影響柴油十六烷值測定準確度的因素探析

劉豐(中國石油天然氣股份有限公司東北銷售油品監督檢測中心，黑龍江 哈爾濱 150090)

0 引言

十六烷值能夠度量柴油的點火特性。是一個量的約定值，能體現柴油發動機中燃燒的條件下，點火特性好不好。試樣柴油的十六烷值可以用標準燃料中十六烷的體積百分率來表示，只要試樣柴油的發火性能和某一燃料的發火性能是同樣的數據，滿足了這個前提條件，十六烷值就相同。本文主要是運用實驗手段，充分證明十六烷值在測定時會受到哪些影響，以及如何去避免，將十六烷值機使用效率提高的同時加強十六烷值測定結果的精準度[1]。

1 實驗組成及條件

1.1 試驗用設備及相關參數

本次實驗主要用到的發動機是CFR-F5十六烷值機，它屬于單缸發動機。發動機的轉速要維持在900±9r/min，而噴油提前角則應該固定在上止點前13。同時，對于噴油器開啟的壓力，在10.30±0.34MPa范圍內最為合適。每個試品以及標準燃料都對噴油量進行檢測，需看其是否達到13.0±0.2mL/min。而油器的溫度也是極其重要的，其冷卻溫度應控制在38±3℃(100±5℉)，在對氣門間隙進行測量時，需要在熱機情況下進行，以保證其達到0.20±0.02mm的要求。

另外，對于潤滑油壓力( 0.17～0.20MPa)、潤滑油溫度(57±8.5℃)、冷卻液溫度(100±2℃)以及吸入空氣溫度(66±0.5℃)也需要符合。

1.2 試劑

通常情況下，水可以作為冷卻劑，作用在氣缸夾套，但要符合國家的相關標準。同時，曲軸箱作為發動機的重要組成部分，也要添加合規的潤滑油，像SF/CD或者SG/CD中的SAE30等具有一定粘度的最為合適。燃料包括正標準燃料和副標準燃料，當正十六烷純度大于等于99%且十六烷值等于100時，即為正標準燃料，純度大于等于98%且十六烷值為15的七甲基壬烷也稱為正標準燃料。副標準燃料分為T燃料和U燃料。

檢驗的燃料分為低十六烷值和高十六烷值，分別是典型CN ARV38～42和50～55。還有一種可用于檢查十六烷值機以及判定十六烷值是否準確的柴油，稱為高值檢驗燃料[2]。

1.3 取樣

在最大誤差的范圍控制在±1.02的條件下，試樣要選取52.99作為 CN 值認可參考值的告知燃料來開始測量。取樣和存儲樣品的容器把握在不透明的條件下，比如說金屬罐、深棕色玻璃瓶或者是反應活性較小的塑料容器都可以用來盛裝，并且保證盡可能不放在有陽光或者紫外線照射的地方。試樣達到18～32℃的室溫條件后可以開始發動機試驗，過濾試樣可使用定性濾紙。

1.4 測定方式

在標準操作條件下測定柴油十六烷值是內插法測定的要素，測定的原則是根據實驗發動機的著火性質對比兩個已知十六烷值的標準燃料所產生的混合物，測定工作所采用的一般是內插法，通過后期手輪的讀數，以其作為基礎，用內插法來計算柴油的十六烷值[3]。

十六烷值的算法：

式中：CN是柴油的試樣值；CN'和CN''分別是低著火和高著火性質標準燃料值；B是2次手輪數據的算術平均值；b'是低十六烷值燃料2次手輪數據的算術平均值；b''是高十六烷值燃料2次手輪數據的算術平均值。

2 實驗得出的結論

2.1 樣品儲存環境

根據國家相關標準的要求，為了確保十六烷值的穩定，正標準燃料和副標準燃料不能暴露在高溫、有日光和紫外熒光燈的照射下，因為在這些條件下會產生化學反應。一旦產生了化學反應，就會改變標準燃料本身的十六烷值，使結果發生大的偏差。同時需要定期標定的還有檢驗燃料和副標準燃料，要注意標準燃料的儲存環境。實驗的設計方案是同時將CN 值不同的副標準燃料進行36小時的放置，這36小時內要保證能夠一直受到強光的照射，而且為了形成對比，還要將與實驗燃料相同CN 值的副標準燃料放置在一點光都沒有的環境下36小時，同時做十六烷值的檢測試驗，實驗要使用對應的副標準燃料。

實驗的數據表示，當副標準燃料暴露在高溫下，若時間過長，則易發生氧化反應，將會讓十六烷值越來越大，那么使用被暴露在高溫、日光的副標準燃料的話，測定結果就會偏小。為了保證實驗結果的準確性，要定期用正標準燃料來校正副標準燃料，保存完好的檢驗燃料標定儀器可定期使用。

2.2 樣品配制

高副標準燃料和低副標準燃料的手動配制都是按照體積法進行配制的。在配制樣品時所用到的量筒儀器都是經過測量的，現以1000.0mL數值為量筒準值。間隔刻度為10.0mL。給定最大誤差不能超過百分之0.2。在用量筒測量的過程中，由于視線誤差會對其實驗結果產生一定的影響。對于測量誤差我們采取了控制范圍，20mL為體積量取可以超過的最大刻度，而十六烷值最大只能超過2個單位。

在柴油十六烷值測定時，每個樣品都會進行多次操作，包括了高副和低副這兩種標準燃料。篩選比較集中的手輪數據來求取其平均值作為樣品的手輪讀數。

2.3 手輪的正確操作

十六烷值法測量度數比較重要的就是手輪讀數。在進行實際操作時，必須要用平緩的速度運轉手輪，將其運轉到13.0±0.2的噴油提前角進行讀數。一般都要求在5～10分鐘內完成測試，讀數時間也應在3分鐘內讀取。若采取13.0±0.2的數值來進行讀數。容易會導致手輪讀數的數據反復波動，而且波動頻率相對比較大。這樣一來實驗的數據也就失去了真實性。

一般情況我們對手輪讀數都是采取平均值進行讀數，若遇到手輪的讀數產生較大波動時，在多種數據選擇下，一般會將十六烷值的誤差控制在1.8。超過GB/T 386—2010的重復性要求。這時，我們則需要重新操作一次，得出操作后的數據，對不必要的數據進行刪除，通過再次對柴油的測量操作，得出較為準確的手輪讀數。

2.4 噴油嘴積炭的后果

影響十六烷值測定的因素除了手輪讀數其次就是噴油嘴了。其表現形式通常是看柴油噴出時的均勻程度。而在日常操作時，儀器的使用時長最容易被忽視，當使用時間太久時，則就會導致結果出現差異。所以為了不影響十六烷值的測定結果，在進行測定前一定要對儀器進行清理。每次檢測之前可對儀器進行充分的預熱，通過預熱儀器使其積炭得到有效的清除，用時大概是一小時左右。當壓縮比提高時，為使燃料得到充分燃燒，在測定過程中要減少使用易結膠的樣品測量，這種易結膠的汽油，膠質受熱氧化轉化為瀝青質，會生成不溶于油的油膠質。而當溫度達到300℃以上時，受高溫影響就會分解成焦炭狀物質以及氣體。而這種膠炭狀物質使噴油嘴導致積炭的吸附。故一定要減少使用不符合要求的汽油。

3 保養措施

延長儀器的使用壽命以及提高檢測準確率必不可少步驟就是定期進行儀器的維護和保養。首要的就是要對發動機的曲軸箱的潤滑液的位置要觀察仔細，對于潤滑液的油量，若有不足時，要及時進行添加。同時，噴油嘴的傳感器會存在一定的間隙，如果發動機已經停止工作，則要按標準設置為1mm的間隙。

4 結語

柴油十六烷值的測定容易受許多外界的影響，譬如其存放的環境因素，標準樣品的配制流程，手輪操作的方式和篩選的數據等，對于日常的操作過程，應嚴格按照標準要求規范使用，并定期保養維護儀器，確保其在工作中不會出現問題，加強安全性能，以保證檢測數據的精確。同時，在一定基礎上，對十六烷值的檢測儀器使用者進行相關技能培訓工作，引導其能更正確的使用儀器，將儀器的功能及壽命發揮到最大程度。