chuyen de o nhiem.pdf

1

Chöông 1:

GIÔÙI THIEÄU VEÀ DAÀU KHÍ VAØ CHEÁ BIEÁN DAÀU KHÍ

Daàu khí laø teân goïi taét cuûa daàu moû (daàu thoâ) vaø hoãn hôïp khí thieân nhieân. Daàu moû thöôøng ôû theå

loûng nhôùt, nhöng cuõng coù loaïi daàu ngay ôû nhieät ñoâ thöôøng ñaõ ñoâng ñaëc laïi. Daàu moû coù maøu saéc thay

ñoåi töø vaøng nhaït tôùi ñen saãm, coù aùnh huyønh quang. Ñoä nhôùt cuûa daàu moû thay ñoåi trong moät khoaûng

raát roäng, töø 5 tôùi 100 cSt (10-6

m2/sec) vaø coù theå hôn nöõa. Ñoä nhôùt lôùn haøng traêm laàn so vôùi nöôùc

nhöng tyû troïng laïi thaáp hôn. Theo yù kieán chung cuûa ña soá caùc nhaø khoa hoïc treân theá giôùi, nguoàn daàu

khí coù nguoàn goác höõu cô. Daàu khí laø saûn phaåm phaân huûy cuûa xaùc ñoäng thöïc vaät trong caùc lôùp traàm

tích ôû ñaùy bieån, döôùi taùc duïng phaù huûy cuûa caùc vi khuaån hieáu khí. Daàu moû hình thaønh vaø coù theå di

chuyeån khoûi nôi xuaát hieän ban ñaàu döôùi taùc ñoäng cuûa caùc quy luaät ñòa-vaät lyù, hoùa-lyù töï nhieân. Daàu

moû seõ ngöøng dòch chuyeån vaø toàn taïi ôû nhöõng nôi coù ñieàu kieän ñòa chaát thích hôïp, hình thaønh nhöõng

væa daàu. Caùc væa daàu thöôøng ôû saâu trong loøng ñaát khoaûng 2.000m trôû leân.

Muoán khai thaùc daàu moû, ngöôøi ta phaûi khoan nhöõng gieáng khoan tôùi væa daàu. Daàu moû coù theå töï

phun leân do aùp suaát cao taïi caùc gieáng daàu hoaëc coù theå ñöôïc huùt leân baèng caùc kyõ thuaät vaø phöông tieän

bôm huùt phuø hôïp.

Khí daàu moû toàn taïi ôû hai daïng : khí ñoàng haønh vaø khí thieân nhieân. ÔÛ væa daàu, aùp suaát raát lôùn,

moät löôïng khí daàu moû hoøa tan trong daàu. Khi khai thaùc daàu moû, aùp suaát giaûm chuùng seõ chuyeån thaønh

theå khí ñi keøm theo daàu, goïi laø khí ñoàng haønh. Cuõõng coù nhöõng moû khí toàn taïi rieâng khoâng coù daàu, goïi

laø khí thieân nhieân.

Daàu moû vaø khí thieân nhieân coù moät yù nghóa troïng ñaïi trong söï phaùt trieån cuûa neàn kinh teá quoác

daân. Töø daàu khí ngöôøi ta cheá bieán thaønh caùc loaïi nhieân lieäu cung caáp naêng löôïng cho hoaït ñoäng cuûa

phaàn lôùn nhöõng chuûng loaïi ñoäng cô, thieát bò, maùy moùc. Ngoaøi nhieân lieäu ra, töø daàu moû ngöôøi ta saûn

suaát caùc loaïi daàu môõ khaùc nhau, caùc loaïi nhöïa ñöôøng. Cuõng töø nhieân lieäu daàu khí con ngöôøi ñaõ taïo laäp

ra moät ngaønh coâng nghieäp huøng maïnh vaøo baäc nhaát treân theá giôùi laø ngaønh coâng nghieäp hoùa daàu.

1.1.Thaønh phaàn cuûa daàu moû vaø khí töï nhieân

Ñeå hieåu ñöôïc baûn chaát daàu moû, tröùôc heát caàn xem xeùt thaønh phaàn nguyeân toá caáu taïo neân daàu

moû vaø caùc nguyeân toá trong daàu moû toàn taïi ôû caùc hôïp chaát naøo?

1.1.1.Thaønh phaàn nguyeân toá cuûa daàu moû vaø khí töï nhieân

Nhöõng nguyeân toá chuû yeáu taïo neân caùc hôïp phaàn cuûa daàu moû laø cacbon (C) vaø hydro (H) . Haøm

löôïng cacbon chieám 83,5 - 87% vaø hydro chieám 11,5 – 14% khoái löôïng daàu moû. Haøm löôïng hydro

trong daàu moû cao hôn haún so vôùi caùc khoaùng vaät coù nguoàn goác ñoäng, thöïc vaät phaân huûy khaùc, nhö

trong than buøn chæ laø 8%. Chính haøm löôïng hydro cao so vôùi cacbon giaûi thích nguyeân nhaân daàu moû

toàn taïi ôû traïng thaùi loûng.

Cuõng vôùi cacbon vaø hydro, trong taát caû caùc loaïi daàu moû ñeàu coù löu huyønh, oxy vaø nitô. Toång

haøm löôïng S, O, N raát hieám khi vöôït quaù 2 – 3% khoái löôïng. Trong soá caùc nguyeân toá naøy, nitô chieám

phaàn nhoû, khoûang 0,001 – 0,3%. Haøm löôïng oxy khoaûng 0,1 – 1%, tuy nhieân coù loaïi daàu nhieàu nhöïa

oxy chieám tôùi 2 – 3%. Haøm löôïng löu huyønh chieám phaàn chuû yeáu. ÔÛ loaïi daàu ít löu huyønh haøm löôïng

S chieám 0,1 – 1% khoái löôïng (daàu moû Vieät Nam coù raát ít löu huyønh, haøm löôïng S nhoû hôn 0,1%).

Loaïi daàu nhieàu löu huyønh coù haøm löôïng S tôùi 1 – 3% khoái löôïng vaø vöôït hôn nöõa nhö trong moät soá

daàu moû Meâhico haøm löôïng löu huyønh leân tôùi 3,65 – 5,30% daàu Uzôbekistan 3,2 – 6,3%. Daàu moû ít

löu huyønh laø daàu ngoït, coù giaù trò kinh teá cao, ngöôïc laïi daàu moû nhieàu löu huyønh laø daàu chua, giaù trò

thaáp. Toàn taïi trong daàu moû vôùi haøm löôïng thaáp coøn coù moät soá nguyeân toá khaùc, chuû yeáu laø caùc kim

loaïi nhö Vanadi (V), niken (Ni), saét(Fe), magie (Mg), crom (Cr), titan (Ti), coban (Co), kali (K), canxi

2

(Ca), natri (Na) cuõng nhö phoátpho (P) vaø silic (Si). Haøm löôïng nhöõng nguyeân toá naøy raát nhoû, tuy vaäy

söï toàn taïi cuûa moät soá nguyeân toá cuõng gaây khoù khaên cho caùc daây chuyeàn cho coâng ngheä cheá bieán daàu,

do caùc hôïp chaát vanadi vaø niken ñaàu ñoäc ña soá chuûng loaïi xuùc taùc hoùa daàu. Caùc nguyeân toá kim loaïi

naøy thöôøng toàn taïi döôùi daïng caùc hôïp chaát cô kim, caáu taïo phöùc taïp coù trong phaàn caën daàu.

1.1.2.Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa daàu moû vaø khí töï nhieân

Thaønh phaàn chuû yeáu taïo neân daàu khí laø hydrocacbon. Hydrocacbon laø nhöõng hôïp chaát höõu cô

caáu taïo bôûi hai nguyeân toá hoùa hoïc laø hydro(H) vaø cacbon(C). Nhöõng phaàn töû caùc chaát hydrocacbon

naøy khaùc nhau bôûi soá löôïng nguyeân töû cacbon vaø caùch saép xeáp caùc nguyeân töû C, töø ñoù hình thaønh neân

nhöõng nhoùm hydrocacbon vôùi caáu truùc hoùa hoïc khaùc nhau vaø coù tính chaát dò bieät.

1.1.2.1 Nhoùm hydrocacbon parafin (coøn goïi laø nhoùm hydrocacbon al-kan hay hydrocacbon no)

bao goàm caùc hydrocacbon coù coâng thöùc toång quaùt CnH2n+2

Trong ñoù n chính laø soá cacbon coù trong maïch phaân töû. ÔÛ phaân töû hydrocacbon parafin, caùc

nguyeân töû cacbon lieân keát vôùi nhau taïo neân moät maïch cacbon hôû, baèng lieân keát ñôn beàn vöõng neân coù

teân laø hydrocacbon no. ÔÛ nhieät ñoä vaø aùp suaát thöôøng (250C vaø 1bar), hydrocacbon parafin coù theå ôû

caùc traïng thaùi khaùc nhau :

_Theå khí (khi n=1,2,3,3) nhö khí metan (CH4 ), etan (C2H6), propan (C3H8), butan (C4H10).

_Theå loûng (khi n=5 cho tôùi n=17), nhö hexan (C6H14), heptan (C7H16), octan (C8H18), nonan

(C9H20), decan (C10H22), xetan (C16H34)…

_Theå raén (khi n=18) trôû leân nhö octadecan (C18H38), nonadecan (C19H40), ecozan (C20H42)

v…v….

Caû ba traïng thaùi cuûa nhoùm hydrocacbon parafin ñeàu coù trong daàu moû. Khi naèm trong væa daàu

caùc hydrocacbon khí ôû theå hoøa tan trong daàu thoâ. Khi ra khoûi væa trong quaù trình khai thaùc, do aùp suaát

giaûm chuùng chuyeån thaønh theå khí, ñoù laø khí ñoàng haønh coù thaønh phaàn laø khí metan (CH4 ), etan

(C2H6), propan (C3H8), butan (C4H10) vaø moät phaàn chaát pentan (C5 H12). Trong caùc moû khí töï nhieân

thaønh phaàn khí cuõng bao goàm caùc hydrocacbon töø C1 tôùi C5, nhöng nhieàu thaønh phaàn nheï laø metan

hôn.

Caùc hydrocacbon parafin raén cuõng hoøa tan trong caùc hydrocacbon theå loûng. Nhö vaäy coù theå

hieåu daàu moû laø moät theå hoãn hôïp caùc hydrocacbon, trong ñoù caùc hydrocabon khí vaø raén hoøa tan trong

caùc hydrocacbon loûng

Hydrocacbon parafin coù hai daïng caáu taïo hoùa hoïc :

_Caùc nguyeân töû cacbon lieân keát thaønh maïch thaúng goïi laø daïng normal (n-parafin hay n-alkan)

nhö n-octan (n-C8H18).

_Caùc nguyeân töû caùc bon lieân keát thaønh maïch nhaùnh goïi laø daïng izo (izo-parafin hay izoalkan)

nhö izooctan (2.2.4-trimetylpentan)

CH3

CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 CH3-C-CH2-CH-CH3

CH3 CH3

(n – C8H8) (izo – C8H8)

n - octan izo octan

Caùc hydrocacbon parafin coù tính oån ñònh hoùa hoïc ít coù khaû naêng tham gia caùc phaûn öùng.

1.2.2.2. Nhoùm hydrocacbon naphten (hydrocacbon voøng no) bao goàm caùc hydrocacbon coù coâng thöùc

toång quaùt laø CnH2n.

Trong ñoù n laø soá cacbon trong maïch phaân töû. ÔÛ phaân töû hydrocacbon naphten, caùc nguyeân töû

caùcbon lieân keát vôùi nhau taïo neân moät voøng cabon kín baèng lieân keát ñôn beàn vöõng, neân coù teân laø

3

hydrocacbon voøng no. Loaïi hydrocacbon naphten chuû yeáu laø voøng naêm cacbon vaø voøng saùu cacbon coù

teân laø cyclopentan vaø cyclohexan

Ngoaøi ra coøn toàn taïi raát nhieàu daãn suaát keát hôïp moät goâùc alkyl (kyù hieäu R) vôùi moät voøng no goïi

laø alkyl cyclopentan vaø alkyl cyclohexan

Caùc hydrocabon naphten coù tính oån ñònh hoùa hoïc. Loaïi hydrocacbon naphten coù maïch nhaùnh

alkyl daøi coù ñoä nhôùt cao.

1.2.2.3.Nhoùm hydrocacbon aromat (hydrocacbon thôm) bao goàm caùc hydro cac bon coù coâng thöùc

toång quaùt CnH2n-6

Trong ñoù n chính laø soá cacbon trong maïch phaân töû. ÔÛ nhoùm hydrocacbon aromat, coù moät chaát cô

baûn laø benzen vôùi coâng thöùc nguyeân laø C6H6. Trong phaân töû benzen, saùu nguyeân töû cacbon lieân keùt

thaønh moät voøng coù ba lieân keát ñôn vaø ba lieân keát ñoâi saép xeáp lieân hôïp vôùi nhau. Treân cô sôû voøng

benzen hình thaønh caùc hydrocacbon thôm khaùc nhau chuû yeáu baèng caùch theá caùc nguyeân töû hydro baèng

caùc goác alkyl vôùi ñoä daøi vaø caáu truùc maïch khaùc nhau.

(C6H6) (C6H5 – CH3)

H2C CH2

H2C CH2

CH2

Cyclo petan

CH2

H2C CH2

H2C CH2

CH2

Cyclo hexan

H2C CH

H2C CH2

CH2

Alkyl cyclipentan

R CH2

H2C CH

H2C CH2

CH2

Alkyl cyclohexan

R

CH

HC CH

HC CH

CH

CH

HC C

HC CH

CH

CH3

Benzen Metyl benzen (toluen)

4

(C8H10) (C6H5 – R)

Xylen Alkyl (R) benzen

Caùc phaân töû hydrocacbon thôm ngöng tuï caáu taïo bôûi nhieàu voøng benzen coù maët trong daàu moû

vôùi haøm löôïng moät vaøi phaàn traêm. Caùc hydrocacbon thôm coù khaû naêng tham gia phaûn öùng hoùa hoïc

maïnh, do ñoù deã bò oxy hoùa vaø bieán chaát.

Ngoaøi ra trong daàu moû coøn toàn taïi caùc hydrocacbon lai taïp. Trong thaønh phaàn cuûa chuùng coù caû

voøng no, voøng thôm vaø caùc nhaùnh alkyl.

1.2.2.4. Nhoùm hydrocacbon olefin coøn coù teân hydrocacbon alken hay hydrocacbon khoâng no, bao

goàm caùc hydrocacbon coù coâng thöùc toång quaùt CnH2n.

Trong ñoù n laø soá cacbon trong maïch phaân töû. ÔÛ phaân töû hydrocacbon olefin, caùc nguyeân töû

cacbon lieân keát vôùi nhau taïo neân moät maïch cacbon hôû, baèng lieân keát ñôn vaø lieân keát ñoâi keùm beàn

vöõng. Do ñoù caùc olefin coù hoaït tính cao, keùm oån ñònh, keùm beàn. Caùc olefin cuõng coù caáu truùc maïch

thaúng (normal) vaø nhaùnh (izo). Caùc hydrocacbon olefin khoâng coù maët trong daàu thoâ vaø khí thieân

nhieân, nhöng laïi toàn taïi vôùi haøm löôïng ñaùng keå trong caùc saûn phaåm cheá bieán töø daàu moû, nhaát laø caùc

loaïi khí, caùc loaïi xaêng vaø caùc nhieân lieäu khaùc thu ñöôïc töø moät soá daây chuyeàn coâng ngheä cheá bieán saâu

cuûa nhaø maùy loïc daàu .

CH3

CH2 = CH2 CH3 – CH = CH2 CH3 – C – CH = C – CH3

CH3 CH3

(C2H4) (C3H6) (C8H16)

Etylen Propylen Izo octen

(2.2.4-trimetyl penten)

1.1.2.5. Nhöõng thaønh phaàn khaùc

Trong khí daàu moû ngoaøi caùc hôïp phaàn hydrocacbon coøn coù caùc khí khaùc nhö khí cacbonnic

(CO2), khí nito (N2), khí sunfua hydro (H2S) vaø caùc khí tro argon (Ar), heli (He)…

Trong daàu coù nhöõng thaønh phaàn phöùc taïp nhö caùc chaát nhöïa asphalten laø caùc hôïp chaát thôm

ngöng tuï, coù khoái löôïng phaân töû cao nhöïa chaát nhöïa coù khoái löôïng phaân töû baèng 600-1000, coøn

asphalten coù khoái löôïng phaân töû leân tôùi 1000-2500 hoaëc cao hôn nöõa. Nhöïa asphalten coù tính oån ñònh

hoùa hoïc keùm, deã bò oxy hoùa, deã laøm saûn phaåm daàu moû bieán chaát, ñoåi maøu, deã taïo coác vaø laøm ngoä ñoäc

caùc quaù trình xuùc taùc trong cheá bieán daàu.

Ngoaøi nhöïa-asphlten trong daàu thoâ coøn coù caùc hôïp chaát chöùa löu huyønh, nitô vaø caùc kim loaïi

naëng. Ñaây ñeàu nhöõng taïp chaát laøm giaûm chaát löôïng cuûa daàu, gaây ñoäc hai cho quaù trình cheá bieán duøng

xuùc taùc, ñoàng thôøi gaây aên moøn kim loaïi vaø oâ nhieãm moâi tröôøng

CH

HC C

HC CH

CH

R

CH3

CH3

5

1.2.Vaøi neùt veà coâng ngheä cheá bieán daàu khí

Nghaønh coâng nghieäp cheá bieán daàu khí phaùt trieån raát nhanh, nhaát laø sau chieán tranh theá giôùi laàn

thöù hai cho tôùi cuoái theá kyû hai möôi naøy. Theo ñaùnh giaù chung thì trong töông lai laâu daøi, daàu khí vaãn

coøn chieám vò trí raát quan troïng trong lónh vöïc naêng löôïng vaø nguyeân lieäu hoùa hoïc maø khoâng loaïi

nguyeân lieäu naøo coù theå thay theá ñöôïc. Phaàn tieáp theo seõ laø trình baøy nhöõng hieåu bieát chung nhaát veà

quaù trình cheá bieán daàu khí.

Daàu moû sau khi khai thaùc qua khaâu xöû lyù taùch nöôùc, taùch muoái ñöôïc ñöa vaøo nhaø maùy loïc daàu

ñeå cheá bieán thaønh caùc saûn phaåm ña daïng vaø phong phuù. Nhöõng coâng ñoaïn chuû yeáu cuûa quaù trình loïc

daàu laø chöng caát, chuyeån hoùa xuùc taùc, chuyeån hoùa nhieät, taùch loïc… ñoái vôùi nhöõng nguoàn nguyeân lieäu

thích hôïp nhaèm thu ñöôïc caùc loaïi saûn phaåm caàn thieát, coù giaù trò kinh teá cao.

1.2.1 Chöng caát daàu moû

Chöng caát daàu moû laø cheá bieán tröïc tieáp daàu moû trong caùc thaùp chöng caát vôùi caùc ñieàu kieän veà

aùp suaát vaø nhieät ñoä khaùc nhau ñeå taùch daàu moû thaønh caùc phaân ñoaïn rieâng bieät coù phaïm vi ñoä soâi thích

hôïp. Trong quaù trình chöng caát khoâng xaûy ra söï bieán ñoåi hoùa hoïc thaønh daàu moû.

Quaù trình chöng caát ñöôïc tieán haønh theo hai giai ñoaïn :

1.2.1.1) Chöng caát khí quyeån

Daàu moû ñöôïc ñöa vaøo trong loø oáng, taïi ñoù daàu ñöôïc naáu noùng leân tôùi 330-3500, chuyeån thaønh

hôi di chuyeån leân thaùp tinh caát. Thaùp coù caáu taïo ñóa hoaëc vaät lieäu nhoài ñeå taêng cöôøng quaù trình trao

ñoåi nhieät vaø chaát giöõa hai luoàng vaät chaát ôû theå loûng vaø theå hôi vaän chuyeån nguôïc chieàu nhau, nhôø ñoù

coù theå phaân chia hoãn hôïp hôi daàu moû thaønh caùc phaân ñoaïn coù phaïm vi ñoä soâi khaùc nhau. Tuy nhieân

cuõng caàn löu yù raèng, phaïm vi ñoä soâi cuûa caùc phaân ñoaïn chæ laø töông ñoái, coù theå thay ñoåi, phuï thuoâïc

vaøo yeâu caàu chaát löôïng saûn phaåm, vaøo ñaëc tính daàu thoâ chöng caát vaø nhöõng tính toaùn cuï theå cuûa nhaø

saûn xuaát nhaèm thu ñöôïc hieäu quaû kinh teá cao nhaát. Nhöõng phaân ñoaïn chuû yeáu cuûa chöng caát khí

quyeån laø :

- Xaêng thoâ (naphtha) töø 40 ñeán 2000C.

- Daàu hoûa (kerosinc) töø 140-3000C.

- Phaân ñoaïn ñieâzen (gas oil) töø 230-3500C.

- Caën chöng caát (residue) ñoä soâi >3500.

Phaân ñoaïn naphta coøn goïi laø xaêng chöng caát, noù coù theå duøng pha cheá vôùi caùc loaïi xaêng khaùc

laøm xaêng thöông phaåm. Ngoaøi ra coù theå chöng caát xaêng thoâ thaønh caùc phaân ñoaïn coù phaïm vi soâi heïp

hôn laø naphta nheï, naphta cac1oai bình, naphta naëng duøng laøm nguyeân lieäu cho caùc quaù trình cheá bieán

sau.

Phaân ñoaïn kerosin (KO) coù theå tinh cheá dung laøm nhieân lieäu phaûn löïc. Ngoaøi ra cuõng coù theå

duøng kerosin laøm khí ñoát hay laøm nguyeân lieäu cho caùc daây chuyeàn coâng ngheä khaùc.

Phaân ñoaïn gas oil coù theå duøng laøm nhieân lieäu cho ñoäng cô diezen (DO), ñoàng thôøi coù theå duøng

laøm nguyeân lieäu cho quaù trình cheá bieán sau.

Phaân ñoaïn caën chöng chaát khí quyeån coøn goïi laø caën mazut (resi-duc) coù theå duøng laøm nhieân

lieäu ñoát loø (FO) hoaëc chuyeån vaøo thaùp chöng caát khí quyeån – chaân khoâng ñeå taùch laøm caùc phaân ñoaïn

naëng coù phaïm vi ñoä soâi khaùc nhau.

1.2.1.2) Chöng caát khí quyeån – chaân khoâng

Caën chöng caát khí quyeån ñöôïc ñöa vaøo thaùp chöng caát khí quyeån chaân khoâng. Taïi daây mazut

ñöôïc phaân chia thaønh 3 phaân ñoaïn vaø phaàn caën :

-Phaân ñoaïn nheï (lingt fraction)

-Phaân ñoaïn trung bình (midle fraction)

-Phaân ñoaïn naëng (heavy fraction)

-Phaàn caën (vacuum residue hay gudron), coù ñoä soâi > 5000C

6

Ba phaân ñoaïn naøy söû duïng laøm nguyeân lieäu cheá bieán ba loaïi daàu nhôøn goác. Phaàn caën chöng

caát chaân khoâng coù theå duøng laøm nguyeân lieäu taùch loïc daàu nhôøn caën (bright stok) hay nguyeân lieäu saûn

xuaát bitum, hoaëc laøm nguyeân lieäu cho coâng ngheä cheá bieán sau :

Sô ñoà tinh caát khí quyeån vaø chaân khoâng ñöôïc trình baøy trong hình 1

Pñ naëng

Pñ trung bình

Pñ nheï

Daàu thoâXaêng

Gasoil

Gurdon

Daàu thoâMazut

Daàu hoûa

Hình 1 : Sô ñoà chöng caát daàu moû

1- Loø oáng ; 2 vaø 5 – Thaùp tinh caát ; 3- Boä phaän laøm laïnh ;

4- Boä phaän taùch loûng vaø khí ; 6- Boä phaän trao ñoåi nhieät ;

7- Bôm ; 8- Coät hoaù hôi

1.2.2.Caùc quaù trình cheá bieán saâu daàu moû

Quaù trình chöng caát daàu moû trình baøy ôû treân chuû yeáu döïa vaøo tính chaát vaät lyù laø bay hôi vaø

ngöng tuï. Trong quaù trình chöng caát khoâng xaûy ra caùc chuyeån hoùa thaønh phaàn hydrocacbon coù trong

daàu do ñoù hieäu suaát vaø chaát löôïng caùc saûn phaåm chöng caát khoâng ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu söû duïng. Ñeå

naâng cao chaát löôïng cuõng nhö hieäu suaát caùc loaïi saûn phaåm coù giaù trò kinh teá, caàn coù nhöõng quaù trình

goàm moät soá daây chuyeàn coâng ngheä chuû yeáu laø caùc quaù trình cheá hoøa nhieät vaø caùc quaù trình cheá bieán

nhieät - xuùc taùc.

1.2.2.1 Caùc quaù trình cheá hoùa nhieät

a) Cracking nhieät

Cracking laø quaù trình beû gaõy maïch cacbon- cacbon cuûa hydrocacbon. Trong coâng ngheä daàu

moû, quaù trình naøy ñöôïc öùng duïng deå bieán ñoåi caùc phaân ñoaïn naëng thaønh caùc saûn phaåm nheïn töông

öùng vôùi caùc khoaûng soâi cuûa caùc saûn phaåm nhö xaêng, kerosen, diesel. Coù theå thöïc hieän phaûn öùng döôùi

taùc duïng cuûa nhieät ñoä (cracking nhieät) vaø xuùc taùc (cracking xuùc taùc)

Cracking nhieät laø quaù trình phaân huyû döôùi taùc duïng cuûa nhieät, thöïc hieän ôû nhieät ñoä 470-540 ñoä

C, aùp suaát 20-70 at. Muïc tieäu cuûa quaù trình nhaèm thu hoài xaêng töø phaàn naëng vaø thu hoài moät soá olefin

7

söû duïng trong coâng nghieäp toång hôïp hoaù daàu Nguyeân lieäu cuûa caùc coâng ngheä naøy laø phaàn caën chöng

caát mazut vaø gudron cuõng nhö caùc phaàn caën cuûa quaù trình cheá bieán saâu khaùc.

1.2.2.2 Caùc quy trình cheá hoùa nhieät – xuùc taùc

Caùc quy trình cheá hoùa döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñôn thuaàn cho ra caùc saûn phaåm keùm giaù trò, do ñoù

ngöôøi ta saùng taïo ra caùc coâng ngheä keát hôïp söû duïng nhieät vôùi caùc chaát xuùc taùc ñeå naâng cao chaát löôïng

saûn phaåm thu ñöïôc. Caùc chaát xuùc taùc ñöïoc söû duïng coù taùc duïng :

- Taêng toác ñoä phaûn öùng.

- Laøm giaûm nhieät ñoä caàn thieát cuûa phaûn öùng.

- Taêng tính choïn loïc (höôùng phaûn öùng theo höôùng caàn thieát).

a) Cracking xuùc taùc

Muïc ñích cuûa cracking xuùc taùc nhaèm bieán ñoåi caùc phaân ñoaïn daàu moû coù phaân töû löôïng lôùn

thaønh caùc caáu töû xaêng coù chaát löôïng cao. Ngoaøi ra coøn thö theâm caùc saøn phaåm phuï khaùc nhö khí,

nhieân lieäu diezen. Caùc chaát xuùc taùc thöôøng duøng laø caùc alumino silicat daïng voâ ñònh hình hoaëc tinh

theå zeolit.

Nguyeân lieäu söû duïng laø caën mazut vaø caùc phaân ñoaïn gas oil cuûa chöng caát tröïc tieáp vaø cheá

bieán sau.

b) Reforming xuùc taùc (platforming)

Daây chuyeàn reforming xuùc taùc nhaèm thu ñöôïc xaêng coù chaát löôïng cao, hoãn hôïp hydrocacbon

thôm vaø khí hydro kyõ thuaät nhôø quaù trình chuyeån hoùa xuùc taùc caùc phaân ñoaïn naphta cuûa chöng caát

hoaëc cheá bieán sau. Xuùc taùc söû duïng coù theå laø heä ñôn kim loaïi, nhò kim loaïi hoaëc ña kim loaïi, chuû yeáu

laø baïch kim (Pt) neân coù teân platforming, vôùi chaát kích hoaït xuùc taùc ôû daïng axit laø flor (F) hoaëc clo

(Cl).

Nguyeân lieäu duøng cho reforming xuùc taùc tuøy thuoäc vaøo nhu caàu saûn phaåm nen raát khaùc nhau :

- Ñeå saûn xuaát xaêng duøng phaân ñoaïn naphta roäng (60 – 90oC tôùi 180

0C).

- Ñeå saûn xuaát caùc hydrocacbon thôm benzen, tulen vaø xylen duøng caùc phaân ñoaïn naphta heïp

coù phaïm vi ñoä soâi töông öùng laø 62 – 85, 85 – 105 vaø 105 – 1400C.

- Yeâu caàu trong nguyeân lieäu haøm löôïng löu huyønh khoâng quaù 0,0001 – 0.0005% theå tích vaø

haøm löôïng nitô khoâng quaù 0,0001%.

Saûn phaåm thu ñöôïc goàm :

-Hoãn hôïp khí chöùa trong thaønh phaàn nhieàu metan, etan, propan vaø butan, duøng laøm nhieân lieäu

hoaëc ñöôïc taùch loïc thaønh nhöõng hôïp phaàn thích hôïp duøng cho toång hôïp hoùa daàu.

- Reformat laø hoãn hôïp loûng coù thaønh phaàn caùc nhoùm hydrocacbon thôm 40 – 65%,

hydrocacbon phrafin vaø naphten 34 – 60%, coøn nhoùm hydrocacbon khoâng no raát ít 0,5 – 1,1%. Saûn

phaåm naøy coù theå duøng laøm hôïp phaàn pha cheá xaêng thöông phaåm, goïi laø xaêng regorming coù tính oån

ñònh hoùa hoïc toát. Cuõng do haøm löôïng hydrocacbon thôm raát cao neân duøng laøm nguyeân lieäu taùch loïc

caùc loaïi hydrocacbon thôm : benzen, toluen vaø xylen laøm nguyeân lieäu cho hoùa daàu.

-Khí hydro kyõ thuaät coù chöùa tôùi 75 – 85% theå tích khí hydro nguyeân chaát, ñöôïc duøng laøm

nguoàn cung caáp hydro cho caùc quy trình coâng ngeä khaùc nhö laøm saïch baèng hydro, hydrocracking,

ñoàng phaân hoùa…

c) Hydrocracking

Quy trình hydrocracking nhaèmbeû gaõy caùc moái noái C-C coù söï tham gia cuûa hydro. Döôùi aûnh

höôûng cuûa khí hydro caùc hôïp chaát chöùa löu huyønh nitô, oxy coù trong nguyeân lieäu ñöôïc hoaøn toaøn loaïi

boû, caùc hôïp chaát khoâng no ñöôïc no hoùa. Do ñoù saûn phaåm hydrocracking haàu nhö chæ laø caùc saûn phaåm

saùng maøu coù ñoä saïch vaø tính oån ñònh cao, khoâng coù phaàn caën daàu.

8

Nguyeân lieäu cho quy trình hydrocracking khaù phong phuù, coù theå söû duïng töø phaàn nheï naphta

ñeán caùc phaân ñoaïn naëng trong chöng caát chaân khoâng, phaân ñoaïn gas oil cuûa caùc quy trình cheá bieán

sau, caùc loaïi daàu mazut.

Saûn phaåm thu ñöôïc bao goàm :

Hoãn hôïp khí chuû yeáu laø khí hydrocacbon no nhö propan vaø butan, duøng laøm nguyeân lieäu cho

toång hôïp hoùa daàu sau khi xöû lyù taùch loïc.

- Naphta hydrocraking co tính oån ñònh choáng oxy hoùa toât`, duøng pha cheá xaêng maùy bay. Ngöôøi

ta thöôøng chöng caát naphta naøy thaønh hai phaân ñoaïn :xaêng nheï ( soâi daàu tôùi 850C) duøng pha cheá xaêng

thöông phaåm. Phaàn naëng(85 – 1800C) coù theå duøng laøm nguyeân lieäu cho quy trình reforming.

- Kerosin coù tính oån ñònh toát duøng laøm hôïp phaàn cho nhieân lieäu phaûn löïc.

-Gas oil duøng laøm hôïp phaàn cho nhieân lieäu diezen.

1.2.3. Caùc quaù trình cheá bieán khí

Coâng ngheä cheá bieán daàu moû(khí thieân nhieân, khí ñoàng haønh, khí thu ñöôïc khi chöng caát daàu vaø

caùc quaù trình cheá bieán khaùc) phaùt trieån raát nhanh do ñoù coù nhieàu thuaän lôïi, ñôõ phöùc taïp veà kyõ thuaät laïi

reû tieàn hôn so vôùi cheá bieán caùc phaàn daàu naëng nhieàu taïp chaát. Nghaønh coâng nghieäp naøy raát ña daïng

vaø phong phuù. Döôùi ñaây chæ xem xeùt moät soá daây chuyeàn coâng ngheä coù lieân quan tôùi vieäc cheá bieán khí

daàu moû thaønh nhieân lieäu, chuû yeáu laø caùc loaïi xaêng

1.2.3.1. Laøm saïch khí

Caùc hoãn hôïp khí hydrocacbon tröôùc khi ñi vaøo cheá bieán phaûi ñöôïc laøm saïch raát caån thaän nhaèm

loaïi boû gaàn nhö trieät ñeå caùc chaát ñoäc nhö hydro sunfua (H2S), hôïp chaát mecracptan nheï (RHS), khí

cacbonic (CO2).

Quy trình laøm saïch coù nhieàu hyõ thuaät khaùc nhau :

a) Laøm saïch baèng hoùa chaát, nghóa laø thöïc hieän moät phaûn öùng hoùa hoïc giöõa chaát caàn loaïi boû ôû

theå khí vaø moät hoùa chaát thích hôïp daïng loûng hoaëc raén.

b) Laøm saïch baèng phöông phaùp haáp phuï caùc chaát khí caàn loaïi boû baèng chaát haáp phuï theå raén

nhö than hoaït tính, zeolit…

Sau quaù trình laøm saïch, tuøy thuoäc kyõ thuaät laøm saïch coù theå loaïi boû 85 – 99% caùc chaát taïp khí

laãn vaøo hoãn hôïp khí hydrocacbon.

1.2.3.2. Laøm khoâ khí

Ngoaøi vieäc loaïi boû caùc khí taïp nhö treân, yeâu caàu hoãn hôïp khí phaûi thaät khoâ. Kyõ thuaät laøm khoâ

khí phaân thaønh caùc nhoùm :

a) Haáp thuï nöôùc baèng caùc chaát huùt aåm theå raén nhö silicagen, nhoâm oxy hoaït tính, .

b) Haáp thuï nöôùc baèng caùc chaát huùt aåm theå loûng nhö dietylenglycol…

c) Ngöng tuï hôi nöôùc hoaëc ñoùng baêng taïo tinh theå nöôùc ñaù baèng kyõ thuaät neùn hoaëc laøm laïnh.

1.2.3.3. Chöng caát khí

Quy trình chöng caát khí nhaèm muïc ñích thu ñöôïc caùc khí hydrocacbon nguyeân chaát rieâng bieät

hoaëc caùc phaân ñoaïn khí coù ñoä saïch cao.

Nguyeân lieäu ñöa vaøo caùc thieát bò chöng caát khí chia thaønh hai nhoùm :

a) Nhoùm hydrocacbon no bao goàm khí thieân nhieân, khí ñoàng haønh, khí chöng caát daàu thoâ ôû aùp

suaát khí quyeån, khí reforming xuùc taùc vaø khí hydrocracking.

b) Nhoùm hydrocacbon khoâng no bao goàm khí cracking nhieät, cracking xuùc taùc, khí loø coác hoùa,

khí steam cracking.

Saûn phaåm thu ñöôïc töø caùc thieát bò chöng caát khí naøy raát ña daïng vaø laø nguoàn nguyeân lieäu

khoâng theå thieáu ñöôïc cho caùc quy trình saûn xuaát xaêng toång hôïp vaø cheá bieán hoùa daàu.

Saûn phaåm töø thieát bò chöng caát hydrocacbon no :

9

Khí etan duøng laøm nguyeân lieäu steam cracking thu caùc olefin nheï nhö etylen, propylen cho

toång hôïp hoùa daàu.

Khí propan duøng laøm nguyeân lieäu steam cracking, laøm LPG, taùc nhaân laøm laïnh.

Khí butan duøng laøm LPG, nguyeân lieäu saûn xuaát cao su toång hôïp. Taïi caùc nöôùc khí haäu laïnh coù

pha moät phaàn butan vaøo xaêng nhaèm taêng aùp suaát

Khí izobutan duøng laøm nguyeân lieäu saûn xuaát xaêng alkylat vaø cao su toång hôïp.

Khí izopentan duøng laøm nguyeân lieäu cheá bieán cao su izopren, ñoàng thôøi coù theå pha vaøo xaêng

nhaèm taêng khaû naêng chaùy trong ñoäng cô.

Saûn phaåm töø thieát bò chöng caát hydrocacbon khoâng no :

Khí etylen coù ñoä saïch cao laøm nguyeân lieäu cho cheá bieán hoùa daàu.

Phaân ñoaïn propan – propylen laø hoãn hôïp khí propan vaø propylen (propane – propylene

fraction – PPF) duøng laøm nguyeân lieäu cheá bieán xaêng polime, xaêng alkylat vaø caùc cheá phaåm hoùa daàu

khaùc.

Phaân ñoaïn butan – butylen laø hoãn hôïp khí butan – butylen (butane – butylene fraction – BBF)

duøng laøm nguyeân lieäu saûn xuaát xaêng polime, xaêng alkylat vaø caùc cheá phaåm hoùa daàu khaùc.

1.2.3.4. Cheá bieán khí thaønh caùc loaïi xaêng

Ñeå thu ñöôïc caùc loaïi xaêng coù chaát löôïng cao, ngoaøi quy trình reforming xuùc taùc, ta coøn coù theå

söû duïng caùc coâng ngheä cheá bieán khaùc nhö alkyl hoùa, ñoàng phaân ñoaïn BBF hoaëc PPF döôùi taùc duïng

cuûa xuùc taùc nhaèm thu ñöôïc xaêng alkylat coù chaát löôïng cao.

Chaát xuùc taùc söû duïng trong coâng ngheä naøy laø axit sunfuric (H2SO4) 96 – 98%, vôùi kyõ thuaät tieán

boä hôn duøng xuùc taùc axit flohydric (HF).

Saûn phaåm thu ñöôïc goàm :

- Alkylat nheï duøng laøm hôïp phaàn pha cheá xaêng coù chaát löôïng cao.

- Alkylat naëng (soâi 170 – 3000C) duøng laøm nhieân lieäu diezen.

- Hoãn hôïp khí chuû yeáu laø khí hydrocacbon no duøng laøm nhieân lieäu.

b) Polime hoùa laø quy trình thöïc hieän phaûn öùng toång hôïp giöõa PPF vaø BBF döôùi taùc duïng cuûa

xuùc taùc nhaèm thu ñöôïc xaêng polime hoaëc nguyeân lieäu duøng trong cheá bieán hoùa daàu.

Xuùc taùc söû duïng laø axit ortho phosphoric (H3PO4) hoaëc axit sunfuric 60 – 70%.

Khi tieán haønh polime hoùa theo höôùng thu nhieân lieäu, coù caùc saûn phaåm :

- Xaêng polime tuy coù khaû naêng chaùy toát, nhöng chöùa nhieàu hôïp chaát khoâng no neân tính oån ñònh

thaáp.

-Phaân ñoaïn soâi treân 2050C laøm nhieân lieäu diezen.

-Phaân ñoaïn propan propylen PPF hình thaønh trong quaù trình cheá bieán, laïi ñöôïc hoài löu duøng

tieáp laøm nguyeân lieäu.

1.2.4. Cheá bieán daàu môõ nhôøn

Daàu môõ nhôn coøn goïi laø daàu môõ boâi trôn cuõng laø moät loaïi saûn phaåm cuûa coâng ngheä cheá bieán

daàu moû. Döôùi ñaây seõ giôùi thieäu sô ñoà nguyeân taéc cheá bieán daàu nhôøn theo phöông phaùp truyeàn thoáng.

1.2.4.1. Cheá bieán daàu nhôøn

Nguyeân lieäu cuûa coâng ngheä cheá bieán daàu nhôøn theo coâng ngheä truyeàn thoáng laø ba phaân ñoaïn

naëng chöng caát chaân khoâng vaø caën gudron, chia thaønh caùc coâng ñoaïn chuû yeáu : khöû asphalten (rieâng

ñoái vôùi gudron) laøm saïch baèng dung moâi choïn loïc vaø taùch loïc parafin raén.

a) Khöû asphalten ñoái vôùi caën daàu (gudron) laø quy trình taùch loaïi caùc chaát asphalten – nhöïa,

caùc hôïp chaát ña voøng keùm oån ñònh, deã bieán chaát, deã taïo coác, coù ñoä nhôùt thay ñoåi nhieàu theo nhieät ñoä,

nhaèm thu ñöôïc caùc phaân ñoaïn nguyeân lieäu saûn xuaát daàu nhôøn caën, ñoàng thôøi coù theå duøng laøm nguyeân

lieäu cho caùc quaù trình cheá bieán saâu khaùc nhö cracking xuùc taùc vaø hydrocraking.

10

Dung moâi söû duïng trong quy trình naøy ñeå thu nguyeân lieäu cheá bieán daàu nhôøn laø propan loûng.

Trong tröôøng hôïp caàn thu nguyeân lieäu cho cracking xuùc taùc vaø hydrocracking, khoâng caàn khöû

asphalten trieät ñeå, coù theå duøng butan loûng, pentan hoaëc xaêng nheï. Khi caën daàu ñöôïc xöû lyù baèng caùc

loaïi dung moâi naøy trong caùc ñieàu kieän kyõ thuaät phuø hôïp veà aùp suaát, nhieät ñoä, tyû leä dung moâi / nguyeân

lieäu… thì caùc hôïp chaát caàn loaïi boû seõ laéng ñoïng xuoáng thaønh caën asphalten ( duøng ñeå cheá bieán nhöïa

ñöôøng). Coøn hoãn hôïp ñaõ khöû asphalten seõ ñöôïc cheá bieán tieáp tuïc thaønh daàu nhôøn caën daàu nhôøn caën

hoaën laøm nguyeân lieäu cho cracking xuùc taùc vaø hydrocracking.

b) Laøm saïch phaân ñoaïn nguyeân lieäu cho daàu nhôøn nhaèm muïc ñích taùch loaïi khoûi caùc phaân

ñoaïn nguyeân lieäu caùc thaønh phaàn xaáu coù haïi cho chaát löôïng cuûa daàu nhôøn, ñoù laø caùc chaát keo nhöïa,

caùc hôïp chaát hydrocacbon thôm coù caáu truùc phöùc taïp ña voøng ñeå naâng cao chaát löôïng saûn phaåm :

giaûm khaû naêng taïo coác, taêng tính oån ñònh cuûa ñoä nhôùt ñoái vôùi nhieät ñoä, laøm maøu saéc cuûa daàu saùng

hôn.

Phöông phaùp laøm saïch laø quaù trình chieát taùch (trích ly) loûng. Nguyeân lyù cuûa phöông phaùp laø

duøng moät dung moâi choïn loïc khoâng hoaø tan caùc hydrocacbon coù trong nguyeân lieäu, ñoàng thôøi coù khaû

naêng chieát taùch caùc hôïp phaân caân loaïi boû ra khoûi nguyeân lieäu ôû daïng caën (extract) phaân lôùp vôùi phaàn

saûn phaåm (rafinat). Töø ñoù coù theå taùch phaàn extract khoûi rafinat.

Nguyeân lieäu cho quaù trình laøm saïch baèng dung moâi choïn loïc laø caùc phaân ñoaïn daáu nhôøn thu

ñöôïc töø chöng caát döôùi aùp suaát thaáp vaø phaàn caën daàu ñaõ khöû asphalten, anhydric sunfurô… Saûn phaåm

chính rafinat laø nguyeân lieäu cho coâng ñoaïn taùch loïc parafin tieáp theoñeå saûn xuaát caùc loaïi daàu nhôn

goác. Phaàn extract duøng cheá bieán nhöïa ñöôøng hoaëc cacbon kyõ thuaät duøng trong coâng ngheä saûn xuaát cao

su.

c) Taùch loïc parafin raén nhaèm loaïi boû khoûi nguyeân lieäu hôïp phaàn hydrocacbon raén coù nhieät ñoä

noùng chaûy cao ñeå haï thaáp nhieät ñoä ñoâng ñaëc cuûa caùc loaïi saûn phaåm daàu nhôøn goác, naâng cao tính naêng

söû duïng chuùng trong moâi tröôøng giaù laïnh.

Ñeå taùch loïc ngöôøi ta duøng coâng ngheäkeát tinh parafin trong dung moâi choïn loïc ôû caùc ñieàu kieän

kyõ thuaät thích hôïp nhö tyû leä dung moâi / nguyeân lieäu, nhieät ñoä keát tinh, toác ñoä haï nhieät ñoä… Dung moâi

thöôøng duøng laø hoãn hôïp coù thaønh phaàn thích hôïp giöõa metyletyl xeton vaø toluen (60% V + 40% V),

dicloetan vaø benzen (22% V + 78% V ) axeton vaø tolen ( 35% V + 65% ) vv…

Saûn phaåm thu ñöôïc cuûa quy trình taùch loïc parafin :

- Boán loaïi daàu khoaùng, seõ ñöôïc laøm saïch boå sung nhôø moät soá coâng ngheä khaùc nhau cho ra boán

loaïi daàu goác phaân bieät chuû yeáu veà tyû troïng vaø ñoä nhôùt, ñöôïc duøng ñeå pha cheá vôùi nhau vaø vôùi caùc loaïi

phuï gia thích hôïp, theo tyû leä xaùc ñònh, nhaèm saûn xuaát ra nhöõng nhaïn hieäu thöông phaåm khaùc nhau.

- Ba loaïi parafin raén (taùch töø caùc phaân ñoaïn chöng caát chaân khoâng) phaân bieät nhau bôûi nhieät

ñoä noùng chaûy vaø xeârezin (taùch töø caën gudron) laø caùc hydrocacbon raén khaùc nhau veà thaønh phaàn vaø

caáu truùc phaân töû, cuõng ñöôïc laøm saïch theo caùc yeâu caàu cuï theå ñeå thaønh caùc thöông phaåm, ñöôïc duøng

nhieàu trong ñôøi soáng vaø moät soá ngaønh saûn xuaát.

1.2.4.2. Cheá bieán môõ nhôøn

Môõ nhôøn laø moät thaønh phaåm cheá bieán töø daàu nhôøn vaø chaát laøm ñaëc thích hôïp theo caùc tyû leä

xaùc ñònh. Tuyø theo yeâu caàu veà tính naêng söû duïng cuûa caùc loaïi môõ, chaát laøm ñaëc thöôøng duøng laø caùc

loaïi xaø phoøng coù goác kim loaïi khaùc nhau hoaëc bentonit . Quy trình cheá bieán môõ nhôøn ñôn thuaàn laø caùc

coâng ñoaïn mang tính cô hoïc hoaëc vaät lyù nhö khuaáy troän, nghieàn, loïc, haï nhieät ñoä hôïp lyù…taïo ñieàu kieän

thuaän lôïi cho vieäc hình thaønh moät khoái môõ ôû traïng thaùi phaân taùn vi dò theå ñoàng nhaát, traùnh hieän töôïng

khoâng ñoàng nhaát trong thaønh phaàn môõ nhôøn hoaëc traïng thaùi taùch daàu phaù vôõ caáu truùc cuûa môõ…

11

1.3. Caùc loaïi saûn phaåm cuûa coâng ngheä cheá bieán daàu khí

Coâng ngheä cheá bieán daàu khí raát quy moâ vaø phöùc taïp, bao goàm nhieàu coâng ñoaïn xöû lyù, chuyeån hoaù vaø

taùch loïc, nhaèm töø nguyeân lieäu daàu thoâ vaø khí daàu moû coù theå thu ñöôïc ba nhoùm saûn phaåm phuïc vuï cho

söï phaùt trieån cuûa nhieàu ngaønh kinh teá vaø ñôøi soáng xaõ hoäi.

1.3.1. Nhoùm saûn phaåm naêng löôïng

Ñaây laø loaïi saûn phaåm chuû yeáu cuûa ngaønh coâng nghieäp cheá bieán daàu khí. Con soá thoáng keâ cho

thaáy 80 – 90% saûn löôïng daàu khí cuûa toaøn theá giôùi laø phuïc vuï cho nhu caàu naêng löôïng toaøn caàu.

Nhöõng saûn phaåm naøy cung caáp nhieân lieäu cho caùc loaïi ñoäng cô vaø caùc loø coâng nghieäp hoaït ñoäng

thöôøng xuyeân, baûo ñaûm naêng löôïng cho sinh hoaït cuûa ngöôøi daân.

Tuyø thuoäc vaoø phaïm vi söû duïng, nhoùm saûn phaåm naêng löôïng laïi ñöôïc chia thaønh caùc nhoùm

nhieân lieäu nhö sau :

1.3.1.1) Nhieân lieäu khí thieân nhieân (Natural Gas – NG) vaø khí daàu moû hoaù loûng (liquified

Petroleum Gas – LPG)

Khí thieân nhieân ñöôïc khai thaùc tröïc tieáp töø caùc moû khí coù theå ñöôïc daãn tröïc tieáp tôùi caùc cô sôû

tieâu thuï baèng maïng löôùi ñöôøng oáng hoaëc neùn vaøo bình theùp chòu löïc (compressed natural gas – CNG).

Trong tröôøng hôïp caàn vaän chuyeån ñi quaù xa ngöôøi ta thöôøng hoaù loûng khí thieân nhieân (Liquified

Natural Gas – LNG ), vaän chuyeån baèng caùc phöông tieän chuyeân duïng coù theå baûo oân ôû nhieät thaáp -

1600C. Taïi nôi tieâu thuï chuyeân duïng coù phöông tieän hoaù khí trôû laïi ñeå cung caáp tôùi tay ngöôøi tieâu thuï.

Khí daàu moû hoaù loûng thu ñöôïc baèng caùch neùn hoãn hôïp khí taùch ra töø nhieàu nguoàn khaùc nhau

nhö töø khí ñoàng haønh khí thieân nhieân hoaëc khí cuûa caùc nhaø maùy loïc xaêng daàu. Thaønh phaàn chuû yeáu

cuûa khí hoaù loûng laø propan vaø butan (coøn goïi laø khí bupro). Tyû leä giöõa propan vaø butan thay ñoåi tuyø

theo yeâu caàu söû duïng.

Nhieân lieäu khí duøng trong caùc tröôøng hôïp sau :

a) Laøm nhieân lieäu cho tuabin khí vaø loø hôi chaïy tuoäc bin hôi nöôùc duøng trong saûn xuaát ñieän.

Trong tröôøng hôïp naøy coù theå thay theá nhieân lieäu diezen (DO).

b) Laøm nhieân lieäu cho caùc loø coâng nghieäp nhieät ñoä cao nhö laø naáu thuyû tinh, nung clinker, goám

söù, gaïch ngoùi, lo luyeän gang theùp. Loø saáy noâng saûn, thöïc phaåm… Trong lónh vöïc naøy nhieân lieäu khí

thay theá toát cho daàu mazut (FO), do tính tieän duïng vaø ñaït hieäu quaû toát.

c) Trong ñôøi soáng nhieân lieäu khí phuïc vuï tieän lôïi cho caùc maët sinh hoaït nhö naáu aên, söôûi aám,

thaép saùng…

d) Laøm nhieân lieäu cho ñoäng cô ñoát trong thay theá cho xaêng. Ñaây laø moät xu theá phaùt trieån trong

töông lai vôùi muïc ñích haïn cheá oâ nhieãm moâi tröôøng do khoùi thaûi cuûa xaêng gaây ra.

1.3.1.2. Nhieân lieäu loûng

Tuyø thuoäc vaøo ñaëc tính cuûa caùc loaïi ñoäng cô, nhieân lieäu loûng ñöôïc chia thaønh caùc loaïi sau ñaây:

a) Nhieân lieäu ñoäng cô coù boä cheá hoaø khí bao goàm caùc loaïi xaêng (gasoline) duøng cho oâto, xe

gaén maùy, xe moâtoâ, maùy bay caùnh quaït, xe taêng, ca noâ toác ñoä nhanh, taøu soâng, taøu bieån, caùc loaïi maùy

bôm…

b) Nhieân lieäu duøng cho ñoäng cô diesel( diesel Oil – DO) bao goàm caùc loaïi nhieân lieäu diesel

duøng cho caùc loaïi ñoäng cô neùn chaùy cuõng goïi laø ñoäng cô diezen (diesel engine ) nhö caùc loaïi oâtoâ (goïi

laø oâ toâ chaïy daàu), canoâ, xe taêng, xe uûi, xe ben, maùy bôm chaïy daàu…

c) Nhieân lieäu ñoäng cô phaûn löïc ( Jet Fuel) duøng cho caùc loaïi maùy bay phaûn löïc (jet engine)

trong chuyeân chôû haønh khaùch, vaän taûi vaø quaân söï.

d) Nhieân lieäu ñoát loø (Fuel Oil – FO), coøn goïi laø mazut, duøng trong caùc noài hôi coá ñònh ôû nhaø

maùy ñieän, maùy deät, caùc loø coâng nghieäp ñeå nung goám söù, xi maêng, gaïch ngoùi, naáu thuyû tinh, luyeän

gang theùp…

12

1.3.2. Nhoùm saûn phaåm phi naêng löôïng

Nhoùm saûn phaåm naøy tuy khoâng tröïc tieáp cung caáp naêng löôïng cho caùc loaïi ñoäng cô, loø coâng

nghieäp hoaït ñoäng nhöng coù vai troø quan troïng khoâng theå thieáu trong moïi maët saûn xuaát vaø ñôøi soáng xaõ

hoäi. Chieám vò trí chuû yeáu trong nhoùm saûn phaåm naøy laø vaät lieäu boâi trôn vaø nhöïa ñöôøng.

1.3.2.1. Vaät lieäu boâi trôn

Vaät lieäu boâi trôn coù theå ñöôïc saûn xuaát töø nhieàu nguoàn khaùc nhau song chuû yeáu töø nguoàn daàu

moû, coù teân laø daàu môõ nhôøn ( daàu môõ boâi trôn). Daàu môõ nhôøn laø loaïi vaät tö kyõ thuaät quan troïng trong

taát caû caùc ngaønh saûn xuaát coù söû duïng tôùi ñoäng cô, maùy moùc, xe coä duø lôùn hay nhoû, duø tinh xaûo hay thoâ

sô, cho duø hoaøn haûo tôùi ñaâu cuõng khoâng theå hoaït ñoäng ñöôïc.

Coù nhieàu daïng vaät lieäu boâi trôn nhö boâi trôn daïng khí, daïng loûng, daïng baùn raén ( deûo) vaø daïng

raén. Saûn phaåm boâi trôn töø daàu moû coù hai daïng : boâi trôn loûng laø daàu nhôøn, boâi trôn deûo laø môõ nhôøn.

Töø daàu moû baèng coâng ngheä thích hôïp ngöôøi ta saûn xuaát ra caùc loaïi daàu nhôn goác, töø ñoù pha cheá vôùi

caùc loaïi phuï gia taïo ra raát nhieàu chuûng loaïi, nhaõn hieäu daàu nhôøn, môõ nhôøn khaùc nhau. Daàu môõ nhôøn

ñöôïc duøng chuû yeáu ñeå boâi trôn caùc loaïi ñoäng cô coù teân laø daàu môõ ñoäng cô, boâi trôn caùc thieát bò maùy

moùc goïi laø daàu môõ coâng nghieäp, duøng ñeå baûo quaûn caùc loaïi khí taøi, vaät duïng goïi laø daàu môõ baûo quaûn…

1.3.2.2.Bitum

Bitum laø loaïi saûn phaåm naëng nhaát thu ñöôïc töø daàu moû. Bitum ñöôïc duøng chuû yeáu trong xaây

döïng caùc coâng trình giao thoâng : ñöôøng xaù, caàu coáng, beán caûng, saân bay v.v… Bitum coøn coù teân laø

nhöïa ñöôøng, moät löôïng nhoû bitum coøn ñöôïc duøng laøm vaät lieäu taám lôïp, vaät lieäu choáng thaám, choáng

doät, choáng roø ræ ôû caùc coâng trình xaây döïng daân duïng vaø coâng nghieäp, ôû caùc heä thoâng töôùi tieâu trong

noâng, laâm nghieäp, trong nuoâi troàng thuyû, haûi saûn.

Töø loaïi bitum goác thu ñöôïc töø daàu moû ta ñaõ cheá bieán ra nhieàu chuûng loaïi bitum coù nhöõng ñaëc

tính khaùc nhau ñeå phuïc vuï cho nhieàu muïc ñích.

1.3.3. Nhoùm saûn phaåm hoaù hoïc

Töø nguyeân lieäu daàu khí coù theå cheá ra raát nhieàu saûn phaåm phuïc vuï saûn xuaát vaø ñôøi soáng con

ngöôøi, goïi laø saûn phaåm hoaù daàu (Petrochemical Products). Thöïc teá 90% caùc saûn phaåm höõu cô hieän

nay coù nguoàn goác hoaù daàu. Nguoàn nguyeân lieäu ñeå saûn xuaát caùc cheá phaåm hoaù daàu baét nguoàn chuû yeáu

töø taát caû caùc hôïp phaàn cuûa daàu khí. Caùc saûn phaåm hoaù hoïc coù theå chia thaønh nhieàu nhoùm mang tính

naêng söû duïng khaùc nhau :

1.3.3.1. Nhoùm caùc hoaù chaát cô sôû

Ñaây laø nhöõng loaïi hoaù chaát thu ñöôïc töø caùc daây chuyeàn coâng ngheä cheá bieán daàu khí. Chuùng coù

yù nghóa raát quan troïng vì töø chuùng ngaønh coâng nghieäp toång hôïp hoaù daàu ñaõ cheá bieán thaønh nhöõng saûn

phaåm cuoái cuøng raát phong phuù vaø ña daïng, ñoùng goùp raát lôùn vaøo taêng tröôûng cuûa neàn kinh teá quoác daân

cuûa nhieàu quoác gia phaùt trieån treân theá giôùi, ñoàng thôøi goùp phaàn thuùc ñaåy söï tieán boä cuûa khoa hoïc kyõ

thuaät noùi rieâng vaø neàn vaên minh nhaân loaïi noùi chung.

Nhoùm caùc hoaù chaát cô sôû laïi ñöôïc phaân chia thaønh nhieàu nhoùm khaùc nhau, chuû yeáu laø nhoùm

caùc olefin nheï (etylen, propylen, butaylen vaø butadien), nhoùm caùc hydrocacbon thôm ( benzen,

toluen, xylen vaø etybenzen ), nhoùm caùc hydrocacbon olefin naëng, nhoùm axetylen, nhoùm khí toång hôïp

( hoãn hôïp khí CO2 vaø H2 vôùi nhöõng tyû leä khaùc nhau thu ñöôïc töø nguoàn daàu khí), nhoùm parafin loûng,

parafin raén vaø xerezin v.v..

1.3.3.2. Nhoùm caùc saûn phaåm cuoái

Nhöõng saûn phaåm cuoái cuøng cuûa ngaønh coâng nghieäp hoaù daàu laø caùc loaïi chaát deûo, caùc loaïi tô

sôïi toång hôïp, caùc loaïi cao su toång hôïp, caùc loaïi phaân boùn hoaù hoïc, caùc chaát hoaït ñoäng beà maët…

Caùc saûn phaåm cuoái cuøng cuûa ngaønh cheá bieán hoaù daàu coù maët trong haàu heát caùc ngaønh saûn xuaát

cuûa neàn kinh teá quoác daân vaø phuïc vuï moïi maët sinh hoaït cuûa con ngöôøi.

13

Chöông 2:

NHIEÂN LIEÄU TREÂN ÑOÄNG CÔ XAÊNG

2.1. Quaù trình chaùy trong ñoäng cô xaêng :

Ñoäng cô xaêng laø loaïi ñoäng cô ñoát trong ñöôïc duøng phoå bieán, thöôøng laép ñaët cho caùc loaïi oâtoâ,

xe gaén maùy, maùy bay caùnh quaït, maùy caøy, maùy keùo, maùy bôm huùt v.v.. Nhieân lieäu duøng cho loaïi ñoäng

cô naøy laø xaêng oâtoâ, xaêng maùy bay, ñöôïc goïi chung laø xaêng. Ñeå hieåu ñöôïc nhöõng yeâu caàu chaát löôïng

cuûa xaêng, ta caàn phaûi hieåu quaù trình chaùy cuûa xaêng trong ñoäng cô.

2.1.1. Hieän töôïng chaùy bình thöôøng - chaùy kích noå

Ñeå ñôn giaûn chuùng ta xem xeùt ñoäng cô xaêng söû duïng boä cheá hoaø khí. Xaêng töø thuøng chöùa theo

oáng daãn qua baàu loïc roài ñöôïc chuyeån vaøo boä cheá hoaø khí. ÔÛ ñaây xaêng ñi vaøo voøi phun. Trong khi ñoù

khoâng khí beân ngoaøi do söï giaûm aùp suaát trong thì naïp cuûa ñoäng cô seõ ñöôïc huùt vaøo qua baàu loïc khoâng

khí ñi ñeán hoïng khuyeách taùn. Taïi hoïng khuyeách taùn do cheânh leäch aùp suaát, xaêng ñöôïc phun ra khoûi

voøi phun, cuoán theo doøng khoâng khí, xaêng boác hôi, taïo thaønh vôùi khoâng khí hoãn hôïp hôi xaêng vaø phaân

phoái ñeàu trong caùc xy-lanh cuûa ñoäng cô. Trong xy-lanh hôi xaêng bò neùn tôùi moät thôøi ñieåm thích hôïp thì

neán ñieän (bu-gi) ñaùnh löûa, taïi thôøi ñieåm ñoù hoãn hôïp hôi xaêng baét chaùy raát nhanh, Theå tích khí chaùy

trong xy-lanh taêng leân ñaåy pit-toâng xuoáng, coøn khí thaûi theo cöûa xaû ra ngoaøi.

Nhö vaäy quaù trình chaùy cuûa hôi xaêng trong buoàng ñoát cuûa ñoäng cô boä cheá hoaø khí laø moät quaù

trinh chaùy cöôõng böùc, thöïc hieän ñöôïc laø nhôø tia löûa ñieän cuûa bu-gi. Quùa trình chaùy nhö vaäy dieãn ra raát

nhanh, nhöng khoâng phaûi xaûy ra töùc khaéc trong toaøn boä theå tích xy-lanh, maø baét ñaàu chaùy töø bu-gi sau

ñoù chaùy lan daàn ra toaøn boä theå tích xy-lanh, luùc ñoù chu trình chaùy keát thuùc. Toác ñoä lan truyeàn cuûa maët

caàu löûa bình thöôøng laø 20 – 25 m/sec. Vôùi toác ñoä lan truyeàn cuûa maët caàu löûa nhö vaäy, aùp suaát hôi

trong xy-lanh taêng ñeàu ñaën, ñoäng cô hoaït ñoäng bình thöôøng.

Vì moät lyù do khaùch quan naøo ñoù nhö duøng xaêng khoâng ñuùng chaát chaát löôïng yeâu caàu hoaëc caáu

taïo ñoäng cô khoâng ñöôïc chuaån xaùc hoaëc ñieàu kieän laøm vieäc cuûa ñoäng cô khoâng bình thöôøng trong

ñoäng cô. Khi ñoù seõ xuaát hieän chaùy kích noå, töùc laø taïi moät ñieåm naøo ñoù trong xy-lanh duø maët caàu löûa

chöa lan tôùi, hôi nhieân lieäu ñaõ boác chaùy ñoät ngoät vôùi toác ñoä chaùy lan truyeàn nhanh gaáp traêm laàn chaùy

bình thöôøng. Toác ñoä chaùy truyeàn lan khi kích noå leân tôùi 1.500 – 2.500 m/sec. AÙp suaát trong xy-lanh

voït taêng tôùi 160 KG/cm2. Chính söï taêng aùp suaát ñoät ngoät ñoù taïo ra caùc soùng hôi xung ñoäng va ñaäp vaøo

vaùch xy-lanh, phaùt tieáng keâu laùch caùch, maùy noå rung giaät vaø noùng hôn bình thöôøng raát nhieàu.

2.1.2. Trò soá octan cuûa xaêng

Thöïc teá cho thaáy hieän töôïng chaùy kích noå cuûa ñoäng cô xaêng coù quan heä chaët cheõ vôùi thaønh

phaàn hoaù hoïc cuûa xaêng. So saùnh caùc nhoùm hydrocacbon cho thaáy hydrocacbon n-parafin deã bò chaùy

kích noå nhaát, ngöôïc laïi nhoùm hydrocacbon izoparafin vaø hydrocacbon thôm khoù bò kích noå.

Ñeå ñaùnh giaù khaû naêng chaùy kích noå cuûa moät nhoùm hydrocacbon hoaëc moät loaïi xaêng naøo ñoù

ngöôøi ta ñaõ phaùt minh ra moät phöông phaùp thöïc nghieäm döïa treân söï so saùnh quaù trình chaùy cuûa caùc

loaïi nhieân lieäu cuï theå vôùi moät loaïi nhieân lieäu tieâu chuaån, töø ñoù xaùc ñònh moät chæ tieâu chaát löôïng coù teân

laø trò soá octan (TSOT).

TSOT cuûa moät loaïi xaêng caøng cao caøng khoù bò kích noå khi chaùy trong ñoäng cô, nghóa laø xaêng

ñoù coù tính choáng kích noå toát. Ngöôïc laïi TSOT caøng thaáp caøng deã bò chaùy kích noå, loaïi xaêng ñoù coù tính

choáng kích noå keùm.

2.1.2.1 Nhieân lieäu tieâu chuaån ñeå xaùc ñònh trò soá octan

Nhieân lieäu tieâu chuaån ñeå xaùc ñònh trò soá octan bao goám hai hôïp phaàn :

a) Hôïp phaàn n-heptan (n-C7H14) coù coâng thöùc caáu taïo maïch cacbon thaúng

CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3

14

N-heptan coù tính choáng kích noå keùm, quy öôùc heptan coù TSOT baèng khoâng (TSOT = 0)

b) Hôïp phaàn izo-octan (2.2.4 tri metyl pentan) coù coâng thöùc caáu taïo maïch nhaùnh. Izo-octan coù

tính choáng kích noå toát, quy öôùc izo-octan coù trò soá octan baèng 100.(TSOT = 100).

CH3

CH3 – C - CH2 - CH -CH3

CH3 CH3

Khi pha cheá hai hôïp phaàn naøy vôùi nhau theo tyû leä theå tích nhaát ñònh seõ suy ra ñöôïc TSOT cuûa

nhieân lieäu hoãn hôïp ñoù. Ví duï nhieân lieäu tieâu chuaån coù 30% theå tích n-heptan vaø 70% theå tích izo-

octan, coù TSOT baèng 70.

2.1.2.2. Cô sôû phöông phaùp xaùc ñònh TSOT cuûa xaêng

Ñeå xaùc ñònh TSOT cuûa moät loaïi xaêng naøo ñoù, ngöôøi ta ñem loaïi xaêng ñoù chaïy moät ñoäng cô

chuyeân duïng laø maùy ño trò soá octan. Ghi laïi hieân töôïng chaùy kích noå cuûa ñoäng cô taïi nhöõng ñieàu kieän

xaùc ñònh.

Tieáp theo caàn pha cheá moät daõy nhieân lieäu tieâu chuaån coù TSOT khaùc nhau. Laàn löôït duøng caùc

nhieân lieäu chuaån naøy chaïy maùy ño trò soá octan vaø ghi laïi traïng thaùi kích noå cuûa maùy vôùi töøng loaïi

nhieân lieäu tieâu chuaån.

Treân cô sôû so saùnh hieän töôïng chaùy kích noå cuûa loaïi xaêng ñem thöû vôùi caùc nhieân lieäu tieâu

chuaån ñeå tìm ra moät nhieân lieäu chuaån coù hieän töôïng chaùy kích noå gioáng nhö xaêng ñem thöû. Töø ñoù ruùt

ra laø xaêng ñem thöû coù TSOT baèng nhieân lieäu chuaån naøy. Ví duï xaêng ñem thöû chaïy trong maùy ño trò soá

octan coù hieän töôïng chaùy kích noå gioáng nhö nhieân lieäu chuaån coù 26% n- jeptan vaø 74% izo-octan thì

xaêng ñem thöû coù TSOT baèng 74. Caàn chuù yù traùnh nhaàm laãn khi noùi moät loaïi xaêng coù TSOT baèng 74,

nghóa laø noù coù tính choáng kích noå gioáng loaïi nhieân lieäu chuaån coù 74% V laø izo- octan, chöù khoâng phaûi

trong xaêng ñoù coù 74% V laø izo-octan.

2.1.2.3. Caùc loaïi trò soá octan

Treân thöïc teá, tuyø theo phöông phaùp xaùc ñònh ngöôøi ta phaân bieät caùc loaïi trò soá octan sau ñaây:

a) Trò soá octan xaùc ñònh theo phöông phaùp mo-tô (Motor Octan Number – MON). Trò soá MON

theå hieän ñaëc tính cuûa xaêng duøng cho ñoäng cô trong ñieàu kieän hoaït ñoäng treân xa loä, toác ñoä cao nhöng

ñeàu ñaën hoaëc khi ñoäng cô chuyeân chôû naëng.

b) Trò soá octan xaùc ñònh theo phöông phaùp nghieân cöùu

(Research Octan Number – RON).

Trò soá RON theå hieän ñaëc tính cuûa xaêng duøng cho ñoäng hoaït ñoäng trong thaønh phoá, toác ñoä thaáp

laïi hay taêng giaûm ñoät ngoät.

Cuøng moät maãu xaêng, trò soá RON bao giôø cuõng cao hôn MON. Vì vaäy khi noùi TSOT cuûa moät

loaïi xaêng naøo ñoù caàn phaân bieät RON vaø MON ñeå traùnh nhaàm laãn. Hieäu soá cuûa hai trò soá RON vaø

MON(RON – MON) bieåu thò cho söï thay ñoåi tính chaát cuûa xaêng khi ñoäng cô hoaït ñoäng taïi hai ñieàu

kieän khaùc nhau nhö ñaõ noùi ôû treân vaø coù teân laø ñoä nhaïy caûm cuûa xaêng. Ñoä nhaïy caûm cuûa xaêng thaáp coù

nghóa laø loaïi xaêng ñoù ít thay ñoåi khaû naêng chaùy trong caùc ñieàu kieän hoaït ñoäng khaùc nhau cuûa ñoäng cô.

c) Trò soá octan thoâng duïng(Popullar Octan Number – PON).

ÔÛ moät soá nöôùc söû duïng PON baèng trung bình coäng cuûa RON va MON{( RON + MON)/ 2} ñeå ñaëc

tröng cho tính choáng kích noå cuûa xaêng thay vì duøng RON rieâng reõ. Noù ñöa vaøo söû duïng sôùm naêm 1970

nhö laø moät söï thoaû hieäp giöõa RON vaø MON cho muïc ñích quaûng caùo, vaø ñeå giöõ ñöôïc nhöõng khaùch

haøng khoù tính vôùi raát nhieàu thuaät ngöõ khaùc nhau.

2.1.2.4. Quan heä giöõa trò soá octan cuûa xaêng vaø tyû soá neùn cuûa ñoäng cô

Vieäc löïa chon TSOT cuûa xaêng söû duïng phuï thuoäc vaøo tyû soá neùn cuûa ñoäng cô. Ñoäng cô coù tyû soá

neùn cao laø ñoäng cô taïo ra coâng suaát lôùn, ñoøi hoûi loaïi xaêng söû duïng phaûi coù TSOT cao. Neáu ñem duøng

15

loaïi xaêng coù TSOT thaáp seõ gaây ra hieän töôïng kích noå. Neáu duøng xaêng coù TSOT cao hôn yeâu caàu cuûa

ñoäng cô cuõng khoâng toát, gaây laõng phí xaêng, ñoäng cô hoaït ñoäng khoâng oån ñònh, deã noùng maùy. Toùm laïi,

ñeå taïo ra hieän töôïng chaùy bình thöôøng trong buoàng ñoát, khieán ñoäng cô hoaït ñoäng oån ñònh, caàn phaûi söû

duïng xaêng coù TSOT phuø hôïp vôùi tyû soá neùn cuûa ñoäng cô (xem baûng 1).

Baûng 1. Quy ñònh töông quan giöõa tyû soá neùn vaø tyû soá octan

A. Quy ñònh cuûa Taây AÂu

Teân nöôùc Tyû soá neùn cuûa ñoäng cô Trò soá Octan

Min Max Min Max

Anh 8,0 10,5 78,5 101,5

Phaùp 7,8 10,5 80.5 98

Ñöùc 7.8 11,0 82,5 101,0

Italy 8,1 9,5 84,0 102,5

B. Quy ñònh cuûa Lieân Xoâ ( cuõ )

Ñoäng cô Xaêng

Ñöôøng kính xy lanh(mm)

Tyû soá neùn MON RON

100

100

76

92

92

82

76

76

72

82

9,0

8,5

8,8

6,6

7,65

9,0

7,0

7,7

6,5

6,2

89

89

85

72

85

85

72

76

76

66 - 72

95

95

98

-

93

93

-

-

-

-

2.2. Caùc chæ tieâu chaát löôïng cuûa xaêng

Ñeå baûo ñaûm cho ñoäng cô hoaït ñoäng bình thöôøng, xaêng phaûi ñaït döôïc nhöõng yeâu caàu chaát löôïng

döôùi ñaây :

- Coù ñoä bay hôi thích hôïp ñeå ñoäng cô deã khôûi ñoäng vaø vaän haønh moät caùch ñeàu ñaën nhòp nhaøng,

khoâng taïo ra caùc ngheõn hôi, ñaëc bieät vaøo muøa heø, nhieät ñoä moâi tröôøng cao.

- Coù tính choáng kích noå cao, baûo ñaûm cho ñoäng cô laøm vieäc ôû phuï taûi lôùn maø khoâng bò kích noå.

- Coù tính oån ñònh hoaù hoïc toát, khoâng taïo ra caùc hôïp chaát keo nhöïa khi toàn chöùa, khi chaùy

khoâng ñeå laïi nhieàu chaát muoäi than trong buoàng ñoát, khoâng aên moøn caùc chi tieát trong ñoäng cô.

- Khoâng bò ñoâng ñaëc khi nhieät ñoä haï thaáp, khoâng huùt nöôùc vaø khoâng taïo ra caùc tinh theå nöôùc ñaù

khi gaëp laïnh.

Döôùi ñaây seõ coù nhöõng phaân tích chi tieát hôn veà nhöõng yeâu caàu chaát löôïng cuûa xaêng.

16

2.2.1. Tính bay hôi cuûa xaêng

Yeâu caàu xaêng phaûi coù tính bay hôi thích hôïp, neáu xaêng bay hôi quaù deã seõ hoaù hôi ngay treân

ñöôøng oáng daãn, gaây neân hieän töôïng nuùt hôi (ngheõn khí) laøm cho xaêng phun ra laãn boït, khoâng baûo ñaûm

ñuû hôi xaêng cung caáp cho ñoäng cô neân ñoäng cô hoaït ñoäng khoâng oån ñònh, coù theå bò cheát maùy. Trong

vaän chuyeån, bôm huùt, baûo quaûn seõ xaûy ra hao huït töï nhieân lôùn quaù möùc. Xaêng bay hôi keùm (khoù bay

hôi) gaây neân khoù khôûi ñoäng maùy, khoù ñieàu chænh maùy, gaây laõng phí nhieân lieäu do chaùy khoâng heát, taïo

muoäi than laøm baån maùy, laøm loaõng daàu nhôøn gaây hieän töôïng maøi moøn maùy nhieàu hôn möùc bình

thöôøng.

Tính bay hôi cuûa xaêng ñöôïc ñaùnh giaù baèng caùc chæ tieâu phaåm chaát :

- Thaønh phaàn ñieåm soâi

- Aùp suaát hôi baõo hoaø,

- Tyû troïng hay khoái löôïng rieâng.

2.2.1.1. Thaønh phaàn ñieåm soâi cuûa xaêng

Tieâu chuaån xaùc ñinh TCVN 2698 – 1995, ASTM D S6

Chæ tieâu naøy ñöôïc xaùc ñònh trong duïng cuï chöng caát ñaõ tieâu chuaån hoaù. Ñoái vôùi xaêng caàn xaùc ñònh

thaønh phaàn ñieåm soâi nhö sau :

- Ñieåm soâi ñaàu (tsñ hay IBP)

- Ñieåm soâi 10% V



- Ñieåm soâi cuoái (tsc hay FBP).

YÙ nghóa cuûa thaønh phaàn ñieåm soâi :

a) Ñieåm soâi daàu vaø ñieåm soâi 10% ñaëc tröng cho tính khôûi ñoäng maùy, khaû naêng gaây ngheõn hôi

vaø hao huït töï nhieân. Ñieåm soâi ñaàu thaáp hôn quy ñònh caøng nhieàu thì xaêng caøng deã hao huït, caøng khoù

khôæ ñoäng maùy. Ñoái vôùi oâtoâ, vieäc khôûi ñoäng maùy coù lieân quan tôùi nhieät ñoä khoâng k hí vaø t10%V theo

coâng thöùc kinh nghieäm sau :

tmin = ½ t10%V – 50,5

Trong ñoù : - tmin : Nhieät ñoä toái thieåu cuûa khoâng khí, ôû ñoù maùy coù theå khôûi ñoäng.

- t10%V: Ñoä caát 10%.

b) Ñieåm soâi 50% bieåu thò khaû naêng thay ñoåi toác ñoä cuûa maùy. Neáu ñieåm soâi 50% cuûa xaêng cao

quaù quy ñònh, khi taêng toác (taêng ga), löôïng hôi xaêng vaøo maùy nhieàu nhöng ñoát chaùy khoâng kòp do khoù

boác hôi, do ñoù maùy yeáu, ñieàu khieån maùy khoù khaên.

c) Ñieåm soâi 90% laø ñieåm soâi cuoái bieåu thò ñoä bay hôi hoaøn toaøn cuûa xaêng. Neáu ñieåm soâi naøy

lôùn quaù quy ñònh, xaêng khoù bay hôi hoaøn toaøn gaây hieän töôïng pha loaõng daàu nhôøn, laøm maùy deã bò maøi

moøn cuõng nhö laõng phí nhieân lieäu.

Treân cô sôû yù nghóa cuûa thaønh phaàn ñieåm soâi cho thaáy caùc loaïi xaêng phaûi coù ñoä bay hôi thích

hôïp. Theo quy ñònh ñieåm soâi ñaàu khoâng döôùi 35 -40 0C. Ñeå coù theå deã daøng khôûi ñoäng khi ñoäng cô coøn

nguoäi yeâu caàu ôû 60 – 700C xaêng phaûi bay hôi ñöôïc 10% theå tích (10%V). Ñeå xaêng chaùy heát hoaøn toaøn

trong ñoäng cô, yeâu caàu ôû 180 – 1900C xaêng phaûi bay hôi ñöôïc 90%V vaø ôû 195 – 200

0C phaûi bay hôi

hoaøn toaøn.

Neáu ñoái vôùi moät loaïi xaêng thöông phaåm, kieåm tra chaát löôïng ban ñaàu cho thaáy thaønh phaàn caát

ñaït tieâu chuaån quy ñònh, nhöng sau moät thôøi gian vaän chuyeån bôm huùt, baûo quaûn, kieåm tra laïi thaáy

thaønh phaàn nheï ñaõ bay hôi hoaëc do caùc hôïp phaàn nhieân lieäu naêng nhö daàu hoaû, nhieân lieäu diezen ñaõ

laãn vaøo. Khi ñoù neáu tieáp tuïc duøng xaêng naøy chaïy maùy seõ gaây nhieàu taùc haïi nhö ñaõ trình baøy ôû treân.

2.2.1.2. Aùp suaát hôi baõo hoaø Reid

Tieâu chuaån xaùc ñònh TCVN 5731 – 1993, ASTM D 323

17

Laø aùp suaát hôi xaêng ôû traïng thaùi caân baèng vôùi theå loûng trong bom Reid ñöôïc ño taïi nhieät ñoä

xaùc ñònh laø 37,80C (hay 100

0F). AÙp suaát hôi baõo hoaø Reid coù theå bieåu dieãn baèng nhieàu ñôn vò ño aùp

suaát khaùc nhau nhö : Psi, Bar, kPa, mmHg, KG/cm2… Aùp suaát hôi baõo hoaø Reid laø moät trong caùc chæ

tieâu veà tính bay hôi cuûa caùc loaïi xaêng. Döïa vaøo aùp suaát hôi baõo hoaø Reid coù theå ñaùnh giaù nhieân lieäu

veà tính khôûi ñoäng, khaû naêng taïo nuùt hôi, hao huït do bay hôi trong baûo quaûn vaø möùc ñoä nguy hieåm do

chaùy. Aùp suaát hôi baõo hoaø Reid caøng cao thì khaû naêng bay hôi caøng maïnh. Yeâu caàu caùc loaïi xaêng

phaûi coù aùp suaát hôi baõo hoaø Reid phuø hôïp khoâng quaù cao vaø quaù thaáp.

2.2.1.3. Khoái löôïng rieâng vaø tyû troïng (Density & Relative Density)

Tieâu chuaån xaùc ñònh TCVN 3893 – 84, ASTM D 1298,

TCVN 2691 – 78, ASTM D 941,

ASTM D 1217 ASTM D 1480, ASTM D 4052

Khoái löôïng rieâng(Density) ño baèng g/cm3 laø khoái löôïng cuûa moät ñôn vò theå tích.

Tyû troïng (Relative Density) laø tyû soá khoái löôïng rieâng cuûa moät chaát ôû nhieät ñoä naøo ñoù, so vôùi

khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc ôû 40C. Kyù hieäu d1/4, trong ñoù t

0C laø nhieät ñoä taïi ñoù xaùc ñònh tyû troïng tieâu

chuaån ôû 200C kyù hieäu d20/4 hoaëc tyû troïng tieâu chuaån ôû 15

0C kyù hieäu d15/4. ÔÛ Anh, Myõ vaø moät soá nöôùc

laïi duøng tyû troïng ôû 600F ( töông ñöông 15,6

0C), kyù hieäu d60F/60F. Coù nhieàu tieâu chuaån xaùc ñònh tyû troïng

- TCVN 3893 – 84, ASTM D 1298 xaùc ñònh tyû troïng baèng phuø keá (aerometer).

- TCVN 2691- 78, ASTM D 941, ASTM D 1217 xaùc ñònh tyû troïng baèng bình do tyû troïng baèng

bình do tyû troïng mao quaûn (pycnometer) vôùi caùc daïng mao quaûn khaùc nhau.

- ASTM D 1480 xaùc ñònh tyû troïng baèng bình ño tyû troïng mao quaûn, duøng cho chaát loûng nhôùt.

- ASTM D 4052 xaùc ñònh tyû troïng chaát loûng baèng maùy ño tyû troïng hieän soá.

Ñeå suy tyû troïng töø caùc nhieät ñoä khaùc nhau veà tyû trong tieâu chuaån coù coâng thöùc tính hoaëc söû

duïng baûng soá chuyeån ñoåi( xem chöông 11).

D20/4 = dt/4 + (t – 20)

Trong ñoù : t – Nhieät ñoä baát kyø,

- Heä soá ñieàu chænh tyû troïng.

2.2.1.4. Ñoä API (0API – API gravity)

Tieâu chuaån xaùc ñònh ASTM D 287

Ñoä API laø moät chuû tieâu ñaùnh giaù tyû troïng cuûa daàu thoâ vaø caùc saûn phaåm cuûa chuùng theo tieâu

chuaån cuûa vieän daàu moû Hoa Kyø (American Petroleum Institute)

0

API = 141,5

d60

o

F / 60

o

F

Tyû troïng hay 0API bieåu hieän tính bay hôi cuûa moät saûn phaåm daàu moûø. Tyû troïng caøng thaáp (

0API

caøng cao), chöùng toû saûn phaåm caøng nheï, caøng deã bay hôi.

Treân thöïc teá, caùc loaïi saûn phaåm daàu moû coù tyû troïng trong moät phaïm vi naøo ñoù laø hôïp lyù, neáu

vöôït khoûi phaïm vi ñoù chöùng toû tính bay hôi cuûa saûn phaåm ñoù khoâng phuø hôïp, ví duï tyû troïng cuûa xaêng

oâtoâ ôû 150C trong khoaûng 0,700 ñeán 0,740. Trong thöïc teá vieäc xaùc ñònh tyû troïng hoaëc khoái löôïng rieâng

hay 0API cuûa caùc saûn phaåm daàu moû loûng mang yù nghóa thöông maïi nhieàu hôn yù nghóa kieåm ñònh chaát

löôïng.

2.2.2. Trò soá octan cuûa xaêng

Hieän töôïng chaùy cuûa xaêng trong ñoäng cô boä cheá hoaø khí ñaõ ñöôïc trình baøy trong muïc 2.1.1.

Yeâu caàu caùc loaïi xaêng khi chaùy trong ñoäng cô khoâng xaûy ra hieän töôïng kích noå, nghóa laø phaûi coù tính

choáng kích noå toát. Tính choáng kích noå cuûa caùc loaïi xaêng bieåu hieän ôû trò soá octan (xem muïc 2.1.2).

Nguyeân taéc xe maùy laø phaûi duøng loaïi xaêng coù TSOT phuø hôïp vôùi tyû soá neùn cuûa ñoäng cô. Caùc nhaø saûn

xuaát ñoäng cô xe maùy ñeàu coù quy ñònh loaïi xaêng coù TSOT thích hôïp vôùi loaïi ñoäng cô, xe maùy do mình

-131,5

18

saûn xuaát ra. Ñeå taêng TOST cho xaêng, caùc nhaø saûn xuaát söû duïng caùc daây chuyeàn coâng ngheä ngaøy caøng

hoaøn chænh hôn ñeå taïo ra caùc hôïp phaàn coù TSOT cao. Tuy vaäy vaãn chöa giaûi quyeát ñöôïc vaán ñeà, do ñoù

treân thöïc teá ngöôøi ta coøn pha vaøo xaêng nhöõng loaïi phuï gia thích hôïp laøm taêng TSOT cuûa xaêng.

2.2.2.1) Caùc phöông phaùp ñaùnh giaù trò soá octan(RON, MON , PON)

Tieâu chuaån xaùc ñònh TCVN 2703 – 78 , ASTM D 2699 (xaùc ñònh MON)

TCVN 2702 – 78 , ASTM D 2700 (xaùc ñònh RON)

Vieäc xaùc ñònh TSOT cuûa xaêng ñöôïc thöïc hieän trong thieát bò chuyeân duïng vôùi caùc loaïi nhieân

lieäu chuaån. Chæ taïi caùc phoøng thí nghieäm chuyeân nghaønh cuûa caùc cô sôûø saûn xuaát, caùc cô quan kieåm tra

chaát löôïng môùi coù khaû naêng ñaùnh giaù TSOT. Veà nguyeân taéc, caùc nhaø saûn xuaát phaûi baûo ñaûm cung caáp

caùc loaïi xaêng coù TSOT ñuùng vôùi nhaõn hieäu haøng hoaù. Ngöôøi tieâu duøng phaûi ñònh kyø kieåm tra ñaùnh giaù

TSOT cuûa caùc loaïi xaêng löu thoâng treân thò tröôøng. Laøm nhö vaäy seõ baûo ñaûm cho caùc loaïi ñoäng cô, xe

maùy hoaït ñoäng an toaøn, phaùt huy coâng suaát vaø keùo daøi tuoåi hoaït ñoäng cuûa xe maùy.

2.2.2.2. Haøm löông chì (lead)

Tieâu chuaån xaùc ñònh TCVN 6020 – 1995, ASTM D 3341, ASTM D 3237, ASTM D 2599

Trong quaù trình chaùy cuûa hôi xaêng trong buoàng ñoát coù söï taïo thaønh vaø tích tuï caùc hôïp chaát

peoxyt. Nhöõng chaát peoxyt naøy laø nguyeân nhaân daãn tôùi kích noå khi noàng ñoä cuûa chuùng ñaït tôùi moät

giôùi haïn naøo ñoù. Ñeå traùnh hieän töôïng kích noå, ngöôøi ta phaûi ngaên chaän söï tích tuï caùc hôïp chaát peoxyt

ñoù. Moät trong caùc bieän phaùp coù hieäu quaû roõ reät laø pha vaøo xaêng moät hoãn hôïp coù teân laø “nöôùc chì”.

Nöôùc chì laø teân goïi ñôn giaûn hoãn hôïp loûng coù thanh phaàn laø hôïp chaát tetraetyl chuø [Pb(C2H5)4]

vaø bromua etan (BrC2H5) hoaëc dibromua etan (BrC2H4Br). Taùc duïng cuûa tetraetyl chì (TEC) laø phaù

huyû caùc hôïp chaát peoxyt vaø ngaên caûn söï tích luyõ cuûa chöng trong xy-lanh do ñoù traùnh ñöôïc hieän töôïng

kích noå. Nhö vaäy tetraetyl chì coù taùc duïng taêng TSOT cuûa xaêng. Bromua etan hoaëc dibromua etan

ñöôïc goïi laø chaát loâi keùo vì chuùng giuùp cho muoäi chì sau quaù trình chaùy khoâng ñoïng laïi trong xy-lanh,

pit-toâng, bu-gi, xupap… maø theo khoùi xaû ra ngoaøi.

Nöôùc chì coù taùc duïng taêng tính kích noå cuûa xaêng roõ reät, song noù laø chaát ñoäc gaây toån thöông cho

heä thaàn kinh ñoái vôùi ngöôøi bò nhieãm. Vì theá noàng ñoä giôùi haïn cuûa buïi chì trong khoâng khí khoâng cho

pheùp vöôït quaù 0,005 mg/cm3. Cuõng do taùc haïi gaây oâ nhieãm cho moâi tröôøng khí quyeån neân trong voøng

20 – 30 naêm trôû laïi ñaây nhieàu nöôùc treân theá giôùi vaø trong khu vöïc ñaõ daàn daàn haïn cheá vaø ñi ñeán caám

söû duïng xaêng pha chì.

Ñoái vôùi caùc loaïi xaêng pha chì caàn ñaùnh giaù haøm löôïng chì ño ñöôïc baèng g/l. Coù nhieàu tieâu

chuaån xaùc ñònh haøm löôïng chí trong xaêng :

- TCVN 6020 – 1995 töông ñöông ASTM D 3341 xaùc ñònh chì trong xaêng oâtoâ baèng phöông

phaùp ioát mono clorua.

- ASTM D 3237 xaùc ñònh chì trong xaêng baèng phöông phaùp quang phoå haáp thuï nguyeân töû

(Atomic Abserption Spectrosmetry).

- ASTM D 2599 xaùc ñònh chì trong xaêng maùy bay baèng phöông phaùp quang phoå tia X (X

Spectrosmetry).

2.2.2.3. Caùc hôïp chaát chöùa oxy

Töø ñaàu thaäp kyû 70, taïi caùc nöôùc coâng nghieäp phaùt trieån do yeâu caàu loaïi boû xaêng pha chì, ngöôøi

ta ñaõ phaùt kieán vieäc pha vaøo xaêng moät soá hôïp chaát chöùa oxy coù taùc duïng taêng TSOT cho xaêng, ñoù laø

caùc loaïi alcol, ete nhö metanol (CH3OH), etanol (C2H5OH), metyl ter butyl ete (CH3-O-CH9) vieát taét

MTBE, metylt er , amyl ete (CH3-O-C5H11), vieát taét MTAE, v.v…

Nhöõng hôïp chaát naøy cuõng tham gia vaøo cô cheá ngaên caûn söï tích tuï peoxyt, neân haïn cheá hieän

töôïng chaùy kích noå trong ñoäng cô xaêng, chuùng khoâng quaù ñoäc nhö tetraetyl chì. Tuy vaäy vieäc söû duïng

caùc hôïp chaát treân cuõng coù haïn cheá vì nhieät löôïng chaùy cuûa chuùng thaáp, aùp suaát hôi baõo hoøa quaù cao,

moät soá chaát deã gaây taùch lôùp trong xaêng khi bò laãn nöôùc. Do ñoù chæ ñöôïc pheùp pha moät löôïng coù giôùi

19

haïn vaøo trong xaêng. ÔÛ nöôùc ta hieän nay chöa söû duïng caùc loaïi phuï gia naøy. Hieän nay taïi bang

Califonia (Myõ) ñaõ caám pha MTBE vaøo xaêng, do hôïp chaát naøy khoù phaân huyû, tích tuï laïi seõ gaây oâ

nhieãm moâi tröôøng.

2.2.3. Tính oån ñònh hoaù hoïc cuûa xaêng

Tính oån ñònh hoaù hoïc cuûa xaêng bieåu thò ôû khaû naêng xaêng duy trì ñöôïc chaát löôïng ban ñaàu trong

quaù trình bôm huùt, vaän chuyeån, toàn chöùa, baûo quaûn. Ñaùnh giaù tính oån ñònh hoaù hoïc cuûa xaêng baêng caùc

chæ tieâu chaát löôïng : haøm löôïng nhöïa thöïc teá vaø ñoä beàn oxy hoaù.

2.2.3.1. Haøm löông nhöïa thöïc teá (Exitent gum)


Nhöïa thöïc teá laø löôïng caën raén coøn laïi sau khi laøm bay hôi moät theå tích xaêng nhaát ñònh, taïi

nhöõng ñieàu kieän xaùc ñònh, baèng caùch thoåi doøng khoâng khí vaø hôi nöôùc ôû nhieät ñoä quy chuaån qua maøu

xaêng thí nghieäm. Ño baèng mg/100 ml.

Xaêng môùi coù löôïng nhöïa nhoû hôn xaêng ñaõ toàn chöùa baûo quaûn laâu. Haøm löôïng nhöïa taêng laø do

döôùi aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä, aùnh saùng, khoâng khí, kim loaïi… caùc hôïp phaàn keùm oån ñònh coù trong

xaêng bò oxy hoaù taïo ra caùc hôïp chaát keo nhöïa. Caùc loaïi xaêng coù tính oån ñònh hoaù hoïc khaùc nhau tuyø

thuoäc thaønh phaàn cuûa chuùng. Xaêng coù haøm löôïng nhöïa thöïc teá nhoû thì tình oån ñònh toát vaø ngöôïc laïi.

Haøm löôïng nhöïa cuûa caùc loaïi xaêng khoâng vöôït quaù quy ñònh 4 – 5mg/100 ml taïi nôi saûn xuaát

vaø 8 mg/100ml taïi nôi toàn chöùa. Neáu haøm löôïng nhöïa thöïc teá vöôït quaù quy ñònh seõ coù aûnh höôûng

khoâng toát tôùi caùc chæ tieâu chaát löôïng khaùc cuûa xaêng nhö tính choáng kích noå, tính aên moøn vaø bay hôi.

2.2.3.2. Tính oån ñònh oxy hoaù (Oxidation stability)


Tính oån ñònh oxy hoaù ñöôïc ñaùnh giaù baèng phöông phaùp ño chu kyø caûm öùng. Chu lyø caûm öùng laø

khoaûng thôøi gian (ño baèng phuùt) maø trong xaêng khoâng xaûy ra söï keát tuûa vaø vaån ñuïc khi bò oxy hoaù bôûi

oxy cuûa khoâng khí taïi aùp suaát vaø nhieät ñoä xaùc ñònh. Chu kyø caûm öùng cuûa maãu xaêng thí nghieäm caøng

daøi thì tính oån ñònh oxy hoaù cuûa xaêng caøng toát. Neáu xaêng ñöôïc baûo quaûn trong ñieàu kieän khoâng toát, bò

bieán chaát vaø chu kyø caûm öùng seõ taêng leân.

Quy ñònh chu kyø caûm öùng cuûa xaêng oâtoâ khoâng vöôït quaù 240 phuùt.ÔÛ moät soá nöôùc coøn quy ñònh

vaø khoáng cheá chæ tieâu haøm löôïng olefin (% kl) ñeå bieåu hieän cho tính oån ñònh hoaù hoïc cuûa xaêng. Xaêng

coù haøm löôïng olefin cao thì tính oån ñònh hoaù hoïc keùm.

2.2.4. Tính aên moøn kim loaïi cuûa xaêng

Thaønh phaàn chuû yeáu cuûa xaêng laø caùc hôïp chaát hydrocacbon hoaøn toaøn khoâng coù taùc duïng aên

moøn kim loaïi. Tuy vaäy trong xaêng coù chöùa moät löôïng taïp chaát chöa loaïi boû trieät ñeå khoûi xaêng, hoaëc

trong quaù trình vaän chuyeån toàn chöùa xaêng bò nhieãm baån. Nhöõng taïp chaát naøy coù tính aên moøn kim loaïi,

laøm aûnh höôûng tôùi tuoåi hoaït ñoäng cuûa xe maùy, ñoäng cô. Do ñoù caàn kieåm nghieäm caùc chæ tieâu chaát

löôïng naøy.

Ñeå ñaùnh giaù tính aên moøn kim loaïi cuûa caùc loaïi xaêng ngöôøi ta söû duïng caùc chæ tieâu sau ñaây :

2.2.4.1. Kieåm nghieäm aên moøn maûnh ñoàng (Copper strip tarnish)


Kieåm nghieäm naøy nhaèm phaùt hieän söï coù maët cuûa caùc hôïp chaát löu huyønh hoaït ñoäng (löu huyønh

töï do, sunfua, mercaptan) coù maët trong xaêng, döïa vaøo söï thay ñoåi maøu saéc cuûa maûnh ñoàng tieâu chuaån

sau khi ngaâm vaøo xaêng trong 3 giôø ôû nhieät ñoä 500C so vôùi maøu saéc cuûa maûnh ñoàng maãu. Quy ñònh coù

4 caáp maøu saéc töø 1 tôùi 4 :

- Caáp soá 1 coù hai möùc : 1a vaø 1b

- Caáp soá 2 coù 5 möùc : 2a, 2b,2c,2d vaø 2e

- Caáp soá 3 coù 2 möùc : 3a vaø 3b

- Caáp soá 4 coù 3 möùc : 4a, 4b vaø 4c

20

Xaêng toát phaûi ñaït caáp soá 1, Tieâu chuaån naøy cung duøng cho caùc loaïi nhieân lieäu khaùc vôùi nhöõng

quy ñònh veà nhieät ñoä vaø thôøi gian ngaâm maûnh ñoàng khaùc nhau ñoái vôùi töøng loaïi nhieân lieäu cho phuø

hôïp.

2.2.4.2. Haøm löôïng löu huyønh (Total sulfur)


Löu huyønh toång soá ñöôïc xaùc ñònh baèng phaàn traêm khoái löôïng so vôùi maàu xaêng (%kl). Tieâu chuaån

TCVN 2708 – 78 töông ñöông ASTM 1266 laø phöông phaùp ñoát ñeøn ñöôïc duøng cho caùc saûn phaåm daàu

moû nheï, chaùy hoaøn toaøn. Quy ñònh löu huyønh toång soá trong caùc loaïi xaêng oâtoâ khoâng ñöôïc quaù 0,1 –

0,15% kl.

2.2.4.3. Ñoä axit (Total Acid Number – TAN)

Tieâu chuaån xaùc ñònh

TCVN 2695 – 1995, ASTM D 974

TCVN 6325 – 1997, ASTM D 664

Ñoä axit ño baèng löôïng mg KOH ñuû trung hoaø heát löôïng axit höõu cô coù trong 100 ml xaêng

(mg/100ml). Coù moät soá tieâu chuaån xaùc ñònh ñoä axit :

- TCVN 2695 – 1995, ASTM D 974 xaùc ñònh ñoä axit baèng chuaån ñoä theå tích vôùi chaát chæ thò

maøu.

- TCVN 6325 – 1997, ASTM D 664 xaùc ñònh TAN baèng chuaån ño ñieän theá.

TAN cuûa caùc loaïi xaêng khoâng ñöôïc vöôït quaù giôùi haïn cho pheùp, thöôøng laø raát nhoû.

Ngoaøi ra ñeå ñaùnh giaù tính aên moøn kim loaïi cuûa xaêng, ngöôøi ta coøn xaùc ñònh axit vaø bazô tan

trong nöôùc (water/ acid + base), theo GOST 6307 cuûa Lieân Xoâ (cuõ) , laø kieåm nghieäm ñònh tính söï toàn

taïi caùc axit, bazô voâ cô ( tan trong nöôùc) baèng söï ñoåi maøu cuûa chaát chæ thò. Quy ñònh khoâng ñöôïc coù

axit, bazô tan trong nöôùc ôû trong caùc loaïi xaêng.

2.3 Phaân loaïi xaêng oâtoâ

Ñeå phaân bieät caùc loaïi xaêng thöông phaåm duøng cho oâtoâ vaø xe gaén maùy, ngöôøi ta phaân loaïi

chuùng theo trò soá octan. Döôùi ñaây seõ xem xeùt cuï theå veà söï phaân loaïi, nhaõn hieäu vaø quy caùch moät soá

loaïi xaêng oâtoâ ñöôïc söû duïng ôû nöôùc ta vaø chuûng loaïi xaêng ôû caùc nöôùc trong khu vöïc ñeå tieän so saùnh vaø

kham khaûo.

2.3.1.) Treân thò tröôøng theá giôùi, xaêng oâtoâ vaø xe gaén maùy thöôøng ñöôïc phaân laøm 3 loaïi : xaêng

thöôøng, xaêng cao caáp vaø xaêng ñaëc bieät.

a) Xaêng thöôøng laø xaêng coù RON töø 92 trôû xuoáng vaø ñöôïc söû duïng cho caùc ñoäng cô xe oäto taûi,

xe gaén maùy coù tyû soá neùn töø 7 – 8,5. Loaïi xaêng thöôøng naøy cuõng coù theå phaân bieät thaønh 2 nhoùm xaêng

ñöôïc saûn xuaát theo tieâu chuaån khaùc nhau cuûa töøng nöôùc, töøng khu vöïc.

- Xaêng thöôøng coù RON 90 – 92 ñöôïc saûn xuaát chuû yeáu töø ñaàu thaäp nieân 70 trôû laïi ñaây taïi caùc

nöôùc coâng nghieäp phaùt trieån nhö Myõ, Canada, Taây aâu ( Phaùp, Ñöùc, Anh, Haø Lan, Bæ…) vaø Nhaät Baûn

nhaèm thay theá cho loaïi xaêng thöôøng coù TSOT thaáp hôn ( RON = 80 – 86).

Xaêng thöôøng coù RON = 80 – 86 hieän ñöôïc saûn xuaát vaø söû duïng taïi coäng ñoàng caùc quoác gia ñoäc

laäp SNG (Lieân Xoâ cuõ), caùc nöôùc Ñoâng AÂu (BaLan, Hungary, Rumani, Bungari…), ôû caùc nöôùc Chaâu AÙ

nhö Trung Quoác, Singapore, Thaùi Lan, AÁn Ñoä, Ñaøi Loan, Malaisia, Indonesia, Philippin, ôû Chaâu Phi

(tröø Algeria), ôûûø caùc nöôùc Myõ La Tinh vaø Uùc.ÔÛ nöôùc ta cuõng söû duïng loaïi xaêng thöôøng coù RON 80 –

86.

Tröôùc nhöõng naêm 70, Myõ vaø Taây AÂu cuõng saûn xuaát loaïi xaêng naøy, nhöng ñaõ ñình chæ vaø

chuyeån sang loaïi xaêng coù tieâu chuaån cao hôn RON = 90 – 92 vaø vaãn ñöôïc goïi laø xaêng thöôøng.

b) Xaêng cao caáp (super) laø loaïi xaêng coù trò soá RON töø 83 – 100 ñöôïc söû duïng thích hôpï cho taát

caû caùc loaïi xe gaén maùy vaø oâtoâ du lòch ñôøi môùi coù tyû soá neùn töø 8,8 – 10. Tuyø thuoäc khu vöïc vaø ñöôïc

chia thaønh 2 nhoùm :

21

- Xaêng cao caáp coù RON töø 98 – 100 ñöôïc saûn xuaát ôû caùc nöôùc coâng nghieäp phaùt trieån (Myõ,

Taây AÂu, Nhaät Baûn…) chuû yeáu töø nhöõng naêm 70 trôû laïi ñaây.

- Xaêng cao caáp RON baèng 93 – 98 hieän ñöôïc saûn xuaát ôû caùc nöôùc SNG. Ñoâng AÂu, Chaâu AÙ,

Chaâu Phi vaø Myõ La Tinh. Caùc nöôùc coâng nghieäp phaùt trieån tröôùc ñaây cuõng saûn xuaát loaïi xaêng naøy,

sau thaäp nieân 70 chuyeån sang loaïi xaêng RON baèng 98 – 100. Tuy vaäy xaêng RON baèng 101 – 103

duøng cho caùc loaïi xe coù tyû soá neùn treân 10.

Töø ñoù ta thaáy xaêng cuûa moät soá nöôùc coâng nghieäp phaùt trieån coù chaát löôïng cao hôn thò tröôøng

SNG, Chaâu AÙ, Chaâu Phi vaø Myõ La Tinh moät caáp. ÔÛ nöôùc ta coù tieâu chuaån xaêng ñaëc bieät, nhöng RON

chæ ñaït tôùi 95.

2.3.2. Treân thò tröôøng Vieät Nam theo TCVN 5690 – 1998 , döïa treân trò soá octan, xaêng ñöôïc

phaân thaønh 3 loaïi sau :

a) xaêng thöôøng:trò soá octan xaùc ñònh theo phöông phaùp nghieân cöùu khoâng nhoû hôn 83, goïi laø

xaêng 83.

b) Xaêng chaát löôïng cao : coù trò soá octan theo phöông phaùp nghieân cöùu khoâng nhoû hôn 92, goïi

laø xaêng 92.

c) Xaêng daëc bieät : coù trò soá octan theo phöông phaùp nghieân cöùu khoâng nhoû hôn 97, goïi laø xaêng

97.

2.4.1. Yeâu caàu kyõ thuaät xaêng oâtoâ

2.4.1.1.Nhaõn hieäu vaø yeâu caàu kyõ thuaät xaêng oâtoâ pha chì ôû Vieät Nam

ÔÛ Vieät Nam theo tieâu chuaån TCVN 5690 – 1998 quy ñònh veà xaêng pha chì – yeâu caàu kyõ thuaät

(Leaded gasoline – Specification). Döôùi ñaây seõ trích daãn noäi dung chuû yeáu cuûa tieâu chuaån naøy nhö

sau :

a) Phaïm vi aùp duïng

Tieâu chuaån naøy cho xaêng coù pha chì duøng laøm nhieân lieäu cho ñoäng cô xaêng.

b) Tieâu chuaån trích daãn

- TCVN 2694 – 1995 Saûn phaåm daàu moû. Phöông phaùp xaùc ñònh ñoä aên moøn maûnh ñoàng.

- TCVN 2698 – 1995 Saûn phaåm daàu moû. Phöông phaùp xaùc ñònh thaønh phaàn ñieåm soâi.

- TCVN 2715 – 1995 Saûn phaåm daàu moû. Laây maãu thuû coâng.

- TCVN 3891 – 1984 Saûn phaåm daàu moû. Ñong roùt, ghi nhaõn, vaän chuyeån vaø

baûo quaûn.

- TCVN 5731 – 1993 Daàu moû vaø khí ngöng tuï. Phöông phaùp xaùc ñònh aùp

suaát hôi Reid.

- TCVN 6020 – 1995 Saûn phaåm daàu moû : xaêng. Xaùc ñònh haøm löôïng chì. Phöông phaùp

iot mono clorua.

- ASTM D 381 – 94 Phöông phaùp xaùc ñònh haøm löôïng nhuïa thöïc teá trong nhieân lieäu.

Phöông phaùp bay hôi baèng caùch phun.

- ASTM D 525 – 95 Phöông phaùp xaùc ñònh ñoä beàn oxy hoaù cuûa xaêng (phöông phaùp

chu kyø caûm öùng).

- ASTM D 1266 – 95 (95) Phöông phaùp xac` ñònh löu huyønh trong saûn phaåm daàu moû(phöông

phaùp ñoát ñeøn).

- ASTM D 2699 – 95 Phöông phaùp xaùc ñònh ñaëc tính kích noå cuûa nhieân lieäu oâtoâ baèng

phöông phaùp nghieân cöùu.

c) Yeâu caàu kyõ thuaät

Caùc chæ tieâu chaát löôïng xaêng chì ñöôïc quy ñònh trong baûng 2.

d) Phöông phaùp thöû

- Laáy maãu : theo TCVN 2715 – 1995.

22

Baûng 2. Chæ tieâu chaát löôïng xaêng chì

Teân chæ tieâu Xaêng

83

Xaêng

92

Xaêng

97

Phöông phaùp thöû

1. Trò soá octan, khoâng nhoû hôn theo phöông

phaùp nghieân cöùu 83 92 97 ASTM D 2699 – 95

2. Thaønh phaàn soâi phaân ñoaïn

- Ñieåm soâi ñaàu (0C). khoâng lôùn hôn

- 10% V(0C). khoâng lôùn hôn

- 50% V(0C). khoâng lôùn hôn

- 90% V(0C), khoâng lôùn hôn

- Ñieåm soâi cuoái(0C), khoâng lôùn hôn

- Caën cuoái, %V(0C), khoâng lôùn hôn

70

120

190

210

2,0

TCVN 2698 – 95

3. AÊn moøn maûnh ñoàng ôû 500

C/ 3h, khoâng lôùn

hôn N

01 TCVN 2694 - 95

4. Haøm löôïng nhöïa thöïc teá mg/100 ml,

khoâng lôùn hôn

- Khi saûn xuaát

- Toàn chöùa, söû duïng

5

8

ASTM D 381 – 94

5. Ñoä oån ñònh oxy hoaù (min) khoâng nhoû hôn 240 ASTM D 525 – 95

6. Haøm löôïng löu huyønh toång (% kl) khoâng

lôùn hôn 0,15 ASTM D 1266 – 95

7. Haøm löôïng chì (g/l), khoâng lôùn hôn 0,15 TCVN 6020 – 95

8. Aùp suaát hôi baõo hoaø (Reid) ôû 37,8o

43,80 TCVN 5731 – 93

e) Ñoùng roùt, ghi nhaõn, vaän chuyeån vaø an toaøn

Theo TCVN 3891 -1984.

2.4.1.2) Yeâu caàu kyõ thuaät xaêng oâtoâ ôû moät soá nöôùc

Baûng 3. Tieâu chuaån chaát löôïng xaêng cao caáp cuûa Nhaät Baûn

Teân chæ tieâu Tieâu chuaån Möùc ñònh

1. Haøm löôïng löu huyønh (ppm)

2. AÊn moøn maûnh ñoàng (3h / 500C)

3. Nhöïa thöïc teá (mg/100 ml)

4. Haøm löôïng chì (g/l)

5. Aùp suaát hôi baõo hoaø (Psl / 37,80C)

6. Trò soá octan

- MON

- RON

7. Haøm löôïng olefin (% V)

8. Thaønh phaàn ñieåm soâi

- Ñieåm soâi 800C (% V)

- Ñieåm soâi 200OC (% V)

- Ñieåm soâi cuoái (FBP) (0C)

ASTM D 1266

ASTM D 130

ASTM D 381

ASTM D 4935

ASTM D 2700

ASTM D 2699

---

ASDM D 86

max 300,0

max 1

max 4,00

max 0,001

6,40 – 9,25

min 81

min 91,0

max 25,0

min 90,00

min 97,00

max 210,0

23

Baûng 4 : Tieâu chuaån chaát löôïng xaêng cuûa caùc quoác gia SNG

(Lieân Xoâ cuõ)

Teân chæ tieâu Tieâu chuaån

GOST

Möùc quy ñònh

A – 76 A – 93 A – 95

(1) (2) (3) (4) (5)

Haøm löôïng löu huyønh (g/l)



4. Ñoä oån ñònh oxy hoaù (min)

5.Aùp suaát baõo hoaø

(kPa/37,80C)

6. Trò soá octan - MON

-RON

7. Axit toång (mg KOH/100 ml)

8. Nöôùc vaø taïp chaát cô hoïc

9. Axit vaø bazo trong nöôùc

10. Thaønh phaàn ñieåm soâi (0C)

- Ñieåm soâi ñaàu (IBP)

- Ñieåm soâi 50%V

- Ñieåm soâi cuoái (FBP)

G. 19121

G. 1567

G. 4039

G. 1756

G. 8226

G. 511

G. 5985

G. 6370

G. 6307

ASTM D 86

max 0,1

max 3,0

max 0,013

min 1200

66,7-99,3

min 76

-

max 1,0

khoâng

khoâng

min 35,0

max 115,0

max 195,0

0,1

5,0

0,013

1200

66,7-99,3

85

93

0,8

khoâng

khoâng

35,0

115,0

205,0

0,1

5,0

0,013

900

66,7-993

85

95

2,0

khoâng

khoâng

30,0

120,0

205,0

Baûng5:Chæ tieâu chaát löôïng xaêng cao caáp vaø xaêng ñaëc bieät (khoâng chì) cuûa Trung Quoác

Teân chæ tieâu Tieâu chuaån Cao caáp 93 Ñaëc bieät 95

1. Haøm löôïng löu huyønh (%kl)

2. AÊn moøn maûnh ñoàng (3h /500C)



5. Ñoä oån ñònh oxy hoaù (min)

6. Aùp suaát hôi baõo hoaø (Psi/37,80C)

7. Trò soá octan RON

8. Thaønh phaàn ñieåm soâi (OC)



- Ñieåm soâi cuoái (FBP)

ASTM D 1266

ASTM D 130

ASTM D 381

SY – 224295

ASTM D 525

ASTM D 323

ASTM D 2699

ASTM D 86

max 0,05

max 1

max 5,00

max 0,001

min 480,00

max 9,00

min 92,6

max 70,0

max 120,0

max 205,0

0,005

1

5,00

0,01

480,00

9,00

94,6

70,0

120,0

205,0

24

Baûng 6:Phaåm chaát xaêng oâtoâ khoâng coù chì ôû moät soá nöôùc trong khu vöïc

Teân chæ tieâu Teân nöôùc

Singapor Malaysia Thai Lan Hong

Kong

1. Trò soá octan

RON

MON


3. Aùp suaát hôi baõo hoaø (Kpa/37,80C)

4. Haøm löông löu huyønh (%kl)

5. AÊn moøn maûnh ñoàng (3h/500C)

6. Haøm löôïng MTBE (%kl)

7. Benzen (%V)

8. Thaønh phaàn ñieåm soâi (0C)

- ñieåm soâi 10%V



- ñieåm soâi cuoái

9. Thôøi kyø caûm öùng

min 98

min 86

max

0,005

60 – 70

max 0,1

max N01

-

-

max 74

max 120

max 190

max 225

240

min 97

min 85

max

0,013

max 62

msc 0,1

max N01

5,5-11,0

-

max 70

max 100

max 170

max 200

360

min 98

min 87

max

0,003

-

max 0,05

max N01

-

-

max 70

max 100

max 180

max 205

300

min 98

min 87

max

0,003

-

max 0,05

max N01

-

-

max 70

max 100

max 180

max 205

300

2.4.2 . Döï baùo chaát löôïng xaêng oâtoâ

Xu höôùng phaåm chaát cuûa xaêng oâtoâ hieân nay laø giaûm daàn tetraetyl chì pha vaøo xaêng, tieán daàn

tôùi khoâng duøng xaêng pha chì, caèng caùch caûi tieán caùc quy trình coâng ngheä nhaèm saûn xuaát ra caùc loaïi

xaêng coù TSOT cao, khoâng caàn thieát phaûi pha phuï gia choáng kích noå. Ñoàng thôøi cuõng coù xu höôùng

giaûm aùp suaát hôi, giaûm haøm löôïng hydrocacbon thôm, haøm löôïng benzen, löu huyønh vaø taêng trò soá

octan. Ngoaøi ra do nhu caàu baûo veä moâi tröôøng cuõng coù xu höôùng caûi tieán kyõ thuaät ñeå thay theá xe maùy

chaïy baèng LPG.

Xu höôùng ñoù ñaùp öùng nhu caàu baûo veä moâi tröôøng cuõng nhö nhu caàu taêng phaåm chaát xaêng cho

caùc loaïi xe ñôøi môùi coù tyû soá neùn cao. ÔÛ Myõ naêm 1984 haøm löôïng chì trong xaêng cho pheùp laø 0,29 g/l

vaø vaøo thaäp nieân 90 ñaõ loaïi boû hoaøn toaøn xaêng pha chì.

ÔÛ Taây AÂu, Nhaät Baûn tình hình cuõng töông töï. ÔÛ Lieân Xoâ (cuõ) vaøo nhöõng thaäp nieân 70 – 80

xaêng coù haøm löôïng chì khaù cao 0,41 – 0,82 g/l tôùi nay cuõng haï xuoáng möùc thaáp laø 0,013 g/l (xem baûng

6).

Taïi khu vöïc Chaâu AÙ, ñi ñaàu trong vieäc loaïi boû xaêng pha chì laø Nhaät Baûn, ngay töø naêm 1970 ôû

Nhaät Baûn ñaõ quy ñònh haøm löôïng chì khoâng quaù 0,033 g/l. tôùi nay Nhaät Baûn hoaøn toaøn khoâng duøng

xaêng pha chì. Tieáp theo Nhaät Baûn laø Haøn Quoác, Ñaøi Loan, Singapor, Thaùi Lan vaø Malaysia. Tôùi naêm

2000 caùc nöôùc naøy loaïi boû hoaøn toaøn xaêng pha chì

Vieäc söû duïng xaêng khoâng pha chì coøn coù yù nghóa kinh teá, theo thoáng keâ cho thaáy ñoäng cô duøng

xaêng khoâng pha chì tieát kieäm nhieân lieäu ñaït tôùi 4 – 5% so vôùi duøng xaêng pha chì. Tuy vaäy vieäc

chuyeån ñoåi töø xaêng pha chì sang xaêng khoâng pha chì phaûi tieán haønh töøng böôùc cho phuø hôïp vôùi ñieàu

kieän kinh teá vaø xaõ hoäi. Theo thoáng keâ cuûa Boä Thöông Maïi nöôùc ta, hieän nay trong nöôùc coøn 70% toång

soá oâtoâ thích hôïp vieäc chaïy xaêng baèng chì, Haøm löôïng chì trong xaêng cuõng giaûm daàn tôùi möùc toái thieåu.

Ngoaøi ra ñeå taêng theâm taùc duïng veä sinh an toaøn vaø baûo veä moâi tröôøng, cuõng caàn phaûi chuù yù daàn tôùi

vieäc haïn cheá haøm löôïng benzen coù trong xaêng nhö caùc nöôùc trong khu vöïc ñaõ thöïc hieän,.

25

Chöông 3 :

NHIEÂN LIEÄU ÑIEÂZEN

Ñoäng cô ñieâzen coøn goïi laø ñoäng cô “neùn chaùy”, laø moät loaïi ñoäng cô ñoát trong ñöôïc söû duïng khaù

phoå bieán cho caùc loaïi xe oâtoâ, taøu thuûy, xe löûa, maùy phaùt ñieän, maùy bôm … coù nguyeân lyù hoaït ñoäng

hoaøn toaøn khaùc vôùi ñoäng cô boä cheá hoøa khí. Trong ñoäng cô ñieâzen khoâng coù ñaùnh löûa ( bougi ) ñeå ñoát

chaùy hoãn hôïp khí. Söï chaùy cuûa hoãn hôïp khí trong buoàng ñoát ñoäng cô ñieâzen laø söï töï chaùy. Ñeå hieåu

ñöôïc moái quan heä giöõa söï hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô ñieâzen vôùi chaát löôïng nhieân lieäu ñieâzen, tröôùc tieân

caàn tìm hieåu baûn chaát söï chaùy cuûa hôi nhieân lieäu trong buoàng ñoát cuûa ñoäng cô ñieâzen .

3.1. Quaù trình chaùy trong ñoäng cô ñieâzen

Trong quaù trình vaän haønh ñoäng cô ñieâzen coù theå quan saùt thaáy trong nhöõng ñieàu kieän cuï theå

khaùc nhau , hai hieän töôïng chaùy hoaøn toaøn traùi ngöôïc : hieän töôïng chaùy bình thöôøng vaø chaùy khoâng

bình thöôøng cuûa ñoäng cô. Moät trong nhöõng nguyeân nhaân daãn tôùi chaùy khoâng bình thöôøng laø do vieäc söû

duïng nhieân lieäu khoâng ñuùng qui ñònh hoaëc khoâng ñaûm baûo chaát löôïng . Tröôùc heát caàn tìm hieåu ñöôïc

hai hieän töôïng chaùy cuûa hôi nhieân lieäu trong ñoäng cô .

3.1.1 Quaù trình chaùy bình thöôøng vaø khoâng bình thöôøng cuûa ñoäng cô ñieâzen

Trong xilanh cuûa ñoäng cô ñieâzen, pit-toâng neùn khoâng phaûi hoãn hôïp khoâng khí vôùi nhieân lieäu

maø neùn khoâng khí cho ñeán khi ñaït nhieät ñoä caàn thieát. Luùc naøy hôi nhieân lieäu ñöôïc phun söông tröïc

tieáp vaøo buoàng ñoát. Trong moâi tröôøng coù aùp suaát vaø nhieät ñoä cao nhieân lieäu seõ töï boác chaùy maø khoâng

caàn coù tia löûa cuûa bu-gi. Khi hôi nhieân lieäu ñieâzen töï buøng chaùy , ñoäng cô baét ñaàu laøm vieäc theo ñuùng

nhöõng chu kì cuûa ñoäng cô ñoát trong. Ñeå ñoäng cô hoaït ñoäng ñöôïc thì nhieät ñoä cuûa khoâng khí vaøo cuoái

thì neùn ( chính xaùc hôn laø ôû ñieåm baét ñaàu phun nhieân lieäu ) phaûi cao hôn nhieät ñoä töï chaùy cuûa nhieân

lieäu coù nhö vaäy nhieân lieäu môùi coù khaû naêng töï boác chaùy.

Thöïc teá cho thaáy hieän töôïng töï chaùy cuûa hôi nhieân lieäu khoâng xaûy ra töùc thì ngay sau khi baét

ñaàu phun nhieân lieäu vaøo buoàng ñoát maø coù moät khoaûng thôøi gian giöõa luùc baét ñaàu phun vaø luùc baét ñaàu

chaùy . Trong khoaûng thôøi gian ngaén nguûi aáy kòp xaûy ra söï oâxy hoùa caùc thaønh phaàn trong hôi nhieân lieäu

. Khoaûng thôøi gian ñoù ñöôïc goïi laø thôøi gian chaùy treã hay thôøi gian caûm öùng. Keát thuùc thôøi gian naøy, söï

chaùy trong buoàng ñoát môùi baét ñaàu.

3.1.1.1. Quaù trình chaùy bình thöôøng

Neáu hôi nhieân lieäu coù nhieät ñoä töï chaùy thích hôïp , deã töï beùn chaùy , thôøi gian chaùy treã ñuû ngaén

thì khi baét ñaàu chaùy hôi nhieân lieäu tích tuï trong buoàng chaùy khoâng quaù nhieàu , hieän töôïng chaùy xaûy ra

bình thöôøng , aùp suaát , nhieät ñoä buoàng chaùy taêng leân ñeàu ñaën . Chu kì laøm vieäc cuûa ñoäng cô cöù tieáp

tuïc moät caùch eâm ñeàm, khoâng bieåu hieän truïc traëc, coâng suaát maùy ñaûm baûo theo ñuùng thieát keá. Tröøông

hôïp naøy goïi laø chaùy bình thöôøng.

3.1.1.2. Quaù trình chaùy khoâng bình thöôøng

Neáu hôi nhieân lieäu khoù töï chaùy, Thôøi gian caûm öùng keùo daøi, laøm cho hôi nhieân lieäu tích luõy

khaù nhieàu trong buoàng chaùy, nhö vaäy khi baét ñaàu töï chaùy, hôi nhieân lieäu seõ chaùy moät caùch maõnh lieät,

laøm aùp suaát nhieät ñoä buoàng chaùy taêng ñoät ngoät, gaây soùng aùp suaát va ñaäp vaøo vaùch xy-lanh, taïo tieáng

ñoäng laùch caùch.ñoäng cô xaû ra khoùi ñen … Ñoù laø taát caû nhöõng bieåu hieän cho quaù trình chaùy khoâng bình

thöôøng, gioáng nhö hieän töôïng chaùy kích noå cuûa hôi xaêng trong ñoäng cô xaêng .

Taùc haïi cuûa hieän töôïng chaùy khoâng bình thöôøng gaây ra cho ñoäng cô ñieâzen cuõng nhö ñoái vôùi

ñoäng cô xaêng .

26

3.1.2. Trò soá xetan nhieân lieäu

Ñeá ñaùnh giaù tính töï chaùy cuûa nhieân lieäu ngöôøi ta söû duïng trò soá xetan. Nhieân lieäu coù trò soá

xetan ( TSXT ) cao thì nhieät ñoä töï chaùy thaáp, tính töï chaùy toát, deã töï chaùy trong buoàng ñoát cuûa ñoäng cô

vaø ngöôïc laïi .

TSXT cuûa moät loaïi nhieân lieäu ñieâzen ñöôïc xaùc ñònh trong maùy ño trò soá xetan, döïa vaøo söï so

saùnh söï töï beùn chaùy truøng laëp cuûa nhieân lieäu thí nghieäm vôùi caùc maãu chuaån töông töï nhö xaùc ñònh trò

soá octan .

3.1.2.1 Nhieân lieäu chuaån ñeå xaùc ñònh TSXT : laø nhöõng hoãn hôïp coù tyû leä xaùc ñònh cuûa hai hoãn

hôïp thaønh phaàn laø n-xetan ( n- C16H34 ) vaø metyl naphtalen ( C10H7CH3 ) .

N- xetan coù coâng thöùc caáu taïo maïch thaúng. Chaát naøy deã töï chaùy, quy öôùc coù trò soá xetan baèng

100 ( TSXT = 100 ).

CH3 – ( CH2 )14 – CH3

n-xetan

- metyl naphtalen coù coâng thöùc caáu taïo laø hai voøng thôm ngöng tuï vôùi moät nhoùm metyl . Chaát

naøy raát khoù töï chaùy, coù nhieät ñoä töï chaùy cao, quy öôùc TSXT baèng khoâng ( TSXT = 0 )

Hoãn hôïp cuûa hai chaát naøy seõ coù TSXT baèng soá % theå tích cuûa chaát n-xetan trong hoãn hôïp. Ví duï

moät hoãn hôïp coù 45% theå tích n – xetan vaø 55% theå tích - metyl naphtalen thì coù TSXT baèng 45.

3.1.2.2. Cô sôû phöông phaùp xaùc ñònh trò soá xetan cuûa nhieân lieäu ñieâzen

Cho nhieân lieäu ñieâzen thí nghieäm caàn ño TSXT vaøo thieát bò xaùc ñònh . Ghi nhaän traïng thaùi töï

chaùy cuûa nhieân lieäu ñem thö . Cho töøng nhieân lieäu tieâu chuaån coù TSXT khaùc nhau vaøo thöû trong thieát

bò vaø cuõng ghi nhaän traïng thaùi töï chaùy cuûa nhieân lieäu chuaån naøy . So saùnh traïng thaùi cuûa nhieân lieäu

thöû vôùi caùc nhieân lieäu chuaån ñeå tìm ra traïng thaùi töï chaùy gioáng nhau cuûa nhieân lieäu thöû vôùi moät nhieân

lieäu chuaån naøo ñoù . Töø ñoù suy ra nhieân lieäu thöû coù TSXT baèng vôùi TSXT cuûa nhieân lieäu chuaån naøy .

3.1.2.3 Trò soá xetan cuûa caùc nhoùm hydrocacbon

Caùc nhoùm hydrocacbon coù trong nhieân lieäu ñieâzen coù TSXT khaùc nhau. Veà söï bieán thieân TSXT

caùc nhoùmhydrocacboncoù theå toùm taét nhö sau :

- Khi coù cuøng moät soá nguyeân töû cacbon trong maïch thì hydrocacbon n-parafin coù TSXT cao nhaát

, roài tôùi hydrocacbon naphten, hydrocacbon daïng izo coù TSXT thaáp hôn, coøn hydrocacbon thôm coù

TSXT thaáp nhaát.

- Trong cuøng moät daõy ñoàng ñaúng hydrocacbon, maïch cacbon caøng daøi TSXT caøng cao.

Trong baûng 12 daãn ra TSXT cuûa moät soá hydrocacbon

CH3

- metyl naphtalen

27

Baûng 7 : Trò soá xetan cuûa moät soá hydrocacbon

Teân hydrocabon Coâng thöùc TSXT

1. Nhoùm n – prafin

n-Decan

n-Xetan

2. Nhoùm naphten

Decalen

Metyl dipropyldecalyl metan

3. Nhoùm thôm

Metyl naphtalen

Octyl naphtalen

C10H22

C16H34

C10H20

C10H17 C8H17

C10H7CH3

C10H7C8H17

76,9

100,0

48,0

21,0

0

18,0

3.1.2.4. Quan heä giöõa TSXT cuûa nhieân lieäu vaø soá voøng quay cuûa ñoäng cô

Tuyø thuoäc thaønh phaàn hoaù hoïc , caùc loaïi nhieân lieäu ñieâzen coù TSXT khaùc nhau , nghóa laø coù khaû

naêng töï chaùy khaùc nhau . Muoán ñoäng cô ñieâzen hoaït ñoäng bình thöôøng , baøo ñaûm coâng suaát , ñoøi hoûi

nhieân lieäu ñieâzen phaûi coù TSXT phuø hôïp vôùi soá voøng quay ñoäng cô :

Toác ñoä ñoäng cô TSXT

- Döôùi 500 voøng/phuùt 30-40

- 500-1000 voøng/phuùt 40-50

- Treân 1000 voøng/phuùt Treân 50

Khi söû duïng nhieân lieäu ñieâzen TSXT coù phuø hôïp vôùi soá voøng quay ñoäng cô , ñoäng cô laøm vieäc

eâm ñeàm , ñaït coâng suaát ñuùng thieát keá . Neáu TSXT cuûa nhieân lieäu ñieâzen khoâng phuø hôïp vôùi soá voøng

quay , ñoäng cô laøm vieäc khoâng bình thöôøng . Khi TSXT thaáp hôn yeâu caàu ñoäng cô laøm vieäc khoù khaên

, maùy noùng coâng suaát giaûm . Khi TSXT nhieân lieäu cao hôm möùc yeâu caàu , hôi nhieân lieäu töï chaùy quaù

nhanh neân chaùy khoâng hoaøn toaøn , xaû khoùi ñen ,tieâu hao nhieân lieäu , laøm baån maùy vaø gaây oâ nhieãm

moâi tröôøng .

Thoâng thöôøng caùc loaïi nhieân lieäu ñieâzen coù TSXT vaøo khoaûng 40-50 söû duïng toát trong ñoäng cô

hoaït ñoäng muøa heø vaø TSXT khoaûng 50-55 toát cho ñoäng cô laøm vieäc muøa ñoâng .

3.2 Thaønh phaàn cuûa nhieân lieäu ñieâzen

Coù nhieàu loaïi ñoäng cô ñieâzen , ñöôïc chia thaønh ba nhoùm . Phuø hôïp vôùi ba nhoùm ñoäng cô naøy coù

ba nhoùm nhieân lieäu ñieâzen khaùc nhau veà tính chaát .

_ Nhoùm ñoäng cô ñieâzen cao toác, coù soá voøng quay lôùn treân 1000 voøng/phuùt duøng cho caùc loaïi oâtoâ

buyùt , oâtoâ taûi , maùy noâng nghieäp … Caùc loaïi ñoäng cô naøy ñoøi hoûi nhieân lieäu coù phaïm vi ñoä soâi thaáp ,

chaát löôïng cao

28

_ Nhoùm ñoäng cô coù soá voøng quay trung bình 500 – 1000 voøng /phuùt , duøng cho taøu hoûa , xe lu ,

xe uûi , xe laøm ñöôøng , ñoäng cô ñieâzen tónh taïi , ñoäng cô phuø trôï treân taøu bieån … Nhieân lieäu phuø hôïp

cho nhöõng ñoäng cô naøy coù phaïm vi ñoä soâi cao hôn vaø ñoä nhôùt cuõng lôùn hôn .

_ Nhoùm ñoäng cô coù soá voøng quay thaáp döôùi 500 voøng/phuùt duøng cho taøu thuûy , caùc nhaø maøy ñieän

… Nhieân lieäu cho ñoäng cô loaïi naøy khaù naëng , bao goàm caû moät phaàn nhieân lieäu ñoát loø .

Nhieân lieäu ñieâzen khoâng nhöõng ñöôïc duøng trong caùc ñoäng cô ñieâzen maø coøn duøng trong caùc

tuabin hôi taøu thuûy. Thaønh phaàn chuû yeáu cuûa nhieân lieäu laø caùc hôïp chaát hydrocacbon coù trong caùc

phaân ñoaïn gas oil, trung bình vaø naëng trong quaù trình chöng caát tröïc tieáp daàu moû. Phaïm vi ñoä soâi cuûa

phaân ñoaïn gavaøo khoaûng 200 – 360oC( cuõng coù theå môû roäng theâm tuyø theo yeâu caàu saûn xuaát ) .

Ngoaøi caùc phaân ñoaïn gas oil cuûa chöng caát tröïc tieáp , coøn duøng caùc phaân ñoaïn gas oil cuûa quaù trình

cheá bieán thöù caáp khaùc nhö cracking, hydrocracking, nhieät phaân coác hoaù .

Veà baûn chaát hoùa hoïc, nhieân lieäu ñieâzen laø hoãn hôïp hydrocacbon coù ñoä soâi phuø hôïp vôùi phaïmvi

ñoä soâi cuûa phaân ñoaïn gas oil noùi ôû treân. Thaønh phaàn toát nhaát cho nhieân lieäu ñieâzen laø caùc

hydrocacbon n – prafin. Caùc hydrocacbon daïng napthten vaø maïch nhaùnh coù chaát löôïng keùm hôn vaø

keùm chaát löôïng nhaát laø hydro cacabon thôm.

Nhö vaäy veà baûn chaát hoùa hoïc, nhieân lieäu ñieâzen phuø hôïp vôùi caùc hôïp phaàn hydrocacbon traùi

ngöôïc vôùi caùc hôïp phaàn trong xaêng . Nguyeân nhaân söï khaùc nhau ñoù chính laø söï khaùc nhau veà nguyeân

lyù laøm vieäc cuûa ñoäng cô xaêng vaø ñoäng cô ñieâzen. Vì nguyeân nhaân ñoù, trong coâng taùc vaän chuyeån , baûo

quaûn caàn traùnh khoâng ñeå hai loaïi nhieân lieäu naøy laãn vaøo nhau. Söï troän laãn hai loaïi nhieân lieäu vaøo

nhau seõ daãn tôùi hoaït ñoäng khoâng bình thöôøng trong caû hai loaïi ñoäng cô .

Ngoaøi ra trong nhieân lieäu ñieâzen coøn coù chöùa moät soá phuï gia nhaèm caûi thieän phaàn naøo chaát

löôïng nhieân lieäu nhö phuï gia caûi thieän trò soá xetan, phuï gia choáng ñoâng .v.v…

3.3. Caùc chæ tieâu chaát löôïng cuûa daàu ñieâzen ( Diesel Oil – DO )

Ñeå ñoäng cô ñieâzen hoaït ñoäng oån ñònh , ñoøi hoûi nhieân lieäu ñieâzen phaûi ñaûm baûo caùc chi tieâu chaát

löôïng nhö sau :

_ Tính töï chaùy phuø hôïp

_ Ñoä bay hôi thích hôïp

_ Tính löu chuyeån toát trong moïi ñieàu kieän thôøi tieát

_ Khoâng gaây aên moøn , baøo moøn maùy

_ Baøo ñaûm tính an toaøn chaùy noå

3.3.1. Chæ soá Xetan cuûa nhieân lieäu

Tính chaùy cuûa nhieân lieäu ñieâzen bieåu thò khaû naêng töï chaùy thoâng qua chi tieâu chaát löôïng vaø trò

soá xeâtan ( xem muïc 3.1.2 ). Trò soá xetan cuûa nhieân lieäu ñieâzen coù theå ñöôïc xaùc ñònh baèng phöông

phaùp thöïc nghieäm hay tính toaùn.

3.3.1.1 Trò soá xetan xaùc ñònh baèng phöông phaùp thöïc nghieäm .


Phöông phaùp thöïc nghieäm xaùc ñònh trò soá xetan chæ coù theå tieán haønh trong thieát bò chuyeân duøng

vôùi caùc loaïi nhieân lieäu tieâu chuaån. Loaïi thieát bò chuyeân duøng naøy laø moät daïng ñoäng cô ñieâzen ñaëc bieät

cho pheùp ta quan xaùc ñöôïc hieän töôïng chaùy trong ñoäng cô. Thieát bò ño TSXT chæ coù ôû caùc phoøng thí

29

nghieäm nôi saûn xuaát hoaëc caùc cô sôû tieâu chuaån ño löôøng quoác gia . Cuõng nhö trò soá octan cuûa xaêng ,

nhaø saûn xuaát phaûi baûo ñaûm saûn xuaát ra caùc loaïi nhieân lieäu ñieâzen coù TSXT thích hôïp cho caùc loaïi

ñoäng cô , xe maùy ñieâzen. Trong kinh doanh , ngöôøi cung caáp phaûi ñaûm baûo ñuùng caùc chuûng loaïi ,

nhaõn hieäu ñieâzen , tuyeät ñoái traùnh nhaèm laãn veà nhaõn hieäu hoaëc khoâng baûo ñaûm chaát löôïng nhieân lieäu

, gaây neân taùc haïi cho ngöôøi söû duïng ñoäng cô vaø xe maùy .

3.3.1.2 .Trò soá xetan xaùc ñònh giaùn tieáp qua tính toaùn


Khi khoâng coù ñieàu kieän xaùc ñònh TSXT trong thieát bò ño trò soá xetan, coù theå xaùc ñònh giaùn tieáp

qua ñieåm soâi 50% V vaø oAPI theo coâng thöùc :

TSXT = 454,74 – 1641,416 D + 774,74 D2 – 0,554 B + 97,803 (log B)

2

Trong ñoù : D : Tæ troïng cuûa nhieân lieäu ñieâzen d15/15

B : Ñieåm soâi 50% V ño baèng o

C.a1

Cuõng coù theå tính TSXT theo coâng thöùc sau :

TSXT = - 420,34 + 0,016 G2 + 0,192 G log M + 65,01 (log M)

2 – 0,0001809 M

2

Trong ñoù : G : Ñoä oAPI

M : Ñieåm soâi 50% Vño baèng oF .

Cuõng coù theå khoâng caàn tính baèng coâng thöùc maø söû duïng bieåu ñoà quan heä giöõa oAPI vaø ñieåm soâi

50% V ñeå xaùc ñònh TSXT cuûa nhieân lieäu ñieâzen .

3.3.2.Tính bay hôi cuûa nhieân lieäu :

Tính bay hôi cuûa nhieân lieäu ñieâzen aûnh höôûng raát lôùn ñeán söï taïo thaønh hoãn hôïp vaø khoâng khí .

Khi quaù trình taïo hoãn hôïp chaùy thöïc hieän ñeàu ñaën, ñoäng cô seõ hoaït ñoäng bình thöôøng vaø oån ñònh .Khi

quaù trình taïo hoãn hôïp chaùy xaûy ra thaát thöôøng seõ laøm cho hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô bò truïc traëc . Ñeå

ñaùnh giaù ñoä bay hôi cuûa nhieân lieäu ñieâzen , cuõng nhö xaêng, ngöôøi ta xaùc ñònh thaønh phaàn ñieåm soâi , tæ

troïng vaø moät chæ tieâu coù quan heä tôùi tæ troïng laø maøu saéc nhieân lieäu . Khoâng xaùc ñònh aùp suaát hôi baûo

hoaø, do trong nhieân lieäu ñieâzen khoâng caùc thaønh phaàn hydrocacbon nheï .

3.3.2.1 Thaønh phaàn ñieåm soâi

Tieâu chuaån xaùc ñònh , TCVN 2698-1995 , ASTM D 86 .

Chæ tieâu chaát löôïng naøy ñöôïc xaùc ñònh trong duïng cuï chöng caát ñaõ tieâu chuaån hoùa . Ñoái vôùi

nhieân lieäu ñieâzen caàn xaùc ñònh thaønh phaàn ñieåm soâi nhö sau :

_ Ñieåm soâi 10% V



Thaønh phaàn ñieåm soâi cuûa nhieân lieäu ñieâzen coù yù nghóa thöïc teá khi söû duïng .

a) Ñieåm soâi 10% V bieåu thò cho thaønh phaàn nheï ñieâzen . Yeâu caàu thaønh phaàn naøy chæ chieám moät

tæ leä thích hôïp . Thöïc teá yeâu caàu t10% khoâng thaáp hôn 200oC .Neáu t10% thaáp hôn 200

oC , chöùng toû trong

nhieân lieäu ñieâzen coù tæ leä hôïp phaàn nheï cao, khi chaùy seõ laøm taêng nhanh aùp suaát , ñoäng cô laøm vieäc

quaù “cöùng” , deã daãn tôùi chaùy kích noå .Neáu phaàn nheï quaù nhieàu khieán söï phun söông khoâng toát , giaûm

30

tính ñoàng nhaát cuûa hoãn hôïp chaùy , laøm cho khí chaùy taïo nhieàu khoùi ñen , taïo muoäi laøm baån laøm baån

maùy vaø pha loaõng daàu nhôøn , ñoäng cô laøm vieäc keùm coâng suaát, giaûm tuoåi thoï .

b)Ñieåm soâi 50% V aûnh höôûng ñeán tính khôûi ñoäng maùy nhieân lieäu t50% thích hôïp ( khoâng vöôït

quaù 280oC ) seõ khieán ñoäng cô khôûi ñoäng deã daøng.

c)Ñieåm soâi 90% V bieåu hieän cho khaû naêng chaùy hoaøn toaøn cuûa hôi nhieân lieäu, t90% cuûa nhieân

lieäu ñieâzen khoâng neân vöôït quaù 370oC.

Nhöõng ñieàu trình baøy ôû treân laø nhöõng hieåu bieát chung veà tínhh bay hôi thích hôïp cuûa nhieân lieäu

ñieâzen .Tuy nhieân thaønh phaàn ñieåm soâi cuûa nhieân lieäu ñieâzen phaûi ñöôïc ñaùnh giaù thöïc teá treân cô sôû

khaû naêng laøm vieäc cuûa ñoäng cô vaø ñieàu kieän söû duïng nhieân lieäu .

Thöïc teá cho thaáy thaønh phaàn ñieåm soâi cuûa nhieân lieäu ñieâzen cuõng aûnh höôûng tôùi coâng suaát laøm

vieäc vaø tuoåi thoï cuûa ñoäng cô .Thaønh phaàn ñieåm soâi phuø hôïp cuûa nhieân lieäu seõ ñöôïc ñoát chaùy hoaøn

toaøn trong ñoäng cô, khoâng xaû khoùi ñen vaø boâi trôn heä thoáng tieáp lieäu. Ngöôøi ta ñaõ coù nhöõng khaûo saùt

ñeå chöùng minh raèng neáu nhieân lieäu naëng quaù yeâu caàu ñoøi hoûi thì tieâu hao nhieân lieäu seõ taêng roõ reät .

- Khi ôû 300oC caát ñöôïc 93% theå tích thì tieâu hao nhieân lieäu laø 100% .

- Khi ôû 300oC caát ñöôïc 80% theå tích thì tieâu hao nhieân lieäu laø 117% .

- Khi ôû 300oC caát ñöôïc 20% theå tích thì tieâu hao nhieân lieäu laø 131%.

Ñoàng thôøi khi thaønh phaàn ñieåm soâi khoâng hôïp lyù ( quaù naëëng ) seõ laøm taêng söï maøi moøn xecmaêng

vaø xylanh .

- Khi caát ñöôïc 50% ôû 230oC thì khe hôû mieäng xecmaêng laø 0,6 mm .



Khi thaønh phaàn caát quaù naëng coøn laøm taêng löôïng khoùi ñoäc ôû khí xaû, aûnh höôûng tôùi vaán ñeà an

toaøn moâi tröøông, nhaát laø ôû nhöõng nôi ñoâng daân cö.

- Khi ôû 300oC caát ñöôïc 95% löôïng khoùi xaû ra laø 43 ñôn vò khoùi .

- Khi ôû 300oC caát döôïc 75% löôïng khoùi xaû ra laø 63 ñôn vò khoùi .

- Khi ôû 300oC caát ñöôïc 20% löôïng khoùi xaû ra laø 85 ñôn vò khoùi .

3.3.2.2. Khoái löôïng rieâng vaø tæ troïng cuûa nhieân lieäu ñieâzen

(Density &Relaive density)

Tieâu chuaån xaùc ñònh TCVN 3893 – 84 , ASTM D 1298

TCVN 2691 – 78 , ASTM D 941,

TCVN D 1217, ASTM 1480 , ASTM 4052

Muïc 2..3.1. coù trình baøy veà tæ troïng (khoái löôïng rieâng ) cuûa xaêng ,cuõng töông töï nhö ñoái vôùi

nhieân lieäu ñieâzen duøng cho caùc loaïi ñoäng cô .Tyû troïng cuûa caùc loaïi nhieân lieäu ñieâzen duøng cho caùc

loaïi ñoäng cô trong khoaûng 0,820 – 0,920 laø phuø hôïp .

3.3.2.2 Maøu saéc cuûa nhieân lieäu ñiesel

Tieâu chuaån xaùc ñònh TCVN 4354 – 86 ,ASTM D 156,

ASTM D 1500

31

Caùc loaïi saûn phaåm daàu moû thöôøng ñöôïc xaùc ñònh maøu saéc, ñeå treân cô sôû ñoù xem xeùt saûn phaåm

coøn giöõ ñöôïc chaát löôïng hay khoâng .Caùc loaïi xaêng khoâng quy ñònh do maøu saéc . Xaêng thoâ thöôøng

khoâng maøu . xaêng thöông phaåm coù chì thöôøng döôïc pha theâm chaát maøu nhö vaøng, ñoû, xanh laù caây,

nhaèm phaân bieät vôùi xaêng khoâng pha chì .Chæ töø daàu hoaû trôû leân cho tôùi caùc loaïi daàu nhôøn môùi kieåm

tra maøu saéc . Saûn phaåm môùi coù maøu saùng , saûn phaåm toàn chöùa laâu , bò bieán chaát maøu saäm hôn .

Nguyeân taéc xaùc ñònh maøu saéc laø so saùnh maøu cuûa saûn phaåm vôùi maøu chuaån baèng maét thöôøng

hoaëc baèng maùy so maøu .Treân thöïc teá coù hai thang maøu chuaån daønh cho hai tieåu chuaån xaùc ñònh khaùc

nhau .

- TCVN 4354 – 86 vaø ASTM D 156 laø tieâu chuaån xaùc ñònh maøu theo thang chuaån maøu Saybolt

(Saybolt scale ) coù maøu daàu saãm nhaát laø –16 cho tôùi maøu saùng nhaát laø +30. Tieâu chuaån ASTM D

156 thöôøng duøng vôùi ñoái vôùi caùc saûn phaåm maøu saùng nhö daàu hoûa.

- ASTM D 1500 laø tieâu chuaån xaùc ñònh maøu theo thang chuaån maøu ASTM (ASTM color scale ) , hai

möùc lieàn nhau hôn keùm nhau 0,5 ñôn vò .Coù 16 chuaån maøu ñöôïc ñaùnh soá töø 0,5 cho tôùi 8,0 bieåu thò

maøu töø saùng tôùi toái daàn . Tieâu chuaån ASTM D 1500 duøng ñoái vôùi caùc saûn phaåm naëng nhö nhieân lieäu

ñieâzen vaø daàu nhôøn .

3.3.3. Ñoä nhôùt cuûa nhieân lieäu :

Moät trong nhöõng chæ tieâu chaát löôïng quan troïng cuûa nhieân lieäu ñieâzen laø söï löu chuyeån deã daøng

trong heä thoáng cung caáp vaø naïp nhieân lieäu vaøo buoàng ñoát cuûa ñoäng cô . Tính chaát naøy ñaëc bieät quan

troïng khi ñoäng cô ñieâzen laøm vieäc ôû caùc khu vöïc coù nhieät ñoä moâi tröôøng thaáp nhö caùc nöôùc xöù laïnh ,

vuøng Baéc vaø Nam Cöïc .

Chaát löôïng naøy ñöôïc ñaùnh giaù qua chæ tieâu ñoä nhôùt vaø nhieät ñoä ñoâng ñaëc.

3.3.3.1 Ñoä nhôùt ñoäng hoïc (Kine mactic Viscosity )

Tieâu chuaån xaùc ñònh TCVN 3171 – 1995, ASTM D 445.

Coù nhieàu loaïi ñoä nhôùt, thoâng thöôøng söû duïng ñoä nhôùt ñoäng hoïc ñeå ñaùnh giaù tính löu chuyeån cuûa

nhieân lieäu ñieâzen. Cô sôû cuûa phöông phaùp xaùc ñònh ñoä nhôùt ñoäng hoïc laø ño thôøi gian chaûy cuûa moät

löôïng theå loûng xaùc ñònh qua moät oáng mao quaûn cuûa oáng ño ñoä nhôùt . Ñoä nhôùt ñoäng hoïc ñöôïc tính theo

coâng thöùc :

v = C . t

Trong ñoù : v – Ñoä nhôùt ñoäng hoïc (mm2/sec).

C – Haèng soá cuûa oáng ño ñoä nhôùt.

T – Thôøi gian theå loûng chaûy qua mao quaûn (sec).

Nhö vaäy thöù nguyeân cuûa ñoä nhôùt ñoäng hoïc laø mm2/sec ñöôïc goïi laø centi Stock , (vieát taét cSt).

1 cSt = 1/100St

Chæ tieâu ñoä nhôùt bieåu hieän cho tính löu chuyeån cuûa theå loûng ñöôïc ñaùnh giaù ñoái vôùi nhieân lieäu

ñieâzen , nhieân lieäu phaûn löïc vaø daàu nhôøn ôû nhöõng nhieät ñoä thích hôïp , coù theå xem xeùt caùc yeáu toá aûnh

höôûng tôùi ñoä nhôùt ñoäng hoïc cuûa nhieân lieäu ñieâzen .

a) Caáu truùc phaân töû cuûa theå loûng Phaân töû coù caáu truùc caøng coàng keành , nhieàu nhaùnh ,

nhieàu maïch thì ñoä nhôùt caøng lôùn .Trong caùc nhoùm hydrocacbon, n – parafin coù ñoä nhôùt thaáp nhaát, keá

32

ñeán hydrocacbon naphten, hydrocacbon thôm. Caùc hydrocaon izo parafin coù ñoä nhôùt lôùn nhaát, ñoä phaân

nhaùnh caøng cao thì ñoä nhôùt caøng lôùn .

b) Nhieät ñoä

Nhieät ñoä caøng taêng thì ñoä nhôùt caøng giaûm vaø ngöôïc laïi. Ñaëc bieät ñoä nhôùt thay ñoåi trong phaïm

vi nhieät ñoä döôùi 0oC. Nhieät ñoä coù aûnh höôûng khaùc nhau ñoái vôùi caùc nhoùm hydrocacbon. Ñoä nhôùt ñoäng

hoïc cuûa hydrocacbon n – parafin thay ñoåi ít theo nhieät ñoä, ngöôïc laïi caùc hydrocacbon thôm coù ñoä nhôùt

thay ñoåi nhieàu .

Yeâu caàu nhieân lieäu ñieâzen coù ñoä nhôùt ñoäng hoïc phuø hôïp. Neáu ñoä nhôùt nhieân lieäu ñieâzen cao ,

tính löu chuyeån bò haïn cheá , nhieân lieäu khoù vaän chuyeån vaø naïp cho buoàng ñoát, nhaát laø khi ñoäng cô

laøm vieäc trong moâi tröôøng coù nhieät ñoä thaáp. Neáu ñoä nhôùt quaù thaáp seõ laøm giaûm heä soá naïp lieäu vaø taêng

ñoä maøi moøn cuûa bôm nhieân lieäu. Do ñoù ñeå xaùc ñònh tính phuø hôïp veà ñoä nhôùt cuûa nhieân lieäu vôùi söï

hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô, vaø töøng vuøng khí haäu khaùc nhau trong ñoù ñoäng cô hoaït doäng. Thoâng thöôøng

ñoä nhôùt cuûa nhieân lieäu ñieâzen, ôû 20oC töø 1,5 tôùi 6,0 laø phuø hôïp . Nhieân lieäu ñieâzen muøa ñoâng coù ñoä

nhôùt thaáp hôn nhieân lieäu duøng vaøo muøa heø, ví duï Lieân Xoâ (cuõ) thöôøng coù quy ñònh :

- Nhieân lieäu muøa heø coù ñoä nhôùt : 3,0 – 6,0 cSt ôû 20oC

- Nhieân lieäu muøa ñoâng coù ñoä nhôùt : 1,8 – 3,2 cSt ôû 20oC

- Nhieân lieäu vuøng Cöïc Baéc coù ñoä nhôùt :1,5 – 2,5 cSt ôû 20oC

Nöôùc ta söû duïng nhieân lieäu muøa heø laø phuø hôïp .

3.3.3.2 .Nhieät ñoä ñoâng ñaëc cuûa nhieân lieäu


Treân thöïc teá ôû caùc nöôùc xöù laïnh caàn phaân bieät 2 loaïi nhieân lieäu ñieâzen : loaïi nhieân lieäu ñieâzen

duøng cho muøa ñoâng vaø loaïi nhieân lieäu ñieâzen duøng cho muøa heø . Loaïi duøng cho muøa ñoâng coù nhieät ñoä

ñoâng ñaëc raát thaáp , ñoâi khi tôùi –45oC . Ngoaøi ra coøn coù loaïi nhieân lieäu ñieâzen duøng cho vuøng Nam vaø

Baéc Cöïc .ÔÛ caùc nöôùc nhieät ñôùi nhö nöôùc ta chæ duøng loaïi nhieân lieäu ñieâzen duøng cho muøa heø , tuyø

theo vuøng khí haäu coù theå söû duïng loaïi nhieân lieäu ñieâzen coù nhieät ñoâng ñaëc khoâng vöôït quaù +5oC hoaëc

+9oC .

3.3.4. Tính aên moøn cuûa nhieân lieäu

Cuõng nhö xaêng , trong nhieân lieäu ñieâzen coù maët moät löôïng taïp chaát mang tính aên moøn kim loaïi .

Yeâu caàu löôïng taïp chaát naøy khoâng ñöôïc vöôït quaù giôùi haïn cho pheùp , ñeå tính aên moøn kim loaïi khoâng

aûnh höôûng tôùi chaát löôïng nhieân lieäu .Tính aên moøn kim loaïi cuûa nhieân lieäu ñieâzen ñöôïc ñaùnh giaù baèng

caùc chæ tieâu chaát löôïng : kieåm nghieäm aên moøn maûnh ñoàng , haøm löôïng löu huyønh toång soá vaø ñoä axit

cuûa nhieân lieäu .

3.3.4.1 Kieåm nghieäm aên moøn maûnh doàng ( Copper Strip Corrosion )


Caùc nhieân lieäu ñieâzen caàn phaûi kieåm nghieäm aên moøn maûnh ñoàng, ôû nhieät ñoä xaùc ñònh trong

khoaûng thôøi gian quy ñònh (xem muïc 2.3.4.) Yeâu caàu phaûi ñaït tieâu chuaån quy ñònh .

3.3.4.2 Haøm löôïng löu huyønh toång soá ( Total sulfur )

Tieâu chuaån xaùc ñònh ASTM D 129 , ASTM D 2622

33

Khaùc vôùi tieâu chuaån ASTM D 1266 (TCVN 2708 – 78 ) trình baøy trong muïc 2.3.4 ,chæ duøng cho

caùc saûn phaåm nheï , coù theå chaùy hoaøn toaøn trong duïng cuï ñoát ñeøn. Ñoái vôùi nhöõng saûn phaåm chaùy

khoâng hoaøn toaøn trong duïng cuï ñoát ñeøn nhö nhieân lieäu ñieâzen, nhieân lieäu ñoát loø vaø caùc loaïi daàu nhôøn

coù hoaëc khoâng coù phuï gia vaø môõ nhôøn , khoâng theå söû duïng tieâu chuaån theo ASTM D 1266 .Trong

nhöõng tröôøng hôïp naøy caàn duøng tieâu chuaån ASTM D 129 hoaëc ASTM D 2622 .

- Tieâu chuaån ASTM D 129 duøng xaùc ñònh haøm löôïng löu huyønh toång soá (% kl) baèng caùch

thieâu ñoát maãu phaân tích trong bom khí oxi coù theå tích khoâng nhoû hôn 300 ml vaø ôû aùp suaát cao. Caùc

hôïp chaát löu huyønh chaùy trong ñieàu kieän naøy hình thaønh SO3 , ñöôïc chuyeån thaønh theå muoái keát tuûa

bari sunfat (BaSO4) . Löôïng muoái naøy ñöôïc ñònh löôïng theo phöông phaùp phaân tích khoái löôïng.

- Tieâu chuaån ASTM D 2622 xaùc ñònh haøm löôïng löu huyønh toång soá cuûa caùc saûn phaåm daàu

loûng hoaëc raén coù theå chuyeån thaønh daïng loûng baèng caùch gia nhieät vöøa phaûi hoaëc hoøa tan trong dung

moâi höõu cô . Maãu ñöôïc ñaët trong chuøm tia X vaø ño cöôøng ñoä cuûa vaïch quan phoå löu huyønh. So saùnh

vôùi cöôøng ñoä cuûa caùc maãu coù haøm löôïng löu huyønh ñöôïc chuaån bò tröôùc töø ñoù tính ra haøm löôïng löu

huyønh trong maãu thí nghieäm. Haøm löôïng löu huyønh cuûa caùc loaïi nhieân lieäu ñieâzen yeâu caàu phaûi nhoû

hôn töø 0,5 tôùi 1,0% kl.

Haøm löôïng löu huyønh trong ñoäng cô ñieâzen cao seõ gaây neân söï aên moøn caùc chi tieát trong ñoäng

cô raát nhanh . Khi haøm löôïng löu huyønh taêng töø 0,12 leân 0,57 möùc aên moøn xecmaêng vaø pit-toâng taêng

leân 5,5 laàn , coøn aên moøn xylanh taêng 3,5 laàn. Ñeå giaûm taùc haïi aên moøn ngöôøi ta duøng caùc loaïi daàu

nhôøn coù trò soá kieàm toång cao töông öùng , ñuû trung hoøa heát phaàn axit taïo thaønh khi nhieân lieäu chaùy

trong ñoäng cô. Hieän nay coù xu höôùng tieát giaûm haøm löôïng löu huyønh trong caùc loaïi nhieân lieäu do caùc

quy ñònh baûo veä moâi tröôøng .

3.3.4.3 Haøm löôïng nöôùc ( Water Content) Tieâu chuaån xaùc ñònh ASTM D 95

Nöôùc laãn vaøo nhieân lieäu laøm taêng söï ñieän ly cuûa caùc chaát gaây aên moøn coù laãn trong saûn phaåm

.Haøm löôïng nöôùc ñöôïc xaùc ñònh ñoái vôùi caùc loaïi nhieân lieäu naëng nhö ñieâzen , nhieân lieäu ñoát loø vaø caùc

loaïi daàu nhôøn . Phöông phaùp xaùc ñònh laø chöng caát taùch nöôùc trong duïng cuï thí nghieäm chuyeân duïng .

Quy ñònh haøm löôïng nöôùc trong nhieân lieäu ñieâzen khoâng vöôït quaù tæ leä cho pheùp . Cuõng coù theå xaùc

ñònh haøm löôïng nöôùc cuøng taïp chaát cô hoïc hoaëc cuøng vôùi caën ñaùy (xem muïc 3.3.5).

3.3.5. Tính maøi moøn kim loaïi cuûa nhieân lieäu ñieâzen

Khi vaän haønh ôû baát cöù loaïi hay kieåu ñoäng cô ñoát trong naøo cuõng ñeàu coù cacbon taïo thaønh ôû caùc

daïng khaùc nhau . Hieän töôïng naøy ñaëc bieät cho thaáy roõ trong ñoäng cô ñieâzen do nhieân lieäu ñieâzen

töông ñoái naëng vaø ñieàu kieän laøm vieäc cuûa ñoäng cô khaù khaéc nghieät . Caën cacbon taïo thaønh laø nguyeân

nhaân cô baûn laøm taêng tính maøi moøn caùc chi tieát ma saùt vaø coù theå laøm hoûng caùc chi tieát rieâng bieät . Do

ñoù yeâu caàu haïn cheá hieän töôïng maøi moøn naøy tôùi toái thieåu . Ngoaøi ra trong nhieân lieäu ñieâzen coù theå laãn

caùc loaïi buïi caùt , muøn kim loaïi … coù teân chung laø taïp chaát cô hoïc (hay caën ñaùy). Caùc loaïi taïp chaát naøy

cuøng vôùi caën cacbon laøm taêng tính maøi moøn ñoái vôùi caùc chi tieát maùy cuûa ñoäng cô . Do ñoù caàn kieåm tra

kyõ löôõng

Tính maøi moøn kim loaïi cuûa nhieân lieäu ñieâzen ñöôïc ñaùnh giaù baèng caùc chæ tieâu chaát löôïng : haøm

löôïng tro, ñoä doác Conradson hay ñoä coác Ramsbottom, haøm löôïng nöôùc vaø taïp chaát cô hoïc vaø haøm

löôïng caën ñaùy.

3.3.5.1 Haøm löôïng tro (Ash)


34

Tro laø chaát caën khoâng bò ñoát chaùy cuûa nhieân lieäu.Trong tro coù nhöõng muoái, taïp chaát voâ cô chöùa

trong caùc saûn phaåm daàu roài nung caën tôùi khoái löôïng khoâng ñoåi. Haøm löôïng tro ñöôïc xaùc ñònh theo ñôn

vò % khoái löôïng.

3.3.5.2 Ñoä coác Conradson (Conradson Carbon reidue)


Chæ tieâu naøy nhaèm ñònh löôïng caën than coøn laïi sau khi ñaõ bay hôi vaø phaân huûy heát moät löôïng saûn

phaåm daàu moû. Haøm löôïng cacbon bieåu hieän baèng % khoái löôïng . Coù theå ñònh löôïng caën cacbon trong

nhieân lieäu ñieâzen (hoaëc trong caën 10% cuûa noù ) vaø xaùc ñònh ñoái vôùi daàu nhôøn . Thöïc chaát cuûa phöông

phaùp naøy laø laøm bay hôi vaø hoaù than moät löôïng saûn phaåm daàu moû xaùc ñònh , trong ñieàu kieän nhaát ñònh

, thöïc hieän trong boä duïng cuï chuyeân duïng coù teân laø duïng cuï Conradson , sau ñoù ñònh löoâng than taïo

thaønh .

3.3.5.3 Ñoä coác Ramsbottom ( Ramsbottom Carbon Residue )


Töông töï nhö ñoä coác Conradson , ñoä coác Ramsbottom bieåu hieän cho xu höôùng taïo caën than trong

ñoäng cô ñoát trong. Nguyeân taéc xaùc ñònh laø nung chaùy moät löôïng maãu taïi nhieät ñoä cao , khoâng coù

khoâng khí , ñeå nhieân lieäu phaân huûy vaø chaùy heát chæ coøn caën coác coøn laïi , ñem xaùc ñònh theo phaàn traêm

khoái löôïng so vôùi maãu thí nghieäm . Tieâu chuaån chaát löôïng naøy cuõng daønh cho nhieân lieäu ñieâzen vaø

caùc loaïi daàu nhôøn .

Haøm löôïng tro vaø ñoä coác laø nhöõng chæ tieâu quan troïng ñoái vôùi nhieân lieäu ñieâzen . Nhieân lieäu

ñieâzen duøng cho ñoäng cô toác ñoä cao ôû nöôùc ta quy ñònh coù haøm löôïng tro khoâng vöôït quaù 0,01% kl vaø

ñoä coác Conradson khoâng vöôït quaù 0,3% kl ( coù nöôùc quuy ñònh ñaùnh giaù ñoä coác Ramsbottom ) . Neáu

haøm löôïng tro vaø caën vöôït quaù quy ñònh seõ gaây tình traïng taïo caën cacbon trong xylanh vaø taêng söï maøi

moøn caùc boä phaän cuûa ñoäng cô . Ngoaøi ra coù theå ñaùnh giaù tính choáng maøi moøn nhôø hai chæ tieâu haøm

löôïng nöôùc vaø taïp chaát cô hoïc .

3.3.5.4 Nöôùc vaø taïp chaát cô hoïc ( Water And Mechenical Impurities )

Tieâu chuaån xaùc ñònh ASTM D 2709 , ASTM DD 95 ASTM D 96

Nöôùc vaø taïp chaát cô hoïc ñöôïc ñaùnh giaù theo % theå tích so vôùi nhieân lieäu , theo tieâu chuaån ASTM

D 2709 baèng phöông phaùp ly taâm .

Haøm löôïng nöôùc ñöôïc ñaùnh giaù theo % theå tích so vôùi nhieân lieäu theo tieâu chuaån ASTM D 95

baèng phöông phaùp chöng caát .

Haøm löôïng nöôùc vaø caën ñaùy ñöôïc ñaùnh giaù theo ASTM D 96 söû duïng cho maãu daàu thoâ .

YÙ nghóa thöïc teá cuûa hai chæ tieâu naøy theo ASTM DD 2709 vaø ASTM D 95 töông töï nhö nhau ,

chæ khaùc nhau ôû phöông phaùp thí nghieäm . Yeâu caàu caùc nhieân lieäu ñieâzen phaûi coù haøm löôïng nöôùc vaø

taïp chaát cô hoïc khoâng vöôït quaù 0,05% theå tích .

3.3.5.5 Haøm löôïng caën ñaùy ( Sediment )

Tieâu chuaån xaùc ñònh ASTM D 791, ASTM D 473

Caën ñaùy ñöôïc xaùc ñònh theo hai tieâu chuaån :

_ Tieâu chuaån ASTM D791 baèng phöông phaùp ly taâm vaø ño baèng % khoái löôïng so vôùi maãu thí

nghieäm .

_ Tieâu chuaån ASTM D 473 baèng phöông phaùp chieát taùch vaø ño baèng % khoái löôïng so vôùi maãu

thí nghieäm .

35

3.3.6. Tính naêng an toaøn choáng chaùy noå

Ñeå ñaëc tröng cho tính naêng an toaøn choáng chaùy noå cuûa caùc loaïi saûn phaåm daàu moû ngöôøi ta quy

ñònh chæ tieâu caàn xaùc ñònh laø nhieät ñoä chôùp chaùy ( ñieåm chôùp chaùy ) . Nhieät ñoä chôùp chaùy laø nhieät ñoä

maø taïi ñoù hôi nhieân lieäu ( hoaëc daàu nhôøn ) ñöôïc ñoát noùng taïo thaønh hoãn hôïp vôùi khoâng khí , bò beùn

chaùy khi coù tia löû ñieän ôû gaàn . Ngöôøi ta phaân bieät :

3.3.6.1 Nhieät ñoä chôùp chaùy coác kín ( Flash Point By Cover Cup )


3.3.6.2 Nhieät ñoä chôùp chaùy hôû ( Flash Point By Open Cup )


Hai pheùp ño naøy chæ khaùc nhau ôû choå moät beân maãu thí nghieäm ñöïng trong coác kim loaïi ñaäy kín ,

moät beân ñöïng trong coác kim loaïi ñeå hôû . Caùc coác maãu ñeàu ñöôïc ñoát noùng vaø theo doõi nhieät ñoä . Taïi

thôøi ñieåm hôi treân beà maët coác beùn chaùy khi coù tia löûa ôû gaàn nhieät ñoä maãu taïi thôøi ñieåm ñoù laø nhieät ñoä

chôùp chaùy .

Ñoái vôùi nhieân lieäu vaø daàu nhôøn maùy bay , caàn xaùc ñònh nhieät ñoä chôùp chaùy coác kín . Ñoái vôùi caùc

loaïi daàu nhôøn xaùc ñònh theo nhieät ñoä daàu nhôøn xaùc ñònh theo nhieät ñoä chôùp chaùy coác hôû .

Quy ñònh nhieät ñoä chôùp chaùy nhieân lieäu ñieâzen khoâng ñöôïc thaáp hôn giôùi haïn cho pheùp . Neáu

nhieät ñoä chôùp chaùy cuûa moät loaïi nhieân lieäu ñieâzen thaáp hôn giôùi haïn quy ñònh , nghóa laø noù laãn nhieân

lieäu nheï hôn vaø khi söû duïng gaây maát an toaøn chaùy noå , nhaát laø trong khoâng gian noùng vaø keùm thoâng

thoaùng . Tuyù töøng loaïi nhieân lieäu ñieâzen nhieät ñoä chôùp chaùy quy ñònh khoâng thaáp hôn 50 – 65oC.

3.4 Phaân loaïi nhieân lieäu ñieâzen

3.4.1. Phaân loaïi nhieân lieäu ñieâzen

3.4.1.1 Phaân loaïi nhieân lieäu ñieâzen döïa theo soá voøng quay ñoäng cô vaø trò soá xetan cuûa nhieân

lieäu Theo caùch phaân loaïi naøy coù hai nhoùm nhieân lieäu ñieâzen :

Nhoùm 1:Nhieân lieäu ñieâzen duøng cho ñoäng cô cao toác , phaân thaønh hai loaïi nhieân lieäu :

_ Loaïi super coù TSXT baèng 50 vaø phaïm vi ñoä soâi 180 – 320oC , ñöôïc duøng cho ñoäng cô cao toác

ñoä cao nhö xe buyùt , xe haøng, xe , taûi . Loaïi naøy thöôøng ñöôïc saûn xuaát töø phaân ñoaïn gas oil chöng caát

tröïc tieáp .

_ Loaïi thöôøng coù TSXT baèng 52 nhöng phaïm vi ñoä soâi roäng hôn 175 – 345oC thöôøng ñöôïc saûn

xuaát baèng caùch pha troän theo nhöõng tyû leä hôïp lyù caùc phaân ñoaïn naphta , kerosin vaø gas oil cuûa caùc

daây chuyeàn cheá bieán saâu cracking , hydro cracking … Nhieân lieäu naøy cuõng duøng cho ñoäng cô cao toác ,

nhung chaát löôïng keùm hôn loaïi super .

Nhoùm 2 : Nhieân lieäu ñieâzen cho ñoäng cô toác ñoä thaáp cuõng ñoøi hoûi coù nhöõng tieâu chuaån chaát

löôïng töông töï nhö nhieân lieäu cho ñoäng cô cao toác , tuy vaäy TSXT cuûa chuùng keùm hôn , chæ baèng 40 –

45 , ñoä bay hôi thaáp , ñieåm soâi cuoái cao hôn ( FBT vaøo khoaûng 360 – 370 oC

3.4.1.2 Phaân loaïi nhieân lieäu ñieâzen theo haøm löôïng löu huyønh

Theo TCVN 5689 -1997 , döïa vaøo haøm luôïng löu huyønh coù theå phaân chi nhieân lieäu ñieâzen thaønh

hai loaïi sau :

a) Nhieân lieäu ñieâzen coù haøm löôïng löu huyønh khoâng lôùn hôn 0,5% khoái löôïng , kí hieäu

laø DO 5,5% S

36

b)Nhieân lieäu ñieâzen coù haøm löôïng löu huyønh töø lôùn hôn 0,5 ñeán 1,0% khoái löôïng , kí

hieäu laø DO 1% S .

3.4.2. Yeâu caàu kyõ thuaät cuûa nhieân lieäu ñieâzen

3.4.2.1 .Tieâu chuaån Vieät Nam TCVN 5689 – 1997

Trong thôøi kì kinh teá keá hoaïch hoaù tröôùc ñaây , ôû nöôùc ta thöôøng söû duïng caùc loaïi nhieân lieäu

ñieâzen muøa heø , saûn xuaát ôû Lieân Xoâ ( cuõ) , duøng cho caùc loaïi ñoäng cô cao toác nhö caùc loaïi nhieân lieäu

nhaõn hieäu DL, DC vaø L theo GOST 4749 – 73 vaø 305 – 73 . Caùc loaïi nhieân lieäu naøy töông ñöông vôùi

nhieân lieäu soá 0 vaø soá 10 ( cuûa Trung Quoác ) , vôùi loaïi MIL – 16884 ( cuûa Myõ ) , vôùi loaïi soá 1 soá 2

JISK 2204 – 1965 ( cuûa Nhaät ) .

Hieän nay ta thöôøng nhaäp khaåu nhieân lieäu ñieâzen töø caùc nöôùc trong khu vöïc . Ta ñaõ xaây döïng tieâu

chuaån Vieät Nam veà yeâu caàu kyõ thuaät ñoái vôùi nhieân lieäu ñieâzen . Sau ñaây seõ trích daãn noäi dung chuû

yeáu cuûa TCVN 5689 – 1997 veà yeâu caàu kyõ thuaät ñoái vôùi nhieân lieäu ñieâzen .

a) Phaïm vi söû duïng Tieâu chuaån naøy quy ñònh yeâu caàu kyõ thuaät vaø caùc phöông phaùp thöû cho

nhieân lieäu ñieâzen duøng cho ñoäng cô ñieâzen . Nhieân lieäu ñieâzen ñöôïc kí hieäu laø DO .

b) Tieâu chuaån trích daãn

TCVN 2690 – 1995 Saûn phaåm daàu moû . Xaùc ñònh haøm löôïng tro

TCVN 2693 – 1995 Saûn phaåm daàu moû . Phöông phaùp xaùc ñònh ñieåm chôùp chaùy coác kín

TCVN 2694 – 1995 Saûn phaåm daàu moû . Phöông phaùp xaùc ñònh ñoä aên moùn maûnh ñoàng

TCVN 2698 – 1995 Saûn phaåm daàu moû. Phöông phaùp xaùc ñònh thaønh phaàn caát

TCVN 2715 – 1995 Chaát loûng daàu moû . Laáy maãu thuû coâng .

TCVN 3178 – 79 Nhieân lieäu moâtô . xaùc ñònh nhöïa thöïc teá

TCVN 3753 – 1995 Saûn phaåm daàu moû. Phöông phaùp xaùc ñònh ñieåm ñoâng ñaëc.

TCVN 3891 – 84 Saûn phaåm daàu moû . Ñong roùt ghi nhaõn ,vaän chuyeån vaø baûo quaûn

TCVN 6324 – 1997 Saûn phaåm daàu moû .Phöông phaùp xaùc ñinh caën cacbon Coradson

ASTM D 129 – 91 Xaùc ñònh haøm löôïng löu huyønh trong saûn phaåm daàu moû ( phöông phaùp bom)

.

ASTM D 445 – 88 Phöông phaùp xaùc ñònh ñoä nhôùt ñoäng hoïc cuûa caùc chaát loûng trong suoát vaø k

trong suoát ( vaø caùch tính ñoä nhôùt ñoäng löïc hoïc )

ASTM D 976 – 91 Phöông phaùp xaùc ñònh chæ soá xetan trong nhieân lieäu chöng caát baèng caùch

tính .

ASTM D 2622 – 87 Xaùc ñònh haøm löôïng löu huyønh trong daàu moû baèng phöông phaùp quang phoå

tia X

ASTM D 2709 – 88 Xaùc ñònh nöôùc vaø taïp chaát trong nhieân lieäu chöng caát baèng phöông phaùp ly

taâm .

c) Yeâu caàu kyõ thuaät Chæ tieâu chaát löôïng nhieân lieäu ñieâzen ñöôïc ghi trong baûng

37

Baûng 8 . Chæ tieâu chaát löôïng cuûa nhieân lieäu ñieâzen

Teân chæ tieâu

Möùc

Phöông phaùp

thöû

DO

0,5% S

DO

1,0% S

1. Trò soá xetan khoâng nhoû hôn

2. Haøm löôïng löu huyønh ( % kl )

khoâng lôùn hôn

3. Nhieät ñoä caát ( oC )

90% theå tích ,khoâng lôùn hôn

4. Ñieåm chôùp chaùy coác kín ( oC ) , khoâng

nhoû hôn

5. Ñoä nhôùt ñoäng hoïc ôû 40 oC

(cSt, mm2/s

6. Caën cacbon cuûa 10% chöng caát

( % kl ) , khoâng lôùn hôn

7. Ñieåm ñoâng ñaëc ( oC ),khoâng lôùn hôn

_ Caùc tænh phía Baéc

_ Caùc tænh phía Nam ( töø Ñaø Naüng trôû

vaøo )

8. Haøm löôïng tro ( % kl ) , khoâng lôùn

hôn

9. Haøm löôïng nöôùc – taïp chaát cô hoïc

( % V ) , khoâng lôùn hôn

10. Aên moùn maûnh ñoàng ôû 50 oC

trong 3h , khoâng lôùn hôn

11. Nhöïa thöïc teá ( mg/100ml )

50

0,5

370

60

1,8 – 5,0

0,3

+ 5

+ 9

0,01

0,05

No1

Baùo caùo

45

1,0

370

50

1,8 – 5,0

0,3

+ 5

+ 9

0,01

0,05

No1

Baùo caùo

ASTM D 976

ASTM D 129

ASTM D 2622

TCVN 2698 – 95

TCVN 2693 – 95

(ASTM D 93)

ASTM D 445

TCVN 6324 – 95

( ASTM D 189 )

TCVN 3753 – 95

(ASTM D 97)

TCVN 2690 – 95

(ASTM D 482)

ASTM D 2709

TCVN 2694 – 95

(ASTM D 130)

d) Phöông phaùp thöû

_ Laáy maãu thöû : Theo TCVN 2715 – 1995

_ Phöông phaùp thöû : Caùc phöông phaùp thöû öùng vôùi töøng chæ tieâu cho töøng loaïi nhieân lieäu ñieâzen

ñöôïc quy ñònh trong baûng 17 .

e) Ñoùng roùt , ghi nhaõn , vaän chuyeån vaø baûo quaûn

Theo TCVN 3891 – 84

38

3.4.2.2 Chæ tieâu chaát löôïng nhieân lieäu ñieâzen cuûa moät soá nöôùc

Baûng 9. Chaát löôïng nhieân lieäu ñieâzen cuûa caùc nöôùc SNG

Teân chæ tieâu Tieâu chuaån Möùc quy ñònh

Muaø ñoâng Muøa heø

1. Tyû troïng ôû 60oF

2. Trò soá xetan

3. Haøm löôïng löu huyønh ( %kl )

_ Loaïi 1

_ Loaïi 2

4. Ñoä axit ( mg KOH/100ml )

5. HAØm löôïng nöôùc ( % V )

6. Nhieät ñoä chôùp chaùy coác kín ( oC )

_ Ñieâzen thöông maïi

_ Ñieâzen thoâng duïng

7. Ñoä nhôùt ñoäng hoïc ôû 20oC (cSt)

8. Haøm löôïng tro ( % kl )

9. Nhieät ñoä ñoâng ñaëc ( oC )

10. Thaønh phaàn ñieåm soâi ( o C )

_ 50 % theå tích

_ 90 % theå tích

ASTM D 1298

GOST 3122

GOST 19121

GOST 5985

GOST 2477

GOST 6356

GOST 33

GOST 1461

GOST 5066

GOST 2177

max 0,8494

min 45,0

max 0,2

max 0,5

max 5,0

khoâng

min 40,0

min 35,0

1,8 – 5,0

max 0,01

max –35,0

max 280

max 340

0,860

45,0

0,2

0,5

5,0

khoâng

62,0

40,0

3,0 – 6,0

0,01

-10,0

280,0

360,0

Baûng 10. Chaát löôïng nhieân lieäu ñiezen cuûa Trung Quoác

Teân chæ tieâu Tieâu chuaån Möùc

quy ñònh

Keát quaû

ñaëc tröng

1. Tyû troïng ôû 60 oF

2. Haøm löôïng löu huyønh ( %kl )

3. Aên moøn maûnh ñoàng 3h/50oC

4. Caën cacbon ( %lk )

5. Nhieät ñoä chôùp chaùy coác kín ( oC )

ASTM D 1298

G.B 380

ASTM D 130

ASTM D 189

ASTM D 93

max 0,8494

max 0,30

max 1

max 0,15

min 66,0

_

0,031

1

_

86,0

6. Ñoä nhôùt ñoäng hoïc ôû 20 oC ( cSt )

7. Ñoä axít ( mg KOH/100 ml )

8. Haøm löôïng tro ( %kl )

9. Trò soá xetan

ASTM D 445

ASTM D 974

ASTM D 482

ASTM D 976

max 8,00

_

max 0,01

min 48,00

4,69

0,04

_

66,00

39

10. Haøm löôïng nöôùc ( %V )

11. nhieät ñoä ñoâng ñaëc

12. Maøu saéc


_ 50 % V

_ 90 % V

ASTM D 95

ASTM D 97

ASTM D 1500

ASTM D 86

max 0,05

max 0,00

max 1

max 280,00

max 330,00

coù veát

_

1

274

319

Baûng 11. Chaát löôïng nhieân lieäu ñieâzen cuûa Nhaät Baûn


1. Tyû troïng d60

o

F / 60

o

F

2. Haøm löôïng löu huyønh (% kl)

3. Nhieät ñoä chôùp chaùy coùc kín (o

C)

4. Aên moøn maûnh ñoàng 3h/100o

C

5. Caën cacbon(% kl)

6. Maøu saéc

7. Ñoä nhôùt ñoäng hoïc ôû 20oC

8. Haøm löôïng tro (% kl)

9. Trò soá xetan

10. Haøm löôïng nöôùc (% V)

11. Caën ñaùy (%kl)

12. Nhieät ñoä ñoâng ñaëc(o C)


_ 90% V

_ 95% V

ASTM D 1298

ASTM D 1151

ASTM D 93

ASTM D 130

ASTM D 524

ASTM D 1500

ASTM D 445

ASTM D 482

ASTM D 976

ASTM D 95

ASTM D 473

ASTM D 97

ASTM D 86

0,830 – 0,850

max 0,30

min 60,00

max 1

max 0,10

max 0,50

2,70 – 5,00

max 0,01

min 50,00

max 0,05

max 0,01

max – 12,00

max 350,00

min 321,00

40

Baûng 12. Chaát löôïng nhieân lieäu ñieâzen cuûa Thaùi Lan


1. Tyû troïng d60

o

F / 60

o

F

2. Haøm löôïng löu huyønh (% kl)

3. Nhieät ñoä chôùp chaùy coác kín (o

C)

4. Aên moøn maûnh ñoàng

5. Caën cacbon(% kl)

6. Maøu saéc

7. Ñoä nhôùt ñoäng hoïc ôû 20oC

8. Haøm löôïng tro (% kl)

9. Trò soá xetan

10. Haøm löôïng nöôùc (% V)

11. Caën ñaùy (%kl)

12. Nhieät ñoä ñoâng ñaëc(o C)

13. Ñoä caát 90% theå tích (o

C)

14. Axit voâ cô (mg/g)

ASTM D 1298

ASTM D 129

ASTM D 93

ASTM D 130

ASTM D 189

ASTM D 1500

ASTM D 445

ASTM D 482

ASTM D 976

ASTM D 2709

ASTM D 473

ASTM D 97

ASTM D 86

ASTM D 1298

0,82m– 0,890

max 0,5

min 60,00

max N - 1

max 0,05

max 2,00

1,80 – 5,00

max 0,01

min 48,00

max 0,05

max 0,05

max 9,00

max 338,00

khoâng

3.4.3. Döï baùo chaát löôïng nhieân lieäu ñieâzen

cuõng nhö ñoái vôùi xaêng, ngaøy nay treân theá giôùi coù xu höôùng caûi thieän chaát löôïng nhieân lieäu

ñieâzen baèng caùch haï thaáp haøm löôïng löu huyønh , nhaèm choáng oâ nhieãm moâi tröôøng .

Theo TCVN 5689 – 1977 haøm löôïng löu huyønh trong caùc loaïi nhieân lieäu ñieâzen ôû nöôùc cho pheùp

toái ña laø 0,5 – 1,0 % kl nhö vaäy coøn cao so vôùi möùc quy ñònh cuûa nhieàu nöôùc . Taïi nhöõng nöôùc naøy

haøm löu huyønh quy ñònh tong nhieân lieäu ñieâzen chæ trong khoaûng 0,2 – 0,5 % kl . Coù theå thaáy raèng tôùi

naêm 2000 chaát löôïng nhieân lieäu ñieâzen ôû nöôùc ta treân thöïc teá laø phuø hôïp , nhöng trong giai ñoaïn tieáp

theo töø 2001 tôùi 2005 haøm löôïng löu huyønh trong nhieân lieäu ñieâzen caàn ñöôïc giaûm daàn xuoáng tôùi 0,20

% kl vaø tôùi sau naêm 2005 seõ ñaït tôùi 0,05 % kl phuø hôïp vôùi xu theá chung cuûa khu vöïc.

CHƯƠNG 4:

TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG

I. Các chất độc hại làm ô nhiễm môi trường do động cơ đốt trong sử dụng nhiên

liệu xăng gây ra.

I.1. Ô nhiễm không khí?

- Định nghĩa về ô nhiễm không khí do cộng đồng Châu Âu đưa ra vào năm 1967:

“ Không khí gọi là ô nhiễm khi thành phần của nó bị thay đổi, hay khi có sự hiện diện của

những chất lạ gây ra những tác hại mà khoa học chứng minh được, hay gây ra sự khó

chịu đối với con người “

- Theo định nghĩa trên ta có thể hiểu: các chất gây ô nhiễm có thể nguy hại đến tự nhiên

và con người mà khoa học nhận biết được hay đơn giản là gây ra sự khó chịu chẳng hạn

như mùi hôi, màu sắc…

- Các chất ô nhiễm và giới hạn về nồng độ cho phép của chúng trong các nguồn phát thải

có thể thay đổi theo thời gian.

- Ngày nay, người ta đã xác định được các chất ô nhiễm trong không khí, mà phần lớn là

các chất đó có trong khí xả động cơ đốt trong.

Chất ô nhiễm Thời kỳ tiền công

nghiệp(ppm) Hiện nay(ppm)

Tốc độ

tăng(%/năm)

CO2 270 340 0.4

NOx 0.28 0.3 0.25

CO 0.05 0.13 3

SO2 0.001 0.002 2

ppm: part per million (một phần triệu)

Bảng I.1: Sự gia tăng của các chất ô nhiễm trong bầu khí quyển

- Tùy theo chính sách năng lượng của mỗi nước, sự phân bố tỷ lệ phát sinh ô nhiễm của

các nguồn khác nhau không đồng nhất:

Nguồn phát sinh ô nhiễm CO HC NOx

Ô tô 93 57.3 39

Sản xuất điện 0.1 0.1 21.5

Quá trình cháy trong công nghiệp 0.0 26.4 31.3

Các quá trình cháy khác 6.3 0.7 0.8

Công nghiệp dầu mỏ - 14.8 5.1

Các hoạt động khác 0.6 0.7 2.6

Tổng cộng 100 100 100

Bảng I.2: Tỷ lệ phát thải các chất ô nhiễm ở Nhật (tính theo %)

Nguồn phát ô nhiễm CO HC NOx

Ô tô 64.7 45.7 36.6

Các phương tiện giao thông khác 9.0 7.2 10.5

Quá trình cháy công nghiệp 9.1 16.8 42.8

Công nghiệp dầu mỏ 5.2 5.3 1.7

Các hoạt động khác 12 25 8.4

Tổng cộng 100 100 100

Bảng I.3: Tỷ lệ phát thải các chất ô nhiễm ở Mỹ (tính theo %)

I.2. Các chất ô nhiễm sinh ra trên động cơ đốt trong sử dụng nhiên liêu xăng

Quá trình cháy lý tưởng của hỗn hợp hydrocarbone với không khí chỉ sinh ra CO2, H2O,

và N2. Tuy nhiên, do sự không đồng nhất của hỗn hợp, cũng như tính chất phức tạp của

hiện tượng lý hóa diễn ra trong quá trình cháy nên trong khí xả động cơ đốt trong luôn có

chứa một hàm lượng đáng kể các chất độc hại như:

Oxide nitơ: NO, NO2, N2O gọi chung là NOx

Monoxide cacbon: CO

Hydrocarbon chưa cháy: HC

Bồ hóng, muội than

Chì: Pb

Lưu huỳnh: S

- Những chất như lưu huỳnh, chì và các chất phụ giatrong nhiên liệu cũng có ảnh hưởng

đến các chất ô nhiễm trong sản phẩm cháy.

Một trong những thông số có tính tổng quát ảnh hưởng đến mức độ phát sinh ô nhiễm

của động cơ là hệ số dư lượng không khí .

Hình I.1: Biến thiên nồng độ các ô nhiễm theo hệ số dư lượng không khí.

Hình I.1 trình bày một cách định tính sự phụ thuộc của nồng độ NOx, CO, HC trong khí

xả theo hệ số dư lượng không khí .

I.2.1. NOx (oxide nitơ):

- NOx là tên gọi chung của oxide nitơ gồm: NO, NO2 và N2O. Hình thành do sự kết hợp

giữa oxi và nitơ ở điều kiện nhiệt độ cao.

- Một trong những xu hướng nâng cao tính kinh tế của động cơ ngày nay là áp dụng kỹ

thuật chế hòa khí phân lớp cho động cơ làm việc với hỗn hợp nghèo. Trong điều kiện đó

NOx là đối tượng chính của việc xử lý ô nhiễm.

- Mức độ phát sinh ô nhiễm trung bình của quá trình cháy nhiên liệu hydrocarbon.

Chất ô nhiễm Lượng phát sinh

(g/Kg nhiên liệu)

NOx 20

CO 200

HC 25

Bồ hóng 2 - 5

Trên đây là số liệu trung bình, ở điều kiện cháy của hổn hợp có hệ số dư lượng không khí

= 1. Tuy nhiên trong những điều kiện cháy ở áp suất và nhiệt độ cao, hệ số dư lượng

không khí lớn thì tỷ lệ thành phần các chất ô nhiễm sẽ thay đổi theo hướng tăng NOx

I.2.2. Monoxide Carbon: CO

- Monoxide Carbon có mặt trong khí xả động cơ đốt trong là quá trình cháy không hoàn

toàn của hỗn hợp giàu hay do sự phân giải sản vật cháy với nhiệt độ.

- CO là chất khí không màu, không mùi, rất độc. Theo số liệu thống kê các nguồn phát

sinh ô nhiễm chủ yếu hiện nay, người ta thấy 70% lượng CO trong khí quyển là do khí xả

động cơ ô tô gây ra, tốc độ gia tăng nồng độ CO trong khí quyển ở mức cao, gần 3%

năm.

I.2.3. Hydrocarbon chưa cháy: HC

- HC có mặt trong khí xả chủ yếu là do các không gian chết trong buồng cháy hay nói

cách khác là HC được hình thành ở những nơi có nhiệt độ thấp. Ngoài ra, khi hỗn hợp

quá nghèo tốc độ cháy thấp dẫn đến tình trạng bỏ lửa, khi đó sẽ là nguyên nhân làm tăng

nồng độ HC trong khí thải.

I.2.4. Bồ hóng – Muội than, chì, lưu huỳnh:

- Bồ hóng, muội than: Đối với động cơ sử dụng nhiên liệu xăng, hàm lượng bồ hóng,

muội than không đáng kể. Tuy nhiên, đây là chất ô nhiễm quan trọng trong khí xả diesel.

- Lưu huỳnh: Thông thường xăng có chứa khoảng 600 ppm lưu huỳnh. Trong quá trình

cháy, lưu huỳnh bị oxi hóa thành SO3, chất này kết hợp với nước để tạo ra H2SO4.

SO3 + H2O = H2SO4

- Chì: Để tăng tính chông kích nổ của nhiên liệu, người ta pha thêm tetraetyl chì

Pb(C2H5)4 vào xăng. Sau khi cháy, những hạt chì có đường kính cực bé thoát ra theo khí

xả, lơ lửng trong không khí và trở thành chất ô nhiễm đối với bầu khí quyển, nhất là khu

vực thành phố có mật đọ giao thông cao.

II. Tác hại của các chất ô nhiễm:

II.1. CO:

- CO là chất khí không màu, không mui, không vị. CO ngăn cản sự dịch chuyển của hồng

cầu trong máu, làm cho các bộ phận của cơ thể bị thiếu oxy. Nạn nhân sẽ bị tử vong khi

70% số hồng cầu bị khống chế (khi nồng độ CO trong không khí > 1000 ppm). Ở nồng

độ thấp hơn, CO cũng có thể gây nguy hại lâu dài với con người.

- Khi 20% hồng cầu bị khống chế, nạn nhân bị nhức đầu, chóng mặt và buồn nôn.

- Khi 50% hồng cầu bị khống chế, não bộ con người bị ảnh hưởng mạnh.

- Tuy nhiên CO là chất trung gian quan trọng trong quá trình oxy hóa cacbon thành

cacbonic, khí cacbonic thông qua quang hợp sẽ tạo ra oxy.

6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

II.1.2. NOx

- NOx là họ các oxide nitơ, trong đó NO chiếm đại bộ phận. NOx được hình thành do N2

tác dụng với O2 ở điều kiện nhiệt độ cao.

- NO không nguy hiểm nhiều, ngưng nó là co sở để tạo ra NO2.

- NO là chất khí màu hồng nhạt, có mùi, khứu giác có thể phát hiện khi nồng độ của nó

trong không khí khoảng 0.12ppm. NO2 là chất khó hòa tan, do đó nó có thể theo đường

hô hấp đi vào phổi gây viêm và hủy hoại các tế bào của cơ quan hô hấp. Nạn nhân sẽ bị

mất ngủ, ho, khó thở.

II.1.3. Hydrocarbon: HC

- HC có trong khí thải do quá trình cháy không hoàn toàn khi hỗn hợp giàu, hoặc do hiện

tượng cháy không bình thường.

- Chất gây tác hại đến con người chủ yếu là các HC thơm.

- Khi nồng độ của HC thơm lớn hơn 40 ppm sẽ gây bệnh ung thư máu.

- Khi nồng độ lớn hơn 1g/cm3 sẽ gây rối loạn hệ thần kinh.

- Ngoài ra HC cũng là nguyên nhân gây ra các bệnh về gan.

II.1.4. SO2:

- SO2 là chất háo nước, do vậy SO2 rất dễ hòa tan vào nước mũi, sau đó oxy hóa thành

H2SO4 rồi đi theo đường hô hấp vào trong phổi.

- Ngoài ra SO2 còn làm giảm khả năng đề kháng của cơ thể và làm tăng cường độ tác hại

của chất ô nhiễm khác đối với nạn nhân.

II.1.5. Bồ hóng:

- Bồ hóng là chất ô nhiễm quan trong, nó tồn tại dưới dạng những hạt rắn có đường kính

trung bình khoảng 0.3m, nên rất dễ xâm nhập sâu vào phổi.

- Bồ hóng ngoài việc gây trở ngại cho cơ quan hô hấ, nó còn là nguyên nhân gây ra bệnh

ung thư do các HC thơm mạch vòng được hấp thụ trên bề mặt của chúng trong quá trình

hình thành.

II.1.6. Chì:

- Chì có trong khí thải do tetraetyl chì Pb(C2H5)4 được pha vào xăng nhằm tăng tính

chống kích nổ của nhiên liệu. Sự pha trộn chất này vào xăng đang là vấn đề bàn cãi của

giới khoa học.

- Chì tồn tại trong khí xả dưới dạng hạt, có đường kính rất nhỏ. Vì vậy rất dễ xâm nhập

vào cơ thể qua da hoặc đường hô hấp. Khi đã vào được cơ thể, khoảng 30 – 40% lượng

chì này đi vào trong máu.

- Sự hiện diện của chì gây xáo trộn sự trao đổi ion ở não, làm trở ngại cho sự tổng hợp

enzyme để hình thành hồng cầu. Điều đặc biệt là chì sẽ tác động lên hệ thần kinh làm cho

trẻ em chậm phát triển trí tuệ.

- Chì bắt đầu gây nguy hiểm cho con người khi nồng độ của nó trong máu vượt quá

200 - 250g/lít.

II.2. Đối với môi trường:

II.2.1. Thay đổi nhiệt độ khí quyển:

- Sự hiện diện của các chất ô nhiễm, đặc biệt là các chất gây hiệu ứng nhà kính, trong

không khí trước hêt ảnh hưởng đến quá trình cân bằng nhiệt của bầu khí quyển.

- Trong số những chất khí gây hiệu ứng nhà kính, người ta quan tâm đến khí cacbonic

(CO2) vì nó là thành phần chính trong sản phẩm cháy của nhiên liệu có chứa cacbon.

- Sự gia tăng nhiệt độ bầu khí quyển do các chất gây hiệu ứng nhà kính có thể được giải

thích:

Quả đất nhận được năng lượng từ mặt trời và bức xạ lại qua không gian một phần nhiệt

lượng mà nó nhận được, nhưng trong quá trình bức xạ lại không gian thì một phần nhiệt

lượng của bức xạ mặt trời bị lớp khí gây hiệu ứng nhà kính giữ lại sẽ bức xạ ngược về

trái đất làm cho bầu khí quyển của trái đất ngày càng nóng hơn.

Hình I.2: Hiệu ứng nhà kính.

- Với tốc độ gia tăng nồng độ khí cacbonic trong bầu khí quyển như hiện nay. Người ta

dự đoán vào khoảng giữa thế kỷ 22, nồng độ khí cacbonic có thể tăng lên gấp đôi. Khi đó

theo dự tính của các nhà khoa học xảy ra sự thay đổi quan trọng đối với sự cân bằng nhiệt

trên trái đất.

- Nhiệt độ bầu khí quyển sẽ tăng thêm 2 - 3C.

- Một phần băng ở vùng bắc cực và nam cực sẽ tan ra làm tăng chiều cao mực nước biển.

- Làm thay đổi chế độ mưa gió và sa mạc hóa thêm bề mặt trái đất.

II.2.2. Ảnh hưởng đến sinh thái:

- Sự gia tăng của NOx, đặc biệt là NO2 có nguy cơ làm gia tăng dự hủy họai lớp ozon ở

thượng tầng khí quyển. Đó là lớp khí cần thiết để lọc tia cực tím phát xạ từ mặt trời.

- Tia cực tím gây ung thu da và gây đột biến sinh học. Đặc biệt là làm đột biênsinh ra các

vi trùng có khả năng làm lây lan các bệnh lạ, dẫn đến hủy hoại sự sống của mọi sinh vật

trên trái đất giống như điều kiện hiện nay trên sao hỏa.

- Mặt khác các chất khí có tính acid như: SO2, NO2, bị oxy hóa thành các acid sunfuric,

acid Nitric hòa tan trong mưa, trong tuyết, trong sương mù… làm hủy hoại thảm thực vật

trên mặt đất (do mưa acid) và gây ăn mòn các công trình kim loại.

CHƯƠNG 5:

CƠ CHẾ HÌNH THÀNH CÁC CHẤT ĐỘC HẠI VÀ CÁC YẾU TỐ

ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU

XĂNG

Dưới sự tác đông của quá trình cháy trong động cơ đốt trong, khí thải không những bao

gồm với số lượng lớn các chất như: CO2, H2O, N2…mà còn mang theo những chất độc

hại khác, tác động xấu đến sức khỏe con người và môi trường như: monoxidecarbon

(CO), các hydrocarbon cháy không hết (HC), các oxyt nitơ (NOx), các hợp chất của chì…

I. CƠ CHẾ HÌNH THÀNH CÁC OXIDE NITƠ (NOx)

I.1. Cơ chế hình thành các oxide nitơ (NOx)

NOx là tên gọi chung của các oxide nitơ gồm có các chất như: NO, NO2, N2O, chúng

được hình thành do sự kết hợp giữa oxi và nitơ ở điều kiện nhiệt độ cao.

I.1.1. Cơ chế hình thành monoxide nitơ (NO)

- Trong quá trình hoạt động của động cơ, lượng NO sinh ra chiếm tỷ lệ lớn nhất trong họ

NOx (90 – 98% tổng hợp NOx).

Sự hình thành NO do oxi hóa nitơ trong không khí với điều kiện hệ số dư lượng không

khí xấp xỉ 1, các phản ứng chính sau xảy ra:

O + N2 NO + N (1)

N + O2 NO + O (2)

N + OH NO + H (3)

Phản ứng (3) xảy ra khi hỗn hợp rất giàu, NO tạo thành trong màng lửa và trong sản

phẩm cháy phía sau màng lửa.

Hình II.1: Sự phụ thuộc nồng độ NO theo nhiệt độ.

Hình II.1 Cho thấy lượng NO hình thành phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ.

Lượng NO sinh ra theo phản ứng sau:

N2 + O2 2NO (4) Nồng độ NO phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ cao và nồng độ O2 có trong sản phẩm

cháy.

I.1.2. Cơ chế hình thành dioxide nitơ: ( NO2)

- NO2 là chất khí độc hại, nó được hình thành ở nhiệt độ thường khi NO kết hợp với O2

có trong không khí.

2NO + O2 2NO2 (5)

- NO2 còn được hình thành từ NO với các chất trung gian của sản vật cháy theo phản

ứng.

NO + HO2 NO2 + OH (6)

- Trong điều kiện nhiệt độ cao, NO2 tạo thành có thể tác động ngược trở lại sự hình thành

NO theo phản ứng (7).

NO2 + O NO + O2 (7)

- Trong trường hợp NO2 sinh ra trong ngọn lửa bị làm mát ngay bởi môi chất có nhiệt độ

thấp, thì phản ứng phân giải (7) bị khống chế, nghĩa là NO2 tiếp tục tồn tại trong sản vật

cháy. Vì vậy, khi động cơ làm việc ở chế độ không tải hay tải thấp thì nồng độ NO2 trong

khí thải sẽ gia tăng.

I.1.3. Cơ chế hình thành protoxide nitơ ( N2O)

- N2O được hình thành chủ yếu từ các chất trung gian NH và NCO khi chúng tác dụng

với NO:

NH + NO N2O + H (8)

NCO + NO N2O + CO (9)

N2O cũng chủ yếu được hình thành ở vùng oxy hóa ở nồng độ nguyên tử H cao, mà

hydrogene là chất tạo ra sự phân hủy mạnh protoxide nitơ theo phản ứng:

N2O + H NH + NO (10)

N2O + H N2 + OH (11)

Vì thế N2O chỉ chiếm tỷ lệ rất thấp trong khí xả của động cơ đốt trong ( khoảng 3 – 8

ppm/l)

I.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành oxide nitơ:

I.2.1. Ảnh hưởng của hệ số dư lượng không khí : ()

- Nhiệt độ cháy cực đại tương ứng khi = 0.9 (hỗn hợp hơi giàu). Tuy nhiên, lúc này

nồng độ O2 thấp nên lượng NO có trong khí thải không lớn.

- Nồng độ NO đạt cực đại khi 1.1, lúc này nồng độ O2 tăng đồng thời nhiệt độ hỗn

hợp giảm, cả hai yếu tố này làm lượng NO đạt cực đại.

- Khi tăng quá lớn, lúc này độ đậm đặc của hỗn hợp giảm, nhiệt độ cháy thấp nên lượng

NO cũng giảm theo.

Hình II.2: Biến thiên nồng độ NO theo hệ số dư lượng không khí .

I.2.2. Ảnh hưởng của hệ số khí sót:

- Khí sót giữ vai trò làm bẩn hỗn hợp, do đó làm giảm nhiệt độ cháy, dẫn đến sự giảm

nồng độ NOx. Tuy nhiên, khi hệ số khí sót gia tăng quá lớn động cơ sẽ làm viêc không ổn

định, làm giảm tính kinh tế của động cơ và tăng nồng độ HC.

Hình II.3: Ảnh hưởng của tỷ lệ khí xả hồi lưu đến nồng độ NO.

- Theo đồ thị (Hình II.3) nồng độ chất ô nhiễm NO giảm mạnh theo sự gia tăng của tỷ lệ

hồi lưu khí xả cho đến khi tỷ lệ này đạt 15 -20%.

I.2.3. Ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm:

- Khi góc đánh lửa tăng, thời điểm cháy của hỗn hợp sớm lên, áp suất cực đại gần điểm

chết trên hơn. Nhiệt độ cực đại cũng tăng và thời gian tồn tại khí cháy cũng tăng theo,

hai yếu tố này khiến NO tăng.

- Vì thế, tăng góc đánh lửa sớm sẽ làm tăng nồng độ NO trong khí xả, cho nên cùng một

áp suất cực đại khi giảm góc đánh lửa sớm 10 có thể giảm nồng độ NO từ 20 – 30%

Hình II.4: Ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm đến nồng độ NO

I.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ buồng cháy:

- Nhiệt độ buồng cháy sẽ tỷ lệ thuận với lượng hỗn hợp được đốt cháy, vì vậy khi mở lớn

bướm ga ( tăng tải), hỗn hợp vào động cơ tăng, nhiệt độ buồng cháy tăng và lượng NOx

tăng ngay cả khi 1.

II. CƠ CHẾ HÌNH THÀNH CARBON MONOXIDE (CO)

II.1. Cơ chế hình thành CO

- Lượng CO trong khí xả động cơ chịu ảnh hưởng chính do tỷ lệ hỗn hợp ().

Trường hợp hỗn hợp nghèo: ( 1) lượng oxy có trong hỗn hợp không đủ để oxy hóa

hoàn toàn lượng carbon trong hỗn hợp thành CO2, dẫn tới nồng độ CO trong khí thải lớn.

Trường hợp hỗn hợp nghèo: ( 1) trên lý thuyết khi lượng dư không khí lớn thì khí

thải sẽ là CO2 và H2O. Tuy nhiên, với ( 1) hỗn hợp nghèo, khi vào buồng đốt sẽ không

được hòa trộn và phân bố đều tạo nên các vùng cục bộ trong buồng đốt làm cho việc cháy

không hoàn toàn. Từ đó sinh ra lượng CO cao trong khí thải.

Trong điều kiện nhiệt độ cao, phản ứng phân giải sản phẩm cháy sẽ xảy ra làm gia tăng

lượng CO trong khí thải.

2CO2 2CO + O2

Hình II.5: Ảnh hưởng của hệ số dư lượng không khí đến nồng độ CO

- Khi động cơ làm việc ở tải nhỏ, điều kiên cháy của hỗn hợp không tốt, tạo ra các vùng

cháy không hoàn toàn, dẫn đến nồng độ CO trong khí xả cao bất chấp có sự điều chỉnh hệ

số dư lượng không khí quanh giá trị cháy hoàn toàn. Do vậy, khi ô tô hoạt động trong

thành phố thì sự phát sinh CO là đáng quan tâm nhất vì ô tô thường xuyên làm việc ở tải

thấp.

II.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành CO:

II.2.1. Ảnh hưởng của áp suất nạp:

- Ở cùng số vòng quay động cơ, góc đánh lửa sớm và hệ số khí sót. Nếu giảm áp suất nạp

sẽ làm tăng khả năng cháy không hoàn toàn, vì vậy sẽ lam tăng nồng độ CO trong sản

phẩm cháy.

- Sự tăng giảm áp suất nạp luôn xảy ra. Tuy nhiên, từ sự thay đổi áp suất nạp dẫn đến

thay đổi áp suất cực đại của quá trình cháy và thay đổi tốc độ cháy (nhưng áp suất khí

trong giai đoạn giãn nở không thay đổi nhiều). Do đó, nồng độ CO trên đường xả ít phụ

thuộc vào áp suất nạp.

II.2.2. Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp:

- Nồng độ CO trong khí xả phụ thuộc rất nhiều vào mức độ đậm đặc () của hỗn hợp

( 1/)

Hình II.6: Quan hệ giữa nồng độ CO và

Hình II.6 Cho thấy nồng độ CO tăng rất nhiều theo độ đậm đặc với:

= 0.75 CO = 0.5%

= 1.2 CO = 2.1%

II.2.3. Ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm:

- Sự tăng giảm góc đánh lửa sớm () sẽ làm ảnh hưởng đến sự hình thành CO trong khí

xả.

Khi góc đánh lửa sớm giảm, quá trình cháy sẽ k o dài trên đường giãn nở, áp suất

giảm tại đây. Điều đó làm cho điều kiện cháy xấu đi, làm tăng khả năng cháy không hoàn

toàn, do đó sẽ làm tăng nồng độ CO trong khí xả.

Hình II.7: Quan hệ giữa nồng độ CO và góc đánh lửa sớm .

II.2.4. Ảnh hưởng của thành phần nhiên liệu:

- Nồng độ CO sẽ tăng giảm phụ thuộc vào sự có mặt của lượng C chứa trong nhiên liệu.

Hình II.8: Quan hệ giữa các loại nhiên liệu về sự phát sinh CO

- Hình II.8 cho thấy nồng độ CO tăng khi C trong nhiên liệu tăng.

II.2.5. Ảnh hưởng của hệ số khí sót:

- Khi hệ số khí sót tăng, nhiệt độ cháy sẽ giảm, là giảm tốc độ phân giải CO2 thành CO.

do đó sẽ làm giảm nồng độ CO trong khí thải (CO + O2 = CO2)

- Vì vậy, trên động cơ hiện đại được lắp thêm hệ thống lưu hồi khí xả EGR nhằm khống

chế nồng độ NOx, đồng thời làm giảm nồng độ CO ( ở chế độ tải thấp) trước khi thải ra

môi trường.

Hình II.9: Ảnh hưởng của hệ số khí sót đến nồng độ CO trong buồng cháy.

III. CƠ CHẾ HÌNH THÀNH HYDROCARBON: (HC) - Trên động cơ HC hình thành chủ yếu do sự đốt cháy không hoàn toàn hỗn hợp trong

buồng cháy hoặc cháy không hết.

III.1. Cơ chế hình thành hydrocarbon chưa cháy:

- Do sự hình thành các vùng dập tắt màng lửa, nên lửa không lan đến được hay khi lan

đến thì nhiệt độ giảm không đốt được hỗn hợp tại những vùng đó.

- Do sự trùng điệp của xupap, sẽ có một lượng nhiên liệu vừa nạp vào đã được thải ra

ngoài.

- Với tỷ lệ hỗn hợp không thích hợp (giàu hoặc nghèo) sẽ làm cho một phần hỗn hợp

không cháy được hoặc cháy không hoàn toàn bị thải ra ngoài.

-

Những điều kiện trên làm cho lượng HC không cháy được bị thải ra ngoài trong kỳ

thải.

III.2. Cơ chế hình thành HC trong quá trình cháy:

- Nồng độ HC tăng nhanh theo độ đậm đặc của hỗn hợp. Tuy nhiên, khi hỗn hợp có độ

đậm đặc quá thấp cũng làm tăng HC trong khí thải do sự cháy không hoàn toàn của động

cơ.

- Lọt khí xuống cac-te chứa dầu bôi trơn

- Do tác động của việc lọt nhớt bôi trơn vào buồng cháy động cơ ( qua ồng kềm xú-páp

qua hiện tượng bơm nhớt của động cơ, di chuyển của lớp dầu bội trơn vào thì thải)

- Do lượng dầu bôi trơn pha trong nhiên liệu ( Đông cơ hai kỳ) , theo một số nghiên cứu

khi tăng lượng dầu bôi trôn thêm 5 % sẽ làm tăng lượng HC có tronfg khí thãi tử hai đến

3 lần

III.2.1. Hình thành các vùng dập tắt:

- Vùng dập tắt là những vùng có màng lửa không lan đến được ( những không gian chết

trong buồng đốt): khe hở giũa piston, xec-măng với xylanh, quanh nấm và đế xupap, giữa

nắp thân máy với đệm nắp máy. Trong các không gian này sẽ nạp một lượng hỗn hợp ở

kỳ nạp, sẽ thoát ra ở kỳ giản nở và thải. Lượng hỗn hợp này sẽ không cháy hoặc cháy

không hoàn toàn trước khi được thải ra môi trường qua đường xả.

- Các vùng này được xem là nguồn chủ yếu phat sinh HC. Do đó,để làm giảm lượng HC

thải ra môi trường phải làm giảm các không gian chết trong buồng đốt của động cơ.

- Vì vậy, việc thiết kế hợp lý buồng cháy, piston, xecmăng, đệm, nắp máy… sẽ làm giảm

đáng kể lương HC trong khí thải.

Hình II.10: Các nguồn phát sinh HC chủ yếu.

III.2.2. Sự hình thành HC ở màng dầu bôi trơn:

- Ngoài các không gian chết ra, màng dầu bôi trơn bám vào thành xylanh cũng làm phát

sinh HC đáng kể.

- Ở kỳ nạp, màng dầu bôi trơn được tráng lên bề mặt của xylanh sẽ hấp thụ hơi

hydrocarbon bão hòa, khi cháy hết nhiên liệu sự giải phóng hơi nhiên liệu từ màng dầu

bôi trơn vào khí cháy bắt đầu. Quá trình này tiếp tục trong kỳ giản nở và thải, góp phần

làm tăng lượng HC trong khí thải.

- Ngoài ra sự hiện diện của muội than trong buồng cháy cũng làm gia tăng sự phát sinh

HC trong khí thải.

III.2.3.2. Ảnh hưởng của lớp muội than:

- Muội than được sinh ra trong buồng cháy là do một lượng dầu bôi trơn bị cháy hay

lượng oxide chì có trong thiên nhiên bị cháy. Ảnh hưởng của chúng đến sự hình thành

HC trong khí thải rất phức tạp.

Nếu các khe hở (không gian chết) nhỏ: lớp muội than sẽ không cho hỗn hợp vào các

không gian này nhiều, sẽ làm giảm lượng HC cháy không hết.

Nếu các không gian này lớn: lớp muội than sẽ làm giảm tiết diện lối ra, dẫn đến tăng sự

dập tắt màng lửa làm cho HC sinh ra gia tăng.

III.2.3.3. Ảnh hưởng của quá trình thải:

Vào thời kỳ cuối quá trình thải, cả hai xupap đều mở làm cho làm cho lượng hỗn hợp

chưa cháy vừa nạp vào liền thoát ra theo đường xả, đồng thời một lượng dầu bôi trơn

cũng theo đó ra ngoài.

III2.3.4. Ảnh hưởng của áp suất n n:

Khi tăng giảm ga đột ngột, sẽ có tăng giảm tốc. Đối với trường hợp giảm tốc, lượng hỗn

hợp vào buồng cháy ít nhưng đậm, dẫn đến áp suất n n thấp. Hỗn hợp sẽ cháy không kịp

làm phát sinh lượng HC trong buồng đốt lớn.

IV CƠ CHẾ HÌNH THÀNH CHÌ:

- Chì tồn tại trong xăng dưới dạng tetraetyl chì Pb(C2H5)4 với công dụng sau:

Làm tăng chỉ số octan của xăng.

Tạo lớp màng mỏng giữa bệ xupap và xupap. Từ đó giảm khả năng mài mòn của

xupap.

- Thông thường lượng Pb có trong xăng 0.15 ÷ 0.4 g/lít có khi lên đến 0.7 ÷ 0.8 g/lít

- Lượng tetraetyl chì này khi cháy trong buồng đốt sẽ sinh ra Pb và theo khí thải ra ngoài

dưới dạng hạt nhỏ.

Pb(C2H5)4 + 13O2 Pb + CO2 + 10H2O - Lượng chì có trong xăng còn ảnh hưởng trực tiếp đến các thiết bị khác như cảm biến

oxy, bầu lọc xúc tác…

- Để khắc phục điều này, người ta dùng những chất phụ gia chống kích nổ khác không có

gốc chì để thay thế.

V. SỰ HÌNH THÀNH AXÍT: H2SO3, H2SO4

- Trong quá trình cháy, lượng SO2, SO3, H2O sẽ hình thành như sau:

Đối với H2O: Phản ứng xảy ra như sau: (Ví dụ C8H8)

2C8H8 + 25O2 16CO2 + 18H2O

Đối với SO2, SO3: Lượng S có trong nhiên liệu khi cháy sẽ sinh ra SO2, SO3 như sau:

S + O2 SO2

2SO2 + O2 2SO3

- Như vậy lượng H2SO3, H2SO4 sẽ được hình thành như sau:

SO2 + H2O H2SO3

SO3 + H2O H2SO4

Những axít này gây ăn mòn rất mạnh.

VI. MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô

NHIỄM TRONG KHÍ XẢ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG: VI.1. Động cơ làm việc với hỗn hợp nghèo:

- Động cơ làm việc với hỗn hợp nghèo (hệ số dư lượng không khí 1.25) dẫn đến

nồng độ CO2 giảm, nồng độ các chất ô nhiễmchính CO, HC và NOx cũng đều giảm, suất

tiêu hao nhiên liệu giảm. Tuy nhiên, ưu điểm này chỉ có được trong điều kiện phải tổ

chức tốt quá trình cháy như phân bố hợp lý độ đậm đặc của hỗn hợp trong buồng cháy.

- Khi gia tăng hệ số dư lượng không khí hay làm bẩn hỗn hợp bằng khí xả hồi lưu vượt

quá giới hạn cho ph p sẽ dẫn đến:

Giảm tốc độ cháy, điểm cực đại của áp suất sẽ lệch về phía giai đoạn giãn nở dù đánh

lửa sớm hơn.

Moment phát ra không đều dẫn đến động cơ làm việc không ổn định.

Thường xuyên bỏ lửa.

Gia tăng mức độ phát sinh HC.

Gia tăng suất tiêu hao nhiên liệu do tốc độ cháy giảm.( sử dụng thêm nhiên liệu dẫn đến

làm tăng ô nhiễm)

VI.2. Ảnh hưởng của các chế độ vận hành động cơ xăng:

VI.2.1. Cắt nhiên liệu khi giảm tốc:

- Để hạn chế nồng độ HC trong giai đoạn động cơ đóng vai trò phanh ô tô (khi giảm tốc

nhưng vẫn cài ly hợp), biện pháp tốt nhất là ngưng cung cấp nhiên liệu. Tuy nhiên, điều

này có thể dẫn đến điều bất lợi là làm xuất hiện hai điểm cực đại HC: thời điểm cắt nhiên

liệu và thời điểm cấp nhiên liệu trở lại xảy ra ở động cơ sử dụng bộ chế hòa khí.

VI.2.2. Dừng động cơ khi đèn đỏ:

- Chế độ dừng động cơ hợp lý khi ô tô chạy trong thành phố có thể giảm đồng thời mức

độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liêu. Thực nghiệm cho thấy, khi thời gian

dừng ô tô vượt quá một giá trị cực đại thì nên tắt động cơ. Nếu không x t đến suất tiêu

hao nhiên liệu thì việc tắt động cơ không đem lại lợi ích gì về mặt ô nhiễm trong trường

hợp động cơ có bộ xúc tác trên đường thải. Trung bình thời gian dừng cực đại là 50 giây,

khi vượt quá thời gian này nên tắt động cơ nếu động tác này không làm giảm tuổi thọ của

máy khởi động và bình accu.

VI.3. Ảnh hưởng của việc giới hạn tốc độ ô tô đến sự phát sinh ô nhiễm:

- Khi ô tô hoạt động ổn định, người ta thấy nồng độ CO đạt cực tiểu ở tốc độ 80÷90km/h,

nồng độ HC giảm dần đến khi tốc độ đạt khoảng 100km/h, sau đó tăng lên chậm còn

nồng độ NOx tăng từ từ đến khi tốc độ động cơ đạt 70÷80km/h sau đó tăng mạnh, nhất là

đối với động cơ có dung tích xylanh lớn. Các kết quả đo đạc trên chu trình có điều kiện

thử gần với điều kiện vận hành thực tế cho thấy giới hạn tốc độ ít gây ảnh hưởng đến

mức độ phát sinh ô nhiễm. Khi giảm mạnh giới hạn tốc độ, nồng độ NOx có thể giảm đi

vài trăm lần, nhưng làm tăng đôi chút CO, HC. Khi tăng tốc, nhờ sự rối của không khí

phía sau xe, các chất ô nhiễm thải ra khỏi ống xả khuếch tán nhanh chóng trong không

gian, làm giảm nồng độ cục bộ của chúng trong môi trường.

- Trên xa lộ Châu Âu, tốc độ giới hạn là 130km/h hoạt động khi đại bộ phận ô tô giảm tốc

độ từ 119 – 107km/h người ta thấy nồng độ các chất ô nhiễm trong bầu không khí quanh

hệ thống xa lộ giảm đi đáng kể: CO giảm đi 12%, HC giảm 1.7%, NOx giảm 10.5%. Ô tô

thí nghiệm khác được thực hiện bằng cách giảm tốc độ giới hạn từ 10km/h xuống 60km/h

hoạt động trên một bộ phận xa lộ, người ta thấy lượng NOx giảm đi 50% trong 6 tháng.

VI.4. Ảnh hưởng của nhiên liệu đến mức độ phát sinh ô nhiễm của động cơ (nhiên

liệu động cơ xăng)

- Việc điều chỉnh động cơ có ảnh hưởng lớn đến lượng ô nhiễm phát sinh vì việc điều

chỉnh này tác động đến cơ chế hình thành hay phân hủy các chất ô nhiễm trước khi thoát

ra ngoài khí quyển.

- Nhiên liệu cũng gây ảnh hưởng đến sự phát sinh ô nhiễm. Chủ yếu là do tỷ lệ không

khí/nhiên liệu có thể bị thay đổi do sự thay đổi các đặc trưng lý hóa của chúng không

phải lúc nào cũng được bù lại bởi sự điều chỉnh các thông số của động cơ. Như đã biết,

độ đậm đặc của hỗn hợp ảnh hưởng lớn đến mức độ phát sinh ô nhiễm: NOx đạt cực đại

trong môi trường hơi nghèo, CO, HC đạt cực tiểu trong môi trường nghèo.

VI.4.1. Ảnh hưởng của khối lượng riêng nhiên liệu:

- Khối lượng riêng nhiên liệu có quan hệ chặt chẽ với thành phần các hydrocarbon tạo

thành hỗn hợp nhiên liệu thường hay super, đặt biệt là tỷ lệ nguyên tử tổng quát

carbon/hydrogene.

- Sự gia tăng khối lượng riêng của nhiên liệu có khuynh hướng làm nghèo hỗn hợp đối

với động cơ dùng bộ chế hòa khí và ngược lại làm giàu hỗn hợp đối với động cơ phun

xăng. Tuy nhiên, do phạm vi thay đổi khối lượng riêng nhiên liệu rất b (từ 2.5 đến 4%)

ảnh hưởng của nó đến mức độ phát sinh ô nhiễm của động cơ khi đã điều sẵn với một

lượng nhiên liệu cho trước không đáng kể.

VI.4.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ HC thơm:

- Hiện nay người ta có khuynh hướng gia tăng hàm lượng các chất hydrocarbon thơm

trong nhiên liệu để thay thế nhiên liệu chì.

- Các hydrocarbon thơm có chỉ số octance nghiên cứu lớn hơn 100 và chỉ số octane động

cơ MON thường lớn hơn 90. Do đó, thêm thành phần HC thơm vào trong nhiên liệu là

một biện pháp làm tăng tính chống kích nổ của nhiên liệu hiện đại.

- Các HC thơm có tỷ số C/H cao hơn, do đó khối lượng riêng lớn hơn. Do nhiệt lượng tỏa

ra đối với một đơn vị thể tích cao hơn nên nhiệt độ cháy của hỗn hợp tăng làm tăng NOx.

- Mức độ phát sinh CO ít bị ảnh hưởng bởi hàm lượng hydrocarbon. Tuy nhiên, các

hydrocarbon thơm có cấu tạo ổn định nên có động học phản ứng cháy chậm hơn. Do đó,

trong cùng điều kiện cháy, sự phát sinh hydrocarbon chưa cháy của nhiên liệu chứa nhiều

hydrocarbon thơm sẽ cao hơn trong cùng điều kiện cháy.

VI.4.3. Ảnh hưởng của tính bay hơi:

- Những thành phần quá nặng (bay hơi ở nhiệt độ lớn hơn 200-220C) có ảnh hưởng đến

sự phát sinh HC chưa cháy, do sự bốc hơi k m cháy không hoàn toàn.

- Những thành phần nhẹ hơn, cần thiết cho việc khởi động và làm việc ở trạng thái nguội,

ngoài ra còn ảnh hưởng đến tổn thất do bay hơi.

- Chính những thành phần dễ bay hơi nhất, đặc biệt là cặp butane – penture. Cặp này nhẹ

thường thường có nhiều hơn quy định trong quá trình lọc dầu, được pha vào nhiên liệu

đến giới hạn tối đa cho ph p để tận dụng chỉ số octane cao của nó (butane có chỉ số

octane nghiên cứu tằng 94) nhằm bù trừ việc giảm hàm lượng chì

VI.4.4. Ảnh hưởng của chỉ số octane:

Chỉ số octane có ảnh hưởng đến mức độ phát sinh ô nhiễm, đặc biệt khi động cơ bi kích

nổ, sự giảm chỉ số octane dẫn đến sự gia tăng tinh kích nổ, do đó làm tăng NOx nhất là

khi hỗn hợp nghèo.

VI.4.5. Ảnh hưởng của các chất phụ gia:

- Trong nhiên liệu dùng cho động cơ xăng thì thường được pha vào nhiều chất phụ gia

như: chất phụ gia làm tăng chỉ số octane, chống oxi hóa, làm sạch bề mặt đường ống

nạp…

Nói chung các phụ gia khi đưa vào nhiên liệu có rất ít tác động đến chất lương khí thải

VI.4.6. Ảnh hưởng của việc sử dụng nhầm nhiên liệu:

- Nhầm nhiên liệu là việc cung cấp không đúng nhiên liệu cho đọng cơ. Trong thực tế

thường diễn ra sự nhầm lẫn cung cấp nhiên liệu pha chì cho động cơ có ống xả xúc tác.

Chất chì này gây hại cho bộ xúc tác và làm giảm hiệu quả của nó dẫn đến sự gia tăng dần

các chất ô nhiễm sau ống xả. Trong trường hợp này, khi cung cấp xăng không chì trở lại

thì tính năng của bộ xúc tác không đạt được hiệu quả ban đầu.

VI.5. Thông số thiết kế:

- Mối quan tâm hàng đầu của việc thi t kế đông cơ là phải làm sao để giảm mức độ phát

sinh ô nhiễm.

- Đối với động cơ xăng, có 3 chất gây ô nhiễm được đặc biệt quan tâm: NOx, HC và CO.

Để có thể làm giảm nồng độ các chất khí độc hại nằm trong giới hạn cho ph p, các nhà

thiết kế phải chế tạo động cơ sao cho những thông số về thiết kế và thông số về hoạt

động…phù hợp với từng loại động cơ.

VI.5.1. Tỉ số giữa diện tích bề mặt buồng đốt và thể tích của nó:

- Một trong những thông số đặc trưng của buồng đốt là tỉ số giữa diện tích bề mặt buồng

đốt và thể tích của nó (F/V). Càng tăng tỉ số này thì lượng hỗn hợp tiếp xúc với thành

buồng đốt càng lớn. Do đó, sự mất mát nhiệt vào nước làm mát sẽ lớn, tính tiết kiệm và

tốc độ lan tràn màng lửa giảm xuống, dẫn đến lượng HC có trong khí thải tăng.

Hình II.11: Sự phụ thuộc của nồng độ HC có trong khí thải vào tỷ số giữa bề mặt và thể

tích buồng đốt.(F/V)

- Ngoài ra ở điều kiện khác như nhau, khi tăng tỉ số F/V sẽ làm tăng khoảng cách từ bugi

đến điểm xa nhất của buồng đốt. Do đó, thời gian để đốt cháy hết lượng hỗn hợp hòa khí

sẽ tăng, làm tăng lượng HC có trong khí thải. Vì những nguyên nhân này sẽ tạo điều kiện

thuận lợi cho việc hình thành nuội than và sinh ra kích nổ ở động cơ.

VI.5.2. Tỉ số n n:

- Nhưng tính toán lý thuyết cho thấy khi tăng tỉ số n n thì tính kinh tế của động cơ tăng,

nhưng đồng thời cũng tăng tổn thất cơ giới. Ngoài ra, nếu tăng tỉ số n n quá lớn thì sẽ

sinh ra hiện tượng kích nổ ở động cơ. Vì vậy, việc tăng tỉ số n n chỉ có lợi trong phạm vi

nhất định.

- Khi tỉ số n n tăng, nhiệt độ cuối quá trình cháy tăng, điều này làm tăng nồng độ NOx có

trong khí thải. Ngoài ra, tăng tỉ số n n cũng làm cho nhiệt độ cuối quá trình thải giảm

xuống ( do quá trình cháy rớt không nhiều ), như vậy sẽ làm tăng lượng HC, CO có trong

khí thải.

- Theo giáo sư B.Vpêtơrop nhiệt độ cuối quá trình thải được tính

Tr 1450/ + 1092/ +0.14n - 494K (khi 1)

Tr 1450/ + 738/ + 0.14n + 1336K (khi 1)

Hình II.12: Ảnh hưởng của tỷ số n n đến nồng độ NOx có trong khí thải.

- Tỉ số n n cũng ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ cháy. Ta nhận thấy, thời gian cháy để đạt

được giá trị Pmax tăng từ 0.0054 giây ( = 4) tới 0.00375 giây ( = 6). Tốc độ cháy thay

đổi như thế là vì khi độ n n tăng, hỗn hợp hỗn hợp nhiên đặc hơn, các phần tử nhiên liệu

nằm gần nhau hơn. Như vậy, khi tăng tỉ số n n động cơ có thể làm việc với hỗn hợp

loãng hơn (điều này làm giảm các chất độc hại có trong khí thải).

Hình II.13: Ảnh hưởng của tỷ số n n đến đường biểu diễn quá trình cháy

Đường A: = 4 Đường B: = 5: Đường C: = 6

Hình II.14: Ảnh hưởng của tỷ số n n đến giới hạn làm việc của động cơ.

-Theo hình II.14 ta thấy khi tăng từ 10 16, động cơ có thể làm việc với hỗn hợp

loãng hơn.

VI.5.3. Hình dạng buồng đốt:

- Hình dạng và kích thước buồng đốt ảnh hưởng rất lớn đến tỉ số của động cơ. Bằng thực

nghiệm người ta thấy với dạng buồng đốt hình chỏm cầu có bố trí xupap treo thì tỉ số n n

là lớn nhất.

- Dạng buồng đốt được thiết kế sao cho khả năng xoáy lốc của hỗn hợp tăng, nó làm cho

sự hòa hợp hỗn hợp nhiên liệu được tốt hơn, tăng khả năng làm “bung” những màng

nhiên liệu còn đọng lại trên vách xylanh để đưa vào quá trình oxi hóa. Tuy nhiên, nếu

dạng buồng đốt quá phức tạp sẽ làm tăng tỉ số F/V và ảnh hưởng đến sự hình thành HC +

CO như đã trình bày ở phần trước.

Hình II.15: Quan hệ giữa tỷ số n n với dạng buồng cháy

(Khi dùng xăng có chỉ số octan = 70)

VI.5.4. Bố trí bugi và xupap:

- Việc bố trí xupap, số lượng xupap có ảnh hưởng trực tiếp đến dạng buồng đốt và tỉ số

n n động cơ, do đó nó ảnh hưởng đến tốc độ lan truyền màng lửa và tốc độ tăng áp suất

của động cơ.

- Vị trí của xupap và bugi có quan hệ chặt chẽ với nhau. Thông thường người ta bố trí

bugi nằm lệch về phía xupap thải, vì đây là nơi có khả năng xảy ra hiện tượng kích nổ

lớn. Điều này giúp việc đốt cháy hỗn hợp sẽ bắt đầu từ vùng không ổn định và làm giảm

khả năng kích nổ trong động cơ hay nói cách khác là làm giảm muội than và HC có trong

khí thải.

- Đối với động cơ sử dung 4÷5 xupap thì bugi thường được bố trí ở tâm buồng đôt. Như

vậy khoảng cách từ bugi đến điểm xa nhất của buồng đốt sẽ đồng đều hơn.

Hình II.16: Vị trí của Bugi và xupap.

VI.5.5 Tỉ lệ giữa khoảng chạy piston và thể tích xylanh (S/D):

- Tỉ lệ S/D là một tỉ lệ có quan hệ mật thiết với tỉ lệ F/V.

- Ở cùng một thể tích cho trước, khi ta giảm tỉ lệ S/D nghĩa là khoảng chạy của piston sẽ

ngắn hơn, diện tích bề mặt buồng đốt sẽ tăng lên (F/V tăng), kết quả là làm cho lượng

HC có trong khí xả tăng như đã nói ở phần trước. Vì thế, động cơ có khoảng chạy dài

thích hợp hơn.

Hình II.17: Sự phụ thuộc của HC ở tỷ lệ S/D khác nhau và tỷ số nhiên liệu.

VI.6. Một số các thông số về chuẩn bị hỗn hợp và các thông số điều chỉnh

khác: VI.6.1. Chuẩn bị hỗn hợp và phun nhiên liệu:

- Trong các động cơ hiện nay thì việc chuẩn bị hỗn hợp và kiểm soát hỗn hợp trước khi

nó được đốt cháy trong buồng đốt là rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng rất lớn đến sự hình

thành các chất khí độc hại trong khí thải động cơ.

- Do sự hạn chế của động cơ chỉ làm việc trong phạm vi hẹp của hỗn hợp (). Khi <1

hỗn hợp hơi giàu, lúc này sự thiếu hụt oxy làm tăng lượng CO đáng kể và sự bỏ lửa cũng

làm tăng lượng HC (ngay cả khi >1.2) . Vì những lý do đó, sự chuẩn bị và kiểm soát

hỗn hợp cũng không thể nào làm giảm tối thiểu tất cả những thành phần độc hại trong khí

thải cùng một lúc.

- Việc hình thành hỗn hợp trong điều kiện tốt nhất là một mong muốn của các nhà thiết

kế:

Đối với động cơ dùng bộ chế hòa khí: sự hoạt động tốt đạt được là do giảm tối thiểu sự

hình thành màng nhiên liệu nếu không kể đến ảnh hưởng của các đặc tính khác.

Đối với động cơ phun xăng: để cho nhiên liệu được phun ra tơi sương hơn thì đòi hỏi

phải có biện pháp bổ sung như là tạo túi khí xung quanh kim phun.

Hình II.18: Sự phủ khí xung quanh kim phun.

- Lượng khí được sinh ra trong khí xả nhiều hay ít còn phụ thuộc vào sự ổn định của hỗn

hợp, sự ổn định này được kiểm soát bởi cảm biến (cảm biến oxy). Nhiệm vụ của cảm

biến là tự động ghi tỉ lệ hỗn hợp và điều chỉnh lượng hỗn hợp lại cho phù hợp. Tuy nhiên,

hệ thống chỉ hoạt động trong phạm vi 1, ngoài phạm vi này ra nó sẽ làm việc không

nhạy.

Hình II.19: Sự làm việc của cảm biến .

- Để đảm bảo việc cung cấp lượng hỗn hợp ở từng xylanh được đồng đều thì sức cản trên

đường ống nạp đến từng xylanh cũng phải đồng đều. Yêu cầu này cũng áp dụng tương tự

trên đường ống xả.

- Đối với động cơ phun nhiên liệu ở từng xylanh để khống chế =1 đồng đều cho mỗi

xylanh, một giải pháp tốt đó là bố trí cảm biến oxy riêng lẻ cho từng xylanh.

VI.6.2. Thời điểm đánh lửa, năng lượng đánh lửa, vị trí bugi:

- Thời điểm đánh lửa, năng lượng đánh lửa và vị trí bugi đánh lửa là những đặc tính có

ảnh hưởng lớn đến nồng độ khí thải.

- Nếu thời điểm đánh lửa trễ đi thì sẽ làm cho nhiệt độ cực đại trong quá trình cháy giảm

xuống làm giảm lượng NOx. Ngoài ra, còn làm cho quá trình cháy k o dài sang kỳ thải,

do đó thúc đẩy quá trình cháy trong đường ống xả diễn ra với hạt khí HC và CO hàm

lượng của chúng giảm.

Hình II.20: Ảnh hưởng của hệ thống nhiên liệu–khí và thời điểm đánh lửa đến khí thải ô

nhiễm.

- Năng lượng đánh lửa nếu được tăng lên thì động cơ có thể hoạt động với hỗn hợp loãng

hơn và sẽ làm giảm nồng độ các chất khí độc hại trong khí thải.

- Khi bố trí bugi, nếu càng rút ngắn được khoảng cách giữa nó và điểm xa nhất của buồng

đốt thì càng tốt, vì lộ trình của ngọn lửa ngắn làm tăng khả năng đốt cháy hỗn hợp hoàn

toàn, do đó nồng độ HC sinh ra và lượng tiêu hao nhiên liệu giảm xuống. Đặc điểm này

được tìm thấy trên các động cơ có 4÷5 xupap, vì ở những động cơ này bugi thường được

đặt ở giữa,

- Để tăng tốc độ cháy ở một số động cơ sử dụng hai bu-gi

- Để rút ngắn khoãng cách từ tâm cháy ban đầu đến điểm xa nhất của buồng cháy, một số

bu-gi có điện cực trung tâm rất dài ( khoảng 7mm)

III.6.3. Thời điểm nhấc xupap:

- Thời điểm nhấc xupap phụ thuộc vào các yếu tố sau:

Tăng moment quay của động cơ ở số vòng quay thấp.

Tăng công suất cực đại của động cơ và giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ.

Đặc tính không tải tốt và lượng khí thải ít.

Các yêu cầu trên không thể thích hợp với cùng một thời điểm đóng mở của xupap.

- Khi thiết kế động cơ thì góc trùng điệp của xupap cũng là một đặc tính quan trọng vì nó

ảnh hưởng đến lượng khí thải sinh ra. Khi ta tăng góc trùng điệp lên thì lượng NOx giảm

vì thời gian hỗn hợp vào lâu và sự tuần hoàn khí thải cũng tăng giúp cho nhiệt độ buồng

đốt giảm xuống, ngược lại HC lại tăng vì nó có một hỗn hợp vừa vào thì đã đi ra theo

đường xả.

- Tăng góc trùng điệp của xupap còn tác động đến công suất động cơ.

Hình II.21: Ảnh hưởng của sự trùng điệp xupap đến khí thải ô nhiễm.

Các hệ thống làm cho thời điểm đóng mở của xupap thay đổi (đặc biệt là xupap hút) đã

được sử dụng rộng rãi trên các động cơ hiện đại trong những năm gần đây. Nó giúp cho

sự trùng điệp của xupap tăng giảm phù hợp tùy theo từng vị trí của động cơ.

Hình II.22: Các thiết kế có thể thực hiện của việc nhấc van thay đổi.

A: Thay đổi thời điểm và độ cao nhấc xupap (loại kết hợp).

B: Thay đổi độ cao nhấc xupap.

C: Thay đổi thời điểm nhấc xupap.

CHƯƠNG 6:

CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT LÀM GIẢM MỨC ĐỘ Ô NHIỄM

I. HỆ THỐNG TUẦN HOÀN KHÍ THẢI EGR (Exhaust gas Recirculation System)

Hệ thống này có thể dùng cho động cơ xăng và động cơ Diesel

I.1. Công dụng của hệ thống:

- Khi nhiết độ của quá trình cháy của động cơ lên đến 2500F thì khí Nitơ trong không

khí sẽ kết hợp với oxi để tạo ra những oxide Nitơ (NOx) khác nhau như: NO, NO2,

N2O5… Vì vậy, cách tốt nhất để giảm lượng NOx là làm giảm nhiệt độ trong động cơ.

- Để làm giảm nhiệt độ buồng đốt xuống, ta có thể thực hiện bằng cách dùng một hệ

thống để đưa một luồng khí thải nhất định trở lại buồng đốt, hệ thống này gọi là hệ thống

tuần hoàn khí thải (EGR). Lượng khí thải này có các chức năng sau:

Khí thải có nhiệt dung riêng lớn hơn không khí cho nên nó sẽ làm giảm nhiệt độ buồng

đốt nếu nhiệt lượng vẫn cao như cũ.

Làm cho hỗn hợp có hàm lượng oxi thấp vì lượng oxi có trong khí thải rất thấp.

Làm bẩn hỗn hợp, vì vậy tốc độ cháy sẽ giảm.

- Tuy nhiên, lượng khí thải này phải được kiểm soát, điều chỉnh sao cho phù hợp. Vì nếu

đưa vào buồng đốt một lượng khí thải quá lớn thì động cơ sẽ hoạt động không ổn định,

làm ảnh hưởng đến công suất động cơ.

- Do ảnh hưởng của lý do trên, nên lượng khí xả được khống chế bởi van EGR, đồng thời

lượng khí xả được đưa vào động cơ phụ thuộc vào hai thông số cơ bản:

Tốc độ động cơ

Tải động cơ

I.2. Nguyên lý hoạt động:

Van chân không điều khiển bằng nhiệt: (TVSV)

TVSV là một thiết bị đóng mở dòng chân không từ mạch này sang mạch khác, phụ thuộc

vào nhiệt độ nước làm mát. Nguyên lý hoạt động của van như sau:

Khi nhiệt độ nước làm mát thấp, sáp nhiệt co lại, cho ph p lò xo đẩy piston đi xuống

phía dưới ra xa khỏi cần đẩy (xem hinh 1 trong hình III.1). Chân không được cấp vào cửa

K, còn không khí được cấp vào cửa J. Tương tự, chân không cũng được cấp vào cửa N

cùng thời gian đó, trong khi không khí được cấp vào 2 cửa còn lại là M và L.

Khi nhiệt độ tăng, sáp giãn nở đẩy piston đi lên. Nó cho ph p chân không được cấp

vào các cửa L và N (xem hình 2 trong hình III.1)

Khi nhiệt độ tăng nữa, piston bị đẩy lên cao hơn, chân không ngừng cấp vào cửa N và

thay vào đó cấp cho cửa L và M (xem hình 3 trong hình III.1)

Hình III.1: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của van TVSV.

I.2.1. Khi động cơ lạnh (nhiệt độ nước làm mát dưới 50C)

Khi máy lạnh, cửa J và M của TVSV dược nối với nhau nên có thể đi từ J đến M qua

TVSV. Do đó, áp suất khí quyển được dẫn vào từ cửa J của TVSV qua cửa M và van một

chiều, đến phần trên van EGR giữ cho van một chiều vẫn mở.

Hình III.2 Động cơ lạnh-nhiệt độ nước làm mát dưới 50C.

I.2.2. Động cơ ấm:

I.2.2.1. Bướm ga đóng hoàn toàn chạy không tải:

Hình III.3: Động cơ ấm bướm ga đóng hoàn toàn chạy không tải.

- Do động cơ ấm (nhiệt độ nước làm mát trên 56C), các cửa K và M của TVSV thông

với nhau và độ chân không ống góp nạp tác dụng lên van một chiều làm van một chiều

đóng .Tại thời điểm này, do cửa “R” và cửa EGR nằm trên cánh bướm ga nên chân

không của ống góp nạp không đi qua được EGR và cửa “R” của EGR, vì vậy van vẫn

đóng và khí xả không được tuần hoàn lại.

I.2.2.2. Bướm ga giữa của EGR và cửa “R” của EGR:

Lúc này lực chân không tác dụng lên van EGR được điều chỉnh theo tải bởi bộ điều biến

chân không EGR như sau: chân không từ cửa EGR tác dụng lên cửa P của bộ điều biến

chân không EGR trong khi áp suất khí xả tác dụng lên buồng A.

- Khi tải nhỏ (áp suất trong buồng van EGR thấp), độ chân không lớn và áp suất khí xả

yếu. Màng ở buồng A không đậy kín được lỗ dẫn khí trời trên bộ điều biến. Lúc này,

không khí sau khi đi qua lọc được dẫn vào bộ điều biến chân không EGR nằm giữa cửa P

và Q, làm cho lực chân không tác dụng lên van EGR giảm.

Hình III.4: Động cơ ấm bướm ga giữa cửa EGR và cửa “R”của EGR khi tải nhỏ.

- Khi tải lớn (áp suất trong buồng van EGR cao), xảy ra quá trình ngược lại. Màng ở

buồng A đậy kín được lỗ dẫn khí trời ở bộ điều biến. Khí trời không được dẫn vào bộ

điều biến chân không giữa P và Q, kết quả là lực chân không tác dụng lên van EGR tăng.

Điều này đảm bảo lượng khí xả được tuần hoàn lại vẫn ở một tỷ lệ không đổi theo sự

hoạt động của Jic-lơ trong bộ điều biến chân không EGR.

Hình III.5 Động cơ ấm bướm ga giữa cửa EGR và cửa “R” của EGR khi tăng tải.

I.2.2.3. Cửa “R” của EGR mở bởi bướm ga:

Lúc này chân không từ cửa “R” của EGR tác dụng lên cửa “R” của bộ điều biến, lực chân

không tác dụng lên van EGR tăng, tăng độ mở của van và do đó tăng lượng khí xả được

tuần hoàn.

Hình III.6 Động cơ ấm cửa “R” của EGR mở bởi bướm ga.

I.2.2.4. Bướm ga mở hoàn toàn:

- Độ chân không tại cửa “R” của EGR không đủ sức tác động làm mở van EGR khi tải

lớn ( và lực chân không nhỏ hơn lực chân không cần thiết ) khí xả không được tuần hoàn

lại.

Hình III.7 Động cơ ấm bướm ga mở hoàn toàn.

II HỆ THỐNG THÔNG KHÍ HỘP TRỤC KHUỶU: (PCV)

(PCV: Positive Crankcase Ventiation System)

II.1. Công dụng:

- Trong quá trình làm việc của động cơ, khí cháy thường bị lọt xuống hộp trục khuỷu, vì

vậy trong hộp trục khuỷu lượng khí lọt thường có 70% đến 80% là những sản vật cháy

( VD : HC), trong khi sản vật cháy (VD: hơi nước và các khí thải khác) chiếm 20% đến

30% phần còn lại, điều này gây ra một số tác hại như:

Làm bẩn dâu bôi trơn và làm dầu bôi trơn bị biến chất do những tạp chất có trong khí

cháy.

Áp suất ở hộp trục khuỷu còn đẩy nhớt qua các phốt làm kín đi ra ngoài làm hao hụt

dầu bôi trơn.

- Những xe trước đây được gắn 1 ống khí vào hộp trục khuỷu để cho ph p những khí này

thoát ra ngoài khí quyển, vì vậy chúng làm ô nhiễm môi trường và cũng không tận dụng

được hơi nhiên liệu có trong đó. Mặt khác, khi xe chạy chậm lượng khí thải bị lọt xuống

hộp trục khuỷu tăng lên nhưng không được thải hoàn toàn ra ngoài vì lúc này vận tốc xe

nhỏ, độ giảm áp tại đầu ống nhỏ.

- Do các nguyên nhân đã nêu trên, cần có một hệ thống để dẫn khí lọt này về buồng cháy

và đốt lại.

II.2. Nguyên lý hoạt động:

- Ở loại này, toàn bộ khí ở hộp trục khuỷu sẽ được hệ thống đưa về đường nạp chung với

lượng khí nạp mới vào động cơ để đốt cháy.

- Khi dùng hệ thống này hiệu quả thông gió rất cao, nhưng do đưa hơi nhiên liệu và khí

cháy về đường nạp dễ làm bẩn xupap và xylanh.

Van PCV:

- Nếu lượng khí từ cacte chứa nhớt được ph p thổi vào ống nạp mọi lúc với số lượng khí

bất kỳ thì hỗn hợp làm việc sẽ không ổn định và sẽ không thich hợp với các yêu cầu làm

việc của động cơ. Đồng thời,để ngăn chăn sự cháy ngược từ ống nạp đến hộp trục khuỷu,

người ta lắp thêm vào hệ thống van PCV. Van này có nhiệm vụ điều hòa lượng hơi từ

cacte đi vào hệ thống nạp của động cơ.

II.2.1. Khi động cơ hoạt động ở chế độ cầm chừng hay chậm:

Hình III.8 Động cơ hoạt động ở chế độ cầm chừng hay chậm.

- Khi động cơ hoạt động ở chế độ cầm chừng hay

chậm, độ chân không trên đường ống nạp lớn hút piston

van PCV đi lên bệ van. Lúc này do khe chân không vẫn

còn hẹp nên chỉ có một lượng khí lọt nhỏ từ hộp trục

khuỷu đi vào đường ống nạp để tránh làm hòa khí ở

động cơ bi loãng.

II.2.2. Khi động cơ hoạt động ở chế độ bình thường:

Hình III.9 Động cơ hoạt động ở chế độ bình thường.

- Khi động cơ hoạt động bình thường thì độ chân

không ở đường ống nạp trung bình nên piston van

PCV lên khoảng giữa, vì vậy khe hở cho khí lọt lên

nhiều hơn.

II.2.3. Khi động cơ hoạt động ở chế độ tăng tốc hay tải lớn:

Hình III.10 Động cơ hoạt động ở chế độ tăng tốc hay tải lớn.

- Khi động cơ tăng tốc hay tải lớn, van PCV và van chân

không mở hoàn toàn mở hoàn toàn nên lượng khí từ hộp trục

khuỷu đi vào ống góp nạp nhiều nhất.

II.2.4. Khi động cơ không hoạt động hoặc cháy ngược:

Hình III.11 Khi động cơ hoạt động hoặc cháy ngược

- Khi động cơ không hoạt động, không có sự

hiện diện của độ chân không trong đường ống

nạp. Lúc này, lò xo đẩy van về đóng kín đường

nạp. Tương tự, khi có cháy ngược từ đường

ống nạp trở về hộp trục khuỷu, lúc này áp suất

trong đường ống nạp cao sẽ làm cho van PCV

đóng kín trên bệ của nó.

III. THIẾT BỊ XÚC TÁC: (Catalytic Converter )

III.1. Công dụng:

- Thiết bị xúc tác còn gọi là thiết bị khí xả, nó có nhiệm vụ làm giảm bớt các chất khí độc

hại có trong khí xả của động cơ. Ví dụ: khí CO, HC và NOx bị nung nóng với O2 đến

khoảng 500C thì thực tế không có phản ứng hóa học nào xảy ra giữa chúng, tuy nhiên

khi cho chúng đi qua chất xúc tác thì các phản ứng hóa học sẽ xảy ra biến thành những

chất như: CO2, H2O và N2.

Hình III.12 Thiết bị xúc tác (Catalytic Converter)

- Thiết bị xúc tác (bộ lọc khí xả) thường lắp bên đường ống thải của động cơ.

- Thiết bị xúc tác gồm có 2 loại chính:

Loại oxy hóa (two way converter – pellet type)

Loại 3 thành phần (Three Way Converter)

III.2. Hệ thống xúc tác oxy hóa:

- Trong hệ thống xúc tác oxy hóa có hàng ngàn hạt nhỏ oxide nhôm (Al2O3), chúng được

bao quanh bởi Palladium (Pd) và Platin (Pt) và được đặt trong một cái hộp lưới. Hộp này

được đặt trong thiết bị xúc tác và được đặt sao cho khí thải phải đi qua chất xúc tác. Thiết

bị xúc tác được làm bằng th p không gỉ, có thể chịu được nhiệt độ cao đến 1600F

(827C). Vỏ ngoài của thiết bị xúc tác được sắp đặt nhằm ngăn ngừa hơi nóng truyền đến

chỗ khác và duy trì được nhiệt độ cao trong buồng xúc tác.

- Sự làm việc của hệ thống xúc tác oxy hóa: khi khí thải đi qua khe hở giữa các giữa các

hạt nhôm sẽ được Pt, Pd làm chất xúc tác và như vậy các phản ứng oxy hóa sẽ xảy ra như

sau:

2CO + O2 2CO2

CxHy + (x +y)O2 XCO2 + y/2H2O

( hai phản ứng trên xảy ra khi 1)

- Như vậy ở thiết bị xúc tác oxy hóa thì chỉ có CxHy và CO có trong khí thải là được

giảm xuống, còn đối với NOx thì thiết bị không có tác dụng.

III.3. Hệ thống xúc tác ba thành phần:

- Ở hệ thống này không chỉ làm giảm được lượng CxHy và CO mà còn làm giảm được

lượng NOx có trong khí thải.

- Chất xúc tác sử dụng trong hệ thống gồm : Platin (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rt),

khoảng trống giữa khối của bầu xúc tác được bơm không khí vào.

- Ngoài các phản ứng như đã trình bày ở hệ thống xúc tác oxy hóa thì hệ thống xúc tác ba

thành phần còn làm giảm lượng NO qua các phản khử:

NO + H2 ½ N2 + H2O

NO + CO ½ N2 + CO2

(2x + y/2)NO + CxHy (x + y/4)N2 + XCO2 + y/2H2O

- Ngược lại với các phản ứng oxy hóa khử xảy ra khi hỗn hợp hơi giàu ( 1), vì thế cùng

ở điều kiện về nhiệt độ, thì việc oxy hóa khử (nghĩa là 5 phản ứng trên phải xảy ra cùng

lúc) chỉ có thể diễn ra một cách đồng thời khi hệ số dư lượng không khí của hỗn hợp nạp

vào động cơ xấp xỉ bằng 1. Đó là lý do giải thích tại sao các xe ô tô sử dụng một bộ xúc

tác 3 thành phần thì phải có cảm biến Lambda, vì nhờ có cảm biến này mới điều chỉnh

đúng tỉ lệ hỗn hợp lý thuyết (1).

- Ngoài ra, không khí từ hệ thống cung cấp sẽ đưa vào không gian các bồng xúc tác giúp

cho quá trình oxy hóa xảy ra tốt hơn.

CxHy + CO CO2 + H2O

III.4. Lưu ý khi sử dụng ô tô có thiết bị xúc tác:

- Không sử dụng nhiên liệu xăng pha chì, vì chúng sẽ phủ lên bề mặt của cảm biến O2 và

sẽ bít các lỗ ở đường xúc tác làm cho hệ thống k m hiệu quả, thậm chí mất tác dung.

- Không k o dài thời gian chạy không tải quá 20 phút.

- Bộ xúc tác chỉ phát huy tác dụng khi nhiệt độ làm việc lớn hơn 250C, vượt qua nhiệt

độ này thì tỉ lệ biến đổi các chất ô nhiễm có thể lớn hơn 90%. Thông thường, để đạt được

nhiệt độ này thì ô tô phải hoạt động 1÷ 3km đường trong thành phố.

- Không để bầ lọc trong khu vực có dầu mỡ, hơi xăng, dầu…

- Không cho động cơ hoạt động khi gần hết nhiên liệu hỗn hợp loãng bỏ lửa.

- Không tháo bỏ bugi khi động cơ đang hoạt đông.

- Kiểm tra áp suất n n của động cơ càng nhanh càng tốt.

Hình III.13 Đồ thị quan hệ giữa nhiệt độ chất xúc tác và tỷ lệ làm sạch.

VI. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BƯỚM GA: Throttle positioner (TP)

VI.1. Công dụng:

- Khi ô tô giảm ga đột ngột, bướm ga đóng hoàn toàn làm cho độ chân không trong ống

góp nạp tăng đột ngột, do đó xăng sẽ bị hút trong lỗ tia cầm chừng ra nhiều hơn gây nên

hỗn hợp hòa khí đậm, cùng lúc đó áp suất n n giảm trong quá trình giảm ga (bướm ga

đóng kín) quá trình cháy trở nên không ổn định, hỗn hợp cháy không hết vì thế lượng HC

và CO sẽ tăng rất nhiều. Để ngăn chặn hiện tượng này, hệ thống điều khiển vị trí bướm

ga dùng để chống đóng bướm ga đột ngột, nó giúp mở bướm ga lúc giảm ga lớn hơn một

chút so với khi chạy không tải.

VI.2. Nguyên lý hoạt động:

- Ở điều kiện chạy xe bình thường, độ chân không nhỏ tác động lên màng TP, nên lò xo

bên trong TP đẩy màng sang trái, dịch chuyển vít điều chỉnh TP sang trái.

Hình III.14 Ở điều kiện xe chay bình thường.

- Khi bướm ga đóng lại, cầu nối trên bướm ga sẽ chạm vào vít điều chỉnh. Đồng thời lúc

này độ chân không từ sau cánh bướm ga sẽ tác động vào màng TP làm màng dich sang

phải một cách từ từ (do van VTV lúc này đóng lại). Điều này khiến bướm ga không bị

đóng đột ngột, dẫn đến hỗn hợp không bị quá giàu.

Hình III.15 Khi giảm ga.

V. HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG SƯỞI KHI NẠP (HAI)

V.1. Công dụng:

- Khi nhiệt độ môi trường xung quanh thấp xăng sẽ bốc hơi tốt, vì thế để giúp nhiên liệu

có trong hỗn hợp được bốc hơi hoàn toàn, người ta bố trí một hệ thống để có thể duy trì

nhiệt độ của khí nạp ở một giá trị nhất định không phụ thộc vào nhiệt độ của khí trời.

Điều này làm hỗn hợp được đưa đến từng xylanh đều hơn và ổn định hơn.

- Hệ thống này bao gồm:

Van ITC

Màng HAI

- Trong hệ thống HAI (hệ thống sưởi khí tự động) nhiệt độ khí nạp được cảm nhận bởi

van ITC (van bù nhiệt độ khí nạp), van này tiếp nhận cả khí lạnh bên ngoài hoặc khí được

sưởi nhờ khí xả, phụ thuộc vào nhiệt độ khí nạp. Điều này giữ cho khí nạp luôn ở nhiệt

độ tốt nhất để đảm bảo cho nhiên liệu bay hơi khi đông cơ lạnh, rút ngắn thời gian hâm

nóng động cơ, cải thiện khả năng không tải. Cả 3 việc này dẫn đến giảm lượng HC, CO

trong khí xả.

V.2. Nguyên lý hoạt động:

- Khi động cơ khởi động trong điều kiện nhiệt độ không khí lạnh (dưới 26), lúc này van

ITC đóng vì nhiệt độ của khí nạp trong lọc gió thấp. Do đó, áp thấp từ động cơ sẽ hút

màng van HAI lên, van điều khiển sẽ đóng đường không khí lạnh từ môi trường vào và

mở đường khí được sáy nóng từ ống góp thải qua lọc gió động cơ.

Hình III.16 Khi nhiệt độ khí nạp lạnh.

- Khi động cơ đã được nóng lên, nhiệt độ của khí nóng càng tăng lên thì van ITC bắt đầu

mở dần, áp thấp truyền đến van HAI giảm, lúc này van điều khiển sẽ cho cả 2 dòng khí

nóng và lạnh đi qua lọc gió vào động cơ.

Hình III.17 Khi nhiệt độ khí nạp ấm lên.

- Khi nhiệt độ động cơ nóng lên (khoảng trên 34C), van ITC sẽ mở hoàn toàn. Do đó,

van điều khiển sẽ đóng kín đường khí nóng và chỉ cho đường khí lạnh đi vào động cơ.

Hình III.18 Khi nhiệt độ khí nạp nóng.

VI. HỆ THỐNG THÂU HỒI HƠI XĂNG:

VI.1. Công dụng:

Hơi xăng thoát ra từ bầu phao và từ thùng xăng sẽ làm tăng lượng HC trong môi trường

và làm tiêu hao nhiên liệu, đồng thời làm hiện tượng hiệu ứng nhà kính xảy ra mạnh mẽ

hơn. Hệ thống thâu hồi hơi xăng được sử dụng nhằm tránh cho hơi xăng thoát ra ngoài

khí quyển.

VI.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống:

Loại 1: (Không có ECU điều khiển)

Khi động cơ không hoạt động: khóa điện tắt, van điều khiển cửa ngoài mở hơi xăng từ

bầu phao được đưa đến bộ lọc, đồng thời lúc này hơi xăng từ bình chứa cũng được đưa

đến bộ lọc than hoạt tính qua van 1 chiều (van 2)

Khi động cơ hoạt động ở chế độ không tải và tốc độ thấp: Khóa điện bật, van điều

khiển cửa ngoài đóng, van 1 chiều (van 1) đóng, van 1 chiều (van 2) mở hơi xăng từ bình

chứa được đưa đến bộ lọc.

Khi động cơ hoạt động ở chế độ tốc độ trung bình và cao: Khóa điện bật, van điều

khiển cửa ngoài đóng, van 1 chiều (van 1) mở, hơi xăng từ bầu lọc than hoạt tính được

hút qua cửa lọc của bộ chế hòa khí vào buồng cháy.

Hình III.19 Hệ thống thâu hồi hơi xăng không có ECU điều khiển.

+ Khi áp suất trong bình cao: Van 1 chiều (van 2) mở, van 1 chiều (van 3) đóng, van 1

chiều trên nắp bình xăng đóng, hơi xăng từ bình chứa được hấp thụ bởi bộ lọc than hoạt

tính.

Khi áp suất trong bình thấp sẽ suất hiện độ chân không trong thùng xăng: Van 1 chiều

(van 2) đóng, van 1 chiều (van 3) mở, hơi xăng từ bộ lọc than hoạt tính đi ngược lại

thùng chứa, đồng thời van 1 chiều trên nắp bình xăng mở để cho ph p khí từ bên ngoài

lọt vào thùng nhằm cân bằng áp suất.

Loại 2: (Có ECU điều khiển)

Kiểu này giống như loại 1 nhưng có thêm van VSV và ECU… nhưng không có van một

chiều ở đường ra của bộ lọc than hoạt tính.

Khi động cơ không hoạt động: Khóa điện tắt, van điều khiển cửa ngoài mở hơi xăng từ

bầu phao được đưa đến bộ lọc, đồng thời lúc này hơi xăng từ bình chứa cũng được đưa

đến bộ lọc than hoạt tính qua van 1 chiều(van 2). Xem hinh III.20.

Hình III.20

Khi động cơ hoạt động ở chế độ không tải và tốc độ thấp: Khóa điện bật, van điều

khiển cửa ngoài đóng, nhiệt độ nước dưới 43C công tắc nhiệt độ bật,van VSV tắt, hơi

xăng từ thùng được bộ lọc hấp thụ. Xem hình III.21.

Hình III.21

Khi động cơ hoạt động ở chế độ tốc độ trung bình (1600 – 1900 v/p): Khóa điện bật,

van điều khiển cửa ngoài đóng, nhiệt độ nước trên 55C, công tắc nhiệt độ tắt, công tắt vị

trí bướm ga bật. ECU điều khiển VSV bật, hơi xăng từ bình chứa được hút qua cửa lọc

vào buồng cháy và cháy. Xem hình III.22

.

Hình III.22

Khi động cơ hoạt động ở chế độ tốc độ cao (trên 2290 v/p): Khóa điện bật, van điều

khiển cửa ngoài đóng, nhiệt độ nước trên 55C, công tắc nhiệt độ tắt, công tắt vị trí bướm

ga bật. ECU sẽ điều khiển VSV bật, hơi xăng từ bình chứa được hút qua cửa lọc vào

buồng cháy và cháy như trường hợp trên. Tuy nhiên, khi công tắc vị trí bướm ga ngắt,

ECU sẽ điều khiển VSV đóng, hơi xăng từ thùng được bộ lọc hấp thụ. Xem hình III.23.

Hình III.23

Khi áp suất trong thùng cao, van 1 chiều (van 1) mở, van 1 chiều (van 2) đóng, van 1

chiều trêb nắp bình đóng, hơi xăng từ thùng được bộ lọc haaps thụ. Xem hình III.24.

Hình III.24

Khi áp suất trong thùng xăng thấp, xuất hiện độ chân không trong bình, van 1 chiều

(van 1) đóng, van 1 chiều (van 2) mở, van 1 chiều trên nắp bình mở, khí từ môi trường

bên ngoài được hút vào thùng, hơi xăng từ bộ lọc được đưa ngược lai thùng chứa. Xem

hình III.25.

Hình III.25

VII. HỆ THỐNG HÚT KHÔNG KHÍ (AS) VÀ PHUN KHÔNG KHÍ (AI)

VII.1. Công dụng:

- Các chất độc hại như CO và HC có trong khí thải sẽ biến đổi thành các chất không ô

nhiễm là: CO2 và H2O nếu như không khí được đưa vào ống xả và khí xả đủ nóng, lúc

này lượng khí thải sẽ cháy thêm sau khi đi qua xupap thải. Có hai phương pháp để thực

hiện ý tưởng này là:

Phương pháp hút khí (Air Suction – AS)

Phương pháp phun khí (Air Injection – AI)

VII.2. Nguyên lý hoạt động:

VII.2.1. Hệ thống hút khí: (AS)

Ở hệ thống này dùng xung của khí xả nghĩa là dùng sự thay đổi đột ngột của áp suất khí

xả để mở và đóng van lưỡi gà, cho ph p khí vào ống góp xả chớp nhoáng. Lượng khí

được hút vào ống góp xả trong phương pháp này nhỏ hơn lượng khí được đưa vào ống xả

ở phương pháp phun khí nên phương pháp này (AS) chỉ dùng đối cới động cơ nhỏ.

Các chế độ hoạt động của hệ thống như sau:

Khi động cơ chạy bình thường, nhiệt độ nước làm mát dưới 35C

Nếu tốc độ động cơ dưới 3500 v/p van VSV mở:

Hệ thống hoạt động như sau: Áp thấp phía sau cánh bướm ga sẽ hút màng điều khiển lên.

Do đó, dòng khí từ lọc khí qua hộp cộng hưởng và van lưỡi gà AS đến đường ống thải để

tác dụng với lượng HC và CO còn lại trong khí xả. Hình III.25.

Hình III.26

Nếu tốc dộ động cơ trên 3600 v/p, van VSV đóng. Đồng thời có dòng khí từ môi trường

ngoài qua van VSV vào buồng áp thấp gây mất áp thấp và kết quả là van không hoạt

động.

Hình III.27

Khi động cơ giảm ga, nhiệt độ nước làm mát trên 35C, bướm ga ở vị trí không tải.

Nếu tốc độ động cơ dưới 1000 v/p, van VSV đóng, hệ thống không hoạt đông.

Hình III.29

Nếu tốc độ động cơ từ 1200 – 3200 (v/p), van VSV mở hệ thống sẽ hoạt động như trên.

VII.2.2. Hệ thống phun khí:

Các chế độ hoạt động của hệ thống:

Khi nhiệt đọ nước dưới 10C van VSV tắt, van ASV đóng. Đồng thời có dòng khí từ

môi trường ngoài qua van VSV vào buồng áp thấp gây mất áp thấp và kết quả là van

không hoạt động.

Hình III.30

Khi nhiệt độ từ 15 - 35C, van VSV mở, van ASVmở, hệ thống hoạt động như sau:

Bơm khí hút không khí từ lọc khí để bơm vào các ống phun khí, để không khí đến ngay

phía sau mỗi xupap thải , nhằm đốt cháy lượng HC và CO có trong khí thải. Van một

chiều chỉ cho ph p không khí đi từ bơm đến đường ống thải nhằm tránh trường hợp khí

cháy ở đường thải đi ngược trở lại bơm khí.

Hình III.31

Khi nhiệt độ nước trên 40C:

Trừ khi xe không giảm tốc: Van VSV tắt, van ASV đóng, hệ thống không hoạt động

.

Hình III.32

Trường hợp xe giảm tốc:

Nếu tốc độ động cơ trên 2000 v/p: Van VSV tắt, van ASV đóng, hệ thống không hoạt

động.

Hình III.33

Nếu tốc độ xe dưới 2000 v/p: Van VSV mở, van ASV mở, hệ thống hoạt động như trên.

Hình III.34

XI. MỘT SỐ BIỆN PHÁP KHÁC:

Ngoài những thiết bị xử lý trên, người ta còn đi theo hướng giảm lượng tiêu hao bằng

cách sử dung loạt các biện pháp như sau:

a. Tăng tay nghề cho đội ngũ lái xe.

Hãng Mercedes Benz đặc biệt quan tâm đến đội ngũ lái xe do hãng sản xuất. Hãng đưa ra

hệ thống trường lớp đào tạo liên tục để nâng cao tay nghề cho đội ngũ lái xe.

b. Không tăng tốc độ đột ngột, sang số nhanh dứt khoát hợp lý và đạp ly hợp hai lấn.

c. Chỉnh xe ở chế độ động cơ có moment lớn nhất khi chạy ở toàn tải.

d. Dùng bánh xe có gai hướng tâm, có bề mặt tiếp xúc rộn, gai thấp, có thể dùng

bánh đơn thay cho bánh đôi ở cầu chủ động (có thể giảm lắc đi 40%).

e. Dùng vải bạt nhẹ thùng xe: sức cản của xe có thùng phủ bằng vải bạt thấp hơn sức

cản có thùng vỏ cứng tới 20%.

f. Giảm trọng lượng của xe và thùng xe:

Khi xe có khối lượng giảm đi 10% thì lượng nhiên liệu tốn giảm đi 2 – 3%.

g. Mở hoàn toàn cửa chớp khi xe hoạt động ở điều kiện nhiệt độ khí trời lớn hơn

15C.

h. Giảm chiều cao thùng xe và buồng lái kết hợp với thùng bửng hướng gió thích

hợp.

i. Dùng hộp số nhiều cấp hay hộp số vô cấp.

j. Bơm bánh xe đúng áp lực quy định, khi áp suất phanh xe giảm 1kg/ cm2 sẽ làm

lượng nhiên liệu tiêu hao tăng từ 1.5 – 2%.

k. Giảm độ nhớt của dầu dùng cho cầu xe và hộp số.

l. Điều khiển quạt gió bằng Relay nhiệt (sử dụng loại thường mở).

m. Giữ sạch lọc gió.

n. Điện tử hóa hệ thống đánh lửa.

o. Dùng trục cam bố trí trên nắp máy.

p. Dùng loại nhớt thích hợp có tiết kiệm nhiên liệu (loại energy conserving 1 hay

energy conserving II).

q. Hiệu chỉnh đúng bộ chế hòa khí (tránh rách ron mức nhiên liệu phải đúng)

Ngoài ra, khi chạy trên đường hành trình liên tục không có giao lộ, không giảm tốc độ.

Chỉ chạy xe ở tốc độ tôi ưu thì lượng nhiên liệu có thể giảm 40%. Nếu xem lượng nhiên

liệu khi xe hoạt động trên đường cấp 2 và cấp 3 là 100% thì trên xa lộ chỉ sử dụng 70%.

Vì vậy, nâng cao chất lượng đường sá cũng là yếu tố quan trọng.

Các giải pháp kỹ thuật cải thiện quá trình cháy và tăng cường xử lý khí thải chưa đủ để

làm giảm một cách triệt để nồng độ các chất gây ô nhiễm có trong động cơ đốt trong. Do

đó, để nâng cao hiệu quả của việc chống ô nhiễm môi trường do phương tiện vận tải gây

ra.

Hiện nay,các nhà nghiên cứu đang theo hướng tác động đến nhiên liêu: nâng cao tính

năng của nhiên liệu truyền thống hoặc sử dụng các loại “nhiên liệu sạch”

- Sử dụng khí hóa lỏng LPG

- Sử dụng khí thiên nhiên NGV

- Sử dụng ô tô điện

- Sử dụng pin nhiên liệu – fuel cell

Với các nhiên liệu sạch như trên đáp ứng tốt với công tác bảo vệ môi trường. Tuy nhiên,

việc ứng dụng chúng rộng rãi trên ô tô còn vấp phải một số hạn chế: cơ sở hạ tầng về các

trạm cung cấp khí chưa được đầy đủ, rộng rãi. Tâm lý e ngại nơi người tiêu dùng về tính

an toàn khi sử dụng các loại nhiên liêu thể khí. Đối với ô tô điện, trở ngại hiện nay là khả

năng dự trữ năng lượng còn thấp và giá thành ban đầu con cao.

CHƯƠNG 7:

QUY TRÌNH KIỂM TRA CÁC CHỈ TIÊU Ô NHIỄM

I. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN:

- Từ khi nền công nghiệp ô tô phát triển thì đã có nhiều quốc gia quan tâm đến vấn đề ô

nhiễm do ô tô gây ra, nồng độ của những chất độc hại trong khí thải ô tô dần dần được

giới hạn và vấn đề chống ô nhiễm môi trường do khí thải ô tô gây ra ngày càng được

nhiều quốc gia hưởng ứng.

Theo trình tự thời gian chúng ta có thể kể ra các quốc gia sớm đặt vấn đề chống ô nhiễm

môi trường do khí thải ô tô gây ra:

Đức : 1910

Mỹ : 1959

Pháp : 1963

Nhật : 1966

- Tiếp theo đó là sự hưởng ứng của các nước trong cộng đồng Châu Âu, Canada, Úc, các

nước thuộc khối Đông Âu cũ, các nước Châu Á (Singapore, Đài Loan, Hàn Quốc…)

II. QUY TRÌNH ĐO Ô NHIỄM:

- Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều quy trình đo ô nhiễm khác nhau vì chưa có quy định

nào được áp dụng chung cho tất cả các nước để đo các chỉ tiêu ô nhiễm trong khí xả động

cơ đốt trong. Mỗi quy trình ứng với một tiêu chuẩn ô nhiễm xác định và không có sự

quan hệ tương đương nào được xác lập giữa các tiêu chuẩn này.

- Quy trình đo các chỉ tiêu ô nhiễm của mỗi nước căn cứ vào chế độ giao thông tiêu biểu

của nước đó. Bảng IV.1 là bảng so sánh các thông số đặc trưng của một số quy trình

được áp dụng rộng rãi nhất hiện nay.

Thông số Đơn vị ECE California FTP7 FTP5

Nhật

10 chế

độ

Nhật

11 chế

độ

Tốc độ trung bình km/h 18.7 35.6 31.5 34.1 17.7 30.6

Tốc độ trung bình

(không kể thời gian

không tải

km/h 27.1 41.7 38.3 41.6 24.1 39.1

Gia tốc trung bình (m/s2) 0.75 0.68 0.60 0.67 0.54 0.64

Giảm tốc trung bình (m/s2) 0.75 0.68 0.70 0.71 0.65 0.60

Thời gian trung bình

của một chu kỳ thử (s) 45 117 66 70 50 94

Không tải

(%

thời

gian)

30.8 14.6 17.8 18.0 26.7 21.7

Gia tốc

(%

thời

gian)

18.5 31.4 33.5 33.1 24.4 34.2

Tốc độ không đổi (% 32.3 21.9 20.1 20.4 23.7 13.3

thời

gian)

Giảm tốc

(%

thời

gian)

18.5 32.1 28.6 28.5 25.2 30.8

Bảng IV.1: So sánh các thông số đặc trưng của một số quy trình thử tiêu biểu.

III. CƠ SỞ XÂY DỰNG CÁC QUY TRÌNH ĐO Ô NHIỄM:

- Quy trình thử là quy trình có phạm vi quốc gia, nó phụ thuộc vào điều kiện giao thông

của mỗi quốc gia. Quy trình thử được lập ra dựa trên nhiều yếu tố, trong đó mật độ giao

thông và chất lượng đường sá là hai yếu tố quan trọng nhất:

Mật độ giao thông: Mức độ ô nhiễm cục bộ bầu không khí là tổng hợp mức độ phát thải

của tất cả phương tiện vận tải trong khu vực khảo sát gây ra, nghĩa là mức độ ô nhiễm

phụ thuộc vào mật độ ô tô. Ở những thành phố lớn, có mức độ ô nhiễm vượt giới hạn báo

động, người dân được khuyến khích sử dụng phương tiện công cộng để giảm bớt mật độ

xe. Ở những nơi có mật độ lưu thông b , ô tô không nhất thiết phải tuân thủ những quy

định nghiêm ngặt về mức độ phát sinh ô nhiễm như những thành phố có mật độ giao

thông cao.

Điều kiện đường sá: Tuy vào chất lượng đường sá của mỗi nước mà chế độ hoạt động

của các phương tiện khác nhau, do đó khả năng phát sinh ô nhiễm của ô tô cũng khác

nhau. Tiêu chuẩn ô nhiễm vì vậy cũng cần x t đến yếu tố này.

IV. MỘT SỐ QUY TRÌNH THỬ:

IV.1. Quy trình thử của Mỹ:

IV.1.1. Quy trình FTP72 và FTP75

Hình IV.1

FPT: Federal Test Proceduce

Quy trình FTP72 (hình IV.2) bao gồm hai giai đoạn. Giai đoạn 1 được thử trong 505s,

tương ứng với quãng đường 5.78 km với tốc độ trung bình 41.2 km/h. Giai đoạn hai k o

dài trong 867s và được bắt đầu sau khi tạm dừng động cơ hoàn toàn trong 10 phút. Khi

bắt đầu thử, động cơ được khởi động ở trạng thái nguội sau đêm để ở nhiệt độ môi trường

(20C)

Hình IV.3

- Quy trình FTP 75 gồm ba giai đoạn. Hai giai đoạn đầu giống như chu trình FTP 72, giai

đoạn ba giống như giai đoạn một của chu trình trước (hình IV.3) và được khởi động lại

sau khi đã dừng động cơ 10 phút kể từ lúc kết thúc giai đoạn hai. Quãng đường tương

ứng tổng cộng trung bình 34.1 km/h. Lượng khí ô nhiễm được đo riêng từng giai đoạn và

kết quả chung được tính bằng g/km với các hệ số điều chỉnh 0.43 đối với giai đoạn đầu, 1

đối với giai đoạn 2 và 0.75 đối với giai đoạn 3.

IV.1.2. Quy trình California

Hình IV.3

- Đây là quy trình thử cũ được sử dụng năm 1968. Bao gồm 7 giai đoạn hệt nhau, thời

gian cách nhau giữa hai giai đoạn thử là thời gian chạy không tải (hình IV.4). Quy trình

thử k o dài trong 16 phút 19 giây. Động cơ khởi động ở trạng thái nguội sau khi dùng ít

nhất 12 giờ ở điều kiện nhiệt độ môi trường. Quy trình này hiện nay đã được thay thế

bằng các quy trình FTP.

IV.2. Quy trình thử của Nhật Bản

IV.2.1. Quy trình thử 10 chế độ

Hình IV.4

- Quy trình thử 10 chế độ ứng với điều kiện giao thông trong thành phố. Thời gian của

mỗi công đoạn thử là 135s, ứng với quảng đường 0.664 km với tốc độ trung bình 17.7

km/h (hình IV.5). Quy trình thử được lặp lại với 6 công đoạn như nhau. Nồng độ ô

nhiễm được biểu diễn theo g/km.

IV.2.2. Quy trình thử 11 chế độ:

Hình IV.5

- Quy trình này thể hiện chế độ giao thông trên xa lộ. Động cơ được khởi động nguội ở

chế độ khoảng từ 20 đến 30 và chạy không tải trong 25s, sau đó tiến hành thử trong

120s tương ứng với quãng đường 1,021 km với tốc độ trung bình 30.6 km/h (hình IV.6)

- Mức độ phát sinh ô nhiễm của ô tô được tính theo g/lần thử.

IV.2.3. Quy trình thử 10 – 15 chế độ:

- Quy trình thử 10 – 15 chế độ ứng với điều kiện giao thông ở các vùng ngoại ô của Nhật

Bản. Quy trình này sử dụng ba công đoạn của quy trình thử 10 chế độ và k o dài thêm

một đoạn có tốc độ cực đại 70 km/h (hình IV.7). Quãng đường thử tương ứng dài 4.16

km trong thời gian 660s với tốc độ trung bình 22.7 km/h. Quy trình này được sử dụng

cho ô tô du lịch xuất xưởng sau tháng 11 năm 1991. Đến tháng 10 năm 1993 nó được áp

dụng thêm cho xe tải 2.5 tấn.

Hình IV.6

V. NỒNG ĐỘ CHO PHÉP CỦA CÁC CHẤT ĐỘC HẠI TRONG KHÍ XẢ Ô TÔ

V.1. Hoa kỳ:

Năm CO (ppm) HC (ppm) NO (ppm)

1960 84 10.6 4.1

1968 51 6.3 0.4

1970 34 4.1 0.4

1972 28 3.0 0.4

1973 28 3.0 3.1

1975 15 1.5 3.1

1977 15 1.5 2.0

1980 7.0 0.41 2.0

1983 3.4 0.41 1.0

Dự kiến 3.4 0.25 0.4

Bảng IV.8 giới thiệu sự thay đổi về giới hạn nồng độ cho ph p của các chất ô nhiễm của

khí xả ô tô Mỹ theo thời gian đối với ô tô du lịch. Giới hạn này được áp dụng hầu hết các

Bang trừ California và NewYork (những bang có yêu cầu khắc khe hơn) và đo theo quy

trình FTP 75. Bảng này cho thấy mức độ khắc khe của tiêu chuẩn tăng dần theo thời gian:

nồng độ cho ph p của CO từ 84g/dặm năm 1960 giảm xuống còn 3.4g/dặm như hiện nay

(giảm khoảng 25 lần), nồng độ HC cũng trong thời gian đó giảm từ 10.6g/dặm xuống còn

0.4 (giảm khoảng 10 lần)

V.2. Cộng đồng Châu Âu

Loại động cơ (V(lít)

là thể tích xylanh) CO (g/km)

HC +NOx

(g/km) NOx (g/km)

Năm áp

dụng

Xăng V > 2.0 6.17 1.6 0.86 1988

Xăng 1.4 < V 2.0 7.4 1.97 0.86 1991

Xăng V < 1.4 4.6 1.23 0.86 1992

Diesel V > 2.0 7.4 1.97 0.86 1988

Diesel 1.4 < V < 2.0 7.4 1.97 0.86 1991

Diesel V < 1.4 4.6 1.23 0.86 1992

Bảng IV.9: Tiêu chuẩn cộng đồng Châu Âu đối với xe tải nhẹ

Bảng IV.9 ở trên cho biết mức độ phát sinh ô nhiễm cho ph p đối với xe du lịch và xe

vận tải hạng nhẹ theo quy trình thử ECE áp dụng ở cộng đồng Châu Âu.

Các quốc gia Đông Âu cũ trước đây cũng áp dụng tiêu chuẩn của cộng đồng Châu Âu

ECE.

V.3. Nhật Bản

- Tiêu chuẩn Nhật Bản sử dụng chu trình thử 10 chế độ và 11 chế độ ứng với các loại xe

ô tô khác nhau được trình bày ở bảng IV.10 và IV.11 dưới đây:

Năm CO (g/km) HC (g/km) NOx (g/km)

10 chế độ 11 chế độ 10 chế độ 11 chế độ 10 chế độ 11 chế dộ

1973 2.6 - 2.8 - 3.0 -

1975 2.7 20.81 0.39 2.33 1.6 2.7

1976 2.7 20.81 0.39 2.33 1.2 2.20

1978 2.7 20.81 0.39 2.33 0.48 1.47

1988 2.7 20.81 0.39 2.33 0.25 1.47

Bảng IV.10: Tiêu chuẩn Nhật đối với ô tô du lịch sử dụng động cơ xăng.

Năm CO (g/km) HC (g/km) NOx (g/km)

10 chế độ 11 chế độ 10 chế độ 11 chế độ 10 chế độ 11 chế độ

1973 26 - 3.8 - 3.0 -

1975 17 31.83 2.7 4.16 2.3 4.9

1979 17 31.83 2.7 4.16 1.6 2.69

1981 17 31.83 2.7 4.16 1.26 2.33

1988 17 31.83 2.7 4.16 0.7 2.33

Bảng IV.11: Tiêu chuẩn xe Nhật đối với xe tải nhẹ sử dụng động cơ xăng

V.4. Các nước khác:

Nước Năm Quy trình CO (g/km) HC (g/km) NOx (g/km)

Canada

1975

1987

1994

FTP 75

FTP 75

FTP 75

15.33

2.11

2.11

1.24

0.25

1.15

1.92

0.62

0.25

Úc và

Newzealanhd

1976

1982

1986

FTP 72

FTP 72

FTP 72

24.20

22.00

9.30

2.10

1.91

0.93

1.90

1.73

1.90

Đài Loan

1987

1988

1989

ECE

ECE

FTP 75

14.31

14.31

2.11

4.69 (HC + NOx)

4.69 (HC +NOx)

0.25

Singapore

Israel

Ả Rập Xê - út

1986 ECE Tiêu chuẩn cộng đồng Châu Âu

Hàn Quốc

1983

1984

1987(1)

1987(2)

10 chế độ

10 chế độ

FTP 75

FTP 75

26

18

8

2.11

3.8

2.8

2.1

0.25

3.0

2.5

1.5

0.62

Mexico 1989 FTP 75 21.9 1.99 2.29

1990

1991

1993

FTP 75

FTP 75

FTP 75

18.52

6.96

2.11

1.79

0.70

0.25

1.99

1.39

0.62

Brazil 1988

1992

FTP 75

FTP 75

21

12

2.10

1.20

2.00

1.40

Bảng IV.12: Quy trình thử và giới hạn ô nhiễm ở một số nước đang phát triển

(1) ô tô có động cơ V > 800 cm3, (2) ô tô nhỏ hơn 2.5 tấn, có động cơ V > 8010 cm

3

VI. QUY TRÌNH KIỂM TRA ĐỊNH KỲ MỨC ĐỘ PHÁT SINH Ô NHIỄM CỦA Ô

TÔ

- Các quy định trên đây được áp dụng từ lúc ô tô được xuất xưởng đến khi đã qua một

thời gian sử dụng nhất định và quy trình đó được thực hiện ở những trung tâm kiểm định

theo quy định của từng quốc gia. Ở Mỹ, các tiêu chuẩn được áp dụng cho đến khi ô tô đạt

được 80000km. Trong quá trình sử dụng, ô tô phải được bảo trì tốt mới thỏa mãn được

các quy định của tiêu chuẩn, tuy nhiên trong quá trình sử dụng cũng có một số ô tô không

được bảo trì đúng kỹ thuật, thống kê ở Mỹ cho thấy chỉ có 33% ô tô được bảo trì tốt, số

còn lại bị điều chỉnh không đúng quy định hoặc thay thế các bộ phận không đúng tiêu

chuẩn. Ở các quốc gia có nền công nghiệp chưa phát triển thì tình hình bảo trì ô tô còn tồi

tệ hơn nhiề. Điều này làm nồng độ các chất ô nhiễm trong khí xả gia tăng vượt quá giới

hạn cho ph p.

- Để đánh giá định kỳ mức độ phát sinh ô nhiễm của ô tô đã qua sử dụng, người ta áp

dụng các quy trình kiểm tra sơ bộ.

Quốc gia Loại xe Chất ô nhiễm Giới hạn

Cộng đồng Châu

Âu

Du lịch, vận tải Mô

tô

CO

CO

3.5%

4.5%

Thụy Sĩ

Ô tô tải < 0.76t

hay khách < 9 chỗ

Ô tô tải > 0.76t

hay khách > 9 chỗ

Mô tô

CO

HC

CO

HC

CO

0.5%V

100ppmV

1%V

200ppmV

3.5%V

Hoa Kỳ Ô tô nhẹ CO

HC

1.2%V

220ppmV

Canada Ô tô nhẹ CO 0.5%

Nhật Bản

Ô tô nhẹ

- Động cơ 4 kỳ


CO

HC

HC

4.5%

1200ppmV

780ppmV

Hàn Quốc Ô tô nhẹ CO 4.5%V

HC 1200ppmV

Đài Loan Ô tô nhẹ CO

HC

3.5%V

900ppmV

Bảng IV.13: Tiêu chuẩn ô nhiễm của ô tô ở các chế độ không tải.

VI.1. Quy định về kiểm tra sơ bộ mức độ phát sinh ô nhiễm của ô tô ở các nước phát

triển.

- Phần lớn các tiểu bang của Mỹ đã sử dụng quy trình kiểm tra sơ bộ để đánh giá mức độ

phát sinh ô nhiễm của ô tô đã qua sử dụng. Quy trình đó được thực hiện ở chế độ không

tải với các tiêu chuẩn quy định đối với nồng độ CO, HC. Tất cả ô tô phải qua kiểm tra ô

nhiễm định kỳ hàng năm hay hai năm một lần theo quy trình được quy định ở từng quốc

gia. Bảng IV.13 giới thiệu tiêu chuẩn ô nhiễm của ô tô đo ở chế độ không tải ở một số

quốc gia.

- Ở Châu Âu, về việc kiểm tra định kỳ tình hình ô nhiễm của ô tô thì cộng hòa liên bang

Đức là nước đi đầu, tiếp theo là các nước như: Thụy Sĩ, Áo, Thụy Điển, Hà Lan. Quy

trình kiểm tra được thực hiện bằng cách đo CO ở chế độ không tải.

- Ở Thụy Sĩ, từ năm 1986 trở đi, cứ một hay ba năm một lần ô tô phải qua kiểm tra thành

phần CO, CO2 và HC ở chế độ không tải.

- Ở Áo, từ năm 1985, hàng năm ô tô phải qua kiển tra HC ở chế độ không tải

(< 600ppm).

- Ở Anh, hàng năm ô tô phải qua kiểm tra nồng độ CO ở chế độ không tải, giới hạn cho

ph p của CO là 4.5%.

- Ở Hà Lan, tất cả ô tô đã qua sử dụng quá 3 năm đều phải qua kiểm tra ô nhiễm dựa trên

việc đo nồng độ CO ở chế độ không tải.

VI.2. Tiêu chuẩn Việt Nam:

- Năm 1990, chính phủ Việt Nam đã ban hành tiêu chuẩn (TCVN 5123 – 90), quy định

về hàm lượng CO trong khí xả động cơ xăng ở chế độ không tải. Tiêu chuẩn này được áp

dụng cho tất cả ô tô chạy xăng có khối lượng lớn hơn 400 kg. Hàm lượng khí CO được

đo trực tiếp trong ống xả, cách miệng ống xả 300mm, ở hai chế độ tốc độ nmin và 0.6nđm

(nđm: tốc độ định mức). Hàm lượng CO không được vượt quá 3.5% ở chế độ nmin và 2% ở

chế độ 0.6nđm.

- Năm 1991, chính phủ Việt Nam ban hành tiêu chuẩn TCVN 5418 – 91 quy định về đo

khói khí xả động cơ Diesel. Tiêu chuẩn này được áp dụng cho tất cả các loại ô tô dùng

Diesel.

- Năm 1998, chính phủ Việt Nam ban hành tiêu chuẩn (TCVN 6438 – 98), quy định lại

cụ thể hơn giới hạn cho ph p của các chất ô nhiễm trong khí xả của phương tiện vận tải

(bảng IV.14).

Thành phần ô

nhiễm trong khí

thải

Phương tiện đang sử dụng Phương tiện đăng ký lần đầu

Phương tiện động

cơ xăng

Phương tiện

động cơ Diesel Phương

tiện

động cơ

xăng

Phương tiện động

cơ Diesel

Mức

1

Mức

2

Mức

3

Mức

1

Mức

2

Mức

1

Mức

2

CO (% thể tích) 6.5 6.0 4.5

HC (ppm thể tích)



- Động cơ đặc biệt

(có kết cấu khác

với động cơ kiểu

piston tịnh tiến)

-

-

-

1500

7800

3300

1200

7800

3300

-

-

-

-

-

-

1200

7800

3300

Độ khói (% HSU) - - - 85 72 - 72 50

Bảng IV.14: Giới hạn tối đa cho ph p của thành phần ô nhiễm trong khí thải của các

phương tiện vận tải.

chuyen de o nhiem.pdf

Documents