III. 1.1.6.1 Tổn thất áp suất
XII.2 Xác định trị số OCTAN của nhiên liệu xăng
Đặc điểm kỹ thuật quan trọng nhất của xăng là trị số Octan, vì nó tác động đến khả năng kích nổ của động cơ.
XII.2.1. Khái niệm
Trị số octan của nhiên liệu động cơ đánh lửa là mức độ chống kích nổ của nhiên liệu đó so với một hỗn hợp gồm iso-octan (C8H8) và n-heptan (C7H16).
Trị số Octan của một loại xăng càng cao càng khó bị kích nổ khi cháy trong động cơ, nghĩa là xăng đó có tính chống kích nổ tốt. Ngược lại trị số Octan càng thấp càng dễ bị cháy kích nổ, loại xăng đó có tính chống kích nổ kém. Hiện tượng kích nổ thường xuyên xảy ra sẽ nhanh chóng phá hủy động cơ, làm giới hạn công suất, tỉ số nén và do đó ảnh hưởng đến tính kinh tế nhiên liệu của động cơ.
Tuỳ theo phương pháp xác định người ta phân biệt ra 3 loại trị số octan sau: Trị số octan xác định theo phương pháp nghiên cứu (RON),trị số octan xác định theo phương pháp mo-tơ (MON) và trị số octan thông dụng (PON).
Nhiên liệu tiêu chuẩn để xác định trị số octan bao gốm hai hợp phần: N-heptan có tính chống kích nổ kém, quy ước heptan có trị số octan bằng 0.Izo-octan có tính chống kích nổ tốt, quy ước izo-octan có trị số octan bằng 100.
Ví dụ: xăng có chỉ số octan là 87 sẽ có khả năng chống kích nổ tương đương với hỗn hợp gồm 87% iso-octan và 13% n-heptan.
XII.2.2. Cách xác định trị số octan XII.2.2.1. Động cơ thử nghiệm
Trị số octan của nhiện được xác định thông qua việc chạy một động cơ thử đặc biệt bằng nhiên liệu mẫu rồi so sánh kết quả thử nghiệm đó với kết quả thử khi sử dụng nhiên liệu hỗn hợp iso-octan và n-heptan có thành phần biết trước.Động cơ thử nghiệm để xác định trị số RON và MON là như nhau – động cơ CFR (cooperative fuel research) – nhưng điều kiện thử nghiệm là khác nhau.
Bảng 12.2: Các điều kiện thử nghiệm để xác định trị số RON và MON.
Điều kiện thử Trị số RON Trị số MON
Phương pháp thử ASTM D2699-92
[105] ASTM D2700-92
[104]
Động cơ thử CFR CFR
Số vòng quay động cơ (vòng/phút) 600 900
Nhiệt độ khí nạp (oC) Thay đổi theo áp
suất khí trời 38
Độ ẩm khí nạp (g H2O/kg không khí khô) 3,56-7,12 3,56-7,12 Nhiệt độ hỗn hợp nạp vào trong xilanh (oC) - 149
Nhiệt độ nước làm mát (oC) 100 100
Nhiệt độ dầu bôi trơn (oC) 57 57
Góc đánh lửa sớm (độ TK) 13o (cố định) Thay đổi theo tỷ số nén (14o - 26o)
Các thông số chính của động cơ thử nghiệm CFR như sau:
Hình 12.4: Động cơ thử nghiệm CFR trên băng thử - Số xi lanh: 1
- Tỷ số nén: thay đổi được từ 4:1 đến 18:1
- Đường kính xilanh: 82,5 mm
- Hành trình piston: 114,3 mm
- Số xéc măng: 5 (4 xéc măng khí và 1 xéc măng dầu)
- HTNL: chế hòa khí.
XII.2.2.1.1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu cho
động cơ
CFR được trình bày trên hình 12.5. Với hệ thống nhiên liệu đặc biệt này người ta có thể dễ dàng điều chỉnh hệ số dư lương không khí trong suốt quá trình thử nghiệm.
Hình 12.5: Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ CFR đo trị số octan.
Trên nắp xi lanh động cơ có gắn cảm biến kích nổ với cấu tạo như hình 12.6.Trong đầu cảm biến có thanh niken 4 được quấn dây và đặt giữa màng cảm nhận áp suất 1 và thanh
Hình 12.6: Cảm biến đo kích nổ: 1- màng; 2-vỏ sắt; 3-thanh nam châm; 4-thanh niken; 5-áp suất
nam châm 3.Khi áp suất tác động lên màng 1 và thanh niken làm khả năng dẫn từ thay đổi.sự thay đổi của dòng từ gây cảm ứng trong cuộn dây và sinh ra điện thế, giá trị điện thế này tỉ lệ với sự thay đổi của
áp suất theo thời gian. Để tăng độ nhạy giá trị chỉ, cảm biến chỉ khuếch đại giá trị chỉ cực đại của áp suất xi lanh xảy ra khi có kích nổ.
a. Quy trình thử nghiệm:
- Khởi động động cơ cho chạy hâm nóng khoảng 1 giờ.
- Kiểm tra bộ khuếch đại bằng hỗn hợp chuẩn, nếu cần thì điều chỉnh.
- Cho xăng cần đo vào bình nhiên liệu, điều chỉnh hệ số dư lương không khí sao cho giá trị kích nổ đạt cực đại.
- Điều chỉnh tỷ số nén để
giá trị kích nổ chỉ 50 đơn vị trên 100 vạch chỉ.
- Giá trị kích nổ cực đại có thể được xác định chính xác bằng việc thay đổi mức nhiên liệu trong bầu phao. Từ quá trình đo đạc ta xác định được đường cong như hình 12.7.
- Ta tiến hành tương tự cho 2 hỗn hợp so sánh: một có chỉ số octan lớn hơn và một có chỉ số octan nhỏ hơn mẫu xăng cần đo. Từ kết quả đó cho pháp ta xác định trị số octan của xăng cần đo theo đồ thị hình 12.7.
Hình 12.7: Đồ thị xác định chỉ số octan.
Ngoài ra ta có thể dùng công thức để tính trị số octan của nhiên liệu cần đo theo các giá trị xác định được trên đồ thị như sau:
ONB =
Trong đó: ONB – số octan của nhiên liệu cần đo;
ONV – số octan của hỗn hợp iso-octan và n-heptan;
Bmax – giá trị kích nổ cực đại của nhiên liệu cần đo.
Vmax – giá trị kích nổ cực đại của hỗn hợp iso-octan và n-heptan.