Как найти цетановое число

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.

Характеристика[править | править код]

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[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]

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.

Что такое цетановое число?

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 дизельного топлива определяют согласно стандартам ASTM D613, ГОСТ 32508-2013 и ISO 5165, сравнивая характеристики сгорания исследуемого топлива с характеристиками сгорания смесей эталонных топлив, для которых известны значения цетанового числа. Испытания проводят в специальном двигателе Cooperative Fuel Research (CFR) Engine (США) или его российском аналоге ИДТ-90, при стандартных рабочих условиях.

Сравнение проводят с двумя образцами эталонных топлив со значениями цетановых чисел большим и меньшим, чем у образца (процедура, называемая “взятие в вилку”). Изменяют степень сжатия до получения на маховике определенного угла задержки воспламенения. Полученное значение должно лежать между показаниями маховика, измеренными для двух взятых эталонов. Неизвестное цетановое число дизельного топлива вычисляется далее по простой формуле методом линейной интерполяции.

Данный метод определения цетанового числа дизельного топлива, называемый моторным, используется с 40-х годов 20-го века. Он долгое время считался безальтернативным, несмотря на следующие недостатки.

Недостатки метода определения цетанового числа на моторной установке:

1. Крупные габариты и вес моторной установки
2. Требование отдельного специального помещения
3. Сложность обслуживания дизельного двигателя
4. Длительное время анализа
5. Большой расход топлив и эталонных смесей
6. Высокое значение предела воспроизводимости*

* Это существенная проблема, по которой нефтеперерабатывающие заводы должны устанавливать более высокие целевые значения цетановых чисел, чем требуется, чтобы обеспечить их соответствие спецификации. Для этого добавляют большие количества цетаноповышающих присадок, чем это могло быть технологически необходимо.

Новые методы определения цетанового числа дизельного топлива

Вышеуказанные проблемы и недостатки определения цетанового числа моторным методом подтолкнули исследователей к поиску альтернативных методов, позволяющих определять цетановое число быстрее и проще. 

В начале 2000х годов была разработан новый метод опредедения –  непосредственный впрыск топлива в камеру сгорания постоянного объема (сокращенно CVCC) [1-3]. Анализатор CVCC представляет собой настольный инструмент, который не имеет подвижного поршня. Топливо впрыскивается в нагретую испытательную камеру с контролем температуры и давления. Анализатор измеряет период времени от впрыска топлива до первого увеличения давления, вызванного тепловыделением во время сгорания, который называется задержкой воспламенения (ID). Задержка воспламенения коррелирует с цетановым числом, измеренным моторным методом.  Показатель, определяемый с помощью этих методов, называется производным цетановым числом (DCN) (или получаемым цетановым числом по ГОСТ 15195). Сейчас в мире существует, по крайней мере, 4 основных типа анализаторов, основанных на этой технологии, каждому из которых соответствует свой метод измерения:

1. IQT (Ignition Quality Tester)
2. FIT (Fuel Ignition Tester)
3. CID (Cetane ID)
4. AFIDA (Advanced Fuel Ignition Delay Analyser)

Эти методы описаны в соответствующих стандартах ASTM и EN. В мире уже набрана некоторая статистика, проведены исследования и испытания, позволяющие соотнести результаты, получаемые этими методами, с результатами моторного метода.

Определение цетанового числа на анализаторе IQT (Ignition Quality Tester (IQT^TM))

Анализатор IQT^TM стандартизирован ASTM D6890, EN 15195:2007, ГОСТ Р ЕН 15195. Разработчик – компания Advanced Engine Technology (AET). Выполнение испытания полностью автоматизировано, 20 мин. Температура камеры сгорания (545±30)°С, давление в камере 2,137±0,007 МПа, 47 испытательных циклов – 15 предварительных и 32 измерительных. Калибровка прибора по н-гептану и метилциклогексану,  (изменением температуры камеры сгорания до тех пор, пока не будет достигнуто требуемое значение задержки воспламенения). Формула расчета:

DCN=4,460+186,6/ID                                                             (1)

в диапазоне ID от 3,3 до 6,4 мс (DCN от 61 до 34); за пределами этого диапазона формула расчета:

DCN=3,547+83,99(ID-1,512)-0,658                                     (2)

Валидация модели IQT была выполнена с использованием 63 образцов (10 из которых содержали цетаноповышающие присадки) в рамках программы МСИ ASTM National Exchange Group (NEG) (ASTM Research Report D02-1531, Diesel Fuel Ignition Quality Tester (IQT™) – Development of the IQT™ model to calculate the Derived Cetane Number (DCN)). Графическое изображение полученных данных приводится в материалах AET [4]:

Рис. 1  Сопоставление значений IQT DCN и CN. Коэффициент корреляции 0,96.

Разность между CN и DCN достигает примерно 2,5 единиц. Эта разность не может быть объяснена высокими значениями предела воспроизводимости используемых методов, поскольку при проведении межлабораторных испытаний используются значения, усредненные по всем лабораториям.

Повторяемость метода: 0,85 ед. DCN по EN 15195, по ASTM D6890 см. табл. 1.

Таблица 1. Метрологические характеристики методов определения цетанового числа по соответствующим ASTM [3].

Повторяемость анализатора цетанового числа IQT^TM почти не отличается от повторяемости моторного метода. Воспроизводимость меньше моторного метода примерно на 1 ед., а потому не решает проблем производителей, связанных с необходимостью внесения дополнительного количества цетаноповышающих присадок.

Если сравнить данные, полученные независимыми лабораториями [5, 6], картина в диапазоне CN от 61 до 34 вполне приемлемая (см. табл. 2, 3), но для низких значений CN (32 и ниже) картина неудовлетворительная, даже несмотря на улучшенную формулу расчета (см. табл. 2).

Таблица 2.  Данные по оценке правильности определения DCN по ASTM D6890 [5]

В [7] приводятся данные определения DCN н-алканов, для IQT данные неудовлетворительные даже в предписанном диапазоне DCN (см. рис. 2).

Определение цетанового числа на анализаторе FIT (Fuel Ignition Tester)

Анализатор FIT стандартизирован ASTM D7170-11 и EN 16144:2007. Его разработчик – компания  Waukesha (США). Выполнение испытания полностью автоматизировано, длительность 20 мин. Температура камеры сгорания (510±50)°С, давление в камере 2,40±0,02 МПа, 27 испытательных циклов – 2 предварительных и 25 измерительных. Калибровка прибора по н-гептану и метилциклогексану,  изменением температуры камеры сгорания. Формула расчета:

DCN=171/ID                                                                          (3)

Повторяемость и воспроизводимость – см. табл. 1. Этот метод мало распространен, данных о правильности мало.

В 2010 г. были проведены международные межлабораторные испытания дизельных топлив [6]: определение цетанового числа методами ASTM D613, D6890 и D7170. Организатор – Institute for Interlaboratory Studies in Spijkenisse (Нидерланды), участники – 44 лаборатории из 27 стран. Участники получили по 4 бутыли емкостью 1 л с топливом #1063 для определения цетанового числа в соответствии с ASTM D613 (CFR F-5) или/и определение DCN в соответствии с D6890 или/и D7170.  В результате определение по ASTM D613 не вызвало трудностей, наблюдалось 3 выброса; определение по ASTM D6890 (IQT): отчеты прислали 4 участника, 3 результата показали хорошее соответствие результатам ASTM D613; определение по ASTM D7170 (FIT); 2 участника, результаты не соответствовали ASTM D613 (см. табл. 3).

Таблица 3 Определение CN и DCN топлива #1063, данные международных МСИ

В отчете об исследованиях [7], выполненных специалистами компании Ford Motor в соавторстве с ведущими национальными лабораториями и научными организациями, изучались характеристики горения топлив, в частности, влияние оксигенатов на этот процесс. В качестве модельного оксигената был выбран трипропиленгликоля метиловый эфир (TPGME). В отчете приводятся данные  определения цетановых чисел (как моторным методом, так и с помощью анализаторов) н-алканов, а также смесей н-гексадекана с TPGME, имитирующих топлива с оксигенатами (см. рис. 2).

Рис. 2 Сравнение CN и DCN для базовых компонентов топлив и модельного топлива с оксигенатом.

Анализатор FIT для цетана, являющегося базовым соединением для цетановой шкалы, дает ошибку 10 ед. Таким образом, FIT продемонстрировал плохие результаты как при анализе образцов ДТ [6], так и при анализе отдельных компонентов топлив. IQT при анализе н-алканов также дает неприемлемые результаты.

Определение цетанового числа на анализаторе CID-510

Недостатки первой генерации анализаторов попытались преодолеть разработчики следующих моделей. Компанией Walter Herzog был разработан анализатор CID-510 , который вошел в стандарты ASTM D7668, EN 16715 и IP 615, а также был включен в спецификации топлив ASTM D975, D7467, D6751, EN 590. Диапазон цетановых чисел 15-100 DCN (В соответствии с ASTM D7668-14, диапазон составляет 30-70 DCN). Отличия от предыдущих моделей [2]:

• Инжектор с подпружиненной иглой заменен на стандартный Common Rail инжектор от Bosh с электронным управлением впрыском;
• Давление ввода пробы увеличено с 15 до 100 МПа, что обеспечивает воспроизводимый и быстрый ввод.
• Для калибровки применяют смесь 50:50 по весу гексадекана и 2,2,4,4,6,8,8–гептаметилнонана.
• Уменьшен расход воздуха по сравнению с предыдущими моделями.
• Для расчета DCN используется не только задержка воспламенения, но и задержка сгорания. Преимущества такого расчета можно видеть на рис. 2 [1]. В анализаторе CID-510 используется следующая формула расчета [2]:

DCN = (-0,5245 ID) + (-0,2566 ID²) + (0,1932CD) + (-0,001993 CD²) + (46,857 ID/CD) + 39,903                (4)

Рис. 3. Влияние величины задержки сгорания на DCN топлив.

Как видно из рис. 3, топлива 2 и 3 имеют одинаковую задержку воспламенения, т.е. методы D6890 и D7170 должны дать одинаковое значение DCN для этих топлив, тогда как анализатор CID-510 дает для них 58 и 46 ед. DCN соответственно.

Хотелось бы, конечно, чтобы было приведено значение CN для этих топлив – в этом случае можно было бы однозначно убедиться, какой из анализаторов дает результаты, наиболее приближенные к моторному методу.

Анализатор CID-510 имеет лучшее значение воспроизводимости (1,44 при CN 52), чем моторный метод и анализаторы предыдущего поколения (см. табл. 1). Это не удивительно, учитывая ограниченное число анализаторов, обычно участвующих в таких испытаниях, а также то, что все они имели крайне незначительный срок эксплуатации – это были новые приборы, только что с завода. А двигатели CFR эксплуатируются уже не один десяток лет. К сожалению, в рекламных данных, выложенных в интернете, отсутствуют данные о правильности, хотя именно этот показатель является самым важным. В [1] приводится график сопоставления данных, полученных на двигателе CFR, и  DCN, полученных на CID 510. Эти данные получены при проведении МСИ (март 2013), включающих 17 лабораторий из США и Европы, на базе 20 образцов топлив, включающих различные дизельные топлива, биодизель и образцы с различным содержанием цетаноповышающих присадок. 

Рис. 4  Данные МСИ, показывающие превосходную корреляцию к среднему значению CN [1]

В диапазоне 50-55 единиц разность между CN и DCN достигает 2 единиц (рис.4). При этом CID-510 занижает данные на 1,5-2 единицы, что потребует от производителя топлив увеличить количество цетаноповышающих присадок.

Альтернативного метода определения цетанового числа дизельного топлива пока нет!

Необходимо признать, что достойной и надежной альтернативы моторному методу определения цетанового числа в настоящее время, увы, нет. В таблице 4 [7] приведены данные по определению CN и DCN TPGME (трипропиленгликоль метилового эфира), выбранного как модельный оксигенат для изучения влияния оксигенатов на процессы воспламенения топлив, с помощью различных альтернативных анализаторов.

Таблица 4. Сравнение значений CN и DCN TPGME.

*TPGME обрабатывают окисью алюминия для удаления перекисей, которые влияют на цетановое число.

Из данных таблицы видно, что ни один из рассмотренных анализаторов не дает приемлемого значения DCN. Можно, конечно, возразить, что оксигенат не является топливом, это добавка к топливу для улучшения его характеристик, которая добавляется в небольших количествах, и поэтому ошибка в определении CN оксигената не так важна. Но этот пример хорошо иллюстрирует, что анализаторы при анализе нестандартных образцов вполне могут выдать ошибку, поэтому при анализе таких образцов необходимо сопоставить значения CN и DCN.

Производители утверждают, что CID-510 калибруется по эталонным смесям углеводородов, что делает калибровку полностью независимой от двигателя CFR [1], но, насколько видно из рекламных материалов, для калибровки применяют единственную смесь 50:50 по весу гексадекана и 2,2,4,4,6,8,8–гептаметилнонана для настройки требуемых значений задержки воспламенения и задержки сгорания  (см. [2], а также брошюры производителя). Возможно, имеется в виду, что уравнение корреляции разрабатывалось с использованием эталонных смесей углеводородов (при этом неясно, как разрабатывались корреляционные уравнения для анализаторов первого поколения и является ли такой подход специфичным для модели CID-510).

Общее ограничение всех рассмотренных методов определения цетанового числа:

«Поскольку цетановое число, определенное методами CVCC, не измеряется на реальном CFR-двигателе, являющимся установленным источником значений цетанового числа, значения, которые являются результатом этого подхода, известны как производные цетановые числа (DCN). Методы CVCC калибруются к двигателю CFR с использованием углеводородных соединений. На практике корреляция между этими методами должна быть весьма хорошей для дистиллатных топлив со средними значениями цетанового числа, для которых наиболее часто используются как CVCC, так и CFR-методы. Однако, поскольку каждый метод измеряет задержку воспламенения при различных условиях (давление, температура и стехиометрия), возможно, что под воздействием этих различных условий испытаний может не наблюдаться одинаковой корреляции для всех соединений. Для соответствия стандартам ASTM метод D613 (двигатель CFR) остается референтным методом» [8].

Так что уйти от привязки к моторному методу, несмотря на оптимизм авторов [2], пока не получается.

Лучшим свидетельством того, что от моторного метода пока рано отказываться, является постоянная работа Комитета ASTM по проверке методов ASTM D6890, D7170 и D7668. Проверка осуществляется сравнением данных, полученных на двигателе  CFR, с данными методов  CVCC. Результатом этой работы является изменение корреляционных уравнений в последующих редакциях перечисленных стандартов.

Для анализатора IQT, появившегося на рынке раньше остальных анализаторов, изменение корреляционной формулы было осуществлено на основании испытаний 2006 г. В ГОСТ Р ЕН 15195-2011 (см. [9]) сказано: «Формула зависимости задержки воспламенения и получаемого цетанового числа первоначально была выведена в 1997 г.  В 2005 г. формула была оценена вновь группами EI и ASTM в результате корреляции данных по цетановому числу от IP и NEG (Национальная группа обмена схем корреляции двигателей с дизельным топливом) и данных задержки воспламенения на одних и тех же пробах от IP и NEG IQT схем корреляции, скорректированных в течение ряда лет. В 2006 г. другая оценка ASTM привела к настоящей формуле, которая оказалась оптимально пригодной для диапазона цетановых чисел, указанных во введении» (от 61 до 34 DCN). В ГОСТ приведены ссылки на отчеты ASTM, на основании которых была изменена формула.

В середине 2014 г. ASTM внес изменения в корреляционные уравнения  методов 7170 и 7668 для лучшего соответствия величин DCN и цетановых чисел, получаемых моторным методом. В отчете [7] приводятся данные сравнения значений DCN, рассчитанных по старым и новым корреляционным уравнениям.

Таблица 5. Изменения корреляционных уравнений в стандартах ASTM [7].

По новой формуле в диапазоне 30-60 для FIT разница значений меняется от 2 до минус 2, а для CID 510 разница зависит от соотношения CD/ID, например, для  CD/ID=2,5 разница может достигать 4 единиц  для диапазона 40-60 (см. рис. 5а и 5б).

Рис. 5а) Разница значений DCNFID, полученных по новой и старой формулам ASTM D7170.

Рис. 5б) Разница значений DCNCID, полученных по новой и старой формулам ASTM D7668, для двух соотношений CD/ID, а также для чистого TPGME и дизельного топлива 720А.

Для топлив, изображенных на рис. 3, соотношения CD/ID изменяются от примерно 2 до 3 и более, так что разница DCN по старой и новой формуле должна быть весьма значительна.

Следует также отметить, что формулы ASTM для CID 510 сильно отличаются от формулы (3), приведенной в [2], здесь разные не только коэффициенты, но и порядок уравнения по измеряемым величинам. То есть комитету ASTM пришлось сильно подогнать уравнение разработчика под результаты моторного метода. Таким образом, эйфория авторов [2] по поводу улучшенных точностных характеристик анализатора CID 510, полученных с помощью формулы (3), выглядит несколько преждевременной: «Такой способ расчета позволил улучшить точностные характеристики метода и расширить диапазон определяемых цетановых чисел по сравнению с методами ASTM D6890 и D7170. В новой редакции метода ASTM D7668 будет установлен диапазон измеряемых цетаовых чисел от 15 до 100, что позволит анализировать синтетические топлива с очень высокими и очень низкими цетановыми числами, например, получаемые в процессе Фишера-Тропша.

Как видно из табл.5, обещанного расширения диапазона не произошло ни в редакции 2012 г., ни в редакции 2014 г., и первоначальная формула не выдержала практических испытаний.

В каждом из стандартов, соответствующих рассмотренным методам CVCC, дано предупреждение, аналогичное следующему: «Настоящий стандарт применим к дизельным топливам, включая топлива, содержащие метиловые эфиры жирных кислот (FAME). Метод также применим к дизельным топливам ненефтяного происхождения. Пользователь настоящего стандарта при применении настоящего метода к нестандартным дизельным топливам должен учитывать, что соотношение между получаемым цетановым числом (DCN) и задержкой воспламенения в реальном двигателе еще не изучено до конца» [9].

Неудовлетворительное функционирование вышеперечисленных анализаторов побуждает исследователей и производителей оборудования разрабатывать новые модели приборов, преодолевающих недостатки предшественников.

Определение цетанового числа на анализаторе AFIDA (Advanced Fuel Ignition Delay Analyzer)

Фирмой Stanhope-Seta был разработан новый анализатор цетановых чисел, Advanced Fuel Ignition Delay Analyzer (AFIDA), которому соответствуют новые стандарты: ASTM D8183, EN 17155:2017, IP 517. Он допущен к применению в Европейской спецификации EN 590 (в соответствии с п. 5.7.4). Разработчики приводят следующее обоснование выпуска своего прибора: «Подгонка формул под реальные значения CN топлив становится все сложнее, поскольку количество установок на базе двигателя CFR в мире уменьшается. В мировых спецификациях по дизельному топливу и самой топливной отрасли по-прежнему уделяется особое внимание разработке технологии CVCC в качестве референтной. Использование корреляционного уравнения, связанного с двигателем CFR, является ограничивающим фактором для этой цели – предпочтительной является прямая прослеживаемость к исходной основной эталонной топливной цетановой шкале» [10].

Этот анализатор определяет величину Indicated Cetane Number (ICN) – номинальное цетановое число. Анализатор работает при фиксированной температуре камеры 580 °C, которая не изменяется и не регулируется пользователем. Кроме того, в приборе нет вшитого уравнения корреляции измеряемой величины (задержки воспламенения) и требуемого значения цетанового числа. Каждый прибор калибруется пользователем непосредственно по первичным эталонным углеводородным смесям. Используется 7 смесей в диапазоне цетановых чисел от 85 до 35. Это те же первичные эталонные топлива, что и указанные в методе Cetane Engine (см. рисунок 6). Этот подход исключает необходимость настройки температуры и использует фиксированные условия испытаний.

Рис. 6 Калибровка по 7 первичным эталонным смесям в диапазоне цетановых чисел от 85 до 35 [11]

Для испытания требуется примерно 40 мл образца, время испытания – 25 мин.

Прибор AFIDA является самым новым анализатором, данных о правильности значений ICN в независимых исследованиях пока найти не удалось. В [11] приводятся данные производителя, полученные на основании испытаний комитета ASTM (как обычно, в графическом виде).

Рис. 7а) Сопоставление значений ICN и CN. Значения CN приводятся с диапазоном погрешностей.

Рис. 7б) Воспроизводимость методов CVCC к ASTM D613

На рис. 7а) показана корреляция данных определения ICN и CN. Видно, что почти все полученные значения ICN попадают в границы диапазона погрешности определения CN, коэффициент корреляции R²=0,9941, что является очень хорошим результатом. Что касается рис. 7б), не очень понятно, что авторы понимают по воспроизводимостью методов CVCC к ASTM D613, если разницу значений, то результаты не впечатляют. Для цетанового числа 51-52 разница превосходит 3,5.

Конечно, метод прямой калибровки каждого конкретного анализатора по цетановой шкале выглядит более правильным, чем разработка общего корреляционного уравнения на всю серию анализаторов. Но, несмотря на прямую прослеживаемость к эталонной шкале, возможное слабое место – различное поведение топлив в камере постоянного объема и в двигателе.

Выводы

Учитывая сложность определения цетанового числа моторным методом, понятно стремление производителей топлив перейти на какой-то надежный и экспрессный метод определения цетанового числа, который, с одной стороны, будет прост в использовании, а с другой стороны, будет давать результаты, полностью сопоставимые с результатами дизельного двигателя. В мире проводятся исследования, изучающие кинетику горения топлив в CVCC и в дизельных двигателях, влияние на процесс горения разных параметров CVCC – температуры, давления, содержания кислорода в подаваемом в камеру воздухе и  др. [7, 13, 14]. Но пока,  судя по данным иностранных источников, определение цетанового числа моторным методом остается актуальным.

На сегодняшний день российским производителям топлив приходится непросто. Приходиться работать в ситуации, когда с одной стороны ужесточаются требования к качеству топлива, а с другой стороны, ухудшается сырьевая база нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ), увеличивается доля тяжелых, высокосернистых нефтей в общем объеме перерабатываемого сырья, все больше в состав топлив включаются фракции, полученные на установках каталитической переработки. Все это, несомненно, сказывается на углеводородном составе получаемых топлив, и таким образом влияет на эффективность действия функциональных присадок в них. Производство современных дизельных топлив невозможно без применения функциональных присадок и очень важен вопрос их рационального потребления (большая часть присадок импортного производства) [12].

Учитывая, что состав топлив немного меняется даже на одном НПЗ при смешивании фракций, полученных с одних и тех же установок, становится понятна необходимость экспрессного метода определения цетанового числа, чтобы можно было быстро определять как цетановые числа фракций, так и конечной композиции. Но не менее важно здесь, чтобы полученные данные были правильными. Анализаторы, использующие камеру постоянного объема, в некоторых случаях дают очень хорошую воспроизводимость к моторному методу, в других случаях результаты оставляют желать лучшего, а иногда просто неприемлемы. 

Непонятны заявления отечественных авторов [2] об очень скором отмирании моторного метода. «… планируется объединение всех трех методов (определения DCN) в один обобщенный стандартный метод EN под отдельным номером. Принятие такого метода планируется в ближайшие 2-3 года (статья опубликована в 2012 г.). В дальнейшем планируется принять метод измерения задержки воспламенения в качестве основного метода определения цетановых чисел в европейской нормали EN 590 и полностью отказаться от моторного метода».

В настоящее время в европейской нормали EN 590  есть п. 5.7.4 «In cases of dispute concerning cetane number, EN ISO 5165 shall be used. For the determination of cetane number alternative methods to those indicated in Table 1 and Table 3 may also be used» (В случае разногласий, касающихся цетанового числа, следует использовать EN ISO 5165 (моторный метод). Для определения цетанового числа также могут быть использованы методы, альтернативные указанным в таблице 1 и таблице 3). При этом альтернативные методы должны происходить из надежного источника, иметь точностные характеристики, по крайней мере не уступающие референтному методу, и результат альтернативного метода также должен иметь очевидную связь с результатом, полученным при использовании референтного метода [10].

То есть допускается использование любого из четырех рассмотренных методом (а также каких-либо вновь разработанных), но референтным по-прежнему провозглашается моторный метод.

В России пока в качестве альтернативного метода определения цетанового числа допущен метод с использованием анализатора IQT в соответствии с ГОСТ Р ЕН 15195-11. При этом не следует забывать предостережение, приводимое в этом документе: «Пользователь настоящего стандарта при применении настоящего метода к нестандартным дизельным топливам должен учитывать, что соотношение между получаемым цетановым числом (DCN) и задержкой воспламенения в реальном двигателе еще не изучено до конца» [9]. Следует также помнить, что указанный ГОСТ появился на свет в результате перевода соответствующего европейского документа. В нем отсутствуют какие-либо данные о том, что уравнение корреляции, приведенное в ГОСТ, полученное на импортных дизельных топливах, было как-либо проверено на отечественных топливах. Разработчики ГОСТ (по сути, переводчики), не задумываясь, автоматически перенесли как уравнение корреляции, так и параметры прецизионности, полученные на импортных топливах, на отечественные.

Как уже говорилось выше, корреляция между методами CVCC и моторным методом должна быть весьма хорошей для дистиллатных топлив со средними значениями цетанового числа. Но даже для таких топлив следует иметь в виду, что все проведенные МСИ выполнялись на базе импортных топлив. Для этих же топлив рассчитывались и уточнялись корреляционные уравнения. То есть отечественным производителям топлив совершенно необходимо убедиться, что эти уравнения пригодны для отечественных топлив и их компонентов, а для этого необходимо набирать собственные данные сопоставления цетановых чисел, измеренных с помощью двигателя, с производными (DCN) или номинальными (ICN) цетановыми числами.

Наиболее приемлемым представляется следующий путь: НПЗ в дополнение к двигателю  CFR/ИДТ приобретает альтернативный анализатор и какое-то время определяет цетановые числа товарных топлив, а также их компонентов, параллельно моторным методом и альтернативным. Эти результаты должны постоянно сравниваться, и тогда постепенно будут выявлены продукты, для которых анализатор показывает результаты, хорошо сопоставимые с моторным методом. После этого можно резко уменьшить количество испытаний таких продуктов на дизельном двигателе и использовать двигатель, например, для периодического контроля правильности определения DCN или для исследования новых компонентов и композиций.

Данную статью Вы можете оценить или обсудить на нашей странице ВКонтакте здесь. Мы будем рады отзывам и комментариям.

На нашем ресурсе анализаторы для анализа нефти и нефтепродуктов представлены в этой категории.

Список использованной литературы:

1. Next Generation Derived Cetane Analysis: High Precision Enables Refineries to Operate Close to Specifications and Increase Profitability. Thomas Herold, Product Manager, PAC; Petro Industry News april 25 2014
2. Новые методы оценки качества сгорания нефтепродуктов. Новиков Е.А., Емельянов В.Е., Мир нефтепродуктов, 4#2012, стр. 27-32.
3. http://paclp.tech/lab_instruments/cid%20510%20-%20cetane%20ignition%20delay/
4. IQTBrochure-June 18, 2009.pdf
5. Chemical and physical properties of the fuels for advanced combustion engines (FACE) research diesel fuels. CRC Report № FACE-1 (CRC – Coordinating Research Council, Inc.); июль 2010. Prepared by OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY for the U.S. Department Of Energy under contract DE-AC05-00OR22725
6. Results of proficiency test cetane number of diesel fuel. October 2010. Organised by Institute for Interlaboratory Studies, Spijkenisse, the Netherlands (iis10G04CN).
7. Fuel properties to enable lifted-flame combustion. Final technical report. (U.S. Department of Energy Award DE‐EE0005386.)  October 1, 2011 – March 31, 2015.
8. Compendium of Experimental Cetane Numbers. Based on the Compendium of Experimental Cetane Numbers, NREL/TP-5400-61693, August 2014
9. ГОСТ Р ЕН 15195-2011 Нефтепродукты жидкие. Средние дистиллятные топлива. Метод определения задержки воспламенения и получаемого цетанового числа (DCN) сжиганием в камере постоянного объема.
10. Understanding AFIDA – the future of CN analysis http://stanhope-seta.co.uk/SSL_Downloads/Understanding_AFIDA.pdf
11. AFIDA SA6000-0. Advanced Fuel Ignition Delay Analyser. Stanhope-Seta http://www.stanhope-seta.co.uk/product.asp?ID=5061&bShowDetail=true
12. Исследование эффективности действия функциональных присадок в дизельных топливах различного углеводородного состава. Буров Е.А.  Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук, Москва-2015.
13. Modification of an Ignition Quality Tester^TM and its use in characterizing middle distillate fuels. Written By: Aidan Lloyd Ehrenreich A dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science in Mechanical Engineering. February 11, 2015.
14. Engine-based test method for determining the ignition quality of diesel fuels. K.Huber, J. hauber.  MTZ, 11I2013, Volume 74

Цетановое число – параметр, определяющий способность жидкости к возгоранию и применяемый для оценки дизельного топлива.

Являясь одним из центральных характеристик дизельного горючего, влияет на качество жидкости и ее взаимодействие с мотором и внутренними механизмами транспортного средства.

Содержание:

1. Что означает цетановое число дизельного топлива
2. Как определить цетановое число ДТ: измерение
3. Чем октан отличается от цетана?
4. Как повысить цетановое число дизельного топлива
5. Присадки, повышающие цетановое число ДТ
6. Применение топлива с различным цетановым числом

Что означает цетановое число дизельного топлива

Всем автолюбителям знакомо октановое число – величина, которая обозначается в марке бензина и указывает на способность состава к самовозгоранию внутри рабочей камеры. Марки бензина АИ-92, АИ-95 и так далее имеют соответственно октановое число 92, 95 и больше, подсчитанное по исследовательскому методу. Чем выше параметр, тем сильнее антидетонационные свойства субстанции.

Дизель является продуктом ректификации нефтяного сырья в условиях температурного режима от +180 до +360 градусов и дальнейшего крекинга с катализатором – вакуумный газойль, в некоторых случаях с финальной стадией компаундирования с продуктами прямой перегонки. Химический состав дизельного топлива делает нецелесообразным определение октанового числа для смеси. Кроме того, солярка обладает низкой температурой воспламенения. Поэтому в случае с ДТ фактически определяется время, которое требуется для впрыскивания горючего из струи и дальнейшего возгорания.

Чем больше цетановый параметр, тем быстрее произойдет воспламенение. Мотор заводится в быстром, но плавном режиме, работая с максимальной производительностью.

Подсчет цетанового числа – это определение соотношения гексадекана и альфа-метилнафталина либо изоцетана. Цетановое число первого элемента изначально принимается за 100%. Воспламеняемость ДТ будет равна тому соотношению углеводородных элементов, при котором в данном составе они возгораются.

Большинство типов ДТ имеют цетановое число в рамках от 40 до 55. Максимальным значением обладает цетановое число арктического дизельного топлива. Продукцией хорошего качества будет считаться состав с ЦЧ не менее 45 пунктов, а согласно стандарту Евро-5 – не менее 48 пунктов.

Использование дизеля с числом ниже 40 абсолютно небезопасно для мотора – увеличивается изнашиваемость механизма и узлов, а во время движения авто появляется характерный стук.

Как определить цетановое число ДТ: измерение

Измерение ЦЧ регулируется действующими стандартами, в частности ГОСТ Р 52368-2005. Немоторные способы подразумевают использование рабочей камеры сжатия и создание искусственной задержки воспламенения. Сложность точной оценки цетанового показателя в том, что горючее состоит из фракций с разной температурой возгорания. Необходимо обеспечение контроля с нескольких рабочих точек. Впрочем, время тестирования ДТ редко превышает двадцать минут. Именно такой способ исследования цетанового показателя является стандартным в Европе.

«Ручное» определение ЦЧ происходит с участием измерительных инструментов инфракрасного ряда или масс-спектрометров. Основное неудобство – необходимость своевременной калибровки инструментов при смешении изначального горючего с другими компонентами. Способ не подходит для определения ЦЧ в случае добавления в смесь присадок, его повышающих.

Чем октан отличается от цетана?

И октан, и цетан являются углеводородами, но с различными парами атомов на одну молекулу. Соотношение бензина к октану, а дизеля – к цетану обусловлено физическим составом изначального нефтяного сырья для горючего.

Цетан содержит в 2 раза больше углеродов, чем октан (16 против 8). Различаются и другие основные характеристики углеводородов:

1. точка кипения – +287 градусов у цетана и +126 у октана;
2. цетан не является легковоспламеняющимся компонентом;
3. молекулярная масса цетана в 2 раза больше.

Приходим к выводу, что чем больше октана содержится в горючем, тем сильнее его антидетонационные показатели. Это топливо имеет хорошую сопротивляемость к самопроизвольному зажиганию внутри камеры сжатия.

Цетановое число, наоборот, показывает скорость воспламенения жидкости перед запуском мотора.

Как повысить цетановое число дизельного топлива

Для улучшения физических свойств в дизели добавляют присадки в соотношении от 10 до 200 мл на 100 литров горючего. Присадки могут обладает антикоррозийными, антиокислительными свойствами, уменьшать время, требуемое для воспламенения состава и включения мотора. Качество дизеля определяется несколькими характеристиками, ведущим из которых остается цетановое число. Чем оно выше, тем быстрее произойдет впрыск топлива внутри рабочей камеры транспортного средства.

Дизель является продуктом прямой перегонки жидкоуглеводородных фракций нефти. Способ получения горючего во многом характеризует продукт. Одно из особых свойств дизельного топлива – полная зависимость состояния горючего от температурной среды. С возникновением изменений во внешней среде колеблются температура фильтруемости и температура горения состава. Для различных условий подходят разные цетановые числа. Поэтому зимняя и арктические жидкости всегда содержат специальные добавки для увеличения цетанового показателя. Они позволяют обеспечить плавный запуск мотора при минусовых температурах. Минимально допустимое цетановое число зимнего дизельного топлива составляет 47 пунктов.

Повысить значение ЦЧ можно и на этапе получения дизеля. Такой способ выбирают европейские поставщики, которые могут позволить себе установку современного оборудования. Задача – снизить количество ароматических углеводородов в дизельной фракции. Для очищения на этапе перегонки подходят избирательные растворители и двухосновная кислота с максимальным окислением серы. Также в процессе можно задействовать смеси тяжелых углеводородов – предельных алканов.

Присадки, повышающие цетановое число ДТ

Для повышения цетанового числа в процессе производства допустимо добавлять в жидкость следующие присадки:

1. пропанол-2;
2. органические соединения с нитрогруппами;
3. синтетическое жидкое топливо синтин;
4. добавки на основе цетанов, например циклогексилнитрат;
5. ацетилкофермент А.

Одновременно в дизель можно добавить до пяти компонентов, что гарантирует повышение ЦЧ минимум на 5 пунктов. Общее содержание присадок в составе не должно превышать 1,5% процентов номинального объема.

Поскольку присадки обладают уникальными химическими параметрами, топливо, разбавленное ими, требует особых условий хранения. Обычно дизель с добавками не теряет своих свойств в течение максимум 180 дней. Некоторые корректоры ЦЧ необходимо заливать в горючее только перед самой заправкой.

Присадки, повышающие цетановое число дизельного топлива, которые реализуются в массовом сегменте, помимо увеличения скорости воспламенения, оказывают и другое положительное влияние на шатунный механизм и двигатель транспортного средства. Такие составы могут работать как герметики и уплотнители для основных узлов, снижая износ трущихся элементов. Многие из них одновременно улучшают низкотемпературные свойства и снижают вероятность образования смолы на поверхности рабочих деталей. Добавление в состав присадки искусственных кондиционеров для металла позволяет очищать форсунки.

Учитывая резкие перепады температур на территории нашей страны, многие водители, следующие дальними маршрутами, самостоятельно закупают присадки для добавления в топливо. Их выпускают всемирно известные поставщики горючего, а также российские заводы в удобных герметичных упаковках объемом до 400 мл, и как повысить в домашних условиях цетановое число, обозначено в инструкциях на бутылях. Объема 250 мл российским автолюбителям хватает примерно на 2000 км дороги.

Применение топлива с различным цетановым числом

Несмотря на ядовитость соединений, дизельное топливо активно используется во всех типах транспорта – автомобили, грузовые автомашины, авиация, железнодорожные составы. Широкое применение этого продукта стимулирует поиски решения для безопасного контакта с ним, одним из которых является биодизель. Создание биодизельного топливо позволяет решить проблему канцерогенного воздействия состава на организм и при этом получить высококлассный продукт. Цетановое число этого состава не опускается ниже 51, жидкость имеет температуру воспламенения в +150 градусов, что абсолютно освобождает двигатель от перегрева (чем выше температура вспышки, тем быстрее произойдет воспламенение).

Топливо с цетановым параметром менее 45 (по ГОСТ 305 82) имеет разрушительное воздействие на двигатель из-за критической задержки между впрыскиванием и возгоранием, во время которой степень сжатия давления внутри рабочего механизма резко возрастает. Это приводит к износу мотора.

При выборе дизельного топлива необходимо внимательно ознакомиться с химическими характеристиками горючего, особенно с наличием в дизеле твердых фракций, сернистых соединений и H₂O. Чем больше данных и других сторонних примесей в продукте, тем меньше показатель удельной теплоты сгорания и КПД. Не менее важный параметр – температура сгорания жидкости.

В летний период целесообразно использовать солярку с ЦЧ в пределах 45. Летний дизель – это безопасное горючее с минимумом добавок, самое подходящее питание для мотора легкового или грузового авто. Зимнее топливо содержит различные компоненты, повышающие цетановый показатель до 55 пунктов. В суровых арктических условиях не допускается заправка транспортных средств дизелем со значением ЦЧ ниже 51 пункта, максимальный параметр – 60.

Дизель с низкой вязкостью используют для питания моторов железнодорожного и автотранспорта, а с высокой – промышленных агрегатов. По стоимости дизель аналогичен высококачественным маркам бензина, при этом он обладает повышенной энергоэффективностью и экономичным расходом, максимальной скоростью воспламенения горючего.

Для гражданского транспорта не рекомендуется использовать дизель с ЦЧ выше 60. Слишком быстрая скорость впрыска приводит к тому, что в рабочей камере одновременно находится сразу несколько порций горючего, и ни одна из них не успевает полноценно прогореть. Резко снижается количество кислорода в объеме, появляется дым, в атмосферу попадают вредные вещества. Сам мотор при этом покрывается нагаром.

Для дизеля характерно низкое давление насыщенных паров, которое образуется во время испарения топлива в замкнутой рабочей камере мотора транспортного средства. Высокое давление приводит к активному образованию пара, формирующего пробки. Последние, в свою очередь, прямо влияют на ход двигателя, снижая его КПД. Поэтому дизель считается экономичным топливом, обеспечивающим максимальную мощность двигателя.

Стоит обращать внимание на указанное в паспорте количество сернистых соединений в заправляемом продукте – горючее отечественного изготовления содержит высокую концентрацию этих вредных веществ, которые вступают в химическую реакцию с материалами камеры сгорания и мотора, образуя коррозию.

Статьи по теме

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.