用于测定柴油及生物柴油十六烷值的装置及方法

摘要

本发明公开了一种用于测定柴油及生物柴油十六烷值的方法及装置，原理为：改变发动机气缸的压缩压力，以此来获得确定的着火滞后期，着火滞后期为发动机曲轴转过上死点前13度角到燃烧时的时间间隔，为了达到相同的着火滞后期，不同的燃料在燃烧时所需的压缩压力不同，测量试样燃料及两种相差不大于五个十六烷值单位的标准燃料在着火滞后期为发动机曲轴转过上死点前13度角到燃烧时刻的时间间隔的情况下的压缩压力，当试样燃料的压缩压力处于两种标准燃料的压缩压力之间时，用内插法算出试样的十六烷值。本发明的方法及装置是到目前为止唯一可靠的十六烷值测定法。

说明书

技术领域

 本发明涉及一种等容可变压缩力发动机引擎固定着火滞后期法测定柴油及生物柴油十六烷值的装置及方法。

背景技术

由于柴油不易自燃，开始自燃时，燃料在汽缸内积聚太多会造成柴油机爆震。柴油的十六烷值能够代表柴油的自燃性，柴油的十六烷值也是表示柴油抗爆性的主要指标。十六烷值高的柴油，柴油机燃烧均匀，热功率高，节省燃料。因此，现有技术中常常需要测定柴油及生物柴油十六烷值。柴油十六烷值的测定方法目前有三类，分别是是介电常数法、红外法、单缸马达法。目前，我国只有少数大型企业采用单缸马达法测定柴油及生物柴油十六烷值，它还有待于进一步发展。

在现有技术中，发动机引擎固定着火滞后期法（单缸马达法）测定柴油及生物柴油十六烷值，是采用副活塞可变压缩比（变容积），压缩比调节范围是7.2至32，用手轮读数内插法算出试样的十六烷值。

然而，这种测定柴油及生物柴油十六烷值的方法存在诸多缺陷：1）副活塞尾部喷烟；2）手轮读数只能前进读取，不能后退读取；3）压缩比调节范围小，测定十六烷值的范围小；4）工作50小时就得清理副活塞积碳，维修量大；5）测定柴油及生物柴油十六烷值速度较慢。

发明内容

本发明的目的之一是为了克服现有技术存在的不足，提供一种更加可靠、十六烷值的测定范围大、测定速度更快的用于测定柴油及生物柴油十六烷值的方法。

本发明的以上目的是通过以下技术方案实现的：一种用于测定柴油及生物柴油十六烷值的方法，其特征在于包括以下内容：改变发动机气缸的压缩压力，以此来获得确定的着火滞后期，着火滞后期为发动机曲轴转过上死点前13度角到燃烧时的时间间隔，为了达到相同的着火滞后期，不同的燃料在燃烧时所需的压缩压力不同，测量试样燃料及两种相差不大于五个十六烷值单位的标准燃料在着火滞后期为发动机曲轴转过上死点前13度角到燃烧时刻的时间间隔的情况下的压缩压力，当试样燃料的压缩压力处于两种标准燃料的压缩压力之间时，用内插法算出试样的十六烷值。

本发明的另一目的是为了克服现有技术存在的不足，提供一种更加可靠、十六烷值的测定范围大、测定速度更快的用于测定柴油及生物柴油十六烷值的装置。

本发明的另一目的是通过以下技术方案实现的：所述用于测定柴油及生物柴油十六烷值的装置包括三个燃料流速计量杯、切换阀、高压油泵、线性燃料流量调节系统、等容可变压缩力系统、发动机、用于检测发动机转速的传感系统、电机、喷油定时调节系统及控制显示操作系统，所述的三个燃料流速计量杯通过切换阀及管路与所述高压油泵的进油口连接，所述高压油泵的出油口通过所述线性燃料流量调节系统、所述等容可变压缩力系统及管路与所述发动机的进气门连接，所述电机的转轴与所述发动机的曲柄连接，所述喷油定时调节系统与所述高压油泵连接，所述控制显示操作系统与所述传感系统、所述电机、所述喷油定时调节系统电连接。

所述高压油泵与所述线性燃料流量调节系统之间的管路连接有空气收集器，该空气收集器通过管路与放燃料电磁阀连接，放燃料电磁阀与所述控制显示操作系统电连接。

所述高压油泵连接有燃料流量设定系统。

所述燃料流量设定系统包括线性比例调节器、进气压力传感器及电子流量计，所述进气压力传感器、所述电子流量计均与所述线性比例调节器连接，用模拟量或数字量设定好发动机的基础燃料流量，线性比例调节器根据，进气压力传感器的压缩压力的大小进行线性调节燃料的流量，并由电子流量计进行确认。

所述线性燃料流量调节系统包括线性电子调节器、电子流量计及进气压力传感器，所述电子流量计、所述进气压力传感器均与所述线性电子调节器连接，线性电子调节器根据进气压力传感器的压缩压力的大小进行线性调节所述高压油泵的油门拉杆，并由所述电子流量计进行确认。

所述等容可变压缩力系统包括进气稳压装置、控制操作系统、涡轮及无极调速可逆电机，所述控制操作系统与所述进气稳压装置、所述无极调速可逆电机电连接，所述无极调速可逆电机通过所述涡轮与所述进气稳压装置连接，根据不同燃料的十六烷值，由控制操作系统控制无极调速可逆电机，由无极调速可逆电机带动涡轮得到不同进气的压缩压力，经进气稳压装置稳压输送给所述发动机的进气门。

所述喷油定时调节系统包括无极变角机构和调节设定机构，所述无极变角机构与所述调节设定机构连接，根据不同粘度的燃料，由调节设定机构调节设定无极变角机构，由无极变角机构带动所述高压油泵的凸轮轴在曲轴转角为上死点前上死点前13度角到燃烧时刻喷燃料。

本发明的有益效果是：本发明采用等容可变压缩力发动机引擎固定着火滞后期法测定柴油及生物柴油十六烷值，间接压缩比调节理论可以达到0至无穷大，测定十六烷值的范围更宽；用压缩压力内插法算出试样的十六烷值，可以前进和后退读取，维修量小；有自吹碳功能，测定柴油及生物柴油十六烷值的速度更快。本仪器及方法是到目前为止唯一可靠的十六烷值测定法。

附图说明

图1是用于测定柴油及生物柴油十六烷值的装置的结构示意图。

在图中：1-燃料流速计量杯；2-切换阀；3-高压油泵；4-等容可变压缩力系统；5-线性燃料流量调节系统；6-喷油定时调节系统；7-燃料流量设定系统；8-发动机机体；9-传感系统；10-空气收集器；11-放燃料电磁阀；12-电机；13-控制显示操作系统。

具体实施方式

本发明涉及一种用于测定柴油及生物柴油十六烷值的方法，包括以下内容：改变发动机气缸的压缩压力，以此来获得确定的着火滞后期，着火滞后期为发动机曲轴转过上死点前13度角到燃烧时的时间间隔，为了达到相同的着火滞后期，不同的燃料在燃烧时所需的压缩压力不同，测量试样燃料及两种相差不大于五个十六烷值单位的标准燃料在着火滞后期为发动机曲轴转过上死点前13度角到燃烧时刻的时间间隔的情况下的压缩压力，当试样燃料的压缩压力处于两种标准燃料的压缩压力之间时，用内插法算出试样的十六烷值。

如图1所示，一种用于测定柴油及生物柴油十六烷值的装置，包括三个燃料流速计量杯1、切换阀2、高压油泵3、线性燃料流量调节系统5、等容可变压缩力系统4、发动机8、用于检测发动机8转速的传感系统9、电机12、喷油定时调节系统6及控制显示操作系统13，三个燃料流速计量杯1通过切换阀2及管路与高压油泵3的进油口连接，高压油泵3的出油口通过线性燃料流量调节系统5、等容可变压缩力系统4及管路与发动机8的进气门连接，电机12的转轴与发动机8的曲柄连接，喷油定时调节系统6与高压油泵3连接，控制显示操作系统13与传感系统9、电机12、喷油定时调节系统6电连接。

高压油泵3与线性燃料流量调节系统5之间的管路连接有空气收集器10，该空气收集器10通过管路与放燃料电磁阀11连接，放燃料电磁阀11与控制显示操作系统13电连接。燃料油管路里的空气由空气收集器10收集，排出，避免空气引起发动机8工作失常。

线性燃料流量调节系统5包括线性电子调节器、电子流量计及进气压力传感器，电子流量计、进气压力传感器均与线性电子调节器连接，线性电子调节器根据进气压力传感器的压缩压力的大小进行线性调节高压油泵3的油门拉杆，并由电子流量计进行确认。

等容可变压缩力系统4包括进气稳压装置、控制操作系统、涡轮及无极调速可逆电机12，控制操作系统与进气稳压装置、无极调速可逆电机12电连接，无极调速可逆电机12通过涡轮与进气稳压装置连接，根据不同燃料的十六烷值，由控制操作系统控制无极调速可逆电机12，由无极调速可逆电机12带动涡轮得到不同进气的压缩压力，经进气稳压装置稳压输送给发动机8的进气门。

喷油定时调节系统6包括无极变角机构和调节设定机构，无极变角机构与调节设定机构连接，根据不同粘度的燃料，由调节设定机构调节设定无极变角机构，由无极变角机构带动高压油泵3的凸轮轴在曲轴转角为上死点前上死点前13度角到燃烧时刻喷燃料。

测量时，将试样燃料及两种相差不大于五个十六烷值单位的标准燃料分别放入燃料流速计量杯1里，使切换阀2接通试样燃料的计量杯，使试样燃料进入高压油泵3，按下控制显示操作系统13的启动电钮，电机12带动发动机8动作，同时高压油泵3把燃料油输送给发动机8的进气门即开始着火燃烧，此时电机12由发动机8带动，变为发电机12，来平衡发动机8的负载了，来稳定发动机8的转速，发动机8动作的过程中，传感系统9把发动机8的转速参数传送给控制显示操作系统13来进行控制。

为加快调节和测量速度，可通过燃料流量设定系统7加大进油量。高压油泵3连接有燃料流量设定系统7。燃料流量设定系统7包括线性比例调节器、进气压力传感器及电子流量计，进气压力传感器、电子流量计均与线性比例调节器连接，用模拟量或数字量设定好发动机8的基础燃料流量，线性比例调节器根据，进气压力传感器的压缩压力的大小进行线性调节燃料的流量，并由电子流量计进行确认。压缩压力越大，燃料流量也线性越大，反之亦然。增大燃料流量设定系统7的油量读数得到正确的喷油量后，记下相应的燃料流量设定系统7的度数。

喷燃料油提前角的调整：首先将控制显示操作系统13上的发火延迟仪开关转到校准档，调准着火滞后期为13°，然后换到运行档，此时发火延迟仪上面仪表显示实际的喷燃料油提前角，旋转喷油定时调节系统6的旋钮，即可得到要求的13°，发火延迟仪下面仪表显示着火滞后期，随即旋转等容可变压缩力系统4的旋钮，最终调节以着火滞后期稳定在13°为止。

标准燃料的选择：选用两个相差不大于5个十六烷值单位的标准燃料进行试验，可根据每台试验机的十六烷值与压缩压力关系的参考曲线进行选择，使其在着火滞后期为13°时所需的压缩压力正好把试样夹在中间，其试验步骤与试样测定相同。

因标准燃料的性质十分相似，故从一种标准燃料改用另一种时，可不必测量喷燃料油量。当换燃料油操作时，打开放燃料电磁阀11，彻底冲洗燃料系统管线，使发动机8运转约2分钟，以保证燃料系统彻底冲洗干净，并使发动机8达到稳定，此时方可记录压缩压力数值。

不论是试样还是标准燃料，都要进行重复试验，至少两次。重复试验时，要重新检查全部试验条件，以保持在标准条件下进行试验。空气的燃油比是通过等容可变压缩力系统4和线性燃料流量调节系统5共同完成。每次试验完毕后，如试验样品十六烷值低于45时，则在停车前先向一支计量杯中加入予热燃料（高于45/C N），待予热燃料明显喷入气缸燃烧时（从发火延迟仪指标可看出）即可。关闭发火延迟仪电源，按下控制显示操作系统13停车按钮，使试验机停转；切断总电源。

十六烷值内插法计算公式：

     C N = C N                                                 + ( C N  - C N  ) ×（a1-a）/（a1-a2）

式中：   C N   —— 试样的十六烷值；

C N —— 低着火性质标准燃料的十六烷值；

C N —— 高着火性质标准燃料的十六烷值；

a —— 试样的压缩压力读数算术平均值；

a—— 低十六烷值标准燃料的压缩压力读数算术平均值；

a—— 高十六烷值标准燃料的压缩压力读数算术平均值。

举例如下：

高标燃料：十六烷值=63   压缩压力=348Pa

低标燃料：十六烷值=58   压缩压力=396Pa

试样燃料：十六烷值=？   压缩压力=381Pa

试样燃料CN=58+（63-58）X（396-381）/（396-348）=59.5。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。