u cầu xăng phải có tính bay hơi thích hợp, nếu xăng bay hơi quá dễ sẽ hoá hơi ngay trên đường ống dẫn, gây hiện tượng nút hơi (nghẽn khí), làm xăng phun ra lẫn bọt, khơng đảm bảo hơi xăng cung cấp cho động cơ nên động cơ hoạt động không ổn định. Trong bảo quản, bơm hút, vận chuyển sẽ xảy ra hao hụt quá mức. Xăng bay hơi kém, làm khó khởi động máy, khó điều chỉnh máy, gây lãng phí nhiên liệu do cháy khơng hết, tạo muội than, làm lỗng dầu nhờn gây hiện tượng mài mịn động cơ nhiều hơn mức bình thường.
Hình 2-1. Thiết bị chưng cất nhiên liệu
1-Bếp điện; 2- Nhiên liệu thử nghiệm; 3-Nhiệt kế; 4- Bình ngưng; 5- Bình đo.
Người ta dùng thiết bị chưng cất nhiên liệu như hình vẽ để đo tính bay hơi của xăng
Hình 2-2. Đường cong chưng cất Engler của phân đoạn xăng cracking xúc tác
- Thành phần điểm sôi: Chỉ tiêu này được xác định trong dụng cụ chưng cất đã được tiêu chuẩn hoá. Đối với xăng cần xác định các thành phần điểm sôi như sau:
+ Điểm sôi đầu (tsđ hay IBP): đặc trưng cho tính khởi động của động cơ, khả năng gây nghẽn hơi và hao hụt tự nhiên. Điểm sơi đầu thấp hơn qui định càng nhiều thì xăng càng dễ hao hụt, sẽ sinh nghẽn khí.
+ Điểm sơi 10% V đặc trưng cho tính khởi động của động cơ, khả năng gây nghẽn hơi và hao hụt tự nhiên. Điểm sôi 10% cao hơn qui định càng nhiều, càng khó khởi động máy. Đối với ơtơ, việc khởi động máy có liên quan tới nhiệt độ khơng khí và t10%V theo cơng thức kinh nghiệm sau:
Tmin = ½ .t10%V – 50,5 Trong đó:
tmin : Nhiệt độ tối thiểu của khơng khí, ở đó máy có thể khởi động được. t10%V : Điểm sôi 10%V
+ Điểm sôi 50% V: biểu thị khả năng thay đổi tốc độ của máy. Nếu điểm sôi 50%V cao quá qui định, khi tăng tốc lượng hơi xăng vào máy nhiều nhưng đốt cháy khơng kịp do khó bốc hơi, do đó máy yếu, điều khiển máy khó khăn.
+ Điểm sơi 90% V: biểu thị độ bay hơi hoàn toàn của xăng. Nếu điểm sôi này lớn q qui định, xăng khó bay hơi hồn tồn, làm pha lỗng dầu nhờn, làm máy dễ bị mài mịn cũng như lãng phí nhiên liệu.
+ Điểm sôi cuối: biểu thị độ bay hơi hồn tồn của xăng. Nếu điểm sơi này lớn quá qui định, xăng khó bay hơi hồn tồn, làm pha lỗng dầu nhờn, làm máy dễ bị mài mịn cũng như lãng phí nhiên liệu.
- Trên cơ sở ý nghĩa thành phần điểm sôi cho thấy các loại xăng phải có độ bay hơi thích hợp. Theo quy định điểm sôi khơng dưới (35 ÷ 40)0C. Để có thể dễ dàng khởi động khi động cơ cịn nguội u cầu (60 ÷ 70)oC xăng phải bay hơi được 10%V. Để dễ dàng tăng tốc, đưa động cơ vào chế độ làm việc ổn định yêu cầu ở (115÷120)°C phải bay hơi được 50%V. Để xăng cháy hết hoàn toàn trong động cơ, yêu cầu ở (180 ÷ 190)0C xăng phải bay hơi được 90%V và ở (195 ÷ 200)0C phải bay hơi hoàn toàn.
Nếu đối với một loại xăng thương phẩm, kiểm tra chất lượng ban đầu cho thấy thành phần cất đạt tiêu chuẩn quy định nhưng sau một thời gian vận chuyển, bơm hút bảo quản, kiểm tra thấy thành phần điểm sơi cao vượt quy định, có thể suy đoạn là do một thành nhẹ đã bay hơi hoặc do các hợp phần nhẹ như dầu hoả, nhiên liệu diesel đã lẫn vào. Khi đó nếu tiếp tục dùng xăng này chạy máy sẽ gây nhiều tác hại như đã trình bày ở trên. Áp suất hơi bão hoà Reid: là áp suất hơi xăng ở trạng thái cân bằng với thể lỏng trong bơm Reid (xem hình vẽ chương 3) được đo tại nhiệt độ xác định là 37,8oC (hay 100oF). Áp suất hơi bảo hồ Reid có thể biểu diễn bằng nhiều đơn vị đo ấp suất khác nhau như: Psi, Bar, kPa, mmHg, Kg/cm ... Áp suất hơi bảo hoà Reid là một trong các chỉ tiêu về tính bay hơi của các loại xăng. Dựa vào áp suất hơi bảo hồ Reid có thể đánh giá nhiên liệu về tính khởi động, khả năng tạo nút hơi, hao hụt do bay hơi trong bảo quản và mức độ nguy hiểm do cháy. Áp suất hơi bảo hồ Reid càng cao thì khả năng bay hơi càng mạnh. Yêu cầu của các loại xăng là áp suất hơi bảo hồ Reid phù hợp khơng q cao và quá thấp.
- Khối lượng riêng và tỷ trọng: Khối lượng riêng (Density) là khối lượng của một đơn vị thể tích đo bằng g/cm3 hay kg/m3. Tỷ trọng (Relative Density) là tỷ số giữa
khối lượng riêng của một chất ở nhiệt độ nào đó so với khối lượng riêng của nước ở 40C, ký hiệu là dt/4 (trong đó t (0C) là nhiệt độ xác định tỷ trọng). Thông thường dùng tỷ trong tiêu chuẩn ở 200C ký hiệu là d20/4 hoặc tỷ trọng tiêu chuẩn ở 15°C ký hiệu là d15/4. Ở Anh, Mỹ và một số nước lại dùng tỷ trọng ở 600F (tương ứng 15,60C), ký hiệu d60F/4. Có nhiều tiêu chuẩn để xác định tỷ trọng.
Để suy tỷ trọng từ các nhiệt độ khác nhau về tỷ trọng tiêu chuẩn có cơng thức tính hoặc sử dụng bảng chuyển đổi: d20/4 =dt/4 +Y(t - 20)
Trong đó: t - Nhiệt độ bất kỳ.
Y - Hệ số điều chỉnh tỷ trọng.
- Mối quan hệ giữa tính bay hơi của xăng và tính năng hoạt động của động cơ: + Tính năng khởi động: Khi bật tia lửa điện, hồ khí dễ bén nhất ở tỷ lệ hoà trộn m = 12:1 + 13:1. Khi khởi động tốc độ động cơ rất chậm, khơng khí và xăng hồ trộn không tốt, nhiệt độ thành ống nạp, xilanh, piston, v.v... rất thấp, do đó chỉ có khoảng 1/5 đến 1/10 xăng được bốc hơi. Nếu bộ chế hồ khí đã được điều chỉnh ở thành phần hồ khí tốt nhất, thì hồ khí thực tế vào động cơ sẽ rất nhạt (đặc biệt khi trời lạnh), rất khó bén lửa để khởi động. Vì vậy phải đóng bướm gió để cung cấp hồ khí có thành phần m là 1:1, làm cho hồ khí thực tế vào xilanh có giá trị thực tế sát với hồ khí tốt nhất. Lúc ấy chỉ cần 8% xăng phun vào bay hơi được là đủ. Trên đường cong chưng cất, tương ứng với 10% nhiên liệu bay hơi (điểm 10%), nếu nhiệt độ càng thấp thì động cơ càng dễ khởi động lạnh. Do điểm 10% được coi là chỉ tiêu khởi động của nhiên liệu xăng.
+ Nút hơi: Nhiên liệu có điểm 10% càng thấp, càng dễ hình thành bọt hơi tạo ra nút hơi trên đường từ thùng chứa đến bộ chế hồ khí vào lúc trời nóng, khiến lưu động của đường xăng thiếu linh hoạt, có thể làm gây tắc bơm xăng làm cho động cơ chạy khơng ổn định, thậm chí chế máy khơng thể khởi động lại được. Do đó điểm 10% khơng thể quá thấp, trong quy phạm về xăng thường quy định áp suất bão hoà của xăng thường không quá 500mmHg. Tất nhiên nếu thiết kế đường xăng hợp lý, tăng cường năng lực hoạt động của bơm xăng và có biện pháp cách nhiệt có thể làm tăng khả năng tránh nút hơi.
+ Chạy ấm máy: Sau khi khởi động, cần cho động cơ chạy chậm đợi máy ấm dần, để nhiên liệu lỏng còn đọng trên thành ống được bay hơi, sau đó mới có thể tăng tải dần cho động cơ. Thời gian từ lúc khởi động đến lúc tăng tải gọi là thời gian chạy ấm máy. Thí nghiệm chỉ rằng xăng có điểm (20÷ 50)% càng thấp thì thời gian chạy ấm máy càng ngắn và tính cơ động của động cơ càng tốt.
+ Tính tăng tốc: Lúc mở bướm ga đột ngột làm động cơ tăng tốc, mặc dù cả nhiên liệu và khơng khí đi vào khơng gian chế hồ khí đều tăng nhưng một phần xăng chưa kịp bay hơi đọng lại trên thành ống làm cho hồ khí thực tế đi vào xilanh động cơ trở nên lỗng, gây ảnh hưởng tới tính tăng tốc của động cơ. Nhìn chung muốn cho động cơ dễ tăng tốc cần dùng loại xăng có điểm (35 ÷ 65)% tương đối thấp. Thơng
thường người ta lấy điểm 50% làm tiêu chuẩn đánh giá tính tăng tốc của xăng.
+ Phân phối: Thực nghiệm chỉ ra rằng: khoảng 1/2 lượng xăng kịp bay hơi trên đường nạp đảm bảo nhiên liệu phân phối đều vào các xilanh. Do đó điểm 50% có ý nghĩa quan trọng đối với chất lượng phân phối xăng vào các xilanh.
+ Muốn có chất lượng cháy tốt trong động cơ xăng cần đảm bảo cho xăng kịp bay hơi hết trước khi bật tia lửa điện. Do đó điểm hố sương mù của hồ khí phải rất thấp. Điểm sương mù lại phụ thuộc vào điểm 90%. Nếu điểm 90% cao quá sẽ làm cho nhiên liệu cháy không kiệt, tạo khói đen, trong buồng cháy có nhiều muội than. Nếu điểm 90% thấp quá sẽ làm cho hồ khí vào xilanh q "khô", gây giảm hệ số nạp, giảm công suất và làm tăng khuynh hướng kích nổ.
+ Gây lỗng dầu nhờn cacte: Nếu tính bay hơi chung của xăng khơng tốt và nếu điểm sương mù của hồ khí q cao,xăng có thểngưng đọngtrên thành xilanh và lọt xuống cacte làm loãng và phá hỏng dầu nhờn.
+ Lượng khí nạp: Nếu nhiệt độ đường nạp thấp, sẽ làm tăng mật độ khí nạp. Do đó tính bay hơi của nhiên liệu càng tốt (lúc ấy do nhiệt ẩn của nhiên liệu bay hơi gây ra sẽ làm giảm càng nhiều nhiệt độ và tăng càng nhiều lượng khí nạp vào xilanh).