Chỉ tiêu chất lượng nhiên liệu xăng

Một phần của tài liệu Năng lượng mới sử dụng trên ô tô đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật ô tô (Trang 33 - 40)

23

3.2. Nhiên liệu diesel.

3.2.1. Các tính chất của nhiên liệu diesel.

- Công thức phân tử: C10 – C15 - Khối lượng phân tử: 190 – 220 - Nhiệt trị thấp (LHV): 42.5 (MJ/kg) - Tỉ lệ A/F (kg/kg): 14.5

- Tỷ trọng: 840 (kg/𝑚3) - Nhiệt độ sôi từ 180 – 360°C - Nhiệt độ tự cháy: 250°C

- Nhiệt hóa hơi (KJ/kg): 250 – 290 - Điểm đóng băng(OC): -40 – -34 - Độ nhớt (mm2/s): 4.4

- Khơng hịa tan trong nước - Phần trăm khối lượng C: 86 - Phần trăm khối lượng H: 14 - Phần trăm khối lượng O: 0 - Trị số Cetan: 51

Trị số cetan

Trong chu trình làm việc của động cơ diesel, nhiên liệu tự bốc cháy trong điều kiện nhiệt độ và áp suất tới hạn, khơng cần mồi lửa từ bugi. Vì thế tính chất quan trọng của nhiên liệu diesel là chất lượCng cháy của nó.

Trị số cetane đặc trưng cho tính tự cháy của nhiên liệu diesel. Do đó, số Cetane càng lớn thì tính tự cháy của nhiên liệu càng cao và ngược lại.

Trị số Cetane là chỉ tiêu chất lượng quan trọng nhất của nhiên liệu diesel, đặc trưng cho khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu diesel. Trị số cetane là một đại lượng quy ước, có giá trị (là một số nguyên nhận giá trị từ 0 đến 100) bằng tỷ số phần trăm thể tích của n-cetane (C16H34) trong hỗn hợp với alpha-methyl naphthalene (C10H7CH3) sao cho hỗn hợp này có khả năng tự bốc cháy tương đương với mẫu nhiên liệu diesel trong điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn (theo quy ước thì alpha-methyl naphthalene có trị số cetane bằng 0 và n-heptane có trị số cetane bằng 100). Khi đó thành phần Cetane tính theo % hỗn hợp so sánh được coi là trị số Cetane cần xác định của dầu Diesel.

Trị số cetane yêu cầu thì dựa vào thiết kế và kích cỡ động cơ, tốc độ và tải tự nhiên, sự khởi động và điều kiện áp suất.

24

Tính bay hơi

Cùng với đặc tính cháy, tính chất bay hơi của nhiên liệu diesel cũng quyết định một phần quan trọng của quá trình cháy của nhiên liệu trong động cơ.

Nếu sử dụng nhiên liệu có tính bay hơi tốt thì sau khi dược phun sương vào xi lanh thì nó sẽ trộn hịa tốt với khơng khí và kết quả là sự cháy nhanh chóng được bảo đãm, máy hoạt động tốt, thuận lợi.

Việc sử dụng nhiên liệu có tính bay hơi kém thì sẽ làm xuất hiện khả năng hiện tượng cháy khơng hồn tồn và động cơ nổ rung có tiếng gỏ lạ, làm lãng phí nhiên liệu, tăng khả năng mài mòn động cơ.

Việc sử dụng nhiên liệu có tính bay hơi cịn ảnh hưởng tới tính khởi động động cơ. Nếu sử dụng nhiên liệu có tính bay hơi tốt thì việc khởi động động cơ sẽ dễ dàng.

Tính nhớt

Tính nhớt được hiểu là sự chống lại sự chảy của chất lỏng. Độ nhớt cao nghĩa là nhiên liệu đậm đặc và khơng chảy dễ dàng.

Nhiên liệu có độ nhớt khơng đúng (q cao hoặc quá thấp) có thể làm cho động cơ hoặc hệ thống nhiên liệu hư hỏng.

Dầu diesel phải có độ nhớt tương đối thấp vì nó phải lưu chuyển trong các đường ống và phải phun sương vào các xy lanh của động cơ. Dầu có độ nhờn cao khơng thể tạo thành sương khi phun ra khỏi kim phun. Những hạt nhiên liệu phun ra khỏi kim phun còn lớn sẽ cháy chậm hơi, nên hiệu suất động cơ sẽ giảm xuống. Tuy nhiên, nếu độ nhớt quá thấp, dầu diesel không thể làm trơn các bộ phận vận chuyển bên trong bơm cao áp cũng như kim phun. Do đó có thể làm hư hỏng các bộ phận này.

Tính bơi trơn

Đặc tính bơi trơn của nhiên liệu diesel là quan trọng, đặc biệt là cho các máy bơm cao áp loại quay và loại phân phối. Trong những máy bơm, bộ phận chuyển động được bôi trơn bằng nhiên liệu khi nó di chuyển qua các máy bơm, khơng phải do dầu động cơ.

Nhiên liệu bơi trơn thấp có thể gây mịn cao và để lại vết xước trên các chi tiết. Nhiên liệu bơi trơn cao có thể giảm mài mịn và tuổi thọ linh kiện dài hơn.

25 Điểm chớp cháy được xác định bằng cách nung nóng nhiên liệu trong một buồng kín nhỏ cho tới khi hơi nhiên liệu cháy trên bề mặt chất lỏng. Nhiệt độ lúc này của nhiên liệu được gọi là điểm chớp cháy.

Lượng lưu huỳnh

Hàm lượng lưu huỳnh trong diesel rất quan trọng, hàm lượng càng nhỏ càng tốt, hàm lượng cao sinh ra axit sunfuric gây ăn mịn động cơ, phá hỏng dầu nhớt bơi trơn, giảm tuổi thọ của động cơ.

Tính dẫn điện

Nhiên liệu diesel là 1 dạng vật chất lỏng có tính điện, biểu hiện của đặc tính kĩ thuật này là ở chỗ khi nó dịch chuyển, cọ sát, va chạm vào thành đồ vật đựng hay ống dẫn hoặc khi ở trạng thái tĩnh có dịng khí hoặc dịng chất lỏng khác đi qua...đều có thể sinh ra các điện tích tĩnh và có thể dẫn đến sự phát sinh tia lửa điện gây ra cháy.

Tính ổn định nhiệt

Truyền nhiệt là một đặc điểm của nhiên liệu diesel trong động cơ diesel. Chỉ một phần nhiên liệu được lưu thông và thực sự đốt. Phần còn lại của nhiên liệu được đưa trở lại bình xăng. Nhiệt độ nhiên liệu lúc này có thể cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh.

Thiếu ổn định nhiệt của nhiên liệu diesel có thể dẫn đến sự hình thành các chất khơng hịa tan được sau đó có thể gây tắc lưới lọc

Tính axit

Tính axit của nhiên liệu diesel nếu khơng được kiểm sốt, có thể dẫn đến giảm sự ổn định nhiên liệu, làm ăn mòn sắt thép và là nguyên nhân của sự hình thành mảng bám trong kim phun.

Cặn cacbon

Cặn carbon là lượng cặn còn lại sau khi cho bay hơi và nhiệt phân nhiên liệu. Cặn cacbon gây nên sự chênh lệch nhiệt độ giữa các điểm có cặn và các điểm khơng có cặn. Cặn cacbon cũng là nguyên nhân gây ra khói màu đen và giảm hệ số tỏa nhiệt.

Tro xỉ

Hàm lượng tro thấp là rất quan trọng trong việc làm giảm hao mòn của động cơ. Trong dầu chưng cất hàm lượng tro không vượt quá 0,01%.

26

3.2.2. Các yêu cầu đối với nhiên liệu diesel.

Các chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng nhất của nhiên liệu diesel bao gồm: nhiệt trị, tính tự bốc cháy, hàm lượng tạp chất và độ nhớt.

Độ nhớt

Độ nhớt của nhiên liệu diesel có ảnh hưởng chủ yếu đến chất lượng q trình phun nhiên liệu. Độ nhớt quá cao làm cho các tia nhiên liệu khó phân tán thành các hạt nhỏ và có thể bám trên thành xylanh. Ngược lại, độ nhớt quá thấp lại làm cho các tia nhiên liệu quá ngắn, không bao trùm hết khơng gian của buồng đốt.

Tính tự bốc cháy

Tính tự bốc cháy của nhiên liệu là tính chất liên quan đến khả năng tự phát hoả khi hỗn hợp nhiên liệu - khơng khí chịu tác dụng của áp suất và nhiệt độ đủ lớn.

Hàm lượng tạp chất

Dầu diesel, đặc biệt là dầu cặn, thường chứa một lượng đáng kể tạp chất có nguồn gốc từ dầu mỏ (ví dụ: S, V, Na, P) hoặc từ mơi trường thâm nhập vào trong quá trình chế biến, vận chuyển, bảo quản và phân phối (ví dụ: nước, đất cát , ). Tạp chất cơ học trong nhiên liệu có ảnh hưởng đến hệ thống phun nhiên liệu của động cơ diesel một cách trực tiếp và nghiêm trọng hơn so với trường hợp động cơ xăng. Trong hệ thống phun nhiên liệu của động cơ diesel có những chi tiết được chế tạo với độ chính xác rất cao, như cặp piston-xylanh của bơm cao áp và đầu phun của vòi phun. Khe hở giữa các cặp chi tiết nói trên có trị số trung bình khoảng 0,003 mm và sự có mặt của các vật cứng với kích thước vài phần ngàn mm cũng có thể làm hệ thống phun nhiên liệu bị hư hỏng rất nhanh. Chính vì vậy, hệ thống lọc nhiên liệu của động cơ diesel thường phức tạp hơn đồng thời việc bảo trì chúng cũng có những u cầu khắt khe hơn. Đối với dầu cặn có độ nhớt và hàm lượng tạp chất cơ học cao, động cơ còn phải được trang bị hệ thống xử lý nhiên liệu có chức năng sấy nóng và loại bỏ những tạp chất có kích thước lớn trước khi nhiên liệu được đưa đến các bộ lọc thông dụng.

3.2.2. Các chỉ tiêu chính đánh giá chất lượng nhiên liệu diesel.

- Chỉ số cetan là đại lượng quy ước đặc trưng cho khả năng tự bốc cháy của động cơ diesel và được tính bằng % của n-cetan trong hỗn hợp của nó với -meltynaphtalen khi

27 hỗn hợp này có khả năng tự bốc cháy tương đương với lượng nhiên liệu diesel đang khảo sát. Chỉ số cetan quá nhỏ thời gian cảm ứng lớn khi nó có thể tự bốc cháy thì khối lượng nhiên liệu trong buồng cháy quá lớn nên quá trình cháy sẽ xảy ra với tốc độ lớn, làm cho áp suất trong buống đốt tăng cao một cách đột ngột và điều này là không tốt cho động cơ.

- Khi chỉ số cetan quá lớn thì thời gian cảm ứng nhỏ quá trình tự bốc cháy quá sớm, nhiên liệu phun vào chưa kịp bay hơi đã nhận được một năng lượng quá lớn khi chưa kịp bay hơi đã tự bốc cháy nên công suất động cơ cũng bị giảm theo khói thải ra chứa nhiều chất độc hại cho con người và môi trường sống.

- Có khả năng tạo hỗn hợp cháy tốt: Khả năng bay hơi tốt và phun trộn tốt đánh giá qua thành phần phân đoạn, tỷ trọng, độ nhớt và sức căng bề mặt.

- Thành phần chưng cất phân đoạn: Nhiệt độ sôi 10% đặc trưng cho phần nhẹ dễ bay hơi của nhiên liệu. Nhiệt độ này cao qua sẽ làm cho động cơ khó khởi động. Nhiệt độ sơi 50% thì chỉ tiêu hay dùng nhất để đánh giá nhiên liệu diesel, nó đặc trưng cho khả năng thay đổi tốc độ của động cơ. Nhiệt độ sôi 90% và nhiệt độ sôi cuối đặc trưng cho khả năng cháy hoàn toàn của nhiên liệu.

- Tỷ trọng: Là đại lượng đặc trưng cho độ nặng hay nhẹ của nhiên liệu, là tỷ số giữa trọng lượng riêng của một vật ở một nhiệt độ nhất định và trọng lượng riêng của vật khác được chọn làm chuẩn xác định ở cùng vị trí.

- Độ nhớt động học: Là thông số rất quan trọng vì nó cho biết khả năng phun trộn nhiên liệu vào buồng đốt. Độ nhớt của nhiên liệu có ảnh hưởng đến kích thướt và hình dạng của kim phun.

- Ít tạo cặn: Yêu cầu này phụ thuộc vào thành phần phân đoạn, độ axit, hàm lượng lưu huỳnh, độ ănmòn lá động và hàm lượng mercaptan.

- Hàm lượng lưu huỳnh: Trong nhiên liệu diesel, lưu huỳnh tồn tại ở nhiều dạng khác nhau như mercapta, sulphat, thiophen…Các hợp chất của lưu huỳnh trong diesel đều là những chất độc hại. Khống chế hàm lượng lưu huỳnh càng thấp thì càng tốt.

28 - Hàm lượng tro: Là lượng tro cịn sót lại sau khi đốt diesel đến cháy hết, được tính bằng phần trăm khối lượng so với lượng mẫu ban đầu. Nói chung hàm lượng tro càng thấp càng tốt.

- Tính lưu biến tốt: Để đảm bảo cấp nhiên liệu liên tục. Yêu cầu này được đánh giá bằng nhiệt độ đông đặc, nhiệt độ vẩn đục, tạp chất cơ học, hàm lượng nước và hàm lượng nhựa.

29

Một phần của tài liệu Năng lượng mới sử dụng trên ô tô đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật ô tô (Trang 33 - 40)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(136 trang)