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
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 25 марта 2019; проверки требует 1 правка.
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.
При цетановом числе больше 60 снижается полнота сгорания топлива, возрастает дымность выхлопных газов, повышается расход топлива.
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
- Метановое число
Примечания[править | править код]
Источник
Еще совсем недавно дизельные двигатели были только у грузового транспорта. Теперь же это широко распространенный вариант и среди легковых автомобилей. Уже не вызывает удивления, что владельцы подобных машин все чаще стали интересоваться, какое цетановое число у дизельного топлива и что такое цетановый индекс.
Цетановый индекс дизельного топлива
Цетановым индексом (ЦИ) дизтоплива называют показатель цетанового числа (ЦЧ), который рассчитывается по плотности и среднему значению температуры выкипания фракции (пятидесятипроцентной).
Точность расчетов находится в прямой зависимости от того, насколько верно определены показатели плотности и температуры кипения. Причем первое значение нужно смотреть по госстандарту 3900-85, а второе — по ГОСТ 2177-82.
Если цетановые числа находятся в области 30-60 единиц, то для дистиллятных дизтоплив расчетный ЦИ будет равен количеству ЦЧ, выведенному на аппаратуре экспериментальным путем. Возможна погрешность в 2 единицы, но такой результат возможен с вероятностью в 75%.
Определить цетановый индекс дизельного топлива можно, руководствуясь следующим примером:
- Среднее значение температуры кипения половинчатой фракции солярки при 93,3 кПа равно 287,8°С.
- При 15°С плотность будет равна 0,860 г/см³.
- Поправка температуры закипания на давление, равное 101,3 кПа, будет 0,5 * 8 = 4°С.
- Исправленный показатель закипания с учетом поправки на давление 101,3 кПа составит 287,8 + 4 = 291,8°С.
- ЦИ дистиллятных дизтоплив можно проверить по специальному чертежу. В данном случае значение будет равно 48,5. А результат, полученный путем вычислений, — 48,8.
Что такое цетановое число
Цетановым числом (ЦЧ) называется информация о промежутке времени, в течение которого задерживается возгорание топлива. Чем этот показатель выше, тем короче задержка от впрыска топливной смеси до ее воспламенения и тем ровнее будет гореть солярка.
Зачем знать цетановое число
Средний дизельный двигатель хорошо функционирует на солярке с ЦЧ 40-55 единиц. Более низкое значение приводит к тому, что возгорание задерживается, давление в камере сгорания увеличивается, а это значит, что мотор быстрее изнашивается.
Дизель стандартного типа располагает цетановым числом в рамках 40-45 единиц. Вариант высшего качества предполагает ЦЧ 45-50.
В условиях российского климата на эти цифры накладывается небольшое ограничение: сезонное дизельное топливо должно содержать в своем цетановом числе не меньше 45 единиц.
Премиальное дизтопливо оснащено большим количеством легковоспламеняющихся фракций и является более легким. Данные параметры делают его оптимальным вариантом для использования в зимний период. Благодаря повышенному отношению водорода к углероду оно образует меньше дыма при сгорании.
Если дизельное ЦЧ будет более 60, опытный водитель сразу же отметит несколько отрицательных моментов. Во-первых, снизится полнота сгорания. Во-вторых, расход топлива увеличится. Ну и в-третьих, чрезмерная задымленность выхлопных газов характеризует данный недостаток.
Как измерить цетановое число
При измерении показатель приравнивается к численному содержанию цетана (в процентах) вперемешку с альфа-метилнафталином. Воспламеняемость цетана будет равна 100%, а альфа-метилнафталина 0%.
Для испытания нужно замерить время самовозгорания смеси и соотнести это значение со временем топливного эквивалента. То есть, если проверяемое топливо загорится за такое же время, что и смесь цетана с альфа-метилнафталином (30%), то ЦЧ в этом случае будет равно 30.
Методика определения
ЦЧ дизтоплива определяют, сравнивая характеристики сгорания исследуемого топлива с аналогичными показателями эталов, значение цетана которых выведено. Исследования проходят при помощи американского двигателя CFR (Cooperative Fuel Research ) Engine (США) или ИДТ-90 (Россия) при рабочих условиях.
Сравнивают 2 эталона с цетановыми числами больше и меньше, чем у проверяемого образца. Степень сжатия меняют до тех пор, пока не получится определенный угол задержки воспламенения на маховике. Результат должен находиться между показаниями, взятыми у эталонных образцов. Затем ЦЧ вычисляется при помощи формулы методом линейной интерполяции. Данный метод использовался еще в середине прошлого века. Сегодня можно отметить множество его недостатков:
- Тяжесть установки.
- Необходимость отдельного помещения.
- Дизельный двигатель сложно обслуживать.
- Анализ занимает много времени.
- Эталонных смесей и топлива приходится расходовать много.
Все требовало поиска более результативного и удобного метода. И в начале нашего века исследователи придумали впрыскивать топливо в камеру сгорания постоянного объема и разработали для этих целей аппарат. Это настольный инструмент без двигающегося поршня, который еще называют анализатором.
Дизель вводится в нагретую камеру с измерением показателей температуры вспышки и давления. Прибор отмеряет, сколько времени прошло с момента впрыска до первого увеличения давления. Последний вызван выделением тепла при сгорании и называется задержкой воспламенения, которая взаимосвязана с ЦЧ, выявленным моторным методом.
Все существующие способы измерения описаны в соответствующих стандартах ASTM и EN.
Чем грозит использование неподходящего дизтоплива
Основная цель дизельного топлива, или солярки, — получить энергию от горения, а также смазать и охладить топливную систему.
При заправке на автозаправочной станции качество смеси определить сложно. Но если попадется недобросовестный поставщик, то низкая проба топлива сразу же негативо отразится на работе мотора.
Всего существует 3 типа горючего:
- летнее;
- зимнее;
- арктическое.
Важно выбирать подходящее по времени года топливо, иначе двигатель может быстро сломаться.
Признаки некачественной смеси:
- Темный цвет и запах мазута.
- Вода либо песчинки на дне. Зимой солярка густая и с белыми хлопьями в составе — подделка.
- Водянистость может означать, что солярку разбавили бензином.
Низкопробная смесь приводит к образованию большего количества нагара, который оседает на стенках камеры сгорания. Если вовремя не обрабатывать двигатель, мощность его работы снизится.
Из-за добавок и присадок в дизельном топливе срок службы свечей зажигания уменьшается. А различные примеси в поддельной смеси портят кольца и поршни.
Повышение цетанового числа
В процессе производства
Чем ЦЧ больше, тем затратнее изготовление горючего. Поэтому некоторые производители, стремясь сэкономить, используют различные присадки. Благодаря такой технологии можно поднять значение ЦЧ на 2-7 пунктов.
Чаще всего для этой цели берут изопропил или циклогексилнитраты. Чрезмерное повышение показателя путем добавления присадок недопустимо. Оно приводит к тому, что другие характеристики дизтоплива снижаются.
Самостоятельное повышение
На АЗС нередко можно нарваться на поддельное либо неподходящее по цетановому числу топливо. Причем определить низкое качество сразу не представляется возможным. Суррогат не выдает себя ни цветом, ни запахом.
Если вдруг оказалось так, что в бак попала низкокачественная смесь, то можно попробовать повысить ЦЧ самостоятельно, добавив присадки. Но для этого цетан-корректор для дизельного топлива всегда должен быть под рукой.
Какие стандарты приняты в странах ЕС а какие в России
Требования к дизельным топливам по стандартам ЕС
| Показатели | Евро-3 | Евро-4 | Евро-5 |
| ЦЧ | не менее 51 | не менее 51 | 54 |
| Сера | 350 | 50 | 10 |
| Плотность при +15°С | 820-845 | 820-845 | 820-830 |
| Состав фрак. 95% в °С | 360 | 360 | 340-350 |
| Полициклическая ароматика в % об. | 11 | 11 | 2 |
Стандарты РФ
| Показатель | ГОСТ 305 | ГОСТ 52368 |
| ЦЧ | ||
| Сера | 2000-5000 | 350, 50, 10 |
| Плотность при 15°С | 45 | 51 |
| Состав фрак. 95% в °С | 360 | 360 |
| Полисикличнская ароматика в % об. | не нормируется | 11 |
Из данных таблиц видно, что требования к качеству дизтоплива в Росии и странах Евросоюза несильно отличаются.
Источник
Друзья, уверен, вы слышали об октановом числе – параметре, характеризующем бензин. А знаете ли, что такое цетановое число дизельного топлива? Думаю, не многие смогут дать утвердительный ответ на заданный вопрос.
В этой статье мы восполним данным пробел, ведь с ростом популярности автомобилей с моторами на солярке, знать о её характеристиках и параметрах критически важно.
Цетановое число дизельного топлива
На самом деле цетановое число является одним из важнейших характеристик качества солярки. Чтобы пояснить суть этого параметра, давайте вспомним, как работает дизельный двигатель.
Как Вы уже знаете, автомобильный мотор на солярке не имеет свечей зажигания, воспламенение топлива в нём происходит за счёт сжатия.
Поршень сжимает топливно-воздушную смесь в цилиндре, отчего она раскаляется и самовоспламеняется. По сути, цетановое число дизельного топлива иллюстрирует возможность горючего к воспламенению – чем выше этот параметр, тем меньшее сжатие необходимо и тем быстрее произойдёт воспламенение.
Кстати, более известное всем октановое число бензина характеризует обратное свойство – стойкость горючего к преждевременному возгоранию.
Чтобы докопаться до более глубокой сути сегодняшнего вопроса и выяснить, чем же является цетановое число дизельного топлива, необходимо немного углубиться в химию. Солярка представляет собой смесь различных соединений, а именно:
- парафиновые углеводороды (C10-C16);
- ароматические углеводороды;
- нафтеновые углеводороды;
- непредельные соединения.
Из этого набора наиболее желанными в составе горючего являются парафиновые и нафтеновые химические соединения. Именно от парафиновых и в немного меньшей степени нафтеновых углеводородов зависит параметр, о котором мы сегодня говорим – чем их больше, тем лучше.
Цетан: C16H34
А вот их ароматические собратья оказывают противоположное действие на горение топлива, и помимо этого, многие из них вообще относятся к ядовитым веществам и плохо влияют на работу моторов в целом.
Измеряют цетановое число дизельного топлива на специальных установках, представляющих собой одноцилиндровый двигатель, имеющий возможность менять некоторые условия работы. Он, правда, не даёт очень точных цифр, поэтому в некоторых случаях химики прибегают к спектральному анализу горючего.
Цифры в топливном баке
Ну что ж, похоже, самое время перейти от теории к практике, и выяснить, каким именно должно быть цетановое число дизельного топлива.
На самом деле, вариант «чем больше, тем лучше» в данном вопросе не работает. Специалисты считают, что его значение для мотора современного легкового автомобиля должно находиться в пределах от 50 до 60.
Приемлемым являются и более низкие цифры. К примеру, в отечественных ГОСТах прописано число 45, как минимально возможное, а в европейских стандартах ISO – 48.
Нужно отметить, что для грузовых авто нормальным является цифра и в 40, а для корабельных двигателей и того меньше – 20.
Справедливости ради, нужно отметить, что солярка, на нашем рынке не всегда имеет оптимальное цетановое число – обычно не более 45-48. Что же делать, если мы хотим заправить свою машину более качественным топливом?
Не лишним будет сказать, что кроме этого показателя, цетанового числа, в дизельном топливе есть еще такие показатели, как стойкость к окислению, температура замерзания и йодное число.
//www.youtube.com/watch?v=0e2UF-YDfpE
Можно ли повысить цетановое число?
Да, повысить цетановое число дизельного топлива вполне реально. Всё сводится к добавлению в бак с соляркой специальных присадок, которые повышают воспламеняемость дизеля.
Есть способ добавлять диметиловый эфир, это газ, он имеет показатель 70. Если подать этот газ во впускной коллектор дозировку диметила в 5% от массы топлива, то произойдет повышение цетанового числа дизтоплива, плюс еще от такой смеси уменьшится сажеобразование.
Но есть интересный и простой способ повысить цетановое число без применения химии, использовать парогенератор. Вода нагревается в специальном устройстве от выхлопных газов и дозировано подается во впускной коллектор. Количество дозируется от 2% до 5% массы впрыскиваемого топлива. Горение дизельного топлива улучшается, потому что цетановое число при такой смеси увеличивается до 50-55 едениц.
На сегодняшний день на рынке представлено множество подобных препаратов как отечественного, так и зарубежного производства – так называемые цетан-корректоры топлива.
Надеюсь, уважаемые читатели, эта статья была полезна для расширения вашего кругозора. Подписывайтесь на рассылку и изучайте автомобили вместе с нами!
Источник