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1、出口汽油爆震特性测定方法 (马达法) Method for the determination of knock characteristics of gasolines for export Motor method SNT 0255 93 1 主题内容与适用范围 本标准规定了出口汽油爆震特性的测定方法。 本标准适用于测定火花点火式发动机使用的车用汽油的抗爆性能。 2 方法概要 在专门的单缸发动机上，在标准试验条件下，把试样与参比燃料的爆震倾向相比较而测定的。 本标准采用压缩比法，即由试样达到标准爆震强度所需的汽缸高度，从附录A(补充件)中读出试样的辛烷值。采用该种方法时，参比燃料仅用于确定
2、 标准爆震强度。 3 术语 3.1 汽缸高度 发动机汽缸活塞的相对位置，用数字计数器指示。 3.2 数字计数器读数 汽缸高度的数字指示。发动机运行时，在规定的压缩压力下指示汽缸高度的基础位置。 3.3 爆震强度 在爆震试验装置中评定燃料燃烧时产生的爆震程度的示值。 3.4 辛烷值 燃料抗爆震的度量，试样的辛烷值与在爆震试验装置中产生同样爆震强度的已知辛烷值的基础参比燃料混合物的辛烷值相同。 3.5 抗爆指数 车辆运行中燃料的平均抗爆性能是采用抗爆指数来表示： 式中：RON-试样的研究法辛烷值； MON-试样的马达法辛烷值。 4 设备与材料 4.1 设备 爆震试验装置：该装置由一台连续可变压缩比
3、的单缸发动机、合适的负载设备、辅助设施和仪表组成，且都装在一个固定的底座上。美国制造的 ASTM-CFR试验机被定为本方法的基本试验设备。仲裁试验必须使用设备状况良好的ASTM-CFR试验机。 4.2 材料 4.2.1 参比燃料 4.2.1.1 2，2，4 三甲基戊烷(异辛烷)：纯度99.75，正庚烷0.10；铅0.000 5gL。 4.2.1.2 正庚烷：纯度99.75，异辛烷0.10，铅0.000 5g/L。 4.2.1.3 甲苯：纯度99.5。 4.2.2 标定燃料：见表1。 表1 标定燃料辛烷值和仲裁试验评定公差 5 标准试验条件 5.1 发动机转速：900 9rmin。在一次试验中，
4、最大变化不超过9rmin。 5.2 点火提前角；其基准点火角的调定在无补偿数字计数器读数264时为上死点前26 。见表2。 表2 点火角随压缩比改变自动调节表 5.3 火花塞间隙：0.51 0.13mm(0.020 0.005in)。 5.4 断电器触点间隙：0.51mm(0.020in)。 对无触点的点火系统基础调定，传感器底部位置与轮叶片末端的间隙应为0.080.13mm(0.0030.005 in)。 5.5 气门间隙：在发动机处于测定辛烷值为100的热状态标准条件下测量为0.20 0.03mm(0.008 0.001 in)。 5.6 曲轴箱润滑油：用30QC或30CC油(SAE30)
5、。不允许使用含有粘度指数改进剂的多级油。 5.7 润滑油压力：在标准试验条件下，油压表读数为0.170.20MPa(2530psi)。 5.8 润滑油温度：57 8.5(135土15)。热敏元件应全浸至曲轴箱润滑油中测温。 5.9 冷却液温度；100 1.6(212 3)。在一次试验中，要恒定在 0.5( 1)的范围内。 5.10 进气湿度：3.567.12g水kg干空气(2550gr水lb干空气)。 5.11 进气温度：38 2.8(100 5)。用插入进气管孔中的水银温度计测量。 5.12 混合气温度：149 8.2(300 15)。用插入进气歧管上的水银温度计测量。 5.13 汽化器喉管
6、直径：海拔高度0500m时，喉管直径为14.3mm(916in)。 5.14 汽缸高度的调整 5.14.1 基础汽缸高度的调整 5.14.1.1 当发动机处于标准试验温度下，停机，取下爆震传感器，换装汽缸压力表。 5.14.1.2 用电机拖动发动机，调整汽缸高度(基础汽缸高度为数字计数器读数930时，基础气压为101.3kPa)，使压缩压力符合图1的要求。 基础辛烷值 仲裁试验 评定公差 混合物组成，%（V/V） 甲苯 异辛烷 正庚烷 81.6 85.3 0.3 0.3 74 74 0 5 26 21 数字计数器 读数 点火提前角，（ ） （上死点前） 264 377 410 484 556
7、630 704 777 26 25 24 23 22 21 20 19 5.14.1.3 不改变汽缸高度，调整数字计数器读数为930。 5.14.1.4 基础汽缸高度调整后，应在表3所列的两个辛烷值水平的相应汽缸高度定位处，读取压缩压力。 表3 基础汽缸高度调整压缩压力表 5.14.2 基础汽缸高度的校验 5.14.2.1 取下汽缸压力表，将15.88mm(58in)标准塞规放在两气门之间的位置上，当活塞处于上死点位置时，测量当塞规置于活塞与缸头之间即 塞规两面同时与缸头和活塞接触，但不受挤压，也就是活塞顶与缸头之间的距离为15.88mm(58in)时的汽缸高度，记录数字计数器读数A的数值。
8、注意：在进行这一步骤时，可先将活塞置于上死点前90 位置上，并把缸头位置上升，再放进塞规。然后使活塞置于上死点，再慢慢调节汽缸高度， 用手试推拉塞规，直到符合要求。上述步骤均用手动操作，以免损坏设备。 5.14.2.2 将活塞置于压缩冲程上死点位置，调整汽缸高度，使塞规置于进气门顶帽与活塞顶之间，状况同5.14.2.1条，记录数字计数器读数B的数 值。 5.14.2.3 用5.14.2.2条方法，使塞规置于排气门顶帽与活塞顶之间，记录数字计数器读数C的数值。 5.14.2.4 分别算出A B和A C的两个结果，差值即为气门高出缸头平面的高度。 5.14.2.5 将两个结果之和乘以0.156得到
9、气门高度补偿修正值H，即片：(A一B)+(A一C)3 0.156。 5.14.2.6 标准值：标准值为916，即基础数字计数器读数930减去平均气门高度补偿修正值20，加上 火花塞体积修正值6。 表4 不同大气压下达到标准爆震强度的数字计数器读数修正表 注；调整数字计数器指示器使底部读数按实际气压补偿如下； 当大气压小于101.3kPa(29.92inHg)时，顶部数字计数器读数必须大于底部数字计数器读数。 当大气压大于101.3kPa(29.92inHg)时，顶部数字计数器读数必须小于底部数字计数器读数。 5.14.2.7 测量值：测量值为916+H-A，该值应在+1421之间，这样汽缸高度
10、的定位是合适的。 5.14.2.8 以上校验如果合适，应全面检查发动机的压缩压力。如压缩压力符合表5要求，说明发动机的工作状况良好。 表5 马达法平均压缩压力 辛烷值 81.1 105 数字计数器相应读数 (需按表4对大气压力进行修正) 578 1 008 压缩压力，MPa(psi） 0.82 0.01(120 2) 1.33 0.02(194 4) 大气压力 kPa (inHg) 大气压力，kPa(inHg) 大气压力 kPa (inHg) 0.00 (0.0) 0.34 (0.1) 0.68 (0.2) 1.02 (0.3) 1.36 (0.4) 1.70 (0.5) 2.04 (0.6)
11、 2.38 (0.7) 2.72 (0.8) 3.06 (0.9) 94.77 (28.0) 98.16 (29.0) 101.55 (30.0) 数字计数器 修正值 数字计数器 修正值 数字计数器 修正值 82 39 3 78 35 7 73 31 11 69 27 16 65 23 20 61 18 24 56 14 28 52 10 32 48 6 37 44 1 41 94.77 (28.0) 98.16 (29+0) 101.55 (30.0) 注: 5.15 燃料 空气混合比：每次试验，无论是试样或是参比燃料，都应把燃料 空气混合比调节到获得最大爆震强度。它是通过改变油杯高度而获得
12、 的。玻璃液面计的最后读数应在0.71.7范围内，否则应清理喷孔或改变喷孔直径，使之满足上述要求。 5.16 标准爆震强度：在大气压力为101.3kPa(29.92inHg)情况下，马达法辛烷值应与数字计数器读数之间的关系符合附录A要求。在这种情况下，发 动机产生的爆震强度称为标准爆震强度。对于其他大气压力，数字计数器读数应按表4进行修正。 5.17 爆震指示的基础展宽：当辛烷值为90时，调整到使每个辛烷值的爆震指示的展宽为1018分度。虽然展宽幅度会随辛烷值的大小而变化，但是 如果在辛烷值为90的情况下调好了，就不必再作调整。 5.18 参比燃料：试样的爆震表读数必须与4.2.1条参比燃料体
13、系中选择的参比燃料混合物相匹配。试样与参比燃料之间辛烷值的差值，不能超过9.5 条中的规定。 5.19 试样处理：试样开封前，应冷到210；试样一打开，就应马上倒入汽化器上端相应的油杯中进行试验。 6 发动机的起 动和停车 6.1 起动前应检查发动机是否正常，是否缺油、缺水，接通冷却水，盘车后再用电动机带动发动机运转，打开点火开关，进油，点燃发动机。 6.2 停车时先关闭燃料，将所有油杯中的燃料放尽，关闭点火开关，用电动机带动发动机运转1 min，关闭电动机，关闭冷却水，转动飞轮置压缩冲 程上死点。 7 爆震测量仪表及调整 包括爆震传感器、爆震仪和爆震表。 7.1 爆震测量仪表 7.1.1 爆
14、震传感器：安装在汽缸头的爆震传感器直接和燃烧气体相接触，它产生与汽缸内压力变化速率成正比例的电压，即为一个交流脉冲。汽缸内 爆震倾向越严重，所产生的电压波幅值就越大。爆震传感器产生的电压信号由一根屏蔽电缆送至爆震仪。 爆震传感器是个精密的部件，不能随意拆卸和磁化。 7.1.2 爆震仪：爆震仪将爆震传感器送来的信号加以整理、放大。为提高分辨能力，仪器设计有可调节阈值。仪器把阈值以下电压波减去，剩余部分 进一步放大。将放大后的波形积分，成为直流低电压信号，送到爆震表。 7.1.3 爆震表：显示爆震仪提供的直流低电压的毫伏仪表。 一般情况下，爆震传感器、爆震仪和爆震表都不会发生故障，如有故障，可按说
15、明书进行检查和维修。 7.2 爆震测量仪表的调整 7.2.1 爆震表的零位调整：在不供电的情况下，调整爆震表上的调整螺丝，使爆震表指针置零。每月至少检查一次。 7.2.2 爆震仪的零位调整：在爆震表零位调好以后，给爆震仪供电，将仪表开关放在零位上，时间常数放在“ 3” 上，检查爆震表指针是否对零，如 不在零位，可调整爆震仪面板下方的调整螺丝。调好以后，拧好防护螺母，以免误调。这样的调整，每天试验前应进行一次。 7.2.3 调时间常数：则为调积分时间，即调仪表反应的灵敏度。位置“ 1” 积分时间最短，反应的速度也最快，但仪表最不稳定；位置“ 6” 积分时间 最长，反应的速度也最慢，但仪表最稳定，
16、通常应把时间常数调到“ 3” 或“ 4” 的位置上。 7.2.4 调“ 仪表读数” ：即调仪表信号的阈值，其基础位置应为仪表调展宽时与“ 展宽” 位置联合起来调整。 7.2.5 调展宽：即调仪表的区分能力，仪表展宽合适水平按5.17条要求。以调整辛烷值为90时的展宽水平为例，具体步骤如下： 7.2.5.1 用辛烷值为90的参比燃料操作发动机，使发动机状况满足第5章要求。 大气压力，kPa (inHg) 94.8 (28.00) 98.2 (29.00) 101.3 (29.92) 105.0 (31.00) 修正因子 0.936 0.969 1.000 1.036 数字计数器读数 平均压缩力，
17、kPa(psi) 440 581 772 683.0 (99.0) 776.0 (112.5) 886.5 (128.5) 710.5 (103.0) 803.5 (116.5) 917.5 (133.0) 731.0 (106.0) 827.5 (120.5) 948.5 (137.5) 758.5 (110.0) 858.5 (124.5) 983.0 (142.5) 7.2.5.2 逆时针方向旋转“ 仪表读数” 和“ 展宽” 旋钮，将粗调旋钮调到底，细调旋钮调到中间位置上。 7.2.5.3 顺时针方向调整“ 展宽” 粗调旋钮，大致放在“ 3” 的位置上。 7.2.5.4 顺时针方向调整“
18、 仪表读数” 粗调旋钮，使爆震表指针大致指在中间位置上，可用细调旋钮来调整精确的读数。 7.2.5.5 检查油杯中燃料液面位置，使之获得最大爆震强度。在调整中如果爆震表最大读数不易获得，这说明展宽太小，在这种情况下，可利用7。 2.5.9条方法提高展宽水平。 7.2.5.6 再次调整油杯中液面高度，使之获得爆震表最大读数液面。 7.2.5.7 重新调整“ 仪表读数” 细调旋钮，使爆震表读数为50 3。 7.2.5.8 依据每个辛烷值爆震表读数的差值来确定仪表展宽水平。用辛烷值90的参比燃料工作，将压缩比调到辛烷值为90和89或91(按附录A要求)的 数字计数器位置上，待平衡后，记录爆震表读数，
19、求其差值即可确定仪表展宽的水平。 7.2.5.9 提高展宽：顺时针方向调“ 展宽” 细调旋钮，使爆震表指针为100，再逆时针方向调“ 仪表读数” 细调旋钮，使爆震表指针回到50 3。如展 宽幅度还不够，可重复上述步骤。 7.2.5.10 减低展宽：逆时针方向调“ 展宽” 细调旋钮，使爆震表指针为20或更低一些，再顺时针方向调“ 仪表读数” 细调旋钮，使爆震表指针提高 到50 3，如展宽幅度还需减低，可重复上述步骤。 7.2.5.11 在调整中，如发现细调旋钮的调整范围不能满足要求，就应与粗调旋钮配合使用，使之满足调整的需要。 8 试验机标准状态的调整和检查 8.1 发动机标准爆震强度的初步检查
20、 当发动机处于第5章标准试验条件下，符合5.16条标准爆震强度的要求，关闭点火开关时，发动机应立即熄火。如不熄火，说明发动机的机械状态不 良，这时应检查火花塞和发动机的燃烧室，清除积炭，修复后再重复上述操作。 8.2 最大爆震强度燃料 空气混合比和标准爆震强度的获得 8.2.1 初步调整汽缸高度：将试样倒入汽化器上端相应的油杯中，并将液面调整到估计产生最大爆震强度位置上，用该燃料进行操作，待发动机处于 标准状态后，调整汽缸高度，使爆震表指针指在50或者小一些的位置上。 8.2.2 燃料 空气混合比按下例所述进行调整： 如液面高度在玻璃液面计上显示为1.3，让爆震表指针达到平衡状态后，再按0.1
21、的增量，把液面升高到1.2，1.1 ，得到较富的燃料 空气混合比 状态下的爆震表读数，直到爆震表读数至少比最大值降低5分度，再将燃料液面调回到使爆震表产生最大读数的位置上，如1.2。然后再按同样方法， 依次将液面调到1.3，1.4 的贫燃料 空气混合比状态下工作，直到爆震表读数比最大值降低5分度，再将燃料液面调回到使爆震表产生最大读数 的位置上，或者在产生同一爆震表读数的两个液面的中间位置上，如1.25，这就是最大爆震强度燃料液面。检查上述调整正确性的方法是将液面调到 偏离上述位置两侧各0.1的位置上，如1.15和1.35，如爆震表读数都下降，说明前者调整是正确的；如有的读数增加了，说明前者调
22、整有错，必须按 上述步骤重新调整。 整个调整过程中，必须保证燃料系统中无气泡存在。 8.2.3 汽缸高度的进一步调整：在确定最大爆震强度燃料液面以后，应调整汽缸高度，使爆震表读数为50 l。 8.3 标定试验 8.3.1 发动机在标准试验条件下，进行标定燃料的标定试验，试验结果必须符合表1的要求。 8.3.2 若标定燃料的标定试验结果达不到表1的要求，则允许对进气混合温度进行 8.2( 15)调谐，使其达到评定公差范围内。并在其所选择的 进气混合温度下来进行试验试样的评定，每个试样辛烷值的评定值不能超出所选用的标定燃料2.0O.N。若进气混合温度不在149(300)时，由参 比燃料确定标准爆震
23、强度的试验必须在所采用的进气混合温度下来进行。 8.3.3 每天试样评定以前，都必须用标定燃料进行标定试验。 8.3.4 标定试验的结果仅在7h内有效(中途停机不得超过2h)。 8.3.5 当更换操作人员、停机超过2h或停机进行较大的检修和更换零部件时，都应重新进行标定试验。 8.3.6 每天只选择与试样辛烷值相接近的标定燃料进行标定试验。如果试样的辛烷值估计不出来，也可预先测定试样的辛烷值，然后再进行标定试 验。 9试样的评定 9.1 试样的评定不需要与参比燃料 相比较来确定其辛烷值，只要和参比燃料的标准爆震强度相比较即可进行评定。 9.2 确定标准爆震强度。用参比燃料确定标准爆震强度，是在
24、发动机符合第5章标准试验条件下进行的，燃料液面高度也应处在产生最大爆震强度位 置上。再调整压缩比，使参比燃料辛烷值与汽缸高度之间的关系符合附录A，并按表4进行大气压力修正，然后调“ 仪表读数” 旋钮，使爆震指示器指 针指向50。 9.3 检查展宽是否符合5.17条要求，如不合适应进行调整，调整后要重做9.2条操作。 9.4 用试样操作发动机。调整燃料液面为最大爆震强度燃料液面。调压缩比，使爆震表读数为50，记录此时的汽缸高度。 9.5 确定标准爆震强度的参比燃料与试样辛烷值的最大允许差数：试样评定90以下辛烷值时，参比燃料与试样之间最大允差为2.0O.N。 9.6 查附录A表A1得到试样的马达
25、法辛烷值。 9.7 检查标准爆震强度的频繁程度：每评定四个试样后需按9.2条检查标准爆震强度一次。 10 精密度 两次重复测定的结果必须符合下列要求(95置信水平)； 10.1 重复性：同一操作人员，同一机器，以同一试样得到的两个单独结果之间的差，不允许超出表6规定值。 10.2 再现性：不同实验室，不同操作人员以同一试样得到的两个单独结果之间的差，不允许超出表6规定值。 表6 平均马达法辛烷值精密度允差限度 11 报告 取重复测定两个结果的算术平均值(取至小数点后一位)作为试样的马达法辛烷值(XX.XMON)。 附 录 A 标准爆震 强度数字计数器读数与马达法辛烷值对照表 (补充件) 表A1
26、 平均马达法辛烷值重复性辛烷值允差限度再现性辛烷值允差限度 85 90 0.3 0.3 0.9 1.1 马达法辛烷 值 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 马达法辛烷 值 数字计数器读数 75 481 488 484 485 486 488 489 491 492 494 75 76 495 496 498 499 501 502 503 505 506 508 76 77 509 510 518 513 515 517 519 520 528 524 77 78 526 527 589 531 533 534 536 537 539 540 78
27、79 542 544 546 548 550 551 553 554 556 558 79 80 560 562 564 565 567 568 570 571 573 575 80 81 577 578 580 582 584 585 587 589 591 592 81 82 594 596 598 599 601 603 605 606 608 610 82 83 612 613 615 617 619 620 622 623 625 687 83 84 629 631 633 635 637 639 641 643 644 646 84 85 648 650 652 654 656 6
28、58 660 668 664 666 85 86 668 670 672 674 675 677 679 681 683 685 86 87 688 690 692 694 695 698 699 702 704 706 87 88 708 709 712 714 716 718 721 722 725 726 88 注；海拔高度为0500m，大气压力为101.3kPa(29.92inHg)汽化器喉管直径为14.3mm(9/16in)。 允许差数；辛烷值85以下为士28数字计数器单位;85以上为土35数字计数器单位。 其他大气压的修正值见表4。 附 录 B ASTM02700 880 马达法试
29、验再现性标准偏差 (参考件) 第10章中表6的精密度是根据美国ASTM国家马达燃料交换组(NEG在1979年10月到1983年7月期间，通过参加协作试验计划的重复测试数据而汇总计算出 来的。数据的解析程序详见ASTM石油产品和润滑油的数据精度测试手册。 表B1数据是根据NEG在1957到1982年期间，通过参加协作试验计划的每个实验室单独测试数据的汇总而计算出来的。考虑到其精密度的一致连续性， 表中所列的允差限度是参照以前版本的测试方法标准而做了相应的规定。 表B1 多年来大量的试验数据表明，实验室间燃料评定值的再现性是随着辛烷值的水平而变化，见图B1。 该图曲线的制定是NEG在1966年到1
30、982年期间，根据早期汇集的83以下辛烷值水平所测试的试验数据基础上而计算处理的。图中*为ASTM研究报告 RRD 2 1007中的分析点。 89 728 730 732 735 736 739 740 743 745 746 89 90 749 750 753 754 757 759 761 763 764 767 90 91 769 771 773 776 777 780 781 783 785 787 91 92 790 791 794 795 798 800 801 804 805 808 92 93 809 812 814 816 818 819 822 824 826 828 93
31、 94 831 832 835 836 838 840 842 845 846 849 94 95 850 852 855 856 859 860 863 864 866 869 95 96 870 873 874 876 879 880 881 884 886 888 96 97 890 891 894 895 897 900 901 904 905 907 97 98 910 911 912 915 917 918 921 922 924 926 98 99 928 929 931 934 935 936 939 941 942 945 99 100 948 949 950 952 953
32、 955 956 957 959 960 100 101 960 962 963 965 966 967 969 970 972 973 101 108 974 976 977 979 980 980 981 983 984 986 102 103 987 988 988 990 991 991 993 993 994 994 103 104 995 997 998 1000 1001 1003 1004 1005 1006 1007 104 105 1008 1010 1011 1012 1014 1015 1016 1017 1018 1019 105 106 1O2O 1021 1022
33、 1024 1025 1026 1O27 1028 1029 1030 106 107 1031 1032 1033 1034 1035 l036 l037 l038 1039 1040 107 108 1041 1041 1042 1043 1044 1045 1046 1046 1047 1048 108 109 1049 1050 1051 1052 1053 1053 1054 1055 1056 1057 109 平均马达法辛烷值 再现性烷值允差限度 80.0 95.0 99.0 100.1 105.0 1.2 1.1 1.5 1.1 1.8 有关评定公差的报告提出正在进行中。 附加说明， 本标准由中华人民共和国国家进出口商品检验局提出。 本标准由中华人民共和国辽宁进出口商品检验局负责起草。 本标准主要起草人王斗文、边增录、李宗惠。