Принцип работы IQT

В основу работы установки IQT заложен принцип определения задержки воспламенения сжиганием в камере постоянного объёма (CVCA). «Сердцем» установки служит нагреваемая камера, в которую под давлением, при помощи калиброванной форсунки впрыскивается образец топлива объёмом порядка 0,1 мл. Момент впрыска топлива регистрируется при помощи датчика хода иглы форсунки. Под действием высокой температуры (~560 °C) и давления (21 бар) происходит воспламенение топливно-воздушной смеси в камере прибора. Однако, воспламенение топлива происходит не сразу, а по истечению некоторого времени, называемого задержкой воспламенения (ID). Воспламенение топлива сопровождается резким нарастанием давления, которое отмечается соответствующим датчиком. Графики изменения давления в камере и хода иглы форсунки приведены на рис. 1.

Фактически в установке IQT воспроизводится цикл работы четырёхтактного дизельного двигателя:

(1,2) Впуск и сжатие. Открывается клапан, в камере сгорания создаётся давление. После того как закрывается впускной клапан, происходит впрыск топлива через форсунку.

(3,4) Расширение и выпуск. После распыления топлива в горячем воздухе оно воспламеняется, что приводит к росту давления в камере. После сгорания топлива открывается выпускной клапан и происходит отвод продуктов сгорания и продувка камеры.

Единственное отличие заключается в том, что в работе дизельного двигателя давление в цилиндре создаётся за счёт хода поршня, а в установке IQT используется внешний источник давления – баллон со сжатым воздухом.

Задержка воспламенения является однозначной характеристикой воспламеняемости топлива и связана с цетановым числом (DCN) по следующей корреляционной формуле:

 

DCN=4,460+186,6/ID (ГОСТ Р ЕН 15195)

 

Таким образом, чем меньше задержка воспламенения, тем выше цетановое число топлива, и наоборот.

Установка IQT состоит из следующих основных узлов:

  1. Камера сгорания имеет цилиндрическую форму и снабжена с двух сторон торцевыми заглушками, в которых установлены датчик давления и распылительная форсунка. На боковой поверхности камеры имеются два отверстия, снабжённые клапанами и служащие для подачи воздуха и отвода газов сгорания. В стенки камеры вмонтированы нагревательные элементы и измерительные термопары, служащие для нагрева и поддержания температуры внутри камеры, наружная поверхность камеры покрыта слоем термоизоляции.
  2. Циркуляционная система охлаждения служит для поддержания температуры распылительной форсунки и датчика давления и предохраняет от перегрева. Встроенная система охлаждения установки IQT полностью автономна и продолжает работать даже после отключения электропитания.
  3. Топливная система содержит резервуар для пробы и насос высокого давления с пневматическим приводом, который обеспечивает прецизионное дозирование топлива в камеру сгорания. Насос имеет два дренажных крана, при помощи которых осуществляется удаление пробы и промывка топливной системы перед выполнением нового испытания.
  4. Система снабжения газами (воздух, азот) выполнена в виде двух блоков, первый служит для первичного понижения давления и подключается непосредственно к баллонам с газами, а второй блок размещается около установки IQT и предназначен для точного регулирования давления газов. Для безопасной работы блоки оснащены автоматическими предохранительными клапанами.
  5. В системе управления  используется встроенный компьютер с операционной системой Windows и специализированным программным обеспечением. Программное обеспечение имеет функции управления параметрами испытания, калибровки, а так же сбора и обработки данных. Встроенная база данных обеспечивает удобный доступ к результатам измерения, а специальный алгоритм отслеживает правильность результатов. В пакет ПО так же входят специальные утилиты для диагностики и настройки компонентов установки IQT.
  6. Источник бесперебойного питания служит для защиты установки на случай непредвиденных отключений электропитания или перебоев электроснабжения. Источник бесперебойного питания имеет достаточную мощность для завершения безопасного завершения работы установки.

 

Точность определения цетановых чисел при определении на установке IQT:

Рассчётное цетановое число (DCN)

Пределы

повторяемости (r)

Пределы

воспроизводимости (R)

34 0,85 2,21
40 0,85 2,56
45 0,85 2,85
50 0,85 3,4
55 0,85 3,43
61 0,85 3,78