Эту процедуру называют исследовательским методом измерения октанового числа, отсюда буква И в маркировке АИ. Также может применяться моторный метод, при котором испытания проводятся в условиях реальной езды.
Цетановое число в дизельном топливе: определение, повышение
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
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.
Во многом цетановое число топлива зависит от его углеводородного состава. Ароматические углеводороды имеют самые низкие цетановые числа, а парафиновые – самые высокие.
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.
При измерении показатель приравнивается к численному содержанию цетана (в процентах) вперемешку с альфа-метилнафталином. Воспламеняемость цетана будет равна 100%, а альфа-метилнафталина 0%.
Цетановый индекс
Не всегда присутствует в паспорте.
Если отражен и его значение близко к цетановому числу, то это говорит об хорошей партии изготовления. А если превышает ЦЧ на несколько пунктов, то это говорит об использовании цетано повышающих присадок, что должно обеспечить хорошую экономичность двигателя.
Чем выше тем лучше для езды на низких оборотах:
— в городском потоке;
— пробки;
— бездорожье;
Этот показатель наиболее весомый у большинства V-образных диз.моторов чем ЦЧ. Из-за высокой очистки в целях уменьшения серы с приходом Евро-4 и 5 высокая плотность редкость.
Содержание серы
Чем меньше, тем реже будет срабатывать прожиг (у выхлопной трубы). И тем чище и дольше будут работать системы экологии, как например EGR.
Если часто бываете на трассе и средняя скорость >30 км/ч, то на серу можно не обращать внимания. Сера не будет накапливаться, а прожиги будут быстрыми и незаметными.
А если вы регулярно стоите в пробках, раздражают частые прожиги, то следует выбирать заправки с топливом где меньше серы.
Также сера влияет на запах диз.топлива, чем меньше тем слабее запах как от топлива, так и от дыма. Но присадки в зимнем топливе усиливают запах.
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.
Цетановое число (ЦЧ)
В дизельных двигателях топливо зажигается не от искры, как в бензиновых, а самостоятельно воспламеняется в результате высокого давления. Цетановое число характеризует воспламеняемость и качество сгорания дизельного топлива в двигателе. Топливная смесь с более высоким ЦЧ имеет меньший период задержки, сгорает спокойнее и полнее, чем с низким. Кроме того, такое ДТ легче и производит меньше дыма.
Оптимальное цетановое число дизельного топлива для стандартных моторов составляет от 40 до 55 по ГОСТу. Если ЦЧ выше 55, топливо не успевает полностью сгорать в цилиндрах. Цетановое число зимнего топлива выше, чем летнего, из-за необходимости работать при низких температурах. Также эти два вида топлива отличаются химическим составом.
Определение цетанового числа происходит путем расчета объемной доли цетана в специальной топливной смеси, у которой такой же период задержки воспламеняемости, как у тестируемого образца. Для этого цетан (по-другому гексадекан) смешивают с альфаметилнафталином и высчитывают объем цетана, принимая его индекс за 100.
Повышение цетанового числа
Размер цетанового числа зависит от наличия в составе дизеля парафинов, олефинов, нафтенов, ароматических углеводородов. Производство топлива с высоким ЦЧ не всегда возможно и требует больше затрат. Поэтому для повышения цетанового числа используют специальные присадки.
Присадка для увеличения цетанового числа улучшает воспламеняемость топлива, увеличивает полноту сгорания, облегчает запуск мотора и снижает количество выбросов в атмосферу. В основе присадок лежат алкилнитриты, которые в будущем могут быть вытеснены алкилпероксидами.
Октановое число (ОЧ)
Октановое число бензина показывает его устойчивость к детонации – воспламенению при сжатии в цилиндрах. Требования к детонационной стойкости топлива зависят от параметров двигателя, поэтому октановое число – показатель не столько качества бензина, сколько его соответствия характеристикам мотора.
Методы определения ОЧ
Определение октанового числа сходно с определением цетанового. Но здесь в качестве эталона используют смесь изооктана (у которого ОЧ -100) с н-гептаном (ОЧ-0) с такими же характеристиками, как у опытного образца бензина. А затем определяется объем изооктана, который и соответствует искомому октановому числу.
Эту процедуру называют исследовательским методом измерения октанового числа, отсюда буква И в маркировке АИ. Также может применяться моторный метод, при котором испытания проводятся в условиях реальной езды.
Для каждой величины октанового числа устанавливается своя степень сжатия для обоих методов измерения, эти стандартные параметры приведены в таблице октановых чисел.
Как повысить октановое число
Топливо с низким октановым числом воспламеняется раньше, чем с высоким, и при несоответствии требованиям двигателя может привести к детонации, то есть взрыву. Для повышения ОЧ часто используют антидетонационные присадки, наиболее безопасной из которых является метил-трет-бутиловый эфир. Это нетоксичное вещество имеет октановое число выше 100, обеспечивает полное сгорание топлива и снижает выбросы углекислого газа.
Сегодня появились специальные приборы для проверки октанового числа, которые позволяют за короткое время проверить бензин прямо на АЗС.
Не всегда присутствует в паспорте.
Если отражен и его значение близко к цетановому числу, то это говорит об хорошей партии изготовления. А если превышает ЦЧ на несколько пунктов, то это говорит об использовании цетано повышающих присадок, что должно обеспечить хорошую экономичность двигателя.
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.
