Stanovení detergentních vlastností automobilových benzínů

Transkript

1 Stanovení detergentních vlastností automobilových benzínů Reotrib Velké Losiny, 31. května 2017

2 Tvorba úsad ve spalovacím motoru Úsady, které se v motoru vyskytují, obecně pocházejí zejména: ze zbytků organických látek plynů proudících z klikové skříně a rozvodů motoru odvětráním (Blow-by) z nedokonale vyčištěného nasávaného vzduchu z motorového oleje - netěsností těsnění dříků sacích ventilů, netěsností pístních kroužků z nespálených oxidačních zbytků paliva případně z dalších kontaminantů obsažených v palivu Škodlivé úsady se mohou vytvářet uvnitř spalovacích motorů v případě používaná paliva neobsahují efektivní detergentní přísady v dostatečném množství nevhodných pracovních podmínek motoru špatného technického stavu motoru 2

3 Tvorba úsad ve spalovacím motoru MPI 3

4 Tvorba úsad ve spalovacím motoru GDI (TSI) 4

5 Úsady na sacích ventilech motoru Úsady vznikají především na zaoblené části, tzv. tulipánu a přiléhající části dříku ventilu. Způsobují změny v proudění a tvorbě směsi, plnění spalovacího prostoru válce, což se projevuje na rychlosti spalování, poklesu výkonu motoru a s tím spojené schopnosti akcelerace zvýšení spotřeby paliva v neposlední řadě zvýšení emisí motoru Při vysokých množstvích úsad je potenciálním nebezpečím schopnost úsad absorbovat část paliva a jeho postupné uvolňování nezávisle na časování vstřiku. 5

6 Úsady na vstřikovačích Úsady pocházejí zejména z oxidace uhlovodíků, spíše výjimečně jej tvoří nečistoty z paliva. Obvykle se koncentrují v malých štěrbinách pohyblivých částí vstřikovačů, kde omezují průchod paliva a mění množství dodávaného paliva mění tvar vstřiku paliva, s tím spojené nedokonalé rozprášení na sací ventil a do sacího potrubí motoru Změny se negativně podílejí na jízdních vlastnostech motoru (akceleraci a výkonu) spotřebě paliva a emisích 6

7 Úsady ve spalovacím prostoru Úsady jsou akumulovány ve spalovacím prostoru jako normální výsledek spalovacího procesu. V případě jejich vyššího nárůstu dochází ke změně kompresního poměru zvýšení oktanového nároku motoru zvýšení povrchové teploty úsad u více zaneseného motoru což způsobuje snadnější tvorbu úsad V souladu se změnami v sacím systému motoru a spalovacím prostoru motoru, zejména změnou poměru množství nasávaného vzduchu a vstřikovaného paliva se mění emise motoru, dochází k nárůstu HC, CO a NOx. 7

8 Metody stanovení detergentních vlastností paliv pro motory MPI (1) Pro zkoušení detergentních vlastností motorových paliv byly vyvinuty v rámci CEC zkušební metody na plnorozměrových motorech na brzdových stanovištích Inlet Valve Cleanliness in MB M 102E CEC F atmosférický čtyřdobý čtyřválcový motor Mercedes Benz M102E s dvouventilovou mechanikou se vstřikováním paliva BOSCH KE- JETRONIC obsah 2,3 l; 100 kw / min -1 ; 198 Nm / min -1 Deposit Forming Tendency on Intake Valves CEC F čtyřdobý čtyřválcový nepřeplňovaný motor Mercedes Benz M111 sečtyřventilovou mechanikou s vícebodovým vstřikováním paliva obsah 2,0 l; 110 kw / min -1 ; 210 Nm / min -1 8

9 Metody stanovení detergentních vlastností paliv pro motory MPI (2) F M102E - výsledek je vyjádřen kvantitativně hmotností úsad na jednotlivých sacích ventilech (IVD) hmotností úsad ve spalovacím prostoru motoru (TCD ) po seškrábání a odsátí za pomoci speciálního přípravku pro M111 (volitelně) kvalitativně - vyhodnocením množství a charakteru úsad na sacích ventilech podle stanovené stupnice F M111 - výsledek je vyjádřen kvantitativně IVD - hmotností úsad na jednotlivých sacích ventilech TCD - hmotností úsad ve spalovacím prostoru motoru po seškrábání a odsátí za pomoci speciálního přípravku» spalovací prostor v hlavě motoru (CCD)» koruna pístu a spalovací prostor válce motoru a těsnění hlavy 9

10 Inlet Valve Cleanliness in the MB M102 E Engine CEC F (1) Příprava motoru (M102) vyčištění a kontrola hlavy motoru, proměření vodítek zvážení sacích a výfukových ventilů, označení montáž motoru usazení sacích ventilů nové či vyčištěné nová těsnění, olej a olejový filtr svíčky, filtr nasávaného vzduchu po 5 / 10 zkouškách předzkušební běh, kontrola a nastavení motoru celkový obsah CO ve stanovených režimech úhel zážehu Blow by zpětný tlak výfukových plynů kontrola motoru kompresní tlaky, těsnost motoru a jeho systémů definované doplnění motorového oleje 10

11 Inlet Valve Cleanliness in the MB M102 E Engine CEC F (2) Program zkoušky 11

12 Inlet Valve Cleanliness in the MB M102 E Engine CEC F (3) Podmínky platnosti zkoušky motor splňuje předepsané hodnoty před zkouškou během zkoušky nedojde k překročení stanovených limitů pro běh motoru spotřeba oleje do 400 g/zkouška spotřeba paliva ve stanoveném rozmezí jsou povolena maximálně dvě dlouhodobá přerušení v trvání do 24 h vyhodnocení výsledků zkoušky do 16 h od jejího ukončení zkouška je neplatná a musí být opakována v případě nedodržení hodnot běhu motoru nedodržení doby pro vyhodnocení zkoušky vyšší spotřeby oleje více než dvě nebo delší přerušení než 24 h 12

13 Inlet Valve Cleanliness in the MB M102 E Engine CEC F (4) Hodnocení ventilů podle stupnice Oblast hodnocení 13

14 Metody stanovení detergentních vlastností paliv Dirty-up / Clean-up Test (1) Dirty-up / Clean-up Test modifikovaná (neakreditovaná) zkouška 60 h + 60 h příprava motoru je stejná jako u předchozí metodiky v první části testu je motor provozován s palivem s podílem složek tvořících úsady (znečištění) po první části je částečně demontován motor zjištěno množství úsad na sacích ventilech sací ventily se usadí pomocí přípravku stejně jako na začátku zkoušky motor je s novými těsněními sestaven a zkouška pokračuje druhou částí ve druhé části stejnou dobu provozován na palivo s detergentní přísadou (čištění) výsledkem je kvantitativní stanovení množství úsad a určení charakteru úsad na sacích ventilech podle stanovené stupnice po každé části zkoušky 14

15 Metody stanovení detergentních vlastností paliv Dirty-up / Clean-up Test (2) 15

16 Tvorba úsad ve spalovacím motoru GDI (TSI) 16

17 Metody stanovení detergentních vlastností paliv pro motory DGI (1) Pro zkoušení detergentních vlastností motorových paliv v rámci CEC byl v listopadu 2016 zahájen vývoj zkušební metody na plnorozměrovém motoru GDI TGD F-113 DISI Injector fouling Test (Direct Injection Spark Ignited engine) čtyřdobý čtyřválcový dvakrát přeplňovaný motor VW řady BLG (kompresor / dmychadlo) sečtyřventilovou mechanikou s přímým vstřikováním paliva obsah 1,4 l; 125 kw / min -1 ; 250 Nm / min -1 výfukovými plyny poháněné turbodmychadlo s obtokovým ventilem; přeplňování připojitelným mechanickým kompresorem vysokotlaké palivové čerpadlo s dopravním tlakem až 15 MPa (150 bar) homogenní režim plnění (lambda = 1) EURO 4 17

18 Metody stanovení detergentních vlastností paliv pro motory GDI (2) SGS CR MZ Kolín v dubnu 2016 získala informace o připravovaném tendru a navrhovaném programu testu motor BLG nedostupný, náhrada CAVE z produkce Škoda Auto s podobnými parametry koncem srpna 2016 vytvořena a ověřena metodika zkoušení detergentních vlastností paliv (včetně potvrzení opakovatelnosti měření) provádění zkoušek pro většinu evropských výrobců a distributorů aditiv a paliv (Afton, Innospec, BASF, TOTAL, OMV, Shell, VIF/Langchemie a další) listopad 2016 podána přihláška do tendru na vývoj metodiky (neúspěšně) sponzoring vývoje, ověřování referenčních paliv... 18

19 TGD F-113 DISI Injector fouling Test (1) Příprava motoru vyčištění motoru po předchozí zkoušce + záběh vstřikovačů speciální čisticí palivo s aditivací (E10) vysoké zatížení k vypálení úsad ve spalovacím prostoru a na sacích ventilech (4 h; min -1 ; 75% zatížení) předzkušební běh, kontrola a nastavení motoru kontrolní křivka motoru ve vybraných bodech Blow by teplotní parametry v jednotlivých válcích vstřikovací tlaky a tlak paliva v liště lambda regulace demontáž vstřikovačů» vyčištění potrubí sacího vzduchu» vyčištění vstřikovačů v ultrazvukové pračce ve speciálním čisticím roztoku 19

20 TGD F-113 DISI Injector fouling Test (2) Příprava zkoušky montáž motoru montáž vstřikovacích ventilů nové po záběhu a vyčištění či použité, vyčištěné nová těsnění, olej a olejový filtr svíčky, filtr nasávaného vzduchu po 5 / 10 zkouškách kontrola motoru těsnost motoru a jeho systémů ohřev motoru před zkouškou podmínky pro zahájení a validní průběh zkoušky délka vstřiku paliva 1,65 ± 0,05 ms výkonové parametry v stanovených mezích (M tjmen ± 1 Nm, n jmen ± 10 rpm) teploty chladicí kapaliny, oleje, paliva a nasávaného vzduchu na stanovených hodnotách ± 1,0 C lambda korekce 1,0 ± 0,02 tlak paliva 20

21 TGD F-113 DISI Injector fouling Test (3) Zkoušky 72 h Dirty-Up (48 h) - Clean-Up (24 h) test 72+ h Dirty-Up (48 h) - Clean-Up (24+ h) test 48 h Keep Clean test Paliva pro zkoušky Dirty-Up (240 l) referenční palivo RF-83-A-91 Hatermann (6,12 /l) SGS referenční palivo (bez přísad a etanolu; volitelně vyšší obsah síry) palivo dodané klientem Clean-Up (120 l) RF-83-A-91, SGS referenční palivo s aditivací dodanou klientem palivo dodané klientem 21

22 TGD F-113 DISI Injector fouling Test (4) Program zkoušky 2000 rpm; 56 Nm 90 km/h na 5 př. stupeň Sledované a řízené parametry standardní provozní parametry motoru Sledované parametry ECU délka vstřiku ti_l [ms] hodnoty krátkodobé korekce vstřikovačů fr_w [-] hodnoty dlouhodobé korekce vstřikovačů fra_w [-] faktor korekce paliva frstp_w [-] lambda korekce lamsoni_w [-] 22

23 TGD F-113 DISI Injector fouling Test (5) Nové vstřikovače Vstřikovače po záběhu 23

24 TGD F-113 DISI Injector fouling Test (6) DU Referenční palivo RF-83-A-91; CU přísada VW Injection Time [ms] 2,30 2,25 2,20 2,15 2,10 2,05 2,00 1,95 1,90 1,85 1,80 1,75 1,70 1,65 1,60 1,55 Injection Time [ms] Dirty-up Phase 48 hours Clean-up Phase 24hours Test Time [h] 24

25 TGD F-113 DISI Injector fouling Test (7) DU Referenční palivo RF-83-A-91; CU přísada VW Injection Time [ms] 2,30 2,25 2,20 2,15 2,10 2,05 2,00 1,95 1,90 1,85 1,80 1,75 1,70 1,65 1,60 1,55 Injection Time [ms] Dirty-up Phase 48 hours Clean-up Phase 24hours Test Time [h] 25

26 TGD F-113 DISI Injector fouling Test (8) DU SGS Referenční palivo; CU dokonale funkční přísadou Injection Time [ms] 2,50 2,45 2,40 2,35 2,30 2,25 2,20 2,15 2,10 2,05 2,00 1,95 1,90 1,85 1,80 1,75 1,70 1,65 1,60 1,55 Dirty-up Phase 48 hours Injection Time [ms] Clean-up Phase 24hours Test Time [h] 26

27 TGD F-113 DISI Injector fouling Test (9) DU SGS Referenční palivo; CU dokonale funkční přísadou 1.34 Additional ECU parameters for fuel correction: multiplied fuel trim (fr_w * fra_w) [-] time_ [h] 27

28 TGD F-113 DISI Injector fouling Test (10) DU SGS Referenční palivo; CU dokonale funkční přísadou Injection Time [ms] 2,50 2,45 2,40 2,35 2,30 2,25 2,20 2,15 2,10 2,05 2,00 1,95 1,90 1,85 1,80 1,75 1,70 1,65 1,60 1,55 Dirty-up Phase 48 hours Injection Time [ms] Clean-up Phase 24hours Test Time [h] 28

29 TGD F-113 DISI Injector fouling Test (11) DU palivo s etanolem E5, část. aditivace; CU přísada VW 1,95 Injection Time [ms] 1,90 1,85 Injection Time [ms] 1,80 1,75 1,70 1,65 1,60 Dirty-up Phase 48 hours Clean-up Phase 24hours Test Time [h] 29

30 TGD F-113 DISI Injector fouling Test (12) DU RF-83-A-91; CU MPI přísada (IVD < 10 mg/valve) 0,35 Relative Change of Injection Time [-] 0,30 Change of Injection Time [-] 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00-0,05 Dirty-up Phase 48 hours Clean-up Phase 24 hours Test Time [h] 30

31 TGD F-113 DISI Injector fouling Test (13) DU RF-83-A-91; CU MPI přísada (IVD < 10 mg/valve) 0,35 Relative Change of Injection Time [-] 0,30 Change of Injection Time [-] 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00-0,05 Dirty-up Phase 48 hours Clean-up Phase 24 hours Test Time [h] 31

32 TGD F-113 DISI Injector fouling Test (14) Keep Clean test palivo E20 bez aditiva 2,00 Injection Time [ms] 1,95 Injection Time [ms] 1,90 1,85 1,80 1,75 1,70 1, Test Time [h] 32

33 TGD F-113 DISI Injector fouling Test (15) Keep Clean test palivo E20 bez aditiva 2,00 Injection Time [ms] 1,95 Injection Time [ms] 1,90 1,85 1,80 1,75 1,70 1, Test Time [h] 33

34 Injector Deposits [%] (End of DU = 100%) TGD F-113 DISI Injector fouling Test (16) Clean-up fáze zkoušky s dvěma koncentracemi aditiva Clean-up Profile 120,00 110,00 100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00-10,00 X ml additive 4X ml additive -20, Test Time [h] 34

35 TGD F-113 DISI Injector fouling Test (17) Motor CAVE na brzdovém stanovišti 35

36 Závěr Zkoušky detergentních vlastností automobilových paliv na benzínových motorech M102E a M111 podle norem CEC jsou akreditované Úspěšně byly absolvovány kruhové zkoušky na motorech výsledky potvrzeny na výročních jednání pracovních skupin Zkoušky detergentních vlastností automobilových paliv na benzínovém motoru GDI probíhá vývoj metodiky, ukončení koncem 2018 Zkoušky na motoru GDI by měly v budoucnu nahradit zastaralé testy na motorech MB, ale... 36

37 Děkuji za pozornost SGS Czech Republic, s.r.o. Divize paliv a maziv U Trati Praha 10 37