^ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ^
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
thuộc Đề tài: "Nghiên cứu khả năng tương thích của động cơ nổ
thế hệ cũ sử dụng xăng sinh học có tỷ lệ etanol E100 lớn hơn
5%", mã số đ T.06.11/Nl SH
thuộc Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015,
tầm nhìn đến năm 2025
Sản phẩm 3.1: Đánh giá ảnh hưởng của việc sử dụng xăng sinh
học E10, E15 và E20 đến vật liệu của các chi tiết
thuộc hệ thống nhiên liệu của động cơ xe máy
Chuyên đề số: 7
Chủ nhiệm đề tài Người thưc hiện
PGS.TS. Lê Anh Tuấn PGS.TS. Lê Anh Tuấn
Cơ quan chủ trì
Hà Nội, tháng 08 năm 2011
ĐT.06.11/NLSH
MỤC LỤC
Ạ
Lời nói đâu 2
1. Một số tính chất lý hóa của cồn nhiên liệu và nhiên liệu xăng pha cồn 3
dùng cho động cơ xăng
2. Một số phương pháp đánh giá ảnh hưởng của xăng pha cồn tới vật 4
liệu
2.1. Một số phương pháp đánh giá ảnh hưởng của xăng pha cồn tới vật 4
liệu trên thế giới
2.2. Một số phương pháp đánh giá ảnh hưởng của xăng pha cồn tới vật 6
liệu ở Việt Nam
3. Quy trình thử nghiệm thực hiện trong đề tài 6
3.1. Xây dựng quy trình thử nghiệm 6
3.2. Lựa chọn các chi tiết nghiên cứu 8

đã và đang được các nước trên thế giới nghiên cứu và sử dụng rộng rãi. Ở Việt Nam đã
nghiên cứu và cho ứng dụng nhiên liệu E5 tức là pha 5% ethanol vào xăng và các
nghiên cứu khác đang được mở rộng. Tuy nhiên để đáp ứng được mục tiêu đề ra trong
đề án, cần nâng cao hơn nữa tỷ lệ ethanol trong nhiên liệu. Với hàm lượng ethanol
trong nhiên liệu lớn hơn 5% cần đánh giá ảnh hưởng tới vật liệu các chi tiết trong hệ
thống nhiên liệu, đặc biệt là đối với những động cơ có thiết kế cũ, sử dụng chế hòa khí.
Xuất phát từ thực tế đó, việc nghiên cứu tính tương thích của xăng pha cồn với vật liệu
của hệ thống nhiên liệu trên xe máy, một loại phương tiện phổ biến nhất ở Việt Nam,
là nhu cầu bức thiết. Chuyên đề “Đánh giá ảnh hưởng của việc sử dụng xăng sinh học
E10, E15 và E20 đến vật liệu của các chi tiết thuộc hệ thống nhiên liệu của động cơ xe
máy" thực hiện việc đánh giá ngoại quan qua hình ảnh chụp trên kính hiển vi điện tử,
kích thước và trọng lượng của chi tiết thuộc hệ thống nhiên liệu của động cơ xe máy
khi ngâm trong xăng RON92, E10, E15 và E20 và phân tích, đánh giá một số chỉ tiêu
của xăng sinh học trước và sau khi ngâm chi tiết.
- 2 -
ĐT.06.11/NLSH
Chuyên đề 7: Đánh giá ảnh hưởng của việc sử dụng xăng sinh học E10, E15
và E20 đến vât liệu của các chi tiết thuôc hệ thống nhiên liệu của đông cơ xe
máy
1. Môt số tính chất lý hóa của cồn nhiên liệu và nhiên liệu xăng pha cồn dùng cho
đông cơ xăng
Cồn được pha trộn vào trong xăng với các hàm lượng khác nhau. Tùy từng tỉ lệ
cồn có trong xăng sẽ quy định tính chất của nhiên liệu. Bảng 1.1. liệt kê một số tính
chất của xăng pha cồn E5 được quy định sử dụng ở Việt Nam:
Bảng 1.1. Quy chuẩn xăng pha cồn E5 theo QCVN1: 2009/BKHCN [1]
r r i A 1 • /V
Tên chỉ tiêu
Mức,
không lớn hon
Phương pháp thử

E0 E5 E10 E20 E30
Trọng lượng riêng(kg/l ở
15,50C)
0,7575 0,7591 0,7608 0,7645 0,7682
- 3 -
ĐT.06.11/NLSH
Chỉ số octan(RON)
95,4 96,7 98,1 100,7 102,4
RVP(kPa ở 37,80C)
53,7 59,3 59,6 58,3 56,8
Hàm lượng lưu huỳnh(wt%)
0,0061 0,0059 0,0055 0,0049 0,0045
Hàm lượng chất keo rửa trôi
(mg/100ml)
0,2 0,2 0,2
0,6
0,2
Hàm lượng chất keo không
rửa trôi (mg/100ml)
18,8 18,6 17,4 15 14,4
Hàm lượng chì(g/l) <0,0025 <0,0025 <0,025 <0,0025 <0,0025
Ăn mòn(3h ở 500C)
1a 1a 1a 1a 1a
Nhiệt độ chưng cất(0C)
IBP 35,5 36,5 39,5 36,7 39,5
10% thể tích 54,5 49,7 54,8 52,8 54,8
50% thể tích 94,4 88,0 72,4 70,3 72,4
90% thể tích 167,3 167,7 159,3 163 159,3
Điểm kết thúc
197,0 202,5 198,3 198,6 198,3

- Các chi tiết được đựng trong bình kín dung tích 1L làm bằng nhựa Polyethylene đặc
biệt (High Density Polyethylene-HDPE) với sức bền kéo tối thiểu là 202.7 Kpa.
Không sử dụng các bình bằng kim loại và không được đầy quá 80% thể tích của bình.
• Tiêu chuẩn đánh giá khả năng tương thích vật liệu SAE J 1748.
Quy trình SAE J1748 khuyến cáo dùng để đánh giá tính tương thích của vật liệu
Polyme khi được ngâm nhiên liệu xăng được pha phụ gia tăng thành phần ôxy. Một số
đặc điểm chính của quy trình này như sau:
- Nhiệt độ ngâm chi tiết 550C
- Thời gian ngâm tối thiểu 500 giờ hoặc đến khi chi tiết không thay đổi khối lượng
- Trọng lượng của các chi tiết được đánh giá hàng tuần
- Đối với chi tiết đàn hồi như cao su, nhiên liệu ngâm được thay hàng ngày trong ba
ngày đầu, sau đó thay hàng tuần
- Đối với chi tiết bằng nhựa, nhiên liệu ngâm được thay hai lần mỗi tuần.
- Nhiên liệu và các chi tiết ngâm được đựng trong chai thủy tinh
- Có thể thực hiện các quy trình thử riêng để đánh giá về các chỉ tiêu khối lượng, kích
thước, độ cứng .của chi tiết
- 5 -
ĐT.06.11/NLSH
• Ngoài ra còn có tiêu chuẩn SAE 2005 - 10 - 3710 của Hoa Kỳ để đánh giá ảnh
hưởng của nhiên liệu đến các chi tiết nhôm. Tiến hành ngâm các chi tiết trong 720 giờ,
ở nhiệt độ không đổi là 1000C.
2.2. Một số phương pháp đánh giá ảnh hưởng của xăng pha cồn tới vật liệu ở Việt
Nam.
Tổng Công ty Hoá chất Việt Nam - Công ty Cổ phần phát triển phụ gia và sản phẩm
dầu mỏ cũng đã tiến hành một nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của các loại nhiên liệu
sinh học đến các chi tiết của động cơ với các phương pháp:
- Các phương pháp điện hoá:
• Đo thế mạch hở EO
• Đo dòng ăn mòn icorr- phương pháp đo phân cực tuyến tính
• Phương pháp tổng trở điện hoá

- Khối lượng (phương pháp 2): đánh giá sự thay đổi khối lượng (%tăng, %giảm) bằng
cách cân các chi tiết trước và sau khi ngâm trong nhiên liệu. Khối lượng của các chi
tiết được đo bằng cân điện tử (với độ chính xác 0,1mg) của Viện Hóa học Công nghiệp
Việt Nam được dùng để tiến hành đo khối lượng và được thực hiện theo từng chu kỳ.
- Kích thước (phương pháp 3): đánh giá sự thay đổi kích thước (%tăng, giảm) đường kính,
chiều dài .bằng cách dùng thước cặp, pame .đo kích thước của chi tiết trước và sau khi
ngâm. Phương pháp này chỉ áp dụng cho những chi tiết có kết cấu đơn giản như: chi tiết
hình trụ, ố n g .
- Độ cứng (phương pháp 4): chỉ đánh giá sự thay đổi độ cứng cho các chi tiết làm bằng
nhựa, cao su bằng cảm quan.
- Cấu trúc kim loại (phương pháp 5) (chụp ảnh hiển vi điện tử): nhằm quan sát hình
thái bề mặt chi tiết trước và sau khi ngâm trong nhiên liệu RON92 và E10, một số chi
tiết quan trọng ảnh hưởng đến khả năng cung cấp nhiên liệu được chọn ra để tiến
hành chụp vi điện tử thực hiện chụp bằng máy vi điện tử Hitachi S-4800. Các chi tiết
này gồm: ồng tạo hỗn hợp, giclo nhiên liệu, vít xả xăng, vít điều chỉnh không tải, lọc
tinh, gioăng làm kín, bộ báo xăng.
Các chi tiết được chọn để chụp hiển vi điện tử được đánh dấu vị trí trước và sau khi
chụp trên cùng một vị trí và độ phóng đại được ghi lại theo vị trí của từng mẫu để đánh
giá. So sánh tính tương thích của vật liệu xem sự lão hóa hay ôxy hóa của chi tiết.
Trong quá trình ngâm, các chi tiết được đo đạc và đánh giá tại các thời điểm như trong
Bảng 3.1 dưới đây:
- 7 -
ĐT.06.11/NLSH
Bảng 3.1. Bảng tiến trình đo
Lần đo
Thời điểm đo Phương pháp đo
Lần 1 0h (trước khi ngâm) Phương pháp (1), (2), (3), (4)
Lần 2 500h (~ 20 ngày) Phương pháp (1), (2), (3), (4)
Lần 3 1000h (~ 42 ngày) Phương pháp (1), (2), (3), (4)
Lần 4 2000h (~ 83 ngày) Phương pháp (1), (2), (3), (4), (5)

ngâm, toàn bộ các chi tiết được đặt vào chai thủy tinh và được đậy kín. Hình 3.2 dưới
đây thể hiện hình ảnh của tủ sấy Binder.
- 9 -
OT.06.11/NLSH
Hink 3.2. Tü say Binder
Tu say dugc che tao bang thep, ben ngoai co mot lop son bao ve, lap each nhiet an toan
bao dam chat luang, kha näng gib nhiet rät cao, do am duac tu dong dieu chinh bang
may dieu khien kieu nhiet trudng, bo phan dieu chinh dudng dien su dung cong täc
khong tiep diem lam bang linh kien silic do do tiep xuc rät nhay, van hanh thuan tien. Tu
say nay su dung ket cäu thong gio doi luu, khong khi lanh di vao tu day tu, khong khi
nong ra ngoai qua näp tu. Sau khi may ra nhiet d bo phan day tu lam nong khong khi
lanh thi mot phan khong khi duac lam nong nay truc tiep thong qua lo nho d dudi day
vao trong tu, phan con lai thong qua lo tren thanh trai vao trong tu. Khdi dong quat gio
se lam khong khi nong trong tu doi luu, do do nhiet do trong tu tu tu am len, dam bao
dung yeu cau ky thuat.
Thong so ky thuat chu yeu cua tu say the hien dudi day:
Nhiet do su dung khoang: 50^300°C
Do dao dong: ± 2°C
He so tinh dong deu cua do am: ± 2,5%
Nguon dien: 230V ± 10%, 50 - 60 Hz
Dong dien max: 5,3A
Cong suat say cuc dai: 1,2 kW
Chai ngam can dam bao dieu kien du kin de tranh dung dich ngam bi bay hoi dong
thdi phai du ben trong qua trinh ngam.
Chai thuy tinh: Chai thuy tinh co dung tich la 1 lit duac san xuat tai Duc chuyen düng
trong thi nghiem hoa hoc.
Chai thuy tinh chiu duac nhiet do cao.
- 10 -
ĐT.06.11/NLSH
Nắp chai được sử dụng loại nhựa bền chịu được dung môi và nhiệt độ cao trong thí

4800. Hình ảnh của kính hiển vị điện tử được
thể hiện trong Hình 3.7.
Hitachi S-4800 là kính hiển vi điện tử quét sử
dụng súng điện tử kiểu phát xạ cathode
trường lạnh FESEM và hệ thấu kính điện từ
tiên tiến nên có độ phân giải cao, thường
được dùng để đo các đặc trưng của các vật
liệu cấu trúc nanô.
Hình 3.7. Thiết bị chụp hiển vi điện tử
- Độ phân giải ảnh điện tử thứ cấp: 1,0nm (15kV, WD = 4nm); 1.4 nm (1 kV, WD =
1,5nm, kiểu giảm thế gia tốc); 2.0 nm (1 kV, WD = 1,5nm, kiểu thông thường).
- Độ phóng đại : Kiểu phóng đại thấp LM 20-2000 lần; Kiểu phóng đại cao HM 100
800000 lần
- Đầu dò điện tử truyền qua cho phép nhận ảnh theo kiểu STEM, Hệ EMAX ENERGY
(EDX) cho phép phân tích nguyên tố trong vùng có kích thước ^m.
- Có thể đo và phân tích các mẫu ở dạng khối, màng mỏng, bột.
Khả năng đo: Nếu TEM chỉ cung cấp thông tin về các mẫu mỏng thì với SEM có thể
nhận được ảnh ba chiều. Độ phân giải đạt được tốt nhất: 10 ^m.
- 12 -
ĐT.06.11/NLSH
3.4. Phối trộn nhiên liệu E10, E15 và E20
Nhiên liệu xăng RON92 mua trên thị trường cung cấp bởi Petrolimex và ethanol nhiên
liệu biến tính được sản xuất từ Công ty Cổ phần Đồng Xanh, Quảng Nam. Các chỉ tiêu
về chất lượng kỹ thuật của cồn ethanol được thể hiện ở bảng 3.4.
Bảng 3.3. Thông số đặc tính kỹ thuật ethanol theo báo cáo nhà sản xuất
STT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị
Kết quả
1 Hàm lượng ( CH3CH2OH)
Assay%
> 99,7

Theo quy trình phối trộn bằng phương pháp khuấy,
nguyên liệu xăng, ethanol và phụ gia được đưa vào hệ
thiết bị khuấy trộn theo tỷ lệ nhất định. Thiết bị có dung
tích 10 lít, sử dụng động cơ khuấy (động cơ an toàn với
vật liệu dễ cháy nổ) để khuấy trộn đều hỗn hợp xăng -
ethanol (Hình 3.9). Sản phẩm thu được là hỗn hợp xăng
sinh học E10, E15, E20 và các hỗn hợp này được đánh
giá tính chất nhiên liệu theo tiêu chuẩn thích hợp.
Tháo rời các chi tiết của hệ thống nhiên liệu trên xe ôtô
dùng chế và phun xăng điện tử
- Đánh dấu từng chai thủy tinh theo ký hiệu tương đồng
với các loại nhiên liệu RON92, E10, E15, E20
Tiến hành pha chế nhiên liệu E10, E15, E20 tại Phòng thí nghiệm trọng điểm Hoá lọc dầu -
Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam - số 2 - Phạm Ngũ Lão - Hà Nội,
Dụng cụ pha chế gồm có.
- Ồng thủy tinh dung tích 1000ml chuyên dùng để đo dung tích của phòng thí nghiệm Hóa dầu.
- Can nhựa dung tích 5 lít, 4 chai nhựa 1 lít, tất cả đã được làm sạch và để khô.
- 08 chai thủy tinh được làm sạch và để khô.
Pha chế theo phương pháp thủ công theo trình tự sau:
Hình 3.9. Thiết bị khuấy
trộn nhiên liệu
- 14 -
ĐT.06.11/NLSH
- Pha chế E10: rót 900ml RON92 vào ống thủy tinh 1000ml, sau đó rót tiếp 100ml
ethanol 99,5% vào ống, đợi một lúc cho chúng tạo thành hỗn hợp đồng nhất, ta được
1lít E10, làm như vậy 3 lần ta được 3 lít E10.
- Pha chế E15: rót 850ml RON92 vào ống thủy tinh 1000ml, sau đó rót tiếp 150ml
ethanol 99,5% vào ống, đợi một chút cho xăng và ethanol tạo thành hỗn hợp đồng
nhất, ta được 1lít E15, làm như vậy 3 lần ta được 3 lít E15.
- Pha chế E20: rót 800ml RON92 vào ống thủy tinh 1000ml, sau đó rót tiếp 200ml

3 ■ gsa

_ (J4W\N>V«Ị
a. Ồng tạo hỗn hợp trước ngâm trong E10 b. Ồng tạo hỗn hợp sau ngâm trong E10
Hình 4.2. Hình ảnh ngoại quan của ống tạo hỗn hợp trước và sau khi ngâm trong E10
a. Ồng tạo hỗn hợp trước ngâm trong E15 b. Ồng tạo hỗn hợp sau ngâm trong E15
Hình 4.3. Hình ảnh ngoại quan của ống tạo hỗn hợp trước và sau khi ngâm trong E15
- 16 -
ĐT.06.11/NLSH
— €
a. Ồng tạo hỗn hợp trước ngâm trong E20 b. Ồng tạo hỗn hợp sau ngâm trong E20
Hình 4.4. Hình ảnh ngoại quan của ống tạo hỗn hợp trước và sau khỉ ngâm trong E20
Qua các hình ảnh chụp, có thể thấy chi tiết trước khi ngâm bề mặt chi tiết có màu vàng
và độ bóng cao. Sau thời gian 2000h ngâm, chi tiết ngâm trong nhiên liệu RON92 có bề
mặt lỗ giclơ không còn độ bóng, bề mặt của chi tiết biến thành màu sỉn hơn.
Với chi tiết ngâm trong E10, E15 và E20, bề mặt lỗ giclơ không còn độ bóng và bề
mặt của chi tiết thể hiện màu sắc không đồng đều trên bề mặt cắt chi tiết. Với chi tiết
ngâm trong E15 và E20, bề mặt lỗ giclơ cũng không còn độ bóng.
Sự thay đổi về độ bóng của bề mặt lỗ rõ ràng hơn đối với các chi tiết ngâm trong nhiên
liệu E10, E15 và E20 so với ngâm trong RON92. Điều đó chứng tỏ nhiên liệu xăng
sinh học có khả năng ôxy hóa cao hơn RON92.
Để đánh giá ảnh hưởng của bề mặt sau khi ngâm trong nhiên liệu RON92 và E10 có sự
khác biết như thế nào được thể hiện qua hình ảnh chụp cấu trúc hiển vi điện tử của chi tiết
giclơ trước và sau 2000h khi ngâm trong nhiên liệu RON92 và E10 thể hiện trong Hình
4.5và 4.6
Chụp phóng đại 2000 lần sau khi ngâm
Hình 4.5. Cấu trúc hiển vỉ của giclơ trước và sau khỉ ngâm trong RON92
Chụp phóng đại 2000 lần trước ngâm
- 17 -
ĐT.06.11/NLSH

H T v " ▼ V V V ™
a. Vít xả xăng trước khỉ ngâm trong RON92 b. Vít xả xăng sau khỉ ngâm trong RON92
Hình 4.9. Vít xả xăng thừa trước và sau khỉ ngâm trong RON92
30S®59'
a. Vít xả xăng trước khỉ ngâm trong E10 b. Vít xả xăng sau khi ngâm trong E10
Hình 4.10. Vít xả xăng thừa trước và sau khỉ ngâm trong E10
Qua hình ảnh ta thấy chi tiết trước khi ngâm bề mặt chi tiết có màu vàng và độ bóng
cao. Sau thời gian 2000h ngâm, qua có thể thấy chi tiết ngâm trong nhiên liệu RON92 thấy
bề mặt vít xả xăng không còn độ bóng, bề mặt của chi tiết biến thành màu sỉn hơn.
Với chi tiết ngâm trong E10, bề mặt vít xả xăng không còn độ bóng và bề mặt của chi
tiết thể hiện màu sắc không đồng đều trên bề mặt cắt chi tiết.
4.4. Sự thay đổi vít điều chỉnh xăng chế độ không tải
Hình ảnh ngoại quan vít điều chỉnh xăng chế độ không tải trước và sau khi ngâm trong
nhiên liệu RON92 và E10 thể hiện trong Hình 4.7
- 19 -
ĐT.06.11/NLSH
a. Vít điều chỉnh không tải trước khi ngâm trong b. Vít điều chỉnh không tải sau khi ngâm trong
RON92 RON92
Hình 4.11. Vít điều chỉnh không tải trước và sau khi ngâm trong RON92
a. Vít điều chỉnh không tải trước khi ngâm trong (f) Vít điều chỉnh không tải sau khi ngâm trong E10
E10
Hình 4.12. Vít điều chỉnh không tải trước và sau khi ngâm trong E10
Qua hình ảnh ngoại quan ta thấy chi tiết trước khi ngâm bề mặt chi tiết có màu vàng và
độ bóng cao. Tuy nhiên sau thời gian 2000h ngâm, các chi tiết ngâm trong nhiên liệu
RON92 không còn độ bóng, bề mặt của chi tiết biến thành màu sỉn hơn.
Với chi tiết ngâm trong E10, bề mặt vít điều chỉnh không tải không còn độ bóng và bề
mặt của chi tiết thể hiện màu sắc không đồng đều trên bề mặt cắt chi tiết.
4.5. Thay đổi màu của kim 3 cạnh
Hình ảnh ngoại quan kim ba cạnh trước và sau khi ngâm trong nhiên liệu RON92 và
E10 thể hiện trong Hình 4.13

- Cả 2 lõi lọc đều có sự thay đổi về màu sắc chuyển sang màu vàng đậm, lõi lọc ngâm
trong E10 thay đổi rõ rệt hơn.
- Bề mặt chi tiết lọc tinh khi ngâm trong nhiên liệu RON92 và E10 đều xuất hiện một
lớp màng bám trên bề mặt chi tiết, tuy nhiên màng bám trên bề mặt lọc ngâm trong
E10 rõ rệt hơn. Các màng bám này có thể do các chi tiết phi kim ngâm cùng với lọc
tinh bị thôi ra và bám vào bề mặt của lọc.
- Sự thay đổi màu của vỏ nhựa lọc tinh
Hình 4.19 đến thể hiện sự thay đổi ngoại quan của vỏ lọc khi ngâm 2000h trong các mẫu
nhiên liệu RON92, E10, E15 và E20
- 22 -
ĐT.06.11/NLSH
' 1, ¡1
a. Vỏ lọc tinh trước khi ngâm trong RON92
b. Vỏ lọc tinh sau khi ngâm trong RON92
Hình 4.19. Vỏ lọc tinh trước và sau khi ngâm trong RON92
Ị í
M
a. Vỏ lọc tinh trước khi ngâm trong E10 b. Vỏ lọc tinh sau khi ngâm trong E10
Hình 4.22. Vỏ lọc tinh trước và sau khi ngâm trong E20
Vỏ lọc tinh đều bị thay đổi màu sắc sau khi ngâm 2000h trong nhiên liệu. Đối với các
chi tiết ngâm trong E15 và E20, các chi tiết đều chuyển sang màu vàng dưới tác dụng
ô xy hóa của nhiên liệu. Đối với chi tiết ngâm trong xăng RON92 và E10, mức độ
chuyển màu còn rõ rệt hơn, cho thấy bên cạnh tác dụng ô xy hóa cua rnhiên liệu, sự
- 23 -
ĐT.06.11/NLSH
chuyển màu còn do các chi tiết khác ngâm cùng bị phôi ra và làm đổi màu chi tiết vỏ
lọc. Do mức độ làm phai màu của E10 mạnh hơn RON92 nên màu của chi tiết vỏ lọc
ngâm trong E10 chuyển sang màu vàng đậm.
Hình ảnh chụp hiển vi điện tử chi tiết vỏ lọc tinh ngâm trong RON92 và E10 được thể
hiện ở các hình dưới đây