Cetánszám (CN) és oktánszám (ROZ) meghatározása BME, Energetikai Gépek és 2007
A cetánszám A cetánszám pontos meghatározása: a gázolajok gyulladási hajlamára szolgáló mérıszám, amely a Diesel gázolajok vegyi összetétele mellett a legfontosabb égés minıségi mutatószám. A cetánszám pontos és hiteles meghatározását a kifejezetten erre a célra kifejlesztett, akkreditált ASTM-CFR F-5 mérımotorban végezhetjük. Egy adott dízelolaj cetánszáma megegyezik a mérımotorban vele azonos égési tulajdonságokat mutató elsıdleges referencia tüzelıanyag - cetán - és a másodlagos referencia tüzelıanyag - α-metilnaphtalinból - készült elegy térfogatszázalékban kifejezett cetántartalmával. 2
Elıbefecskendezési idı: az az idıintervallum, amely a befecskendezés pillanatától a felsı holtpontig eltelik Alapfogalmak Gyulladási késedelem: az égéstérben megjelenı csepp és az öngyulladás következtében megjelenı láng között eltelt idı Gyulladási késedelem 3
Égési folyamat elıkamrás Diesel motorban 4
Égési folyamat elıkamrás Diesel motorban 5
A ceten (C16H32) egy jó gyulladási tulajdonságú, 16 szénatomszámú, egyenes szénláncú, paraffinos szénhidrogén volt. Ezt a gyakorlatban felcseréltek a megbízhatóbb gyulladási tulajdonságú, stabil és könnyebben gyártható cetánnal (C16H24; normál hexadedekán), amelynek cetánszáma 100-ban lett megállapítva. Az α-methilnaphtalin (C11H10) egy rossz gyulladási tulajdonságú aromás szénhidrogén, melynek cetánszáma 0. A két anyagból készített üzemanyag-keverék cetánszámát a keverékben lévı cetán térfogatszázalékával fejezhetjük ki. 6
1962-óta α-metilnaphtalin helyett a heptametil-nonánt (15-ös cetánszámú, elágazó szénláncú paraffin szénhidrogén) alkalmazzák az összehasonlító elegyek készítéséhez, ami bizonyítottan stabilabb vegyület, ezáltal raktározhatósága és ipari eltarthatósága is jobb 7
Az ASTM szabvány szerinti hivatalos cetánszám meghatározó képlet alapja a linearizálás, KÁ KÁ ( CSZ CSZ ) M AR CSZ M = CSZAR + FR + KÁFR KÁ AR AR CSZ M = Mérendı üzemanyag minta cetánszáma CSZ AR = Alsó referencia tüzelıanyag cetánszáma CSZ FR = Felsı referencia tüzelıanyag cetánszáma KÁ M = Kompresszióállító kézikerék állása a mérendı üzemanyag minta mérésekor KÁ AR = Kompresszióállító kézikerék állása az alsó referencia tüzelıanyag mérésekor KÁ FR = Kompresszióállító kézikerék állása a felsı referencia tüzelıanyag mérésekor 8
A cetánszámmérı berendezés mechanikai felépítése Üzemanyag rendszer A megfelelı cseppeloszlás 9
Befecskendezı 10
A CFR motor hengerfejének metszete 11
Folyadék rendszer 12
A cetánszámmérés folyamata Alapvetı konstans hımérsékleti paraméterek beállítása - Belépı levegı hımérséklete (66 C) - Hőtıvíz hımérséklet (100 C) - Befecskendezı fej hımérséklet (38 C) Üzemanyag fogyasztás beállítása (13ml/perc) Elıbefecskendezési idı beállítása kézikerék segítségével (13 fıtengelyfok) Gyulladási késedelem beállítása kompresszióállító kézikerék segítségével (13 fıtengelyfok) Kézikerék leolvasása Ismételt mérések a megadott szabványos metodika alapján Kiértékelés 13
A cetánszám és a kézikerék állás valódi kapcsolata 14
Mérhetı adatok 15
Befecsekendezı tőelmozdulás és annak integrálja 16
Nyomáslefutás érzékelı jele és annak integrálja 17
Az oktánszám Az oktánszám pontos meghatározása: a benzin kopogástőrésére szolgáló mérıszám, amely a motorbenzinek vegyi összetétele mellett a legfontosabb égés minıségi mutatószám. A mérendı benzint izooktánból (izooktán-c8h18) és n-heptánból (C7H16) komponált keverékkel hasonlítják össze. A mérendı benzinnel kompressziótőrés szempontjából azonos tulajdonságokkal rendelkezı keverék térfogatszázalékban megadott izooktán tartalmát nevezzük a benzin oktánszámának. Az oktánszámot úgynevezett oktánszámmérı-motorban határozhatjuk meg. 18
Az izooktán (2,2,4-Trimethylpentan, C8H18) egy jó gyulladási tulajdonságú, 8 szénatomszámú, egyenes szénláncú szénhidrogén. Színtelen, tiszta folyadék. Levegıvel 1-6,5 %-os arányban keveredve robbanó elegyet alkot. Oktánszáma 100. Az n-heptán (C7H16) a paraffin csoport hetedik tagja, melynek oktánszáma 0. A két anyagból készített üzemanyag-keverék oktánszámát a keverékben lévı izooktán térfogatszázalékával fejezhetjük ki. 19
A kopogásos égés 20
RON és MON Fordulatszám Elıgyújtás a forgattyús tengelyen mérve Motorikus OZ 900 1/min ε= 5,0-nél 26 ε= 5,5-nél 24 ε= 6,0-nál 22 ε= 7,0-nél 19 Kísérleti OZ 600 1/min 13 állandó Keverék-hımérséklet, C 149 a CFR-motornál 165 a BASF-motornál Beszívott levegıhımérséklet, C 52 21
Az oktánszámmérı-motor BASF Prüfmotor Folytonosan változtatható kompresszióviszony Összehasonlító mérés 3 féle üzemanyag: 2 minta+mérendı motorbenzin Üzemanyagszinttel arányos keverék Kopogásintenzitás mérése 22
Az oktánszámmérés 23
Az oktánszámmérı felépítése Üzemanyag rendszer H~1/λ 24
Az oktánszámmérı felépítése Változtatható kompresszióviszony ε = 4-11 25
Az oktánszámmérı felépítése Kopogásintenzitás mérı dp U = k dt 26