Способ оценки низкотемпературной прокачиваемости моторных топлив для двигателей транспортных средств Российский патент 2017 года по МПК G01N33/22 G01N11/02 

Изобретение относится к области испытания топлив, в частности для оценки низкотемпературной прокачиваемости топлив для двигателей транспортных средств и может быть использовано в научно-исследовательских организациях, в организациях, занимающихся разработкой и применением моторных топлив, а также использоваться для контроля качества моторных топлив, применяемых в технике в условиях низких температур.

В связи с интенсификацией освоения российского Севера проблемы бесперебойной эксплуатации техники в условиях отрицательных температур, которые во многом связаны со способностью топлива беспрепятственно прокачиваться по топливным системам низкого давления в двигатель, приобрели особую актуальность. Определяющим эксплуатационным свойством топлива, обеспечивающим его бесперебойную подачу в двигатель, является низкотемпературная прокачиваемость.

При оценке низкотемпературной прокачиваемости большое распространение получили лабораторные методы оценки фильтруемости моторных топлив при отрицательных температурах. Они основаны на определении минимальной температуры, при которой заданный объем топлива прокачивается через тот или иной тип фильтра с различной пористостью за определенный промежуток времени. Поток топлива через фильтр обеспечивается либо с помощью избыточного давления, либо с помощью вакуума. Последнему способу отдано предпочтение в большинстве методов (1 - ГОСТ 22254-92. Топливо дизельное. Метод определения предельной температуры фильтруемости на холодном фильтре; 2 - ГОСТ Р 54269-2010. Метод определения предельной температуры фильтруемости на холодном фильтре; 3 - ГОСТ EN 116-2013. Топлива дизельные и печные бытовые. Метод определения предельной температуры фильтруемости на холодном фильтре). Метод заключается в охлаждении пробы топлива при заданных условиях с интервалами, равными 1°С, и втягивании его в пипетку при контролируемом вакууме через стандартизованный фильтр из проволочной сетки. Процедуру повторяют после каждого снижения температуры образца на 1°С. Испытание продолжают до температуры, при которой выделяющееся из раствора количество кристаллов парафинов не позволяет топливу проходить через фильтр или замедляет его поток так, что время заполнения пипетки превышает 60 с или до момента, когда топливо прекращает стекать полностью в испытательный сосуд перед охлаждением еще на 1°С. Отмеченную температуру начала последнего фильтрования регистрируют как предельную температуру фильтруемости топлива на холодном фильтре и используют в качестве оценочного показателя при принятии решения на применение топлива в технике.

Известные лабораторные методы являются косвенными и не обеспечивают достаточную корреляцию результатов определений с результатами эксплуатации техники в условиях низких температур, не в полной мере отражают характер истинного поведения топлива при отрицательных температурах, не достаточно точны и достоверны (4 - Тематический обзор. Улучшение низкотемпературных свойств дизельных топлив. - М.: ЦНИИТЭНефтеХим, 1980, с. 12).

Создан ряд полезных технических решений - специальных установок, воспроизводящих работу в условиях низких температур топливных систем двигателей или их отдельных узлов. Реализованные в них методы позволяют создавать условия, более близкие к реальным условиям эксплуатации техники, более подробно изучать влияние факторов на поведение топлив при низких температурах, получать более достоверные данные (4 - с. 13).

Известен способ оценки низкотемпературной прокачиваемости топлив, включающий подачу охлажденного до заданной температуры топлива через фильтр тонкой очистки, регистрацию расхода топлива после фильтра тонкой очистки и перепада давления на фильтре тонкой очистки в течение заданного времени и оценку прокачиваемости по температуре, при которой за установленный интервал времени не обеспечивается необходимая для работы двигателя на данном режиме подача топлива (4 - с. 15).

Общими недостатками указанных способов являются то, что они не достаточно точны и достоверны при оценке прокачиваемости моторных топлив при больших отрицательных температурах, не воссоздают реальные климатические условия эксплуатации техники и параметры работы топливной системы на различных режимах нагружения двигателей.

Во всех известных методах оценки низкотемпературной прокачиваемости моторных топлив реализован один общий принцип - в процессе испытания топливо охлаждается постепенно и непрерывно, что не соответствует реальным условиям эксплуатации техники. Критерии оценки прокачиваемости топлив продиктованы конструктивными особенностями системы питания, работа которой в той или иной степени воспроизводится в стендовых условиях, - отсюда большое разнообразие в оценочных показателях: предельно допустимые давления и перепады давления на фильтрах, предельно минимальные расходы топлива, полная забивка фильтров и прекращение подачи топлива и т.д.

Наиболее близким по технической сущности и взятым за прототип является способ оценки низкотемпературной прокачиваемости моторных топлив для транспортных средств, в котором созданы условия испытания, достаточно близкие к реальным условиям эксплуатации техники. В этом способе осуществляют подачу охлажденного до заданной температуры топлива через фильтр тонкой очистки, варьирование значениями подачи и давления топлива в топливной линии, регистрацию расхода топлива через фильтр тонкой очистки и фиксацию критической температуры подачи топлива (RU №2263308, G01N 33/22, 2004 г. - прототип).

Однако этот способ также имеет ряд недостатков:

не учитывается такой важный фактор, влияющий на уровень низкотемпературной прокачиваемости, как переменность значений скорости охлаждения топлива в реальных условиях эксплуатации техники;

постоянная скорость охлаждения топлива при испытаниях (6 град/час) приводит к выводам об уровне прокачиваемости, которые не могут рассматриваться применительно к условиям резкого охлаждения, и не могут распространяться на «жесткие» режимы эксплуатации техники, особенно характерные для арктической зоны;

единичная, «точечная» оценка прокачиваемости при фиксированных условиях испытания, снижает ценность получаемых выводов, не позволяет оценивать прокачиваемость в реальном более широком диапазоне значений факторов процесса подачи топлива в двигателе, характеризующих разнообразные климатические условия применения и режимы эксплуатации техники;

отсутствует возможность принятия решений на применение топлива в технике на основе оценки совместного и раздельного влияния факторов условий применения и режимов эксплуатации техники (подача топливного насоса, давление в топливной линии, температура окружающего воздуха, скорость охлаждения топлива).

Следовательно, в известном способе-прототипе не в полной мере реализуются реальные условия эксплуатации техники, способ обладает недостаточной информативностью.

Технический результат изобретения - повышение информативности и достоверности оценки низкотемпературной прокачиваемости топлив за счет расширения и создания условий испытаний, в большей степени приближенных к реальным условиям эксплуатации техники.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе оценки низкотемпературной прокачиваемости моторных топлив для двигателей транспортных средств, включающем подачу охлажденного до заданной температуры топлива через фильтр тонкой очистки, варьирование значениями подачи и давления топлива в топливной линии, регистрацию расхода топлива через фильтр тонкой очистки и критической температуры подачи топлива, согласно изобретению подачу топлива и давление топлива в топливной системе задают 1, 3, 5 л/мин и 2, 4, 6 кг/см², соответственно, используя дополнительно заданные значения 2, 10, 18 град/час скорости охлаждения топлива, кодируют заданные значения подачи, давления и скорости охлаждения топлива в виде х₁, х₂, х₃ соответственно, которые шифруют как «+1» - верхний, «0» - средний и «-1» - нижний уровни, относя к «+1» максимальные значения х₁, х₂, х₃, к «0» - средние значения, к «-1» - минимальные значения, формируют из 15 этапов цикл испытаний как необходимую и минимально достаточную совокупность режимов испытаний в виде матрицы:

на каждом этапе, продолжительность которого равна 15 мин, фиксируют критическую температуру подачи топлива в момент достижения расхода топлива через фильтр тонкой очистки значения 0,5 л/мин, по завершении цикла испытаний низкотемпературную прокачиваемость испытуемого топлива оценивают обобщенным показателем Т_исп, вычисляемым по формуле:

Т_исп(эт)=3b₀+b₁₁+b₂₂+b₃₃,

где

b₀, b₁₁, b₂₂, b₃₃ - коэффициенты, полученные из экспериментально определенных значений критической температуры подачи топлива после каждого этапа цикла испытаний топлива, отражающие средневзвешенный (b₀) и индивидуальный квадратичный (b₁₁, b₂₂, b₃₃) уровни влияния факторов условий процесса подачи, рассчитанные с использованием трех закодированных в виде х₁, х₂, х₃ факторов условий процесса подачи, значения каждого из которых варьируют на трех уровнях, зашифрованных в виде - верхний, «0» - средний и «1» - нижний, при значении обобщенного показателя Т_исп низкотемпературной прокачиваемости испытуемого топлива больше значения Т_эт, полученного для топлива, принятого за эталон и прошедшего идентичный цикл испытаний, рекомендуют топливо к применению в двигателях транспортных средств.

Числовые значения коэффициентов зависимости критической температуру подачи топлива от факторов условий процесса подачи получают с использованием широко известной методики планирования эксперимента типа Бокса-Бенкина (5 - Box G.E.P., Behnken D.W. Some new three level designs for the study of quantitative variables. - Technometrics, 1960, v. 2, N4, p. 455-475), из которых формируют таблицу в следующем виде:

Критическую температуру подачи топлива (Т_кр) по результатам цикла испытаний определяют по следующей зависимости:

Т_кр=b₀+b₁x'₁+b₂x'₂+b₃x'₃+b₁₂x'₁х'₂+b₁₃x'₁х'₃+b₂₃x'₂x'₃+

+b₁₁x'₁²+b₂₂x'₂²+b₃₃x'₃²,

где

x'₁, х'₂, х'₃ - соответствуют кодированным значениям факторов из области варьирования факторов (между и из матрицы цикла, с. 4);

b₀, b₁, b₂, b₃, b₁₂, b₁₃, b₂₃, b₁₁, b₂₂, b₃₃ - числовые значения коэффициентов зависимости критической температуры подачи топлива от заданной совокупности факторов условий процесса подачи (по таблице коэффициентов, с. 5).

Техническая сущность изобретения заключается в том, что использована совокупность существенных известных и отличительных признаков, а расчетную критическую температуру подачи топлива от факторов условий (x) применения топлива в двигателе устанавливают с использованием широко известной методики планирования эксперимента типа Бокса-Бенкина (5 - р. 455-475), для чего были проведены исследования и получена матрица из 15 этапов цикла испытания, отражающая варьирование кодированными (х₁, х₂, х₃) факторами условий процесса подачи, которые зашифрованы в виде уровней (-1; 0; +1). Для пояснения использования матрицы ниже приведена матрица с числовыми значениями факторов условий процесса подачи топлива.

Матрица кодов и шифров

Цикл испытаний, который включает необходимую и минимально достаточную приближенную к реальным условиям эксплуатации техники совокупность 15 этапов испытаний, позволяет получить количественные оценки влияния каждого рассматриваемого фактора на процесс подачи и зависимость критической температуры подачи топлива от совокупности значений факторов (условий испытаний) в виде математической формулы, которая описывает низкотемпературную прокачиваемость испытуемого топлива во всей области режимов эксплуатации техники.

В соответствии с заявляемым способом исследовались образцы дизельного топлива Л и З минус 35 по ГОСТ 305-2013, топлива ДЗп минус 25 по ТУ 38.401-58-36-01 и ДЭКп-З минус 15 по ТУ 38.401-58-170-96.

Условия испытаний на каждом из этапов цикла испытаний соответствуют режимным параметрам, представленным в матрице кодов и шифров (см. с. 6.) Например, для 1-го этапа цикла устанавливают: подачу топлива 3 л/мин (x₁=0), давление топлива в топливной системе 2 кг/см² (х₂=-1), скорость охлаждения топлива 2 град/час (х₃=-1).

После завершения каждого этапа цикла испытаний, продолжительность которого равна 15 мин (выбрана из условий работы топливной системы двигателя В-46 танка Т-72), фиксировали (как и в прототипе) критическую температуру подачи топлива в момент достижения расхода топлива через фильтр тонкой очистки значения 0,5 л/мин. Результаты испытаний топлив по заявляемому способу представлены в таблице 1.

Из таблицы 1 видно, что критическая температура подачи испытуемых топлив существенно меняется в зависимости от уровня (-1, 0, +1) значений факторов (x₁, x₂, x₃) и их сочетания. Так, для топлив Л и ДЭКп-З минус 15 критическая температура подачи меняется более чем в два раза: от минус 5,5°С до минус 12,5°С и от минус 5,0°С до минус 12,0°С, соответственно. Для топлива ДЗп минус 25 диапазон изменения критической температуры подачи составляет от минус 15,0°С до минус 24,5°С, то есть почти полтора раза. Весьма заметным является интервал изменения критической температуры подачи также и для топлива З минус 35: от минус 26,0°С до минус 34,0°С. Отсюда можно сделать вывод о том, что работоспособность техники при низких температурах будет зависеть не только от выбранного топлива но и в значительной степени от условий эксплуатации.

Эти данные подтверждают отличительные признаки заявляемого способа, которые необходимо учитывать при принятии решения на применение топлива в условиях низких температур:

дополнительно учитываемая в заявляемом способе переменность значений скорости охлаждения топлива оказывает заметное влияние на критическую температуру подачи;

повышенная скорость охлаждения топлива (18 град/час) позволяет воспроизводить условия резкого охлаждения, характерные для «жестких» режимов эксплуатации техники в арктической зоне, и оценивать их влияние на критическую температуру подачи топлива;

появляется возможность выявлять совместное и раздельное влияние факторов процесса подачи (зашифрованных в виде х₁, х₂, х₃) на критическую температуру подачи топлива.

По методике планирования эксперимента (5, р. 455-475) получены числовые значения коэффициентов b₀, b₁, b₂, b₃, b₁₂, b₁₃, b₂₃, b₁₁, b₂₂, b₃₃ (таблица 2), характеризующие режимы испытаний и отражающие средневзвешенный уровень (b₀) критической температуры подачи Т, степень индивидуального линейного (b₁, b₂, b₃, b₄), совместного (b₁₂, b₁₃, b₁₄, b₂₃, b₂₄, b₃₄) и индивидуального квадратичного (b₁₁, b₂₂, b₃₃, b₄₄) влияния факторов условий процесса подачи на критическую температуру подачи, экспериментально полученную на каждом из этапов испытаний.

Числовой индекс коэффициента b в таблице 2 указывает на необходимость применения b к конкретному коду (например, b₁ к x₁), произведению кодов (например, b₁₂ к x₁x₂), или соответствующему квадратичному коду (например, b₁₁ к x₁²).

Зная числовые значения коэффициентов b (от b₀ до b₃₃), в соответствии с заявляемым способом получена интегральная зависимость низкотемпературной прокачиваемости испытуемых топлив в виде обобщенного показателя Т_исп, который рассчитывают по формуле:

Т_исп=3b₀+b₁₁+b₂₂+b₃₃,

где

b₀, b₁₁, b₂₂, b₃₃ - числовые значения коэффициентов зависимости критической температуры подачи топлива от факторов условий процесса подачи, отражающие средневзвешенный уровень (b₀) и индивидуальный квадратичный (b₁₁, b₂₂, b₃₃) уровни (из таблицы 2).

Учитывая, что шифры (уровни), например, «-1», «0», «+1», являются конкретными значениями факторов условий испытаний, авторы получили возможность оценки показателя низкотемпературной прокачиваемости по формуле, позволяющей производить оценку для любого сочетания числовых межуровневых значений факторов условий испытаний (например, для шифров -0,50; 0,50; 0,25 и т.д.) при полученных постоянных значениях их коэффициентов от b₀ до b₃₃ (из таблицы 2), соответствующих этим выбранным значениям факторов (сочетаниям факторов), для испытуемых топлив.

Эффективность предлагаемого способа дополнительно подтверждается приведенным ниже примером.

Пример. Необходимо определить низкотемпературную прокачиваемость образцов дизельного топлива: Л (взято за эталон), З минус 35 по ГОСТ 305-2013 «Топливо дизельное», ДЗп минус 25 по ТУ 38.401-58-36-01 «Топливо дизельное зимнее и арктическое с присадками» и ДЭКп-З минус 15 по ТУ 38.401-58-170-96 «Топливо дизельное с улучшенными экологическими свойствами (городское)».

Количество каждого топлива - 120 л. Режимы нагружения: режимы работы топливной системы двигателя В-46 танка Т-72. Применялся фильтр тонкой очистки марки ТФК-3 с диаметром пор ячеек фильтроэлементов не более 5 мкм. Продолжительность подачи дизельного топлива через фильтр тонкой очистки - 15 мин. Допустимые значения погрешности расхода топлива (по датчику марки ТДР-6-1-3) - ±0,75%. Предельный расход топлива через фильтр тонкой очистки, при котором останавливается перекачка - 0,5 л/мин. Температура помутнения испытуемых топлив (по результатам лабораторного анализа): Л - минус 5°С; З минус 35 - минус 25°С; ДЗп минус 25 - минус 17°С. ДЭКп-З минус 15 - минус 5°С.

При проведении испытаний значения факторов (коды х₁, х₂, х₃), влияющих на процесс подачи (подача топлива, давление топлива в топливной линии, скорость охлаждения топлива), задавали и варьировали в цикле в соответствии со значениями, зашифрованными в виде уровней -1, 0, +1 (см. матрицу цикла испытаний, с. 6).

Например, для этапа 1 цикла устанавливали: подачу топлива 3 л/мин (x₁=0), давление топлива в топливной системе 2 кг/см² (х₂=-1), скорость охлаждения топлива 2 град/час (х₃=-1).

Порядок реализации цикла из 15 этапов испытаний: выход на режим в соответствии с матрицей эксперимента; выполнение перекачки топлива через фильтр тонкой очистки в течение 15 мин.; фиксация критической температуры подачи топлива в момент достижения расхода топлива через фильтр тонкой очистки значения 0,5 л/мин.

После завершения цикла испытаний выполняют обработку полученных результатов и рассчитывают числовые значения коэффициентов b: для топлива Л они указаны в столбце 2 таблицы 2, для топлива 3 минус 35 - в столбце 3 таблицы 2, для топлива ДЗп минус 25 - в столбце 4 таблицы 2, для топлива ДЭКп минус 15 - в столбце 5 таблицы 2.

Анализ значений коэффициентов, приведенных в таблице 2, позволяет сделать выводы, подтверждающие повышение информативности заявляемого способа, например:

установлены средние значения критической температуры подачи топлив (коэффициент b₀) во всем диапазоне варьирования значений факторов процесса подачи, которые равны для топлив: Л - минус 8,67°С; З минус 35 - минус 30,50°С; ДЗп минус 25 - минус 20,33°С; ДЭКп-З минус 15 - минус 10,17°С;

наибольшее влияние на процесс подачи оказывают следующие факторы: для топлива Л - давление в топливной линии (коэффициент b₂₂, поскольку b₂₂>b₃₃>b₁₁); для остальных топлив - скорость охлаждения топлива (коэффициент b₃₃, поскольку b₃₃>b₁₁>b₂₂);

скорость охлаждения топлива является фактором, реализация воздействия которого на процесс подачи дает новые сведения о поведении топлива в условиях низких температур; степень влияния этого фактора говорит о том, что его следует обязательно учитывать при оценке низкотемпературной прокачиваемости топлива.

По полученным за цикл испытаний данным определяют обобщенный показатель Т низкотемпературной прокачиваемости топлив по формуле:

Т=3b₀+b₁₁+b₂₂+b₃₃.

Для топлива Л (принято за эталон) значения коэффициентов равны: b₀=8,67; b₁₁=-0,21; b₂₂=0,79; b₃₃=-0,58; - постоянные величины из таблицы коэффициентов (таблица 2, столбец 2); значение Т_эт (Л) равно:

Т_эт(Л)=3×8,67-0,21+0,79-0,58=26,01.

После завершения 15 этапов цикла для топлива З минус 35 получены значения коэффициентов b (столбец 3 таблица 2), на основании которых рассчитан обобщенный показатель низкотемпературной прокачиваемости топлива З минус 35:

Т_исп (З минус 35)=3×30,50+0,13+0,00-1,38=90,25.

Аналогично получены значения коэффициентов b (столбец 4 таблица 2) и обобщенный показатель низкотемпературной прокачиваемости для топлива ДЗп минус 25; значения коэффициентов b (столбец 5 таблица 2) и обобщенный показатель низкотемпературной прокачиваемости для топлива ДЭКп-З минус 15:

Т_исп (ДЗп минус 25)=3×20,33-0,17-0,17-1,17=59,48.

Т_исп (ДЭКп минус 15)=3×10,17-0,54+0,12-1,90=28,19.

Сводные данные по значениям обобщенного показателя низкотемпературной прокачиваемости (Т) топлив, полученные в результате испытаний, представлены в таблице 3.

Из данных, приведенных в таблице 3, следует, что значения обобщенного показателя низкотемпературной прокачиваемости различных топлив существенно зависят от условий процесса подачи. Полученные значения обобщенного показателя низкотемпературной прокачиваемости, в отличие от единичных, «точечных» оценок прокачиваемости по методу-прототипу при фиксированных условиях испытания, характеризуют поведение топлив в реальном диапазоне значений факторов процесса подачи в двигателе, что соответствует разнообразным климатическим условия применения топлив и режимам эксплуатации техники.

Учитывая, что значение обобщенного показателя Т_исп для топлива 3 минус 35 и топлива ДЗп минус 25 больше значения обобщенного показателя Т_эт для топлива Л (эталон) принимают, что топлива З минус 35 и ДЗп минус 25 обладают высокой низкотемпературной прокачиваемостью и могут быть рекомендованы к применению в технике в зимних условиях (низкие температуры эксплуатации). При этом, поскольку значение обобщенного показателя (Т_исп=90,25) топлива З минус 35 более, чем на треть превышает значение обобщенного показателя (Т_исп=59,48) топлива ДЗп минус 25, то риск возникновения отказов техники при низких температурах (минус 15°С - минус 30°С) при применении топлива ДЗп минус 25 на треть превышает риск возникновения отказов техники при применении топлива З минус 35. Этот вывод качественно подтверждается данными, полученными при реальных испытаниях этих топлив (Научно-технический отчет о НИР 2.02.31, «шифр Симптом-2002». - М.: 25 ГосНИИ МО РФ, 2003).

Так как значение обобщенного показателя Т_исп для топлива ДЭКп-З минус 15 фактически находится на уровне значения Т_эт для топлива Л (эталон) принимают, что топливо ДЭКп-З минус 15 обладает не достаточной низкотемпературной прокачиваемостью; это топливо может быть рекомендовано к применению в технике только в условиях, сравнимых с условиями применения топлива Л, т.е. при относительно высоких температурах эксплуатации (летние условия). Вместе с тем, поскольку значение обобщенного показателя (Т_исп=28,19) для топлива ДЭКп-З минус 15 больше значения (Т_эт=26,01) для топлива Л (эталон), топливо ДЭКп-З минус 15 более предпочтительно применять при одинаковых условиях эксплуатации техники. Этот вывод также качественно подтверждается данными реальных испытаний этих топлив (Научно-технический отчет о НИР 2.02.31, «шифр Симптом-2002». - М.: 25 ГосНИИ МО РФ, 2003).

Для получения информации о прогнозируемом уровне низкотемпературной прокачиваемости топлив в условиях, соответствующих межуровневым значениям факторов (например, между уровнями «+1» и «0»), критическую температуру подачи топлива (Т'_кр) рассчитывают по формуле:

Т'_кр=b₀+b₁x'₁+b₂x'₂+b₃x'₃+b₁₂x'₁x'₂+b₁₃x'₁x'₃+b₂₃x'₂x'₃+

+b₁₁x'₁²+b₂₂x'₂²+b₃₃x'₃²,

где

x'₁, x'₂, x'₃ - соответствуют кодированным значениям факторов из области варьирования факторов (между «-1» и «+1» из матрицы цикла);

b₀, b₁, b₂, b₃, b₁₂, b₁₃, b₂₃, b₁₁, b₂₂, b₃₃ - числовые значения коэффициентов зависимости критической температуры подачи топлива от заданной совокупности факторов условий (по таблице 2 коэффициентов).

Например, требуется определить критическую температуру подачи (Т'_кр) топлива З минус 35 при следующих условиях испытания: подача топлива 2 л/мин (х'₁=-0,50), давление в топливной системе 5 кг/см² (х'₂=0,50), скорость охлаждения топлива 12 град/час (х'₃=0,25).

При этом критическую температуру подачи топлива (Т'_кр) рассчитывают по формуле:

Т'_кр=b₀+b₁x'₁+b₂x'₂+b₃x'₃+b₁₂x'1x'₂+b₁₃x'_lx'₃+b₂₃x'₂x'₃+

+b₁₁x'₁²+b₂₂x'₂²+b₃₃x'₃².

Используя числовые значения коэффициентов b из таблицы 2, получим:

Т'_кр=30,50-0,69х'₁+1,38х'₂-2,69х'₃-0,13x'₁x'₂+

+0,50х'₁x'₃-1,38х'₂х'₃+0,13'₁²+0,00х'₂²-1,38х'₃².

Подставляя в полученное выражение фактические значения кодов х'₁, х'₂, х'₃ условий испытаний (х'₁=-0,50; х'₂=0,50; х'₃=0,25), и, округляя до второго знака после запятой, получим:

Т'_кр=30,50-0,69×х'₁+1,38×х'₂-2,69×х'₃-0,13×х'₁×x'₂+

+0,50×х'₁×х'₃-1,38×х'₂×х'₃+0,13×х'₁²+0,00×х'₂²-1,38×х'₃²=

30,50-0,69×(-0,50)+1,38×(0,50)-2,69×(0,25)-

-0,13×(-0,50)×(0,50)+0,50×(-0,50)×(0,25)-1,38×(0,50)×(0,25)+

0,13×(-0,50)²+0,00×(0,50)²-1,38×(0,25)²=

30,50-0,345+0,690-0,673-0,033-0,063-0,173+

+0,033+0+0,086=29,85.

Приведенные в примере расчеты показали, что критическая температура подачи топлива составит 29,85°С (при подаче топлива 2 л/мин, давлении в топливной системе 5 кг/см² и скорости охлаждения топлива 12 град/час).

По результатам испытаний можно сделать вывод, что заявляемый способ повышает информативность оценки низкотемпературной прокачиваемости моторных топлив.

Учитывая, что авторы при просмотре патентной информации и научно-технической литературы не обнаружили указанной выше совокупности существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, то заявляемый способ отвечает требованиям условий патентоспособности: новизне, изобретательскому уровню и промышленной применимости.

Применение заявляемого изобретения, обеспечивающего получение новой дополнительной информации о свойствах топлив, позволит более достоверно оценивать низкотемпературную прокачиваемость моторных топлив и, как результат, прогнозировать результаты их применения, что в свою очередь позволит предотвратить выход техники из строя при отрицательных температурах.

В целом, внедрение заявляемого способа создаст предпосылки снижения вероятности ошибок при принятии решений на применение топлив в технике в условиях низких температур.

Изобретение относится к области испытания топлив. Способ включает подачу охлажденного до заданной температуры топлива через фильтр тонкой очистки, варьирование значениями подачи и давления топлива в топливной линии, регистрацию расхода топлива через фильтр тонкой очистки и критической температуры подачи топлива, дополнительно задают значения скорости охлаждения топлива, при этом формируют из 15 этапов цикл испытаний как необходимую и минимально достаточную совокупность режимов испытаний в виде матрицы, на каждом этапе заданной продолжительности фиксируют критическую температуру подачи топлива в момент достижения расхода топлива через фильтр тонкой очистки предельного значения, по завершении цикла испытаний определяют обобщенный показатель Т_исп низкотемпературной прокачиваемости испытуемого топлива, сравнивают полученное значение со значением этого показателя для топлива, принятого за эталон Т_эт и прошедшего идентичный цикл испытаний, и при значении Т_ис>Т_эт рекомендуют топливо к применению в двигателях транспортных средств, при этом обобщенный показатель Т_исп(эт) низкотемпературной прокачиваемости топлива вычисляют по заданной формуле. Достигается повышение информативности и достоверности оценки за счет расширения и создания условий испытаний, в большей степени приближенных к реальным условиям эксплуатации техники. 6 табл.

Способ оценки низкотемпературной прокачиваемости моторных топлив для двигателей транспортных средств, включающий подачу охлажденного до заданной температуры топлива через фильтр тонкой очистки, варьирование значениями подачи и давления топлива в топливной линии, регистрацию расхода топлива через фильтр тонкой очистки и критической температуры подачи топлива, отличающийся тем, что подачу топлива и давление топлива в топливной системе задают 1, 3, 5 л/мин и 2, 4, 6 кг/см², соответственно, используя дополнительно заданные значения 2, 10, 18 град/час скорости охлаждения топлива, кодируют заданные значения подачи, давления и скорости охлаждения топлива в виде х₁, х₂, х₃ соответственно, которые шифруют как «+1» - верхний, «0» - средний и «-1» - нижний уровни, относя к «+1» максимальные значения х₁, х₂, х₃, к «0» - средние значения, к «-1» - минимальные значения, формируют из 15 этапов цикл испытаний как необходимую и минимально достаточную совокупность режимов испытаний в виде матрицы:

на каждом этапе, продолжительность которого равна 15 мин, фиксируют критическую температуру подачи топлива в момент достижения расхода топлива через фильтр тонкой очистки значения 0,5 л/мин, по завершении цикла испытаний низкотемпературную прокачиваемость испытуемого топлива оценивают обобщенным показателем Т_исп, вычисляемым по формуле:

Т_{исп (эт)}=3b₀+b₁₁+b₂₂+b₃₃,

где

b₀, b₁₁, b₂₂, b₃₃ - коэффициенты, полученные из экспериментально определенных значений критической температуры подачи топлива после каждого этапа цикла испытаний топлива, отражающие средневзвешенный (b₀) и индивидуальный квадратичный (b₁₁, b₂₂, b₃₃) уровни влияния факторов условий процесса подачи, рассчитанные с использованием трех закодированных в виде x₁, x₂, x₃ факторов условий процесса подачи, значения каждого из которых варьируют на трех уровнях, зашифрованных в виде «+1» - верхний, «0» - средний и «-1» - нижний, при значении обобщенного показателя Т_исп низкотемпературной прокачиваемости испытуемого топлива больше значения Т_эт, полученного для топлива, принятого за эталон и прошедшего идентичный цикл испытаний, рекомендуют топливо к применению в двигателях транспортных средств.