Chỉ số Octan là gì? Trị số octane của xăng và cách làm tăng chỉ số octan

Chỉ số octan hay trị số octan là gì? Chỉ số octan có ý nghĩa gì? Xăng sinh học E5, xăng RON 92, RON 95… có chỉ số octan là bao nhiêu? Làm thế nào để tăng chỉ số octan của xăng… rất nhiều thắc mắc mà không phải ai cũng biết. Để giải đáp các thắc mắc này, mời các bạn tham khảo bài viết này ngay nhé!

I. Chỉ số octan

1.1. Octan là gì?

Trước khi tìm hiểu chỉ số octan là gì, chúng ta nên tìm hiểu xem octan là gì. Octan là một hydrocarbon thuộc họ alkan có công thức hóa học là C₈H₁₈, đây là một thành phần tiêu biểu của xăng. Đây là chất lỏng, không màu, không tan trong nước, có trong dầu mỏ, nhiệt độ sôi khoảng 125 °C.

Iso-octan (2,2,4-trimetylpentan) là một đồng phân của octan có trong xăng, có tính chống kích nổ tốt nên được dùng làm chất chuẩn để đánh giá tính nổ của xăng hoặc LPG (Liquified Petroleum Gas – Khí hóa lỏng). Isooctan tinh khiết được coi như có trị số octan là 100.

1.2. Chỉ số octan là gì

Chỉ số octan (hoặc số octan, trị số octan) là một đại lượng đặc trưng dùng để đo lường hiệu năng của nhiên liệu. Nó đặc trưng cho khả năng chống kích nổ của nhiên liệu. Khi giá trị octan càng cao thì khả năng chịu nén của nhiên liệu trước khi phát nổ (đốt cháy) càng lớn và ngược lại.

Những nhiên liệu có chỉ số octane cao thường được dùng cho các động cơ xăng hiệu suất cao, có tỉ số nén lớn. Những nhiên liệu có chỉ số octane thấp hơn (với chỉ số cetane cao hơn) thích hợp với động cơ diesel. Động cơ xăng dựa trên đánh lửa của hỗn hợp không khí và nhiên liệu được nén với nhau, được đốt cháy ở cuối pha nén sử dụng bugi. Vì vậy, độ nén cao của nhiên liệu là vấn đề của động cơ xăng. Trong khi đó, động cơ diesel không nén nhiên liệu mà chỉ nén không khí rồi phun nhiên liệu vào không khí đã được nén nóng.

Có một khái niệm cũng được nhiều bạn quan tâm là octane index là gì? Đây cũng là chỉ số octane nhưng được viết bằng tiếng Anh.

1.3. Lịch sử phát triển của chỉ số octan

Trước năm 1974, tại Mỹ các nhà máy lọc dầu đã dùng nhiều phương pháp để tăng chỉ số octan cho xăng, chủ yếu dùng chì tetraethyl hoặc chì. Tuy nhiên nguyên tố chì là chất độc cho con người và môi trường. Do đó, nhiên liệu “không chì” đã được nghiên cứu. Đến năm 1975 thì nhiên liệu không chì được chính thức giới thiệu. Sau đó nó được yêu cầu sử dụng trên tất cả các phương tiện.

Sau một thời gian sử dụng than không chì, người ta phát hiện trị số octan bắt đầu giảm. Lúc này, các nhà máy lọc dầu đã thêm MTBE (Methyl tert-butyl ether) vào để hạn chế nguy cơ cháy nổ. Tuy nhiên, MTBE cũng gây ra những tác động xấu đến môi trường. Do đó, các nhà máy đã bắt đầu sử dụng ethanol như một phụ gia thay thế nhằm tăng trị số octane.

Hiện nay, đa số xăng ở Mỹ là xăng sinh học E10 (pha trộn 10% ethanol). Một số nơi còn cung cấp xăng E15 (15% ethanol, 85% xăng). Đây là loại nhiên liệu có chỉ số octan cao hơn được Cơ quan Bảo vệ môi trường Mỹ chấp thuận để sử dụng cho các xe đời mới, xe chở khách hạng trung (SUV), xe tải nhẹ…

1.4. Chỉ số cetan là gì?

Bên cạnh chỉ số octan thì chỉ số cetan cũng là một chỉ tiêu chất lượng quan trọng, được áp dụng cho diesel. Chỉ số cetan đặc trưng cho sự tự bốc cháy của nhiên liệu diesel. Nó được tính bằng % thể tích của n-cetan trong hỗn hợp của nó với α-methylnaphthalene khi hỗn hợp này có khả năng bốc cháy tương đương với nhiên liệu diesel đang xét.

II. Phương pháp đo chỉ số octan

Trong đánh giá và phân loại xăng, khả năng đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu hoàn hảo mà không gây nổ hoặc làm hư động cơ là yếu tố rất quan trọng.

Cách tính chỉ số octan được đo bằng tỉ lệ % thể tích iso-octan (2,2,4-trimetylpentan) có trong hỗn hợp với n-heptan.

Các nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng hiệu suất làm việc của động cơ hiệu quả hơn với 90% iso-octan và 10% heptan. Do đó, trị số octane 90% là tiêu chuẩn. Dưới đây là hai phương pháp chính đo lường số octan.

2.1. Research Octane Number (RON)

RON là phương pháp đo chỉ số octan bằng cách chạy thử nghiệm trên động cơ với sự thay đổi tỉ số nén ở điều kiện được kiểm soát ở nhiệt độ 49 °C và tốc độ quay 600 vòng/phút. Sau đó, kết quả được so sánh với kết quả của hỗn hợp iso-octan và n-heptan. Số octan nghiên cứu – RON là loại chỉ số octane phổ biến nhất trên toàn cầu.

Vậy là chúng ta đã biết chỉ số RON là gì rồi phải không nào, dưới đây là một số phương pháp khác để ít phổ biến hơn dùng xác định số octan.

2.2. Motor Octane Number (MON)

Một loại đánh giá khác là MON (Motor Octane Number), được xác định ở tốc độ quay 900 vòng/phút của động cơ. Thử nghiệm được thực hiện tương tự thử nghiệm RON nhưng hỗn hợp nhiên liệu được làm nóng trước, tốc độ quay cao hơn và thời gian đánh lửa thay đổi để làm tăng khả năng chống va đập của nhiên liệu.

Tùy vào thành phần nguyên liệu mà xăng bơm hiện đại có RON cao hơn khoảng 8 – 12 số octan so với MON. Tuy nhiên, giữa RON và MON không có liên kết trực tiếp nào. Trạm bơm xăng thường yêu cầu thông số kỹ thuật cả RON tối thiểu và MON tối thiểu.

2.3. Anti-Knock Index (AKI) hoặc (R+M)/2

Nếu như ở hầu hết các nước châu Âu, Úc, New Zealand, Pakistan, chỉ số octan được thể hiện trên màn hình máy bơm xăng là RON, thì ở Mỹ, Canada, Brazil và một số nước khác, con số này là trung bình giữa hai chỉ số RON và MON. Chỉ số này được gọi là chỉ số chống gõ (AKI). Nó thường được đề trên máy bơm xăng là (R+M)/2. Đôi khi nó cũng được gọi là PON (Posted Octane Number).

2.4. Observed Road Octane Number (RdON)

Một loại đánh giá trị số octan khác được biết đến là Số dòng octan quan sát (RdON). Nó có nguồn gốc từ thử nghiệm xăng trong động cơ nhiều xi-lanh trong thế giới thực, thông thường ở các mô hình mở rộng. Phương pháp này được phát triển vào những năm 1920 nhưng vẫn còn đáng tin cậy đến ngày nay. Ban đầu, nó được thử nghiệm cho những chiếc xe hơi trên đường. Khi công nghệ phát triển hơn, thử nghiệm được chuyển sang động lực kế khung gầm với các điều khiển môi trường để cải thiện tính nhất quán.

2.5. Sự khác nhau giữa RON, MON và AKI

Như đã biết, RON có số octan lớn hơn MON từ 8-12. Mà AKI lại là số trung bình giữa chúng nên AKI được hiển thị ở Mỹ và Canada thấp hơn 4 – 6 octan so với các nơi khác trên thế giới cho cùng loại nhiên liệu. Sự khác biệt giữa RON và MON được gọi là độ nhạy của nhiên liệu.

III. Cách tăng chỉ số octan cho xăng

Ta đã biết chỉ số octan là gì, vậy làm thế nào để tăng chỉ số này. Trước hết, chỉ số octane không phải là chỉ số về hàm lượng năng lượng của nhiên liệu. Nó chỉ là thước đo cho xu hướng đốt cháy nhiên liệu một cách có kiểm soát.

Nhiên liệu như xăng hay khí hóa lỏng có thể có chỉ số octan (RON) lớn hơn 100, vì iso-octan không phải là chất chống kích nổ mạnh nhất hiện nay. Các loại nhiên liệu cho xe đua, LPG, avgas và nhiên liệu cồn như methanol có thể có chỉ số octane là 110 hoặc cao hơn nữa.

Người ta có thể áp dụng những cách làm tăng chỉ số octan của xăng hoặc các nhiên liệu khác bằng cách bổ sung các chất phụ gia. Các chất phụ gia tăng cường octan thường được sử dụng là: isooctane, toluene, MTBE (Methyl tert-butyl ether), ETBE (Ethyl tert-butyl ether), chì dạng tetraethyllead. Hiện nay các hợp chất của chì đã bị loại bỏ trên toàn thế giới vì những đặc tính gây hại của nó. Ngoài ra, việc thêm ethanol trong xăng như xăng sinh học E5, E10, E15… cũng là một cách để tăng trị số octan của xăng. Chì tetraethylead vẫn còn được sử dụng cho xăng máy bay một cách có kiểm soát.

IV. Chỉ số octan của xăng E5, RON 95, RON 92, dầu diesel

4.1. Xăng RON 92

Xăng RON 92 (hay xăng A92 hoặc xăng 92) có màu xanh lá, mùi đặc trưng và chỉ số octan của xăng RON 92 bằng 92. Loại xăng này thích hợp với các động cơ có tỉ số nén dưới 95/1.

4.2. Xăng RON 95

Xăng RON 95 (hay xăng A95 hoặc xăng 95) là loại xăng cao cấp, có màu vàng đất, mùi đặc trưng. Chỉ số octan của xăng RON 95 là 95. Loại xăng này thích hợp với các động cơ có tỉ số nén trên 95/1. Xăng 95 xuất hiện lần đầu tiên ở nước ta vào tháng 6/2009. Nó được sản xuất bởi công ty lọc dầu Dung Quất. Xăng RON 95 được pha trộn từ xăng RON 90, RON 91 và Reformate.

4.3. Xăng RON 97

Gần đây trên thị trường Việt Nam có một số cơ sở bán thêm mặt hàng xăng RON 97. Đây là loại xăng cao cấp với mức giá cao hơn xăng RON 95. Tuy khá lạ lẫm ở thị trường nước ta nhưng trên thực tế nó đã phổ biến ở các nước châu Âu. Vậy xăng cao cấp có chỉ số octan là bao nhiêu? Loại xăng cao cấp RON 97 có chỉ số octane là 97, phù hợp cho các động cơ có hiệu suất và tỉ số nén cao như các dòng xe sang, xe phân khối lớn. Xăng RON 97 được khuyên dùng cho những động cơ có dung tích từ 2500 cc trở lên.

4.4. Xăng sinh học E5

Xăng E5 là hỗn hợp của xăng A92 và bio-ethanol với tỉ lệ 95:5. Chỉ số octan của xăng E5 có giá trị khoảng 93-94. Xăng E5 không phù hợp với các loại xe tay ga có tỉ số nén cao và các dòng xe đời cũ.

4.4. Dầu diesel

Đối với diesel, người ta thường ít dùng chỉ số octan của diesel mà thay vào đó là chỉ số cetan. Chỉ số cetan của diesel khoảng 45-55 là tối ưu cho động cơ loại này.

V. Một số câu hỏi về chỉ số octan

5.1. Tại sao nhà sản xuất lại yêu cầu chỉ số octan tối thiểu?

Như chúng ta đã biết, mỗi động cơ đều có một tỉ số nén riêng. Do đó, nó đòi hỏi phải có chỉ số octane tối thiểu để tránh hiện tượng kích nổ sớm trong động cơ. Một số động cơ hiện đại ngày nay có thể điều chỉnh thời gian đánh lửa của bugi sớm hơn để thích hợp với xăng có trị số octane thấp. Tuy nhiên, việc này làm giảm công suất của động cơ và tốn nhiên liệu nhiều hơn.

5.2. Dùng xăng RON 95 tốt hơn hay xăng RON 92 tốt hơn?

Động cơ có tỉ số nén cao hơn sẽ mang lại hiệu quả năng lượng lớn hơn. Độ nén đặc của hỗn hợp nhiên liệu khi bị đốt cháy là điểm quan trọng mang lại sức mạnh và tiết kiệm nhiên liệu cho động cơ. Việc sử dụng xăng có chỉ số octan cao không hoàn toàn thay đổi tỉ số nén. Do đó nó không giúp xe mạnh hơn hay tiết kiệm nhiên liệu hơn. Nhiều người nghĩ rằng dùng xăng 95 tốt hơn xăng 92 là một sai lầm cơ bản. Thực tế thì mỗi loại xăng khác nhau sẽ phù hợp với những loại động cơ có tỉ số nén khác nhau.

5.3. Xe nào nên dùng xăng nào?

Có một thực tế rằng nhiều người trong chúng ta không hề biết con xe mà mình đang chạy nên đổ loại xăng nào mới đúng. Đôi lúc chúng ta đổ theo cảm tính, theo suy nghỉ chủ quan. Để biết loại xe nào nên sử dụng loại xăng nào, hãy xem tỉ số nén của động cơ.

Tỉ số nén của động cơ được nhà sản xuất công bố rõ ràng. Bên cạnh đó, chỉ số octane tối thiểu dành cho động cơ cũng được công bố trong sách hướng dẫn. Dưới đây là bảng tỉ số nén của động cơ và chỉ số octan phù hợp cho từng loại.

Tuy nhiên, một số động cơ có thể trở nên mạnh mẽ hơn khi sử dụng xăng có chỉ số octan cao hơn.

Để đảm bảo an toàn cho người và phương tiện, mọi người cần lưu ý:

• Không sử dụng nhiên liệu pha chì hoặc các chất phụ gia kim loại khác. Một số nhiên liệu chứa Mn, Fe… có thể gây hư hỏng bộ phận trung hòa xả khí hoặc các bộ phận khác.
• Sử dụng xăng kém chất lượng có thể gây lắng cặn, khó khởi động, chết máy, hỏng động cơ… hoặc gây cháy nổ. Do đó, chúng ta nên chọn các loại xăng chất lượng cao từ những nguồn tin cậy.

Lời kết

Bài viết đã làm sáng tỏ khái niệm chỉ số octane là gì. Chúng ta biết thêm được chỉ số này của các loại xăng. Và những loại xe nào nên sử dụng loại xăng nào. Bây giờ việc của chúng ta là xem lại thông số kỹ thuật về chỉ số nén của động cơ xe mà chúng ta đang sử dụng và đọc hướng dẫn sử dụng của hãng xe để chon được loại xăng phù hợp. Việc này vừa giúp chúng ta tiết kiệm nhiên liệu, vừa tăng tuổi thọ của động cơ.