表1的LCO包含不少于73%的芳烃,其CCAI为918,远高于ISO8217限值。由于低分子1环和2环芳烃是其主要成分,因此其粘度与普通柴油相似,但密度较高。表2中的CLO被归类为残留部分,并且比LCO具有更高的密度和粘度,因为它主要由包括三环,四环和五环的多环芳族化合物组成。此CLO仅包含0.38%的硫,大多数CLO均具有约0.8%的硫。生产0.5%燃油的 便宜方法是将LCO和CLO混合。但是,考虑到两者的CCAI值都超过900,因此可以确定混合物的CCAI不会满足ISO8217标准。表3显示了通常称为真空残渣的直沥青(SA)的特性。它是精炼厂中残留量比较大的部分,在室温下看起来像固体。由于SA或是CLO(HDA-high density fuel的一种)的密度超标,所以必须和其他原料混合后使用。
图3. 不同类型燃油的后燃时间和火焰长度的比较A是使用纯LCO作为比较的基准。燃油喷射期间和之后的发光火焰都是通过安装在燃烧室下部的玻璃窗直接拍摄的。B包含LCO 50%+ SA 50%的混合物,该数据模拟了所谓的“Gap Fuel间隙燃油”,一种可疑燃油。LCO降低粘度的能力非常显着,以至于该混合物的粘度仅为24cSt。通常诸如此类的含有大量LCO的HFO具有很高的稳定性。这样可以减少在发动机进气口之前发生的诸如油泥形成的麻烦,因为LCO 中的芳族化合物起着溶剂的作用,很容易溶解重质部分,如沥青质。但是,在燃烧阶段重的残留物和高度芳烃的LCO的组合很难燃烧并不令人意外。从B火焰中可以看出,这种燃油混合物的空间火焰长度和后燃持续时间都比在A中使用纯LCO时更长。C是LCO(50%)+ CLO(25%)+ 低芳烃HFO(25%)的混合物的情况。如前所述,仅混合LCO和CLO会导致 CCAI值超出限值。然而,可以通过添加较低的芳族部分来降低CCAI。在C的情况下,由于添加了25%的低芳烃HFO,CCAI降低到了合格值 854。由每种成分的平均硫(LCO:0.2%,CLO:0.8%,脱硫HFO:0.5%),计算得出混合物C的硫低于0.5%,如下所示:LCO:0.2%S X 0.5 + CLO:0.8%S X 0.25+脱硫HFO:0.5%S X 0.25 = 0.425%。但是在比较火焰照片时,情况C看上去比情况B更麻烦。其火焰和后燃持续时间长。这些数据证明了过度混合CLO可能导致不良燃烧,并且仅通过 CCAI调查就很难检测到这种燃料。D情况下,尽管将GO这样的高质量部分作为溶剂与HFO混合是不现实的,但C中50%的LCO被GO代替,而剩余部分保持与C中相同。结果D显示出比C明显短的火焰长度和后燃持续时间。这似乎表明,混合极易燃烧的轻质部分(如GO)可以在一定程度上改善CLO中多环芳烃的不良燃烧。所以CCAI的高低不能有效的证明燃油燃烧的好坏,有着相似CCAI数值燃油的燃烧也不尽相同,我们还是需要了解燃油中的主要组分是什么,来帮助判定燃烧是否会发生潜在问题。2.5避免长焰的措施假设在2020年之后将使用更多的LCO和HDA/CLO,如何在发动机的硬件上进行某些改动,以减轻上述不良燃烧质量所造成的麻烦。对比不同燃油喷射系统的研究发现,较小的喷射孔直径和较高的喷射压力共同导致燃油喷雾中的空燃比更高,从而使喷雾的渗透率保持不变,从而使燃烧更好更快,从而减少火焰接触润滑油膜的风险。2.6 红色沉积物燃油质量不好、缸套/活塞环磨损异常以及油头技术状态不好就容易引发“超磨”现象,大部分时候我们会看到大面积的黑斑,而有时在综合因素的共同作用下产生了高温氧化铁物质,沉积在活塞头甚至附着在缸套表面,形成“红色沉积物”现象。3.结束语对于新型低硫燃油,我们要仔细考量CCAI数值的含义,因为在某些情况下即使CCAI满足低于870的要求,但实际上燃烧状况还是区别于传统燃油的燃烧。需要了解燃油中是否存在一些特殊的组分,如LCO和HDA/CLO,以及他们对燃烧产生重要的影响。在燃油采购合同中可以要求提供所供燃油的主要组分。某些燃油组分容易产生较长火焰,特别是当活塞位置降低到一定程度使得缸套上部的润滑油膜暴露在高温燃烧下,就很容易破坏油膜并有可能形成漆膜,影响有效的润滑,如果加上缸套或活塞环处于临界磨损状况下,就很容易发生断环或缸套超磨的现象。有时在综合因素的共同作用下有可能形成高温氧化铁物质,沉积在活塞头甚至附着在缸套表面,形成“红色沉积物”现象。