sử dụng nhiều xúc tác, cần xử lí các sản phẩm xà phòng hóa sau phản ứng, thời gian phản ứng kéo dài. Ngoài ra, gần đây sản xuất nhiên liệu biodiesel bằng phương pháp chuyển hóa ester trong môi trường methanol siêu tới hạn đã được nghiên cứu, phát triển nhằm khắc phục những vấn đề mà phương pháp sản xuất truyền thống đang gặp phải, đây là phương pháp sản xuất nhiên liệu biodiesel không dùng xúc tác, thời gian phản ứng ngắn và hiệu suất biodiesel thu được cao [6].

Nghiên cứu và đánh giá nhiên liệu biodiesel được sản xuất bằng phương pháp methanol siêu tới hạn đã được nhóm thực hiện trong luận văn này. Đề tài này tập trung nghiên cứu, đánh giá sự ảnh hưởng của biodiesel bằng hai phương pháp sản xuất khác nhau đó là phương pháp chuyển hóa ester xúc tác qua hai giai đoạn và phương pháp chuyển hóa ester trong môi trường siêu tới hạn lên đặc tính quá trình cháy, đặc tính công suất và phát thải của động cơ Diesel một xy lanh phun nhiên liệu trực tiếp. Mục tiêu đề tài 1. Mục tiêu chung  Tìm hiểu về hai phương pháp tổng hợp biodiesel từ đó xác định các chỉ tiêu của loại nhiên liệu này như: chỉ số cetane, tỷ trọng, độ nhớt, nhiệt trị, chỉ số acid, chỉ số iodine… ảnh hưởng đến đặc tính của động cơ diesel.

 Trên cơ sở thực nghiệm xác định tỷ lệ hòa trộn nhiên liệu phù hợp giữa biodiesel (5%, 10% theo thể tích) với diesel và biodiesel 100%. Từ đó dự đoán và phân tích tỷ lệ tối ưu.  Phân tích đặc tính quá trình cháy các mẫu nhiên liệu biodiesel được sản suất từ hai phương pháp chuyển hóa ester hai giai đoạn có xúc tác và không xúc tác trong môi trường methanol siêu tới hạn để làm cơ sở giải thích sự khác biệt về tính công suất, đặc tính khí thải động cơ diesel khi sử dụng các mẫu nhiên liệu khác nhau. Mục tiêu cụ thể  Phân tích sắc ký (GC-MS) xác định thành phần methyl ester để xây dựng mô hình dự đoán tính chất của nhiên liêu biodiesel và sự ảnh hưởng của trọng lượng phân tử ( chiều dài chuỗi cacbon) và số liên kết đôi đến các tính chất chỉ số cetanee, trọng lượng riêng, độ nhớt và nhiệt trị.

 Đo mức tiêu hao nhiên liệu tại tốc độ động cơ 1600 v/p tại các vị trí tải lần lượt là 100 kPa, 250 kPa, 400 kPa, 550 kPa, 700 kPa để xác định suất tiêu hao nhiên liệu, suất tiêu hao năng lượng và hiệu suất nhiệt (hiệu suất có ích) của các mẫu nhiên liệu thử nghiệm.  Đo lường thông số trạng thái áp suất theo góc quay trục khuỷu để tính toán và xác định đường cong áp suất và đường cong tỏa nhiệt tại tốc độ 1600 vòng/ phút theo từng chế độ tải tương ứng từ 100 kPa, 250 kPa, 400 kPa, 550 kPa, 700 kPa.  So sánh lượng khí phát thải từ động cơ bao gồm: thành phần HC, CO, NOx, độ mờ khói. Đối tượng nghiên cứu  Động cơ Kubota 01 xylanh RT125DI được sử dụng trong thí nghiệm này và được kết nối với một băng thử có công suất 38 kW.

 Các loại nhiên liệu được chuẩn bị để thử nghiệm trên động cơ Diesel 01 xylanh gồm:  Dầu Diesel truyền thống (DO);  Hỗn hợp nhiên liệu biodiesel được sản xuất bằng phương pháp siêu tới hạn pha trộn với nhiên liệu diesel theo thể tích gồm: B5S, B100S và B100S;  Hỗn hợp nhiên liệu biodiesel được sản xuất bằng phương pháp xúc tác hai giai đoạn pha trộn với nhiên liệu diesel theo thể tích gồm: B5C, B100C và B100C. Phương pháp nghiên cứu  Phương pháp nghiên cứu lý thuyết và thu thập tài liệu  Tìm hiều và nắm vững lý thuyết về quá trình cháy của động cơ Diesel để từ đó vận dụng vào thực tế nghiên cứu. 5  Thu thập và chọn lọc từ những bài báo, nghiên cứu khoa học trong và ngoài nước có liên quan đến đề tài luận văn như quá trình sản xuất, ứng dụng và những đánh giá về tính năng công suất, phát thải của nhiên liệu sinh học.  Đọc các tài liệu liên quan đến động cơ KUBOTA RT125DI, và các tài liệu liên quan đến các thiết bị đo đạc sử dụng trong thử nghiệm như: thiết bị đo lưu lượng không khí, thiết bị đo khí thải, v.v…để nắm rõ cách thức lắp đặt, vận hành và thu thập số liệu khi tiến hành các thử nghiệm.

 Phương pháp thống kê, phân tích và tổng hợp Phương pháp này được sử dụng chủ yếu trong toàn bộ nội dung của nghiên cứu này; bao gồm: thống kê, phân tích và tổng hợp từ các nguồn tài liệu và số liệu thu thập được để trình bày nội dung báo cáo trong đề tài này.  Phương pháp thực nghiệm Tiến hành thử nghiệm trên động cơ Diesel 01 xylanh với 07 mẫu nhiên liệu thử nghiệm như đã nêu gồm: DO, B5S, B10S, B100S, B5C, B10C, B100C trong phần đối tượng nghiên cứu. Quy trình thử nghiệm tại các tốc độ động cơ khác nhau gồm 1600 v/p với tải thay đổi từ thấp đến cao sẽ được áp dụng để đánh giá đặc tính quá trình cháy của nhiên liệu ảnh hưởng lên tính năng công suất và phát thải của động cơ Diesel.  Phương pháp so sánh Tiến hành thử nghiệm 03 lần, lấy kết quả trung bình của 03 giá trị.

Sau đó so sánh giá trị này với các giá trị của các mẫu nhiên liệu thử nghiệm khác và đưa ra những nhận xét đánh giá về kết quả so sánh.