CFRF5柴油十六烷值机机构原理论述

1、CFRF-5柴油十六烷值机结构原理论述概述：我国石化行业目前所使用的测试车用柴油燃料十六烷值的发动机，基本上都是采用美国Wauksha公司生产的CFRF-5发动机。CFRF-5是美国早年成立一个专门研究和开发燃油燃料的一个专门机构。 经过大量的试验及不断的设备改进、论证，使CFRF-5发动机能够作为一个标 准专用的试验机，得到世界各国的认可。十六烷值是柴油燃料在压燃式发动机点火延迟特性的度量。柴油燃料这 一重要指标对柴油发动机的启动、运行中的粗暴燃烧以及烟度的排放等影响 很大。所以必须对炼油装置生产的车用柴油进行调合。调合后的柴油必须依据 十六烷值机在标准条件下测试的数据作为出厂依据。1 .十六烷值法柴油燃料测定设备是一个专门设计用来测试柴油燃料十六烷值 的CFR柴油发动机。它是一个压燃式单缸四冲程循环、燃油间接喷射、可 变压缩比的发动机。发动机的飞轮通过皮带与安装在底板滑动座块上的同 步励磁功率吸收电动机轴轮相连。这个电动机的作用是启动发动机，并且 在发动机运行时保持转速恒定在规定的围（900+9转）。它的燃烧部分由一个独特设计的汽缸/汽缸头，安装在48D曲轴箱 之上。独特设计的圆柱

2、形预燃室。预燃室通过涡流通道与主燃烧室相通，在预燃室中安装有可变压缩比的塞体，这个塞体由位于一段的手轮机构控制。大手轮的转动力作用在压缩比塞上，使之移进或移出预燃室。从而使发动机在运行过程中压缩比得以改变2 .燃油供应系统三个标准燃油杯被精确的安装在燃油喷射泵入口上方。将样 品燃油或标准燃油导入燃油杯中，被选定的燃油通过选择阀选择输送到燃 油喷泵入口（低压油路）。经燃油喷射泵活塞压缩后生成高压燃油（1500 磅英尺、10.3Mpa）压力，顶开燃油输出阀经过高压油路，输送到安装在预 燃室一侧的喷油器总成中。并通过喷油嘴将高压燃油定时喷入预燃室中， 在压缩比塞的控制下压缩氧化自燃产生爆震燃烧。在燃油喷射泵处安装有调节燃油流量比的千分尺支架，千分尺刻度的设 置，可使燃油泵螺旋活塞。在压缩冲程中堵住溢流口时间长短。从而改变 燃油进入喷油嘴的量，燃油流量比设置为1 3ml/min，调节千分尺刻度 的动作使发动机燃油消耗得以定量。在燃烧喷油泵体上还集成安装有喷油定时可调装置。喷油定时千分尺与燃 油流量比千分尺并肩安装在一个支架上。调节定时千分尺刻度可改变喷油 嘴活塞底部的凸轮与曲轴箱中气门定时齿轮

3、所带动的凸轮相接触的角度， 使之能在发动机压缩冲程上止点前13 曲轴转角处，高压燃油将喷油泵的输出阀打开。通过喷油器中的喷油嘴针 阀向预燃室中喷油。3 .点火延迟和喷油提前角的监测。由安装在汽缸头上部的两个电磁 传感器实现。电磁传感器将压力和机械伸缩间隙变化转换成电信 号。两光学传感器安装在发动机飞轮一侧。用来监测燃油循环的 变化及曲轴角所处的位置。四个传感器信号通过电缆输送到十六烷计，在那里以数字的方式显示。上部看窗显示压缩冲程喷油提前13，下部看窗显示点火延迟13曲轴转角。这两组数字是十六烷值机所测柴油燃油的重 要数据。燃烧后的废气通过弯曲伸缩岐管排放到调压室在那里冷却、消 音、除尘后通过管线排放到室外。曲轴箱侧门位置安装有一个自动排气系 统，俗称呼吸阀，又叫单向阀。它的作用是将曲轴箱中产生不希望的气体 排出曲轴箱，使曲轴箱形成一个小的正真空度，曲轴箱外面的气体无法进 入曲轴箱。曲轴箱中的润滑油加热采用环形电加热器，安装在曲轴箱壳体底部的下面。由仪表面板下部的恒温开关控制(135 F 15F)发动机的空气进气歧 管上方安装有电加热器，对进气温度进行加 热。由安装在仪表面板上的温 控

4、仪精确控制150F 1F(66 C 0.5 C)加热器功率500W十六烷值发动机的结构及其组成可变压缩比手轮调节总成燃油喷射泵及喷油器喷油嘴总成电气控制及仪表总成.空气吸入结构：当四冲程发动机在进气冲程状态时，汽缸中的活塞在曲轴及连杆的作用下向下运动，进气门打开，汽缸中产生抽力，将新鲜空气从进气管经过滤加热后吸入汽缸中。在压缩冲程状态时进气门和排气门关闭，活塞上行对进入汽缸中的空气进行压缩，使汽缸中的空气生成高温高压气体，大约温度在300-500 C左右。在作功冲程中， 进/排气阀关闭，燃油喷射泵将选定的燃油流量比13ml/min压缩成高压 燃油并在喷油定时的控制下在发动机工作在压缩冲程上止点前13曲轴转 角时，通过喷油嘴向预燃室喷油，进入预燃室中的雾状燃油与气缸中产生 的高温高压空气充分混合氧化燃烧而产生爆震，此时必须通过调节大手轮 千分尺与标度尺的刻度设置来获得点火延迟13曲轴转角。发动机曲轴每转动两周720完成一个循环四冲程。排气冲程状态时排气 门打开，活塞在汽缸中向上运行，将汽缸中的废气排出。发动机在热机及 平衡状态时进/排气门间隙0.008in，发动机在冷机状态时进气门间隙

5、0.004in，排气门间隙 0.014in。 .传动机构：三相供电额定电压380VAC电动机功率一般为12KW左右，带有壳体过温保 护开关，一般电动机壳体温度不应超过90C，电机的转速为1500转，两 根连接发动机飞轮的传输皮带，皮带松紧可通过底板滑动座块螺栓来调节 .安全保护系统：CFRF-5发动机设计有三个安全保护系统。润滑油压力低油压保护、冷凝器冷却液超高温保护、拖动电机壳体超温保护。这三个保护系统形成 连锁，在发动机运行过程中这三个保护系统只要有一个产生动作，都将使 发动机停止工作。 .燃油保护切断系统：它是一个电磁线圈。弹簧及连杆控制一个电磁阀，当发动机运行时出现断相、断电时切断燃油，阻止发动机产生超速运行。 .可变压缩比手轮调节总成：这是十六烷值发动机的重要部件，压缩比的改变及点火延迟的发生等。点 火延迟13 曲轴转角时用来确定手轮千分尺读数，手轮读数是用来计算十 六烷值数值的关键数据。所以对这个机构总成 的操作是每个操作人员的主 要任务。对这个总成的了解是操作人员必须掌握的。手轮总成安装在汽缸头预燃室中，与喷油器中的喷油嘴相对。它由锁紧小 手轮、压缩比塞调节大手轮、支撑轴

6、、锁紧丝杆、膨胀塞、锁紧垫圈、千 分尺、标度尺等组成。手轮读数千分尺与标度尺的基础标定：A-拆下传感器(爆震)从传感器螺纹处观察膨胀塞的断面应与传感器的 螺纹对齐。也可以用直尺测量，此时调节手轮千分尺读数：1.000，也 可以热机时用压缩压力表来确定手轮读数1.000喷射器喷油嘴总成：喷射器总成是十六烷值机另一个重要部件。它是完成燃油雾化的主要工 具，它有独特的冷却系统，有规定的开启压力1500psi ( 10.3MPA)。,控制电路及仪器仪表：三相五线制供电、动力电源三相380VAe单相电源115VAe面板左侧在急停 开关上方有两指示灯：低油压灯、超水温灯。急停开关的下部有进气温控 仪，面板右面是喷油点火延迟仪表及启动/运行/停止开关、进气加热开关、润滑油恒温开关。柴油十六烷值测试方法注：CFR F-5十六烷值测定设备可以理解为使用AS D 613测定十六烷 值的标准测试方法（最新版）。十六烷值是压燃式发动机所用柴油燃油点火延迟特性的度量。它还用于这 些产品的燃油规中。十六烷值与全围发动机性能的关系尚无很彻底的了 解，但是，这个值与发动机的启动、燃烧粗暴度、失火以及其它特性有 着一定

7、的关系。测试方法确定柴油燃油的测定使用0-100的十六烷值试验 性围。测试方法规定使用C FR F - 5测定设备。该产品由Dresser Industries发动机部独家制造，为单缸四冲程循环、变压缩比、间接喷射 式柴油发动机，安装在底板时，同时带有通过皮带相连的电动功率吸收电 机、合适的仪表以及控制装置。发动机在规定的压力、温度和转速等条件下运行并通过对三个参数的调节 实现对燃油燃烧性能的控制。这三个变量是：燃油流量比必须通过千分尺显示的喷油泵齿条位置的调节量而调节至13 毫升每分（mL/minute ） 喷油时间必须通过千分尺显示的连接在发动机凸轮轴和燃油喷射泵之间 的定时装置的调节量来设置为上止点前13度曲轴转角（13度BTD）喷油时间由安装在设备上的传感器通过监测喷油 器针阀的上升 并从而从喷嘴中喷射燃油的动作而实现。传感器信号为十六烷计的另一个 输入信号，显示形式为喷油提前角度数。必须将点火延迟设置为13度曲轴转角，表示燃烧在燃油喷射 到燃烧室之后13度时出现。点火延迟受压缩比变化的影响，压缩比的调节可通过手轮的转动实现，手轮对变压 缩比塞产生运动，使进入或移出预燃室。手轮

8、上带有一个千分尺，对变压 缩比塞的位置变化以0.001的增量进行测量。这个千分尺测量值称作手轮 读数。燃烧室中有一个暴露的磁致伸缩式传感器，这个传感器对 燃烧室中 燃油自燃等各种过程中压力的变化比（dp/dt ）进行监测。传感器信号传 输到十六烷计，并在那里启动探测回路，探测压力比因燃烧而出现的迅速 升高（dp/dt ）十六烷计同时显示喷油时间（喷油提前角）和点火延迟时间， 后一个表示的是从喷油到开始燃烧之间的时间。样本的测量通过对比测试 中得到的手轮读数与使用已知十六烷值的两种标准燃油混合物进行测试中 得到的手轮读数实现，其中标准燃油的手轮读数包括了样本测试中的手轮读数。各种燃油的使用顺序如下：A.将燃油导入燃油箱中，并选择向喷油泵和发动机传输燃油的那个油箱。B.将燃油流量比设置为13 mL/min。C.将喷油时间设置为13度BTDC。D.调节手轮（变压缩比塞），确立13度的点火延迟。E.发动机重新平衡后，记录手轮读数。供油次序如下：样本；第一标准燃油；第二标准燃油；第一标准燃油；样本；第二 标准燃油样本结果的计算涉及样本手轮读数与标准燃油混合物手轮读数的 线性插值；然后使用相同的比例确定样本十六烷值与标准燃油混合物的已知十六烷值之间的关系。

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