影响柴油十六烷值测定准确度的因素探析

刘丰(中国石油天然气股份有限公司东北销售油品监督检测中心，黑龙江 哈尔滨 150090)

0 引言

十六烷值能够度量柴油的点火特性。是一个量的约定值，能体现柴油发动机中燃烧的条件下，点火特性好不好。试样柴油的十六烷值可以用标准燃料中十六烷的体积百分率来表示，只要试样柴油的发火性能和某一燃料的发火性能是同样的数据，满足了这个前提条件，十六烷值就相同。本文主要是运用实验手段，充分证明十六烷值在测定时会受到哪些影响，以及如何去避免，将十六烷值机使用效率提高的同时加强十六烷值测定结果的精准度[1]。

1 实验组成及条件

1.1 试验用设备及相关参数

本次实验主要用到的发动机是CFR-F5十六烷值机，它属于单缸发动机。发动机的转速要维持在900±9r/min，而喷油提前角则应该固定在上止点前13。同时，对于喷油器开启的压力，在10.30±0.34MPa范围内最为合适。每个试品以及标准燃料都对喷油量进行检测，需看其是否达到13.0±0.2mL/min。而油器的温度也是极其重要的，其冷却温度应控制在38±3℃(100±5℉)，在对气门间隙进行测量时，需要在热机情况下进行，以保证其达到0.20±0.02mm的要求。

另外，对于润滑油压力( 0.17～0.20MPa)、润滑油温度(57±8.5℃)、冷却液温度(100±2℃)以及吸入空气温度(66±0.5℃)也需要符合。

1.2 试剂

通常情况下，水可以作为冷却剂，作用在气缸夹套，但要符合国家的相关标准。同时，曲轴箱作为发动机的重要组成部分，也要添加合规的润滑油，像SF/CD或者SG/CD中的SAE30等具有一定粘度的最为合适。燃料包括正标准燃料和副标准燃料，当正十六烷纯度大于等于99%且十六烷值等于100时，即为正标准燃料，纯度大于等于98%且十六烷值为15的七甲基壬烷也称为正标准燃料。副标准燃料分为T燃料和U燃料。

检验的燃料分为低十六烷值和高十六烷值，分别是典型CN ARV38～42和50～55。还有一种可用于检查十六烷值机以及判定十六烷值是否准确的柴油，称为高值检验燃料[2]。

1.3 取样

在最大误差的范围控制在±1.02的条件下，试样要选取52.99作为 CN 值认可参考值的告知燃料来开始测量。取样和存储样品的容器把握在不透明的条件下，比如说金属罐、深棕色玻璃瓶或者是反应活性较小的塑料容器都可以用来盛装，并且保证尽可能不放在有阳光或者紫外线照射的地方。试样达到18～32℃的室温条件后可以开始发动机试验，过滤试样可使用定性滤纸。

1.4 测定方式

在标准操作条件下测定柴油十六烷值是内插法测定的要素，测定的原则是根据实验发动机的着火性质对比两个已知十六烷值的标准燃料所产生的混合物，测定工作所采用的一般是内插法，通过后期手轮的读数，以其作为基础，用内插法来计算柴油的十六烷值[3]。

十六烷值的算法：

式中：CN是柴油的试样值；CN'和CN''分别是低着火和高着火性质标准燃料值；B是2次手轮数据的算术平均值；b'是低十六烷值燃料2次手轮数据的算术平均值；b''是高十六烷值燃料2次手轮数据的算术平均值。

2 实验得出的结论

2.1 样品储存环境

根据国家相关标准的要求，为了确保十六烷值的稳定，正标准燃料和副标准燃料不能暴露在高温、有日光和紫外荧光灯的照射下，因为在这些条件下会产生化学反应。一旦产生了化学反应，就会改变标准燃料本身的十六烷值，使结果发生大的偏差。同时需要定期标定的还有检验燃料和副标准燃料，要注意标准燃料的储存环境。实验的设计方案是同时将CN 值不同的副标准燃料进行36小时的放置，这36小时内要保证能够一直受到强光的照射，而且为了形成对比，还要将与实验燃料相同CN 值的副标准燃料放置在一点光都没有的环境下36小时，同时做十六烷值的检测试验，实验要使用对应的副标准燃料。

实验的数据表示，当副标准燃料暴露在高温下，若时间过长，则易发生氧化反应，将会让十六烷值越来越大，那么使用被暴露在高温、日光的副标准燃料的话，测定结果就会偏小。为了保证实验结果的准确性，要定期用正标准燃料来校正副标准燃料，保存完好的检验燃料标定仪器可定期使用。

2.2 样品配制

高副标准燃料和低副标准燃料的手动配制都是按照体积法进行配制的。在配制样品时所用到的量筒仪器都是经过测量的，现以1000.0mL数值为量筒准值。间隔刻度为10.0mL。给定最大误差不能超过百分之0.2。在用量筒测量的过程中，由于视线误差会对其实验结果产生一定的影响。对于测量误差我们采取了控制范围，20mL为体积量取可以超过的最大刻度，而十六烷值最大只能超过2个单位。

在柴油十六烷值测定时，每个样品都会进行多次操作，包括了高副和低副这两种标准燃料。筛选比较集中的手轮数据来求取其平均值作为样品的手轮读数。

2.3 手轮的正确操作

十六烷值法测量度数比较重要的就是手轮读数。在进行实际操作时，必须要用平缓的速度运转手轮，将其运转到13.0±0.2的喷油提前角进行读数。一般都要求在5～10分钟内完成测试，读数时间也应在3分钟内读取。若采取13.0±0.2的数值来进行读数。容易会导致手轮读数的数据反复波动，而且波动频率相对比较大。这样一来实验的数据也就失去了真实性。

一般情况我们对手轮读数都是采取平均值进行读数，若遇到手轮的读数产生较大波动时，在多种数据选择下，一般会将十六烷值的误差控制在1.8。超过GB/T 386—2010的重复性要求。这时，我们则需要重新操作一次，得出操作后的数据，对不必要的数据进行删除，通过再次对柴油的测量操作，得出较为准确的手轮读数。

2.4 喷油嘴积炭的后果

影响十六烷值测定的因素除了手轮读数其次就是喷油嘴了。其表现形式通常是看柴油喷出时的均匀程度。而在日常操作时，仪器的使用时长最容易被忽视，当使用时间太久时，则就会导致结果出现差异。所以为了不影响十六烷值的测定结果，在进行测定前一定要对仪器进行清理。每次检测之前可对仪器进行充分的预热，通过预热仪器使其积炭得到有效的清除，用时大概是一小时左右。当压缩比提高时，为使燃料得到充分燃烧，在测定过程中要减少使用易结胶的样品测量，这种易结胶的汽油，胶质受热氧化转化为沥青质，会生成不溶于油的油胶质。而当温度达到300℃以上时，受高温影响就会分解成焦炭状物质以及气体。而这种胶炭状物质使喷油嘴导致积炭的吸附。故一定要减少使用不符合要求的汽油。

3 保养措施

延长仪器的使用寿命以及提高检测准确率必不可少步骤就是定期进行仪器的维护和保养。首要的就是要对发动机的曲轴箱的润滑液的位置要观察仔细，对于润滑液的油量，若有不足时，要及时进行添加。同时，喷油嘴的传感器会存在一定的间隙，如果发动机已经停止工作，则要按标准设置为1mm的间隙。

4 结语

柴油十六烷值的测定容易受许多外界的影响，譬如其存放的环境因素，标准样品的配制流程，手轮操作的方式和筛选的数据等，对于日常的操作过程，应严格按照标准要求规范使用，并定期保养维护仪器，确保其在工作中不会出现问题，加强安全性能，以保证检测数据的精确。同时，在一定基础上，对十六烷值的检测仪器使用者进行相关技能培训工作，引导其能更正确的使用仪器，将仪器的功能及寿命发挥到最大程度。