Вопрос

Октановое число жиров и масел в сравнении с дизельным топливом

Я пытаюсь понять, почему, помимо вязкости, так легко заменить дизельное топливо липидами (например, SVO, WVO). Я бы предположил, что у этих видов топлива разный октановый рейтинг и, следовательно, для их сгорания требуются разные значения температуры и давления. Почему взаимозаменяемость не является проблемой, если ожидается, что каждое топливо будет воспламеняться при том же давлении, которого достигает камера сгорания непосредственно перед верхней мёртвой точкой такта, а не на градус раньше или позже?



Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/18263/octane-rating-of-fats-and-oils-versus-diesel-fuel

8 Комментариев

  1. Подобно газу, цетановое число является химическим веществом и основным компонентом дизельного топлива.



    Материалы, используемые для производства значительного количества цетана (биодизеля), являются лишь альтернативным источником сырья для сырой нефти.


  1. Я считаю, что в вашем мышлении есть фундаментальный изъян. Момент воспламенения топлива зависит от того, когда оно (непосредственно) впрыскивается в камеру сгорания. Это определяет время воспламенения, а не цетановое число или какой-либо другой фактор, связанный с самим топливом. Есть и другие факторы, влияющие на скорость сгорания, например: форма поршня; форма камеры сгорания; количество впрыскиваемого топлива; степень сжатия; частота вращения двигателя (и другие). Именно поэтому можно менять топливо, не беспокоясь о моменте его воспламенения.



    РЕДАКТИРОВАТЬ: Отвечаю на некоторые ваши вопросы в комментариях:




    Если время сгорания зависит от момента впрыска, то в этот момент в камере должно быть достаточное давление. Если это так, то не должно ли давление в форсунках быть выше, чтобы топливо попадало в камеру?




    Да, оно намного выше, чем давление в камере сгорания в момент события. Некоторые системы впрыска работают при давлении около 44 000 фунтов на квадратный дюйм. На этапе сжатия в дизельном двигателе создаётся большое давление. Это сжатие приводит к сильному нагреву и повышению давления. В системе впрыска должно быть достаточное давление, чтобы преодолеть давление в цилиндре.




    Почему топливо не воспламеняется в системе впрыска под высоким давлением? Может быть, в камере сгорания слишком жарко?




    Потому что в трубопроводах нет кислорода, необходимого для горения.




    А что насчёт IDI? Они работают так же?




    Они работают по-разному. В них есть так называемая предварительная камера, в которой происходит смешивание топлива и воздуха. Топливо впрыскивается в предварительную камеру под гораздо более низким давлением. Процесс сгорания полностью контролируется моментом, когда сжатие выделяет достаточно тепла для воспламенения топлива. Затем смесь топлива и воздуха попадает в часть поршня, где происходит дальнейшее воспламенение и завершается процесс сгорания. Форма поршня и предварительной камеры — это те детали, которые контролируют процесс сгорания. Если бы не они, этот двигатель не был бы достаточно эффективным, чтобы считаться двигателем. В этой статье в Википедии перечислены плюсы и минусы IDI:



    Преимущества:





    • Можно производить дизельные двигатели меньшего размера.

    • Требуемое давление впрыска низкое, поэтому инжектор дешевле в производстве.

    • Направление впрыска имеет меньшее значение.

    • Система непрямого впрыска намного проще в проектировании и изготовлении; требуется меньше доработок для инжектора, а давление впрыска низкое (1500 фунтов на кв. дюйм/100 бар по сравнению с 5000 фунтов на кв. дюйм/345 бар и выше при прямом впрыске)

    • Меньшие нагрузки, которые непрямой впрыск оказывает на внутренние компоненты, позволяют выпускать бензиновые и дизельные версии одного и того же базового двигателя с непрямым впрыском. В лучшем случае такие двигатели отличаются только головкой блока цилиндров и необходимостью установки распределителя и свечей зажигания в бензиновой версии и ТНВД и форсунок в дизельной. В качестве примера можно привести двигатели BMC серий A и B, а также 4-цилиндровые двигатели Land Rover объёмом 2,25/2,5 литра. Такая конструкция позволяет выпускать бензиновые и дизельные версии одного и того же автомобиля с минимальными изменениями в конструкции.

    • Можно достичь более высоких оборотов двигателя, поскольку горение продолжается в форкамере.




    Недостатки:





    • Удельный расход топлива выше, чем при непосредственном впрыске, из-за теплопотерь, связанных с большими открытыми поверхностями, и потерь давления из-за движения воздуха через горловины. Это в некоторой степени компенсируется тем, что при непрямом впрыске степень сжатия намного выше и, как правило, отсутствует оборудование для очистки выхлопных газов.

    • Свечи накаливания необходимы для запуска холодного двигателя.

    • Поскольку теплота и давление сгорания воздействуют на одну конкретную точку поршня при его выходе из камеры предварительного сгорания или вихревой камеры, такие двигатели хуже приспособлены к высоким удельным показателям мощности (таким как турбонаддув или тюнинг), чем дизельные двигатели с непосредственным впрыском. Повышенная температура и давление в одной части головки поршня приводят к неравномерному расширению, которое может вызвать растрескивание, деформацию или другие повреждения из-за неправильного использования. Не рекомендуется использовать «стартерное топливо» (эфир) в системах свечей накаливания и непрямого впрыска, так как это может привести к детонации и повреждению двигателя.




    ПРИМЕЧАНИЕ: Некоторые аргументы в пользу статьи в Википедии в наши дни довольно спорны и в основном касаются того, почему этот метод использовался в прошлом, в 70–80-е годы. Компактные дизельные двигатели с непосредственным впрыском топлива сейчас довольно распространены.


  1. До определённого момента, конечно. В дизельном цикле преддетонация не так опасна.
  1. @Paulster2, я согласен с тем, что цетановое и октановое числа не взаимозаменяемы, и я узнал об этом только после того, как вы дали ссылку на эту вики-страницу. У меня нет личного опыта работы с дизельным топливом, поэтому я предположил, что октановое число было ошибкой с моей стороны. Надеюсь, что часть информации, которую я привёл из вики-страницы, поможет пролить свет на этот вопрос.
  1. Мой комментарий на самом деле не имеет прямого отношения к тому, о чём вы спрашиваете, но он поможет вам понять разницу в значениях. Дизельное топливо оценивается не по октановому, а по цетановому числу. Они не взаимозаменяемы, поэтому я не рассматриваю эту семантику. Как можно ответить на ваш вопрос в том виде, в котором он задан? Никак.
  1. Также стоит отметить, что, согласно вики-странице о цетане, биодизель из животных и растительных источников имеет сопоставимые с дизельным топливом показатели цетана. Я бы предположил, что совместимые «температуры воспламенения» также являются данностью. Я думаю, что одной из целей использования добавок при производстве биодизеля может быть достижение идеальных показателей, но это не объясняет, почему так много необработанных жиров/масел можно использовать в качестве прямой замены. Можно подумать, что существует слишком много разновидностей топлива.
  1. @Paulster2, я только что прочитал в Википедии, что цетановое число, по-видимому, измеряет «скорость» воспламенения (время от впрыска до первого заметного повышения давления), а не «точку» воспламенения, как октановое число. Похоже, что в бензиновых и дизельных двигателях используются октановое и цетановое числа соответственно по совершенно разным причинам, но точка воспламенения, по-видимому, имеет решающее значение для дизельных двигателей по причинам, которые я упомянул.
  1. Помните, что дизельное топливо оценивается не по октановому числу, а по цетановому числу.
Вы уже ответили на этот вопрос