ТОПЛИВО ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ НА ОСНОВЕ ДИМЕТИЛОВОГО ЭФИРА МОНООКСИМЕТИЛЕНА
FUEL FOR COMPRESSION IGNITION ENGINES BASED ON DIMETHYL ETHER OF MONO-OXYMETHYLENE

Изобретение относится к топливу для двигателей с воспламенением от сжатия, т.е. дизельному топливу.
Смеси диметилового эфира монооксиметилена (диметоксиметан) и дизельного топлива известны в качестве топлива для дизельных двигателей из SAE TECHNICAL PAPER SERIES, 1999-01-1508, с.1-13. Добавление дизельного топлива используется в описании для увеличения цетанового числа диметилового эфира монооксиметилена от 29 до значений выше 40. Однако добавление дизельного топлива приводит к нежелательным выбросам сажи. С другой стороны, дизельный двигатель не может работать на чистом диметиловом эфире монооксиметилена, поскольку у последнего слишком низкое цетановое число, 29. Это приводит к тому, что холодный запуск невозможен и происходят перебои в работе двигателя с неполной нагрузкой.
Использование диметилового эфира диоксиметилена и смесей диметилового эфира триоксиметилена/тетраоксиметилена в качестве добавки к дизельному топливу известно из автомобильного технического журнала MTZ, 72-й том, с.198-202 (2011). Использование этих эфиров приводит к значительному снижению выбросов сажи, но по-прежнему необходим сажевый фильтр для соответствия существующим требованиям законодательства. В дополнение к этому фактом является то, что эти смеси диметиловых эфиров полиоксиметилена могут быть изготовлены только с большими затратами.
2
x
Основной целью изобретения является преодоление вышеуказанных недостатков. В частности, основной целью изобретения является удовлетворение существующих юридических требований к снижению выбросов CO и выброса примесей в воздух с использованием остаточной биомассы и диоксида углерода в качестве исходного материала для получения топлива для двигателей с воспламенением от сжатия, достигая сгорания топлива с настолько низкими выбросами сажи, насколько возможно в двигателе, для обеспечения таким образом основы для очень низких выбросов выхлопных газов (локальные нулевые выбросы в соответствии с примером электромобилей), обеспечивая замену метанола нетоксичными материалами, достигая высокой совместимости утилизации выхлопных газов для снижения содержания NO внутри двигателя и снижая издержки, объем и вес системы постобработки выхлопных газов, например, исключая сажевые фильтры.
В соответствии с изобретением эта цель достигается с помощью топлива для двигателей с воспламенением от сжатия, т.е. дизельного топлива по п.1, которое содержит диметиловый эфир монооксиметилена (диметоксиметан) и характеризуется тем, что его цетановое число (CN) составляет ≥48,6, предпочтительно ≥51.
Термин "содержит" также включает термин "состоит из".
3
2
3
Таким образом, топливо в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия содержит диметиловый эфир монооксиметилена в качестве основного топлива. Диметиловый эфир монооксиметилена (диметоксиметан) имеет структурную формулу СНОСНОСН.
Использование диметилового эфира монооксиметилена, во-первых, имеет то преимущество, что, в отличие от всех высших диметиловых эфиров полиоксиметилена, таких как, например, смесь диметиловых эфиров триоксиметилена/тетраоксиметилена, его уже производят в промышленном масштабе.
В предпочтительном осуществлении топливо в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия содержит по меньшей мере около 80 мас.% предпочтительно по меньшей мере около 90 мас.% и особенно предпочтительно по меньшей мере около 95 мас.% диметилового эфира монооксиметилена.
Как было отмечено, решающее значение для достижения вышеуказанных целей имеет то, чтобы цетановое число топлива для двигателей с воспламенением от сжатия в соответствии с изобретением составляло ≥48,6, предпочтительно ≥51
В предпочтительном осуществлении топливо в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия не содержит обычных дизельных топлив на основе углеводородов. Это обеспечивает еще более преимущественное сгорание топлива без сажи.
2
n
В предпочтительном осуществлении цетановое число ≥48,6, предпочтительно ≥51 в топливе в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия достигается тем, что последнее содержит по меньшей мере один оксигенат н-полиоксаалканового типа, который выбран из группы, состоящей из диалкиловых эфиров полиоксиметилена формулы RO(-CHO-)R, где n=4-10 и R=алкильная группа, диалкиловых эфиров полиэтиленгликоля и/или формалей моноалкиловых эфиров полиэтиленгликоля.
В предпочтительном осуществлении топливо в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия содержит до около 20 мас.%, предпочтительно до около 5 мас.%, особенно предпочтительно до около 3 мас.% по меньшей мере одного вышеуказанного оксигената н-полиоксаалканового типа.
Цетановое число возрастает практически линейно с концентрацией по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа. Увеличение цетанового числа также коррелирует с молекулярной массой MG используемого оксигената н-полиоксаалканового типа. Другими словами, чем выше молекулярная масса, тем меньше нужно использовать оксигената н-полиоксаалканового типа. Однако оксигенаты н-полиоксаалканового типа с молекулярной массой MG>1000 дальтон менее пригодны и они растворяются сравнительно плохо в диметиловом эфире монооксиметилена, особенно на холоде.
2
n
3
2
n
3
Алкильная группа по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа включает концевые алкильные группы, например метальную или этильную группу. Предпочтительно это метальные группы. Поэтому диалкиловый эфир полиоксиметилена формулы RO(-CHO-)R, где n=4-10 и R=алкильная группа, предпочтительно представляет собой диметиловый эфир полиоксиметилена формулы СНО(-CHO-)CH, где n=4-10. Предпочтительно n=5-9 и особенно предпочтительно 6-7.
Диалкиловые эфиры полиэтиленгликоля предпочтительно являются диметиловыми эфирами полиэтиленгликоля.
Формали моноалкиловых эфиров полиэтиленгликоля предпочтительно являются формалями монометилового эфира полиэтиленгликоля.
Молекулярная масса MG диметиловых эфиров полиоксиметилена предпочтительно составляет 100-400 дальтон, предпочтительно 166-346 дальтон.
Диметиловые эфиры полиоксиметилена предпочтительно используют в количестве до около 20 мас.%, особенно предпочтительно до около 5 мас.% и более предпочтительно до около 3 мас.%
Особенно предпочтительным диметиловым эфиром полиоксиметилена является диметиловый эфир тетраоксиметилена, поскольку он приводит к явному увеличению вязкости.
В особенно предпочтительном осуществлении молекулярная масса MG диметиловых эфиров полиэтиленгликоля составляет 400-1000 дальтон, предпочтительно 500-1000 дальтон.
Диметиловые эфиры полиэтиленгликоля предпочтительно используют в количестве до около 20 мас.%, и особенно предпочтительно до около 5 мас.%
Подходящими диметиловыми эфирами полиэтиленгликоля являются, например, полигликоль DME 500, полигликоль DME 750 и полигликоль DME 1000, все поставляемые компанией Clariant. Полиэтиленгликоль DME 500 предпочтительно используют в количестве до около 20 мас.%, особенно предпочтительно до около 10 мас.% и более предпочтительно до около 5 мас.% Полигликоль DME 750 предпочтительно используют в количестве до около 10 мас.% и особенно предпочтительно до около 5 мас.% Полигликоль DME 1000 предпочтительно используют в количестве до около 6 мас.% и особенно предпочтительно до около 3 мас.%
Диалкиловые эфиры полиэтиленгликоля, в частности диметиловые эфиры полиэтиленгликоля, уже производятся в промышленных масштабах, что облегчает внедрение топлива в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия.
Молекулярная масса формалей монометилового эфира полиэтиленгликоля предпочтительно составляет 400-1100 дальтон.
Формали монометилового эфира полиэтиленгликоля предпочтительно используют в количестве до около 20 мас.%, предпочтительно до около 10 мас.% и более предпочтительно до около 5 мас.% Формали монометилового эфира полиэтиленгликоля с молекулярной массой менее 400 дальтонов, например, 2,5,7,10-тетраоксаундекан с молекулярной массой 192 дальтон, менее эффективен. Формали монометилового эфира полиэтиленгликоля с более высокой молекулярной массой, т.е. формали монометилового эфира полиэтиленгликоля с молекулярной массой 400-1100 дальтон являются особенно пригодными. Например, могут быть использованы формали монометилового эфира тетраэтиленгликоля с MG 428 дальтон. Они могут быть получены, например, из двух молей монометилового эфира тетраэтиленгликоля и одного моля формальдегида. Также может быть использован, например, полученный монометиловый эфир полиэтиленгликоля с молекулярной массой MG 950-1070 дальтон. Он может быть получен, например, из двух молей монометилового эфира полиэтиленгликоля с молекулярной массой MG 470-530 дальтон, например полигликоль М, поставляемый Clariant, и одного моля формальдегида.
Формали моноалкилового эфира полиэтиленгликоля, в частности формали монометилового эфира полиэтиленгликоля, могут быть получены известными способами из моноалкиловых эфиров полиэтиленгликоля, изготавливаемых в промышленных масштабах, путем взаимодействия с формальдегидом, например, в виде параформальдегида.
Использование формалей моноалкилового эфира полиэтиленгликоля, в частности формалей монометилового эфира полиэтиленгликоля, приводит к результатам, аналогичным использованию диалкиловых эфиров полиоксиметилена, в частности диметилового эфира полиоксиметилена.
Использование по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа не только приводит к тому, что цетановое число топлива в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия повышается до ≥48,6, предпочтительно ≥51, но также к тому, что физические свойства топлива в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия, например вязкость, поверхностное натяжение, давление паров и сжимаемость (модуль упругости), приближаются к свойствам дизельного топлива.
2
2
Кинематическая вязкость диметилового эфира монооксиметилена составляет 0,40 мм/с при 20°С и, следовательно, ниже требований стандарта EN 590 (стандарт для дизельного топлива DIN EN 590, издание май 2010) 2 мм/с в 5 раз. Разница может привести к проблемам при использовании стандартных систем дизельного впрыска. Таким образом, утечки в разрыве поршневых колец могут увеличиться. Использование по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа также обеспечивает повышение вязкости топлива в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия. Тем самым можно положительно влиять на характеристики впрыска. Например, средний диаметр капли и глубина проникновения струи топлива увеличивается за счет увеличения вязкости.
Смазывающая способность диметилового эфира монооксиметилена, за счет его полярных свойств, уже находится в диапазоне дизельного топлива. Однако использование по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа приводит к дальнейшему улучшению, то есть к увеличению смазывающей способности (снижение HFRR (тест смазывающих свойств дизельного топлива с помощью высокочастотной возвратно-поступательной установки)).
Поверхностное натяжение диметилового эфира монооксиметилена составляет 21,2 мН/м при 25°C. Использование по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа в топливе в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия увеличивает это значение до 26 мН/м (по сравнению с ним поверхностное натяжение дизельного топлива составляет 27-28 мН/м). Поверхностное натяжение оказывает решающее влияние на распределение размера капель, образующихся в процессе распыления, и, следовательно, также на глубину проникновения струи топлива. При проектировании системы впрыска топлива глубину проникновения струи можно регулировать, например, использованием подходящего количества по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа.
Давление паров диметилового эфира монооксиметилена составляет 45 кПа при температуре 20°C. Использованием по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа можно снизить давление пара на величину до 10%.
Баланс энергии этапа получения диметилового эфира монооксиметилена (ОМЕ1) по сравнению, например, с диметиловым эфиром тетраоксиметилена (ОМЕ4) из метанола и формальдегида также обеспечивает значительные преимущества:
3
2
3
8
2
2CHOH+CHO→CHO(ОМЕ1) (уравнение 1),
3
2
6
14
5
2CHOH+4CHO→CHO(ОМЕ4) (уравнение 2.)
2
Получение CHO состоит в частичном экзотермическом окислении метанола:
3
2
2
2
2CHOH+O→2CHO+HO (уравнение 3) ΔH=-318 кДж/моль.
Комбинируя уравнения 1 и 2 с уравнением 3, получаем:
3
2
3
8
2
2
6CHOH+O→2CHO(ОМЕ1)+2HO (уравнение 4),
3
2
6
14
5
2
6CHOH+2O→CHO(ОМЕ4)+5HO (уравнение 5).
Видно, что потребление кислорода и, следовательно, потери энергии при получении ОМЕ4 из метанола в соответствии с уравнением 5 в два раза выше, чем при получении ОМЕ1 в соответствии с уравнением 4.
В предпочтительном осуществлении топливо в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия включает ди-трет-бутилпероксид (DTBP). Ди-трет-бутилпероксид также приводит к желательному увеличению цетанового числа.
Ди-трет-бутилпероксид предпочтительно добавляют в количестве 0,01-0,3 мас.% и более предпочтительно в количестве 0,1-0,2 мас.% Слишком низкое количество не приводит к искомому увеличению цетанового числа, в то время как слишком высокого количества следует избегать по экономическим соображениям.
x
Использование ди-трет-бутилпероксида, кроме того, имеет преимущество в том, что, в отличие от присадок, повышающих цетановое число на основе нитрата, таких как, например, 2-этилгексилнитрат, он горит без образования топливного NO.
Ди-трет-бутилпероксид очень подходит в качестве присадки, повышающей цетановое число топлива для двигателей с воспламенением от сжатия, с диметиловым эфиром монооксиметилена в качестве основного топлива. Таким образом, добавление 0,1 мас.% ди-трет-бутилпероксида в сочетании с диметиловым эфиром монооксиметилена в качестве основного топлива приводит к увеличению цетанового числа на 8 единиц, а в случае дизельного топлива среднее повышение составляет только 2-4 единицы (SAE 952368, 1995).
В особенно предпочтительном осуществлении топливо в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия содержит диметиловый эфир монооксиметилена по меньшей мере один оксигенат н-полиоксаалканового типа и ди-трет-бутилпероксид, последний предпочтительно в количестве 0,01-0,3 мас.% Благодаря добавлению ди-трет-бутилпероксида можно, при необходимости, уменьшить количество по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа относительно увеличения цетанового числа.
В особенно предпочтительном осуществлении топливо в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия содержит по меньшей мере 80 мас.% диметилового эфира монооксиметилена, 1-20 мас.% предпочтительно 5-20 мас.% более предпочтительно 5-19,7 мас.% по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа, выбранного из группы, состоящей из диметилового эфира полиоксиметилена, диметилового эфира полиэтиленгликоля и/или формалей монометилового эфира полиэтиленгликоля, и 0,01-0,3 мас.% ди-трет-бутилпероксида.
В предпочтительном осуществлении до около 20 мас.%, предпочтительно до 11,5 мас.% и особенно предпочтительно до около 10 мас.% диметилового эфира монооксиметилена может быть заменено диметиловым эфиром. Это приводит к увеличению давления паров до 60 кПа (летнее топливо) или 90 кПа (производство "grease vapour bell") и к снижению затрат. Диметиловый эфир используется в настоящем изобретении в качестве замены диметилового эфира монооксиметилена в топливе. Давление паров диметилового эфира при 20°C составляет 504 кПа и он хорошо растворяется в диметиловом эфире монооксиметилена. Используя диметиловый эфир, можно привести в соответствие давление паров топлива изобретения для двигателей с воспламенением от сжатия с европейским стандартом EN 228 (стандарт для моторного топлива DIN EN 2282207 издание) и цетановое число и фильтруемость со стандартном EN 590. Вязкость топлива в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия приближается насколько возможно к требованиям стандарта EN 590.
Количества присутствующих компонентов, включающих диметиловый эфир монооксиметилена, оксигенаты н-полиоксаалканового типа, необязательно диметиловый эфир и ди-трет-бутилпероксид, предпочтительно составляют 100% по отношению к их мас.%
Топливо в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия имеет повышенную вязкость по сравнению с диметиловым эфиром монооксиметилена, фильтруемость на холоду (CFPP) сохраняется, плотность увеличивается и цетановое число доходит до значения ≥48,6, предпочтительно ≥51.
Как уже упоминалось выше, топливо согласно изобретению для двигателей с воспламенением от сжатия в предпочтительном осуществлении не содержит углеводородов, т.е. не содержит компонентов дизельного топлива на основе углеводородов.
Кроме того, топливо согласно изобретению для двигателей с воспламенением от сжатия имеет следующие преимущества.
Топливо в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия обеспечивает косвенное использование метанола в качестве топлива для двигателей. Разрешение на распределение метанола в качестве топлива на общественных автозаправочных станциях в Европейском Союзе и США, по всей видимости, исключено в будущем из-за его выраженных токсических свойств. С другой стороны, метанол может быть превращен в промышленных масштабах в диметиловый эфир монооксиметилена. Таким образом, топливо для двигателей с воспламенением от сжатия в соответствии с изобретением обеспечивает косвенное использование метанола в качестве топлива для двигателей с воспламенением от сжатия, поскольку метанол подходит только для работы двигателей с искровым зажиганием.
Таким образом, топливо для двигателей с воспламенением от сжатия в соответствии с изобретением обеспечивает косвенное использование метанола и диметилового эфира в качестве жидкого топлива для дизельных двигателей. Диметиловый эфир является отличным дизельным топливом, которое сгорает без сажи, подобно диметиловому эфиру монооксиметилена. Основным недостатком диметилового эфира является низкая температура кипения -25°С. Поэтому с ним необходимо работать в виде сжиженного газа и, следовательно, недостаток в том, что не может быть использована инфраструктура для жидкого топлива.
В отличие от метанола, диметиловый эфир монооксиметилена является значительно менее токсичным. Он также используется в косметике и фармацевтике и имеет класс опасности для воды 1.
Исходное вещество метанол может быть получено непосредственным гидрированием диоксида углерода. Таким образом, существует возможность возвращения в цикл диоксида углерода электростанций, производства цемента и стали и, следовательно, реализует в теории снижение выбросов диоксида углерода до 50%.
x
Сгорание топлива для двигателей с воспламенением от сжатия в соответствии с настоящим изобретением в двигателях с воспламенением от сжатия, работающих на обедненной смеси аналогично сгоранию газообразного диметилового эфира, также происходит без сажи и твердых частиц при высоких скоростях ГРМ. Таким образом, могут быть достигнуты очень низкий уровень выбросов NO и выбросов частиц, измеренных внутри двигателя. Постобработка выхлопного газа не требует сажевого фильтра, но только катализатор окисления, который предотвращает выброс несгоревшего и частично сгоревшего топлива в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия. Преимуществами являются уменьшение расхода топлива за счет низкого противодавления выхлопного газа в выхлопной системе и значительное снижение затрат, необходимого пространства и веса системы постобработки выхлопных газов.
Топливо для двигателей с воспламенением от сжатия в соответствии с изобретением может быть изготовлено без дополнительной по существу полной очистки от соединений серы. Таким образом, стало возможным использование экономичных катализаторов без высококачественных металлов для постокисления несгоревших кислородсодержащих соединений и монооксида углерода.
Топливо для двигателей с воспламенением от сжатия в соответствии с изобретением может быть использовано в двигателях, которые смазываются с использованием химически связанных моторных масел на основе полиалкиленгликоля. Таким образом, обычное введение относительно небольших количеств топлива в моторное масло и относительно небольшие количества моторного масла в топливе остается без негативных последствий с учетом химического взаимодействия двух материалов.
Изобретение будет дополнительно проиллюстрировано ниже с помощью примеров. Однако примеры никоим образом не являются ограничивающими настоящее изобретение.
Осуществление 1
2
Диметиловый эфир монооксиметилена смешивают с 20, 10, 7,5 или 5 мас.% полиэтиленгликоля DME 500 (Clariant). Цетановое число смеси возрастает с 40 (диметиловый эфир монооксиметилена) до 75, 55, 51 или 46,5. Вязкость смесей увеличивается от 0,45 до 0,72, 0,53, 0,50 или 0,45 мм/с. CFPP падает с <-80°C до -17°C, -25°C, <-30°C или <-30°С.
Осуществление 2
2
5 или 3 мас.% полиэтиленгликоля 1000 DME (Clariant) растворяют в диметиловом эфире монооксиметилена. CN смеси составляет 53 или 50 и вязкость 0,49 или 0,44 мм/с. CFPP увеличивается до -3°С или -10°C.
Осуществление 3
5% масс, полиэтиленгликоля 1000 DME (Clariant) растворяют в диметиловом эфире монооксиметилена. При добавлении 0,05% масс, или 0,1 мас.%DTBP к смеси CN возрастает до 54,4 или 55,2.
Осуществление 4
3% масс, полиэтиленгликоля 1000 DME (Clariant) растворяют в диметиловом эфире монооксиметилена. При добавлении 0,05 мас.% DTBP к смеси CN возрастает до 52.
Осуществление 5
2
Диметиловый эфир монооксиметилена смешивают с 10 мас.% полиэтиленгликоля DME 500 и 10 мас.% диметилового эфира тетраоксиметилена. CN увеличивается до 65 лет. Кинематическая вязкость увеличивается до 0,59 мм/с. Заметно увеличение смазывающей способности (снижение величины износа HFRR до 240 мкм). CFPP составляет -28°С.
Осуществление 6
Диметиловый эфир монооксиметилена смешивают с 10 мас.% полиэтиленгликоля DME 500 и 5% масс, диметилового эфира тетраоксиметилена. CN увеличивается до 55.
Осуществление 7
2
5 мас.% ОМЕ6-10 (ОМЕ6-10=диметиловый эфир полиоксиметилена) растворяют в диметиловом эфире монооксиметилена (средняя MG 290). CN возрастает до 55 и вязкость до 0,7 мм/с.
Осуществление 8
Топлива, описанные в примерах 1-7, для двигателей с воспламенением от сжатия могут абсорбировать до 11,5 мас.% диметилового эфира под давлением газообразного диметилового эфира. Количество растворенного диметилового эфира монооксиметилена зависит от соответствующих сезонных требований к давлению пара. Свойства комбинированного топлива сравнимы с таковыми примеров 1-7.
Сравнительный пример 1
2
Чистый диметиловый эфир монооксиметилена (Ineos, Mainz 99,7%) имеет CN 40, вязкость 0,45 мм/с (20°C), поверхностное натяжение 21,2 мН/м, давление паров при 20°С 42,6 кПа и CFPP менее -60°C.
Сравнительный пример 2
5 мас.% монометилового эфира полиэтиленгликоля 350 (Clariant) растворяют в диметиловом эфире монооксиметилена и добавляют 0,1 мас.% DTPB. Цетановое число увеличивается до 51. Раствор замораживали при -18°C. Хлопья образуются при оттаивании, которые полностью растворяются только при 9,2°C.
Сравнительный пример 3
3 мас.% монометилового эфира полиэтиленгликоля 1000 (Clariant) растворяют в диметиловом эфире монооксиметилена и добавляют 0,1 мас.% DTPB. Цетановое число увеличивается до 52. Раствор замораживали при -18°C. Хлопья образуются при оттаивании, которые полностью растворяются только при 4°С.
Измерение цетанового числа проводят с помощью измерительного устройства "AFIDA" компании ASG Analytik Service Gesellschaft, Trentiner Ring 30, 86356 NeusäB.
Принцип действия AFIDA (Усовершенствованный анализатор задержки впрыска топлива) выглядит следующим образом:
Насос высокого давления заполняет резервуар высокого давления (рампа) по линии высокого давления испытуемым топливом. Далее пьезоэлектрический клапан (Bosch piezo injector) впрыскивает определенное количество топлива в предварительно нагретую камеру сгорания, заполненную сжатым воздухом.
Тонкораспыленное топливо воспламеняется и образующиеся газообразные продукты сгорания приводят к повышению давления в камере сгорания. Изменение давления во времени регистрируют с высоким разрешением и рассчитывают время задержки воспламенения и цетановое число. AFIDA может быть соединен с приборами для определения состава выхлопных газов.
Состав воздуха для горения может быть целенаправленно изменен с помощью смесителя газа (регулировки значения лямбда). Прибор откалиброван по цетановому числу в CFR или в BASF моторным методом с первичными эталонами.
Схема испытаний показана на фиг.1.
Работа проходит при следующих условиях испытания:
- температура в камере сгорания 650°C,
- давление в камере сгорания 10 бар,
- давление впрыска 1000 бар,
- впрыскиваемое количество 50 мг,
- термостатический контроль топлива 25°С.
Образец подают в полностью автоматическом режиме с помощью автоматического пробоотборника (вместимость: 36 образцов, каждый из 40 мл). Впрыск топлива проводят с помощью насоса высокого давления и стандартного инжектора Bosch piezo. Это соответствует известному уровню техники и в настоящее время установлено, например, в Audi А6. После проведения измерения всю топливную систему автоматически промывают, чтобы исключить смешивание образцов. Фактически сгорание происходит в цилиндре высокого давления с объемом сгорания около 0,6 л.
2
- Кинематическая вязкость приводится в мм/с при 20°C и определена по DIN ISO 3104.
- CFFP (температура забивания фильтра), т.е. температура, при которой топливо больше не проходит через тест-фильтр при определенных условиях, определяют по DIN EN 116.
Определение диаметра углубления износа (в мкм) в качестве меры смазывающей способности (HFRR (Высокочастотная возвратно-поступательная установка)) проводят при 25°C в соответствии с DIN EN ISO 12156-1. Чем больше диаметр, тем меньше смазывающая способность топлива. Предельное значение составляет ≤460 мкм по DIN EN 590.