Ngay từ đầu những năm 1970, ở Mỹ ngời ta đã bắt đầu sử dụng ống xả xúc tác cho ô tô mới và xăng không pha chì dợc bắt đầu thơng mại hố từ năm 1974 .Tiếp theo đó ,những nớc khác cũng áp dụng kỹ thuật sử lý xúc tác trên đờng xả và vì vậy cũng phải sử dụng xăng khơng pha chì : Nhật Bản (1975) Canađa (1977). Đến năm 1989 ,các nớc trong cộng đồnh Châu Âu mới bắt đầu sử dụng xăng khơng pha chì .Hiện nay ,ở những nớc này ngời ta sử dụng rộng rãi xăng
khơng chì Eurosuper có chỉ số octane nghiên cứu RON =95 và chỉ số octane MON=85. Tuy chỉ số octane của nhiên liệu đã khá cao nhng một số nớc muốn cải thiện thêm nữa để xăng khơng chì có thể sử dụng trên một số chủng loại ơtơ thế hệ cũ dùng xăng pha chì truyền thống có chỉ s octane lớn vì vậy xăng Supr 98 có RON =98 MON=88 đã đợc cung ứng trên thị trờng. Nhiều quốc gia khác ở Châu á Thái Bình Dơng cũng đặc biệt u tiên nâng cao chỉ số octane xăng khơng pha chì nhng ngợc lại vấn đề này không phải là mối quan tâm ở Mỹ.
Viêc làm tăng chỉ số octane của xăng khơng pha chì địi hỏi quy trình lọc dầu phức tạp và tốn kém hơn .Hiện nay ngời ta kết hợp quá trình tái tạo xăng xúc tác với việc pha thêm MTBE (Mé thyl Terti Butyl Ether )vào xăng để nâng cao chỉ số octane của xăng khơng chì .Năng lợng tiêu tốn cho quá trình xản xuất xăng khơng pha chì phụ thuộc vào hàm lợng MBTE pha trong xăng
Nh phần trên đã trình bày, tăng chỉ số octane của xăng sẽ tạo điều kiện làm tăng hiệu suất động cơ .Tuy nhiên để đạt đợc chỉ số octane cao thì năng lợng tiêu tốn cho quá trình lọc dầu cũng tăng, gây ảnh hởng đến cân bằng năng lợng chung. Ngời ta thấy khi tăng chỉ số octane lên 1 đơn vị (hiệu suất động cơ có thể tăng 1%) thì năng lơngj tiêu tốn cho quá trình lọc dầu cũng tăng lên 1%.Trong thực tế, khi tỉ số nén tăng quá cao thì hiệu suất động cơ giảm do ntang tổn thất ma sát .Vì vậy cần lựa chọn một chỉ số octane tối u nhất để đảm bảo hiệu suất chung của cả quá trình từ sản xuất đến tiêu dùng. Theo kết quả nghiên cứu tính kinh tế -kỹ thuật của xăng khơng pha chì đợc nhóm RUFIT (Rational Utilisation on Fuelsain Privatc Transport)thì chỉ số octane tối u là RON=95 và MON=85.
1.Phụ gia cho xăng khơng chì :
Ngay nay, do các yêu cầu bảo vệ môi trờng và sức khoẻ cộng đồng thì các phụ gia chì đã đợc loại bỏ .Tuy nhiên để đảm bảo cho xăng có trị số octane cao và đạt yêu cầu là cần thiết .Việc sử dụng các phụ gia tăng trị số octane cho xăng khơng chì vẫn là phơng án tốt nhất .Các phụ gia chủ yếu là:
+Methanol +Ethanol.
+Tetiary-butyl alcohol(TBA).
+Methanoltertiary-Buthyl ether(MBTE). +Các chất thơm khác.
*Để nhận thấy rõ đặc tính về trị số octane của các loại phụ gia ta có bảng sau:
Loại phụ gia Trị số octane MON Trị số octan RON Loại Parafin thông thờng
n-Hexanane n-Heptane n-octane 19 0 19 22 0 15
Loại izo Parafin 2,3-Dimethyhexane 2,2,4-Trimethypentane(Izo octan 71 100 76 100 Loại Aromatics(chât thơm)
Benzen Methylbenzen(Toluene) 1,2-Dimethylbenzen(o-xylene) 1,4-Dimethylbenzen(p-xylene) 99 124 120 146 91 112 103 127 Loại Olefin (alkees)
1-Butene 1-Pentene 144 119 126 109 Loại Napthenes(Cycloapkenes) Cyclopentane Clylohexane 141 110 141 97 Loại oxigentaes Mathanol Ethanol Tertiary butanol Methanol /TBA(50/50) MethanolTertiary Butyl Ether(MTBE)
Tertiary Amul Methyl Ether(TAME)
Ethyl Tertiary Butyl Ether(ETBE) 127-136 120-135 104-110 115-123 115-135 111-116 110-119 99-104 100-106 90-98 96-104 98-105 98-103 95-104
Tuy nhiên tất cả các loại trên đều có thể sử dụng tốt để lamf phụ gia cho xăng khơng chì .Những u nhợc điểm của chúng đợc thống kê trong bảng:
Loại phụ gia Ưu điểm Nhợc điểm
Methanol Rẻ ,rễ kiếm Dễ tan trong nớc ,làm tăng RPV.Làm tăng khả năng cháy nổ
Ethanol Có ở từng khu vực Dễ tan trong nớc ,làm tăngRPV,làm tăng khả năng cháy nổ
TBA/Methanol Dễ kiếm ,không tạo ra các pha phân cách
Nhiệt độ chảy mềm cao.Có hồ tan trong nớc ,làm tăng RPVcủa hỗn hợp
MTBE An tồn ,sẵn có ,ít hồ tan trong nớc
không làm thay đổi RPV của nhiên liệu
của phân đoạn giữa .Tạo ra khí độc hại sau quá trình đốt
V.Sử dụng xăng khơng pha chì ở Việt Nam.
-Chủ trơng sử dụng xăng khơng pha chì là một nỗ lực của nớc ta nhằm góp phần vào việc bảo vệ môi trờng chung của nhân loại . Tuy nhiên cũng nên nhấn mạnh rằng viẹc sử dụng loại xăng này ,nếu khơng đi kèm theo việc sử lý khí xả trên đờng thải bằng bộ xúc tác ,thì chỉ loại trừ đợc chất ơ nhiễm chì, cịn những chất ơ nhiễm thể khí khác nh CO,NOx,HC… khơng những khơng giảm mà cịn có nguy cơ tăng nếu chỉ số octane của nhiên liệu mới khơng phù hợp dẫn đến tình trạng cháy khơng bình thờng trong động cơ.
Hiện nay ở nớc ta chủng loại động cơ rất đa dạng ,tình trạng kỹ thuật của chúng cũng rất khác nhau ,từ những động cơ rất cũ sản xuất từ những năm 1950 đến những động cơ thế hệ mới đày đủ những hệ thống hiện đại nhằm làm giảm ô nhiễm môi trờng nh hệ thống phun xăng điều khiển điện tử, bộ EGR, bộ xúc tác 3 chức năng …Đặc biệt hơn nữa đa số phơng tiện vận tải của ta hiện nay và trong một tơng lai còn dài là xe máy đợc trang bị những động cơ cỡ nhỏ cờng, hố có cơng suất riêng và tỉ số nén cao .Nếu khơng xem xét tính đặc thù này thì việc chuyển đổi nhiên liệu có thể dẫn đến hỏng hóc làm giảm tuổi thọ của một số chủng loại phơng tiện vận tải ,gây ảnh hởng đến vấn dề kimh tế chung của tồn xã hội .Vì vậy ,việc sử dụng xăng khơng pha chì nớ ta cần tiến hành từng bớc .Trớc hết là vẫn duy trì song song xăng khơng pha chì và xăng pha chì với hàm l- ợng bé nh ở các nớc Châu Âu đang áp dụng hiện nay .Xăng khơng pha chì để dùng cho các phơng tiiện vận tải thế hệ mới ,đặc biệt là cho ơ tơ có trang bị bộ xúc tác. Xăng pha chì đợc tếp tục sử dụng trên động cơ thế hệ cũ . Một giải pháp khác cho vấn đề này là pha những chất phụ gia chống mòn đế supáp và xăng khơng pha chì (các chất kiềm nh đang áp dụng ở Bắc Âu).
Mặt khác ,cần có chủ trơng ngay từ bây giờ trong sản xuất lắp giáp ,nhập khẩu phơng tiện vận tải có động cơ phù hợp với xăng khơng pha chì để đến một thời điểm nào đó , khi phần lớn trên phơng tiện vận tải đã đợc dự kiến dùng nhiên liệu này thì chúng ta sẽ áp dụng triệt để xăng khơng pha chì .Việc cải tạo những động cơ hiện nay dùng xăng khơng pha chì có chỉ số octane tơng đơng (chủ yếu cải tạo đế supáp ) cũng cần đợc nghiên cứu . Mặt khác cũng nên suy nghĩ đến việc giảm công suất và tốc độ động cơ nguyên thuỷ dùng xăng pha chì có chỉ số octane cao sang dùng xăng pha chì có chỉ số octane thấp hơn .Tất cả những hớng này nhằm rút ngắn thời gian “khơng chì hố “nhiên liệu ở nớc ta.
*Các loại xe có thể sử dụng xăng khơng pha chì (Theo chơng trình loại bỏ xăng pha chì của PHILIPPINES).
TT Các nhà máy sản xuất/chủng loại xe Ghi chú 1 Nhà máy sản xupápất Ơtơ Asian
BMW 3 kiểu E36(316i&320i) BMW 3 kiểu E46(318i&323i) BMW 5 kiểu E34(525i) BMW 5 kiểu E39(520i&523i) BMW 7 kiểu E38(730i,740i&750i) Freelander1.81
Range Rover 4.6 HSE 2 Tập đoàn quốc tế Crystal
Dodge Durango
Dodge Grand Caravan Dodge Neon
Dodge Strtus Giand Caravan Jeep Cheroee (Sport) Jeep Grand Cherokee
3 Tập đoàn sản xuất xe gắn máy Columbian Daihatsu Charade Daihatsu Feroza Daihatsu Hi-jet Kia-Pride CD-5 Kia-Pride GTX Kia-Pride lX Maz323 Astina 1.6 Maz323 Sedan 1.3 Maz323 Sedan 1.6 Maz323 F 1.3 Maz323 F Lantis1.6 Subaru Legacy Wagon
4 Tập đoàn sản xuất xe gắn máy Commercial Mercedes Benz E-420
MercedesBenz Musso E2.0,E2.3&E3.2 5 Liên doanh Ơtơ- Xe gắn máy Phils
Honda Accrod Honda City Honda Civic Honda CRV
6 Tập đoàn Isuzu Philippines
Tất cả động cơ của hãnh Mitsubishi bắt đầu loại bỏ xăng pha chì năm 1973
7 Liên doanh xe gắn máy Nissan Philippines Nisan AD reort Nisan Altima Nisan Cabstar Nisan Pulstar Nisan Sentra Nisan Sunny Nisan Vannette
8 Tập đoàn Proton Pilipinas Proton Wira
Volkswagen Polo Classic Audi A4 Audi A6 Audi A6 Audi TT Coupe Alfa Romeo Volkswagen Caravelle 9 Tập đoàn Suzuki
Suzuki Carry/Bayan Cab Suzuki Samurai
Suzuki Vitara Suzuki Esteem
10 Liên doanh Motor Toyota Philippin Toyota Camry(CBU)
Toyota Corolla GL Toyota Corolla Gli Toyota Corolla XE Toyota Corolla XL
Toyota Corona EX Toyota Corona GL Toyota Crown Toyota Hi Ace Toyota Lite Ace Toyota Previa Toyota Rav4
Toyota Tamaraw FX Toyota Tamaraw HSPU Toyota tamaraw Revo
Toyota Engines: 5M, 5M-E, 6M-GE, 7M- GE, 2T-G, 2T-B, 4A, 4A-F, 4A-FE, 4A-EG, A, 3A, 1S, 3S-F, 3S-EF, 1Y, 2Y, 3Y, 4Y, 1G- E, 1G-EF, 2E, 4K, 5K, 1RZ, 2RZ, 3RZ, 21R, 3RZ-F, 5S-EF, 7A-EF, 1MZ-EF, 2JZ- FE2JZ-GE, 1UZ-EF, 1HZ, 3RZ-FE
11 Tập đoàn sản xuất xe gắn máy Scandinavi Tất cả các loại xe đợc bán
*Tất cả các loại xe đều có thể sử dụng xăng khơng pha chì.
Mọi ngời thờng quan niệm rằng chỉ có những xe có bộ chuyển đổi xúc tác mới có thể sử dụng xăng khơng pha chì, quan niệm này là sai.Những xe có bộ chuyển đổi xúc tác phải dùng xăng khơng pha chì nhng tất cảc các xe đều có thể sử dụng xăng khơng pha chì. ậ một vài nớc đã hồn thành loại bỏ xăng pha chì, thị phần các xe hơi có bộ chuyển đổi xúc tác nhỏ.
Tiến bộ cơng nghệ đã loại bỏ lí do vơ lý trong việc thêm chì vào xăng. Hệ số octan có thể đợc tăng nhờ các biện pháp khác nh đã đề cặp ở trên. Một lý do khác khi thêm chì vào xăng là nó bơi trơn van xả, cho phép các nhà sản xuất dùng các vật liệu mềm, cấp thấp làm mặt tựa van máy. Tuy nhiên, trong thập kỷ 70và 80 hầu hết các nhà sản xuất chuyển sang dùng công nghệ sản xuất mặt van tựa cứng. Các xe có mặt van tựa cứng khơng cần chì bơi trơn.
Một số xe cũ đợc sản xuất với mặt van tựa mềm có thể bị lõm mặt tựa van nếu chạy bằng xăng khơng pha chì. Tuy nhiên , sự lõm mặt van tựa chỉ xảy ra trong điều kiện chạy nghiêm trọng nhất (ở tốc độ cao )và có thể tránh bằng cách thêm chất bơi trơn vào xăng khơng chì. Các chất phụ gia này có sẵn, cho phép loại bỏ xăng pha chì.
Việc chuyển đổi từ xằng pha chì sang xăng khơng pha chì thực ra giảm chi phí bảo dỡng xe. Chất tẩy chì (hyddrocarbon đã đợc tẩy sạcg bằng clo)phải đợc thêm vào xăng pha chì để tránh chì đọng lại quá lớn trong maý. Các chất này tác động với chì và tạo ra các hợp chất dễ bay hơi. Các chất này ngồi có hại cho sứ khoẻ, chúng góp phần tạo ra axit halogen .A xít này làm tăng sự ăn mịn, tơng đ-
ơng với việc phải thờng xuyên thay thế bộ giảm âm trong ống xả, bugivà dầu máy.
VI.Sử dụng xăng khơng pha chì trên động cơ thế hệcũ. cũ.
-Nh phần trên đã phân tích ,để đảm bảo tính năng kinh tế –kỹ thuật và tuổi thọ của động cơ ,chúng ta cần sử dụng nhiên liệu theo đúng yêu cầu của nhà chế tạo. Những động cơ thế hệ cũ ,đợc thiết kế để sử dụng xăng khơng pha chì có chỉ số octane lớn và cha dự kiến về mặt kết cấu cho phù hợp với xăng khơng pha chì thì việc sử dụng loại xăng này sẽ dẫn đến những điều bất lợi cả về tính năng kinh tế –kỹ thuật và tuổi thọ của động cơ . Đứng về mặt ngun lí mà nói ,khi dùng loại xăng mớ có chỉ số octane tơng đơng với nhiên liệu đợc dự kiến khi thiết kế thì tính năng kinh tế –kỹ thuật của động cơ đợc đảm bảo .Tuy nhiên về mặt kết cấu ,không phải tất cả các chủng loại động cơ thế hệ cũ đều thích hợp với xăng khơng pha chì dù có chỉ số octane tơng đơng .Nh vậy ,khi động cơ làm việc với xăng pha chì thì mặt cơng tác của đế supap xả luôn đợc bôi trơn bởi một lớp chì xốp ,giúp cho nó làm việc tốt hơn và hạn chế sự mài mòn .Khi chuyển sang dùng xăng khơng pha chì ,lớp chì bơi trơn này khơng cịn tồn tại nữa nên mặt công tác của đế supap bị mịn nhanh chóng làm giảm tuổi thọ chung của động cơ .ở những động cơ có đêa supap chế tạo bằng vật liệu có độ cứng và tính chống mịn cao thì vấn đề naỳ có thể khắc phục .
Vì vậy để có thể tiếp tục sử dụng những chủng loại động cơ thế hệ cũ có kết cấu khơnh phù hợp với xăng khơng pha chì (động cơ có đế supap đợc chế tạo liền với thân máy hay nắp máy bằng hợp kim nhơm chẳng hạn ) thì nên duy trì một lợng chì tối thiểu trong xăng (khoảng 0.05đến 0.08gamchì /lít )để đảm bảo sự bơi trơn cần thiết của đế supap xả hoặc sử dụng bệ xupáp và đế xupáp bằng vật liệu có độ cứng cao để chống lại sự mài mòn.
Đế xupáp bằng nhôm liền với nắp máy không phù hợp với việc
sử dụng xăng khơng pha chì.
-Vật liệu chế tạo xupáp, bệ xupáp động cơ thế hệ cũ. *Thép làm xupáp xả.
+Thép macrenxit.
Thép chứa crôm cao (9-10%) và silic(2%), ngồi ra có thể thêm mơlipđen, đó là các ngun tố vừa nâng cao tính chống ăn mịn hố học (tạo nên lớp vảy ơ xít Cr2O3, SiO2bền, xít chặt)vừa có tính chống ram tốt để
Đế xupáp bằng thép chịu mịn ép vào nắp máy nhơmphù hợp với việc sử dụng xăng khơng pha chì.
khơng làm giảm độ bền, độ cứng khi làm việc ở nhiệt độ cao –tính cứng nóng. Các mác thép thờng dùng nhất ở nớc ta là ΓOCΓ 40X9C2 và
40X10C2M. Thuộc loại thép mactenxit tự tôi. Nhiệt luyện bao gồm tôi (1000-11000C) +ram (700-7500C) với chú ý sau:
Nhiệt độ ram cao hơn nhiệt độ làm việc, do đó khi làm việc cơ tính khơng bị biến xấu.
Thép mác 40X9C2 bị giòn ram loại II khá mạnh. Sau khi ram phải làm nguội trong nớc.
Để nâng cao tính chống mài mịn của đi là phần chịu ma sát với bề mặt cam mà không chịu nhiệt độ cao, ngời ta tiến hành tơi đầu mút đó bằng cách nung cảm ứng, ngọn lửa hay điện phân . sau khi tôi ram thấp đạt độ cứng HRC 45-50. Tuy nhiên loại thép này có tính bền nóng khơng cao, chỉ dùng trong các động cơ xăng cơng suất nhỏ.
Bảng thành phần hố học của các mác thép làm xupáp xả.
Tiêu huẩn Mác thép C Cr Mn Si Mo Ni Họ mactenxit ΓOCΓ 40X9C2 0,35-0,45 8-10 0,7 2-3 - - ΓOCΓ 40X10C2M 0,35-0,45 9-10,5 0,7 1,9-2,6 0,7-0,9 - SAE HNV-1 0,5-0,6 7,5-8,5 0,2-0,6 1,25- 1,75 0,6-0,9 - SAE HNV-3 0,4-0,5 8-9 0,2-0,6 3-3,5 - - ΠS SUH1 0,35-0,45 7,5-9,5 0,6 3-3,5 - - ΠS SUH3 10,1- 12,0 0,6 1,8-2,5 0,7-1,3 - Họ austenit ΓOCΓ 45X14H14B2 M 0,4-0,5 13-15 0,7 0,8 0,25-0,4 13-15 SAE EV-9 0,35-0,5 12-15 1 0,3-0,8 0,2-0,5 12-15 ΠS SUH91 0,35-0,45 14-16 0,6 1,5-2,5 - 13-16 *Gang: Tổ chức tế vi:
Gang xám: grafit có dạng tấm (phiến, lá ...)là dạng tự nhiên khi đúc. Gang cầu: grafit có dạng quả cầu trịn , phải qua biến tính đặc biệt Gang dẻo: grafit có dạng cụm (tụ tập thành đám), qua phân hố từ xêmantít nh phân biệt trên tổ chức tế vi của các mẫu cha tẩm thực. Chính sự khác nhau của dạng grafit mà gang có cơ tính khác nhau.
Thành phần hố học (%)của các loại gang.
Loại gang C Si Mn S P
Trắng 3.3-3.6 0.4-1.2 0.25-0.8 0.06-0.2 0.05-0.2 Xám 3.0-3.7 1.2-2.5 0.25-1 < 0.12 0.05-1
Cầu 3-4 1.8-3 0.1-0.8 < 0.03 < 0.1
Dẻo 2-2.6 1-1.6 0.2-1 0.04-0.2 < 0.2
*Hợp kim nhôm
Hợp kim nhơm đúc có tổ chức cùng tinh do đó chứa nhiều hợp kin hơn. Cơ tính của vật đúc hợp kim nhôm phụ thuộc nhiều vào tốc độ nguội và biến tính . Đúc trong khn kim loại do nguộ nhanh hơn nhiều trong khuôn cát nên tôt chức nhận đợc nhỏ mịn hơn, cải thiện mạnh cơ tính. Biến