Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2015

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 89

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XADO PHA VÀO DẦU BÔI TRƠNĐẾN HÀM LƯỢNG PHÁT THẢI KHÍ XẢ VÀ KIM LOẠI HAO MÒN

CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL

RESEARCH ABOUT THE INFLUENCE OF XADO MIXED WITH LUBRICATION TO EXHAUST EMISSION LEVELS AND METAL ABRASION OF DIESEL ENGINE

Nguyễn Ngọc Đàn1, Lê Bá Khang2

Ngày nhận bài: 12/8/2014; Ngày phản biện thông qua: 29/10/2014; Ngày duyệt đăng: 10/6/2015

TÓM TẮT Bài báo này tóm tắt kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của chất Xado pha vào dầu bôi trơn đến hàm lượng phát thải khí

xả và kim loại hao mòn của động cơ diesel lắp trên ô tải FAW sản xuất năm 2005 đang hoạt động tại Trường Cao đẳng nghề Phú Yên. Chọn cùng loại động cơ CA1031K4 lắp trên 3 ô tô tải FAW biển số 78B-0813, 78B-0873, 78B-0815 do Việt Nam lắp ráp để nghiên cứu. Từ thực nghiệm chọn được hàm lượng 5,7ml chất Xado/1 lít dầu bôi trơn là hợp lý nhất, đồng thời đề xuất quy trình sử dụng chất Xado dựa trên kết quả các thiết bị đo áp suất cuối kì nén, độ đục khí xả, số vòng quay động cơ, hàm lượng kim loại hao mòn của Al,Cu,Fe có trong dầu bôi trơn của động cơ.

Từ khóa: Xado, Faw

ABSTRACTThis report summarize the result of the research about the infl uence of Xado mixed with lubrication to exhaust

emission levels and metal abrasion of diesel engine, which is mounted on the truck FAW, manufactured in 2005, is being used at Phu Yen vocational college. The research was conducted on three FAW trucks numbered 78B-0813, 78B-0873, 78B-0815 which were assembled in Vietnam. From the experiment, 7.5ml of Xado/litter of lubrication is the most reasonable number, besides, proposed the process of using Xado based on the result of pressure measuring equipment at the end of the compression period, opacity of the exhaust gas, the revs of the engine, the abrasion of Al,Cu, Fe contained in the lubrication of the engine.

Keywords: Xado, Faw

1 Nguyễn Ngọc Đàn: Cao học Kỹ thuật ô tô 2011 - Trường Đại học Nha Trang2 TS. Lê Bá Khang: Khoa Kỹ thuật giao thông - Trường Đại học Nha Trang

KEÁT QUAÛ NGHIEÂN CÖÙU ÑAØO TAÏO SAU ÑAÏI HOÏC

I. ĐẶT VẤN ĐỀTrong các nguồn gây ô nhiễm không khí,

ô nhiễm do động cơ đốt trong ô tô phát thải là nguồn gây ô nhiễm lớn nhất. Quá trình hoạt động, động cơ đốt trong ô tô thải ra các chất gây ô nhiễm như CO, CO2, NOx, HC, bồ hóng [3],[5]… Ngoài việc gây ô nhiễm trực tiếp, các chất thải này khi phát tán vào không khí sẽ bị phân tích hoặc tổng hợp để tạo ra các tác nhân khác, gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người cũng như đến môi trường sinh thái, khí hậu.

Kiểm soát khí thải phương tiện xe cơ giới tham gia giao thông tại các thành phố lớn là một yêu cầu

cấp thiết hiện nay. Chính phủ đã ban hành Quyết định số 249/2005/QĐ-TTg ngày 10/10/2005 quy định tiêu chuẩn khí thải tương đương mức Euro 2. Chỉ thị số 46/2004/CT-TTg và Nghị định số 23/2004/NĐ-CP của Chính phủ loại bỏ ô tô quá niên hạn sử dụng.

Thực trạng việc kéo dài thời gian sử dụng ô tô cũ tại Việt Nam trong đó có tỉnh Phú Yên rất phổ biến, điều này gây ô nhiễm môi trường khá nghiêm trọng. Tại Trung tâm đào tạo lái xe Trường Cao đẳng nghề Phú Yên với lưu lượng 520 học viên/khóa đòi hỏi một lượng xe ô tô không nhỏ để đáp ứng nhu cầu người học, kèm theo đó

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2015

90 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường rất lớn, vì ô tô cũ chiếm 60% riêng ô tô tải đào tạo hạng B hiệu FAW chiếm 50%.

Quá trình sử dụng, do ma sát, điều kiện môi trường làm cho động cơ đốt trong bị hao mòn [1], [6] ảnh hưởng đến tính năng kỹ thuật và hiệu quả khai thác kỹ thuật động cơ gia tăng phát thải chất độc hại trong khí xả [3], [5].

Chất Xado đã được cấp bản quyền Quốc tế [9], đã thương mại hóa, có thể có khả năng ứng dụng vào việc giảm thiểu chất gây ô nhiễm môi trường của ĐCĐT.

Trong nước, năm 2004, tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, KS. Mai Văn Tịnh đã “Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ Xado nhằm tăng bền các thiết bị cơ khí”[8].

Năm 2007 TS. Lê Bá Khang, Trường Đại học Nha Trang đã chủ trì thực hiện đề tài khoa học Cấp Bộ - B2007-13-19 “Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ Xado để nâng cao hiệu quả sử dụng động cơ diesel tàu thủy công suất nhỏ, tốc độ cao”[4].

Đề tài mang ý nghĩa thực tế, thiết thực. Sử dụng chất Xado pha vào dầu bôi trơn là một trong số các biện pháp phục hồi khe hở các cặp lắp ghép mà không cần tháo máy. Kết quả là giảm thiểu chất phát thải gây ô nhiễm môi trường và hao mòn của động cơ cũ, góp phần đáp ứng tiêu chuẩn khí thải Euro 2 mà Chính phủ yêu cầu.

II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1. Mục tiêu:Nghiên cứu ảnh hưởng của chất Xado đến

thành phần khí thải độc hại của động cơ diesel loại CA1031K4 lắp trên ô tô tải FAW sản xuất 2005.

Nghiên cứu ảnh hưởng của chất Xado đến hàm lượng kim loại hao mòn của động cơ diesel loại CA1031K4 lắp trên ô tô tải FAW sản xuất 2005.

2. Đối tượng nghiên cứu: Bôi trơn ĐCĐT ô tô (chất bôi trơn và hệ thống

bôi trơn).Chất Xado pha vào dầu bôi trơn và ma sát, hao

mòn, ô nhiễm môi trường của ĐCĐT ô tô.

Hình 1. Động cơ diesel CA1031K4 lắp trên ô FAW 78B-0873, 78B-0814, 78B-0815

3. Nội dung nghiên cứuXác định độ đục khí thải [K%], áp suất cuối kỳ nén (pc) và hàm lượng kim loại hao mòn trong dầu bôi trơn

trước và sau sử dụng chất Xado của động cơ CA1031K4 lắp trên ô tô tải FAW

Hình 2. Nội dung thực hiện

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2015

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 91

III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

1. Thiết lập quy trình và tiến hành thực nghiệm1.1. Chế độ thử nghiệm

- Khối lượng chuyên chở (250÷350) kg.- Tốc độ ôtô (20÷45) km/h.- Quãng đường vận hành 500, 1000, 1500km,

trên hầu hết địa hình khu vực tỉnh Phú Yên và các tỉnh lân cận.

- Hệ số bám dọc từ 0,55 đến 0,9 trong 2 trường hợp trước và sau xử lý chất Xado [2].

(tất cả ô tô dùng để dạy thực hành lái tại trung tâm đào tạo lái xe Trường Cao đẳng nghề Phú Yên)1.2. Chọn hàm lượng chất Xado pha vào dầu bôi trơn

- Căn cứ hướng dẫn của nhà sản xuất [9].- Căn cứ khảo sát tình trạng kỹ thuật hiện tại [6]

của 3 động cơ CA1031K4 lắp trên 3 ô tải FAW.- Dựa vào thực tế áp dụng chất Xado trên động

cơ diesel của đề tài khoa học cấp Bộ B2007-13-19 Trường ĐHNT , đã chọn 5,7 ml chất Xado diesel cho một lít dầu bôi trơn động cơ [4].

- Căn cứ 3 cơ sở nêu trên chúng tôi chọn hàm lượng chất Xado diesel cho vào dầu bôi trơn của 3 động cơ như sau:

- Động cơ CA1031K4 lắp trên ô tô FAW biển số 78B-0814 là 5,3ml Xado diesel /1lít dầu bôi trơn.

- Động cơ CA1031K4 lắp trên ô tô FAW biển số 78B-0873 là 5,7ml Xado diesel /1lít dầu bôi trơn.

- Động cơ CA1031K4 lắp trên ô tô FAW biển số 78B-0815 là 6,0ml Xado diesel /1lít dầu bôi trơn.1.3. Quy trình sử dụng chất Xado cho động cơ

6 bước sử dụng chất Xado cho ĐC CA1031K4

Bước 1: Tiến hành kiểm tra, điều chỉnh động cơ Bước 2: Thay dầu bôi trơn, tháo bỏ lọc dầu bôi

trơn (trong 50 giờ máy). Bước 3: Cho động cơ hoạt động, nhiệt độ nước

làm mát (60÷70)0C, dừng máy. Bước 4: Cho Chất Xado lần thứ nhất vào dầu

bôi trơn trong các te máy, cho chạy ko tải 1-2 giờ.Bước 5: Cho Chất Xado lần thứ hai vào dầu bôi

trơn trong các te máy, kế tiếp cho máy chạy (20÷30) giờ, mang tải nhẹ (35÷50)% rồi dừng máy.

Bước 6: Cho Chất Xado lần thứ ba vào dầu bôi trơn trong các te máy. Ở giai đoạn này có thể cho động cơ hoạt động mang toàn tải và chạy với tốc độ định mức.

2. Kết quả thực nghiệm Thực nghiệm cho thấy, kết quả đạt được tốt

nhất là của ô tô Faw 78B-0873 so với 2 ô tô còn lại là 78B-0814 và 78B-0815 khi sử dụng hàm lượng 5,7ml Xado diesel/1 lít dầu bôi trơn.2.1. Đo độ đục khí thái [K%]

Hình 4. Đồ thị biểu diễn độ đục khí thải của động cơ ô tô FAW 78B-0873 quãng đường (500÷1500) km trước

và sau sử dụng chất Xado

4. Phương pháp nghiên cứu: Thực nghiệm

Hình 3. Các thiết bị và dụng cụ nghiên cứu

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2015

92 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

2.2. Đo áp suất cuối kỳ nén pc (kG/cm2 )

Hình 5. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi áp suất cuối kỳ nén các xylanh động cơ ô tô FAW 78B-0873 trước và sau sử dụng chất Xado, quãng đường 500km

Hình 7. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi áp suất cuối kì nén các xylanh động cơ FAW 78B-0873 trước và sau áp dụng chất Xado, quãng đường 1500km

2.3. Đo hàm lượng kim loại mài mòn (Al, Cu, Fe (mg/l))

Hình 8. Đồ thị biễu diễn sự thay đổi hàm lượng mài mòn Fe của động cơ ô tô FAW 78B-0873 trước và sau sử dụng chất Xado, quãng đường (500÷1500)km

Hình 6. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi áp suất cuối kỳ nén các xylanh động cơ FAW 78B-0873 trước và sau sử dụng chất Xado, quãng đường 1000km

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2015

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 93

Sau khi pha chất Xado lượng kim loại hao mòn lớn hơn trước khi pha đều này đúng thực tế khi khi ta cho chất Revitalizant Xado vào trong hệ thống dầu bôi trơn của máy móc cần phục hồi. Các phần tử chất Xado đi theo dầu đến vùng giữa hai bề mặt tiếp súc ma sát. Tại đó sẽ xảy ra một loạt các quá trình cơ, lý, hóa, điện, nhiệt phức tạp, một số vi đỉnh lồi bị gãy vỡ, đồng thời các hạt Xado được dầu bôi trơn đưa tới do quá trình bôi trơn nằm trong vùng ma sát chúng có kích thước khá lớn so với các vi đỉnh cũng bị nghiền đập vỡ thành các phần tử siêu nhỏ (element), nhiều cấu trúc phân tử bị phá vỡ. Tại chỗ có các vi đỉnh bị gãy vỡ phát sinh các vi tia lửa, nhiệt độ lên tới (900-1200)0C, hội đủ điều kiện thực hiện phản ứng hóa học, khuếch tán nhiệt động học và các quá trình khác để luyện kim tạo ra tạo ra lớp gốm kim lọai bồi phủ lên cả hai bề mặt chi tiết tại chỗ có ma sát. Quá trình bồi phủ làm thay đổi trạng thái bề mặt tiếp xúc ma sát từ dạng kim loại - kim loại thông thường thành cặp tiếp xúc kim loại - gốm kim loại ngay trong lúc máy hoạt động nên hàm lượng kim loại Fe, Cu, Al sẽ lớn trong quá trình phục hồi các chi tiết. Nhưng lượng mài mòn

kim loại đó sẽ giảm rõ trong các khoảng 500÷1000km, 1000÷1500km cả 3 hình 8,9,10.

IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết quả đạt được và hạn chế1.1. Kết quả đạt được

- Sau xử lý chất Xado tốc độ không tải nhỏ nhất ở 3 động cơ đều giảm.

Độ đục khí thải trước khi xử lý chất Xado ở cả 3 động cơ lắp trên 3 ô tô còn trong giới hạn cho phép. Ba ô tô đang hoạt động bình thường.

- Sau xử lý chất Xado, hầu hết độ đục đều giảm, giảm nhiều nhất (23,05%) ở động cơ lắp trên ô tô biển số 78B-0873 (với liều lượng xử lý 5,7ml chất Xado diesel/ 1lít dầu bôi trơn).

- Trước sử dụng chất Xado áp suất cuối kỳ nén pC(kG/cm2) ở 4 xylanh trên từng động cơ không đều nhau.

- Sau xử lý chất Xado áp suất cuối kỳ nén ở tất cả các xy lanh của 3 động cơ CA1031K4 đều tăng, nhưng không đều nhau, động cơ lắp trên ô tô 78B-0815 tăng nhiều nhất (trung bình 0,75 kG/cm2) kế đến động cơ lắp trên ô tô 78B-0873 (trung bình

Hình 9. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng mài mòn Al của động cơ ô tô FAW 78B-0873 trước và sau sử dụng chất Xado, quãng đường (500÷1500)km

Hình 10. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng mài mòn Cu của động cơ ô tô FAW 78B-0873 trước và sau sử dụng chất Xado, quãng đường (500÷1500) km

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2015

94 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

0,592 kG/cm2) và ít nhất với động cơ lắp trên ô tô 78B-0814 (trung bình 0,55 kG/cm2).

- Hàm lượng kim loại mài mòn trong dầu bôi trơn các te động cơ có thành phần sắt lớn nhất, kế tiếp đến đồng và ít nhất là nhôm.

- Sau xử lý chất Xado tốc độ mài mòn kim loại mài mòn (Fe, Al, Cu) trong dầu bôi trơn cả 3 động cơ đều giảm, giảm nhiều nhất với động cơ lắp trên ô tô biển số 78B-0873 (sau sử dụng chất Xado lượng mòn chỉ bằng 11,26% so với trước xử lý chất Xado, tính tại 2 chặng (500÷1000)km và (1000÷1500) km.

- Giai đoạn đầu khi xử lý chất Xado cho đến khi ô tô chạy được quãng đường 500km lượng mài mòn tăng khá lớn ở cả 3 động cơ, điều này phù hợp với lý thuyết.

Như vậy, sau khi sử dụng chất Xado cho 3 động cơ diesel lắp trên 3 ô tô FAW ở những tỉ lệ khác nhau nhưng đều có chung kết quả: độ đục khí thải giảm, áp suất cuối kỳ nén ở tất cả các xy lanh đều tăng, hàm lượng kim loại mài mòn (Fe, Al, Cu) giảm. Việc giảm khá nhiều với cả 3 yếu tố trên thể hiện rõ rệt ở động cơ lắp trên ô tô 78B-0873.

Nguyên nhân chính là do có lớp bồi phủ bề mặt, làm cho độ kín khít thủy lực cuả nhóm bao kín buồng cháy tăng, dẫn đến làm tăng áp suất cuối kỳ

nén, tăng khả năng đảm bảo điều kiện cho sự phát hỏa nhiên liệu, nhiên liệu cháy hoàn toàn hơn nên hàm lượng độc hại trong khí thải (độ đục) giảm, tốc độ thấp nhất ổn định không tải giảm. 1.2. Hạn chế

Chất Xado khá đắt nên trong nước chưa sản xuất được.

2. Kiến nghị- Có thể sử dụng chất Xado và áp dụng Quy

trình sử dụng Chất Xado gồm 6 bước ở trên cho tất cả ô tô lắp động cơ CA1031K4, cũng như tất cả các động cơ ô tô hiện có tại Trường Cao đẳng nghề Phú Yên và vùng lân cận trên cơ sở tiếp tục thử nghiệm, đánh giá nâng cao tính thuyết phục.

- Đề nghị bổ sung vào tài liệu giảng dạy cho Khoa Cơ khí động lực của Trường Cao đẳng nghề Phú Yên như một giải pháp sửa chữa không tháo rời động cơ.

- Cần triển khai nghiên cứu đánh giá tính kinh tế nhiên liệu, đánh giá độ bền của động cơ sau sử dụng Chất Xado.Mở rộng thực nghiệm ở chế độ làm việc định mức, vượt tải của động cơ.

- Đề nghị có thể nghiên cứu mở rộng cho các chủng loại động cơ khác trong lĩnh vực nông, lâm, ngư nghiệp v.v...

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. B.I.Koxtetxki (1977), Ma sát, bôi trơn và hao mòn trong máy móc, (Nguyễn Hữu Dũng dịch), NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

2. Nguyễn Hữu Cẩn (1996), Lý thuyết ô tô, Máy kéo, NXB Khoa học và Kỹ thuật.3. Bùi Văn Ga (1999), Ô tô và ô nhiễm môi trường, NXB Giáo dục.4. Lê Bá Khang (2007) đề tài khoa học Cấp Bộ Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ Xado để nâng cao hiệu quả sử dụng động cơ

diesel tàu thủy công suất nhỏ, tốc độ cao, mã số: B2007-13-19, Trường Đại học Nha Trang.5. Nguyễn Văn Nhận, Lê Bá Khang (2004), Lý thuyết động cơ đốt trong, Trường Đại học Nha Trang.6. Nguyễn Nông, Nguyễn Đại Thành, Hoàng Ngọc Vinh, (1999), Sửa chữa ô tô máy kéo, NXB Giáo dục.7. Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Văn Thêm (1990), Kỹ thuật ma sát và biện pháp nâng cao tuổi thọ thiết bị, NXB Khoa học và

Kỹ thuật, Hà Nội.8. Mai Văn Tịnh (2004) Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ Xado nhằm tăng bền các thiết bị cơ khí (Luận văn Cao học), Trường

Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.9. Website: Http://www.Xadovietnam.com