ГОСТ Р 58440-2019

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОПЛИВА СРЕДНЕДИСТИЛЛЯТНЫЕ

Определение производного цетанового числа с использованием камеры сгорания постоянного объема с непосредственным впрыском топлива

Middle distillate fuels. Determination of derived cetane number using a constant volume combustion chamber with direct fuel injection

ОКС 75.160.20

Дата введения 2020-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации материалов и технологий" (ФГУП "ВНИИ СМТ"), Техническим комитетом по стандартизации ТК 31 "Нефтяные топлива и смазочные материалы" на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 31 "Нефтяные топлива и смазочные материалы"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 2 июля 2019 г. N 349-ст

4 Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений европейского стандарта БС ЕН 16715:2015* "Жидкие нефтепродукты. Определение задержки воспламенения и производного цетанового числа (DCN) среднедистиллятных топлив. Определение задержки воспламенения и задержки сгорания с использованием камеры сгорания постоянного объема с непосредственным впрыском топлива" (BS EN 16715:2015 "Liquid petroleum products - Determination of ignition delay and derived cetane number (DCN) of middle distillate fuels - Ignition delay and combustion delay determination using a constant volume combustion chamber with direct fuel injection", NEQ)

________________
     * Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Метод настоящего стандарта является альтернативным методом количественного определения цетанового числа среднедистиллятных топлив, предназначенных для использования в двигателях с воспламенением от сжатия. В стандарт включены результаты исследования корреляции между методом настоящего стандарта и методом по стандарту [1].

Значения задержки воспламенения (ID), задержки сгорания (CD) и производного цетанового числа (DCN), определенные по настоящему стандарту, характеризуют процесс воспламенения дизельного топлива, используемого в двигателях с воспламенением от сжатия. Данный метод испытаний предназначен для изготовителей двигателей, нефтепереработчиков и маркетологов, а также может быть использован в торговле в качестве руководства для установления связи или соответствия топлив и двигателей. Метод также применим к нетрадиционным дизельным топливам.

     1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает метод количественного определения задержки воспламенения (ID) и задержки сгорания (CD) среднедистиллятных топлив, предназначенных для использования в двигателях с воспламенением от сжатия. При определении используют камеру сгорания постоянного объема с непосредственным впрыском топлива в нагретый, сжатый синтетический воздух. При сгорании испытуемого продукта образуется волна динамического давления. Используя приведенное в разделе 12 уравнение, вычисляют производное цетановое число (DCN) по значениям задержки воспламенения и задержки сгорания, определенным по кривой динамического давления.

Настоящий стандарт применим к среднедистиллятным топливам, метиловым эфирам жирных кислот (FAME) и смесям дизельного топлива и FAME. Настоящий метод также применим к среднедистиллятным топливам ненефтяного происхождения, топливам, полученным из битуминозных песков, смесей топлива с биодизелем, мазутам с присадками для повышения цетанового числа и малосернистым мазутам. Однако пользователи настоящего стандарта (особенно при испытании нетрадиционных дистиллятных топлив) должны учитывать, что связь между производным цетановым числом и характеристиками сгорания в реальных двигателях установлена еще не полностью.

Настоящий стандарт охватывает диапазон задержки воспламенения от 2,47 до 4,09 мс и задержки сгорания от 3,71 до 6,74 мс (от 67 до 39 DCN).

Примечания

1 Анализатор сгорания может измерять более короткие или более длительные задержки воспламенения и сгорания, для таких случаев прецизионность не установлена.

2 Отсутствует информация о соотношении значения DCN за пределами диапазона от 67 до 39 со значениями по стандарту [1].

3 В настоящем стандарте выражение "% об." используется для представления объемной доли и "% масс." - для массовой доли .

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2517 Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб

ГОСТ Р 58144 Вода дистиллированная. Технические условия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 цетановое число; CN (cetane number): Мера характеристики воспламенения дизельного топлива, определяемая в стандартизованном моторном испытании по шкале, построенной на основе эталонных топлив.

Примечание - Его выражают как содержание гексадекана (цетана) в объемных процентах в эталонной смеси, имеющей такую же задержку воспламенения, что и анализируемое топливо. Чем выше цетановое число, тем короче задержка воспламенения.

3.2 задержка воспламенения; ID (ignition delay): Период времени в миллисекундах (мс) между началом впрыска топлива и началом горения.

Примечание - В контексте настоящего метода испытаний начало впрыска топлива интерпретируют как возрастание электронного сигнала, открывающего форсунку, а начало горения интерпретируют как первое увеличение давления в камере сгорания во время цикла сгорания, измеряемое датчиком давления в камере сгорания.

3.3 задержка сгорания; CD (combustion delay): Период времени в миллисекундах (мс) между началом впрыска топлива и средней точкой на кривой давления в камере сгорания.

Примечание - В контексте настоящего метода испытаний начало впрыска топлива интерпретируют как возрастание электронного сигнала, открывающего форсунку, а среднюю точку кривой давления в камере сгорания - как часть кривой давления посередине между начальным давлением в камере и максимальным давлением, создаваемым во время цикла сгорания и измеренным датчиком давления в камере сгорания. Задержка сгорания CD измеряет время между впрыском образца и фазой горения, контролируемой диффузионным смешиванием воздуха и топлива.

3.4 производное цетановое число; DCN (derived cetane number): Число, рассчитанное с использованием уравнения, которое устанавливает корреляцию задержек воспламенения и сгорания с цетановым числом.

3.5 принятое опорное значение; ARV (accepted reference value): Значение, служащее в качестве согласованного для сравнения.

Примечание - Значение получено как:

1) теоретическое или установленное значение, базирующееся на научных принципах;

2) приписанное или аттестованное значение, базирующееся на экспериментальных работах какой-либо национальной или международной организации;

3) согласованное или аттестованное значение, базирующееся на совместных экспериментальных работах под руководством научной или инженерной группы.

3.6 образец для контроля качества; образец QC (quality control sample; QC sample): Стабильный(е) и однородный(е) материал(ы), аналогичный(е) по своей природе испытуемым материалам, хранящийся(еся) надлежащим образом для обеспечения целостности и доступный(е) в достаточном количестве для повторных долгосрочных испытаний.

3.7 калибровочная эталонная жидкость (calibration reference fluid): Стабильная и однородная жидкость, используемая для калибровки рабочих характеристик анализатора сгорания.

3.8 проверочная эталонная жидкость (verification reference fluid): Стабильная и однородная жидкость, используемая для проверки рабочих характеристик анализатора сгорания.

     4 Сущность метода

Испытуемый образец пробы материала впрыскивается в камеру сгорания постоянного объема с контролируемыми температурой и давлением, которая ранее была заполнена синтетическим воздухом установленного качества. Каждый впрыск начинает цикл сгорания с воспламенением от сжатия, детектируемый датчиком давления. Задержку воспламенения и задержу сгорания измеряют от момента возрастания электронного сигнала, активирующего соленоид форсунки, до двух конкретных точек волны давления в камере сгорания, образующейся в цикле сгорания.

Полная последовательность испытания включает 5 предварительных циклов впрыска и 15 последующих циклов впрыска, используемых для анализа образца. Статистически оценивают результаты измерений ID и CD за последние 15 циклов впрыска и отбрасывают выпадающие значения с использованием критерия Пирса. Остальные значения ID и CD усредняют для получения результата определения ID и CD. Используя приведенное в разделе 12 уравнение, вычисляют DCN по значениям задержек воспламенения и сгорания, определенным по кривой динамического давления. Полученное таким образом DCN представляет собой оценку цетанового числа (CN), полученного обычным полномасштабным моторным испытанием по стандарту [1].

     5 Реактивы и материалы

5.1 Калибровочная эталонная жидкость

Смесь гексадекана и 2,2,4,4,6,8,8-гептаметилнонана в соотношении 40:60 соответственно, измеренная с точностью 0,01%. Для жидкости, не содержащей пероксидов, приписанное значение составляет 2,96 мс, а приписанное значение составляет 4,90 мс.

5.1.1 Гексадекан чистотой не менее 99,0% масс.

5.1.2 2,2,4,4,6,8,8-Гептаметилнонан чистотой не менее 98,0% масс.

Примечание - Углеводороды могут образовывать пероксиды и другие свободные радикалы, приводящие к образованию загрязняющих веществ, которые могут оказывать влияние на ID и CD. Было обнаружено, что некоторые смеси гексадекана и 2,2,4,4,6,8,8-гептаметилнонана в соотношении 40:60, соответствующие требованиям к чистоте, могут содержать пероксиды и другие образованные свободными радикалами загрязняющие вещества. Пероксиды и другие образованные свободными радикалами загрязняющие вещества можно удалить из смеси гексадекана и 2,2,4,4,6,8,8-гептаметилнонана в соотношении 40:60, пропуская смесь через активированные молекулярные сита с размером пор 4 .

5.2 Проверочная эталонная жидкость

Метилциклогексан чистотой не менее 99,0% масс., используемый в качестве материала с приписанными принятыми опорными значениями задержки воспламенения 11,0 мс () и задержки сгорания 17,0 мс ().

Если первоначальная чистота жидкости не известна, ее проверяют в соответствии со стандартом [2]. Даже если проверочная эталонная жидкость соответствует требованиям к чистоте, она может не соответствовать требованиям к задержке воспламенения и сгорания (см. таблицу 2). Рекомендуется пропускать вызывающий сомнения метилциклогексан через фильтровальную колонку для удаления пероксидных примесей или проверять бутылку с метилциклогексаном, которая, как было показано, соответствует требованиям к ID и CD. Для подтверждения приемлемого качества рекомендуется испытывать каждую бутылку метилциклогексана до ее использования в качестве проверочной эталонной жидкости.

5.3 Образец для контроля качества

Стабильное и гомогенное дистиллятное топливо, аналогичное по своей природе испытуемым материалам (см. 3.6).

5.4 Воздух для заполнения камеры сгорания

Сжатый синтетический воздух, содержащий (20,0±0,5)% об. кислорода, менее 0,003% об. углеводородов и 0,025% об. воды в азоте. После замены баллона с воздухом рекомендуется проводить испытание для контроля качества.

Примечание - Содержание кислорода в воздухе для заполнения камеры сгорания может варьироваться между партиями (баллонами). Значительное изменение содержания кислорода приведет к изменениям задержек воспламенения и сгорания (более высокое содержание кислорода приводит к более коротким задержкам воспламенения и сгорания).

5.5 Гептан

н-Гептан чистотой не менее 99,5% масс.

5.6 Вода

Если нет других указаний, вода должна соответствовать требованиям ГОСТ Р 58144.

5.7 Жидкость системы охлаждения

Объемная смесь антифриза для радиаторов на основе этиленгликоля товарного класса с водой (5.6) в соотношении 50:50.

5.8 Сжатый азот чистотой не менее 99,9% об. из источника, способного подавать азот в аппарат под давлением от 0,6 до 1,0 МПа.