1
Ch ng2ươ . Nhiên li u xăngệ
2.1. Đc đi m c a đng c s d ng nhiên li u xăng.ặ ể ủ ộ ơ ử ụ ệ
Xăng là s n ph m c a d u m , là lo i nhiên li u nh , t n t i d i d ng l ng có nhi t đ ả ẩ ủ ầ ỏ ạ ệ ẹ ồ ạ ướ ạ ỏ ệ ộ
b c h i trong kho ng t (30 – 40) ố ơ ả ừ oC có kh i l ng riêng 15 ố ượ ở oC là = (0,65 – 0,80) g/cm3
xăng ch a kho ng 80 – 90 % Cacbuahydro nhóm Ankan và Cycloalkan. ứ ả
Đc đi m c a đng c s d ng nhiên li u xăng là:ặ ể ủ ộ ơ ử ụ ệ
- T s nén th p, s vòng quay đng c cao.ỷ ố ấ ố ộ ơ
- H n h p cháy hòa tr n tr c, đng nh t.ỗ ợ ộ ướ ồ ấ
- Cháy c ng b c, tâm cháy xu t hi n t i bugi, cháy lan đu ra toàn b th tích bu ng cháyưỡ ứ ấ ệ ạ ề ộ ể ồ
và k t thúc t i khu v c ngoài cùng c a bu ng cháy ế ạ ự ủ ồ
- Qúa trình cháy di n ra nhanh (t c đ lan truy n màng l a 20- 25 m/s)ễ ố ộ ề ử
2.2 Các yêu c u v i nhiên li u đng c xăngầ ớ ệ ộ ơ
- Đm b o đng c d kh i đng và ch y n đnh trong m i đi u ki n th i ti t không b ả ả ộ ơ ễ ở ộ ạ ổ ị ọ ề ệ ờ ế ị
đông đc trong m i đi u ki n th i ti t.ặ ọ ề ệ ờ ế
- Thành ph n đng nh t b t cháy nhanh có nhi t tr cao.ầ ồ ấ ắ ệ ị
- Cung c p đ công su t thi t k mà không b gõ ( kích n ).ấ ủ ấ ế ế ị ổ
- Ch t l ng khí x đng c theo tiêu chu n quy đnh.ấ ượ ả ộ ơ ẩ ị
- Ch t l ng xăng ít b thay đi khi l u tr v n chuy n.ấ ượ ị ổ ư ữ ậ ể
- Không ăn mòn kim lo i, không t o c n mu i ban lên các chi ti t trong bu ng đt.ạ ạ ặ ộ ế ồ ố
2.3. Nh ng tính ch t c b n c a nhiên li u xăngữ ấ ơ ả ủ ệ
Tính ch t c b n là nh ng ch tiêu ch t l ng nh h ng đn quá trình cháy c a đng c ấ ơ ả ữ ỉ ấ ượ ả ưở ế ủ ộ ơ
xăng.
2.3.1. Nhi t tr .ệ ị
Nhi t tr c a nhiên li u là l ng nhi t đc gi i phóng ra khi nó cháy hoàn toàn v i oxi.ệ ị ủ ệ ượ ệ ượ ả ớ
nhi t tr là tính ch t quan tr ng nh t c a nhiên li u xăng, nó nh h ng tr c ti p công su tệ ị ấ ọ ấ ủ ệ ả ưở ự ế ấ
c a đng c . Nhi t tr có th xác đnh tr c ti p b ng ph ng pháp đo nhi t tr , ho c có thủ ộ ơ ệ ị ể ị ự ế ằ ươ ệ ị ặ ể
tính gián ti p b ng công th c Men-đê-lê-ép:ế ằ ứ
1
2
2.3.2. Tính bay h iơ
Xăng ph i có tính bay h i thích h p, n u xăng bay h i quá d s hoá h i ngay trên đng ả ơ ợ ế ơ ễ ẽ ơ ườ
ng d n, gây hi n t ng nút h i (ngh n khí), làm xăng phun ra l n b t, không đm b o ố ẫ ệ ượ ơ ẽ ẫ ọ ả ả
h i xăng cung c p cho đng c nên đng c ho t đng không n đnh. Trong b o qu n, ơ ấ ộ ơ ộ ơ ạ ộ ổ ị ả ả
b m hút, v n chuy n s x y ra hao h t quá m c. Xăng bay h i kém, làm khó kh i đng ơ ậ ể ẽ ả ụ ứ ơ ở ộ
máy, khó đi u ch nh máy, gây lãng phí nhiên li u do cháy không h t, t o mu i than, làm ề ỉ ệ ế ạ ộ
loãng d u nh n gây hi n t ng mài mòn đng c nhi u h n m c bình th ng.ầ ờ ệ ượ ộ ơ ề ơ ứ ườ
Tính bay h i c a xăng đc đánh giá thông qua các ch tiêu sau:ơ ủ ượ ỉ
2.3.2.1 Thành ph n đi m sôi: ầ ể Ch tiêu này đc xác đnh trong d ng c ch ng c t đã đcỉ ượ ị ụ ụ ư ấ ượ
tiêu chu n hoá. Đi v i xăng c n xác đnh các thành ph n đi m sôi nh sau:ẩ ố ớ ầ ị ầ ể ư
+ Đi m sôi đu (tsđ hay IBP): đc tr ng cho tính kh i đng c a đng c , kh năng gây ể ầ ặ ư ở ộ ủ ộ ơ ả
ngh n h i và hao h t t nhiên. Đi m sôi đu th p h n qui đnh càng nhi u thì xăng càng ẽ ơ ụ ự ể ầ ấ ơ ị ề
d hao h t, s sinh ngh n khí.ễ ụ ẽ ẽ
2
3
+ Đi m sôi 10% V đc tr ng cho tính kh i đng c a đng c , kh năng gây ngh n h i và ể ặ ư ở ộ ủ ộ ơ ả ẽ ơ
hao h t t nhiên. Đi m sôi 10% cao h n qui đnh càng nhi u, càng khó kh i đng máy. Đi ụ ự ể ơ ị ề ở ộ ố
v i ôtô, vi c kh i đng máy có liên quan t i nhi t đ không khí và t10%Vtheo công th c ớ ệ ở ộ ớ ệ ộ ứ
kinh nghi m sau:ệ
Trong đó:
- tmin: Nhi t đ t i thi u c a không khí, đó máy có th kh i đng đc.ệ ộ ố ể ủ ở ể ở ộ ượ
- t10%V : Đi m sôi 10%Vể
+ Đi m sôi 50% V: bi u th kh năng thay đi t c đ c a máy. N u đi m sôi 50%V cao ể ể ị ả ổ ố ộ ủ ế ể
quá qui đnh, khi tăng t c l ng h i xăng vào máy nhi u nh ng đt cháy không k p do khó ị ố ượ ơ ề ư ố ị
b c h i, do đó máy y u, đi u khi n máy khó khăn.ố ơ ế ề ể
+ Đi m sôi 90% V: bi u th đ bay h i hoàn toàn c a xăng. N u đi m sôi này l n quá qui ể ể ị ộ ơ ủ ế ể ớ
đnh, xăng khó bay h i hoàn toàn, làm pha loãng d u nh n,làm máy d b mài mòn cũng nhị ơ ầ ờ ễ ị ư
lãng phí nhiên li u.ệ
+ Đi m sôi cu i: bi u th đ bay h i hoàn toàn c a xăng. N u đi m sôi này l n quá qui ể ố ể ị ộ ơ ủ ế ể ớ
đnh, xăng khó bay h i hoàn toàn, làm pha loãng d u nh n, làm máy d b mài mòn cũng ị ơ ầ ờ ễ ị
nh lãng phí nhiên li u.ư ệ
Trên c s ý nghĩa thành ph n đi m sôi cho th y các lo i xăng ph i có đ bay h i thích ơ ở ầ ể ấ ạ ả ộ ơ
h p. Theo quy đnh đi m sôi đu không d i 35 ÷40ợ ị ể ầ ướ 0C. Đ có th d dàng kh i đng khi ể ể ễ ở ộ
đng c còn ngu i yêu c u 60 ÷70 ộ ơ ộ ầ 0C xăng ph i bay h i đc 10%V.Đ d dàng tăng t c, ả ơ ượ ể ễ ố
đa đng c vào ch đ làm vi c n đnh yêu c u 115÷120ư ộ ơ ế ộ ệ ổ ị ầ ở 0C ph i bay h i đc 50%V. ả ơ ượ
Đ xăng cháy h t hoàn toàn trong đng c ,yêu c u 180 ÷190ể ế ộ ơ ầ ở 0C xăng ph i bay h i đc ả ơ ượ
90%V và 195 ÷200 ở0 C ph i bay h i hoàn toàn.ả ơ
2.3.2.2.Áp su t h i bão hoà (Reid):ấ ơ
Áp su t h i bão hòa là áp su t c a h i trong tr ng thái cân b ng v i th l ng trong m t ấ ơ ấ ủ ơ ạ ằ ớ ể ỏ ộ
thi t b chuyên dùng (bomb REID) đc đo t i nhi t đ xác đnh là 37,8 ế ị ượ ạ ệ ộ ị oC ( hay 100oF).
Đn v đo áp su t h i bão hòa REID là: Psiơ ị ấ ơ , Bar, KPa, mmHg, KG/cm2…
Qua áp su t h i bão hòa (REID) đánh giá đc tính kh i đng, kh năng t o nút h i, hao ấ ơ ượ ở ộ ả ạ ơ
h t khi b o qu n, nguy hi m khi cháy, áp su t h i bão hòa càng cao thì kh năng bay h i ụ ả ả ể ấ ơ ả ơ
càng m nh. Yêu c u các lo i xăng có áp su t h i bão hòa (REID) phù h p không quá cao ạ ầ ạ ấ ơ ợ
không quá th p.ấ
Quy đnh áp su t h i bão hòa c a xăng không quá 500 mmHg ( ị ấ ơ ủ theo tiêu chu n xăng c a ẩ ủ
liên xô cũ), trong kho ng 44 - 78 kPa (330 – 585) mmHg(ả xăng th ng ph m c a các n c ươ ẩ ủ ướ
khác)
2.3.2.3. Kh i l ng riêng và t tr ng:ố ượ ỷ ọ
Bi u th cho tính bay h i c a nhiên li u càng nh bay h i càng cao.ể ị ơ ủ ệ ẹ ơ
Kh i l ng riêng 15 ố ượ ở oC là = (0,65 – 0,80) g/cm3
3
4
T tr ng xăng ô tô 15ỷ ọ 0C là: 0,700 – 0,740.
2.3.3. Tính ch ng kích nố ổ
2.3.3.1.Hi n t ng cháy kích n :ệ ượ ổ
Trong đng c xăng hoà khí đc hình thành bên ngoài tr c khi đc đa vào bu ng ộ ơ ượ ướ ượ ư ồ
cháy nên hoà khí là t ng đi đng nh t. Trong xylanh hoà khí b nén t i m t th i đi m ươ ố ồ ấ ị ớ ộ ờ ể
thích h p thì n n đi n (bugi) đánh l a, t i th i đi m đó h n h p h i xăng b t cháy r t ợ ế ệ ử ạ ờ ể ỗ ợ ơ ắ ấ
nhanh. Th tích khí cháy trong xy lanh tăng lên đy piston xu ng, còn khí th i theo c a x ể ẩ ố ả ử ả
ra ngoài.
Nh v y quá trình cháy c a h i xăng trong bu ng đt c a đng c xăng là m t quá trình ư ậ ủ ơ ồ ố ủ ộ ơ ộ
cháy c ng b c, th c hi n đc là nh tia l a đi n c a bugi. Quá trình cháy nh v y di n ưỡ ứ ự ệ ượ ờ ử ệ ủ ư ậ ễ
ra r t nhanh, nh ng không ph i x y ra t c kh c trong toàn b th tích xy lanh, mà b t đu ấ ư ả ả ứ ắ ộ ể ắ ầ
cháy t bugi sau đó cháy lan d n ra toàn b th tích xy lanh, lúc đó chu trình cháy k t ừ ầ ộ ể ế
thúc.T c đ lan truy n c a m t c u l a bình th ng là 20 ÷25 m/s. V i t c đ lan truy n ố ộ ề ủ ặ ầ ử ườ ớ ố ộ ề
c a m t c u l a nh v y, áp su t h i trong xylanh tăng đu đn, đng c ho t đng bình ủ ặ ầ ử ư ậ ấ ơ ề ặ ộ ơ ạ ộ
th ng.ườ
Vì m t lý do khách quan nào đó nh dùng xăng không đúng ch t l ng yêu c u ho c c u ộ ư ấ ượ ầ ặ ấ
t o đng c không đc chu n xác ho c đi u ki n làm vi c c a đng c không thu n l i ạ ộ ơ ượ ẩ ặ ề ệ ệ ủ ộ ơ ậ ợ
(góc đánh l a đt s m, thành ph n h n h p khí thay đi, áp su t, nhi t đ máy cao…) s ử ặ ớ ầ ỗ ợ ổ ấ ệ ộ ẽ
t o đi u ki n cháy không bình th ng trong đng c . Khi đó s xu t hi n cháy kích n , ạ ề ệ ườ ộ ơ ẽ ấ ệ ổ
t c là t i m t đi m nào đó trong xylanh dù m t c u l a ch a lan t i, hoà khí đã b c cháy ứ ạ ộ ể ặ ầ ử ư ớ ố
đt ng t v i t c đ cháy lan truy n nhanh g p trăm l n cháy bình th ng. T c đ cháy ộ ộ ớ ố ộ ề ấ ầ ườ ố ộ
truy n lan khi kích n lên t i 1.500÷2.500m/s. Áp su t trong xylanh v t tăng t i 160 kG/cmề ổ ớ ấ ọ ớ 2
. Chính s tăng áp su t đt ng t đó t o ra các sóng áp su t va đp vào vách xyl anh, phát ự ấ ộ ộ ạ ấ ậ
ti ng kêu lách cách, máy n rung gi t và nóng h n bình th ng r t nhi u.ế ổ ậ ơ ườ ấ ề
Cháy kích n trong đng c phá v ch đ làm vi c bình th ng, làm gi m công su t ổ ộ ơ ỡ ế ộ ệ ườ ả ấ
máy, tiêu hao năng l ng do máy cháy không h t, mài mòn các chi ti t máy, th m chí gây ượ ế ế ậ
n t r n piston, ch t piston, vòng găng (séc măng)…, t o ra nhi u mu i than làm b n ứ ạ ố ạ ề ộ ẩ
xylanh, piston làm b n máy…ẩ
Đ b o đm cho đng c làm vi c bình th ng, tránh đc hi n t ng kích n ,đòi h i ể ả ả ộ ơ ệ ườ ượ ệ ượ ổ ỏ
đng c ph i có c u t o và đi u ki n s d ng phù h p. Ngoài ra nhiên li u cũng ph i đt ộ ơ ả ấ ạ ề ệ ử ụ ợ ệ ả ạ
đc ch t l ng theo đúng yêu c u.ượ ấ ượ ầ
2.3.3.2.Tr s oc tan:ị ố
Th c t cho th y hi n t ng cháy kích n c a đng c xăng có quan h ch t ch v i ự ế ấ ệ ượ ổ ủ ộ ơ ệ ặ ẽ ớ
thành ph n hoá h c c a xăng. Đ đánh giá kh năng cháy kíchầ ọ ủ ể ả n c a m t nhóm ổ ủ ộ
hydrocacbon ho c m t lo i xăng nào đó ng i ta phát minh raặ ộ ạ ườ m t ph ng pháp th c ộ ươ ự
nghi m d a trên s so sánh quá trình cháy c a các lo i nhiênệ ự ự ủ ạ li u c th v i m t lo i nhiênệ ụ ể ớ ộ ạ
li u tiêu chu n, t đó xác đnh m t ch tiêu ch t l ngệ ẩ ừ ị ộ ỉ ấ ượ có tên là tr s oc tan (TSOT). TSOT ị ố
là m t đn v đo quy c dùng đ đc tr ngộ ơ ị ướ ể ặ ư cho tính ch ng kích n c a nhiên li u khi đt ố ổ ủ ệ ố
cháy trong đng c .ộ ơ TSOT c a m t lo i xăng càng cao càng khó b kích n khi cháy trongủ ộ ạ ị ổ
4
5
đng c , nghĩa là xăng đó có tính ch ng kích n t t. Ng c l i TSOT càng th pộ ơ ố ổ ố ượ ạ ấ càng d b ễ ị
cháy kích n , lo i xăng đó có tính ch ng kích n kém.ổ ạ ố ổ
Nhiên li u chu n đ xác đnh TSOT bao g m hai h p ph n:ệ ẩ ể ị ồ ợ ầ
+ H p ph n n – heptan (n-C7H14) có công th c c u t o m ch cacbon th ng:ợ ầ ứ ấ ạ ạ ẳ
CH3– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2- CH3
n – heptan có tính ch ng kích n kém, quy c n – heptan có TSOT = 0.ố ổ ướ
+ H p ph n iso – octan (2.2.4 trimetyl pentan) có công th c c u t o m ch nhánh. Iso – ợ ầ ứ ấ ạ ạ
octan có tính ch ng kích n t t, quy c iso – octan có TSOT=100.ố ổ ố ướ
Khi pha ch hai h p ph n này v i nhau theo tế ợ ầ ớ ỷ lệ thể tích nh t đnh s suy ra đc TSOT ấ ị ẽ ượ
c a nhiên li u h n h p đó. Ví d nhiên li u chu n có 30% th tích là n-heptan và 70% th ủ ệ ỗ ợ ụ ệ ẩ ể ể
tích là iso-octan, có TSOT = 70.
Ng i ta đo TSOT c a m t loai nhiên b ng máy đo TSOT . Máy đo TSOT là m t đng c ườ ủ ộ ằ ộ ộ ơ
chuyên dùng có c u t o đc bi t m t xilanh, lo i đng c này có th thay đi đc t s ấ ạ ặ ệ ộ ạ ộ ơ ể ổ ựơ ỷ ố
nén và trên đng c có g n m t s thi t b c m bi n đc bi t đ có th ghi l i đc hi n ộ ơ ắ ộ ố ế ị ả ế ặ ệ ể ể ạ ượ ệ
t ng cháy kích n c a đng c . Khi ti n hành đo ng i ta tăng t s nén đn khi x y ra ượ ổ ủ ộ ơ ế ườ ỷ ố ế ả
cháy kích n .ổ
2.3.3.3 Các lo i tr s octan:ạ ị ố Theo ph ng pháp xác đnh ng i ta phân TSOT thành các ươ ị ườ
lo i sau đây:ạ
+ Ph ng pháp motor (Motor Octan Number – MON). Tr s MON th hi n đc tính c a ươ ị ố ể ệ ặ ủ
xăng dùng cho đng c ho t đng trong đi u ki n t i l n, t c đ cao .ộ ơ ạ ộ ề ệ ả ớ ố ộ
+ Ph ng pháp nghiên c u (Reseach Octan Number - RON).Tr s RON th hi n đc tính ươ ứ ị ố ể ệ ặ
c a xăng dùng cho đng c ho t đng ch đ t c đ th p t i trung bình .ủ ộ ơ ạ ộ ở ế ộ ố ộ ấ ả
Cùng m t lo i xăng tr s RON bao gi cũng l n h n MON. Vì v y khí nói TSOT c a m tộ ạ ị ố ờ ớ ơ ậ ủ ộ
lo i xăng nào đó c n phân bi t RON và MON đ tránh nh m l n.ạ ầ ệ ể ầ ẫ
Hi u s c a hai tr s RON và MON (RON – MON) bi u th cho tính thay đi tính ch t ệ ố ủ ị ố ể ị ổ ấ
c a xăng khi đng c ho t đng hai đi u ki n khác nhau nh đã nói trên và đc g i làủ ộ ơ ạ ộ ở ề ệ ư ở ượ ọ
đ nh y c m c a xăng. Đ nh y c m c a xăng càng th p có nghĩa là lo i xăng đó ít thay ộ ạ ả ủ ộ ạ ả ủ ấ ạ
đi kh năng cháy trong các đi u ki n ho t đng khác nhau c a đng c . Đ nh y thay điổ ả ề ệ ạ ộ ủ ộ ơ ộ ạ ổ
t 8 ÷10 đn v . Đi v i xăng t t, đ nh y không đc quá 10 đn v octan và càng nh ừ ơ ị ố ớ ố ộ ạ ượ ơ ị ỏ
càng t t. ố
5