ISO 5165:2017
(Main)Petroleum products — Determination of the ignition quality of diesel fuels — Cetane engine method
Petroleum products — Determination of the ignition quality of diesel fuels — Cetane engine method
ISO 5165:2017 establishes the rating of diesel fuel oil in terms of an arbitrary scale of cetane numbers (CNs) using a standard single cylinder, four-stroke cycle, variable compression ratio, indirect injected diesel engine. The CN provides a measure of the ignition characteristics of diesel fuel oil in compression ignition engines. The CN is determined at constant speed in a pre-combustion chamber-type compression ignition test engine. However, the relationship of test engine performance to full scale, variable speed and variable load engines is not completely understood. ISO 5165:2017 is applicable for the entire scale range from 0 CN to 100 CN but typical testing is in the range of 30 CN to 65 CN. An interlaboratory study executed by CEN in 2013 (10 samples in the range 52,4 CN to 73,8 CN)[1] confirmed that paraffinic diesel from synthesis or hydrotreatment, containing up to 7 % (V/V) fatty acid methyl ester (FAME) can be tested by this test method and that the precision is comparable to conventional fuels. This test can be used for unconventional fuels such as synthetics, vegetable oils, etc. However, the relationship to the performance of such materials in full scale engines is not completely understood. Samples with fluid properties that interfere with the gravity flow of fuel to the fuel pump or delivery through the injector nozzle are not suitable for rating by this method. NOTE This document specifies operating conditions in SI units but engine measurements are specified in inch-pound units because these are the historical units used in the manufacture of the equipment, and thus some references in this document include these units in parenthesis.
Produits pétroliers — Détermination de la qualité d'inflammabilité des carburants pour moteurs diesel — Méthode cétane
ISO 5165:2017 spécifie une méthode de détermination de la qualité d'inflammabilité des carburants pour moteurs diesel, exprimés sur une échelle arbitraire d'indice de cétane (IC), en utilisant un moteur monocylindre diesel à injection indirecte fonctionnant selon un cycle quatre temps et à taux de compression variable. L'indice de cétane est déterminé à vitesse de rotation constante, sur un moteur d'essai à allumage par compression et à préchambre de combustion. Cependant, la relation entre la performance obtenue sur moteur d'essai et le comportement sur moteur de taille réelle, à régime de rotation et charge variable, n'est pas complètement comprise. ISO 5165:2017 s'applique dans la gamme d'indices de cétane (IC) allant de 0 à 100, mais les essais classiques se font entre 30 IC et 65 IC. Une étude interlaboratoires, réalisée par le CEN en 2013 (10 échantillons dans l'intervalle 52,4 IC à 73,8 IC)[1], a confirmé que les diesel paraffiniques produits par synthèse ou par hydrotraitement, d'une teneur en esters méthyliques d'acides gras s'élevant jusqu'à 7 % (V/V), pouvaient être soumis à essai suivant cette méthode d'essai et que la fidélité est comparable aux carburants conventionnels. Cet essai peut être utilisé pour des carburants non conventionnels comme des produits de synthèse, des huiles végétales, etc. Toutefois, la relation n'est pas complètement comprise entre la performance de ses produits et comportement sur moteur de taille réelle. Les échantillons dont les propriétés de fluide interféreraient avec l'écoulement par gravité entre le réservoir et la pompe ou avec le débit au travers du nez de l'injecteur, ne peuvent être soumis à essai selon cette méthode. NOTE Le présent document définit les conditions opératoires en unités SI mais les mesures du moteur sont définies en inches (in) et en livres car ce sont les unités historiques utilisées pour la construction de l'équipement, et certaines des références du présent document donnent ainsi ces unités entre parenthèses.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5165
Fourth edition
2017-12
Petroleum products — Determination
of the ignition quality of diesel fuels —
Cetane engine method
Produits pétroliers — Détermination de la qualité d'inflammabilité
des carburants pour moteurs diesel — Méthode cétane
Reference number
ISO 5165:2017(E)
©
ISO 2017
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ISO 5165:2017(E)
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ISO 5165:2017(E)
Contents Page
Foreword .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 3
5 Reagents and reference materials . 3
6 Apparatus . 4
7 Sampling and sample preparation . 8
8 Basic engine and instrument settings and standard operating conditions .8
8.1 Installation of engine equipment and instrumentation . 8
8.2 Engine speed . 8
8.3 Valve timing . 9
8.4 Valve lift . 9
8.5 Fuel pump timing . 9
8.6 Fuel pump inlet pressure . 9
8.7 Direction of engine rotation . 9
8.8 Injection timing . 9
8.9 Injector nozzle opening pressure . 9
8.10 Injection flow rate . 9
8.11 Injector coolant passage temperature . 9
8.12 Valve clearances . 9
8.13 Oil pressure .10
8.14 Oil temperature .10
8.15 Cylinder jacket coolant temperature .10
8.16 Intake air temperature .10
8.17 Basic ignition delay .10
8.18 Cylinder jacket coolant level.10
8.19 Engine-crankcase lubricating oil level .10
8.20 Crankcase internal pressure .10
8.21 Exhaust back-pressure .10
8.22 Exhaust and crankcase breather system resonance .10
8.23 Piston over-travel .11
8.24 Belt tension .11
8.25 Injector opening or release pressure .11
8.26 Injector spray pattern .11
8.27 Indexing handwheel reading .11
8.27.1 General.11
8.27.2 Basic setting of variable compression plug .11
8.27.3 Setting handwheel micrometer drum and scale .11
8.27.4 Setting handwheel reading .12
8.28 Basic compression pressure .12
8.29 Fuel pump lubricating oil level.12
8.30 Fuel pump timing gear-box oil level .13
8.31 Setting instrumentation reference pickups .13
8.32 Setting injector pickup gap .13
9 Engine qualification .13
9.1 Engine conformity .13
9.2 Checking performance on check fuels .13
9.3 Check in the case of nonconformity .14
10 Procedure.14
10.1 General .14
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ISO 5165:2017(E)
10.2 Sample introduction .14
10.3 Fuel flow rate .14
10.4 Fuel injection timing .14
10.5 Ignition delay .14
10.6 Equilibration .15
10.7 Handwheel reading .15
10.8 Reference fuel no. 1 .15
10.9 Reference fuel no. 2 .15
10.10 Number of blends of reference fuels .16
10.11 Repeat readings .16
11 Calculation .17
12 Expression of results .18
13 Precision .18
13.1 General .18
13.2 Repeatability, r . 18
13.3 Reproducibility, R . 18
13.4 Precision basis .19
14 Test report .19
Bibliography .20
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ISO 5165:2017(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 28, Petroleum products and related
products of synthetic or biological origin.
This fourth edition cancels and replaces the third edition (ISO 5165:1998), which has been technically
revised. It has been aligned with ASTM D613-15ae1.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
— the Scope has been extended to paraffinic diesel from synthesis or hydrotreatment, in line with the
[1]
outcome of the interlaboratory study organized by CEN/TC 19 in 2013 ;
— the possibility to use, as an alternative, the new digital (XCP) cetane panel has been added;
— the possibility to rate a sample with primary reference fuels (hexadecane and heptamethylnonane)
has been added;
— a determinability limit has been introduced;
— a new procedure for measuring samples having cetane numbers expected to be greater than “T”
secondary reference fuel has been introduced;
— cross-references to annexes that have been deleted in ASTM D613-15ae1 have been removed.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 5165:2017(E)
Petroleum products — Determination of the ignition
quality of diesel fuels — Cetane engine method
WARNING — The use of this document can involve hazardous materials, operations and
equipment. This document does not purport to address all of the safety problems associated
with its use. It is the responsibility of users of this document to take appropriate measures to
ensure the safety and health of personnel prior to the application of the document.
1 Scope
This document establishes the rating of diesel fuel oil in terms of an arbitrary scale of cetane numbers
(CNs) using a standard single cylinder, four-stroke cycle, variable compression ratio, indirect injected
diesel engine. The CN provides a measure of the ignition characteristics of diesel fuel oil in compression
ignition engines. The CN is determined at constant speed in a pre-combustion chamber-type
compression ignition test engine. However, the relationship of test engine performance to full scale,
variable speed and variable load engines is not completely understood.
This document is applicable for the entire scale range from 0 CN to 100 CN but typical testing is in the
range of 30 CN to 65 CN. An interlaboratory study executed by CEN in 2013 (10 samples in the range
[1]
52,4 CN to 73,8 CN) confirmed that paraffinic diesel from synthesis or hydrotreatment, containing up
to 7 % (V/V) fatty acid methyl ester (FAME) can be tested by this test method and that the precision is
comparable to conventional fuels.
This test can be used for unconventional fuels such as synthetics, vegetable oils, etc. However, the
relationship to the performance of such materials in full scale engines is not completely understood.
Samples with fluid properties that interfere with the gravity flow of fuel to the fuel pump or delivery
through the injector nozzle are not suitable for rating by this method.
NOTE This document specifies operating conditions in SI units but engine measurements are specified in
inch-pound units because these are the historical units used in the manufacture of the equipment, and thus some
references in this document include these units in parenthesis.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 3170, Petroleum liquids — Manual sampling
ISO 3171, Petroleum liquids — Automatic pipeline sampling
ISO 3696, Water for analytical laboratory use — Specification and test methods
ISO 4787, Laboratory glassware — Volumetric instruments — Methods for testing of capacity and for use
ASTM D613-15ae1, Standard Test Method for Cetane Number of Diesel Fuel Oil
ASTM E832-81, Standard Specification for Laboratory Filter Papers
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
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ISO 5165:2017(E)
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https://www.iso.org/obp
— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
3.1
cetane number
CN
measure of the ignition performance of a diesel fuel oil obtained by comparing it to reference fuels in a
standardized engine test
Note 1 to entry: Ignition performance is understood to mean the ignition delay (3.3) of the fuel as determined
when the standard test engine is operated under controlled conditions of fuel flow rate, injection timing (3.4) and
compression ratio (3.2).
3.2
compression ratio
ratio of the volume of the combustion chamber including the pre-combustion chamber with the piston
at bottom-dead-centre (b.d.c.) to the comparable volume with the piston at top-dead-centre (t.d.c.)
3.3
ignition delay
period of time between the start of fuel injection and the start of combustion expressed in degrees of
crank angle rotation
3.4
injection timing
injection advance
time in the combustion cycle at which fuel injection into the combustion chamber is initiated expressed
in degrees of crank angle
3.5
handwheel reading
arbitrary numerical value, related to compression ratio (3.2), obtained from a micrometer scale that
indicates the position of the variable compression plug in the pre-combustion chamber of the engine
3.6
cetane meter
ignition delay meter
electronic instrument which displays injection timing (3.4) and ignition delay (3.3) derived from input
pulses of multiple transducers (pickups)
Note 1 to entry: Three generations of apparatus have been approved for use as cetane meters. These are (with
the year of introduction in parenthesis) the Mark II Ignition Delay Meter (1974), the Dual Digital Cetane Meter
(1990) and the XCP Cetane Panel (2014).
3.7
injector nozzle opening pressure
fuel pressure that overcomes the resistance of the spring which normally holds the injector nozzle
pintle closed, and thus forces the pintle to lift and release an injection spray from the nozzle
3.8
reference pickup
transducers or optical sensors mounted over the flywheel of the engine, triggered by a flywheel
pointer, used to establish a top-dead-centre (t.d.c.) reference and a time base for calibration of the
cetane meter (3.6)
3.9
injector pickup
transducer to detect motion of the injector pintle, thereby indicating the beginning of injection
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ISO 5165:2017(E)
3.10
combustion pickup
pressure transducer exposed to cylinder pressure to indicate the start of combustion
3.11
primary reference fuel
PRF
hexadecane (n-cetane), heptamethylnonane (HMN) and volumetrically proportioned mixture of these
materials
Note 1 to entry: These PRFs now define the cetane number (CN) scale by the relationship given in the following
formula:
CN=+%,cetane 015 %HMN
()
Note 2 to entry: Alphamethylnaphthalene (1-methylnaphthalene), in its pure form, was originally defined as 0 and
n-cetane (hexadecane) as 100 for the CN scale. With blends of the two chemicals being used for the intervening
values, alphamethylnapthalene was subsequently replaced in 1962 by heptamethylnonane as the low reference
material, with an assigned value of 15, as it was more readily available and experience had shown that it had
better storage stability.
3.12
secondary reference fuel
SRF
volumetrically proportioned blend of two selected, numbered and paired hydrocarbon mixtures
designated “T fuel” (high CN) and “U fuel” (low CN) where each numbered paired set of “T fuel” and
“U fuel” is rated by the ASTM Diesel National Exchange Group (NEG) in various combinations by
comparison to primary reference fuel (3.11) blends
3.13
check fuel
diesel fuel oil having a cetane number (3.1) value determined by an interlaboratory comparison which
provides a guide for an individual laboratory to check the cetane rating performance of a specific
engine unit
4 Principle
The CN of a diesel fuel oil is determined by comparing its combustion characteristics in a test engine
with those for blends of reference fuels of known CN under standard operating conditions. This
is accomplished using the bracketing handwheel procedure, which varies the compression ratio
(handwheel reading) for the sample and each of two bracketing reference fuels to obtain a specific
ignition delay permitting the interpolation of CN in terms of handwheel reading.
5 Reagents and reference materials
5.1 Cylinder jacket coolant, water conforming to grade 3 of ISO 3696.
Water shall be used in the cylinder jacket for laboratory locations where the resultant boiling
temperature is 100 °C ± 2 °C (212 °F ± 3 °F). Water with commercial glycol-based antifreeze added in
a sufficient quantity to meet the boiling temperature requirement shall be used when the laboratory
altitude dictates. A commercial multi-functional water-treatment material should be used in the coolant
to minimize corrosion and mineral scale that can alter heat transfer and rating results.
[2]
5.2 Engine crankcase lubricating oil, an SAE 30 viscosity grade oil meeting current American
Petroleum Institute (API) service classification or compatible previous API service classification for
2
engines shall be used. It shall contain a detergent additive and have a kinematic viscosity of 9,3 mm /s
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to 12,5 mm /s at 100 °C (212 °F) and a viscosity index of not less than 85. Oils containing viscosity index
improvers shall not be used. Multi-graded lubricating oils shall not be used.
The suggested oil change interval is 50 engine-running hours.
5.3 Cetane primary reference fuel (PRF), hexadecane with a minimum purity of 99,0 %, as
determined by chromatographic analysis, shall be used as the designated 100 CN component.
5.4 Heptamethylnonane PRF, 2,2,4,4,6,8,8-heptamethylnonane with a minimum purity of 98 %, as
determined by chromatographic analysis, shall be used as the designated 15 CN component.
WARNING — PRFs are combustible and vapour harmful.
IMPORTANT — Store and use PRFs at temperatures of 20 °C or higher to avoid solidification of
hexadecane, which has a melting point of 18 °C.
5.5 Secondary reference fuels (SRFs), volumetric blends of two diesel fuels having widely different
CNs that have been round-robin engine calibrated by a recognized exchange testing group.
Storage and use of “T fuel” and “U fuel” should be at temperatures above 0 °C (32 °F) to avoid potential
solidification, particularly of “T fuel”. Before a container that has been stored at low temperature is
placed in service, it should be warmed to a temperature of at least 14 °C (26 °F) above its cloud point as
determined in accordance with ISO 3015. It should be held at this temperature for a period of at least
30 min and then the container should be thoroughly remixed.
SRF blends are rated in numbered pairs and are not interchangeable with SRF blends from other
batches.
WARNING — SRFs are combustible and the vapours harmful.
NOTE Blends of “T fuel” and “U fuel” that have been engine calibrated by the ASTM Diesel National Exchange
Group can be, and typically are, used for routine testing. The calibration data are incorporated in blend tables
that list the CNs assigned for various volume percentage blends of “T fuel” and “U fuel”. “T fuel” is typically in the
range of 73 CN to 75 CN and “U fuel” is typically in the range of 20 CN to 22 CN.
5.6 Check fuels, diesel fuel oils typical of the middle distillate type having a CN value determined by
an interlaboratory comparison.
WARNING — Check fuels are combustible and the vapours harmful.
NOTE Low cetane check fuel will typically be in the range of 38 CN to 42 CN. High cetane check fuel will
typically be in the range of 50 CN to 55 CN.
6 Apparatus
6.1 Test engine assembly.
As shown in Figure 1. It comprises a single cylinder engine consisting of a standard crankcase with
fuel pump assembly, a cylinder with separate head assembly of the pre-combustion type (see Figure 2),
thermal-siphon recirculating jacket coolant system, multiple fuel tank system with selector valving,
injector assembly with specific injector nozzle, electrical controls and a suitable exhaust pipe. Figure 3
shows the software screen interface of the XCP digital panel. The engine shall be belt connected to
a special electric power-absorption motor, which acts as a motor driver to start the engine and as a
means to absorb power at constant speed when combustion is occurring (engine firing).
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ISO
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 5165
Quatrième édition
2017-12
Produits pétroliers — Détermination
de la qualité d'inflammabilité des
carburants pour moteurs diesel —
Méthode cétane
Petroleum products — Determination of the ignition quality of diesel
fuels — Cetane engine method
Numéro de référence
ISO 5165:2017(F)
©
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ii © ISO 2017 – Tous droits réservés
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ISO 5165:2017(F)
Sommaire Page
Avant-propos .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Principe . 3
5 Réactifs et produits de référence . 4
6 Appareillage . 5
7 Échantillonnage et préparation de l'échantillon . 9
8 Réglages de base du moteur et des instruments et conditions opératoires standards .9
8.1 Installation de l'équipement et de l'instrumentation du moteur . . 9
8.2 Régime de rotation du moteur .10
8.3 Calage de la distribution .10
8.4 Levée de soupape .10
8.5 Calage de la pompe d'injection .10
8.6 Pression à l'entrée de la pompe d'injection .10
8.7 Sens de rotation du moteur.10
8.8 Calage de l'injection .10
8.9 Pression d'ouverture de l'injecteur .10
8.10 Débit d'injection .10
8.11 Température de passage du liquide de refroidissement dans l'injecteur .10
8.12 Jeu aux soupapes .11
8.13 Pression d'huile .11
8.14 Température d'huile .11
8.15 Température du liquide de refroidissement du cylindre .11
8.16 Température de l'air admission .11
8.17 Délai d'inflammation élémentaire.11
8.18 Niveau du liquide de refroidissement du cylindre .11
8.19 Niveau du lubrifiant du carter moteur .11
8.20 Pression interne dans le carter .11
8.21 Contre-pression d’échappement .11
8.22 Résonance de l'échappement et du reniflard du carter .12
8.23 Dépassement du piston .12
8.24 Tension des courroies .12
8.25 Pression d'ouverture ou de déclenchement de l'injecteur .12
8.26 Profil de jet d'injecteur .12
8.27 Indexation du relevé de volant .12
8.27.1 Généralités .12
8.27.2 Réglage de base du piston plongeur .12
8.27.3 Réglage du tambour et de l'échelle du micromètre du relevé de volant .13
8.27.4 Réglage du relevé de volant .13
8.28 Pression de compression de base .13
8.29 Niveau du lubrifiant dans la pompe à huile .14
8.30 Niveau d'huile du système de contrôle d'avance à l'injection .14
8.31 Réglage des capteurs de référence .14
8.32 Réglage du jeu du capteur de levée d'aiguille .14
9 Qualification du moteur .14
9.1 Conformité du moteur .14
9.2 Vérification du moteur avec les carburants de contrôle .15
9.3 Contrôle en cas de non-conformité .16
10 Mode opératoire.16
10.1 Généralités .16
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ISO 5165:2017(F)
10.2 Introduction de l'échantillon .16
10.3 Débit du carburant.16
10.4 Réglage de l'avance à l'injection .16
10.5 Délai d’inflammation .17
10.6 Stabilisation .17
10.7 Relevé de volant .17
10.8 Carburant de référence n° 1 .17
10.9 Carburant de référence n° 2 .18
10.10 Nombre de mélanges de carburants de référence.18
10.11 Répétition des relevés .18
11 Calculs .19
12 Expression des résultats.20
13 Fidélité .20
13.1 Généralités .20
13.2 Répétabilité, r . 21
13.3 Reproductibilité, R . 21
13.4 Fondement de la fidélité .21
14 Rapport d'essai .22
Bibliographie .23
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ISO 5165:2017(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 28, Produits pétroliers et connexes
d’origine synthétique ou biologique.
Cette quatrième édition annule et remplace la troisième (ISO 5165:1998), qui fait l'objet d'une révision
technique. Elle s’aligne sur l’ASTM D613‑15ae1.
Les principales modifications apportées sont les suivantes:
— le domaine d'application a été étendu au gazole paraffinique de synthèse ou d'hydrotraitement,
[1]
conformément au résultat de l’essai interlaboratoires organisé par le CEN/TC 19 en 2013 ;
— la possibilité d’utiliser, comme alternative, le nouvel appareil numérique (XCP) Cetane Panel;
— la possibilité d’évaluer un échantillon avec des carburants de référence primaires - CRP (hexadécane
et heptaméthylnonane);
— l'introduction d’une limite de déterminabilité;
— l'introduction d'une nouvelle procédure pour mesurer des échantillons dont l'indice de cétane
devrait être supérieur au carburant de référence secondaire «T»;
— la suppression des renvois aux annexes qui ont été supprimées dans l’ASTM D613-15ae1.
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NORME INTERNATIONALE ISO 5165:2017(F)
Produits pétroliers — Détermination de la qualité
d'inflammabilité des carburants pour moteurs diesel —
Méthode cétane
ATTENTION — L'utilisation du présent document peut impliquer la mise en œuvre de produits,
d'opérations et d'équipements à caractère dangereux. Le présent document n'est pas censé
aborder tous les problèmes de sécurité concernés par son usage. Il est de la responsabilité des
utilisateurs de ce document de prendre les mesures appropriées pour assurer la sécurité et
préserver la santé du personnel avant son application.
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie une méthode de détermination de la qualité d’inflammabilité des
carburants pour moteurs diesel, exprimés sur une échelle arbitraire d'indice de cétane (IC), en utilisant
un moteur monocylindre diesel à injection indirecte fonctionnant selon un cycle quatre temps et à taux
de compression variable. L'indice de cétane est déterminé à vitesse de rotation constante, sur un moteur
d'essai à allumage par compression et à préchambre de combustion. Cependant, la relation entre la
performance obtenue sur moteur d'essai et le comportement sur moteur de taille réelle, à régime de
rotation et charge variable, n'est pas complètement comprise.
Le présent document s'applique dans la gamme d'indices de cétane (IC) allant de 0 à 100, mais les essais
classiques se font entre 30 IC et 65 IC. Une étude interlaboratoires, réalisée par le CEN en 2013 (10
[1]
échantillons dans l’intervalle 52,4 IC à 73,8 IC) , a confirmé que les diesel paraffiniques produits par
synthèse ou par hydrotraitement, d’une teneur en esters méthyliques d’acides gras s’élevant jusqu’à
7 % (V/V), pouvaient être soumis à essai suivant cette méthode d’essai et que la fidélité est comparable
aux carburants conventionnels.
Cet essai peut être utilisé pour des carburants non conventionnels comme des produits de synthèse,
des huiles végétales, etc. Toutefois, la relation n'est pas complètement comprise entre la performance de
ses produits et comportement sur moteur de taille réelle.
Les échantillons dont les propriétés de fluide interféreraient avec l'écoulement par gravité entre le
réservoir et la pompe ou avec le débit au travers du nez de l'injecteur, ne peuvent être soumis à essai
selon cette méthode.
NOTE Le présent document définit les conditions opératoires en unités SI mais les mesures du moteur sont
définies en inches (in) et en livres car ce sont les unités historiques utilisées pour la construction de l’équipement,
et certaines des références du présent document donnent ainsi ces unités entre parenthèses.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 3170, Produits pétroliers — Échantillonnage manuel
ISO 3171, Produits pétroliers — Échantillonnage automatique en oléoduc
ISO 3696, Eau pour laboratoire à usage analytique — Spécification et méthodes d’essai
ISO 4787, Verrerie de laboratoire — Instruments volumétriques — Méthodes de vérification de la capacité
et d’utilisation
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ISO 5165:2017(F)
ASTM D613-15ae1, Standard Test Method for Cetane Number of Diesel Fuel Oils
ASTM E832-81, Standard Specification for Laboratory Filter Papers
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https://www.iso.org/obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http://www.electropedia.org/
3.1
indice de cétane
IC
mesure de la performance d’allumage d’un carburant diesel obtenue en la comparant aux carburants de
référence lors d’un essai de moteur normalisé
Note 1 à l'article: On entend par performance d’allumage le délai d’inflammation du carburant (3.3), tel qu’il est
déterminé sur un moteur d’essai normalisé dans des conditions contrôlées de débit du carburant, de calage
d’injection (3.4) et de taux de compression (3.2).
3.2
taux de compression
rapport du volume de la chambre de combustion, y compris la préchambre, avec le piston au point mort
bas (p.m.b.), sur le même volume avec le piston étant au point mort haut (p.m.h.)
3.3
délai d’inflammation
période entre le début de l’injection de carburant et le début de la combustion, exprimé en degrés
d’angle de rotation du vilebrequin
3.4
calage d’injection
avance à l’injection
temps dans le cycle de combustion auquel l’injection de carburant dans la chambre de combustion est
initiée, mesuré en degrés d’angle vilebrequin
3.5
relevé de volant
valeur numérique arbitraire, liée au taux de compression (3.2) et obtenue sur une échelle micrométrique,
indiquant la position du piston plongeur qui fixe le volume de la chambre de précombustion du moteur
3.6
compteur de cétane
compteur de délai d'inflammation
instrument électronique qui affiche le calage d’injection (3.4) et le délai d’inflammation (3.3) obtenus des
impulsions d'entrée de multiples capteurs
Note 1 à l'article: Trois types d’appareils ont été approuvés pour être utilisés comme compteurs de cétane. Ceux-ci
sont (avec l’année d’introduction entre parenthèse) le Mark II Ignition Delay Meter (1974), le Dual Digital Cetane
Meter (1990) et l’XCP Cetane Panel (2014).
3.7
pression d'ouverture de l'injecteur
pression du carburant qui dépasse la résistance du ressort qui maintient normalement en position
fermée l'aiguille de l'injecteur et qui oblige ainsi cette aiguille à se soulever et à émettre un jet de
carburant au travers de la buse
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ISO 5165:2017(F)
3.8
capteur de référence
transducteurs ou capteurs optiques montés sur le volant du moteur et déclenché(s) par un indicateur
du volant, utilisé(s) pour établir une référence de point mort haut (p.m.h.) et une base de temps pour
l'étalonnage du compteur de cétane (3.6)
3.9
capteur d'injection
capteur qui détecte le mouvement de l'aiguille d'injecteur et qui indique, de ce fait, le début de l'injection
3.10
capteur de combustion
capteur de pression exposé à la pression du cylindre dans le but d'indiquer le début de la combustion
3.11
carburant de référence primaire
CRP
hexadécane (n‑cétane), heptaméthylnonane (HMN), et mélange de ces produits, exprimé en pourcentage
en volume
Note 1 à l'article: Ces CRP définissent dorénavant l'échelle d'indice de cétane (IC) selon la relation suivante:
IC = % cétane + 0,15 (% HMN)
Note 2 à l'article: L'alphaméthylnaphtalène (1‑méthylnaphtalène), à l'état pur, était à l'origine défini comme
le 0 et le n‑cétane (hexadécane) à 100 sur l'échelle d'indice de cétane, les mélanges des deux produits
chimiques étant utilisés pour les valeurs intermédiaires. L'alphaméthylnaphtalène a été remplacé en 1962
par l'heptaméthylnonane comme produit de référence bas, avec une valeur attribuée de 15, celui-ci étant plus
facilement disponible et l'expérience ayant montré qu'il avait une meilleure stabilité au stockage.
3.12
carburant de référence secondaire
CRS
mélange, exprimé en pourcentage en volume, de deux mélanges d'hydrocarbures, numérotés et
appariés, désignés l'un par «carburant T» (indice de cétane élevé) et l'autre par «carburant U» (indice de
cétane bas) où chaque lot de «carburant T» et de «carburant U», numéroté et apparié, a été évalué par le
Diesel National Exchange Group (NEG) de l'ASTM, suivant des combinaisons variées, par comparaison à
des mélanges de carburants de référence primaires (3.11)
3.13
carburant de contrôle
carburant diesel ayant un indice de cétane (3.1) déterminé par un essai interlaboratoires, qui constitue
un moyen pour un laboratoire individuel de contrôler la capacité d'une unité moteur spécifique à
mesurer l'indice de cétane
4 Principe
L'indice de cétane d'un carburant diesel est déterminé en comparant, sur un moteur d'essai dans des
conditions opératoires standards, ses caractéristiques de combustion avec celles de mélanges de
carburants de référence ayant des indices de cétane connus. Cela est réalisé en utilisant la procédure
par encadrement qui fait varier le taux de compression (relevé de volant) pour l'échantillon et chacun
des deux carburants de référence d'encadrement afin d'obtenir un délai d'inflammation spécifique. Cela
permet d'obtenir l'indice de cétane par interpolation à partir des relevés de volant.
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ISO 5165:2017(F)
5 Réactifs et produits de référence
5.1 Liquide de refroidissement du cylindre, eau conforme à la qualité 3 de l'ISO 3696.
L’eau doit être utilisée pour le refroidissement du cylindre dans les laboratoires où la température
± ±
d'ébullition résultante est de 100 °C 2 °C (212 °F 3 °F). Utiliser de l'eau contenant de l'antigel
commercial à base de glycol en quantité suffisante pour répondre aux spécifications en température
d'ébullition lorsque l'altitude du laboratoire l'impose. Il est conseillé d'utiliser un produit commercial
multi-fonctionnel de traitement de l'eau dans le liquide de refroidissement pour minimiser la corrosion
et l'entartrage qui peuvent affecter les transferts thermiques et la qualité des résultats.
[2]
5.2 Lubrifiant du carter moteur, de l’huile de viscosité SAE 30 répondant à la classification de
service de l’American Petroleum Institute (API) pour moteurs en cours ou compatible avec la classification
de service API précédente doit être utilisée. Cette huile doit contenir un additif détergent et avoir une
2 2
viscosité cinématique comprise entre 9,3 mm /s et 12,5 mm /s à 100 °C (212 °F), ainsi qu'un indice de
viscosité d'au moins 85. Les huiles qui contiennent un améliorant d'indice de viscosité ne doivent pas
être utilisées. Les huiles multigrades ne doivent pas être utilisées.
Il est suggéré de procéder à une vidange d'huile sur une périodicité de 50 h de fonctionnement du moteur.
5.3 Cétane comme carburant de référence primaire (CRP), de l’hexadécane d'une pureté d'au
moins 99,0 %, déterminée par analyse chromatographique, doit être utilisé comme composant d'indice
de cétane 100.
5.4 Heptaméthylnonane comme carburant de référence primaire (CRP), du 2, 2, 4, 4, 6, 8,
8‑hepta‑ méthylnonane d'une pureté d'au moins 98 %, déterminée par analyse chromatographique, doit
être utilisé comme composant d'indice de cétane 15.
ATTENTION — Les CRP sont des produits combustibles et leurs vapeurs nocives.
IMPORTANT — Stocker et utiliser les CRP à des températures supérieures ou égales à 20 °C pour
éviter une solidification de l’hexadécane, dont le point de fusion est de 18 °C.
5.5 Carburants de référence secondaires (CRS), consistant en mélanges volumétriques de deux
carburants pour moteurs diesel dont les indices de cétane sont très différents et qui ont fait l'objet
d'essais circulaires sur des moteurs étalonnés par un groupe d'essai officiel.
Il est souhaitable que le stockage des carburants «T» et «U» se fasse à des températures supérieures
à 0 °C (32 °F) pour éviter une possible solidification, particulièrement pour le «carburant T». Avant
d'utiliser un container stocké à basse température, il est bon de le porter à une température d'au
moins 14 °C (26 °F) au-dessus de son point de trouble mesuré conformément à l'ISO 3015. Il convient
de le maintenir à cette température pendant au moins 30 min, puis d'homogénéiser parfaitement son
contenu.
Les mélanges de CRS sont classés par paires numérotées et ne sont pas interchangeables avec les
mélanges CRS provenant d'autres lots.
ATTENTION — Les CRS sont des produits combustibles et leurs vapeurs nocives.
NOTE Les mélanges de «carburant T» et de «carburant U» étalonnés sur moteur par le Diesel National
Exchange Group de l'ASTM sont en général u
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.