1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC NHIÊN LIỆU DẦU MỠ VÀ NƢỚC LÀM MÁT NGHỀ CÔNG NGHỆ Ô TÔ

123 7 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Giáo Trình Môn Học Nhiên Liệu Dầu Mỡ Và NƢỚC LÀM MÁT Ngành Công Nghệ Ô TÔ
Tác giả Nguyễn Quang Hiển, Nguyễn Đình Hoàng Đồng
Trường học Trường Cao đẳng Nghề Hà Nam
Chuyên ngành Ngành Công nghệ Ô tô
Thể loại Giáo trình
Năm xuất bản 2017
Thành phố Hà Nam
Định dạng
Số trang 123
Dung lượng 5,35 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Cấu trúc

  • Chương 1 NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG (11)
    • 1. NHIÊN LIỆU VÀ BỘ CHẾ HÒA KHÍ (11)
      • 1.1. Quá trình hòa khí (11)
      • 1.2. Tỷ lệ hòa khí (13)
    • 2. NHIÊN LIỆU XĂNG (14)
      • 2.1. Hiện tƣợng kích nổ (14)
        • 2.1.1. Cháy kích nổ (14)
        • 2.1.2. Cháy do sự nung nóng (16)
    • 3. TRỊ SỐ ỐC TAN (16)
    • 4. TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA XĂNG (18)
      • 4.1. Tính bay hơi (18)
      • 4.2. Tính chống kích nổ (21)
      • 4.3. Tính không gây án mòn kim loại (24)
      • 4.4. Không chứa tạp chất cơ học và nước không hòa tan (24)
    • 5. CHỈ TIÊU CHẤT LƢỢNG XĂNG (26)
      • 5.1. Xăng ôtô của Nga (26)
      • 5.2. Xăng ôtô Trung Quốc (27)
      • 5.3. Xăng ôtô NHật bản sản xuất theo tiêu chuẩn JIS. 2202 (28)
      • 5.4. Xãng sử dụng ở Việt Nam (29)
      • 5.5. Các điểm khác nhau cơ bản giữa xăng chì và xăng không chì (30)
    • 6. NGUYÊN TẮC CHỌN XĂNG SỬ DỤNG CHO ĐỘNG CƠ (30)
  • Chương 2 NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL (32)
    • 1. NHIÊN LIỆU DIESEL VÀ BƠM CAO ÁP (32)
      • 1.1. Sự bắt cháy của nhiên liệu Diesel (32)
      • 1.2. Quá trình cháy trong động cơ Diesel (32)
    • 2. TRỊ SỐ XÊTAN (CETANNO N 0 ) (35)
    • 3. TÍNH CHẤT LÝ HOÁ CỦA NHIÊN LIỆU DIESEL (36)
      • 3.1. Tính bắt cháy của nhiên liệu Diesel (36)
      • 3.2. Độ nhớt của nhiên liệu Diesel (39)
      • 3.3. Tính chất của nhiên liệu Diesel ở nhiệt độ thấp (40)
      • 3.4. Tính bay hơi của nhiên liệu Diesel (41)
      • 3.5. Tính không gây ăn mòn kim loại của nhiên liệu Diesel (42)
      • 3.6. Tính ổn định hoá học của nhiên liệu Diesel (43)
    • 4. TIÊU CHUẨN CHẤT LƢỢNG DẦU DIESEL (45)
      • 4.1. Phân loại nhiên liệu Diesel (45)
      • 4.2. Chỉ tiêu chất lƣợng nhiên liệu Diesel (45)
        • 4.2.1. Nhiên liệu Diesel của Nga (45)
        • 4.2.2. Nhiên liệu Diesel sử dụng ở Việt Nam (46)
        • 4.2.3. Nhiên liệu Diesel Mỹ (Bảng 2.4) (46)
        • 4.2.4. Nhiên liệu Diesel của Trung Quốc - Tiêu chuẩn quốc gia GB/T-89 (51)
    • 5. NGUYÊN TÁC CHỌN SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU DIESEL (53)
      • 5.1. Chọn nhiên liệu Diesel khi sử dụng (53)
      • 5.2. Chọn nhiên liệu Diesel thay thế (54)
  • Chương 3 MỘT SỐ LOẠI NHIÊN LIỆU KHÁC (55)
    • 1. NHIÊN LIỆU KHÍ (55)
      • 1.1. Thành phần của nhiên liệu khí (55)
      • 1.2. Sơ đồ thiết bị khí lỏng (56)
      • 1.3. Sử dụng khí hoá lỏng (58)
      • 1.4. Một số đặc tính lý hoá cơ bản của LPG thương phẩm (58)
        • 1.4.1. Đặc tính chung của Propane và Butane thương phẩm (58)
        • 1.4.2. Một số đặc tính hóa lỏng của hydrocacbon trong thành phần LPG (59)
        • 1.4.3. Đặc trƣng kỹ thuật đối với chất lƣợng LPG của PETROLIMEX (60)
      • 2.1. Khái quát chung về nhiên liệu đốt lò (60)
      • 2.2. Tính chất của nhiên liệu đốt lò (61)
        • 2.2.1. Độ nhớt của nhiên liệu đốt lò (61)
        • 2.2.2. Nhiệt lƣợng cháy của nhiên liệu đốt lò (62)
        • 2.2.3. Độ tro cặn của nhiên liệu đốt lò (62)
        • 2.2.4. Ăn mòn kim loại của nhiên liệu đốt lò (62)
        • 2.2.5. Hàm lượng nước của nhiên liệu đốt lò (62)
        • 2.2.6. Tính gây cháy nổ của nhiên liệu đốt lò (62)
      • 2.3. Chỉ tiêu chất lƣợng nhiên liệu đốt lò (63)
        • 2.3.1. Chỉ tiêu chất lƣợng ma dút của Nga (63)
        • 2.3.2. Nhiên liệu đốt lò sử dụng ở Việt Nam (64)
        • 2.3.3. Nhiên liệu đốt lò của các nước khác và các hãng (65)
        • 2.3.4. Nguyên tắc sử dụng và thay thế nhiên liệu đốt lò (66)
  • Chương 4 DẦU BÔI TRƠN (67)
    • 1. MA SÁT VÀ BÔI TRƠN (67)
      • 1.1. Ma sát khô (68)
      • 1.2. Ma sát ƣớt (0)
    • 2. DẦU BÔI TRƠN (71)
      • 2.1. Thành phần của dầu bôi trơn (71)
      • 2.2. Phân loại dầu bôi trơn (73)
      • 2.3. Công dụng của dầu bôi trơn (73)
    • 3. TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CỦA DẦU BÔI TRƠN (74)
      • 3.1. Đặc tính về độ nhớt và tính chất nhớt - nhiệt (74)
      • 3.2. Tính chống mài mòn (77)
      • 3.3. Tính ổn định chất lƣợng (78)
      • 3.4. Không gây ăn mòn, bảo vệ bề mặt kim loại (79)
    • 4. SỬ DỤNG DẦU BÔI TRƠN (80)
      • 4.1. Nguyên tắc chọn dầu bôi trơn (80)
      • 4.2. Dầu bôi trơn cho động cơ (81)
        • 4.2.1. Đặc điểm làm việc của dầu nhờn trong động cơ (81)
        • 4.2.2. Tính chất của dầu bôi trơn dùng cho động cơ (81)
        • 4.2.3. Thành phần của dầu bôi trơn động cơ (82)
        • 4.2.4. Phân loại dầu bồi trơn động cơ (82)
        • 4.2.5. Chỉ tiêu chất lƣợng dầu bôi trơn động cơ (86)
      • 4.3. Dầu truyền động (86)
        • 4.3.1. Điều kiện làm việc của dầu truyền động (86)
        • 4.3.2. Tính chất của dầu truyền động (87)
        • 4.3.3. Thành phần của dầu truyền động (88)
        • 4.3.4. Phân loại (89)
        • 4.3.5. Chỉ tiêu chất lƣợng dầu truyền động (90)
      • 4.4. Dầu công nghiệp (91)
      • 4.5. Dầu máy nén khí (93)
  • Chương 5 MỠ BÔI TRƠN (95)
    • 1. CÔNG DỤNG CỦA MỠ BÔI TRƠN (95)
      • 1.1. Bôi trơn bề mặt chỉ tiết (96)
      • 1.2. Bảo vệ bề mặt chỉ tiết (96)
      • 1.3. Làm kín các mối lắp ghép (96)
    • 2. THÀNH PHẦN CỦA MỠ (96)
      • 2.1. Thể lỏng làm nhờn (96)
      • 2.2. Chất làm đặc (97)
      • 2.3. Chất pha thêm (101)
    • 3. PHÂN LOẠI MỠ BÔI TRƠN (101)
      • 3.1. Phân loại theo chất làm đặc (101)
        • 3.1.1. Mỡ gốc xà phòng (102)
        • 3.1.2. Mỡ bôi trơn gốc sáp (hydrocacbon) (102)
        • 3.1.3. Mỡ bôi trơn gốc vô cơ (102)
        • 3.1.4. Mỡ bôi trơn gốc hữu cơ (102)
      • 3.2. Phân loại theo phạm vi sử dụng (102)
        • 3.2.1. Mỡ bôi trơn thông dụng (102)
        • 3.2.2. Mỡ bôi trơn chuyên dùng (103)
      • 3.3. Phân loại theo công dụng chính của mỡ (103)
        • 3.3.1. Mỡ chống ma sát (103)
        • 3.3.2. Mỡ niêm cất bảo vệ (mỡ bảo quản) (103)
        • 3.3.3. Mỡ làm kín (103)
    • 4. SỬ DỤNG MỠ BÔI TRƠN (103)
      • 4.1. Chọn mỡ bôi trơn (103)
      • 4.2. Mỡ giảm ma sát (104)
        • 4.2.1. Điều kiện sử dụng (104)
        • 4.2.2. Tính chất của mỡ giảm ma sát (104)
        • 4.2.3. Một số loại mỡ chống ma sát (106)
      • 4.3. Mỡ bảo quản (110)
        • 4.3.1. Điều kiện sử dụng (110)
        • 4.3.2. Tính chất của mỡ bảo quản (111)
        • 4.3.3. Một số loại mỡ bảo quản (111)
      • 4.4. Mỡ làm kín (112)
        • 4.4.1. Điều kiện sử dụng (112)
        • 4.4.2. Tính chất của mỡ làm kín (112)
        • 4.4.3. Một số loại mỡ làm kín (113)
    • 5. Bảo quản và phòng chống cháy nổ đối với nhiên liệu dầu mỡ (114)
      • 5.1. Các dạng tổn thất nhiên liệu dầu mỡ (114)
      • 5.2. Biện pháp giảm tổn thất nhiên liệu dầu mỡ (114)
      • 5.3. Phòng chống cháy nổ đối với nhiên liệu dầu mỡ (116)
  • Chương 6 NƯỚC LÀM MÁT (119)
    • 1. Vai trò của nước làm mát động cơ (119)
    • 2. Phân loại nước làm mát (120)
    • 3. Thành phần nước làm mát (121)
      • 3.1. Thành phần ethylene glycol (121)
      • 3.2. Phụ gia chống ăn mòn, chống đóng cặn và chống tạo bọt (121)
      • 3.3. Nước DI – DISTILLED water (nước cất) (122)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO (123)

Nội dung

1 SỞ LAO ĐỘNG THƢƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỈNH HÀ NAM TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ HÀ NAM GIÁO TRÌNH MÔN HỌC NHIÊN LIỆU DẦU MỠ VÀ NƢỚC LÀM MÁT NGHỀ CÔNG NGHỆ Ô TÔ TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số.giáo trình học tập, tài liệu cao đẳng đại học, luận văn tiến sỹ, thạc sỹ

NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG

NHIÊN LIỆU VÀ BỘ CHẾ HÒA KHÍ

Động cơ sử dụng bộ chế hòa khí, thường được gọi theo nhiên liệu là động cơ xăng, là loại động cơ đang được sử dụng rộng rãi trên nhiều máy móc và phương tiện kỹ thuật Động cơ xăng hoạt động bằng cách pha trộn nhiên liệu và không khí trước khi đốt trong buồng đốt, cho phép khởi động nhanh và đáp ứng tốt trong các ứng dụng Nó được ứng dụng phổ biến trên ô tô, máy kéo, máy phát điện và cả động cơ tĩnh tại trong công nghiệp và dân dụng.

Xăng là nhiên liệu nhẹ được chiết xuất từ dầu mỏ, chuyên dùng cho các loại động cơ đốt trong ở chế độ đốt cháy cưỡng bức Động cơ dùng bộ chế hòa khí có ưu điểm là cấu tạo đơn giản và vận hành ổn định, nhưng lại có yêu cầu khắt khe về nhiên liệu, đặc biệt là tính bay hơi của xăng.

Quá trình tạo hỗn hợp cháy gồm nhiên liệu và không khí được thực hiện bên ngoài buồng đốt nhờ bộ chế hòa khí (hình 1.1) Bộ chế hòa khí được sử dụng cho hai loại động cơ là động cơ 4 kỳ và động cơ 2 kỳ; ở phần này chỉ giới thiệu quá trình làm việc của động cơ có bộ chế hòa khí 4 kỳ.

Nhiên liệu từ bình chứa qua bình lọc đến buồng phao nhờ có bơm hoặc tự chảy

Khi piston di chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới trong quá trình hút, van hút mở, van xả đóng; thể tích buồng đốt tăng lên và áp suất trong buồng đốt giảm xuống.

Do sự chênh lệch áp suất giữa xilanh và môi trường bên ngoài, không khí từ bên ngoài bị hút qua bình lọc vào cổ hút của bộ chế hòa khí, sau đó đi vào xilanh và buồng đốt để cấp khí nạp cho quá trình cháy.

Ở cổ hút có tiết diện nhỏ nhất nên vận tốc không khí tăng lên, áp suất tĩnh tại khu vực này giảm xuống, tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa buồng phao và miệng đường dẫn xăng tại cổ hút.

Trong hệ thống phun nhiên liệu, sự chênh lệch áp suất khiến nhiên liệu từ buồng phao chảy lên cổ hút Tại đây, nhiên liệu gặp luồng khí chuyển động mạnh nên bị xé thành hạt rất nhỏ, kích thước khoảng 0,01 mm, hòa trộn với không khí và bay hơi để hình thành hỗn hợp cháy đồng nhất Hỗn hợp này được đẩy qua ống hút và đi qua xu-páp hút vào buồng đốt, sẵn sàng cho quá trình đốt.

Hình 1.1 Sơ đồ làm việc của động cơ bộ chế hòa khí 4 kỳ

1.Thùng xăng 3 Phao 9.Xupáphút 13 Buống đốt

2 Bầu lọc 6 Đường dẫn xăng chính 10 Xupáp xả 14.Piston

3.Bơmxăng 7.Eo hút chế hòa khí 1I.Ống xả khí 15 Ống phản phối

4.Buổng phao 8 Bầu lọc khí 12.Bugi 16 Bướm ga

Khi piston di chuyển từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, van hút và van xả đóng kín, khiến hỗn hợp cháy được nén lại; áp suất và nhiệt độ tăng lên, tạo điều kiện cho các hạt sương nhiên liệu bốc hơi nhanh chóng trong bộ chế hòa khí và ở ống hút tiếp tục bốc hơi.

Khi piston tiến gần tới điểm chết trên trong xi-lanh của động cơ đốt trong, bugi bật tia lửa điện và hỗn hợp nhiên liệu–không khí bắt cháy nhanh chóng Quá trình đốt cháy sinh ra sản phẩm cháy chủ yếu là nước và CO2, khiến áp suất và nhiệt độ trong xi-lanh tăng lên Sự gia tăng này tạo ra công suất động cơ và đẩy piston xuống, truyền động cho trục khuýu và hệ thống truyền tải.

Trong động cơ đốt trong, áp suất đạt cực đại khi piston đến điểm chết trên Theo quán tính, lực đẩy được sinh ra và đẩy piston di chuyển xuống đến điểm chết dưới, từ đó bắt đầu quá trình giãn nở và sinh công Giai đoạn này là phần then chốt của chu trình làm việc, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, công suất và mức tiêu thụ nhiên liệu của động cơ.

Quá trình hoạt động của động cơ diễn ra khi piston di chuyển giữa hai điểm chết: điểm chết dưới (BDC) và điểm chết trên (TDC) Theo quán tính, khi piston từ BDC lên tới TDC sẽ thực hiện quá trình xả và làm sạch buồng đốt; lúc này van nạp đóng và van xả mở Khi piston đạt tới TDC, quán tính đẩy nó quay xuống và lặp lại chu trình trên, tạo thành chu kỳ xả - nạp liên tục.

1.2 Tỷ lệ hòa khí Để nhiên liệu trong buồng đốt bắt cháy và cháy đƣợc, tỷ lệ hòa khí phải thỏa mãn các điều kiện sau:

- Nhiên liệu phải ở dạng hơi với thành phần đồng nhất trong thể tích buồng đốt

Nhiệt độ của hỗn hợp hơi nhiên liệu - không khí phải đạt tới một ngưỡng nhất định để nhiên liệu bắt cháy Thành phần của hỗn hợp cháy được biểu thị bằng nồng độ hơi nhiên liệu hoặc phổ biến hơn bằng hệ số dư không khí α.

Hệ số dư không khí (λ) là đại lượng biểu thị tỷ lệ giữa lượng không khí tiêu thụ thực tế và lượng không khí cần thiết theo lý thuyết để đốt cháy một lượng nhiên liệu nhất định Nó cho biết mức dư hoặc thiếu không khí trong quá trình đốt và ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất cháy, nhiệt lượng sinh ra và lượng khí thải Khi λ bằng 1, quá trình cháy ở trạng thái cân bằng theo lý thuyết; λ lớn hơn 1 cho thấy dư không khí (cháy thừa) và λ nhỏ hơn 1 cho thấy thiếu không khí (cháy thiếu), các yếu tố này được tối ưu hóa trong thiết kế và vận hành động cơ hoặc lò đốt để cải thiện hiệu quả và giảm thiểu ô nhiễm.

+ Ltt : Lƣợng không khí tiêu thụ thực tế (kg)

+ L lt : Lƣợng không khí cần thiết theo lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn lƣợng nhiên liệu đã cho (kg)

Khi biết chính xác thành phần các nguyên tố trong nhiên liệu, có thể xác định L theo công thức:

+ H,C, O: Tỷ lệ % của hydro, các bon và ôxy trong nhiên liệu

+ 23: Tỷ lệ % của ô xy trong không khí ở điều kiện tiêu chuẩn

Trong thực tế để đốt cháy hoàn toàn 1kg xăng ở áp suất 1at, nhiệt độ 20°C cần tiêu tốn 12,5 kg không khí

Dựa vào hệ số dư không khí người ta phân hỗn hợp thành 3 loại:

+ α < ] - hỗn hợp giàu nhiên liệu

+ α > 1 - hỗn hợp nghèo nhiên liệu

Hệ số dư không khí (λ) của hỗn hợp nhiên liệu - không khí phải nằm trong một giới hạn nhất định để quá trình cháy diễn ra hiệu quả Giới hạn này được gọi là giới hạn bắt cháy, và được phân thành giới hạn bắt cháy trên và giới hạn bắt cháy dưới Khi λ vượt quá giới hạn trên hoặc dưới, hỗn hợp sẽ cháy không ổn định hoặc không cháy được; ngược lại, trong khoảng giới hạn, hỗn hợp cháy tốt và quá trình cháy được duy trì ổn định. -**Support Pollinations.AI:**🌸 **Quảng cáo** 🌸 Đừng bỏ lỡ các API văn bản miễn phí từ Pollinations.AI để tối ưu hoá nội dung SEO của bạn—[ủng hộ sứ mệnh](https://pollinations.ai/redirect/kofi) giữ AI luôn dễ tiếp cận!

Hệ số dƣ không khí giới hạn trên là giá trị hệ số dƣ không khí lớn nhất Chỗn hợp nghèo nhất) mà nếu lớn hơn giá trị đó hỗn hợp cháy không thể bắt cháy đƣợc

NHIÊN LIỆU XĂNG

Trong quá trình làm việc động cơ có thể xảy ra hiện tƣợng cháy không bình thường Hiện tượng kích nổ và cháy do sự nung nóng hay xảy ra nhất Chúng làm giảm công suất động cơ và hiệu quả sử dụng nhiên liệu, phá hủy các chỉ tiết dẫn tới tuổi thọ động cơ bị giảm

2.1.1 Cháy kích nổ Đây là hiện tượng cháy không bình thường hay gặp nhất và gây hậu quả nghiêm trọng nhất Nó xuất hiện khi sử dụng xăng với trị số ốctan thấp hơn quy định hoặc do chế độ làm việc của động cơ không đáp ứng yêu cầu khai thác sử dụng

Trong điều kiện vận hành bình thường, nhiệt độ tăng lên 15 độ và áp suất tăng đột ngột tại vùng cục bộ, khiến sóng xung kích đập vào buồng đốt gây ra tiếng gõ kim loại mạnh Nhiệt độ của nắp máy và thân máy tăng lên đồng thời, khiến công suất động cơ giảm đáng kể.

Nhiệt độ khí xả giảm, trong khí xả chứa nhiều thành phần chƣa cháy triệt để có màu đen

Hiện tượng cháy kích nổ được giải thích theo thuyết peroxit của nhà bác học Ba-khơ; theo thuyết này, các hydrocarbon ở nhiệt độ và áp suất cao sẽ oxy hóa tạo ra hợp chất peroxit dạng alkylperoxit (ROOR) Những hợp chất peroxit rất kém bền, dễ phân hủy, sinh ra các gốc tự do có hoạt tính hóa học cao và tỏa ra lượng nhiệt lớn Do điều kiện nhiệt độ và áp suất trong buồng đốt cao và thời gian lưu được kéo dài, phần nhiên liệu còn lại ở cuối giai đoạn 2 tích tụ nhiều peroxit Nếu nồng độ peroxit tích tụ chưa đạt tới ngưỡng tới hạn thì quá trình cháy diễn ra bình thường Tuy nhiên, khi nồng độ peroxit tích tụ ở một vùng nhiên liệu chưa cháy tại một vị trí nào đó (ví dụ điểm A trong hình 1.2) vượt quá giá trị tới hạn sẽ dẫn tới quá trình phân hủy peroxit mãnh liệt, tỏa nhiều nhiệt, thúc đẩy phản ứng ôxy hóa chu trình và làm xuất hiện ngọn lửa Do thành phần hỗn hợp quanh điểm A được chuẩn bị kỹ, và có các biến đổi trước khi cháy tương tự nhau nên khi có mồi lửa, chúng bắt cháy và cháy rất nhanh, tạo ra sóng xung kích Sóng xung kích này gặp sóng xung kích của bề mặt ngọn lửa chính (từ bugi - hình 1.2b) hoặc cộng hưởng với sóng hồi từ thành buồng đốt kích thích làm cho toàn bộ phần nhiên liệu chưa cháy cháy gân nhận tại một vị trí nào đó (từ Đ - ĐI - Đ2) và lan truyền sự cháy kích nổ.

16 a- 1-3: Sự lan truyền tức thời của vùng chấy A; 01-04: Sóng xung kích; 1-3: Sóng xung kích phản hồi b- 1-3 và 1-3: Sóng xung kích của bề mặt ngọn lửa và vùng tự cháy A

2.1.2 Cháy do sự nung nóng

Trong quá trình hoạt động của động cơ, nhiệt độ trong xilanh tăng lên vì nhiều nguyên nhân và một số bề mặt nóng sáng trở thành điểm bắt cháy cho hỗn hợp khí, tạo ra hiện tượng cháy tự phát Hiện tượng này xảy ra độc lập với bugi đánh lửa, làm gián đoạn hoạt động bình thường của động cơ, gây hao nhiên liệu và giảm công suất Do đó, người ta phân biệt hai hiện tượng cháy chính trong xilanh: cháy sớm và cháy muộn, mỗi hiện tượng có đặc điểm riêng và ảnh hưởng đến hiệu suất cũng như tuổi thọ của động cơ.

Cháy kích nhiệt xảy ra khi nhiệt độ buồng đốt vượt quá ngưỡng tự bén cháy của xăng, khiến hỗn hợp công tác tự bén cháy mà không cần nguồn kích thích bên ngoài Hiện tượng này có biểu hiện bên ngoài giống cháy kích nổ nhưng ở mức độ thấp hơn rất nhiều Nguyên nhân chính là nhiệt độ buồng đốt quá cao gây kích hoạt sớm quá trình cháy của hỗn hợp nạp, và việc nhận diện cháy kích nhiệt so với cháy nổ là quan trọng để đánh giá an toàn và hiệu quả vận hành động cơ.

Hiện tượng cháy nhờ các bề mặt nóng sáng xảy ra khi các hạt muối bị làm nóng trở thành mồi lửa Hiện tượng này có thể xảy ra ngay cả khi hệ thống điện của động cơ đã bị ngắt, do các bề mặt nóng vẫn duy trì nhiệt độ cao và có thể kích hoạt sự cháy khi gặp chất dễ cháy.

Cháy do sự nung nóng nếu không đƣợc khắc phục kịp thời sẽ dẫn tới cháy kích nổ, tác hại sẽ lớn hơn nhiều.

TRỊ SỐ ỐC TAN

Khả năng nhiên liệu chống lại sự xuất hiện kích nổ hay gọi là độ chống kích nổ đƣợc đánh giá bằng trị số ốc tan

Trị số ốc tan của nhiên liệu là thước đo độ chống kích nổ của nhiên liệu, được xác định theo thể tích lượng chất dễ cháy tan trong một hỗn hợp sao cho hỗn hợp này có cùng khả năng chống kích nổ với nhiên liệu thử nghiệm Trị số ốc tan là một khái niệm chuẩn, được ghi trên nhãn xăng, giúp người dùng so sánh mức độ kháng kích nổ giữa các loại nhiên liệu và tham khảo các mẫu chuẩn như iso-octane (2,2,4-trimethylpentane) và n-heptane trong quá trình đánh giá.

Trị số octan đặc trưng cho khả năng chống kích nổ của nhiên liệu động cơ Đối với động cơ 4 kỳ ở cuối giai đoạn nén, hỗn hợp nhiệt liệu và không khí trong xi-lanh được bugi phát tia lửa để đốt cháy Quá trình cháy diễn ra rất nhanh, bình thường từ 15 đến 40 m/s, nhưng không đồng thời trên toàn bộ xi-lanh; cháy lan truyền theo từng lớp và phân chia không gian của xi-lanh thành hai vùng: phía trong ngọn lửa là các sản phẩm đã cháy và phía ngoài ngọn lửa là các liên kết C–H đang bị oxy hóa sâu ở nhiệt độ và áp suất cao, tạo ra các hợp chất trung gian không bền.

17 ra các phản ứng chuỗi làm cho các C-H tự ôxy hóa sâu sắc thêm và tự bốc cháy khi mặt lửa chƣa lan truyền tới

Khi tốc độ lan truyền của ngọn lửa vượt quá mức cho phép (hơn 40 m/s), quá trình cháy xảy ra gần như đồng thời ngay sau khi tia lửa điện của bugi được phát sáng Hiện tượng này được gọi là cháy kích nổ Cháy kích nổ sẽ gây ra sóng xung kích đập mạnh vào thành xilanh, xuất hiện tiếng gõ kim loại bất thường, làm giảm công suất động cơ và đẩy nhanh sự hao mòn của các bộ phận, khiến thiết bị có nguy cơ hỏng sớm.

Về nguyên tắc, trị số octan càng cao càng tốt, tuy nhiên phải phù hợp với từng loại động cơ Xăng có trị số octan từ 80 đến 83 (theo phương pháp MON) thường được dùng cho các loại xe có tỉ lệ nén nhỏ hơn 7,5 Xăng có trị số octan từ 90 đến 95 (theo phương pháp RON) thường được dùng cho các loại xe có tỉ lệ nén từ 7,5 đến 9,5 Xăng có trị số octan lớn hơn 95 (theo RON) là các loại xăng đặc biệt, cao cấp, thường được dùng cho các loại xe có tỉ lệ nén trên 9,5 như xe đua, xe ôtô cao cấp và xe đặc chủng.

Như vậy, quá trình cháy trong động cơ bị ảnh hưởng bởi hai yếu tố: thiết kế chế tạo động cơ và chất lƣợng nhiên liệu (xăng)

Trạng thái cháy lý tưởng là khi hỗn hợp nhiên liệu–không khí được đốt cháy và bề mặt ngọn lửa lan truyền đều khắp không gian buồng đốt Sự gia tăng nhiệt độ lớn đi kèm với sự gia tăng áp suất tương ứng sẽ làm cho quá trình cháy lan nhanh đến biên của lớp hỗn hợp chưa cháy trong xilanh, phần được gọi là vùng khí cuối (end gas zone).

Các biến đổi hóa học tiếp theo tạo thành các chất peroxit rất nhạy cảm với nhiệt độ Các chất peroxit này có thể tự bốc cháy khi nồng độ vượt ngưỡng cho phép trước khi mặt lửa lan rộng Quá trình này được coi là cháy kích nổ và mang tính nguy hiểm, đòi hỏi nhận diện và quản lý rủi ro nghiêm ngặt.

Xu hướng cháy kích nổ của xăng tăng lên khi động cơ đang sử dụng có tỷ số nén cao hơn, tải trọng lớn hơn, nhiệt độ hỗn hợp cao hơn, áp suất và nhiệt độ môi trường cũng cao hơn, đồng thời thời điểm đánh lửa diễn ra sớm hơn Động cơ xăng với tỷ số nén cao làm cho hỗn hợp khí-nhiên liệu được nén ở mức vượt quá ngưỡng ổn định, dễ kích nổ khi nhiệt độ và áp suất tăng lên Vì vậy, để giảm nguy cơ cháy kích nổ và duy trì hiệu suất cũng như tuổi thọ động cơ, cần tối ưu hóa tỷ số nén, kiểm soát nhiệt độ hỗn hợp và thời gian đánh lửa, đồng thời quản lý tải trọng và điều kiện vận hành một cách hợp lý.

Xu hướng cháy kích nổ có thể giảm đáng kể khi tăng tốc độ động cơ và cải thiện chế độ chảy rối của hỗn hợp nhiên liệu-không khí, đồng thời kiểm soát độ ẩm trong buồng đốt Tăng tốc độ quay của động cơ thúc đẩy sự khuếch tán và trộn lẫn của hỗn hợp, từ đó giảm nguy cơ kích nổ sớm Việc tối ưu độ ẩm và chế độ chảy rối giúp ổn định quá trình đốt và nâng cao hiệu suất động cơ, giảm rung động và tiếng ồn liên quan đến cháy kích nổ Vì vậy, việc tối ưu hóa tốc độ động cơ, tính chất chảy rối của hỗn hợp và độ ẩm đóng vai trò quan trọng trong kiểm soát hiện tượng cháy kích nổ.

Khi động cơ hoạt động, xu hướng cháy kích nổ sẽ xảy ra lớn nhất nếu tỷ lệ giữa nhiên liệu và không khí bằng 1/15,4 trong hỗn hợp cháy

Xu hướng cháy kích nổ giảm đi với hồn hợp hoặc là nghèo hoặc là giàu nhiên liệu

Trong mọi điều kiện vận hành, động cơ chỉ đạt hiệu suất tối đa khi sử dụng loại xăng không gây kích nổ Xăng có khả năng chống kích nổ cao giúp duy trì công suất và hiệu suất ổn định, đồng thời giảm nguy cơ hư hỏng buồng đốt do hiện tượng kích nở Lựa chọn xăng có chỉ số chống kích nổ phù hợp (octane) là yếu tố then chốt để tối ưu hóa quá trình cháy và nâng cao hiệu suất động cơ.

Xăng có trị số octan cao không tự động cải thiện hiệu suất động cơ nếu các tham số vận hành khác của động cơ vẫn giữ nguyên Để tận dụng được lợi ích của xăng octan cao, cần thực hiện các điều chỉnh như gia tăng tỷ số nén, thay đổi thiết kế buồng đốt, điều chỉnh thời điểm mở van và thời điểm đánh lửa bằng bugi Những thay đổi này cho phép quá trình cháy diễn ra tối ưu hơn và từ đó nâng cao hiệu suất, công suất và độ tin cậy của động cơ.

Trong những điều kiện kích nổ nhẹ hoặc tốc độ chậm, sự hƣ hại động cơ cũng không chắc đã xảy ra

Khi áp suất và nhiệt độ trong buồng đốt tăng lên đáng kể, có thể gây ra cháy kích nổ lớn và kéo dài Hiện tượng này làm giảm công suất động cơ và có thể dẫn tới hư hỏng nghiêm trọng động cơ.

Chú thích: Tỷ số nén e = V/v

+ V: thể tích toàn bộ của xilanh

+ v: thể tích buồng đốt (phần còn lại của xilanh khi Piston nén tối đa).

TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA XĂNG

Tính bay hơi của nhiên liệu ảnh hưởng quyết định tới quá trình pha trộn và phân phối hỗn hợp nhiên liệu - không khí vào buồng đốt của động cơ, từ đó ảnh hưởng tới các giai đoạn khởi động, hâm nóng và điều khiển máy Chính sự biến thiên của độ bay hơi còn tác động đến mức tiêu thụ nhiên liệu và sự mài mòn của các chi tiết máy.

Nhiên liệu bay hơi kém gây khó khăn cho quá trình khởi động động cơ Khi động cơ còn ở nhiệt độ thấp trong lúc khởi động, đặc tính bay hơi của nhiên liệu yếu khiến thành phần hỗn hợp cháy trở nên nghèo, làm giảm khả năng bén cháy và khiến động cơ khó nổ.

Qua thực nghiệm, người ta nhận thấy khả năng khởi động của các loại xăng phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ cất 10%, đƣợc biểu diễn qua công thức (1.3)

+ Ttk: Nhiệt độ khởi động thấp nhất °C

Để bảo đảm động cơ khởi động được ở điều kiện nhiệt độ thấp, cần thiết phải giảm hệ số dư không khí và đồng thời khống chế giới hạn trên của nhiệt độ cất 10% của các loại xăng.

Xăng bay hơi nhanh sẽ tăng khả năng tăng tốc của động cơ, giúp động cơ nhanh chóng đạt được số vòng quay cần thiết sau khi mở bướm ga đột ngột Lúc này hỗn hợp cháy phải giàu nhiên liệu với giá trị α xấp xỉ 0,8 Việc đạt được ở giá trị α đó phụ thuộc nhanh chóng vào nhiệt độ bay hơi và cấu tạo của chế hòa khí Nếu xăng chứa nhiều thành phần bay hơi nhẹ và trung bình, khi mở bướm ga, nhiên liệu được phun ra và nhanh chóng bay hơi, giúp hỗn hợp cháy vào buồng đốt có thành phần đúng theo yêu cầu Ngược lại, nếu xăng chứa nhiều thành phần bay hơi nặng, sau khi phun quá trình bay hơi diễn ra chậm, làm kéo dài thời gian tăng tốc và động cơ kém linh hoạt.

Tính bay hơi của xăng ảnh hưởng đến thời gian hâm nóng động cơ, tức là quãng thời gian từ khi khởi động đến khi động cơ đạt chế độ làm việc ở nhiệt độ định mức Thời gian hâm nóng kéo dài sẽ làm tăng lượng tiêu thụ nhiên liệu, đồng thời làm tăng mài mòn các chi tiết máy và giảm khả năng điều khiển xe Thời gian hâm nóng phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ của nhiên liệu và quá trình bay hơi của nó, cùng với trạng thái và điều kiện hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu trong quá trình khởi động.

Tính bay hơi của xăng ảnh hưởng đến công suất của động cơ, mức độ nhiên liệu tiêu thụ, thời gian thay dầu nhờn

Nhiên liệu chứa nhiều thành phần cất nặng và quá trình bay hơi không triệt để khiến cháy không hoàn toàn, làm công suất động cơ giảm và mức tiêu thụ nhiên liệu tăng Những phần nhiên liệu chưa bay hơi và chưa cháy hết sẽ hình thành muội, bẩn động cơ, loãng màng dầu và rửa trôi lớp dầu nhờn giữa xilanh và piston, từ đó rơi xuống đáy động cơ và hòa vào dầu nhờn Kết quả là dầu nhờn bị loãng và ô nhiễm, buộc phải rút ngắn chu kỳ thay dầu, làm tăng nguy cơ mòn các chi tiết và các chi phí bảo dưỡng động cơ Những ảnh hưởng này của xăng được đánh giá thông qua nhiệt độ cất 90%, nhiệt độ sôi cuối hoặc nhiệt độ sôi ở mức 97,5%.

Xăng có tính bay hơi cao mang lại một số mặt lợi nhưng cũng có mặt hại; việc dùng xăng dễ bay hơi không mang lại hiệu quả tối ưu vì nguy cơ đi kèm là lớn Khi xăng dễ bay hơi, nguy cơ cháy nổ tại nơi bảo quản tăng lên do lượng hơi dễ bắt lửa gặp nguồn lửa, tia lửa điện hoặc ngọn lửa hở Xăng là chất lỏng đặc biệt nguy hiểm khi có nguồn lửa Do đặc tính bay hơi, xăng hao hụt rất lớn trong quá trình vận chuyển, cấp phát và bảo quản, làm tăng chi phí và có thể gây ô nhiễm môi trường nếu không được kiểm soát.

Việc nhiễm môi trường xung quanh có thể làm tăng nguy cơ cháy nổ và mức hao hụt của xăng Để đánh giá nguy hiểm cháy nổ và mức hao hụt của nhiên liệu, người ta thường căn cứ vào hai chỉ tiêu quan trọng là áp suất hơi bão hòa và nhiệt độ bắt đầu sôi.

Xăng dễ bay hơi và khi được đưa vào động cơ có thể hình thành nút hơi trong hệ thống cấp nhiên liệu, gây cản trở dòng chảy và làm giảm lưu lượng của bơm nhiên liệu Lượng nhiên liệu cấp cho buồng đốt không đồng đều, khiến động cơ có thể tắt máy do mất cân bằng nhiên liệu – không khí Hiện tượng nút hơi phụ thuộc vào thành phần chất cất của xăng (nhiệt độ bắt đầu sôi và nhiệt độ chưng cất 10%), áp suất hơi bão hòa, cũng như nhiệt độ và áp suất môi trường Xăng dễ tạo nút hơi khi nhiệt độ bắt đầu sôi và nhiệt độ chưng cất 10% thấp, áp suất hơi bão hòa lớn, và môi trường có nhiệt độ cao với áp suất thấp.

Xăng bay hơi quá dễ khiến việc khởi động lại động cơ sau thời gian làm việc ở tải lớn gặp khó khăn Trong xăng có nhiều thành phần nhẹ dễ bay hơi; khi máy đang hoạt động ở công suất cao rồi ngừng nổ, quá trình thông gió và làm mát dầu nhờn sẽ ngừng lại khiến nhiệt độ thân máy tăng lên Khi khởi động lại, xăng bị làm nóng ở buồng phao và trong chế hòa khí bay hơi mạnh, tạo thành hỗn hợp cháy quá giàu và khó bén lửa Hiện tượng này có thể xảy ra khi động cơ đang làm việc có tải rồi chuyển sang chế độ không tải sau một thời gian.

Xăng bay hơi mạnh có thể gây đóng băng ở bộ chế hòa khí khi nhiệt độ ở mức thấp Quá trình bay hơi hấp thụ nhiệt từ môi trường, khiến nhiệt độ bên trong bộ chế hòa khí giảm xuống so với nhiệt độ xung quanh và có thể dẫn tới hiện tượng đóng băng, làm giảm hoặc ngừng cấp nhiên liệu cho động cơ khi vận hành ở điều kiện lạnh.

Ở nhiệt độ xuống dưới 0°C, nhiệt độ của bộ chế hòa khí có thể khiến hơi nước trong không khí ngưng tụ và đóng băng cả bên trong lẫn bên ngoài bộ chế hòa khí, từ đó làm ảnh hưởng đến luồng không khí và hiệu suất hoạt động của động cơ.

Do những yếu tố nêu trên, tính bay hơi của xăng cần được điều chỉnh ở mức hợp lý, nằm trong khoảng tối ưu và phù hợp với điều kiện sử dụng Các thông số kỹ thuật liên quan đến thành phần chiết và áp suất hơi bão hòa cho thấy tính bay hơi của xăng ở mức hợp lý, từ đó đảm bảo hiệu quả vận hành và an toàn khi sử dụng nhiên liệu.

Tính chống kích nổ của xăng là khả năng chống lại hiện tượng cháy kích nổ trong buồng đốt Xăng có đặc tính chống kích nổ cao giúp quá trình cháy diễn ra ổn định và bình thường ở mọi chế độ hoạt động của động cơ, từ tải trọng nhẹ đến tăng tốc, nhờ đó động cơ vận hành an toàn và hiệu quả.

Khả năng chống kích nổ của xăng phụ thuộc vào thành phần hóa học của nó, tức là thành phần các hợp chất hydrocarbon Các hydrocarbon thơm có khả năng chống kích nổ cao nhất, tiếp đến là isoparaffin và olefin, còn ankan mạch thẳng có mức độ chống kích nổ thấp nhất.

CHỈ TIÊU CHẤT LƢỢNG XĂNG

Xăng ôtô của Nga được sản xuất bằng cách pha trộn các cấu tử thu được từ quá trình chưng cất trực tiếp và từ các công đoạn biến đổi xúc tác như cracking xúc tác, reforming xúc tác và hydrocracking Quá trình cracking xúc tác phân giải các hydrocarbon nặng thành các thành phần nhẹ hơn, trong khi reforming xúc tác giúp cải thiện chất lượng và chỉ số octane của xăng Hydrocracking kết hợp hydro với cracking để tối ưu hóa thành phần xăng và loại bỏ tạp chất Việc kết hợp các cấu tử từ những quá trình này cho phép xăng Nga đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật và yêu cầu về hiệu suất cho thị trường ô tô.

Để nâng cao khả năng chống kích nổ của xăng, người ta bổ sung một số phụ gia cho xăng nhằm tối ưu hiệu suất và bảo vệ động cơ Bài viết sau giới thiệu hai tiêu chuẩn chất lượng xăng chủ yếu của Nga, gồm các tiêu chí đánh giá độ kháng kích nổ, độ tinh khiết và giới hạn các thành phần phụ gia, nhằm giúp người đọc hiểu rõ sự khác biệt và lựa chọn sản phẩm phù hợp với động cơ và điều kiện vận hành tại Nga.

GOST 2084-77 đƣa ra 5 mã biệu xăng Trong tiêu chuẩn này chữ A là xăng ôtô; các số 76.91,93,95 là trị số ốctan (bảng 1.1)

Bảng 1.1 Chỉ tiêu chất lượng xăng ôtô GOST 2084-77

4 Áp suất hơi bảo hòa Kpa 66,7 66,7 6,7 66,7 66,7

6 Hàm lƣợng nhựa thực tế mg/100ml 10 10 10 10 10

7 Thời kỳ cảm ứng, phút 1200 900 900 1200 900

Bảng 1.2 Chỉ tiêu xăng xuất khẩu của Nga

1 Khối lương riêng ở 20 0 C, kg/m 3 775 770 770 Phải đo

Trị số ốc-tan, phương pháp mô-tơ 76 83 85 88

Trị số ôc-tan, phương pháp nghiên cứu

4 Áp suất hơi bảo hòa Kpa 79,9 79,9 79,9 79,9

6 Hàm lƣợng nhựa thực tế mg/100ml 5,0 5,0 5,0 5,0

7 Thời kỳ cảm ứng, phút 600 600 600 600

10 Hàm lƣợng benzen, % thể tích - - - 5,0

11 Hàm lương este etyl -3- butylic - - - 12

Xăng không chì sản xuất theo tiêu chuẩn ngành hóa dầu SH0041-93 của Trung Quốc

Việc sử dụng xăng không chì giúp giảm ô nhiễm chì qua hệ thống khói xả của xe hơi Đồng thời, cần phòng ngừa ngộ độc xúc tác cho các xe có bộ chuyển hóa xúc tác nhằm bảo đảm hiệu suất xử lý khí thải và tuổi thọ của hệ thống xúc tác.

- Trong quá trình cháy, sản phẩm này có tính kháng nổ cao

- Tính bốc hơi vừa phải, có thể đảm bảo cháy bình thường trong xe hơi và trong các động cơ dùng xăng

- Hàm lượng lưu huỳnh và hàm lượng mercaptan nhỏ, không có tính ăn mòn kim loại

- Chu kỳ phản ứng dài, tính an toàn tốt, không đễ bị biến chất khi cất giữ

- Không có tạp chất cơ học và thủy phân, tính làm sạch tốt

Bảng 1.3 Xăng không chì tiêu chuẩn SH0041-93

5.3 Xăng ôtô NHật bản sản xuất theo tiêu chuẩn JIS 2202

Bảng 1.4 Xăng không chì tiêu chuẩn JIS.2202

5.4 Xãng sử dụng ở Việt Nam

Việt Nam chưa tự sản xuất xăng, nhưng để đáp ứng yêu cầu về an toàn và chất lượng, Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường đã ban hành tiêu chuẩn TCVN-3690-1998 dành cho xăng ôtô đang lưu hành tại Việt Nam, thay thế các chuẩn trước đó.

TCVN 5690-92 là tiêu chuẩn cho xăng chì; do chì gây ô nhiễm môi trường và sức khỏe con người, năm 2003 Nhà nước đã cấm sử dụng xăng chì trên phạm vi cả nước Thị trường xăng ôtô hiện nay đang lưu hành các loại xăng nhập khẩu từ các nước trong khu vực và từ các hãng xăng dầu lớn trên thế giới.

Phổ biến nhất là xăng MOGAS 90, MOGAS 92 có chất lượng tương đương với xăng A-93 hoặc A 92 của Nga

Xăng chì và xăng không chì cơ bản có thành phần tương đồng, khác biệt ở hàm lượng chì và ở các phụ gia được bổ sung nhằm nâng cao trị số octan Xăng chì dùng chì để tăng octan, trong khi xăng không chì được bổ sung các phụ gia như chất thơm hữu cơ và các cồn nhằm tăng trị số octan thay cho vai trò của chì Nhờ đó, xăng không chì vẫn đảm bảo hiệu suất đốt và vận hành động cơ, đồng thời giảm thiểu tác động môi trường so với xăng có chì.

5.5 Các điểm khác nhau cơ bản giữa xăng chì và xăng không chì

Xăng không chì có thể chứa một hàm lượng chì nhất định nhưng không vượt quá 0,013 g/lít và có các phụ gia thay cho chì như benzen, MTBE; ngược lại, xăng chì có thể có hàm lượng chì tới 0,4 g/lít hoặc lớn hơn.

Tỷ trọng (Density ở 15°C) đối vối xăng không chì thường cao hơn xăng Chì nhƣng không vƣợt quá 0,75 g/lít

Ngoài ra, hàm lượng nhựa và cặn cũng có thể cao hơn do phải tăng cường bổ sung các cấu tử thơm và Olefin.

NGUYÊN TẮC CHỌN XĂNG SỬ DỤNG CHO ĐỘNG CƠ

Khi sử dụng xăng cần phải tuần theo các nguyên tắc sau:

Xăng dùng cho động cơ phải có tính chống kích nổ tốt để đảm bảo động cơ làm việc ổn định ở mọi chế độ hoạt động Mỗi loại động cơ có tỷ số nén xác định, vì vậy xăng cần có trị số octan phù hợp với đặc tính của từng động cơ (xem bảng 1.5).

Bảng 1.5 Sự tương ứng giữa tỷ số nén của động cơ với trị số ốctan

Để tối ưu hiệu suất và bảo vệ động cơ, lựa chọn xăng nên dựa vào thời tiết và khí hậu của từng vùng Vùng khí hậu lạnh ưu tiên xăng có thành phần cất nhẹ để đảm bảo khả năng đốt và vận hành ổn định ở nhiệt độ thấp; ngược lại vùng khí hậu nóng nên dùng xăng có thành phần cất nặng hơn nhằm hạn chế hao hụt nhiên liệu và giảm hiện tượng tụ hơi Ở Việt Nam, hiện nay phần lớn xăng dùng là xăng mùa hè có nguồn gốc từ các nước có khí hậu lạnh.

- Các chỉ tiêu lý hóa của xăng phải phù hợp với tiêu chuẩn quy định

- Trong quá trình vận chuyển, bảo quản và ra nạp phải tránh để nước và tạp chất lẫn vào xăng

Trong trường hợp phải sử dụng xăng thay thế tạm thời, cần lưu ý rằng công suất của động cơ có thể không đạt tối đa như thiết kế nếu trị số octan của xăng lệch so với quy định; đồng thời phải áp dụng các điều chỉnh kỹ thuật để động cơ thích nghi với xăng thay thế Khi thay thế, nên tuân thủ các nguyên tắc sau: chọn xăng có octan phù hợp với động cơ, điều chỉnh hệ thống đánh lửa và phun nhiên liệu cho phù hợp, kiểm tra và theo dõi hiệu suất động cơ để tránh hao mòn bất thường và duy trì độ an toàn trong vận hành, và chỉ sử dụng xăng thay thế trong thời gian ngắn để giảm thiểu rủi ro cho động cơ.

+ Sự chênh lệch trị số ốctan giữa xăng thay thế và xăng đƣợc thay thế phải tương đương không quá 5 đơn vị

+ Các chỉ tiêu chất lƣợng của xãng thay thế và xăng đƣợc thay thế phải tương đương và phù hợp với các tiêu chuẩn quy định

Khi sử dụng xăng thay thế, cần điều chỉnh góc đánh lửa cho phù hợp với trị số octan Cụ thể, nếu xăng thay thế có trị số octan cao hơn, ta nên đặt góc đánh lửa sớm hơn để tăng hiệu quả đốt cháy và tiết kiệm nhiên liệu; ngược lại, nếu trị số octan thấp hơn, ta nên đặt góc đánh lửa muộn để hạn chế kích nổ và bảo vệ động cơ.

Việc thay thế nhiên liệu chỉ được tiến hành khi thật sự cần thiết và trong khoảng thời gian hạn chế Khi có xăng phù hợp với yêu cầu của nhà sản xuất xe, phải dừng ngay việc thay thế nhiên liệu.

Việc sử dụng xăng thay thế có thể khiến chất lượng dầu nhờn động cơ biến đổi nhanh, làm giảm khả năng bôi trơn và tăng mài mòn Do đó, cần tăng cường kiểm tra chất lượng dầu nhờn để kịp thời bổ sung hoặc thay dầu mới khi cần thiết Việc theo dõi định kỳ và thực hiện bảo dưỡng đúng lịch sẽ giúp bảo vệ động cơ khỏi tác động tiêu cực của dầu nhờn suy giảm.

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1

1 Hãy trình bày chu kỳ làm việc của động cơ bộ chế hòa khí 4 kỳ

2 Hệ số dƣ không khí α đƣợc biểu thị nhƣ thế nào? Ý nghĩa của nó trong vận hành động cơ xăng

3 Nêu bản chất của hiện tƣợng cháy kích nổ và tác hại của nó đối với quá trình làm việc của động cơ xăng

4 Định nghĩa trị số ốctan, ý nghĩa của trị số ổctan trong xăng

5 Tính chất bay hơi của xăng và ảnh hưởng của tính chất bay hơi đến sự hoạt động của động cơ xăng

6 Tính chất chống kích nổ của xăng và biện pháp nâng cao tính chống kích nổ

7 Sự khác nhau cơ bản giữa xăng chỉ và xăng không chì?

Nguyên tắc chọn xăng sử dụng cho động cơ

NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL

NHIÊN LIỆU DIESEL VÀ BƠM CAO ÁP

1.1 Sự bắt cháy của nhiên liệu Diesel

Một trong các biện pháp tăng công suất và hiệu suất làm việc của động cơ là tăng tỷ số nén ε Ở động cơ xăng, tỷ số nén bị hạn chế bởi tính kích nổ của nhiên liệu (ε < 12) Người ta đã phát triển loại động cơ có tỷ số nén cao, không dùng hệ thống đánh lửa mà dùng hệ thống bơm cao áp bơm nhiên liệu qua vòi phun, phun trực tiếp vào buồng đốt (hình 2.1).

Hỗn hợp nhiên liệu tự bốc cháy dưới áp suất và nhiệt độ cao, nên quá trình cháy diễn ra trực tiếp trong buồng đốt của động cơ Diesel Động cơ Diesel được đặt theo tên của người phát minh ra nó, và nhiên liệu dùng cho loại động cơ này là dầu Diesel (diesel oil), viết tắt là DO.

1.2 Quá trình cháy trong động cơ Diesel

Quá trình cháy trong động cơ Diesel diễn ra rất phức tạp do sự kéo dài và trùng lẫn của các quá trình phun nhiên liệu và hình thành hỗn hợp cháy Khi phun vào buồng đốt, các giọt dầu trải qua quá trình phân tán, hoà trộn với không khí, hoá hơi và oxi hoá diễn ra song song, tạo nên một hỗn hợp cháy không đồng đều Sự chồng chập giữa phun và quá trình pha trộn ảnh hưởng đến tốc độ cháy, nhiệt độ và hiệu suất làm việc của động cơ, cũng như lượng khí thải sinh ra Việc tối ưu hoá quá trình phun, hòa trộn và cháy là yếu tố then chốt để đạt được hiệu suất cao và giảm thiểu phát thải, đồng thời giúp dự đoán và kiểm soát hành vi cháy trong buồng đốt Các nghiên cứu mô hình hóa quá trình phun và cháy đang được triển khai để cải thiện độ tin cậy và hiệu quả của động cơ Diesel.

Thông thường, quá trình cháy của nhiên liệu trong động cơ diesel được chia thành 3 hoặc 4 giai đoạn Sự phân chia này mang tính ước lệ để nghiên cứu và phân tích Dưới đây giới thiệu quá trình cháy được phân chia thành 3 giai đoạn (hình 2.2).

- Giai đoạn 1: Chuẩn bị cháy

Giai đoạn từ khi phun nhiên liệu vào buồng đốt đến khi xuất hiện đốm lửa đầu tiên (khoảng 0,03–0,06 giây) được gọi là giai đoạn chờ cháy, hay thời gian cháy trễ Nhiệt độ và áp suất trong giai đoạn này tăng chậm, chủ yếu do piston nén trong buồng đốt.

34 cháy bắt đầu tách khỏi đường nén (hình 2.2) và ở cuối giai đoạn này, áp suất trong buồng đốt bắt đầu tăng mạnh

Lượng nhiên liệu được đưa vào giai đoạn này chiếm khoảng 30–40% tổng lượng nhiên liệu cung cấp cho mỗi chu trình làm việc; đối với động cơ Diesel cao tốc, tỉ lệ này có thể lớn hơn, thậm chí lên tới 100% Nhiệt độ và áp suất cao trong buồng đốt ở cuối kỳ nén khiến các hạt nhiên liệu nhanh chóng bay hơi, hòa tan và phản ứng với oxy từ không khí, hình thành các peroxit và đồng thời tích tụ nhiệt Khi nồng độ peroxit và nhiệt độ đạt tới một mức nhất định—vượt hoặc bằng giá trị tự bốc cháy của nhiên liệu Diesel—hỗn hợp làm việc tự cháy Thời gian cháy của giai đoạn này ảnh hưởng quyết định tới chất lượng và hiệu quả làm việc của các giai đoạn tiếp theo.

- Giai đoạn 2: Giai đoạn cháy nhanh

Trong giai đoạn tiếp theo của giai đoạn 1, áp suất trong buồng đốt tăng nhanh và đạt tới giá trị cực đại Quá trình cháy diễn ra mạnh mẽ, vận tốc lan truyền của ngọn lửa rất lớn và gần như lan toàn bộ thể tích buồng đốt ngay tức thì Cùng với đó, áp suất và nhiệt độ tăng lên nhanh chóng Nhiên liệu vẫn tiếp tục được phun vào buồng đốt, làm tăng nồng độ nhiên liệu (α giảm xuống) Việc phun nhiên liệu có thể kéo dài suốt toàn bộ giai đoạn này hoặc kết thúc sớm hơn một chút.

Trong giai đoạn cháy này, vận tốc cháy và vận tốc tăng áp suất phụ thuộc chủ yếu vào thời gian chuẩn bị cháy và lượng nhiên liệu được đưa vào buồng đốt Nếu thời gian chuẩn bị cháy quá ngắn, vận tốc cháy ở giai đoạn 2 sẽ thấp và vận tốc tăng áp suất cũng nhỏ Ngược lại, khi thời gian chuẩn bị cháy kéo dài, vận tốc cháy ở giai đoạn 2 sẽ rất lớn, làm cho quá trình cháy tăng nhanh vượt ngưỡng cho phép và gây ra hiện tượng cháy không ổn định.

Do đó, khi sử dụng động cơ Diesel, cần áp dụng các biện pháp khống chế tốc độ cháy và tốc độ tăng áp suất ở mức phù hợp để động cơ vận hành ổn định và đạt hiệu suất cao Với các loại động cơ khác nhau, tốc độ tăng áp suất thích hợp nằm trong giới hạn từ 3–8 atm cho mỗi vòng quay của trục khuỷu.

Khi tốc độ tăng áp suất vượt quá 8 at/độ, động cơ hoạt động ở mức quá tải, gây rung giật và xuất hiện các tiếng gõ kim loại trong buồng đốt Hiện tượng này kéo dài sẽ làm công suất động cơ giảm, tuổi thọ của động cơ suy giảm nhanh và nguy cơ hỏng hóc tăng lên, thậm chí có thể gây nứt vỡ piston hoặc hỏng máy.

- Giai đoạn 3: Giai đoạn cháy rớt

Giai đoạn này nối tiếp giai đoạn 2 cho đến khi kết thúc quá trình cháy Trong giai đoạn 3, nhiệt độ trong buồng đốt đạt giá trị cực đại Quá trình cháy ở giai đoạn này chỉ diễn ra ở một số thể tích đơn lẻ và riêng biệt, trong khi lượng nhiên liệu còn lại chưa cháy Tốc độ cháy giảm nhanh vì nồng độ ôxy trong buồng đốt đã giảm đáng kể Giai đoạn cháy rớt kéo dài sẽ làm tăng nhiệt độ của khí thải và tổn thất nhiệt, từ đó làm giảm hiệu quả kinh tế của động cơ.

TRỊ SỐ XÊTAN (CETANNO N 0 )

Trị số cetan là một đơn vị quy ước đặc trưng cho tính tự bốc cháy của nhiên liệu diesel, được xác định bằng phần trăm thể tích của cetane (n-hexadecane, C16H34) trong một hỗn hợp với α‑methyl napthalene ở điều kiện tiêu chuẩn Theo quy ước, α‑methyl napthalene có trị số cetan bằng 0 và n-hexadecane có trị số cetan bằng 100.

Trị số xêtan được xác định theo phương pháp thử ASTM-D613 (Vol 05.04) Trị số xêtan không chỉ là thước đo chất lượng cháy của nhiên liệu mà còn ảnh hưởng đến cháy kích nổ trong động cơ Việc xác định trị số xêtan phụ thuộc vào thiết kế và kích thước của động cơ, các đặc điểm liên quan đến sự thay đổi tốc độ và tải trọng, đồng thời bị ảnh hưởng bởi điểm khởi động và điều kiện khí quyển.

Việc tăng trị số xêtan vượt quá mức thực tế yêu cầu sẽ không cải thiện được tính năng của động cơ về mặt vật lý; vì vậy trị số xêtan nên được qui định ở mức tối thiểu có thể để đảm bảo động cơ khởi động dễ dàng và nâng cao hiệu quả kinh tế.

Phương pháp tính toán phổ biến nhất để xác định chỉ số xêtan dựa trên nhiệt độ sôi trung bình và tỷ trọng API Công thức này được chuẩn hóa thành ASTM-D.976 Để thuận tiện sử dụng, người ta đã chuyển hóa công thức thành đường đặc tính, từ đó có thể tra trực tiếp chỉ số xêtan và tra cứu nhanh giá trị mong muốn từ nhiệt độ sôi và API.

Cần lưu ý rằng phương pháp tính toán không thể thay thế được phương pháp đo trực tiếp bằng động cơ; ngược lại, nó chỉ là một công cụ cho phép dự đoán trị số xêtan với độ chính xác chấp nhận được nếu áp dụng cho các nhiên liệu phù hợp.

Công thức tính chỉ số xêtan theo ASTM-D.976 nhƣ sau:

- G: là tỷ trọng Mỹ (API Gravity) đƣợc xác định theo tiêu chuẩn ASTM- D.287 hoặc D.1298

- M: Nhiệt độ sôi trung bình của DO, °F

- Cl: là chỉ số xêtan

- D là tỷ trọng (density) ở 15°C, g/ml (theo phương pháp ASTM-D.1298)

- B là điểm cất 50%, °C (theo phương pháp ASTM-D.86)

Những hạn chế của các phương pháp tính toán này là:

- Không áp dụng đƣợc cho các nhiên liệu có chứa phụ gia cải thiện trị số xêtan

- Không áp dụng đƣợc cho các hydrocacbon tỉnh khiết, nhiên liệu tổng hợp và các sản phẩm chƣng than đá

Mức độ sai lệch giữa trị số xêtan và chỉ số xêtan phụ thuộc vào thành phần hóa học của nhiên liệu và có thể dao động trong phạm vi rất rộng, vì vậy mỗi loại nhiên liệu có đặc tính xêtan riêng biệt và cần phân tích thành phần thực tế để đánh giá chính xác Hiểu được sự khác biệt này giúp tối ưu hiệu suất động cơ và lựa chọn nhiên liệu phù hợp dựa trên thành phần hóa học của nhiên liệu.

- Không áp dụng đƣợc cho các nhiên liệu và dầu thô có điểm sôi cuối thấp hơn 260°C.

TÍNH CHẤT LÝ HOÁ CỦA NHIÊN LIỆU DIESEL

3.1 Tính bắt cháy của nhiên liệu Diesel

Tính bắt cháy của nhiên liệu là khả năng tự cháy đƣợc ở dạng hơi trong hỗn hợp với không khí ở điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định

Tính bắt cháy là đặc tính quan trọng nhất của nhiên liệu Diesel Nhiên liệu có nhiệt độ tự bắt cháy càng thấp được xem là có tính bắt cháy càng tốt; tuy nhiên sử dụng nhiên liệu có tính bắt cháy quá tốt hoặc quá xấu đều ảnh hưởng không tốt đến quá trình làm việc của động cơ Nhiên liệu có tính bất cháy quá tốt thường có phân tử lượng trung bình lớn, mạch carbon dài, giúp động cơ dễ khởi động và rút ngắn thời gian chờ cháy ở giai đoạn 1, nhưng lại tăng thời gian cháy ở giai đoạn 2 do tốc độ cháy giảm Nhiên liệu khó cháy hết khiến lượng nhiên liệu tiêu thụ tăng lên, công suất và hiệu suất động cơ đều giảm Mặt khác, phần nhiên liệu cháy không hết sẽ tạo muội than, một phần thải ra môi trường, một phần bám trên thành xi-lanh và các bề mặt bên trong.

Việc nắp buồng đốt và đỉnh piston làm giảm thể tích buồng đốt, ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình hoạt động bình thường của động cơ Muội than tích tụ gây bó kẹt, mài mòn các cơ cấu chuyển động và làm giảm tuổi thọ của động cơ.

Nhiên liệu có tính bắt cháy kém sẽ làm tăng thời gian chuẩn bị cháy, khiến giai đoạn cháy thứ hai diễn ra với tốc độ quá lớn và có thể khiến tốc độ tăng áp suất vượt khỏi giới hạn cho phép Điều này làm động cơ hoạt động không ổn định, ảnh hưởng tới các thông số vận hành và làm giảm tuổi thọ của động cơ.

Từ các phân tích ở trên, có thể rút ra kết luận rằng động cơ Diesel vận hành tốt, ổn định và đạt công suất, hiệu suất cao khi sử dụng nhiên liệu Diesel có tính bắt cháy tốt và phù hợp với các yêu cầu vận hành.

- Các yếu tố ảnh hưởng đến tính bắt cháy và biện pháp nâng cao tính bắt cháy :

Độ bắt cháy của nhiên liệu phụ thuộc vào thành phần hóa học của nó Trong các loại hydrocarbon, ankan mạch thẳng có tính bắt cháy cao nhất, hydrocarbon thơm có tính bắt cháy thấp nhất, còn các hydrocarbon khác có tính bắt cháy ở mức trung bình.

Các hợp chất hydrocarbon có tính bắt cháy tăng lên khi phân tử lượng của chúng tăng Do đó, tính bắt cháy của nhiên liệu tăng theo sự gia tăng của các thành phần cất nặng chứa trong nhiên liệu.

Việc nâng cao tính bắt cháy của nhiên liệu Diesel có thể đạt đƣợc bằng hai phương pháp chủ yếu sau: thay đổi thành phần hóa học và dùng phụ gia

Phương pháp thay đổi thành phần hóa học là lựa chọn nguyên liệu chế luyện phù hợp, loại bỏ bớt các hợp chất hydrôcacbon thơm, ôlephin, trộn thêm các hợp chất có tính bắt cháy tốt Phương pháp này làm hạn chế mức độ sản xuất nhiên liệu và làm cho giá thành sản xuất nhiên liệu tăng cao

Việc bổ sung phụ gia nhằm tăng tính bắt cháy của nhiên liệu cho thấy hiệu quả ở mức giới hạn; khi cho thêm nhiều phụ gia, hiệu quả sẽ giảm Nhiên liệu có phụ gia kém ổn định và ăn mòn mạnh hơn so với nhiên liệu không có phụ gia Vì vậy trong quá trình tiếp nhận, vận chuyển và bảo quản cần áp dụng các biện pháp an toàn phù hợp để hạn chế rủi ro Các phụ gia thường được dùng là peroxit và muối nitrat.

Phụ gia có cơ chế tác dụng chung là thúc đẩy các phản ứng ôxy hóa của các thành phần nhiên liệu ở giai đoạn chuẩn bị cháy (trước khi có đốm lửa) Nhờ quá trình này, nhiệt độ tự bắt cháy của nhiên liệu được hạ thấp và thời kỳ chuẩn bị cháy trong buồng đốt được rút ngắn, giúp quá trình đốt diễn ra hiệu quả và tối ưu hóa hiệu suất hệ thống.

- Đánh giá tính bắt cháy

Trị số cetan của nhiên liệu Diesel được dùng để đánh giá tính bắt cháy và độ bén cháy của nhiên liệu Trị số cetan càng cao thì tính bắt cháy càng tốt Nhiên liệu dùng cho động cơ có vòng quay chậm và trung bình thường có cetan từ 40–45; động cơ quay nhanh từ 45–50; động cơ tăng áp từ 50–55.

Ngoài ra, để đánh giá tính bắt cháy của nhiên liệu Diesel, người ta còn sử dụng chỉ số Diesel Chỉ số này được xác định dựa trên hai tham số quan trọng: độ anilin và khối lượng riêng của nhiên liệu, giúp đánh giá đặc tính cháy và an toàn của Diesel.

'Từ chỉ số Diesel, xác định trị số xêtan bằng cách tra bảng đồ thị (hình 2.3) hoặc công thức (2.1)

Mô hình XT=0,77CD+10 (2.2) cho thấy mối liên hệ giữa chỉ số Diesel và biến số XT Nhiên liệu có chỉ số Diesel càng cao thì tính bắt cháy càng tốt Sự phụ thuộc giữa chỉ số Diesel và trị số cetane được biểu diễn bằng đồ thị (hình 2.3).

Hình 2.3 Mối liên hệ giữa chỉ số Diesel và trị số xêtan

3.2 Độ nhớt của nhiên liệu Diesel

Độ nhớt là đại lượng biểu thị lực ma sát giữa các lớp chất lỏng đang chuyển động tương đối với nhau dưới tác dụng của ngoại lực Nó cho biết mức độ cản trở dòng chảy của chất lỏng và ảnh hưởng đến tốc độ chảy, sự phân tầng và khả năng duy trì hình dạng của dòng chất lỏng trong các ứng dụng kỹ thuật và đời sống.

Độ nhớt của nhiên liệu Diesel được phân loại theo ba nhóm chính: độ nhớt động lực (đơn vị poise hoặc Pa·s), độ nhớt động học (đơn vị St hoặc cSt) và độ nhớt quy ước (các loại như Saybolt, Engler, Redwood) Độ nhớt là một trong những thông số rất quan trọng của nhiên liệu Diesel, ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình cung cấp nhiên liệu, chất lượng phun sương và hóa hơi trong buồng đốt, cũng như khả năng bôi trơn tại một số vị trí ở bơm cao áp và vòi phun cao áp Độ nhớt của nhiên liệu phụ thuộc vào thành phần của nhiên liệu, nhiệt độ và áp suất môi trường; nhiên liệu càng chứa nhiều thành phần cất nặng và nhiều phân tử phân cực, thì độ nhớt càng lớn Khi nhiệt độ giảm và áp suất tăng, độ nhớt của các chất lỏng nói chung và của Diesel nói riêng sẽ tăng lên.

- Ảnh hưởng của độ nhớt tới hoạt động của động cơ

Nhiên liệu có độ nhớt quá cao hoặc quá thấp đều gây ảnh hưởng không tốt tới quá trình làm việc của động cơ Diesel

TIÊU CHUẨN CHẤT LƢỢNG DẦU DIESEL

4.1 Phân loại nhiên liệu Diesel

Trong quá trình phân loại nhiên liệu Diesel, người ta thường căn cứ vào trị số cetane, hàm lượng lưu huỳnh và tốc độ vòng quay của động cơ, cùng với nhiệt độ môi trường để đánh giá đặc tính và phù hợp sử dụng Ngoài ra, độ nhớt và thành phần chưng cất của nhiên liệu cũng được xem là những tiêu chí quan trọng giúp nhận diện loại diesel và tối ưu hiệu suất vận hành của động cơ.

4.2 Chỉ tiêu chất lƣợng nhiên liệu Diesel

4.2.1 Nhiên liệu Diesel của Nga

Theo tiêu chuẩn GOST 305-82 có 3 mã hiệu (xem bảng 2.1)

Có hai loại nhiên liệu theo mùa: nhiên liệu mùa hè được sử dụng ở những khu vực có nhiệt độ môi trường từ 0°C trở lên để đảm bảo hiệu quả vận hành ở điều kiện nóng và an toàn; nhiên liệu mùa đông được dùng ở điều kiện nhiệt độ môi trường dưới -30°C nhằm duy trì khả năng khởi động và vận hành ổn định khi trời rét.

A - Nhiên liệu vùng Bác Cực, sử dụng ở điều kiện nhiệt độ trên -50 0 C

Theo tiêu chuẩn TY.401-58-110-94 có hai mã hiệu nhiên liệu diczen xuất khẩu, có hàm lượng lưu huỳnh không quá 0,2 % (xem bảng 2.2)

Diesel theo tiêu chuẩn GOST 305-82 được sản xuất bằng cách kết hợp các phần cất từ quá trình chưng cất trực tiếp và quá trình làm sạch bằng hydro hóa Tỷ lệ giữa các phần cất phụ thuộc vào tiêu chuẩn hàm lượng lưu huỳnh quy định, nhằm đảm bảo chất lượng nhiên liệu và tối ưu hiệu suất đốt.

Nhiên liệu Diesel xuất khẩu được sản xuất bằng cách hydro hóa và làm sạch các phần cất Diesel của quá trình chưng cất trực tiếp dầu mỏ Tính bắt cháy của nhiên liệu được đánh giá bằng chỉ số Diesel chứ không dùng trị số xêtan.

4.2.2 Nhiên liệu Diesel sử dụng ở Việt Nam Ở nước ta, nhiên liệu Diesel lưu huỳnh phải đáp ứng TCVN 5689-1997 do Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường ban hành Theo tiêu chuẩn này, nhiên liệu Diesel đƣợc ký hiệu là ĐO (Diesel oils) và đƣợc phân loại theo hàm lượng lưu huỳnh Nhiên liệu Diesel có hàm lượng lưu huỳnh không lớn hơn 0,5% khối lƣợng, ký hiệu là DO 0,5%S; từ 0,5-1% khối lƣợng ký hiệu là DO 1%S (xem bảng 2.3)

4.2.3 Nhiên liệu Diesel Mỹ (Bảng 2.4)

Ở Mỹ, diesel được phân thành hai nhóm chính, trong đó nhóm dầu dân dụng được sản xuất theo tiêu chuẩn ASTM D978-81 và được phân thành ba mã hiệu: 1D, 2D và 4D Mã 1D dùng cho động cơ quay nhanh tải trọng trung bình; mã 2D dành cho động cơ có công suất lớn, tải trọng nặng hoặc dùng trong các ngành công nghiệp; và mã 4D dành cho động cơ cố định tốc độ vòng quay nhỏ.

Trong hoạt động lưu thông và buôn bán, nhiều nước và các hãng xăng dầu thường dựa vào các tiêu chuẩn ASTM, API và IP làm cơ sở để quảng cáo và kiểm tra chất lượng hàng hóa Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này giúp đảm bảo tính nhất quán và độ tin cậy của sản phẩm trên thị trường toàn cầu, đồng thời cung cấp thông tin chất lượng minh bạch cho người tiêu dùng và các nhà phân phối.

Bảng 2.1 Chỉ tiêu chất lượng nhiên liệu diecen của Nga

Chú ý: Các mã hiệu trên đều không có: H2S, axít, bazơ tan trong nước, tạp chất cơ học và nước, chịu được thử nghiệm ăn mòn mảnh đồng

Bảng 2.2 Chỉ tiêu chất lượng nhiên liệu Diesel xuất khẩu của Nga

Bảng 2.3 Chỉ tiêu chất lượng nhiên liệu Diesel ở Việt Nam (TCVN 5689-1997)

Chú thích: Phương pháp tính chỉ số cetane (xê-tan) không áp dụng cho các loại nhiên liệu diesel có phụ gia cải thiện trị số cetane Chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu diesel được xác định theo tiêu chuẩn Mỹ ASTM D975.

Bảng 2.4 Yêu cầu cụ thể đối với các loại dầu DO*

Chỉ tiêu này là một thỏa thuận giữa người mua, người bán và nhà sản xuất nhằm đảm bảo các yêu cầu và điều kiện hoạt động cụ thể được đáp ứng đầy đủ Nó phản ánh sự đồng thuận về tiêu chí chất lượng, quy trình sản xuất, thời gian giao hàng và các điều kiện liên quan khác để bảo đảm tính khả thi và hiệu quả của quá trình hợp tác thương mại.

- B: Đây là phương pháp thử được coi là trọng tài Các phương pháp thử khác cũng có thể đƣợc chấp nhận nhƣ đã nêu trong mục 4

- C: Khi điểm sương được quy định nhở hơn -12°C giá trị độ nhớt mìn phải là J,7 cSt và điểm chƣng cất min 90% V có thể bỏ qua

- E: Các mức giới hạn khác của làm lượng lưu huỳnh có thể áp dụng cho các vùng dặc biệt tại Mỹ và các nước khác

Trong trường hợp trị số cetane không xác định được theo Phương pháp Đề 613, hãy áp dụng Phương pháp Đ.4737: "Phương pháp thử tiêu chuẩn để xác định chỉ số cetane tính toán bằng phương trình có bốn tham số".

- G: Có thể yêu cầu chất lƣợng có mức độ xêlan cao hơn nếu nhiệt độ môi trường lớn và động cơ hoạt động ở độ cao về địa lý

Không nhất thiết và cũng không thực tế khi quy định bắt buộc đối với điểm đông đặc của DO phải ở mức thấp nhằm thỏa mãn mọi yêu cầu hoạt động của loại động cơ ở tất cả các điều kiện môi trường Thay vào đó, nên thiết lập một phạm vi điểm đông đặc phù hợp với từng loại động cơ và từng điều kiện môi trường cụ thể, đồng thời xem xét các yếu tố như nhiệt độ khởi động, độ nhớt và khả năng lưu thông của DO ở trạng thái lạnh Việc đặt một ngưỡng cố định có thể hạn chế tính linh hoạt và làm gia tăng chi phí bảo dưỡng, vì vậy cần cơ chế đánh giá dựa trên dữ liệu thực nghiệm và mô hình hóa để cân bằng hiệu suất động cơ với các biến đổi môi trường như nhiệt độ, áp suất và điều kiện vận hành Tối ưu hóa điểm đông đặc của DO nên chú trọng vào hiệu suất khởi động ở nhiệt độ thấp, khả năng chống hình thành kết tủa và sự ổn định ở các điều kiện môi trường khác nhau, thay vì đòi hỏi một điểm đông đặc quá thấp cho mọi trường hợp.

Một số trang bị có thể cho phép nhiên liệu có điểm sương cao hơn hoặc yêu cầu điểm sương thấp hơn; các tính năng hoạt động ở nhiệt độ thấp phù hợp sẽ được thỏa thuận giữa nhà cung cấp và người mua dựa trên mục đích sử dụng và nhiệt độ môi trường dự báo.

4.2.4 Nhiên liệu Diesel của Trung Quốc - Tiêu chuẩn quốc gia GB/T-89

Tính năng và ƣu điểm:

- Màu sắc nhạt (LO.5) mức tỉnh chế cao

- Hydrocacbon l6 vừa phải (55-60), tính bắt lửa và tính khởi động lạnh tối

- Hàm lƣợng S thấp, không gây ăn mòn, mức độ ô nhiễm của chất thải ra không khí nhỏ

- Thành phần cất (quá trình lọc) thích Hợp, khả năng cháy tốt

- Khả năng mù hóa tốt

Nhựa có mức độ thực tế thấp và tính ổn định tốt, nhưng khi bảo quản có khuynh hướng tạo keo, có thể làm tắc dụng cụ lọc và bám vào vòi phun trong quá trình sử dụng, dù mức độ ảnh hưởng là nhỏ.

- Cặn cácbon từ J0% cặn chƣng cất và hàm lƣợng tro thấp, khi cháy trong động cơ tạo tro ít

- Tính làm sạch tốt, không có nước và tạp chất cơ học

- Điểm bắt cháy cao, tính an toàn tốt

- Tiêu chuẩn quốc gia GB 445-77 Đây là loại diczen nặng

Bảng 2.5 Nhiên liệu diczen - GBIT 2021-89

Tính năng và ƣu điểm:

- Độ nhớt nhỏ, độ mù hóa dầu phun tối, có lợi cho việc hình thành khí hôn hợp đều đặn

- Điểm rót thấp, tính lưu động ở nhiệt độ thấp tối

- Hàm lượng cặn và tro thấp, khuynh hướng hình thành tro sau khi cháy nhỏ ~- Điểm bắt cháy cao, tính an toàn khi cất siữ và sử dụng tối

- Tính ăn mòn đối với kim loại nhỏ, sự ô nhiễm của vật thải cấp 1 đối với

NGUYÊN TÁC CHỌN SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU DIESEL

5.1 Chọn nhiên liệu Diesel khi sử dụng

Căn cứ vào tốc độ vòng quay của động cơ để chọn nhiên liệu có trị số xêtan phù hợp Với động cơ có tốc độ vòng quay n > 800–1000 vòng/phút, nên sử dụng nhiên liệu có trị số xêtan từ 40–45; với động cơ có tốc độ vòng quay n > 1000 vòng/phút, nên dùng nhiên liệu có trị số xêtan không dưới 30 Động cơ tăng áp có thể sử dụng nhiên liệu có trị số xêtan tới mức cao hơn.

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành muội than trong buồng đốt của động cơ là một quá trình biến đổi lý hóa phức tạp Sự hình thành muội phụ thuộc vào đặc tính của nhiên liệu, điều kiện vận hành và chế độ làm việc của động cơ Kết cấu và thiết kế của động cơ cũng đóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng đến khả năng hình thành và tích tụ muội trong buồng đốt Hiểu rõ các yếu tố này giúp tối ưu quá trình cháy, kiểm soát lượng muội và giảm phát thải, từ đó nâng cao hiệu suất và độ bền của động cơ.

Các kiểu động cơ có kết cấu buồng đốt phụ với vật liệu dẫn nhiệt tốt sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình bốc hơi và cháy của nhiên liệu, giúp đốt cháy diễn ra đồng nhất và hiệu quả hơn Việc truyền nhiệt tối ưu từ buồng đốt phụ tăng tốc độ và hoàn thiện quá trình đốt, từ đó nâng cao công suất và tiết kiệm nhiên liệu Nhờ vậy, hiện tượng cháy không đồng đều và các tổn thất năng lượng được hạn chế, đồng thời giảm phát thải và tăng hiệu quả vận hành của động cơ.

54 tượng cho thấy quá trình tạo muội than phụ thuộc vào chất lượng phun sương và tỷ lệ nén Chất lượng phun sương càng tốt, tỷ số nén càng cao, quá trình cháy càng triệt để, nên hiện tượng tạo muội than diễn ra chậm và ít đi.

Trong điều kiện động cơ có tình trạng kỹ thuật tốt, với góc phun nhiên liệu được điều chỉnh hợp lý và nhiệt độ buồng đốt được duy trì ở mức quy định, quá trình đốt cháy diễn ra tối ưu, từ đó giảm tốc độ hình thành muội than và tăng hiệu quả vận hành của động cơ, đồng thời hạn chế tiêu hao nhiên liệu và giảm khí thải.

Thành phần hóa học của nhiên liệu là yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến cấu trúc và tốc độ hình thành muội than trong động cơ Nhiên liệu chứa càng nhiều thành phần cất nặng thì tốc độ hình thành muội than càng mạnh Hàm lượng hydrocarbon thơm và olefin trong nhiên liệu càng cao, lượng muội than tạo ra sẽ càng nhiều và muội trở nên chặt hơn Trong nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao sẽ thúc đẩy quá trình tạo sơn keo và muội tăng nhanh, đồng thời làm tăng độ rắn của các lớp muội than.

Để hạn chế hiện tượng hình thành sơn keo và muội than trong buồng đốt, cần áp dụng các biện pháp kỹ thuật phù hợp Các biện pháp này tập trung vào hoàn thiện kết cấu động cơ và nâng cao chất lượng nhiên liệu sử dụng, nhằm giảm tích tụ sơn keo và muội than và cải thiện hiệu quả đốt cháy.

Căn cứ vào nhiệt độ môi trường và điều kiện sử dụng để chọn nhiên liệu có nhiệt độ làm đục và điểm chớp lửa phù hợp Khi sử dụng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao, cần chọn dầu nhờn bôi trơn chất lượng cao, có phụ gia chống ăn mòn, chống hình thành muội và có lớp phủ bảo vệ.

Để xe máy vận hành an toàn và hiệu quả, cần chú ý chất lượng nhiên liệu và đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng đúng quy định Trước khi tra nạp cho xe máy, hãy lắng và lọc sạch tạp chất để loại bỏ các hạt cặn có thể gây hỏng động cơ, giúp nhiên liệu đạt chuẩn và tối ưu hiệu suất vận hành.

5.2 Chọn nhiên liệu Diesel thay thế

Để chọn nhiên liệu Diesel thay thế, nó phải có trị số cetane tương đương với nhiên liệu được thay thế Các chỉ số kỹ thuật chủ chốt gồm độ nhớt ở điều kiện vận hành, thành phần chưng cất và phân bổ các phân đoạn dầu, nhiệt độ đông đặc, cùng với trạng thái trong suốt hay đục của mẫu nhiên liệu Việc cân nhắc các tiêu chí này giúp đảm bảo sự tương thích với động cơ, hiệu suất đốt và mức phát thải, từ đó chọn được nhiên liệu thay thế an toàn và hiệu quả.

Xết tình phù hợp với tiêu chuẩn quy định

Để tối ưu vận hành và bảo vệ thiết bị, hàm lượng lưu huỳnh của nhiên liệu thay thế phải thấp hơn hoặc ít nhất tương đương với nhiên liệu đang sử dụng Trong trường hợp phải dùng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao hơn, cần chọn dầu nhờn có khả năng chống ăn mòn tốt và thực hiện kiểm tra, thay thế dầu nhờn định kỳ để đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ hệ thống.

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2

1 Trình bày quá trình cháy trong động cơ của nhiên liệu Diesel ?

2 Định nghĩa trị số xêtan và ý nghĩa của trị số xêtan ?

3 Trình bày tính chất lý hóa của nhiên liệu Diesel ?

4 Nguyên tắc chọn sử dụng và thay thế nhiên liệu Diesel?

MỘT SỐ LOẠI NHIÊN LIỆU KHÁC

DẦU BÔI TRƠN

MỠ BÔI TRƠN

NƯỚC LÀM MÁT

Ngày đăng: 27/12/2022, 17:48

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm