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十六烷值机上岗培训2015年9月•一、十六烷值对柴油燃烧性能的影响•二、十六烷值的评价方法•三、GB/T386-2000方法解读•四、CFR(F5)型柴油十六烷值机作业指导书•五、影响十六烷值测定结果的因素及处理方法十六烷值对柴油燃烧性能的影响•一、十六烷值对柴油燃烧性能的影响•发动机的能量转换过程是燃料的化学能通过燃烧转换成热能，热能又通过曲轴连杆机构转换成机械能。•燃烧的好坏直接影响到发动机的动力性、经济性、排放性能。我们追求的目标是:燃料能尽量完全燃烧,将其化学能转换成热能;热能也能尽可能多地转换成机械能!十六烷值对柴油燃烧性能的影响•四冲程发动机的工作过程•一般柴油发动机均是四冲程的•进气行程•压缩行程•工作行程•排气行程•在四个行程中，只有工作行程是有价值的，其它三个行程都是为工作行程服务的。十六烷值对柴油燃烧性能的影响•进气行程•曲轴转动，活塞在气缸内由上向下运行，进气阀开启，排气阀关闭，空气被吸入气缸，等活塞运行到下止点时，进排气阀都关闭，这时气缸内就充满了空气。•压缩行程•曲轴继续转动，活塞在气缸内由下向上运行，这时进气阀、排气阀都关闭着，于是活塞就压缩气缸中的空气，此行程将尽时，柴油开始喷入气缸。十六烷值对柴油燃烧性能的影响•工作行程•当活塞向上运行到上止点前时，气缸内的空气被压缩为高温高压，进气阀、排气阀均关闭，喷入气缸的柴油开始自行燃烧，燃气膨胀产生动力推动活塞由上向下运行，通过连杆带动曲轴转动做功。在此行程将尽时，排气阀开启。•排气行程•活塞完成了工作行程后，借惯性又由下向上运行，此时排气阀已大开，燃烧过的废气就开始从气缸中排出，此行程将尽时，进气阀微开，排气阀关闭，开始循环。十六烷值对柴油燃烧性能的影响•对燃烧过程的要求：•1)完全：燃烧完全，才能充分利用燃油的热能；同时改善排出废气的成分。•2)及时：在上止点附近燃烧（即在上止点后12～15°)燃烧完毕），循环功最多。•3)正常：正常燃烧，才能保证发动机稳定、可靠的工作。十六烷值对柴油燃烧性能的影响•柴油机混合气的形成•柴油不易蒸发，所以采用缸内高压喷射（柴油分散成数以万计的细小油滴）的方式，使之与空气混合。•柴油机的燃烧•从压缩行程末期燃料喷入气缸，直到排气门打开，燃烧产物从气缸排出的整个燃烧膨胀时期，燃料在气缸内经历着极为复杂的物理—化学变化过程（它们常常是交织在一起进行的）。十六烷值对柴油燃烧性能的影响•着火条件：•1）合适的浓度•在形成的可燃混合气中，燃料蒸气与空气的比例要在着火界限内。混合气过浓，氧分子少：混合气过稀，则燃料分子少。•这两种情况的氧化反应速率都不够，不能着火。着火界限不是一成不变的，随着温度的升高，分子运动速率增加，反应速率加快，将使着火界限扩大。十六烷值对柴油燃烧性能的影响•2）合适的温度•可燃混合气必须加热到某一临界温度，低于这一温度，燃料就不能着火。•我们把燃料不用外部点燃而能自已着火的温度称为着火温度或自燃温度。不同的燃料其自燃性能是不同的。同种燃料在不同的压力下，其自燃性能也是不同的。十六烷值对柴油燃烧性能的影响•着火延迟对燃烧过程的影响•着火延迟期过长，在这个时间内喷入气缸的燃油过多，使着火前形成的可燃混合气增多，这些燃料在第二阶段几乎一起燃烧，使压力升高率和最高燃烧压力较高，运动零件受强烈的冲击载荷，发动机运转粗暴。•着火延迟期过短，则燃料与空气尚未充分混合即开始燃烧，燃烧速度缓慢，有不完全燃烧产生。十六烷值对柴油燃烧性能的影响•影响着火延迟期的因素：•1)燃油性能十六烷值是柴油发火性能的重要指标•2)压缩比•3)喷油提前角•4)转速的影响•5)负荷的影响十六烷值对柴油燃烧性能的影响•2、柴油的十六烷值•十六烷值是代表柴油在柴油发动机中发火性能的一个约定量值。它是在规定条件下的标准发动机试验中,通过和标准燃料进行比较来测定,采用和被测定燃料具有相同着火延迟期的标准燃料中十六烷的体积百分数来表示。供参比用的标准燃料是用两种发火性相差颇为悬殊的烃作为基准物对比得出的数值。柴油十六烷值可按GB/T386－2000的规定进行测定。十六烷值对柴油燃烧性能的影响•主要的测试设备为一台可调压缩比(7-23)的供试验用的标准单缸柴油机。•试验时调节柴油机压缩比,确定被测燃料的闪火时间。如果被测燃料和某一参比燃料在同样条件下同期闪火,所选用的压缩比又相同,则它们的十六烷值相同,标准燃料中十六烷的体积百分比合量即为被测燃料的十六烷值。十六烷值对柴油燃烧性能的影响•3、十六烷值与柴油使用的关系•柴油机的额定转速越高,就要求柴油的发火性好,以确保在短时问内燃烧完全,对柴油十六烷值的要求就高。•一般情况下,额定转速在1000r/min以下的柴油机•使用十六烷值为35～40的柴油•转速1000～1500r/min•十六烷值40～45•转速1500r/min以上•十六烷值45～60十六烷值对柴油燃烧性能的影响•柴油的十六烷值高,其燃烧性能就好,但柴油的十六烷值过高了也不适宜。因为当柴油的十六烷值高于50后再继续提高,对着火延迟期的缩短作用不大。•另外,十六烷值过高的柴油其分子量均较大,使柴油的低温流动性、雾化与蒸发均受影响,会使燃烧不完全,导致发动机功率下降、油耗升高及排气冒黑烟。十六烷值对柴油燃烧性能的影响•因此,在选用柴油时不应单纯地追求高十六烷值,通常要求柴油的十六烷值在40～60之间,基本上已能满足高速柴油机的工作要求。•GB19147－2013规定•车用柴油（Ⅳ）的十六烷值应不小于49。•车用柴油（Ⅴ）的十六烷值应不小于51十六烷值的评价方法•二、十六烷值的评价方法•目前柴油十六烷值的评价方法主要有：•风量调节法•等容燃烧室法•柴油十六烷值测定法十六烷值的评价方法•1、柴油十六烷值的测定风量调节法•1)方法概要•通过改变风量获得试样确定的着火滞后期，记录气量表读数，根据试样的气量表读数选择不大于5个十六烷值单位的两种标准燃料，以同样的方法得到确定的着火滞后期，试样的气量表读数处于两种标准燃料的气量表读数之间，用内插法计算试样的十六烷值。十六烷值的评价方法•2)该标准与GB/T386的区别•GB/T386通过副活塞（手轮）改变燃烧室体积，进而改变压缩比，达到调节压缩冲程终止时燃烧室内的压力和温度。•燃料需要的压缩比大，压缩冲程终止时燃烧室内的压力和温度高，燃料十六烷值小。•燃料需要的压缩比小，压缩冲程终止时燃烧室内的压力和温度低，燃料十六烷值大。十六烷值的评价方法•本标准恒定气缸容积，固定压缩比21，通过调节进入气缸的气体压缩压力，调节进入气缸的空气量即风量，达到调节压缩冲程终止时燃烧室内的压力和温度。•进气量大，压缩冲程终止时燃烧室内的压力和温度高，所测定的燃料十六烷值就低；•进气量小，压缩冲程终止时燃烧室内的压力和温度低，所测定的燃料十六烷值就高。十六烷值的评价方法十六烷值的评价方法•3)主要参数•发动机转速：1000r/min•喷油提前角：20.0°•喷油器喷油压力：12.75Mpa•喷油量90s为10mL•着火滞后期：20.0°十六烷值的评价方法•2、柴油着火滞后期和导出十六烷值的测定等容燃烧室法（NB/T0883－2014）•1)方法概要•将一小份油样喷射注入充有压缩空气的、被加热的温度可控的、体积恒定的燃烧室内。每一喷射只喷油一次、经压缩点火产生燃烧循环。用传感器测定每次循环过程中的燃料喷射开始和燃烧开始的时间，从而确定着火滞后期。十六烷值的评价方法•一个样品完整的自动测试过程，包括15次预循环和32次正式循环。将32次正式循环的着火滞后期的平均值作为着火滞后期的结果。由所测得的着火滞后期结果，根据导出十六烷值的经验公式，计算出该样品的导出十六烷值。十六烷值的评价方法•2)方法原理•通过关联着火滞后期与GB/T386测得的十六烷值而建立的计算导出十六烷值的经验公式。•DCN＝4.460＋186.6/ID•其中：DCN－样品的导出十六烷值；•ID－样品的平均着火滞后期，单位为毫秒（ms）。十六烷值的评价方法•校准物质为：正庚烷，确立的着火滞后期认可参考值IDARV为3.78ms；•甲基环己烷，确立的着火滞后期认可参考值IDARV为10.4ms。•该方法的着火滞后期范围是3.1～6.5ms，对应的导出十六烷值的范围为64～33。十六烷值的评价方法十六烷值的评价方法柴油十六烷值测定法（GB/T386－2000）简介•三、柴油十六烷值测定法（GB/T386－2000）简介•1、范围•适用于压燃式发动机燃料十六烷值的定量测定。试样在特定操作条件下，由一个标准的单缸、四冲程、可变压缩比、间接喷射柴油发动机进行测试。•十六烷值的范围为0～100，但典型的十六烷值测试范围为30～65。柴油十六烷值测定法（GB/T386－2000）简介•2、标准的术语和定义•（1）十六烷值•（2）压缩比•（4）喷油提前角•（5）燃烧传感器•（6）参比传感器•（7）着火滞后期柴油十六烷值测定法（GB/T386－2000）简介•（8）手轮读数•（9）喷油器打开压力•（10）正标准燃料•（11）副标准燃料•（12）检验燃料柴油十六烷值测定法（GB/T386－2000）简介•3、方法概要•（1）柴油的十六烷值是在试验发动机的标准操作条件下，将柴油着火性质与已知十六烷值的标准燃料混合物进行比较来测定的。•（2）测定采用内插法的手轮法。对于试样和两个将试样包括在中间的标准燃料中的每一个，均改变发动机的压缩比（手轮读数），以得到特定的着火滞后期，然后根据手轮读数用内插法计算十六烷值。柴油十六烷值测定法（GB/T386－2000）简介•4、干扰因素•（1）正标准燃料和副标准燃料不能暴露在高温、日光或紫外荧光灯下，以尽量减少化学反应，确保十六烷值稳定。•（2）在试验机所处区域中某些气体和烟对十六烷值的测定结果有影响。柴油十六烷值测定法（GB/T386－2000）简介•5、参比燃料的配制•（1）参比燃料的体积混合•容量为400ml或500ml、最大体积允许误差为±0.2%、经过校正的量管或容量器具。•从配制系统放出液体的速度应不超过500ml/min。•（2）用重量法调合标准燃料•允许各个组分以重量计量的方法通过密度换算为体积比的混合物。前提是配制系统能满足调合的最大允许误差不大于0.2%(质量分数)的要求。柴油十六烷值测定法（GB/T386－2000）简介•6、试剂和标准物•（1）气缸夹套冷却剂•水作为冷却剂，符合GB/T6682中三级水的要求。•（2）发动机曲轴箱润滑油•使用SF/CD或SG/CD的SAE30粘度等级的润滑油。•100℃粘度为9.3mm2/s～12.5mm2/s，粘度指数不小于85。不能使用加有粘度指数改进剂的润滑油，也不能使用多级润滑油。柴油十六烷值测定法（GB/T386－2000）简介•（3）正十六烷：纯度≥99.0%（色谱法测定），十六烷值为100。•（4）七甲基壬烷：纯度≥98.0%（色谱法测定），十六烷值为15。•（5）副标准燃料•T燃料：典型CNARV为73～75。•U燃料：典型CNARV为20～22。•（6）检验燃料•低十六烷值检验燃料：典型CNARV为38～42。•高十六烷值检验燃料：典型CNARV为50～55。柴油十六烷值测定法（GB/T386－2000）简介•7、取样•容器：使用不透明容器。如深棕色玻璃瓶、金属罐或反应活性较小的塑料容器，以尽量较小暴露在阳光和紫外线下。•储存时间：在试验之前，试样应在室内放置至少几个小时，以与室温接近。典型室温为18℃～32℃（不要装置上采来就做）。•在发动机试验之前，试样可在室温和大气压下用定性滤纸过滤（如果发现有微量水或杂质）。柴油十六烷值测定法（GB/T386－2000）简介•8、发动机和仪器的工作状况及标准操作条件•（1）发动机的转速：900±9r/min。•（2）喷油提前角：固定在上止点前13°。•（3）喷油器开启压力：10.30±0.34MPa。•（4）喷油量：13.0±0.2mL/min，对每个试样和标准燃料都要测量。•（5）喷油传感器间隙：发动机处于停机状态时，一般将