Цетановое число бензина что это такое

Цетановое и октановое число

Цетановое и октановое число

Одним из параметров классификации дизельного топлива является цетановое число, которое показывает степень его воспламеняемости. Качественный показатель для бензинов – октановое число – определяет стойкость бензина к детонации. Поэтому можно говорить, что цетановое и октановое число в дизельном топливе и бензине обратны друг другу.

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

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.

Источник

Как влияет октановое и цетановое число на работу двигателя

Чем отличается цетановое число дизельного топлива от октанового числа бензина

Разница между цетановым и октановым числом начинается уже с того, что первое определение применимо к дизельному топливу, а второе к бензину. Оба показателя, в первую очередь говорят о химическом составе.

Сырьё для дизельного топлива и для бензина — конечно же, одно, то есть нефть. Только вот в процессе её переработки и разделения на разные фракции, одни химические элементы уходят на производство бензина, а другие больше подходят для создания дизельного топлива.

Так и получается два вида нефтепродукта с совершенно разными химическими составами. Соответственно и определение их рабочих параметров происходит путём исследования разных химических элементов. В случае с дизелем — цетановое число, а в случае с бензином — октановое число. Исследуя эти числа, на производстве добиваются правильного состава топлива для дизельного и бензинового двигателя.

Определение цетанового и октанового числа

Показатель гексадекана (второе название цетана), не применим к определению качества бензина. И не только потому, что отсутствует в нём. Простым языком, цетановое число — это показатель скорости воспламеняемости. Бензин же исследуют на совершенно противоположный показатель — устойчивость к воспламеняемости.

Получается, что от дизеля добиваются того, чтобы он начал воспламеняться, а от бензина, наоборот, чтобы он был устойчив к возгоранию.

Научное определение обеих величин, ЦЧ и ОЧ, очень простое.

Цетановое число — число, которое определяет, сколько необходимо времени от попадания дизеля в цилиндр двигателя до начала горения. Чем оно выше, тем быстрее произойдёт преобразование топливной смеси в энергию.

Октановое число — число, которое определяет детонационную стойкость бензина. Чем оно выше, тем в более мощном двигателе можно будет применять топливо.

Как видно из определения, обе характеристики в принципе о разных вещах. И поэтому, октановое и цетановое число не имеет смысла сравнивать между собой.

Влияние цетанового числа на работу двигателя

От количества цетана или октана напрямую зависит работа двигателя и не только.

Если использовать дизельное топливо с характеристиками, которые рекомендовал автопроизводитель конкретной модели, то машина будет:

ехать со стабильной мощностью;

выбрасывать в атмосферу элементы горения на разрешённом уровне.

Соответственно, если заправиться дизелем с октановым числом, которое не подходит машине, то будет обратная реакция: медленный старт, потеря мощности и клубы чадящего дыма из выхлопной трубы. Не исключена и поломка узлов двигателя. Ведь дым — это уже видимый результат. Ему же сначала предшествует отложение копоти на внутренних механизмах мотора. И как итог — двигатель быстро выходит из строя.

Для современных автомобилей используется дизельное топливо с цетановым числом от 40 до 60 единиц. Это именно тот минимум и максимум, при котором транспортное средство будет работать по стандартам производителя.

Источник

Октановое и цетановое число: в чем разница?

Чем октан отличается от цетана: Бензин против дизеля

Сегодня мы поговорим о таком редко обсуждаемом обывателями явлении, как октановое и цетановое числа в топливе. Что это такое в сравнении одно с другим? В чем разница? Где применяется октан, а где цетан? И нужно ли мне это знать?

Октановое число

Начнем с основ, самого простого и распространенного показателя, октанового числа. Он используется в качестве шкалы оценки бензина. Октановое число, как слышали скорее всего многие, является показателем, который характеризует детонационную стойкость бензина, то есть возможность топливу сопротивляться самопроизвольному воспламенению при сжатии.

Что это означает? Бензин с более высоким октановым показателем может быть сжат до более высоких атмосфер (высокого давления), при этом топливовоздушная смесь не воспламенится раньше времени. Иными словами, можно подвести такой вывод под одной из тех цифр, что мы обычной видим на заправках: 92, 95, 98, – это показатель того, насколько вы можете сжать воздушнотопливную смесь прежде чем бензин в ней загорится.

Если происходит преждевременное возгорание топлива, до того, как в заданный промежуток времени проскочит электрическая искра, мы получим так называемую детонацию, крайне вредное для любого мотора явление, с которым инженеры уже давно научились бороться. Как видим, в том числе при помощи топлива.

Кстати, а знали ли вы, что шкала алканов, в которые входят в том числе и октаны, простирается от 0, этот показатель соответствует гептану (C₇H₁₆) до показателя в 100 единиц, что соответствует октану (C₈H₁₈)? Теперь знаете или по крайней мере вспомнили. Вот такое небольшое отступление в химические дебри школьной программы.

Чем еще полезен высокооктановый бензин, кроме отсутствия или минимального присутствия возможности детонации? При высоком показателе компрессии двигатель способен развить больше крутящего момента при одном и том же объеме израсходованного топлива. То есть, двигатель становится эффективным. При этом двигатель позволяет заранее выставить фазы, что даст временной запас при движении поршня в верхнюю мертвую точку и оптимально поджечь смесь.

И наконец, благодаря вышеназванным плюсам, высокооктановое топливо лучше работает в двигателях с турбинами и нагнетателями.

Пару слов о низкооктановом бензине. Все те показатели, только со знаком минус, наблюдаются у топлива с низким октановым числом. Этим обусловлено использования бензинов АИ-80, 92 и в относительно маломощных атмосферных моторах.

Цетановое число

Цетан используется для схожей шкалы оценки, только у дизельного топлива. Характеристика воспламеняемости дизельного топлива, определяющая период задержки горения рабочей смеси.

Что это значит? Это измерение временного промежутка, с того момента, когда топливо впрыскивается в цилиндр и когда это топливо начинает гореть. По науке – промежуток времени, проходящий от впрыска топлива в цилиндр до начала его воспламенения.

Высокое цетановое число дизельного топлива, будет являться измеренным показателем того, насколько топливо быстро воспламеняется после впрыска в цилиндры. И, наоборот, низкое цетановое число, означает, что для поджигания топлива потребуется некоторый временной промежуток.

Измеряется показатель цетана также по шкале углеводородов, крайний левый в которой будет 1-метилнафталин, (C₁₁H₁₀) – отображается 0, 100 – цетан (C₁₆H₃₄).

Преимущество ускоренного возгорания дизельного топлива заключается в том, что двигатель работающий на нем может развивать больше крутящего момента, задержка зажигания будет минимальной, скорость набора оборотов будет выше. Синхронизация работы фаз при помощи работы двигателя на высокоцетановом топливе может проводиться более точно, воспламеняя топливовоздушную смесь в тот момент, когда требуется развить максимальный крутящий момент.

Финальным плюсом высокого показателя цетана можно назвать низкие выбросы углеводородов в атмосферу, поскольку такое топливо сгорает полнее. Но, при этом, как показывают исследования, твердых частиц из выхлопной трубы выбрасывается больше, чем у дизельного топлива с низким показателем цетана.

Как бы то ни было, чем выше цетановое число, тем лучше, это показатель более качественного ДТ.

Надеемся теперь вопросов не возникнет.

Видео взято с YouTube-канала: «Engineering Explained»

Источник

Всё про октановое и цетановое числа

Октановое число – характеристика, отображающая, насколько эффективно топливо противостоит воспламенению при сжатии в цилиндрах. Фактически этот показатель описывает детонационную стойкость бензина: чем выше оно, тем меньше топливо склонно к детонации.

Если оно будет ниже нормативных показателей, нарушится ровная работа ДВС: вместо горения со скоростью до 60 м/с, топливо будет взрываться со скоростью до 2500 м/с. Это сопровождается неприятным звуком, снижением мощности, ускоренным износом двигателя.

Детонация связана с повышенным образованием гидропероксидов в бензиновых парах. Они окисляются кислородом, который содержится в воздухе, и происходит резкий энерговыброс.

Взрывной процесс представляет собой разветвленно-цепную реакцию. А чтобы повысить детонационную стойкость, используют один из двух методов:

Именно последний метод применяют на российских АЗС. Если улучшенный таким образом бензин не соответствуют техническим параметрам качества, после заправки на свечах образуется нагар.

Методика определения октанового числа

Еще в 30-х годах прошедшего столетия разработали специальную шкалу. По ней сравнивается детонационная стойкость исследуемого бензина и стандартной смеси. Как стандартные эталоны используют 2 вещества:

1) Гептан

Воздушная смесь, сочетаясь с парами гептана, способна быстро детонировать. Качество такого топлива – «нулевое».

2) Изооктан

Он представляет собой разветвленный углеводород с высокой устойчивостью к детонации. Его качество условно приравняют к максимальному – 100.

Для исследования готовят смесь изооктана с гептаном, характеристики которой такие же, как у тестируемого бензина. Далее просто определяют процентную долю изооктана в смеси.

Благодаря добавлению уникальных горючих жидкостей добиваются повышения ОЧ до более высокого уровня – свыше 100. В таких случаях руководствуются условной шкалой, где за основу взят изооктан с тетраэтилсвинцом.

Достаточно знать, сколько тетраэтилсвинца нужно добавить в изооктан для приготовления смеси, аналогичной тестируемому бензину, чтобы определить, каким будет ОЧ – 101, 102, 103 и т. д.

Разновидности

Для определения ОЧИ служит одноцилиндровая установка. Коленвал вращается с частотой 600 оборотов в минуту. Степень сжатия – переменная. Угол опережения зажигания – 13°. ОЧИ демонстрирует, как бензин поведет себя при малой или средней нагрузке.

Задействуют ту же одноцилиндровую установку. Но коленвал вращается уже с частотой 900 оборотов в минуту. А смесь всасывается при температуре большей на 97°С, нежели в первом случае. От ОЧМ зависит, как бензин будет вести себя при солидных нагрузках.

Для большинства инжекторных моторов оно должно варьироваться в пределах от 91 до 98. Так как многие российские АЗС продают низкосортное топливо под видом высокооктанового, есть смысл обезопасить себя.

Достаточно просто добавить в бензин присадку FuelEXx, чтобы увеличить октановый показатель на 3–5 единиц. Катализатор горения не изменит химического состава бензина, но преобразит молекулы углеводорода. В итоге смесь будет сгорать более полноценно. Благодаря этому экономия достигнет 10–15%, а крутящий момент возрастет до 10%.

Цетановое число дизтоплива

Является главной характеристикой воспламеняемости и сгорания дизтоплива в моторе. Чем оно выше, тем спокойнее и полноценней выгорает топливная смесь.

В численном выражении этот показатель сопоставим с объемной долей цетана в специально приготовленной смеси. Эта смесь состоит из гексадекана и α-метилнафталина с таким же периодом задержки, как и в тестируемом топливе.

Для стандартных моторов оптимальным считается дизтопливо, цетановое число которого варьируется от 40 до 55. Наиболее качественным признано дизтопливо с показателем от 51 до 55 ед. Премиальная солярка легче, в ней содержатся легковоспламеняющиеся фракции, которые способствуют быстрому запуску мотора при минусовых температурах. При её использовании заметно снижается дымность.

Цетановое число дизтоплива зависит от того, какие парафины, ароматики, олефины и нафтены входят в его состав. Для измерения используют стандартную силовую установку Waukesha либо ИДТ-90. Альтернативой может стать камера с постоянным объемом, тестирование этим методом, в отличие от первого, занимает не более 20 мин.

Эффективным способом повышения признан FuelEXx Diesel. Он увеличивает этот показатель на 3–5 единиц. Вместе с этим из топлива удаляется вода, происходит раскоксовка поршневых колец, очистка камеры сгорания. Это подтверждено стендовыми и дорожными испытаниями.

Источник

Октановое число

Октановое число

Октановое число и цетановое число. Из-за принципиально разного устройства двигателей Даймлера и Дизеля к бензину и дизельному топливу предъявляются прямо противоположные требования.

В двигателе внутреннего сгорания с принудительным поджигом смесь бензина и воздуха в цилиндре при сжатии не должна самовоспламеняться. Если же это случится, возникает детонация.

Впервые устойчивость бензинов к детонации была исследована в 1921 г. американским инженером Г. Рикардо. Он предложил первую шкалу детонационной стойкости бензинов. В начале 30-х г. из-за высокой стойкости к детонации за стандарт был выбран изооктан (2,2,4-триметилпентан). Это соединение смешивали в самых разных соотношениях с гептаном нормального строения (он весьма склонен к детонации), и у каждого образца определяли детонационную стойкость. Октановое число данного сорта бензина численно равно содержанию (в объёмных процентах) изооктана в его смеси с гептаном, при котором эта смесь эквивалентна по детонационной стойкости исследуемому топливу в стандартных условиях испытания. Октановое число может превышать 100 (если бензин ещё более стоек к детонации, чем чистый изооктан).

Если для бензина важно, чтобы он не воспламенялся в смеси с воздухом даже при высокой степени сжатия, то для дизельного топлива, напротив, необходимо, чтобы оно самопроизвольно воспламенялось в цилиндре. Для характеристики способности разных сортов дизельного топлива к воспламенению принято использовать цетановое число. Его определяют, сравнивая способность к воспламенению данного топлива и смеси углеводорода цетана (гексадекана C₁₆H₃₄ t кип=287 °C) с метилнафталином (жидкость с t кип=245 °С).

Октановое число различных бензинов

Цетановое число соответствует процентному содержанию цетана в смеси: чем оно выше, тем легче топливо самовоспламеняется при сжатии. Чем больше в топливе неразветвлённых насыщенных углеводородов и чем меньше разветвлённых и ароматических, тем выше способность к самовоспламенению и детонации. Бензобаки автомобилей заправляют смесью бензиновых фракций, выделенных в различных процессах переработки нефти. Базовые компоненты бензина, помимо бензина прямой перегонки, — это фракции, полученные в результате процессов каталитического и термического крекинга и риформинга. Октановые числа этих фракций, как правило, не превышают 90. Поэтому в состав автомобильного бензина включают также высокооктановые компоненты, которые получают в ходе специальных промышленных реакций.

Удлинение углеводородной цепи позволяет увеличить октановое число до 105. Смешение всех этих компонентов позволяет получить бензин с необходимым октановым числом.

Состав бензина

Бензин. Состав бензина

Проблему увеличения октанового числа бензинов можно решить с помощью специальных добавок (их называют антидетонационными присадками). Так, добавление 0,82 г тетраэтилсвинца Pb(С₂Н₅)₄ к 1 кг изооктана увеличивает октановое число бензина до 110. Огромный недостаток данной присадки (этиловой жидкости) заключается в том, что при её сгорании образуются высокотоксичные соединения свинца, большая часть которых с выхлопными газами выбрасывается в атмосферу. Из-за этого во многих странах запрещено применять тетраэтилсвинец.

Сейчас основными добавками, увеличивающими октановое число бензинов, служат кислородсодержащие соединения — этиловый спирт, трет-бутиловый спирт (СН₃)₃СОН, метил-трет- бутиловый эфир (СН₃)₃СОСН₃, метил-трет-амиловый эфир С₂Н₅С(СН₃)_2ОСН₃. Октановые числа этих соединений высоки (например, у (СН₃)₃СОСН₃ оно равно 120), а токсичность их, а также продуктов их сгорания (вода и углекислый газ) низка.

Качественный бензин

Качественный бензин

Помимо октанового числа бензина, которое должно соответствовать классу двигателя, к топливу предъявляется ещё несколько важных требований. Прежде всего это его фракционный состав — содержание в бензине отдельных фракций с различными температурами кипения. От фракционного состава зависят условия пуска двигателя, длительность прогрева, полнота сгорания топлива.

При промышленном выпуске бензинов в них растворяют газообразные линейные и разветвлённые бутаны, которые не только обладают высокими октановыми числами, но и характеризуются высоким давлением насыщенных паров.
Ещё одно требование — химическая стабильность. Для увеличения стабильности в бензин при хранении добавляют специальные соединения — антиоксиданты. Их действие основано на замедлении процессов окисления за счёт превращения активных радикалов в малоактивные. При отрыве активным радикалом атома водорода от ОН-группы образуется неактивный радикал, прерывающий цепную реакцию окисления.

Сравните дорогие духи с их сложным неповторимым ароматом и характерно пахнущую маслянистую желтоватую жидкость, заливаемую в баки автомобилей на бензоколонках. На первый взгляд может показаться, что парфюмерный шедевр — это кропотливая филигранная работа, а бензин — всего лишь продукт крупнотоннажного химического производства. На самом же деле по сложности композиция обыкновенного бензина может потягаться с хорошими духами, а требования, предъявляемые современным обществом к качеству, экономичности, экологической чистоте бензина, стимулируют работу сотен химических лабораторий по всему миру. Настоящие исполины мировой нефтехимической промышленности — «Бритиш Петролеум», «Шелл», «Шеврон» — ежегодно тратят миллионы долларов на разработку более совершенных, безопасных для природы антидетонационных присадок, на поиск новых уникальных композиций топлива. А поскольку не за горами тот день, когда нефтяные запасы Земли истощатся, перед химиками стоит фантастическая по своей сложности задача — как с умом истратить то, что есть, а потом найти, чем это можно заменить.

*Этиловая жидкость — раствор тетраэтилсвинца в этилбромиде С₂Н₅Вr. При её сгорании свинец переходит в летучий бромид PbВr₂ (t пл=370 °С, t кип=893 °С).

Совет: Определить, есть ли в бензине тетраэтилсвинец, можно с помощью качественной реакции, носящей имя Кимштедта. Несколько капель бензина наносят на фильтровальную бумагу и высушивают. При обработке сероводородом или сульфидом аммония образуется сульфид свинца, и на фильтровальной бумаге появляется интенсивная тёмная окраска.

Источник