浅析astm-cfr辛烷值机测定的影响因素

浅析astm-cfr辛烷值机测定的影响因素
发布时间：2021-05-07T10:36:52.310Z 来源：《科学与技术》2021年29卷第3期作者：王贤锋[导读] 辛烷值是反映汽油抗爆性能的指标王贤锋
淮安清江石油化工有限责任公司江苏省淮安市223002摘要：辛烷值是反映汽油抗爆性能的指标，目前国际上公认的标准测试仪器是astm-cfr辛烷值机。

影响因素有点火角、燃空比、缸压等。

本文主要总结这些因素如何对辛烷值数据形成影响，以及简介相应的调整措施。

关键词：辛烷值 astm-cfr辛烷值机影响因素随着汽车数量的剧增，对汽油标准的要求也越来越高。

辛烷值是汽油产品中一个主要的参照指标，而产品质量直接影响着企业的生存，可想而知保证辛烷值检测的准确性是极其重要的。

astm-cfr辛烷值机虽然操作简单，但是维护需要相关知识和经验的积累，并且影响辛烷值数据的因素很多。

对影响因素进行总结分析，可以更加准确的分析数据。

1辛烷值机简介
astm-cfr辛烷值机是一台标准的，可连续精确改变压缩比的单缸式汽油内燃机。

一个工作循环分为：进气、压缩、做功、排气四个过程。

爆震是在压缩过程中的一种不正常燃烧现象，通过传感器等一系列电路元件在爆震表上显示数值。

可以采用压缩比法或内插法两种计算方法得到辛烷值数据。

辛烷值机由五个主要部分构成，分别是发动机部分、气化部分、点火控制系统、仪表系统、电力设备。

测试方法分为研究法和马达法，分别反映低速和高速不同工况下的油品辛烷值。

2辛烷值机的准确性评定
测试油品辛烷值在仪器上的准确性，要用辛烷值接近的甲标进行标定。

下表为GB/T5487_2015常用的甲标燃料组成和评定允许误差。

测定的实际值要在规定的允许误差范围内，则仪器处在正常的运行状态。

定期需要对辛烷值机进行甲标标定，来评定仪器准确性。

3影响因素分析
3.1燃空比
辛烷值的评定要求：样品必须都在最大爆震强度的标准下进行测试。

通过文氏管的空气流量是恒定的，调节油杯的燃料液面高度对燃空比进行调节。

从低液位的贫油状态到高液位的富油状态，当出现合适的燃空比时燃烧变得最剧烈，此时燃烧室压力最大，出现最大爆震强度。

变化过程如图1所示：
图1.燃空比对爆震强度的影响
最大爆震产生时，以文氏管的中心线为基准，液面高度在17.8mm-43.2mm（0.7in-1.7in）之间。

3.2缸压
3.2.1气缸高度
压缩比是最大行程容积与最小容积的比值。

气缸高度是发动机气缸与在上止点（tdc）的活塞或曲轴箱加工表面顶部之间的相对垂直距离。

调节气缸高度需要通过调节数字计数器来完成。

数字计数器向上调整则气缸高度下降，压缩比增大，压力增大燃烧室温度变高越容易发生爆震。

计数器向下调整则气缸高度上升，压缩比减小，则越不容易发生爆震。

即气缸高度直接影响着缸压大小，而缸压会引起辛烷值数据的变化。

3.2.2基准气缸高度设定
一般在大修或则大的调整后，都要设定一个基准的气缸高度。

在数字计数器上下为930的情况下，断开电缆，装上圧缩圧力计装置，调整气缸高度，得到大气压所对应缸压的标准要求值。

校准压缩压力时选择压缩比为93.4和105的辛烷值水平。

按照标准要求测定缸压如表1所示：
不符合要求需要重新设定基准气缸高度。

3.2.3气缸漏气
气缸漏气是影响气缸压缩压力的一个重要因素，主要的漏点有爆震传感器、火花塞、进排气阀等。

在正常分析中指针在不调整压缩比的情况下来回晃动，就有可能存在漏气，需要排查。

爆震传感器，火花塞可以更换垫片。

而进排气门是机器运行时的高频率开关。

达到进气和排气的目的，气门底座与气门的接触面要求绝对光滑。

保证气缸的密封性。

长时间运行的过程中，由于燃气的腐蚀性，会在气门底座
和气门表面形成积碳影响气门关闭时的密封性，从而导致压力波动。

排除漏气只能在拆机大修时，进行积碳清理，再反复研磨处理。

如果腐蚀严重只能更换进排气阀再研磨处理。

3.3点火角
点火是活塞到达压缩上止点之前火花塞跳火，点燃燃烧室内的可燃混合气。

从点火时刻起到活塞到达压缩上止点，这段时间内曲轴转过的角度称为点火角。

研究法点火角设置为13°，因为在可调整缸压和燃空比范围内，13°点火角都能将汽油点燃。

而马达法的点火角度是随着气缸高度的变化，缸压随之改变，点火角也相应变化。

早期研究人员发现辛烷值机在上述工况下，数据重复性再现性都很好。

经过测试点火角的改变对爆震表读数会有一定的影响，操作者在开机之前都要对点火角进行检查确认。

3.4温度控制
辛烷值机运行一定时间后，气缸内油品未充分燃烧容易形成积碳。

积碳在汽缸壁上形成绝缘层，减少热量传递，导致形成较高的气缸温度使爆震表读数变大。

当用研究法测定甲苯标准燃料偏低时，通过降低进气温度可以降低爆震表读数。

提高甲苯标准燃料测定实际值。

进气温度在查表后的温度±40℉范围内调整。

使用模拟爆震表时，甲苯标准燃料从0.1变化到0.2辛烷值，进气温度大致调整5.5 ℃（10℉）。

使用数字爆震表时，上述情况，进气温度大致调整4.5℃（8 ℉）。

进气温度发生1℃改变，辛烷值等级发生细微变化，辛烷值越高则变化越大。

而马达法测定辛烷值时，进气温度影响较小，而混合气温度影响较大。

混合气在火花塞点火燃烧过程中，过氧化物部分分解使得剩余气体立即点火，以爆炸的形式进行燃烧，冲击波对缸体产生金属敲击声；混合气温度升高，过氧化物变多，产生爆震结果变强，试样结果测定偏低。

反之混合气温度降低，结果会偏高。

3.5放大展宽
3.5.1爆震测量原理
爆震测量系统包括：爆震传感器、爆震仪和爆震表，如图2所示。

爆震仪输入滤波电路创建一个初始跳针测试设备的模拟辛烷值特性信号，从而实现有爆震传感器产生的燃烧室压力变化率信号的调节。

通过爆震仪对信号进一步调节时，要减掉正常和非爆震操作的部分信号，放大并延伸余下的爆震脉冲。

整合对个循环中的爆震脉冲对发动机特性求平均，最后得出一个爆震成比例的直流输出信号显示在爆震表上。

图2 .爆震测量系统框图
3.5.2 放大展宽调节
爆震仪的灵敏度是展宽旋钮设定值。

设定合适的展宽不仅要提高测量的分辨率，更为重要的是确定爆震仪电路已经去除正常燃烧时的信号，避免无爆震的爆震测量。

放大是使高低标准样品差值被放大在一个合适范围内。

由于试样在燃烧室内产生的爆震信号有随机性和离散性大的特点，所以检测环节要兼顾稳定性和灵敏性。

如果检测的稳定性差，将会导致爆震强度的大幅波动，调节燃空比困难。

如果灵敏性差，会带来爆震信号的失真和滞后，会影响到燃空比的调节。

3.6进排气门间隙
在辛烷值机运行过程中,由于机械磨损和松动会造成进排气门间隙不准确，这样会使阀开启时间过早或延迟。

会在很大程度上影响爆震
强度。

按照标准要求在冷机情况下进气门间隙0.004in，排气门间隙0.014in，才能使进排气门在热机状态下间隙都达到要求的0.2mm±0.025mm(0.008in±0.001in)。

所以需要运行一定时间后对气门间隙进行测量。

测量方法是在热机状态下,手持0.178mm及0.229mm两片塞规。

0.178mm塞规能顺利通过,而0.229mm的塞规不能通过。

则符合要求.当不符合要求时需要先用扳手松开锁紧螺帽，再用一字螺丝刀调节气门间隙，调节好后锁紧螺帽。

4辛烷值机的维护和保养
1.冷却水液位在冷机时在液位计上显示1.5cm左右，热机时水位在冷凝器hot-coolant level标记的±1cm范围内。

当液位不足时要适量补充。

2.辛烷值机运行时间达到50小时更换曲轴箱内的机油，达到100小时运行时间需要更换新的过滤器。

加入润滑油时保证油面在曲轴箱内接近观察窗顶部，由此可清楚观察到发动机热运转状态下的液面高度，当发动机在热机运转情况下油面在曲轴箱观察窗中间位置。

保证机油的开机压力达到25-30psi，当机油压力不足时，通过发动机左下方的压力控制阀来调节。

辛烷值机的日常维护和保养，可以保证数据的准确性，并延长机器的使用寿命。

操作人员应有相应的维护记录，定期对仪器进行检查和维护。

结论
当辛烷值机的甲标标定数据超出允许误差时，需要逐步分析原因，找到症结。

上述因素要定期检查，确保辛烷值机处在标准良好的工况下，从而保证辛烷值机的准确性。

辛烷值机现阶段需要厂家人员大修维护，表明操作人员的专业技术还有很大的提升空间。

工作中应注意实践、专研和积累，只有如此才能为企业优化资源配置，降低生产成本，提高经济效益发挥巨大的作用。

参考文献
[1]GB/T5487-2015汽油辛烷值测定法（研究法）.
[2]邓志毅. 提高汽油辛烷值测定准确性降低汽油生产成本 .化学工程师 ,2013.10.
[3]宋昌盛，徐志刚，张永夏，奚菊芬.影响车用汽油研究法辛烷值测定的因素浅析.检验检疫学刊，2010.02.
[4]尚利霞，郭为民，徐胜利，白瑞霞.汽油辛烷值机标定参数的优化.内蒙古石油化工，2011.13.。