Какие свойства дизельного топлива характеризует цетановое число

Цетановое число — характеристика воспламеняемости дизельного топлива, определяющая период задержки горения рабочей смеси (т.е. свежего заряда) (промежуток времени от впрыска топлива в цилиндр до начала его горения). Чем выше цетановое число, тем меньше задержка и тем более спокойно и плавно горит топливная смесь.

Оптимальную работу современных дизельных двигателей обеспечивают дизельные топлива с цетановым числом от 45 до 55. При цетановом числе меньше 40 резко возрастает задержка горения (время между началом впрыскивания и воспламенением топлива) и скорость нарастания давления в камере сгорания, увеличивается износ двигателя. Стандартное топливо характеризуется цетановым числом 48-51, а топливо высшего качества (премиальное) имеет цетановое число 51-55. Согласно российским стандартам, цетановое число летнего и зимнего дизтоплива должно быть не менее 48 единиц. Кроме того, технические условия для зимних сортов с депрессорными присадками разрешают выпуск арктического топлива с цетановым числом не менее 40.

При цетановом числе больше 60 снижается полнота сгорания топлива, возрастает дымность выхлопных газов, повышается расход топлива.

Требования к цетановому числу по классу чистоты выбросов Евро

Injection delay — это и есть параметр напрямую связанный с цетановым числом.
Чем ниже число, тем выше задержка.

Присадки для повышения цетанового числа. Что они дают ?
1) Более низкое потребление топлива
2) Быстрый запуск двигателя и меньшее дымление
3) Более успешный запуск в морозы
4) Уменьшение специфического дизельного стука и шума
5) Снижение износа двигателя
6) Меньшие отложения в двигателе (благодаря более полному сгоранию топлива)

Цетановое и октановое число можно представить на одной картинке

Как меняется задержка воспламенения при введении в топливо цетан-бустера (корректора)
Красная линия — низкоцетановое топливо. Смесь имеет высокую задержку воспламенения после впрыска топлива.
Зелёная линия — введение в топливо цетан-корректора. Задержка значительно уменьшается, давление в цилиндре нарастает более плавно и максимальное значение немного ниже. Топливо сгорает более полно, меньше выбросов, меньше ударных нагрузок на детали двигателя.

Аналогичный график от BASF

Afton представляет эту зависимость более простой диаграммой

Примеры присадок от известных производителей

Lubrizol 8090

Clariant Dodicet 5073

Zenteum ZR 668

Afton HiTEC 4103W — добавление в топливо 300 ppm присадки увеличивает цетановое число на 2 ед.

Снижение выбросов при добавлении данной присадки

BASF Kerobrisol
Зависимость роста ЦЧ от кол-ва присадки в топливе

Очень интересный вопрос — зависимость возможности низкотемпературного запуска дизеля от цетанового числа
Очень мало материала на эту тему.
Любой цетан бустер обещает более лёгкий запуск, а сколько точно в граммах — никто не знает.
Капля информации на картинке ниже

Из журнала ЗР

Влияние ЦЧ на чистоту выхлопа

Средние значения ЦЧ в мире в зависимости от бренда

Лучшее дизельное топливо выпускает завод «ТАНЕКО» Татнефти
Образец паспорта. Аналогов в РФ по содержанию серы и ЦЧ пока нет.

Shell используют ДТ Танеко как поставщика для своей сети АЗС

Больше спасибо за прочтение статьи!

Если эта тема Вам интересна, пожалуйста, подпишитесь на канал и поставьте «лайк» статье, что бы в Вашей персональной ленте Дзена чаще появлялись похожие.

Источник

Цетановое число — характеристика воспламеняемости дизельного топлива, определяющая период задержки горения рабочей смеси (то есть свежего заряда) (промежуток времени от впрыска топлива в цилиндр до начала его горения). Чем выше цетановое число, тем меньше задержка и тем более спокойно и плавно горит топливная смесь.

Цетановое число численно равно объёмной доле цетана (С16Н34, гексадекана), цетановое число которого принимается за 100, в смеси с α-метилнафталином (цетановое число которого, в свою очередь, равно 0), когда эта смесь имеет тот же период задержки воспламенения, что и испытуемое топливо в тех же условиях. Именно такая формулировка была принята в первой версии метода ASTM D613 выпуска 1941 года.

В новых версиях ASTM D613, начиная с 1962 года, для смешения используется не α-метилнафталин, а 2,2,4,4,6,8,8-гептаметилнонан, иногда называемый ГМН (англ. HMN) или изоцетан, которому присвоено цетановое число 15. В ГОСТ 3122 до сих пор предписывается использовать смесь н-гексадекана и α-метилнафталина. Для исключения α-метилнафталина из ASTM D613 было несколько причин: во-первых, он легко образует пероксиды, которые меняют цетановое число основанных на нём смесей, во-вторых, возникло подозрение, что он обладает канцерогенным действием. Он также обладает неприятным запахом, и его сложно получить в достаточно чистом виде[1],[2].

Когда дизельное топливо характеризуется такой же воспламеняемостью, определённой на опытном двигателе (ASTM D613, EN 5165, ISO 5165, ГОСТ 3122), что и модельная смесь этих двух углеводородов, цетановое число данного топлива считается равным % доли цетана в этой смеси. Чем оно больше, тем лучше воспламеняемость смеси при сжатии.

Оптимальную работу современных дизельных двигателей обеспечивают дизельные топлива с цетановым числом от 45 до 55. При цетановом числе меньше 40 резко возрастает задержка горения (время между началом впрыскивания и воспламенением топлива) и скорость нарастания давления в камере сгорания, увеличивается износ двигателя. Стандартное топливо характеризуется цетановым числом 48-51, а топливо высшего качества (премиальное) имеет цетановое число 51-55. Согласно российским стандартам и стандарту Таможенного Союза (ГОСТ Р 52368-2005, ГОСТ 32511-2013), цетановое число летнего и зимнего дизтоплива должно быть не менее 48 единиц, согласно ГОСТ 305—2013 — не менее 45 единиц. Кроме того, технические условия для зимних сортов с депрессорными присадками разрешают выпуск арктического топлива с цетановым числом не менее 40.

Премиальное дизельное топливо более лёгкое, содержит больше легковоспламеняющихся лёгких фракций и поэтому более пригодно для запуска двигателя в холодную погоду. Кроме того, отношение водорода к углероду в лёгких фракциях выше, поэтому при сгорании такого дизельного топлива образуется меньше дыма.

Цетановое число зависит от группового состава топлива (доли парафинов, олефинов, нафтенов, ароматики)[3]. Парафины, способные к самовоспламенению при низких температурах, являются полезным компонентом дизельного топлива. Неразветвлённые алифатические углеводороды воспламеняются при низкой температуре и давлении, тогда как более прочные молекулы — например, ароматические углеводороды — требуют более жёстких условий для воспламенения.

Измерение цетанового числа[править | править код]

Цетановое число, определённое на опытном двигателе типа Waukesha (ASTM D 613, EN 5165, ISO 5165), ранее было единственным надёжным методом определения цетанового числа. В России разрешалось также использовать ГОСТ 3122, в котором добавлялась отечественная установка ИДТ-90, не прошедшая международных испытаний на воспроизводимость результатов.

Несмотря на то, что метод с использованием стандартного двигателя до сих пор считается арбитражным, у него есть ряд серьёзных недостатков[3]:

громоздкое, дорогостоящее и шумное оборудование, требующее специально оборудованного машзала;
большой объём пробы, уходящей на один анализ (до 1 л);
большая длительность анализа (иногда — до нескольких часов);
низкие показатели прецизионности.

В связи с этим в отрасли постоянно ведутся исследования, направленные на поиск альтернатив моторным методам определения цетанового и октанового числа.

Прямые методы определения цетанового числа (по задержке воспламенения)[править | править код]

Имеется ряд немоторных методов прямого определения задержки воспламенения. В этом случае применяется не одноцилиндровый двигатель с переменной степенью сжатия, а камера постоянного объёма. С 2009 года в EN590 и соответствующий российский ГОСТ Р 52368-2005 введён метод задержки воспламенения EN 15195 (ГОСТ Р ЕН 15195-2011), который показывает хорошую сходимость с моторным методом при улучшении точности, воспроизводимости и сокращении теста до 20 мин.

Основной проблемой измерения цетанового числа немоторными методами является сильное влияние состава дизельного топлива. Приборы по методу ГОСТ Р ЕН 15195-2011 (и аналогичные ASTM D7170 и ASTM D6890) не всегда правильно определяют цетановое число для топлив сложного состава — например, для биодизеля. Это связано с тем, что разные компоненты топлива воспламеняются с разной скоростью,— то есть, возникает необходимость измерять условия в камере сгорания не в одной временной точке, а в нескольких.

В марте 2014 года вышел новый стандарт ASTM D7668, описывающий более эффективный метод определения получаемого цетанового числа с измерением задержки воспламенения в нескольких точках. В 2015 году этот метод принят под обозначением EN 16715, в октябре 2017 г. он включён в ТУ на дизельное топливо «евро» EN 590.

Непрямые методы определения цетанового числа[править | править код]

Непрямые методы определения цетанового числа в основном опираются на анализ компонентного состава. В основном это различного рода инфракрасные спектрометры, однако есть примеры и успешного использования для этой цели хроматографии и масс-спектрометрии[3]. Инфракрасные экспресс-анализаторы необходимо перекалибровывать при любом изменении состава дизельного топлива — например, при его смешении с биодизелем. Кроме того, они неспособны работать с топливом, в которое добавлены улучшители цетанового числа.

Ссылки[править | править код]

Цетановое число
ГОСТ 305-82. Топливо дизельное
Цетановое число, способ измерения
Herzog CID 510 — измерение цетанового числа методом определения задержки воспламенения по ASTM D7668

См. также[править | править код]

Октановое число

Примечания[править | править код]

Источник

Дизельное топливо для легковых автомобилей? Еще несколько лет назад это могло вызвать лишь усмешку, а сейчас этим никого не удивишь. Дизельные двигатели постепенно теснят бензиновые, и все больше машин оказываются потребителями дизельного топлива. Вопрос качества топлива для таких двигателей становится все более актуальным. Как определить качественное дизельное топливо и как можно его улучшить?

Цетановое число – что это?

Одно из важнейших качеств дизельного топлива – это его способность к воспламеняемости и самовоспламеняемости, которая выражается цетановым числом. Эта характеристика измеряется временем задержки от поступления топлива в цилиндр двигателя до начала его горения. Чем выше цетановое число топлива, тем короче период воспламенения, и тем легче запускается двигатель, и меньшее время занимает «белое дымление». Кроме того, высокое цетановое число ускоряет работу двигателя и значительно увеличивает его мощность.

Зачем это знать?

Какое же значение имеет цетановое число для определения качества дизельного топлива?

Цетановое число может определить степень его «экологичности». Способность к воспламеняемости топлива напрямую зависит от его углеводородного состава.

Например, парафиновые соединения воспламеняются достаточно легко, а ароматические углеводороды, наоборот, с большой задержкой. Следовательно, чем ниже содержание в топливе «вредных» ароматических углеводородов, тем выше будет цетановое число.

Топливо, цетановое число для которого меньше 40, вынуждает двигатель работать в гораздо более жестком режиме (так называемый «дизельный стук» на холостом ходу), и при этом снижаются показатели работы, подшипники и другие детали гораздо быстрее изнашиваются.

Цетановое число должно отличаться для «зимнего» и «летнего» топлива: зимой это показатель должен быть выше, чем летом. Кроме того, рекомендуется различать топлива для двигателей, установленных на больших судах, – величина цетанового числа до 20, для легковых автомобилей — не меньше 55 и для грузовых автомобилей – около 40.

Как измерить цетановое число?

Метод для измерения цетанового числа, описанный ниже, распространяется на все дизельные топлива и их компоненты. При этом способе показатель численно приравнивается процентному содержанию цетана в его смеси с альфа-метилнафталином в эквиваленте топлива. При расчетах воспламеняемость цетана равна 100 %, а тот же показатель альфа-метилнафталина – 0 %. В ходе испытания измеряется время самовоспламенения топлива и соотносится с тем же временем для топливного эквивалента. Например, если испытуемое топливо в камере сгорания двигателя воспламеняется за такое же время, что и 30 % смесь цетана с альфа-метилнафталином, то такое топливо имеет цетановое число 30.

Российские и европейские стандарты цетанового числа.

Каково же оптимальное значение цетанового числа? Высокий показатель – это необязательно лучший, многие специалисты считают, что предпочтительные значения цетанового числа лежат в пределах от 50 до 60. При большем цетановом числе происходит своеобразное «насыщение» топлива, и дальнейшее повышение этого показателя просто бессмысленно. Диапазон допустимых значений для цетанового числа – от 40 до 55. По российским требованиям (ГОСТ 305 «Топлива дизельные») 45 – это самый низкий допустимый показатель. Европейский стандарт ISO 5156 минимальное значение цетанового числа для дизельного топлива определяет как 48.

Как повысить цетановое число?

Качество дизельного топлива зависит не только от цетанового числа. Много проблем могут принести владельцу машины на дизеле вода и другие примеси в топливе. Но вопрос «Как повысить цетановое число?» остается актуальным. Достаточно выяснить, что на данный момент показатели цетанового числа для большей части топлива, производящегося российскими нефтеперерабатывающими заводами, весьма низкий (в пределах 45-48 единиц).

Для повышения цетанового числа обычные способы очистки дизельного топлива не подходят. Так, фильтрация и сепарация очищают топливо от пыли и воды, но на важный нам показатель воспламеняемости и самовоспламеняемости топлива никак не влияют.

Цетановое число увеличивается с помощью специальных присадок, которые компенсируют его недостающие единицы.

Для повышения цетанового числа горючего Топливный Регион поставляет на российский рынок присадку отечественного производства Difron H 372, успешно прошедшую испытания в лаборатории ВНИИ НП. Этот продукт улучшает воспламеняемость дизельного топлива, обеспечивает быстрый запуск двигателя при низких температурах, способствует более ровной работе двигателя, снижает шумность и дымность выхлопных газов.

Источник

Дизельные двигатели, которые еще не так давно устанавливались только на грузовые автомобили, получают все большее распространение и среди легковушек. Поэтому вопрос характеристик и качества дизельного топлива становится все более актуальным. Если задать автомобилистам вопрос «что такое октановое и цетановое число?», то про первое ответят, скорее всего, все, а о втором сможет сказать далеко не каждый.

Дизтопливо, или, как его часто называют, «солярка» — это смесь углеводородов, получаемая путем перегонки нефти и отбора из нее определенных фракций. Состав этого горючего полностью отличается от состава бензина, поскольку способ поджигания топливно-воздушной смеси в цилиндрах бензинового и дизельного двигателей разный.

Бензин воспламеняется от искры свечи зажигания и для него важно такое свойство, как детонационная стойкость, обозначаемое октановым числом.

У дизельного двигателя топливо самовоспламеняется за счет большой степени сжатия, и его основной качественной характеристикой является цетановое число, которое характеризует воспламеняемость горючего или время, требуемое на воспламенение топлива в цилиндре. Чем оно выше, тем меньше требуется времени.

Определение цетанового числа производится в сравнении образца горючего и смеси цетана (его цетановое число принимают равным 100) и альфаметилнафталина (равно нулю) в качестве эталона.

Приблизительно цетановое число горючего можно оценить по тому, как работает мотор. Если это значение меньше 40, то звук работы дизельного двигателя будет жестким, при этом усиливается износ деталей. И наоборот, повышение цетанового числа делает работу мотора мягче.

Однако есть определенный предел: при значении более 55 горючее перестает полностью сгорать в цилиндрах, а содержание сажи и других вредных веществ в выхлопных газах значительно повышается.

Повышение цетанового числа в процессе производства

Величина цетанового числа дизельного топлива зависит от его фракционного состава. Так наибольшие показатели имеют парафиновые углеводороды нормального строения. Самые низкие цетановые числа у ароматических углеводородов, которые не имеют боковых цепей. Таким образом, конечное значение напрямую зависит от того, в каких пропорциях эти соединения содержатся в составе дизельного топлива.

Чем выше цетановое число, тем больше затраты на его производство. Для экономии средств, производители довольно часто применяют присадки, с помощью которых можно увеличить значение на 2-7-единиц. Обычно для этой цели используется изопропил или циклогексилнитраты. Дальнейшее повышение добавлением присадок недопустимо, поскольку ухудшаются другие показатели дизельного топлива.

Самостоятельное повышение цетанового числа

Требования к воспламеняемости горючего предъявляются, исходя из параметров двигателей. Чем выше рабочие обороты, тем выше должно быть цетановое число дизтоплива. Так, низкооборотистые судовые дизельные моторы нормально работают даже на топливе, с показателем 20, а для некоторых высокооборотистых двигателей значение должно быть не менее 55.

Оптимальным для современных автомобильных дизелей считается топливо, показатели которого находится в промежутке от 40 до 55.

В зависимости от сезона это значение меняется:

у летнего оно ниже (40-45);
у зимнего выше (до 55).

К сожалению, нередки случаи, когда на заправочных станциях продается горючее, имеющее недопустимо низкое цетановое число. Проблема осложняется тем, что его определение ни по каким внешним признакам невозможно – ни по цвету, ни по запаху – оно не отличается от нормального, суррогат выдает только более жесткий звук работы дизельного двигателя и перебои в работе.

Если случилось так, что в топливный бак оказалось залито некачественное дизтопливо, можно повысить его цетановое число путем добавления присадок. Желательно заранее иметь в багажнике соответствующие средства, поскольку на заправочной станции их вполне может не быть.

Чем грозит использование неподходящего дизтоплива

Многие автомобилисты задаются вопросом, что будет, если летом заправлять машину зимним топливом. Вопрос этот возникает в связи с тем, что цетановое число зимнего горючего по определению выше, а значит, должно быть более качественным. Однако определение, что качество и эксплуатационные свойства дизтоплива характеризует только этим, абсолютно неверно.

На самом деле, применение топлива с большим цетановым числом мотору не повредит, если, конечно, оно вписывается в рекомендованные автопроизводителем пределы.

Если же значение окажется слишком большим для конкретного дизельного двигателя, это приведет:

к повышению расхода горючего;
снижению экологичности мотора.

Аналогично можно ответить и в обратной ситуации – применение низкоцетанового топлива также не навредит силовому агрегату, если его цетановое число соответствует рамкам, установленным производителем автомобиля.

Если же значение ниже требуемого, то:

у работающего дизеля появится жесткий звук;
его детали будут усиленно изнашиваться.

Однако вопрос о возможности использования зимнего дизельного топлива летом требует более развернутого ответа. Дело в том, что эти два сорта дизтоплива имеют разный химический состав, и, помимо цетанового числа, различаются по другим своим свойствам.

Летнее горючее предназначено для применения при положительных температурах. После того, как температура окружающей среды, а вместе с ней и температура топлива в баке упадет до нуля, летнее дизельное топливо перестанет проходить через фильтр.

Зимнее дизтопливо, имеет гораздо более низкие температуры помутнения, застывания, и предельной фильтруемости, благодаря чему, его и возможно применять в холодное время года. Однако оно имеет худшие, по сравнению с летним, характеристики.

Причина кроется в том, что при его выработке, из углеводородной смеси, приходится удалять циклопарафины и заменять из ароматическими углеводородами, а утраченные свойства компенсируются (хотя и не в полной мере) присадками. В итоге цетановое число повышается, но эксплуатационные характеристики снижаются.

У мотора, работающего на зимнем дизельном топливе, наблюдается небольшое падение мощности, повышенное коксообразование в цилиндрах, ухудшается приемистость. Таким образом, от использования зимнего горючего летом лучше отказаться и рассматривать такой вариант как вынужденную меру, хотя ничего смертельного для двигателя в этом нет.

Источник