Giáo trình Nhiên liệu và nguồn năng lượng cho ô tô

Tă”ng tttt 
ff 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN 
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC 
BÀI GIẢNG 
Nhiên liệu và nguồn năng lượng cho ô tô 
Đối tượng: Cao học 
 Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực 
 Giảng viên: TS. Đào Chí Cường 
Hưng Yên, năm 2014 
1 
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU VÀ NGUỒN NĂNG 
LƯỢNG CHO Ô TÔ 
1.1. Nhiên liệu truyền thống và nhiên liệu thay thế 
1.1.1. Nguồn năng lượng và tình trạng năng lượng hiện tại 
1.1.1. 1. Nguồn năng lượng 
Năng lượng có vai trò quan trọng đối với sự phát triển kinh tế - xã hội. An ninh 
quốc gia, an ninh kinh tế luôn gắn liền với an ninh năng lượng của một quốc gia. Vì 
vậy trong chính sách phát triển kinh tế, xã hội bền vững, chính sách năng lượng nên 
được đặt lên hàng đầu. 
Theo số liệu thống kê của Viện Chiến lược và Phát triển giao thông vận tải 
TDSI) Bộ GTVT, các hoạt động GTVT ở nước ta tiêu thụ một lượng năng lượng lớn, 
chiếm 30% tổng nhu cầu năng lượng quốc gia và chiếm 60% tổng nhiên liệu tiêu thụ. 
Năng lượng hoạt động trong lĩnh vực GTVT tăng 10% mỗi năm trong vòng 10 năm 
qua, trong đó, chủ yếu là vận tải đường bộ với khoảng 68% tổng lượng nhiên liệu của 
ngành; 90% nhiên liệu cho GTVT là xăng và dầu diesel, trong đó chỉ sử dụng 0,3% là 
nhiên liệu sạch. 
 Hiện nay, ngoài năng lượng từ các nguồn nhiên liệu truyền thống xăng, dầu, 
năng lượng từ nguồn nhiên liệu thay thế cũng đang được hết sức quan tâm. Nhiên liệu 
thay thế dùng cho động cơ đốt trong có thể phân thành hai nhóm có tính chất tương 
đương: 
- Nhóm nhiên liệu dùng cho động cơ cháy do nén gồm dầu thực vật (vegetable -
oil), diesel sinh học (bio-diesel), dầu thực vật/mỡ động vật hyđrô hóa (HVO), 
Dimethyl ether (DME) và FT diesel có nguồn gốc sinh khối (BTL), than đá (CTL) và 
khí (GTL). 
- Nhóm nhiên liệu dùng cho động cơ đánh lửa cưỡng bức gồm cồn (ethanol, 
methanol, butanol và propanol), khí thiên nhiên (CNG, LNG), khí hóa lỏng (LPG), 
hyđrô và khí giàu hyđrô như HHO, syngas. 
Song song với việc khai thác nguồn năng lượng từ các loại nhiên liệu nói trên, 
các nhà khoa học cũng đang tìm kiếm một nguồn năng lượng mới cho lĩnh vực giao 
thông vận tải, đó là nguồn năng lượng mặt trời, pin nhiên liệu.Nguồn năng lượng 
này cũng đang đem lại rất nhiều hy vọng trong vấn đề khắc phục tình trạng cạn kiệt 
nguồn nhiên liệu truyền thống và góp phần giảm ô nhiễm môi trường. 
1.1.1.2. Tình trạng nguồn năng lượng hiện tại 
1. Nguồn nhiên liệu hóa thạch 
Do nhẹ hơn nước nên dầu xuất hiện lộ thiên ở nhiều nơi, vì thế loài người đã 
tìm thấy dầu hằng ngàn năm trước Công Nguyên. Thời đó dầu thường được sử dụng 
2 
trong chiến tranh. Mãi đến thế kỷ 19 người ta mới bắt đầu khai thác dầu theo mô hình 
công nghiệp, xuất phát từ việc tìm kiếm một chất đốt cho đèn vì dầu cá voi quá đắt tiền 
chỉ những người giàu mới có khả năng dùng trong khi nến làm bằng mỡ thì lại có mùi 
khó ngửi. Vì thế giữa thế kỷ thứ 19 một số nhà khoa học đã phát triển nhiều phương 
pháp để khai thác dầu một cách thương mại. Năm 1852 một nhà bác sĩ và địa chất 
người Canada tên là Abraham Gessner đã đăng ký một bằng sáng chế sản xuất một 
chất đốt rẻ tiền và đốt tương đối sạch. Năm 1855 nhà hóa học người Mỹ Benjamin 
Silliman đề nghị dùng axit sunfuric làm sạch dầu mỏ dùng để làm chất đốt. 
Người ta cũng bắt đầu đi tìm những mỏ dầu lớn. Những cuộc khoan dầu đầu 
tiên được tiến hành trong thời gian từ1857 đến 1859. Lần khoan dầu đầu tiên diễn ra 
ở Wietze, Đức, nhưng cuộc khoan dầu được toàn thế giới biết đến là của Edwin L. 
Drake vào ngày 27 tháng 8 năm 1859 ở Oil Creek, Pennsylvania. Drake khoan dầu 
theo lời yêu cầu của nhà công nghiệp người Mỹ George H. Bissel và đã tìm thấy mỏ 
dầu lớn đầu tiên chỉ ở độ sâu 21,2 m. 
Dầu mỏ là một trong những nhiên liệu quan trọng nhất của xã hội hiện đại dùng 
để sản xuất điện và cũng là nhiên liệu của tất cả các phương tiện giao thông vận tải. 
Hơn nữa, dầu cũng được sử dụng trong công nghiệp hóa dầu để sản xuất các chất 
dẻo (plastic) và nhiều sản phẩm khác. Vì thế dầu thường được ví như là "vàng đen". 
Tùy theo nguồn tính toán, trữ lượng dầu mỏ thế giới nằm trong khoảng từ 1.148 
tỉ thùng (barrel) (theo BP Statistical Review 2004) đến 1.260 tỉ thùng 
(theo Oeldorado 2004 của ExxonMobil). Trữ lượng dầu mỏ tìm thấy và có khả năng 
khai thác mang lại hiệu quả kinh tế với kỹ thuật hiện tại đã tăng lên trong những năm 
gần đây và đạt mức cao nhất vào năm 2003. 
Dự đoán trữ lượng dầu mỏ sẽ đủ dùng cho 50 năm nữa. Năm 2011 trữ lượng 
dầu mỏ nhiều nhất là ở Hoa Kỳ (2855 tỷ thùng), Ả Rập Saudi (262,6 tỉ 
thùng), Venezuela (211,2 tỉ thùng), Canada (175,2 tì thùng), Iran (137 tỉ 
thùng), Iraq (115,0 tỉ thùng), kế đến là ở Kuwait, Các Tiểu Vương quốc Ả Rập Thống 
nhất, Nga, Libya, và Nigeria [2]. Nước khai thác dầu nhiều nhất thế giới trong năm 
2003 là Ả Rập Saudi (496,8 triệu tấn), Nga (420 triệu tấn), Mỹ (349,4 triệu 
tấn), Mexico (187,8 triệu tấn) và Iran (181,7 triệu tấn). Việt Nam được xếp vào các 
nước xuất khẩu dầu mỏ từ năm 1991 khi sản lượng xuất được vài ba triệu tấn. Đến 
nay, sản lượng dầu khí khai thác và xuất khẩu hàng năm đạt vào khoảng 20 triệu 
tấn/năm. 
Việt Nam cũng là một quốc gia có nguồn dầu mỏ khá dồi dào. Năm 2013, sản 
lượng dầu mỏ tại Việt Nam đã tăng lên 348.000 thùng mỗi ngày, cao nhất kể từ năm 
2006. Theo hãng dầu khí Anh (BP), Việt Nam hiện có trữ lượng dầu lớn nhì Đông Á, 
với 4,4 tỷ thùng, chỉ sau Trung Quốc. 
3 
2. Nguồn nhiên liệu thay thế 
a. Khí dầu mỏ hoá lỏng (LPG) 
 Năm 2010, tổng lượng LPG sản xuất trên toàn thế giới đạt đến 249 triệu tấn, 
chủ yếu tập trung ở khu vực Trung Đông, nơi có trữ lượng dầu và khí đốt lớn nhất thế 
giới. Khu vực châu Á - Thái Bình Dương có tốc độ tăng trưởng nhanh, khoảng 4,6%. 
Từ năm 2010 đến nay, sản lượng LPG ở các quốc gia châu Mỹ gần như không thay 
đổi, tuy nhiên châu Phi cũng đã bắt đầu cung cấp một lượng nhỏ LPG vào chuỗi giá trị 
toàn cầu. 
 Khí hoá lỏng LPG có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như cho các 
phương tiện GTVT, công nghiệp, trồng trọt và dân dụng. Theo số liệu năm 2010, 47% 
LPG được sử dụng để phục vụ cho nhu cầu nấu nướng và sưởi ấm, 8,1% LPG sử dụng 
cho lĩnh vực GTVT. Hiện nay, một số quốc gia đã sử dụng LPG làm nhiên liệu cho 
các phương tiện như xe buýt, xe taxi... Ở Nhật, khoảng 90% taxi sử dụng LPG, ở Mỹ 
20-30% các phương tiện sử dụng nhiên liệu này. Hàn Quốc là nước tiêu thụ nhiều LPG 
nhất trên thế giới, có khoảng 1,7 triệu xe sử dụng LPG. Hiện nay, tất cả các xe taxi ở 
Hongkong đều sử dụng LPG, một phần ba trong tổng số các xe do hãng Ford sản xuất 
tại Úc là xe sử dụng LPG... Nhu cầu sử dụng LPG đang ngày càng tăng cao, năm 2010 
là khoảng 250 triệu tấn, tăng 50 triệu tấn so với năm 2000. 
 b. Khí thiên nhiên NG và CNG 
 CNG là khí thiên nhiên nén, thành phần chủ yếu là CH4 - metane (chiếm 85%- 
95%) được lấy từ những mỏ khí thiên nhiên, mỏ dầu (khí đồng hành) hoặc khí nhà 
máy (thu được trong quá trình sản xuất của các nhà máy lọc dầu) qua xử lý và nén ở 
áp suất cao (200 đến 250 bar). 
 Theo thống kê, hiện nay, trên thế giới trữ lượng của khí thiên nhiên vào khoảng: 
177 - 182 nghìn tỉ m³, sản lượng khai thác khoảng 2,957 nghìn tỉ m³/năm, như vậy, chỉ 
sau 60 năm nữa thì khí thiên nhiên cũng bị cạn kiệt. 
 Năm 2010, lượng khí thiên nhiên khai thác trên toàn thế giới đạt 3.193,3 tỷ m3, 
tăng 7,3% so với năm 2009. Cụ thể, Nga tăng 11,6%; Mỹ tăng 4,7%; Qatar tăng 
30,7%. Nga là quốc gia có trữ lượng khí thiên nhiên lớn nhất thế giới (khoảng 44.800 
tỷ m3), tiếp theo là Iran với 29.600 tỷ, Qatar là 25.300 tỷ m3. Tuy nhiên, Mỹ là nước 
sản xuất chính của thế giới, khoảng 611 tỷ m3/năm, trong khi sản lượng của Nga là 
588,9 tỷ m3; Canada là 159,8 tỷ m3; Iran 138 và Qatar 116,7 tỷ m3. Trong tổng lượng 
khí thiên nhiên sản xuất được năm 2010 của toàn thế giới, các nước thuộc tổ chức hợp 
tác và phát triển kinh tế (OECD) chiếm 1.159,8 tỷ m3; các quốc gia ngoài tổ chức này 
chiếm 2.033,5 tỷ m3, châu Âu chỉ chiếm một lượng rất nhỏ, khoảng 174,9 tỷ m3. 
 Năm 2010, lượng khí thiên nhiên tiêu thụ tăng 7,4%, nhanh nhất kể từ năm 
1984. Mỹ là nước sử dụng nhiều khí thiên nhiên nhất, tăng 5,6%. Châu Á có tốc độ 
4 
tiêu thụ khí thiên nhiên rất nhanh, 10,7%, trong đó Ấn Độ tăng tới 21,5%. Năm 2010, 
Mỹ là nước tiêu thụ hết 683,4 tỷ m3 (chiếm khoảng 21,7%), nhiều nhất thế giới; Nga là 
nước đứng thứ hai với 414,1 tỷ m3 (khoảng 13%), Iran và Trung Quốc ở các vị trí tiếp 
theo với 136,9 và 109 tỷ m3. Tổng lượng khí thiên nhiên tiêu thụ trong năm 2010 của 
thế giới là 3.169 tỷ m3, trong đó các quốc gia thuộc tổ chức OECD sử dụng 1.546,2 tỷ 
m
3, tương đương 48,9% . 
c. Cồn ethanol và methanol 
Hiện nay, trên thế giới có khoảng hơn 50 nước đã tiến hành nghiên cứu sản xuất 
và đưa vào sử dụng nhiên liệu sinh học (NLSH). NLSH được sử dụng trong lĩnh vực 
giao thông bao gồm các loại dầu thực vật sạch, ethanol, diesel sinh học, dimetyl ether 
(DME), ethyl tertiary butyl ether (ETBE) và các sản phẩm từ chúng. Các thống kê trên 
thế giới cho thấy: Năm 2003 đã sản xuất được 38 tỷ lít ethanol, năm 2006 là 50 tỷ lít 
ethanol (75% trong số đó được dùng làm nhiên liệu) và theo dự kiến năm 2012 sẽ 
khoảng 80 tỷ lít ethanol ra đời. Còn với nhiên liệu biodiesel, năm 2005 đã có 4 triệu 
tấn diesel sinh học (B100) được xuất xưởng, năm 2010 lên đến trên 20 triệu tấn. 
Năm 2006 tổng số nhiên liệu sinh học được sử dụng là 13%, trong đó 0,3% 
nhiên liệu sinh học được dùng làm nhiên liệu cho các phương tiện giao thông. Từ năm 
2000 đến 2007 sản lượng nhiên liệu sinh học được sản xuất đã tăng từ 17 tỷ lít lên hơn 
52 tỷ lít và cung cấp đến 1,8% nhiên liệu cho các phương tiện cơ giới. 
 Mỹ và Brazil là hai quốc gia có sản lượng ethanol lớn nhất thế giới, chiếm 
khoảng 86% toàn bộ lượng ethanol sản xuất toàn cầu. Nguyên liệu chính để sản xuất 
ethanol tại Mỹ là ngô, trong khi tại Brazil, mía là nguồn cung cấp chính. Năm 1995, 
Mỹ sản xuất được tổng cộng là 6,5 tỷ lít methanol (1,7 triệu gallon), đứng thứ 21 trong 
các chất hoá học được sử dụng nhiều nhất. Hiện nay, Trung Quốc đang là nước sản 
xuất methanol lớn nhất trên thế giới (chủ yếu từ than đá). Năm 2010, sản lượng 
methanol của Trung Quốc đạt đến 48,24 tỷ lít và dự kiến sẽ tăng lên 62,8 tỷ lít vào 
năm 2015. 
 Những năm thập niên 30, methanol đã được sử dụng thay thế cho xăng trên 
động cơ hiệu suất cao trong cuộc đua Grand Prix, và 2 thập niên sau, methanol vẫn 
được sử dụng trong cuộc đua xe ở Indianapolis 500. Hiện tại, Trung Quốc đang là 
nước tiêu thụ nhiều methanol nhất trên thế giới, 28,5 tỷ lít trong năm 2010, tương 
đương 40% lượng methanol tiêu thụ toàn cầu. Trong đó khoảng 8,8 tỷ lít là phục vụ 
cho lĩnh vực GTVT. Ở Mỹ hiện có khoảng 21 nghìn phương tiện linh hoạt sử dụng 
nhiên liệu M85. 
 d. Dầu thực vật và bio-diesel 
 Sản lượng dầu thực vật sản xuất trên toàn thế giới tăng dần theo từng năm, đạt 
đến khoảng 141 tỷ lít vào năm 2008. Trong đó dầu cọ chiếm khoảng 30%, dầu đậu 
5 
nành khoảng 28%, dầu cải dầu 15% và dầu hướng dương 9%. Trung bình hàng năm, 
sản lượng dầu cọ tăng 8,1%, dầu đậu nành tăng 5,7%, dầu cải dầu tăng 4,8%... và đối 
với tất cả các nguồn nguyên liệu, sản lượng dầu thực vật tăng 5,2% mỗi năm. Dầu cọ 
tập trung chủ yếu ở Malaysia và Indonesia, chiếm khoảng 80-85% sản lượng của thế 
giới. Dầu đậu nành ở các quốc gia châu Mỹ như Mỹ, Brazil và Argentina, trong đó Mỹ 
chiếm khoảng 30-40%, Brazil, 20-40% và Argentina, 15-25% sản lượng dầu đậu nành 
của thế giới. Trung Quốc cũng đang nổi lên là một nước có tiềm năng lớn về dầu thực 
vật sản xuất từ đậu nành. Dầu từ hạt cải dầu được sản xuất chủ yếu tại châu Âu, Trung 
Quốc, Ấn Độ và Canada. 
 Dầu thực vật chủ yếu được sử dụng ở hai dạng chính: làm dầu ăn và làm nhiên 
liệu cho động cơ. Đến năm 2008, tỷ lệ dầu thực vật sử dụng trong việc chế biến thực 
phẩm chiếm khoảng 80%, tiếp theo là đến phục vụ cho công nghiệp và sản xuất bio-
diesel. Tổng lượng dầu thực vật tiêu thụ cho cả 3 lĩnh vực trên trong năm 2008 là 
khoảng 137 tỷ lít. Năm 2010, tăng lên tới 160 tỷ lít. 
 Năm 2005, bio-diesel được sản xuất chủ yếu ở châu Âu (Đức và Pháp), chiếm 
khoảng 80% sản lượng thế giới. Tuy nhiên, trong các năm gần đây, Nam Mỹ - cụ thể 
là Brazil, Argentina, Colombia và châu Á đang dần mở rộng quy mô sản xuất. Theo số 
liệu năm 2010, có khoảng 17,61 tỷ lít bio-diesel được sản xuất trên toàn thế giới, tập 
trung chủ yếu tại châu Âu với khoảng 9,2 tỷ lít, trong đó chủ yếu được sản xuất từ dầu 
thực vật. 
Hình 1.1 Tỷ trọng bio-diesel sản xuất (a) và tiêu thụ (b) của thế giới theo các khu vực 
năm 2010 
10,8%
52,2%
3,6%
0,32%
0,57%
20,5%
12%,1
Bắc Mỹ
Tây Âu
Châu Đại Dương
Các nước khác
Châu Phi
Trung/Nam Mỹ
Châu Á-TBD
50,25%
6,4%
0,34%0,78%
0,06%
30,4%
11,7%
Bắc Mỹ
Tây Âu
Châu Đại Dương
Các nước khác
Châu Phi
Trung/Nam Mỹ
Châu Á-TBD
6,8%
66,3%
3,8%
0,35%
0%
13,5%
9,2%
Bắc Mỹ
Tây Âu
Châu Đại Dương
Các nước khác
Châu Phi
Trung/Nam Mỹ
Châu Á-TBD
a) 
b) 
a) 
6 
Hình 1.1a thể hiện tỷ trọng bio-diesel tiêu thụ theo khu vực trong năm 2010. 
Phần lớn bio-diesel được tiêu thụ tại châu Âu. Trong đó Đức là nước đi đầu cả về sản 
xuất lẫn tiêu thụ. Nước Đức đã có chính sách khuyến khích sử dụng hoàn toàn bio-
diesel (B100). Hiện tại châu Âu đang có kế hoạch nâng cao lượng nhiên liệu tái tạo 
trong nhiên liệu sử dụng cho các phương tiện GTVT lên 10% trong năm 2020, nên kể 
từ năm 2006-2007, châu Âu bắt đầu phải nhập khẩu nguồn nguyên liệu từ bên ngoài, 
chủ yếu là từ Mỹ, các quốc gia Nam Mỹ và châu Á. Theo thống kê, thế giới tiêu thụ 
hết khoảng 16,31 tỷ lít bio-diesel trong năm 2010, tập trung chủ yếu tại khu vực Tây 
Âu với khoảng 66,3% (hình 1.1b). 
 e. Hyđrô 
 Theo số liệu năm 2008, trung bình hàng năm tổng lượng hyđrô sản xuất được 
vào khoảng 45 triệu tấn, trong đó khoảng 40% lượng hyđrô được sản xuất từ khí thiên 
nhiên, 30% từ dầu thô và các sản phẩm hoá dầu, 18% từ than đá, 4% từ quá trình điện 
phân nước và 1% từ sinh khối. 
Hiện nay, 40% hyđrô được sử dụng trong ngành công nghiệp hoá chất, 40% 
dùng trong các phòng thí nghiệm lọc hoá dầu, và 20% dùng trong các lĩnh vực khác. 
Trong 20% đó, hyđrô chủ yếu được sử dụng trong các trạm phát điện pin nhiên liệu và 
trên các phương tiện GTVT. Nước Mỹ mỗi năm sản xuất ra khoảng 11 triệu tấn hyđrô, 
đủ cung cấp cho khoảng 20-30 triệu xe con (sử dụng 700-1000 gallon năng lượng 
tương đương/xe/năm). Để sản xuất được 11 triệu tấn hyđrô thì phải tiêu thụ hết 5% 
lượng khí thiên nhiên của nước Mỹ và thải ra 77 triệu tấn CO2 . 
 g) Dimethyl Ether (DME) 
 Hiện nay, DME chủ yếu được sản xuất ở quy mô nhỏ do giá thành sản xuất cao. 
Trung Quốc là nước có sản lượng methanol lớn, nên rất thuận tiện và có tiềm năng cho 
quá trình điều chế DME. Một số quốc gia khác cũng đã bắt đầu nghiên cứu và sản xuất 
DME như Indonesia, Nhật Bản, Thuỵ Điển, Iran và Ấn Độ. Năm 2010, Ai Cập cũng 
bắt đầu có dự án phát triển DME. Tại Trung Quốc, năm 2008, sản lượng DME vào 
khoảng 7,6 tỷ lít nhờ có thêm một số dự án mới như của tập đoàn Heibei Kaiyue (1,5 
tỷ lít); Henan Yima Coal và Hubei Biocause Pharmaceutical (cùng 3 ... . Để nâng cao hiệu quả, ổn định và hiệu suất cháy, 
lượng khí thải của động cơ đánh lửa cưỡng bức ở điều kiện cân bằng hóa học, một nghiên 
cứu thực nghiệm nhằm cải thiện đặc tính động cơ thông qua nhiên liệu DME được thực 
hiện trên một động cơ 4 xy lanh. Động cơ được thay đổi để phun nhiên liệu pha trộn 
DME và xăng vào đường nạp cùng một lúc. Thiết bị điều khiển (HECU) kiểm soát thời 
gian phun. Thời gian đánh lửa được điều chỉnh để đạt momen xoắn tối đa (MBT) mà 
không kích nổ. Kết quả cho thấy lượng NOx, HC được cải thiện cùng với sự tăng lượng 
DME. Hiệu suất cháy được cải thiện với hàm lượng DME < 10%. Phát thải CO giảm với 
sự tăng lượng DME trong hỗn hợp. Nghiên cứu này nhằm kiểm nghiệm kết quả nhiên liệu 
DME, nhằm cải thiện đặc tính của động cơ xăng, Trong các điều kiện thử nghiệm tổng 
năng lượng tiêu thụ giảm so với tăng DME, hiệu suất phanh tăng khi tỉ lệ DME < 15%. 
Quá trình đốt cháy của xăng pha trộn với DME làm giảm nhiệt độ cháy cao nhất trong xi-
lanh. Các phát thải HC và NOx giảm khi tăng lượng DME pha trộn. Phát thải CO đầu tiên 
giảm và sau đó tăng lên cùng với việc bổ sung DME. 
179 
5.4.2.6. Các khả năng sử dụng DME 
 DME là nhiên liệu mới siêu sạch có khả năng thay thế cho dầu diesel và có thể sản 
xuất từ nguồn tài nguyên dồi dào. Khi đốt cháy trong động cơ diesel tất cả bồ hóng phát 
thải được loại bỏ và lượng phát thải NOx giảm đáng kể. 
 Do tính chất của DME gần tương tự nhiên liệu diesel nên loại nhiên liệu này có 
khả năng ứng dụng trong động cơ diesel để thay thế hoàn toàn hay 1 phần nhiên liệu 
diesel. Dưới đây là các phương án ứng dụng DME trên động cơ diesel: 
1. Khả năng thay thế hoàn toàn nhiên liệu Diesel 
Phương án nhiên liệu DME thay thế hoàn toàn diesel để chạy trên động cơ diesel. 
Phương án này đã được nghiên cứu từ rất sớm: 
+ Vào khoảng tháng 3 năm 2006 hãng xe nổi tiếng của Nhật Bản Nissan Diesel 
Motor co.,ltd đã cho chạy thử nghiệm thành công xe tải nặng sử dụng động cơ NISAN 
DIESEL PW25A. Xe với tải trọng 20 tấn, động cơ 6 xi lanh thẳng hàng làm mát bằng 
nước, với hệ thống nạp khí sử dụng tua bin tăng áp và hệ thống xử lý khí thải EGR. 
Thùng nhiên liệu DME chứa tới 342L. Công suất cực đại 199 kW ở 2700 vòng/phút, 
mômen xoắn cực đại 750 Nm ở 1100 vòng/phút. 
 Khi sử dụng phương án này ta chỉ cần cải tiến hay thay thế hệ thống nhiên liệu 
diesel sang chạy hoàn toàn bằng nhiên liệu DME. DME được nén trong bình chứa với áp 
suất lớn hơn 5bar để cho nhiên liệu không bị hóa hơi, DME ở dạng lỏng nên có thể đưa 
vào hệ thống nhiên liệu lỏng để cung cấp vào động cơ. Với sơ đồ hệ thống nhiên liệu 
diesel thường như sau: 
6
4
3
1
2
5
Hình 5.20. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ diesel sử dụng nhiên liệu DME 
180 
1.Thùng nhiên liệu DME; 2.Bộ điều chỉnh áp suất; 3.Bơm cao áp; 4. Tới vòi phun; 
5.Bộ làm lạnh; 6.Thùng hóa lỏng 
Nguyên lý làm việc của hệ thống nhiên liệu sử dụng DME trên hình 5.20 như sau: 
DME từ thùng chứa 1 được bơm hút qua bầu lọc tới bộ ổn định áp suất nhiên liệu rồi tới 
bơm cao áp 3 để cung cấp tới các vòi phun 4 của động cơ. Một phần nhiên liệu thừa được 
hồi trở lại thùng 1 sau xử lý khi đi qua bộ hóa lỏng 6 và bộ làm mát nhiên liệu 5. 
Khi sử dụng DME làm nhiên liệu cho động cơ, Nissan đã chứng minh cho thấy 
rằng DME là nhiên liêu sạch cho thế kỷ 21, với lượng phát thải NOx, CO so với tiêu 
chuẩn khí thải năm 2005 và 2009 là thấp hơn nhiều. Còn phát thải PM gần như không có. 
 + Tháng 12 năm 2003, hãng ôtô Volvo của Thụy Điển cho ra đời chiếc xe “heavy 
duty” Volvo Afforhd với thành công ngoài mong đợi. Động cơ diesel 6 xi lanh thẳng 
hàng, hệ thống nhiên liệu comman rail hiện đại. Động cơ có thể đạt công suất tối đa 220 
kW với số vòng quay 1400 vòng/phút. 
 Cùng thời điểm, hãng Ford của Mỹ cũng nghiên cứu thành công động cơ DIATA 
chạy hoàn toàn bằng nhiên liệu DME với hệ thống nhiên liệu sử dụng conman rail hiện 
đại. 
Hình 5.20. Động cơ sử dụng hệ thống conman rail của Ford Motor 
2 . Khả năng dùng lưỡng nhiên liệu trên cùng một hệ thống nhiên liệu 
 Từ tháng 1 năm 1999 đến khoảng tháng 12 năm 2003 đã có hoàng loạt những 
nghiên cứu về DME làm nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu diesel. Các nhà nghiên cứu đã 
sử dụng DME trên động cơ Nivistar T444E 7.3L V-8 có tua bin tăng áp. 
181 
 DME thay thế một phần nhỏ nhiên liệu diesel. Diesel và DME được nén vào trong 
một bình chứa heli khoảng 100 psi được bơm cung cấp cho động cơ hoạt động. Lượng 
DME sử dụng là rất nhỏ nhằm cải thiện chất lượng khí thải phát ra môi trường. 
3. Khả năng dùng lưỡng nhiên liệu diesel + DME với hai hệ thống nhiên liệu 
song song 
 Trong kết cấu kiểu này, nhiên liệu DME thay thế một phần cho diesel. Nhưng hai 
loại nhiên liệu được sử dụng hai hệ thống nhiên liệu khác nhau để cung cấp cho động cơ. 
Hệ thống nhiên liệu diesel được giữ nguyên theo động cơ, chỉ cần thiết kế thêm hệ thống 
cung cấp DME cho động cơ hoạt động cùng với nhiên liệu diesel. Trong phương án này 
thì lượng DME được sử dụng là chủ yếu, còn diesel đóng vai trò làm nhiên liệu mồi để 
đốt cháy DME trong buồng cháy và tạo công suất ban đầu cho động cơ hoạt động. 
1 
1 
Phô lôc 
H-íng dÉn chuyÓn ®æi c¸c lo¹i ®¬n vÞ th-êng dïng 
 ChuyÓn ®æi ®¬n vÞ ®o l-êng: 
B¶ng 1. C¸c hÖ ®¬n vÞ ®o l-êng 
STT §¹i l-îng ®o 
Trong n-íc Quèc tÕ 
HÖ ®o l-êng HÖ ®o l-êng Anh HÖ ®o l-êng Mü 
1 ChiÒu dµi m (mÐt) Inches Inches 
2 NhiÖt ®é 0C 0F 0F 
3 NhiÖt ®é qui chuÈn 150C 600F 600F 
4 Tû träng Density 
Specific gravity 
(RelativeDensity) 
API gravity 
5 ThÓ tÝch lÝt(m3) 
Imperial Gallons, 
Barrels(thïng) 
US Gallons 
barrels(thïng) 
6 Khèi l-îng Kg,tÊn(MT) Short Ton;Pound LongTon; pound 
B¶ng 2. C¸c tiÒn tè t¨ng trong ®o l-êng 
HÖ sè 1012 109 106 103 102 101 
TiÒn tè tera giga mega kilo hecto Deca 
Ký hiÖu T G M k h da 
B¶ng 3. C¸c tiÒn tè gi¶m trong ®o l-êng 
HÖ sè 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 10-18 
TiÒn tè deci centi mili micro nano pico femto atto 
Ký hiÖu d c m  n p f a 
B¶ng 4 chuyÓn ®æi ®¬n vÞ ®o l-êng 
1. §é dµi 
 1 inch(in) = 24,4 mm 
 1 yard(yd) = 0,9144 m 
5. Tû träng(Khèi l-îng riªng) 
 1 pound/ inch(lb/in3)=27,68 g/cm3 
2 
2 
 1 foot(ft) = 0,3048 m 
 1 mil(mil) = 0,2054 mm 
 1 statute- mile = 1,60934 km 
 1 sea- mile = 1,853 km 
2. DiÖn tÝch 
 1 mile vu«ng(mile2) = 5,58999 km2 
 1 inch vu«ng(in2) = 6,4616 cm2 
 1 yard vu«ng(yd2) = 0,83613 m2 
 1 acre = 4.046,9 m2 
3. ThÓ tÝch 
 1 foot khèi(ft3) = 28,32 lÝt 
 1 pint(pt) = 0,5683 lÝt 
 1 galon Anh = 4,5461 lÝt 
 1 galon Mü = 3,7854 lÝt 
 1 inch khèi (in3) = 16,38706 cm3 
 1 yard khèi (yd3) = 0,76455 cm3 
 1 barrel(thïng) = 158,987 lÝt 
4. Khèi l-îng 
 1 ounce(oz) = 28,35 g 
 1 trou ounce(trou oz) = 31,103 g 
 1 ponud (lb) = 453,6 g 
 1 tÊn Anh(short ton) = 907 kg 
 1 tÊn Mü (long ton) = 1,016 kg 
§é nhít ®éng lùc häc 
 1 poise(P) =1 g/cm.s 
 1 pound/pieds.h = 0,413 cP 
 1 Pa.s = 10 P 
 API gravity=
FFd 00 60/60
5,141
=-131,5 
6. N¨ng l-îng 
 1 kilo calo(kcal) = 4,1868kj 
 1 BTU = 1,0558kj 
 1 kgm = 9,80655 j 
 1 kW.h = 3.600kj 
 1 HP.h = 2.685kj 
 = 0,74565 kW 
 1 c.h =2.647,790 kW 
 1 Btu/h = 0,29327 W 
 1 HP = 745,70 W 
 1 kcal/s = 4.186,8 W 
 1 kgm = 9,806 W 
¸p suÊt 
 1 Bar = 100 kpa 
 1 atmosphere (at) = 101,325 kpa 
 1 psi = 6,896 kpa 
 1 kg/cm2 = 98,087 kpa 
 1 mm Hg = 133,322 pa 
 1 inch Hg = 3,33855 kpa 
§é nhít ®éng häc 
 1 centi Stock ( cSt) = 1 mm2/s 
 1 pieds2/s = 93.600 mm2/s 
NhiÖt ®é 
 t0C =
9
5
(t0F-32) 
 t0F = 1,8 t0C+32 
 t0 C = T0K – 273,15 
3 
3 
B¶ng 5. c«ng thøc chuyÓn ®æi ®é nhít 
ChuyÓn sang centistock C«ng thøc Ph¹m vi ¸p dông cña ®é 
nhít quy -íc 
Gi©y SU =0,226 SU - 195/SU 
= 0,220 SU - 135/ SU 
32 - 100s 
>100s 
Gi©y SF = 2,24 SF – 184/ SF 
= 2,16 SF – 60/ SF 
25 – 100s 
> 40s 
Gi©y R1 = 0,260 R1 – 179/ R1 
= 0,247 R1 – 50/ R1 
34 – 100s 
>100s 
Gi©y R2 = 2,46 R2 – 100/ 
 = 2,45 R2 
32 – 90s 
> 90s 
0E = 0,80E – 8,64/ 0E 
= 7,6 0E – 4,0/ 0E 
1,35 – 3,20E 
> 3,20E 
4 
4 
Tµi liÖu tham kh¶o 
1.  
2. Richard L. Bechtold; Alternative Fuels Guidebook - Properties, Storage, 
Dispensing, and Vehicle Facility Modifications; SAE International, 1997. 
3. Shelley Minteer; Alcoholic fuels; Taylor & Francis, 2006. 
4. S. Lee, et al; Handbook of alternative fuel technologies; Taylor & Francis, 
2007. 
5. G. Dragone, et al; Third generation biofuels from microalgae; App. Microbio, 
pp. 1355-1366, 2010. 
6. Vu Thi Thu Ha, et al; Production of Biodiesel Based Cat-Fish Oil and 
Utilization of Biodiesel B5 in engines and in Transport Vehicles; IFOST, 
Vietnam, 2009. 
7. Pham Huu Tuyen, et al; The influences of waste cooking oil derived biodiesel 
on diesel engine characteristics; The 5
th
 SEATUC, Vietnam, 2011. 
8. S.N. Naik, et al; Production of first and second generation biofuels: A 
comprehensive review; Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 14, 
pp. 578-597, 2010. 
9. Hannu Aatola, et.al; Hydrotreated Vegetable Oil (HVO) as a Renewable Diesel 
Fuel: Trade-off between NOx, Particulate Emission, and Fuel Consumption of 
a Heavy Duty Engine; SAE International, 2008. 
10. Đinh Thị Ngọ, Nguyễn Khánh Diệu Hồng; Nhiên liệu sạch và các quá trình xử 
lý trong hóa dầu; Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, 2008. 
11. Yull Brown; US patent number 4,081,656; March 28, 1978. 
12.  
13. Tuan Anh Le, Truc The Nguyen; Experimental Study on Performance, 
Emissions and Combustion Characteristics of a Single Cylinder Dual Fuel 
LPG/Diesel engine; SAE paper 2011-32-9562. 
14. OECD/FAO; Chapter 3-Biofuels, OECD-FAO Agricultural Outlook 2011-
2020; 2011. 
15. Le Anh Tuan, et al; Investigation of Motorcycle engine’s characteristics fueled 
with ethanol-gasoline blends; The 4th AUN/SEED-Net Regional Conference on 
New and Renewable Energy (RCRNE), Vietnam, 2011. 
5 
5 
16. L. Bromberg, W.K. Cheng; Methanol as an alternative transportation fuel in the 
US: Option for sustainable and energy-secure transportation; Natural Gas as a 
Feedstock for the Production of Oil Replacement for Transportation, Tel Aviv, 
Israel, 2011. 
17.  
18. Frank Rosillo-Calle, et al; A global overview of vegetable oils, with reference 
to biodiesel; A Report for the IEA Bioenergy Task 40, 2009. 
19. J. Sarada Prasad, et al; Methane cracking over commercial carbons for 
hydrogen production; Int. Journal of Energy & Environment, Vol. 1, Issue 4, 
pp. 607-616, 2010. 
20. Karthic Pandu, Shiny Joseph; Comparisons and limitations of biohydrogen 
production processes: A review; Int. Journal of Adv. in Eng & Tech, Vol. 2, pp. 
342-356, 2012. 
21. Timothy Lipman; An Overview of Hydrogen Production and Storage Systems 
with Renewable Hydrogen Case Studies; A clean energy states alliance report, 
May 2011. 
22.  
23.  
24.  
25. BP Statistical Review of World Energy, June 2011. 
26.  
27.  
28. Anders Baudin, Hans-Olof Nordvall; What are the challenges of setting up a 
biomass fueled dimethylether plant in Växjö?; Biomass and Bioenegy, Vol. 35, 
pp. S167-S174, 2011. 
29. Le Anh Tuan; An overview of renewable energy in Vietnam: potential, research 
& development and use; ASEAN-China New and Renewable Energy 
Development and Utilization Forum, November 2009. 
30. Pham Minh Tuan, et al; Assessment of Impact of Gasohol E5 and E10 on 
performance and exhaust emissions of in-used motorcycle and car in Vietnam; 
APAC 15, Vietnam, 2009. 
31.  
6 
6 
32.  
33.  
34. 
huong-boi-gia-xang-dau 
35. Phạm Hữu Tuyến, Lê Anh Tuấn, te.al. 2011, Nghiên cứu sử dụng lưỡng nhiên 
liệu LPG/Diesel trên động cơ diesel, Tạp chí Giao thông vận tải, 1+2/2011, 
ISSN 0866-7012. 
36.  
37. 
gas/20119/168752.datviet 
38. Le Anh Tuan, Pham Huu Truyen; Utilization of Ethanol-Gasoline blends (E5 to 
E20) in Gasoline Engines: A study on materials compatibility in Vietnam; 3rd 
AUN/SEED-Net RCRNE, Malaysia, 2010. 
39. Changwei Ji, Shuofeng Wang; Effect of hydrogen addition on combustion and 
emissions performance of a spark ignition gasoline engine at lean conditions; 
International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 34, pp. 7823-7834, 2009. 
40. Cao Văn Tài, Lê Anh Tuấn, Nguyễn Đức Khánh; Nghiên cứu thực nghiệm tính 
năng và phát thải của động cơ đánh lửa cưỡng bức sử dụng hỗn hợp xăng-khí 
HHO; Tạp chí Năng lượng nhiệt (chờ xuất bản). 
41. Ali Can Yilmaz, et al; Effect of hydroxy (HHO) gas addition on performance 
and exhaust emissions in compression ignition engines; International Journal of 
Hydrogen Energy, Vol. 35, pp. 11366-11372, 2010. 
42. Bibhuti B. Sahoo, et al; Effect of H2:CO ratio in syngas on the performance of 
a dual fuel diesel engine operation; App. Ther. Eng., pp. 1-8, 2011. 
43. Bùi Văn Ga, cùng cộng sự; Sử dụng LPG trên xe gắn máy và xe buýt nhỏ; 
Trung tâm nghiên cứu bảo vệ môi trường – Đại học Đà Nẵng, 2002. 
44. M.U. Aslam, et al; An experimental investigation of CNG as an alternative fuel 
for a retrofitted gasoline vehicle; Fuel, Vol 85, pp. 717-724, 2006. 
45. Liu Shenghua, et al; Development of compressed natural gas/diesel dual-fuel 
turbocharged compression ignition engine; Proceedings of the Institution of 
Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, Vol. 217, 
no. 9, pp. 839-845, 2003. 
7 
7 
46. F Maroteaux, et al; Investigation on exhaust emissions of a common rail high-
speed direct injection diesel engine running with dimethyl ether; International 
Journal of Engine Research, Vol. 2, no. 3, pp. 199-207, 2001. 
47. Năng lượng tái tạo Việt Nam –  
48.  
49. Lê Anh Tuấn, “Nhiên liệu thay thế dùng cho động cơ đốt trong”, 2011, ĐH 
BKHN. 
50. Đặng Tùng, Đỗ Huy Định, Nguyễn Xuân Định (2007), Nhiên liệu sinh học ở 
Việt Nam -tiềm năng và cơ hội phát triển, NXB Khoa học và Kỹ thuật 
51.  
52. Own Compilation Base on OECD/FAO 2008 
53. Vinh Xuan Cao, 24 October 2007 and information compiled 
54.  
55.  
56. Hoahocngaynay.com 
57.  
58.  
59. www.khihoa.com 
60. Hydrogen fuel cell, PLTW 
61. Coal to Liquids Technology, NPC Global Oil & Gas , 2007 
62. 
hai/15142.ibuild 
63. Tạp chí Dầu khí, 12/2010, tr. 44-49 
64. Trang thông tin Chính phủ:  
65. Trang wed của Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng Việt Nam 
66. Báo khoa học:  
67. Năng lượng tái tạo Việt Nam –  
68. Đặng Tùng, Đỗ Huy Định, Nguyễn Xuân Định (2007), Nhiên liệu sinh học ở 
Việt Nam - tiềm năng và cơ hội phát triển, NXB Khoa học và Kỹ thuật 
69. H-íng dÉn sö dông nhiªn liÖu dÇu mì (Vò Tam HuÒ – NguyÔn Ph-¬ng Tïng) 
Nhµ xuÊt b¶n khoa häc kü thuËt 
8 
8 
70. Nhiªn liÖu dÇu nhên vµ chÊt t¶n nhiÖt (L-u V¨n Hy- Chung ThÕ Quang – 
NguyÔn Ph-íc HËu – Huúnh Kim Ng©n - §ç TÊn D©n) Nhµ XuÊt b¶n Giao 
th«ng vËn t¶i 
71. Ho¸ hoc m«i tr-êng (§Æng Kim Chi) Nhµ xuÊt b¶n khoa häc kü thuËt 
72. Thùc hµnh kü thuËt c¬ ®iÖn l¹nh (TrÇn ThÕ San – NguyÔn §øc PhÊn ) Nhµ xuÊt 
b¶n §µ N½ng 
73. Söa ch÷a m¸y l¹nh, ®iÒu hoµ kh«ng khÝ(NguyÔn §øc Ngîi) Nhµ xuÊt b¶n khoa 
häc kü thuËt 
74. CÊu t¹o b¶o d-ìng «t«(Ng« ViÕt Kh¸nh) Nhµ xuÊt b¶n giao th«ng 
75. Tµi liÖu c«ng ty X¨ng dÇu Petrolimex 
76. Trang Web c«ng ty BP 
77. Trang Web c«ng ty Castrol ViÖt nam. 
78. Trang Web ViÖn hãa häc c«ng nghÖ quèc gia