<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Klopffestigkeit von Motorenkraftstoffen, das Thermostatierung eines Reaktionsgefässes konstanten Volumens, Zuführung in dasselbe eines Kraftstoff-Luft-Gemisches und seine Zerstäubung bei Überdruck einschliesst.
Es sind Verfahren zur Bestimmung der Klopffestigkeit von Motorenkraftstoffen nach der MotorMethode (Kraftstoff für Verbrennungsmotoren. Motor-Methode zur Bestimmung der Oktan ahl.
GOST 511-82, ASTM D 2700, DIN 51756) bzw. nach der Research-Methode (Kraftstoff für erbrennungsmotoren. Research-Methode zur Bestimmung der Oktanzahl. GOST 8226-82, ASTM D 2699, DIN 51756) bekannt, die Kraftstoffzuführung in einen Reaktionsbehälter mit verärderlichem Verdichtungsverhältnis, Zerstäubung und Entzündung des Gemisches, Bestimmung der Klopffestigkeit einschliessen. Das Verfahren wird in einem Einzylindermotor mit veränderlichem Verdichtungsverhältnis realisiert, während die Klopffestigkeit durch eine Oktanzahl ausgedrückt ird, die dem prozentualen Gehalt an Isooctan in einer solchen Mischung desselben mit n-Heptan gleicht, die hinsichtlich ihrer Klopfstärke in einem Einzylindermotor mit veränderlichem Ver ich- tungsverhältnis unter genormten Prüfbedingungen dem zu prüfenden Kraftstoff äquivalent ist.
Die auf Motorprüfungen beruhenden Verfahren charakterisieren die Kraftstoffe im allgemeinen richtig, weisen dennoch erhebliche Nachteile auf. Zu solchen Nachteilen gehören eine beträ chtliche Prüfdauer sowie ein hoher Verbrauch von zu prüfenden Kraftstoffen. Demnach dauer die Prüfung einer Kraftstoffprobe nach der Motor- bzw. Research-Methode 20 min, wobei der Verbrauch der zu testenden Probe 300 ml beträgt. Eine der nachteiligen Folgen des hohen Kraft toffverbrauchs ist ein intensiver Ausstoss von schädlichen Verbrennungsprodukten in die Atmosphäre.
Infolge des hohen Verbrauchs von zu testenden Proben ist es praktisch so gut wie unmöglich, die genannten Methoden für die Prüfung von in den Mikropilotanlagen gewonnenen Produkten anzuwenden.
Darüberhinaus lassen sich diese Methoden nur unter grossen Schwierigkeiten in ein technc logisches Schema zum Testen der Produkte in technologischem Strom eingliedern bzw. im Rahmen eines automatischen Steuersystems verwenden. Schliesslich sind die zur Durchführung der genannten Verfahren dienenden Motorprüfanlagen sehr kostspielig und platzraubend.
Dem erfindungsgemässen Verfahren am nächsten kommt nach technischem Grundgehalt und erzielbarem Resultat ein Verfahren, das auf der Einleitung einer Niedertemperaturreaktio der Gasphasenoxidation des Kraftstoffes beruht. Das Verfahren sieht Thermostatierung eines R akti- onsbehälters konstanten Volumens bis auf eine Temperatur von 250 - 350 C, Zuführung iner Portion des zu prüfenden Kraftstoffes, Vermischung desselben mit der im Reaktionsbehälter unter atmosphärischem Druck eingeschlossenen Luft, Kaltflammenoxidation des entstandenen Bre nge- misches vor. Der Betrag des Temperaturzuwachses und der Zeitmoment der Erreichung des maximalen Temperaturwertes charakterisieren die Klopffestigkeit des Motorenkraftstoffs.
Mit der a nehmenden Klopffestigkeit der Kraftstoffprobe nimmt der Temperaturzuwachs zu, während die f' die Erreichung des maximalen Temperaturwertes erforderliche Zeit kürzer wird (US PS 373 810, G01L 23/22, 1973).
Die auf der Untersuchung von Kaltflammenprozessen beruhenden Verfahren und Einric tungen besitzen eine Reihe von Vorteilen: sie sind relativ billig, die Anwendung derselben setzt den Verbrauch einer geringen Kraftstoffmenge voraus, sie lassen sich unschwer in ein technologis hes Schema zum Testen der Produkte in technologischem Strom eingliedern sowie im Rahmen ines automatischen Steuersystems verwenden, weisen aber einen erheblichen Nachteil auf : die Kraftstoffprüfung findet unter Bedingungen statt, die den Betriebsbedingungen des Motors sehr fern sind. Im Motor findet das Klopfen während der Verbrennung des Kraftstoffes statt, während es im genannten Verfahren zur Verbrennung überhaupt nicht kommt.
Mit diesem Verfahren lassen sich lediglich jene Erscheinungen untersuchen, die am Kraftstoff während der Vorbereitung zur Verbrennung zutage treten, also nur die Vorflammenprozesse. Der Unterschied zwischen den Verbrennungsbedingungen des Kraftstoffes im Motor und den Prüfungsbedingungen desselben nter Bedingungen der Kaltflammenoxidation schränkt die Möglichkeit dieses Prüfverfahrens ein. Das genannte Verfahren liefert zufriedenstellende Ergebnisse beim Testen von homogenen Kra toffproben bekannter Zusammensetzung bei unwesentlichen Änderungen derselben, beispielsweise beim Verlassen der technologischen Anlage. Ist dagegen die Zusammensetzung des Kraftstoffes nicht bekannt, so können die Prüfungsergebnisse unzuverlässig sein.
Darüberhinaus lässt sic mit Hilfe des genannten Verfahrens die Effektivität von Antiklopfmitteln praktisch nicht ermitteln, weil
<Desc/Clms Page number 2>
der Wirkungsmechanismus derselben vollkommen verschieden ist, sodass ihre Effektivität anhand der Kaltflammenprozesse nicht beurteilt werden kann. Daher empfiehlt es sich, das genannte Verfahren für die Kontrolle von Vermischungsprozessen zu verwenden, bei denen keine Antiklopfmittel, insbesondere Bleitetraethyl angewendet werden (Clinton R.M., Puzniak T.J. Gulf Research develops continuous-process octane analyzer. Oil and Gas Journal, 1975,73, Nr. 16, SS. 77 - 82).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Bestimmung der Klopffestigkeit von Motorenkraftstoffen unter dem Betrieb von Verbrennungsmotoren angenäherten Bedingungen zu entwickeln.
Das technische Resultat, das infolge der Realisierung der Erfindung erzielt werden kann, besteht in einem erhöhten Zuverlässigkeitsgrad der Bestimmung der Klopffestigkeit, Erweiterung des Anwendungsgebietes derselben, insbesondere für die Beurteilung der Effektivität von Antiklopfmitteln, vereinfachter Bestimmungsmethodik, Verkürzung der Prüfungsdauer und Senkung des Verbrauchs von zu prüfendem Kraftstoff, Reduzierung von Abmessungen und Kosten von jeweiligen Ausrüstungen sowie in erleichterter Eingliederung der erfindungsgemässen Einrichtung in den Strom der technologischen Anlage sowie in das jeweilige automatische Steuersystem.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Verfahren der eingangs genannten Art zur Bestimmung der Klopffestigkeit von Motorenkraftstoffen, welches Thermostatierung eines Reaktionsbehälters konstanten Volumens, Zuführung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in denselben sowie Zerstäubung des Gemisches bei Überdruck einschliesst, erfindungsgemäss das Brenngemisch gezündet und die Klopfstärke anhand der Höhe des von einem im Reaktionsgefäss installierten Kopfsensor erzeugten Signals bestimmt wird.
Die erfindungsgemässen Verfahren und Einrichtung gestatten es, die Klopffestigkeit des Kraftstoffes anhand der Klopfstärke eines Brenngemisches zu bestimmen, das im Reaktor durch eine Funkenentladung entzündet wird. Die Klopfstärke charakterisiert die Klopffestigkeit des Kraftstoffes : je höher die Klopfstärke, umso geringer ist die Klopffestigkeit. Die Klopfstärkendaten erhält man vom im Reaktionsgefäss installierten Klopfsensor.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens nach einer der Varianten kann vorteilhafterweise die Thermostatierung des Reaktionsgefässes mit Hilfe eines elektrischen Luft-Thermostatierungssystems erzielt werden.
Bei der anderen Variante der Durchführung der Bestimmung der Klopffestigkeit von Motorenkraftstoffen gemäss der Erfindung kann die Thermostatierung des Reaktionsgefässes mit Hilfe eines elektrischen Flüssigkeits-Thermostatierungssystems erzielt werden. Als Kühlflüssigkeit kann im elektrischen Flüssigkeits-Thermostatierungssystem beispielsweise destilliertes Wasser oder Ethylenglykol verwendet werden. Die Auswahl des Kühlmittels geschieht während der Erarbeitung der Prüfungsmethodik, wobei die Kühlflüssigkeit während der Prüfung in siedendem Zustand ist.
Die Bedingungen der Kraftstoffprüfung können in beiden Varianten in Abhängigkeit von der Klopffestigkeit des jeweiligen Kraftstoffes durch Ändern des Luftdrucks und der Grösse der in das Reaktionsgefäss zugeführten Kraftstoffdosis genauer festgelegt werden
Dabei kann für jeden Vergleichskraftstoff und jeden zu prüfenden Kraftstoff bei gegebenem Luftdruck die Kraftstoffdosis gewählt werden, die eine maximale Klopfstärke gewährleistet. Den gegebenen Luftdruck bestimmt man, indem man den Luftdruck so lange ändert, bis beim zu prüfenden Kraftstoff eine Klopfstärke erzielt worden ist, welche gemäss der festgelegten Prüfmethodik genormt ist, wobei man bei diesem Luftdruck den zu prüfenden Kraftstoff mit dem Bezugskraftstoff vergleicht.
Unter der Einwirkung der komprimierten Luft wird die Kraftstoffdosis aus der Kraftstoffanlage verdrängt, danach zerstäubt und mit der in der Mischkammer enthaltenen Luft vermischt, durch ein Heizelement auf die vorgeschriebene Temperatur erhitzt und in das Reaktionsgefäss eingepresst, wo der Kraftstoff durch einen elektrischen Funken gezündet wird. Man beurteilt die Klopfstärke anhand der Höhe des maximalen vom Klopfsensor kommenden Signals, das infolge der detonationsartigen Verbrennung des Kraftstoffs im Reaktionsgefäss entsteht, sowie anhand des Zeitmoments der Erreichung des Signalmaximums nach der veranlassten Funkenentladung.
Zur Beurteilung der Klopfstärke dient ein Klopfsensor, als welchen die Urheber einen magnetostriktiven Sensor verwendeten. Die Funktion des magnetostriktiven Klopfsensors beruht auf dem magnetostriktiven Effekt. Unter der Einwirkung von detonationsbedingten Stosswellen findet eine Vibrationsverformung eines magnetostriktiven Stabes statt, wobei in der Stabwicklung eine der Klopfstärke proportionale elektrische Spannung entsteht. Diese Spannung wird von einem Oszillo-
<Desc/Clms Page number 3>
graphen bzw einem anderen Messgerät registriert, wonach man anhand der Höhe derselbe die Klopfstärke abschätzt. Allerdings stellt der magnetostriktive Klopfsensor kein ausschliesslich zu benutzendes Mittel zum Messen der Klopfstärke dar.
Zu demselben Zweck kann beispielsweis ein Piezosensor verwendet werden, der unter der Einwirkung von detonationsbedingten Stoss ellen ebenfalls ein entsprechendes elektrisches Signal erzeugt.
Die Temperaturen des Reaktionsgefässes und des Kraftstoff-Luft-Gemisches vor dem Ein res- sen des letzteren in das Reaktionsgefäss werden während der Erarbeitung der Prüfmethodi gewählt und im weiteren nicht mehr verändert. Nach der Verbrennung des Kraftstoffs im Reak onsgefäss wird ein Auslassventil geöffnet und werden die Verbrennungsprodukte nach aussen abge ührt, wonach das Reaktionsgefäss mit reiner Luft verblasen und ein neuer Prüfzyklus eingeleitet wirc.
Die Betätigung der Ventile sowie die Steuerung der Zündung bzw der Prüfzyklen geschieht mit Hilfe eines Programmiergerätes
Das erfindungsgemässe Verfahren wird in einer Einrichtung zur Bestimmung der Klopffest gkeit von Motorenkraftstoffen realisiert, die ein Reaktionsgefäss, das mit Thermostatierungsmitteln versehen ist und ein Einlassventil und ein Auslassventil aufweist, bei welcher erfindungsgemäss das Reaktionsgefäss als Stahlzylinder ausgeführt ist, in welchem eine Zündkerze und ein gegenüberr der Zündkerze angeordneter Klopfsensor installiert sind.
Zur Durchführung der Bestimung nach der ersten Variante kann als Thermostatierungs ittel für das Reaktionsgefäss an diesem ein Heizelement vorgesehen sein, wobei das Reaktions efäss zusätzlich mit einem Luftkühler und mit Kontroll- und Steuersystemen versehen ist.
Bei der zweiten Variante verwendet man eine Einrichtung, die ein Reaktionsgefäss in Form eines stählernen Zylinders enthält, der mit einem Ein- und einem Auslassventil, einer elektrischen Zündkerze und einem gegenüber der letzteren angeordneten Klopfsensor ausgestattet ist. Zu Aufrechterhaltung des vorgeschriebenen Wärmezustands im Reaktionsgefäss kann als Thermo atie- rungsmittel für das Reaktionsgefäss ein von Kühlflüssigkeit durchströmter Kühlmantel vorgesehen sein, wobei im Flüssigkeitskreislauf für die Kühlflüssigkeit ein Heizelement, ein Dampfkonden ator, ein Flüssigkeitspegelmessglas und ein Kontrollthermometer vorgesehen ist.
Als Kühlflüssigkeit können je nach der bei der Erarbeitung der Prüfmethodik getroffenen ahl beispielsweise destilliertes Wasser bzw. Ethylenglykol verwendet werden, wobei die Kühlfüss gkeit während der Prüfung siedend bleibt.
Das Thermostatierungssystem ausgenommen, ist die Einrichtung nach den beiden Varianten die gleiche.
Die erfindungsgemässen Verfahren und Einrichtung gestatten es, die Klopffestigkeit eines raftstoffs anhand der Klopfstärke des im Reaktor durch eine Funkenentladung entzündeten Bre nge- misches zu bestimmen. Die Klopfstärke charakterisiert die Klopffestigkeit eines Kraftstoffes: je höher die Klopfstärke, umso geringer ist die Klopffestigkeit. Die Klopfstärkendaten erhält ma von einem im Reaktor installierten Klopfsensor.
Die vorerwähnten Vorteile sowie die Besonderheiten der vorliegenden Erfindung sind durchdie nachstehend angeführte beste Ausführungform der Erfindung sowie anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert.
Das Verfahren und die Einrichtung werden anhand der nachstehend angeführten Zeichnungen erläutert. Fig 1 zeigt eine schematische Darstellung der Einrichtung mit einem elektrischen LuftThermostatierungssystem, Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Einrichtung mit einem elektrischen Flüssigkeits-Thermostatierungssystem, Fig. 3 gibt die Klopfkennlinien von n-Hepta bei der Prüfung unter einem Druck von 3 at und bei einer Temperatur von 150, 210 und 265 C wieder, Fig. 4 veranschaulicht die Klopfkennlinien von Isooctan und n-Heptan bei der Prüfung unter inem Druck von 3 at und bei einer Temperatur von 210 C. In Fig. 5 sind die Klopfkennlinien vor Isooctan bei der Prüfung unter einem Druck von 10 at und bei einer Temperatur von 305 C dargestellt.
In Fig. 6 sind die Klopfkennlinien eines reinen Gemisches von Isooctan und n-Heptan owie eines Gemisches mit einem zugesetzten Antiklopfmittel (Bleitetraethyl) wiedergegeben.
In Fig. 3 - 6 und in der Tabelle sind die Signalrecords vom magnetostriktiven Klopfsens bei der Verbrennung verschiedener Kraftstoffe angeführt. Die Versuche fanden in einem zylindrischen stählernen Reaktor mit einem Innendurchmesser von 60 mm und einer Länge von 145 mm statt. Die Temperaturen wurden mittels eines im Innern des Reaktionsgefässes installierten Th rmopaares bestimmt.
<Desc/Clms Page number 4>
Den Kern der Einrichtung bildet ein stählerner zylindrischer thermostatierter Reaktor 1 mit einem Innendurchmesser von 40 - 100 mm und einer Länge von 60 - 200 mm (Fig. 1 und 2). Die Reaktortemperatur wird mit Hilfe eines elektrischen Luft-Thermostatierungssystems (Fig. 1) bzw. eines elektrischen Flüssigkeits-Thermostatierungssystems (Fig. 2) aufrechterhalten.
Das elektrische Luft-Thermostatierungssystem (Fig. 1) besteht aus einem Heizelement 2, einem Thermopaar 3, aus von einem Lüfter angeblasenen Kühlrippen 4 sowie einem Gerät 10 zur Regelung und Kontrolle der Reaktortemperatur.
Das elektrische Flüssigkeits-Thermostatierungssystem (Fig. 2) besteht aus einem Kühlmantel 34 am Reaktor 1, einem Kondensator von Kühlflüssigkeitsdämpfen 35, einem Heizelement 36, einem Kontrollthermometer 10' und einem Messglas 11. Im übrigen sind die beiden Ausführungsformen der Einrichtung einander gleich. Am oberen Reaktorboden sind Ein- und Auslassventile 5 und 7 sowie eine von einer Einheit 21 gespeiste Zündkerze 6 angeordnet. Am unteren Boden ist ein Klopfsensor 8 angebracht, der mit einem Registriergerät 9 verbunden ist.
Die benötigte Menge von zu prüfendem bzw. vom Vergleichskraftstoff wird über einen Umschalthahn 31 zugeführt, vom Zuteiler 13 dosiert und in den Mischer 19 zur Bildung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches eingeführt, das über einen Vorwärmer 20 in den Reaktor gelangt. Die Temperatur des Gemisches wird innerhalb einer Spanne von 500 - 200 C mittels eines Thermopaares 29 und eines Reglers 30 kontrolliert und gesteuert.
Die Luft wird in den Mischer und in den Reaktor aus einer Luftleitung zugeführt, die aus einem Behälter 25, einem Druckminderventil 24, einem Aufnehmer 23, aus Ventilen 14 und 17 sowie aus einer kleinen Druckluftflasche 16 zum Verblasen des Reaktors besteht. Der Behälter 25 stellt entweder eine Druckluftflasche (150 at) oder eine Flasche dar, in die die Luft von einem eigenen Verdichter gepumpt wird. Die Flasche 16 besitzt einen Inhalt von 0,2 -1 I, der Aufnehmer 23 - 2 -10 I.
Die Luft strömt in die Flasche 16 über ein Druckminderventil 27, das auf einen Druck von 2 - 3 at eingestellt und mit der Luftleitung bis zum Ventil 17 verbunden ist, und tritt über ein dem Ventil 17 nachgeordnetes Ventil 28 aus.
Der zu prüfende Kraftstoff und der Vergleichskraftstoff sind in den Gefässen 32 untergebracht, aus welchen der jeweilige Kraftstoff über den Umschalthahn 31 im Selbstfluss zuströmt.
Die Kraftstoffprüfung erfolgt auf die nachstehend beschriebene Weise. In der Ausgangsstellung sind die Ein- und Auslassventile 5 und 7 geöffnet, die Ventile 14,17 und 28 aber geschlossen. Luft und Kraftstoff gelangen nicht in den Reaktor, aber der über den Hahn 31 mit einem der Gefässe 32 verbundene Zuteiler 13 ist mit dem Kraftstoff aus diesem Gefäss gefüllt. Nach dem Einstellen der erforderlichen Reaktortemperatur und dem Aufbau des erforderlichen Druckes im Arbeitsaufnehmer 23 schliesst man gleichzeitig das Auslassventil 7 und öffnet das Ventil 17. Hierbei geht das Ventil 14 unter der Einwirkung des Luftdruckes in die untere Stellung über, der Zuteiler wird von der Kraftstoffleitung isoliert und mit der Luftleitung verbunden.
Es findet das Einspritzen des KraftstoffLuft-Gemisches in den Reaktor statt, wobei der Kraftstoff zerstäubt wird, verdampft, vermischt sich mit der Luft, wird erhitzt und bildet ein Brenngemisch. Nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls schliessen sich die Ventile 5 und 17 gleichzeitig, das Ventil 28 aber wird geöffnet und das Brenngemisch von einem von der Zündkerze 6 erzeugten elektrischen Funken gezündet.
Infolge der Verbrennung des genannten Gemisches kommt es zum Klopfen, dessen Stärke von der Klopffestigkeit des zu prüfenden Kraftstoffs abhängt. Das vom Klopfsensor 8 gelieferte elektrische Signal gelangt in ein Registriergerät 9, an dem die Parameter desselben fixiert werden: Höhe des Maximalwertes des infolge der detonationsartigen Verbrennung des Kraftstoffs im Reaktor aufgebauten Signals und der Zeitmoment der Erreichung dieses Maximalwertes nach der Auslösung des Zündfunkens. Während der Erarbeitung der Prüfungsmethodik wird ferner entschieden, welcher Wert beim Vergleich des zu. prüfenden Kraftstoffs mit den Eichkraftstoffen zugrundezulegen ist : Maximalwert des Signals oder das Verhältnis dieses Maximalwertes zum Zeitmoment der Erreichung desselben.
Nach der erfolgten Verbrennung des Gemisches öffnet sich das Auslassventil 7, über welches dann die Verbrennungsprodukte aus dem Reaktor ausgestossen werden. Die Öffnungszeit des Auslassventiles beträgt 0,5 - 2 s nach der erfolgten Spannungszuführung zur Zündkerze. Nach Ablauf von 1 - 3 s nach der Öffnung des Auslassventiles 7 öffnet sich das Einlassventil 5, wonach das Verblasen des Reaktors mit der reinen Luft aus der Flasche 16 stattfindet. Die Verblasedauer des Reaktors beträgt 1 - 3 s. Das Ventil 28 wird geschlossen. Normalerweise bleibt das Ventil 28
<Desc/Clms Page number 5>
geschlossen, so dass in der Flasche 16 der vorgeschriebene konstante Druck vorliegt. Die Ein- und Auslassventile 5 und 7 bleiben geöffnet. Damit wird der Zyklus beendet.
Dadurch, dass der Druck in der Luftleitung bis auf den atmosphärischen abnimmt, geht das Ventil 14 des Zuteilers in die obere Stellung über. Der Zuteiler wird dabei von der Luftleitung isoliert und mit der Kraftstoffleitung in Verbindung gesetzt.
Ein neuer Zyklus setzt damit ein, dass der Zuteiler mit Kraftstoff gefüllt wird. Hierbei baut sich im Zuteiler dank des geöffneten Zustands der Ventile 5 und 7 atmosphärischer Druck auf. Die ausendauer zwischen den Zyklen wird während der Erarbeitung der Prüfmethodik auf dem Versuchswege bestimmt.
Die Betätigung der Ventile, die Steuerung der Zündung und der Prüfzyklen geschieht m ttels eines Programmiergerätes 22. Der Verlauf der Kraftstoffprüfung ist im wesentlichen der stand rdisierten Methodik der Oktanzahlbestimmung auf Motorprüfanlagen ähnlich.
Die Abmessungen des Reaktors sowie der anderen Baugruppen werden während der abschliessenden Ausfeilung der Konstruktion der erfindungsgemässen Einrichtung endgültig festgelegt, wodurch optimale Prüfergebnisse zu sichern sind.
Während der Erarbeitung der Prüfmethodik wählt man die Wärmeführung sowie die opfstärke, bei der die zu testende Kraftstoffprobe mit dem Eichkraftstoff verglichen wird, es werden auch Zeitabstände zwischen den einzelnen Operationen festgelegt.
Der Luftdruck für jede zu testende Kraftstoffprobe wird je nach der Klopffestigkeit derselben während der Prüfung gewählt, derart, dass die Klopfstärke über die Grenzen der gemäss der Prüfmethodik vorgesehenen Werte nicht hinausgehen würde. Dabei wird für einen jeden Luftdruck eine solche Kraftstoffdosis gewählt, die eine maximale Klopfstärke gewährleistet.
Die Erfindung wird ferner anhand der nachstehend angeführten Beispiele erläutert.
Beispiel 1.
In Fig. 3 sind die Prüfergebnisse von n-Heptan bei einem konstanten Druck von 3 at, aber bei verschiedenen Temperaturen 150,210 und 265 C angeführt. Mit der zunehmenden Temperatur wird der Verbrennungsprozess härter, und das vom Klopfsensor gelieferte Signal wird schlagartig stärker.
Beispiel 2.
Um die Überzeugung zu gewinnen, dass man wirklich ein Klopfen beobachtet, unterzog man Isooctan und n-Heptan einer Prüfung unter identischen Bedingungen. Es ist bekannt, dass sich Isooctan vom n-Heptan nur durch eine erhöhte Resistenz gegenüber dem Klopfen untersch idet.
In Fig. 4 sind die Records von Oszillographenanzeigen wiedergegeben, die mit den Prüfe geb- nissen von Isooctan und n-Heptan übereinstimmen. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, besitzt die dem Isooctan-Signal entsprechende Kurve eine stetige Form, während das Signal vom n-Heptan eine scharfe hohe Spitze aufweist, was ein untrügliches Zeugnis vom eingetretenen Klopfen ist.
Beispiel 3.
Das Verfahren und die Einrichtung gestatten es, einen Klopfeffekt auch bei der Isoo tanprüfung, allerdings unter härteren Bedingungen (bei einem Luftdruck von 10 at und einer Te pe- ratur von 305 C) zu erzielen. Die gewonnene Kurve ist in Fig. 5 angeführt.
Mit dem Ziel einer zweckgerechten Auswertung von Daten über die Änderung der Klopfs ärke in Abhängigkeit von der jeweiligen Zusammensetzung des Kraftstoffes führt man reihenweise Prüfungen von Kraftstoffen mit folgenden Verhältnissen von Isooctan und D-Heptan (%) d rch: 67 : 33 ; 75 : 25 ; 85 : 15 ; 100 0.
Tabelle (Prüfungsbedingungen: Druck 3 at, Temperatur 260 C)
EMI5.1
<tb>
<tb> Isooctangehalt <SEP> im <SEP> Gemisch <SEP> mit <SEP> n-Heptan <SEP> 67 <SEP> 75 <SEP> 85 <SEP> 100
<tb> Klopfstärke <SEP> (in <SEP> konventionellen <SEP> Einheiten <SEP> - <SEP> 5. <SEP> 4.8 <SEP> 4.4 <SEP> 1.3
<tb>
EMI5.2
EMI5.3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<Desc/Clms Page number 6>
Die Tabellendaten bezeugen, dass die Klopfstärke mit zunehmendem Isooctangehalt in der zu testenden Kraftstoffprobe abnimmt, anders gesagt, ermöglicht es das Verfahren, die Klopffestigkeit eines Kraftstoffs gemischter Zusammensetzung sicher zu beurteilen.
Beispiel 5.
Zur Gewinnung von Daten über die Änderung der Klopfstärke von Kraftstoffen dank der Anwendung von Antiklopfmitteln führt man eine Prüfung von Mischungen von 75% Isooctan mit 25% n-Heptan in Reingemisch bzw. mit Zugabe von Bleitetraethyl im Verhältnis von 1 ml TEL je 1 I Kraftstoff durch. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, besitzt die Klopfkennlinie mit TEL-Zugabe zum Unterschied von reinem Gemisch eine abgeschnittene Spitze. Also gestattet es das Verfahren, die Klopffestigkeit von Kraftstoffen mit zugesetzten Antiklopfmitteln zu beurteilen.
Der Kraftstoffverbrauch für eine Messung beträgt je nach Luftdruck 0,05 - 0,3 ml. Demnach macht der maximale Kraftstoffprobenverbrauch beispielsweise für 20 Messungen nicht mehr als 6 ml aus. Dank derartig geringem Kraftstoffprobenverbrauch können sämtliche Schwierigkeiten bei der Auslastung von Mikropilotanlagen mit Kraftstoffprüfungen abgeschafft werden.
Beim Einsatz eines Funktionsmusters des Messgerätes, manuellen Steuern desselben und Registrieren der Prüfergebnisse dauert ein voller Zyklus einer Messung nicht länger als 30 s. Beim Einsatz eines industriellen Musters des Messgerätes, automatischen Steuern und Registrieren der Prüfergebnisse lässt sich diese Zeit bis auf einige Sekunden verkürzen.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die erfindungsgemässen Verfahren und Einrichtung können in der Erdölverarbeitungsindustrie und in der Erdölchemie sowie bei der Durchführung von praktischen Analysen während der Forschungs- und Prüfarbeiten zur Bestimmung der Klopffestigkeit von Kraftstoffen unterschiedlicher Zusammensetzung, darunter von jenen mit zugesetzten Antiklopfmitteln und verschiedenen Komponenten angewendet werden. Die erfindungsgemässe Einrichtung ist mit einem Programmiergerät ausgestattet, wodurch sie in den Strom einer technologischen Anlage bzw. in ein automatisches System problemlos eingegliedert werden kann. Für einen Fachmann auf diesem Gebiet sind auch weitere Möglichkeiten und Vorteile der angemeldeten Erfindung erkennbar.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Bestimmung der Klopffestigkeit von Motorenkraftstoffen, das Thermostatie- rung eines Reaktionsgefässes konstanten Volumens, Zuführung in dasselbe eines Kraft- stoff-Luft-Gemisches und seine Zerstäubung bei Überdruck einschliesst, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Brenngemisch im Reaktionsgefäss gezündet und die Klopfstärke anhand der Höhe des von einem im Reaktionsgefäss installierten Klopfsensor erzeugten Signals bestimmt wird.