Цетановое число дизельного

Цетановое число. Что означает и как его поднять?

Буквально десять лет назад большинство автолюбителей, имевших в собственности бензиновые модели авто, потешались над хозяевами машин с дизельным силовым агрегатом. Но прошло несколько лет и на дорогах стало в десятки раз больше именно последних. А добавив к этому возросшее количество грузового транспорта, потребляющего исключительно дизельное топливо, получим перевес данных двигателей над бензиновыми аналогами. Статистика это, безусловно, вещь полезная. Но как быть с проблемой некачественного топлива? И каким образом автовладелец может самостоятельно определить или улучшить качество заправляемого дизеля? Ответить на обозначенные вопросы можно лишь после того, как подробно ознакомиться с таким понятием, как цетановое число дизельного топлива.

Что такое цетановое число?

Одним из главных критериев качественного дизельного топлива является его устойчивость к самовоспламенению. Именно этот параметр и описывается при помощи цетанового числа. Если рассмотреть более подробно, то цетановое число дизельного топлива характеризует интервал времени, за который жидкость поступает в цилиндр до начала его воспламенения. Чем больше будет значение цетанового числа, тем меньше уйдёт времени на воспламенение. Соответственно, тем быстрее запустится мотор и меньше времени уйдёт на так называемое «белое дымление».

Не стоит забывать, что высокий параметр цетанового числа сказывается на ускорении функционирования силового агрегата автомобиля и делает его на порядок мощнее.

Зачем знать цетановое число?

Зная параметр цетанового числа, можно определить степень экологичности топлива, потому что на способность жидкости к самовоспламенению оказывает влияние углеводородный состав.

К примеру, соединения, содержащие в составе парафин, подвержены воспламенению в большей степени, нежели ароматические углеводороды. Соответственно, чем меньше в составе топлива будет именно ароматических углеводородов, тем большим будет параметр цетанового числа.

Если рассматриваемое число в дизельном топливе будет меньше 40, тогда мотор автомобиля будет функционировать на пределе своих возможностей. Очень часто в таком жёстком режиме появляется глухой стук на холостых оборотах, а также идёт более быстрый износ всех деталей механизма.

Какие стандарты приняты в странах ЕС, а какие в России?

Высокое значение цетанового числа не является показателем самого качественного топлива. Оптимальное значение находится в диапазоне от 50 до 60. Данные значения характерны для топлива, которое рекомендуется для автомобилей с двигателем стандарта Евро 5.

Если значение цетанового числа будет выходить за обозначенные рамки в большую сторону, то топливо можно назвать «перенасыщенным». То есть каждое последующее увеличение параметра не будет иметь смысла.

Согласно требованиям отечественных ГОСТов значение цетанового числа должно быть не менее 45. Такая граница является предельно низким допустимым значением. По стандартам стран ЕС нижний порог находится на отметке 48.

Как увеличить значение цетанового числа?

Безусловно, на качество дизеля оказывает влияние не только цетановое число. Проблема повышения качества дизельного топлива остаётся для автолюбителей одной из самых актуальных. Ни для кого не секрет, что большинство нефтеперерабатывающих предприятий страны стараются выпускать топлива со значением цетанового числа по нижней допустимой стандартами границе.

Для повышения цетанового числа необходимо использовать специальные цетан-корректоры, способные компенсировать недостающие элементы.

Продукция подобного рода влияет на улучшение воспламеняемости топлива, обеспечивая при этом безболезненный запуск мотора даже в условиях отрицательных температур. Кроме того, присадки влияют на работу двигателя, делая её более ровной, а также уменьшают объёмы выхлопов и снижают шум работы двигателя.

Характеристики дизтоплива, повышение цетанового числа

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:

1. к повышению расхода горючего;
2. 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.

Цетановое число дизельного топлива: определение и повышение

Цетановое число – это важнейшая характеристика дизельных топлив, которая дает информацию о периоде задержки воспламенения топливной смеси. Чем больше значение данного параметра, тем меньше задержка от впрыска топлива в цилиндр до начала горения, и тем спокойнее и плавне горит топливная смесь.

Стандартные двигатели работают оптимально на дизельных топливах с цетановым числом от 40 до 55. Снижение параметра приводит к резкой задержке воспламенения, давление в камере сгорания нарастает быстрее и увеличивается износ. Стандартные типы топлива как раз характеризуются цетановым числом на уровне 40-45, а топлива высшего качества – 45-50. Российские стандарты накладывают определенные ограничения на численное значение данного показателя: летнее и зимнее дизтопливо должно характеризоваться цетановым числом не менее 45 единиц.

Знаете ли Вы, что европейский стандарт ISO 5156 определяет минимальное значение цетанового числа для дизельного топлива на уровне 48 единиц.

Дизельные топлива высшего качества (премиальные) более легкие, содержат больше легковоспламеняющихся фракций, поэтому являются более подходящими для запуска двигателей в холодную пору года. Премиальные топлива при горении образуют меньше дыма, что обусловлено повышенным отношением водорода к углероду в легких фракциях.

Если цетановое число дизтоплива превышает 60 единиц, то появляется ряд негативных моментов: снижается полнота сгорания, повышается расход, возрастает дымность.

Частично цетановое число определяется групповым составом топлива, количеством парафинов, нафтенов, олефинов и т.п. Такое свойство парафинов, как самовоспламенение при низких температурах, делает их полезным компонентом нефтепродукта.

Как измерить цетановое число?

Цетановое число определяют при помощи сравнения с эталонным показателем, в качестве которого принимают время воспламенения цетана в смеси с α-метилнафталином. Цетановое число этого вещества приравнивается к 100%. Рассмотрим особенности влияния этого параметра на работы двигателя:

• оптимальная работа двигателя может достигаться только при работе на топливе с цетановым числом 40-55;
• если наблюдается уменьшение значения цетанового числа, то период задержки воспламенения после сжатия возрастет. А это, в свою очередь, приведет к сбоям в работе двигателя, уменьшению давления при рабочем ходе и уменьшению мощности;
• если цетановое число дизельного топлива находится на уровне 55, то такое горючее можно отнести к премиум-классу;
• дальнейшее увеличение цетанового числа нецелесообразно, поскольку оно приведет к пагубному влиянию топлива на работу дизельной установки. Применение горючего с цетановым числом более 55 будет способствовать неполному сгоранию с образованием чрезмерного количества сажи и копоти. Возрастет также и расход топлива.

В России действуют стандарты, накладывающее ограничения на нижнее значение цетанового числа: оно не может быть меньше 40 как для быстроходных, так и для тихоходных установок.

Для измерения цетанового числа применяют опытный мотор. Cначала в России этот показатель определялся в соответствии с рекомендациями ГОСТ 3122, но установка отечественного производства ИДТ-90 не смогла пройти международных испытаний на воспроизводимость результатов. В 2009 году в международный стандарт EN590 и российский ГОСТ был введен еще один способ. Он показал хорошую сходимость, лучшую точность, уменьшил время испытаний на 20 минут.

ГОСТ 3122-67 “Топлива дизельные. Метод определения цетанового числа” впервые был введен в действие 1 января 1968 года.

При измерении цетанового числа некоторными методами приходится сталкиваться с проблемой зависимости результата от состава дизельного топлива. Моторный подход дает правильные цифры в отношении топлив с любым фракционным составом, а различные экспресс-анализаторы требуют перекалибровки при переходе с одного вида нефтепродукта на другой, что очень неудобно.

Для определения значения цетанового числа можно задействовать три подхода: совпадения вспышек, запаздывания воспламенения и критическую степень сжатия. Чаще всего используется «метод совпадения вспышек», реализующийся на установках:

• ИТ9-3;
• ИТ9-3М;
• ИТД-69.

По конструкции – это одноцилиндровые четырехтактные двигатели, оборудованные специальным образом. При выполнении исследований частоту вращения вала мотора нужно поддерживать постоянной на уровне 900±10 об/мин.

Во многом цетановое число топлива зависит от его углеводородного состава. Ароматические углеводороды имеют самые низкие цетановые числа, а парафиновые – самые высокие.

Как применять топлива с различным цетановым числом?

В состав дизельного топлива с цетановым числом 50-55 входит большое количество легких фракций, склонных к быстрому самовоспламенению. А это достаточно удобно при запуске дизельных двигателей в холодную пору года. Более полное сгорание топливной смеси с образованием меньшего количества копоти и дыма в этом случае достигается за счет высокого соотношения фракций водорода к углероду.

Конкретная величина цетанового числа во многом определяется компонентами, входящими в состав дизельного топлива. Среди них стоит отметить парафины, нафтены, ароматические вещества, олефины и т.д.

Увеличение количества парафинов хорошо сказывается на воспламеняемости топлива, поскольку они способствуют бесперебойной работе двигателей в условии низких температур, а также положительно влияют на общий коэффициент полезного действия.

Повышение цетановго числа дизельного топлива

С целью повышения цетанового числа в дизельное топливо добавляются специальные присадки: нитросоединения, перекис углеводородов, синтин. Для введения присадок и получения гомогенизированных топлив на практике применяется специальное оборудование – установки типа УСБ. При данном способе повышения цетанового числа они являются неотъемлемой частью технологического процесса.

Повышение цетанового числа топлива с помощью установки УСБ (фото сделано в производственных условиях)

Установка типа УСБ торговой марки GlobeCore предназначена для смешивания от двух до пяти отдельных составных частей, в частности дизельного топлива низкого качества с цетаноповышающими присадками. Оборудование может быть использовано на предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности и автозаправочных станциях.

Особенностью предлагаемой данной установки является то, что применяя инжекционный метод и гидродинамический удар можно повысить цетановое число дизельного топлива. При этом расслаивание полученного продукта не происходит в течении как минимум 180 дней.

Современные гидродинамические (поточные) смесительные установки зарекомендовали себя в промышленной эксплуатации в качестве экономичных, точных и стабильных средств производства высококачественных моторных топлив с оптимальной себестоимостью.

В ходе процесса смешения в поточном смесителе расход каждого компонента постоянно регулируется с целью обеспечения на выходе из смесительного коллектора готового продукта со стабильными качественными показателями согласно заданной рецептуре.

Достигаемая экономия средств и повышения рентабельности производства по сравнению с традиционной технологией смешивания компонентов в смесительных емкостях может ускорить темпы возврата капиталовложений до 60% за год и обеспечить окупаемость проекта за срок до одного года и менее.

На сгорание дизельных топлив влияют конструктивные и эксплуатационные факторы. Строение камеры, должно способствовать интенсивному вихреобразованию при сжатии воздуха, что позволяет снизить нагрев топлива. Поршни рекомендуется использовать не алюминиевые, а чугунные, поскольку как они имеют меньшую теплопроводность, что сокращает время сгорания (интенсивнее происходит нагрев воздуха и топлива).

Для оценки качества дизельного топлива используют его фракционный состав. Определяется температура вспышки.

Цетановое число в дизельном топливе: что это, как определить, как повысить?

За годы успешного использования дизельного топлива в качестве горючего для легковых автомобилей опытные водители на собственном опыте смогли убедиться во всех его преимуществах. Но для того чтобы избежать любых неожиданностей на дороге, просто необходимо знать всё об используемой для машины солярке, её характеристиках, чтобы иметь возможность грамотно и быстро среагировать в случае необходимости.

Цетановое число – одна из важнейших характеристик, которая, по сути, определяет способность жидкости самовоспламеняться или воспламеняться. Для того чтобы определить его величину специалистам необходимо провести измерения времени задержки, которое проходит между поступлением жидкости в цилиндр мотора до начала процесса горения. Это означает, что чем меньше период времени, который требуется для воспламенения топлива, тем проще будет запустить двигатель, сократить время «белого дымления». Более высокое цетановое число позволит ускорить работу двигателя и повысить его мощность.

Почему стоит знать, что такое цетановое число?

Характеристика определяет экологичность используемого горючего и зависит от его углеводородного состава. В зависимости от доли содержащихся в топливе парафиновых и ароматических углеводородов будут меняться и качественные характеристики продукта (под воздействием высокого содержания первых воспламеняемость будет происходить быстрее, а увеличение доли вторых – к замедлению этого процесса).

Низкое цетановое число (меньше 40) приводит к тому, что с использованием такого дизтоплива двигатель будет работать на холостом ходу с характерным «дизельным стуком», а все трущиеся детали и узлы – с повышенным износом. При этом стоит отметить, что рассчитывать на нормальную работу машины можно при цетановом числе:

• более 40 при использовании топлива для грузовых автомобилей,
• от 55 – для легковых машин,
• до 20 – для крупных судов.

Также стоит отметить, что для зимних марок дизельного топлива характерно наличие более высоких показателей в сравнении с летними, что позволяет существенно облегчить пуск двигателя в холодное время года.

Как определяют цетановое число?

Для того чтобы определить цетановое число, необходимо знать время, за которое происходит воспламенение смеси из α-метилнафталина и цетана. Полученные данные сравнивают с эталонным значением, приравненном к 100 %. В нашей стране действует стандарт качества, которым регламентирована нижняя граница для топлива всех типов: она не должна составлять меньше 40. Почему это важно?

1. Для того чтобы обеспечить работу двигателя в оптимальном для него режиме, необходимо использовать топливо, у которого цетановое число находится на уровне 40-55.
2. С использованием топлива с более низким показателем, чем рекомендуется, из-за задержки воспламенения снижается давление рабочего хода с одновременным снижением мощности.
3. Увеличение цетанового числа на уровень выше 55 также не рекомендуется, так как в этом случае дизтопливо будет сгорать не полностью, образуя при этом большое количество копоти и сажи. Кроме того, существенно увеличится расход топлива.

Именно поэтому дизельное топливо с цетановым числом 55 является продуктом премиум-класса.

Повышение цетанового числа

На этапе производства в зависимости от фракционного состава нефтепродукта (доли различных видов углеводородов) меняется и цетановое число. При этом дальнейшая работа по увеличению этого параметра приводит к повышению расходов, поэтому в большинстве случаев на предприятиях используются специальные присадки (это может быть циклогексилнитрат или изопропил). Их использование позволяет увеличить показатель на 2-7 единицы. Более высокое содержание присадок снижает другие рабочие показатели дизтоплива, поэтому не допускается.

В некоторых случаях автовладельцы самостоятельно могут повысить уровень цетанового числа в том случае, когда на АЗС им было продано топливо низкого качества. Для этого также используются присадки. Многие опытные водители их постоянно возят с собой, чтобы исключить возможные неприятности в дороге после покупки вместо нормального топлива суррогата.

Почему рекомендуется использование дизельного топлива по сезону

Достаточно часто возникает вопрос о том, что с увеличением цетанового числа для зимних марок горючего повышается и качество топлива в целом. Следовательно, у многих возникает желание использовать зимнюю марку дизеля в летнее время. Но стоит учитывать, что нельзя сказать, что все эксплуатационные характеристики и качественные показатели определяются исключительно величиной цетанового числа.

В данном случае важно использовать топливо, параметры которого находятся в пределах, рекомендованных производителем автомобиля. При превышении этого значения одновременно с более высокими расходами на само топливо увеличится и его расход, снизится экологичность. В обратной ситуации при более низком цетановом числе, чем требуется, будет происходить повышенный износ деталей, двигатель в целом будет работать в более жёстком режиме.

Если проанализировать возможности использования летом зимних марок дизельного топлива, то стоит обратить внимание на то, что в сравнении с летними они будут иметь разный химический состав. В первом случае для предотвращения застывания в холодное время года из нефтепродукта искусственно удаляют часть парафиновых углеводородов, которые и становятся причиной превращения жидкого топлива в гель, который топливная система не способна прокачать.

Но такой подход одновременно приводит к общему ухудшению характеристик. В связи с этим производителями используются специальные присадки как компенсатор, но полностью это сделать невозможно. В итоге мотор будет работать с немного меньшей мощностью, более интенсивным коксообразованием, худшими показателями приемистости. К тому же не стоит забывать и о том, что дизельное топливо зимних марок дороже летних. Исходя из этого можно сделать вывод о том, что ничего смертельного для автомобиля при такой замене не будет, но она просто не имеет смысла и дополнительных преимуществ.

ООО «Компания «Нипетойл» предлагает свои услуги по организации поставок дизельного топлива в любом необходимом объёме в Москве и области. Мы предлагаем оперативную доставку, пунктуальность, доступные цены, чёткое соблюдение правил перевозки, наличие большого автопарка спецтехники, соответствующей всем современным стандартам.

Цетановое число

Цетановое число — характеристика воспламеняемости дизельного топлива, определяющая период задержки воспламенения смеси (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 дизельное топливо характеризуется такой же воспламеняемостью, определённой на опытном двигателе (ASTM D 613, 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 стандартных двигателей обеспечивают дизельные топлива с цетановым числом 40—55. При цетановом числе меньше 40 резко возрастает задержка воспламенения (время между началом впрыска и воспламенением топлива) и скорость нарастания давления в камере сгорания, увеличивается износ двигателя. Стандартное топливо характеризуется цетановым числом 40—45, а топливо высшего качества (премиальное) имеет цетановое число 45—50. Согласно российским стандартам, цетановое число летнего и зимнего дизтоплива должно быть 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.

В некоторой степени цетановое число зависит от группового состава топлива (доли парафинов, олефинов, нафтенов, ароматики). Парафины, способные к самовоспламенению при низких температурах, являются полезным компонентом дизельного топлива.

Измерение цетанового числа

Цетановое число, определённое на опытном двигателе (ASTM D 613, EN 5165, ISO 5165) являлось единственным надёжным методом определения качества дизельного топлива. В России разрешалось также использовать ГОСТ 3122, в котором добавлялась отечественная установка ИДТ-90, не прошедшая международных испытаний на воспроизводимость результатов. На основе результатов истинных определений цетанового числа топлива производилась калибровка так называемых неарбитражных приборов для экспресс определения цетанового числа. В основном это различного рода инфракрасные спектрометры. С 2009 года в EN590 и соответствующий российский ГОСТ Р 52368-2005 вводится ещё один моторный метод — метод задержки самовоспламенения EN 15195 (ГОСТ Р ЕН 15195-2011), который показывает хорошую сходимость со старым методом при улучшении точности, воспроизводимости и сокращении теста до 20 мин. Основной проблемой измерения цетанового числа немоторными методами является сильное влияние состава дизельного топлива. То есть моторный метод (включая ГОСТ Р ЕН 15195-2011) одинаково правильно определяет цетановое число любых видов топлива, а все экспресс анализаторы необходимо перекалибровывать при переходе, допустим, от классической солярки к биодизельному топливу.

> Ссылки

• Цетановое число
• ГОСТ 305-82. Топливо дизельное
• Цетановое число, способ измерения

См. также

• Октановое число

Для улучшения этой статьи желательно?: Проставив сноски, внести более точные указания на источники. Добавить иллюстрации. Викифицировать статью.

Цетановое число в дизельном топливе

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.

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,.

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). 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.

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:

• 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)

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

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. 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

• 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

• Октановое число

Примечания