RU2189039C2 – Metoda stanovení oktanového čísla motorových benzinů – Google Patents

V éře rozšířeného používání spalovacích motorů se téměř každý motorista setkal s pojmy jako „oktanové číslo“ a „cetanové číslo“.

Společnost OFPTK přísně kontroluje dodržování norem a kvalitu dodávaného paliva, takže při hromadné objednávce paliva za cenu od OFPTK si můžete být jisti pravostí zakoupeného produktu.

Jaké je oktanové číslo paliva jednoduchými slovy?

OC je schopnost paliva nebo směsi paliva a vzduchu zapálit se ve spalovacím motoru. Zjednodušeně se jedná o procentuální poměr hlavních složek benzínu: isooktanu a heptanu. ON se běžně používá k charakterizaci kvality benzínu.

Čím vyšší je oktanové číslo, tím lépe palivo odolává detonaci nebo klepání motoru, což je důležité pro prevenci poškození motoru a zajištění efektivnějšího provozu.

Ne všichni příznivci rychlé jízdy vědí, co oktanové číslo ovlivňuje a proč je tento parametr tak důležitý.

Indikátor je indikován digitálním označením přímo v názvu značky benzínu:

Zkratka AI znamená:

„А“ — účel paliva, v tomto případě, pro automobily;

“A” — výzkumná metoda pro stanovení oktanového čísla.

Proč motorová nafta nemá oktanové číslo?

U vznětových motorů dochází k zapálení směsi vysokým tlakem a teplotou, nikoli zapalovací jiskrou. Proto se k charakterizaci motorové nafty používá cetanové číslo, nikoli oktanové číslo.

Měření oktanového čísla

Složení rafinovaných ropných produktů určených pro efektivní provoz spalovacích motorů zahrnuje několik složek najednou. Obsah složek ve výrobku je charakteristický pro organické složení paliva.

Také hlavní parametry ropných produktů během měření a laboratorních studií jsou oktanová a cetanová čísla:

• První prvek demonstruje odolnost ropného produktu vůči hoření.
• Druhý indikuje detonaci paliva během doby zpoždění zážehu pracovní směsi. Vysoká hodnota druhého názvu demonstruje malé zpoždění, plynulé spalování směsi při běžícím motoru.

Oktanové číslo paliva se určuje pomocí dvou hlavních metod.

Metoda OC při práci (motorická metoda)

Oktanové číslo se určuje na speciálním motoru, který pracuje při vysokých teplotách a tlacích, simulujících podmínky zvýšeného zatížení motoru. Metoda předpokládá, že směs bude zahřátá na +150 stupňů Celsia.

Tato metoda využívá standardizovaný motor vyladěný pro vytváření vysokých teplot a tlaků ve spalovací komoře pro zvýšení stupně detonace za podmínek vysokého zatížení.

Sledujte různé parametry, jako je rychlost zapalování, provoz motoru při různém zatížení a teplotní podmínky, abyste určili stupeň odolnosti benzínu vůči detonaci.

Vyšší teploty a tlaky při provozu motoru přispívají k dřívější detonaci.

Metoda výzkumu OC (metoda výzkumu)

Oktanové číslo se zjišťuje na speciálním zkušebním motoru, který simuluje nízké a střední zatížení motoru.

Při této metodě motor pracuje v normálním režimu, což umožňuje přesnější měření odolnosti paliva proti detonaci.

Směs benzínu a směs isooktanu jsou porovnány, aby se určilo, jak benzín odolává detonaci ve srovnání s etanolem.

Použití obou metod umožňuje získat úplný obrázek o vlastnostech benzínu za různých provozních podmínek motoru. Oktanové číslo, které vidíte na čerpacích stanicích, je obvykle průměrem těchto hodnot.

Když se běžný automobilový nadšenec rozhodne změřit oktanové číslo, použije k tomu specializovaný přístroj – oktanometr. V tomto případě se výpočty provádějí pomocí kalibrace.

Bohužel metoda domácnosti dává velkou chybu (až 10 bodů, což nelze považovat za spolehlivý výsledek). I když při testování značky č. 76 je možné získat správné výpočty.

To znamená, podstatu oktanového čísla ve schopnosti benzinu odolávat detonaci ve spalovacím motoru.

Oktanové mýty

Existuje několik běžných mýtů a mylných představ o oktanovém čísle benzínu. Zde je několik z nich:

• Čím vyšší oktáva, tím větší výkon. Není to tak úplně pravda. Vysoké oktanové číslo nemusí nutně zvýšit výkon motoru. Indikátor má vliv na prevenci detonace, ale ne na výkon motoru. Ve skutečnosti použití paliva s vyšším oktanovým číslem, než je požadováno pro konkrétní motor, nepovede ke zvýšení výkonu.
• Benzín s vyšším oktanovým číslem je lepší pro všechny motory. To také není úplně pravda. Některé motory jsou vyladěny pro použití paliva s nízkým oktanovým číslem a použití paliva s vyšším oktanovým číslem by bylo zbytečné a neefektivní. Je důležité dodržovat doporučení výrobce vozidla.
• Použití oktanových zesilovačů zvýší výkon motoru. Ve skutečnosti mnoho přísad nebo přísad, které tvrdí, že zvyšují oktanové číslo benzínu, nemá žádný významný účinek. A mohou dokonce negativně ovlivnit chod motoru. Bez řádného testování účinnosti a bezpečnosti používání takových doplňků je třeba při jejich používání postupovat opatrně.
• Vysoké oktanové číslo snižuje spotřebu paliva. Žádný. Použití paliva s vyšším oktanovým číslem nemá významný vliv na spotřebu paliva, pokud není motor náchylný k detonaci při použití benzínu s nižším oktanovým číslem.

Pro optimální výkon a účinnost vašeho motoru je vždy důležité prostudovat si uživatelskou příručku nebo doporučení výrobce vozidla týkající se typu paliva a oktanového čísla.

Číslo publikace RU2189039C2 RU2189039C2 RU2000129830A RU2000129830A RU2189039C2 RU 2189039 C2 RU2189039 C2 RU 2189039C2 RU 2000129830 A RU2000129830 A RU 2000129830A RU 2000129830 A RU2000129830 A RU 2000129830 A RU 2189039A RU 2 C2189039 RU2 C2189039 RU 2C2000 Autorita RU Rusko Klíčová slova předchozího stavu techniky benzin oktanové číslo benziny och ultrazvuková vlna Datum předchozího stavu techniky 11-28-2000129830 Číslo přihlášky RU2000A Další jazyky angličtina (cs ) Vynálezce V.M. Paščenko V.S. Čuklov V.I. Vancov A.A. Kolosov Původní postupník Rjazaňská státní zemědělská akademie pojmenovaná po prof. P.A. Kostičevovi Datum priority (Datum priority je předpoklad a nejedná se o právní závěr. Společnost Google neprovedla právní analýzu a neposkytuje žádné prohlášení ohledně přesnosti uvedeného data.) 11 Datum podání 28 Datum zveřejnění 2000 11 Přihláška podaná Rjazaňskou státní zemědělskou akademií pojmenovanou po prof. P.A. Kostičevovi Podáno Kritické Rjazaňská státní zemědělská akademie pojmenovaná po prof. P.A. Kostycheva 28. 2002. 09 Priorita RU10A priorita Kritický patent/RU2000C11/ru 28. 2000. 11 Žádost schválena Kritické 28. 2000129830. 2189039 Zveřejnění publikace RU2C2002 Kritický patent/RU09C10/ru

• spacenet
• Globální dokumentace
• Prodiskutovat

• TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N oktan Chemická sloučenina CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 název nároky abstrakt popis 25
• 238000000034 metoda Metody 0.000 popis nároků na titul 27
• 238000010276 konstrukční metody 0.000 popis tvrzení 2
• 239000000126 látka Látky 0.000 abstraktní popis 3
• 230000000694 efekty Efekty 0.000 abstraktní popis 2
• 230000005540 biologický přenos Účinky 0.000 abstrakt 2
• 239000000446 palivo Látky 0.000 popis 8
• 239000000203 směs Látky 0.000 popis 7
• 238000005474 detonační metody 0.000 popis 5
• 239000007788 kapalné látky 0.000 popis 5
• 238000009434 způsoby instalace 0.000 popis 4
• 229930195733 uhlovodík Přírodní produkty 0.000 popis 3
• 150000002430 uhlovodíky Chemická třída 0.000 popis 3
• 238000005259 metody měření 0.000 popis 3
• 238000007254 oxidační reakce Metody 0.000 popis 3
• 230000035945 citlivost Účinky 0.000 popis 3
• CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Kyselina askorbová Chemická sloučenina OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 popis 2
• 239000010755 BS 2869 Látky třídy G 0.000 popis 2
• 238000010521 absorpční reakce Metody 0.000 popis 2
• 239000000654 aditivum Látky 0.000 popis 2
• 238000002329 infračervené spektrum Metody 0.000 popis 2
• 239000003921 olej Látky 0.000 popis 2
• 238000001228 spektrum Metody 0.000 popis 2
• 239000004215 Saze (E152) Látky 0.000 popis 1
• 238000004458 analytická metoda Metody 0.000 popis 1
• 125000003118 arylová skupina Chemická skupina 0.000 popis 1
• 238000004364 metoda výpočtu Metody 0.000 popis 1
• 238000006243 chemické reakce Metody 0.000 popis 1
• 238000002485 spalovací reakce Metody 0.000 popis 1
• 150000001875 sloučenin Chemická třída 0.000 popis 1
• 230000001419 závislý efekt Efekty 0.000 popis 1
• 239000006185 disperze Látky 0.000 popis 1
• 230000005670 Účinky elektromagnetického záření 0.000 popis 1
• 238000005516 inženýrský proces Metody 0.000 popis 1
• 238000011156 vyhodnocení Metody 0.000 popis 1
• 230000005284 účinky buzení 0.000 popis 1
• 239000012535 nečistota Látky 0.000 popis 1
• 230000003993 interakce Účinky 0.000 popis 1
• 230000003647 oxidace Účinky 0.000 popis 1
• 238000003908 metoda kontroly kvality Metody 0.000 popis 1
• 238000007670 metody rafinace 0.000 popis 1
• 230000003595 spektrální efekt Efekty 0.000 popis 1
• 230000009466 transformační efekty 0.000 popis 1
• 238000000844 transformační metody 0.000 popis 1
• 229930195735 nenasycený uhlovodík Přírodní produkty 0.000 popis 1
• XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N voda Látky O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 popis 1

snímky

Krajiny

• Zkoumání nebo analýza materiálů pomocí ultrazvukových vln (OBLAST)

Abstraktní

Vynález se týká metod studia a analýzy paliv, zejména motorových benzinů, a může být použit v rafinérském průmyslu. Účinnost stanovení oktanového čísla (ON) motorových benzinů se zvyšuje tím, že se nejprve určí závislosti (grafy, tabulky atd.) informačního parametru benzinu na ON referenčního benzinu. Jako informační parametr se používají hodnoty rychlostí šíření ultrazvukové vlny v benzinu při dvou různých pevných teplotách. ON se určí ze závislosti RON(AI)=40[(V₁-V₂)/100+2000/V₂], kde ОН(AI) je oktanové číslo benzinu, odpovídající oktanovému číslu benzinu stanovenému výzkumnou metodou; V₁— rychlost šíření ultrazvukové vlny v benzínu při teplotě t₁=20 °C, m/sXNUMX; V₂ — rychlost šíření ultrazvukové vlny v benzínu při teplotě t₂=40 °C, m/s. Frekvence ultrazvukových vln jsou zvoleny v rozsahu 100-200 kHz. 1 kapitola, 1 tabulka, 1 obr.

Popis

Navrhovaný vynález se týká metod a zařízení pro studium nebo analýzu paliv, zejména motorových benzinů, za použití elektrických a elektromechanických prostředků a může být použit v rafinérském průmyslu, při přepravě, skladování a prodeji paliv ve všech oblastech průmyslu, kde je nezbytná provozní kontrola kvality motorových benzinů.

Při použití benzinu různých jakostí v motorech je hlavním faktorem určujícím výkon a ekonomický provoz motoru detonační odolnost benzinu. Odolnost benzinu vůči vzniku detonačního spalování závisí na jeho skupinovém chemickém složení, množství sloučenin odolných proti detonaci v něm a přítomnosti antidetonačních přísad.

V praxi se odolnost benzinu proti detonaci posuzuje oktanovým číslem (ON).

Byla vyvinuta a standardizována řada metod pro stanovení oktanového čísla. Zejména pro automobilové značky benzinů se používají motorové a výzkumné metody, které se liší v různých provozních režimech motorové jednotky pro stanovení oktanového čísla. U benzinů A-72, A-76 se oktanové číslo stanovuje motorovou metodou (MON). U benzinů AI-93, AI-95, AI-98 se oktanové číslo stanovuje oběma výše uvedenými metodami (MON a RON). Současné hodnocení dvěma metodami umožňuje určit citlivost paliva na změnu režimu. Citlivost se odhaduje z rozdílu oktanového čísla získaného výzkumnou a motorovou metodou. Nevýhodou této, nejběžnější metody, je značná doba trvání stanovení (nejméně 120 min), vysoké náklady na samotnou jednotku a referenční paliva. Kromě toho lze tuto metodu použít pouze na stacionární jednotce velkých rozměrů, což ztěžuje její široké použití [1, 2].

Je známa metoda pro stanovení oktanového čísla benzinů, založená na měření infračervených spekter (IR spekter), tj. spekter elektromagnetického záření s vlnovou délkou λ≥800 nm. Při monitorování oktanového nebo cetanového čísla komplexní směsi obsahující uhlovodíky a/nebo substituované uhlovodíky se měří hodnota absorpce v blízké infračervené oblasti spektra při jedné vlnové délce v jednom nebo více rozsazích vybraných ze skupiny sestávající z následujících rozsahů: 1572-1698, 1700-1726, 824-884, 2058-2130 nm. Tento signál se matematicky převede na výstupní signál určující oktanové nebo cetanové číslo směsi [3].

Významnou nevýhodou spektrální metody je nedostatečná citlivost na přidání aditiv, která zvyšují oktanové číslo benzinu. To vede k nízké přesnosti měření.

Je také známa metoda pro stanovení oktanového čísla paliv, podle které se vzduch a palivo přivádějí do kulového reaktoru zahřátého na 280-320 °C. Po dokončení oxidační reakce za studeného plamene se oktanové číslo určí maximální hodnotou teploty oxidační reakce za studeného plamene paliva [4].

Nevýhody stanovení oktanového čísla benzinu oxidací za studena zahrnují nutnost předběžné kalibrace. Během provozu jednotky je obtížné dosáhnout stabilního provozu, a proto je oktanové číslo stanoveno s velkou chybou.

Technicky nejblíže je metoda pro stanovení oktanového čísla (ON) paliv, která spočívá v určení hodnoty ON na základě závislosti ON na informačních parametrech, jako je dielektrická konstanta ε benzinu, hustota benzinu ρ a teplota benzinu t [5]. V tomto případě zařízení pro stanovení oktanového čísla obsahuje kapacitní senzor zapojený do frekvenčně závislého obvodu autogenerátoru. Kompenzační prvky se senzory teploty a hustoty jsou zapojeny paralelně ke kapacitnímu senzoru. Teoretickým základem této metody je známý vztah mezi elektrofyzikálním parametrem ropných produktů (dielektrickou konstantou) a strukturními a fázovými přeměnami [6].

Mezi nevýhody této metody patří stanovení oktanového čísla benzinu na základě závislosti oktanového čísla na jednou stanovených informačních parametrech (dielektrická konstanta ε, hustota benzinu ρ a teplota t), což snižuje přesnost stanovení oktanového čísla benzinů s různými chemickými nečistotami.

Úkol, na jehož řešení se zaměřuje nárokovaná metoda pro stanovení oktanového čísla benzinů, je vytvořit efektivnější technologii pro provádění měření spojených s využitím dynamických závislostí oktanového čísla benzinů na informačních parametrech.

Technického výsledku je dosaženo tím, že v metodě oktanového čísla automobilových benzinů, která zahrnuje předběžné sestrojení závislosti (graf, tabulka atd.) informačního parametru benzinu na oktanovém čísle referenčních benzinů, se jako informační parametry používají hodnoty rychlostí šíření ultrazvukové vlny v benzinech při dvou různých pevných teplotách a oktanové číslo se určuje ze závislosti

kde ОН(AI) je oktanové číslo benzinu, odpovídající oktanovému číslu benzinu stanovenému výzkumnou metodou, V₁ — rychlost šíření ultrazvukové vlny v benzínu při teplotě t₁=20 °C, m/sXNUMX; V₂ — rychlost šíření ultrazvukové vlny v benzínu při teplotě t₂= 40 °C, m/s.

Benzíny jsou směsi aromatických, naftenických, normálních parafinických a nenasycených uhlovodíků. Vzhledem ke svému komplexnímu složení by měly být benzíny považovány za akustické systémy s distribuovanými konstantami. Rychlost zvuku v různých organických kapalinách, s přihlédnutím k řadě faktorů charakterizujících interakci molekul, lze určit pomocí následujícího známého vzorce [6]:

kde M je molekulová hmotnost, ρ je hustota kapaliny, b je van der Waalsova konstanta, β je adiabatická stlačitelnost a T je teplota. Z vzorce vyplývá, že rychlost zvuku v organické kapalině by měla záviset na povaze kapaliny a na teplotě. Tyto závislosti byly zvoleny jako hlavní informační parametry benzinů při stanovení oktanového čísla. V různých druzích benzinu se akustická relaxace projevuje v různé míře, což je doprovázeno nejen různými hodnotami integrální absorpce energie, ale také teplotními disperzemi rychlosti zvuku. Příčinou těchto účinků je výměna energie mezi translačními a vnitřními stupni volnosti molekul, při které se zvuková energie vynakládá na buzení vibračních a rotačních stupňů volnosti. Intenzita těchto výměn energie závisí na složení a prostorové konformaci molekul. Nestejné poměry v obsahu různých uhlovodíkových frakcí v různých benzinech vedou k individuálním projevům akustické relaxace v různých druzích benzinu, podobně jako u směsi kapalin.

Možná technická realizace navrhované metody je znázorněna na instalaci znázorněné na výkresu.

Instalace obsahuje obdélníkový generátor impulsů 1, jehož signál je vysílán do piezoelektrického zářiče 3, instalovaného na konci pracovní válcové komory 2. Na opačném konci komory je instalován přijímací piezoelektrický prvek 4, jehož signál je vysílán do dvoupaprskového osciloskopu 6, kde se zaznamenává doba průchodu signálu pracovní komorou 2 naplněnou benzínem. Požadovaná teplota se v komoře udržuje pomocí vodního termostatu 5, který se pohybuje od 20 do 60 °C.

Získané výsledky jsou uvedeny v tabulce.

Z nich vyplývá, že u benzinů s různými oktanovými čísly se liší nejen absolutní hodnoty rychlosti šíření zvukové vlny V, ale také teplotní koeficienty α, kde α = dV/dt, tj. α charakterizuje rychlost změny rychlosti V ultrazvukové vlny v benzinu se zvyšující se teplotou t. U čistých frakcí benzinu bylo zjištěno, že:
1) čím vyšší je oktanové číslo benzinu, tím nižší je rychlost V šíření zvukové vlny v něm;
2) pro všechny benziny α 3) čím vyšší je oktanové číslo benzinů, tím menší je |α|.
Získané výsledky nám umožňují odvodit empirický vzorec pro stanovení oktanového čísla benzinu na základě hodnot rychlosti V₁ a V₂, odpovídající teplotám benzinu při t₁=20 °C a t₂=40 °C. Vzorec je:

kde ОН(AI) je oktanové číslo benzinu, odpovídající oktanovému číslu benzinu stanovenému výzkumnou metodou; V₁ — rychlost šíření ultrazvukové vlny v benzínu při 20 °C, m/s; V₂ — rychlost šíření ultrazvukové vlny v benzínu při 40 °C m/s. Výpočet lze provést buď ručně, nebo pomocí počítače, jehož program lze snadno vytvořit na základě navrženého vzorce.

Příklad: Vypočítejme oktanové číslo (AI) odpovídající benzínu AI-92 pomocí navrhovaného vzorce a s využitím výsledků uvedených v tabulce. Pak:

Aplikace nárokované metody v národním hospodářství nepředstavuje významné obtíže, není spojena s velkými náklady na její implementaci a může mít velký význam při vytváření nových technických zařízení pro ekologicky šetrné expresní řízení detonační odolnosti motorových benzinů.

Zdroje informací
1. Pokrovsky G.P., Paliva, maziva a chladicí kapaliny, Moskva: Strojírenství, 1985, s. 35-37.