Цетановое число дизельного топлива характеризует что

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

Цетановое число в дизельном топливе: определение, повышение

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

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.

Стандарт

Согласно строгим нормативам ГОСТ, оптимальная работа двигателя будет обеспечена горючим с цетановым числом не менее 45 для дизельного топлива летних и зимних марок и 40 – для арктических горюче-смазочных материалов. Несмотря то, что не представляет сложностей купить с доставкой дизельное топливо с этим показателем ниже 40, лучше не экономить на горючем и приобретать высококачественные материалы для заправки.

Горючее низкого качества характеризуется длительной задержкой воспламенения. При этом резко возрастает давление в камере сгорания, что увеличивает износ двигателя. При длительном использовании низкоцетанового горючего возможны поломки и выход из строя автомобиля раньше времени.

Премиальные горюче-смазочные материалы содержат больше легковоспламеняющихся фракций. Они более легкие, лучше адаптированы для запуска двигателя в холодных условиях низких температур. Также это горючее отличается отношением водорода к углероду. Оно выше, поэтому при сгорании такое топливо выделяет меньше дыма.

Что такое октановое число для дизеля?

Это показатель стойкости топлива к детонации. Чем, октановое выше число дизельного топлива, тем меньшая вероятность детонации, попадающей в камеры сгорания смеси. То есть взрыва горючего. Солярку можно сжать до критического показателя, а самопроизвольного возгорания не произойдет. При резком сжатии с топливом происходят сложные химические изменения в ее составе.

Детонация — опасный процесс, сравнимый с резким подъемом артериального давления у людей. Это похоже на гипертонию у человека. Может протекать скрытно, может показать неожиданно высокое давление, вызвать инфаркт. Детонация дизельного двигателя способна разрушить силовую установку. Словом, есть существенные отличия октанового числа, от силового агрегат, работающего на бензине.

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?

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:

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:

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.

От чего зависит

Дизельное топливо представляет собой смесь разнокомпонентных углеводородов. В большем количестве в нем представлены соединения следующих типов:

В зависимости от сорта сырой нефти получаемое дизельное топливо будет более или менее чистым, количество легковоспламеняющихся углеводородов будет определять цетановое число горючего. Так, светлая нефть отличается высоким содержанием легких парафинов и, соответственно, высоким цетановым числом. Тяжелые сорта нефти требуют длительной и глубокой переработки. При этом выделяется большое количество изомеров, и для доведения до стандарта это сырье должно пройти многокомпонентную обработку, повышающую ее конечную цену.

Нежелательны в составе нефти непредельные углеводороды. Эти соединения легко полимеризуются, образуя тяжелые, смолистые осадки. Они забивают двигатели, засоряют форсунки и способствуют раннему износу автомобиля. Ароматические углеводороды удаляют из горючего по ряду причин:

Однако горючее с высоким цетановым числом не всегда является панацеей и положительно влияют на качество сгораемой смеси. Так, в условиях непрогретого двигателя, при работе в суровых условиях при очень низких температурах такое дизельное топливо сгорает не полностью, что вызывает проблемы с поршневой системой.

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 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:

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:

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:

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.

Применение на практике

Большинство современных дизельных двигателей рассчитаны на топливо с цетановым числом в пределах 40 55 единиц. Выход за этот диапазон чреват проблемами:

Согласно отечественным стандартам (ГОСТ Р 52368-2005, ГОСТ 32511-2013), минимальное цетановое число летнего и зимнего дизельного топлива должно составлять не менее 48 единиц. Минимальный показатель в соответствии с экологическими стандартами, начиная с «Евро-3», — 51 единица.

Конкретный показатель цетанового числа в основном зависит от фракционного состава топлива: количества парафинов, олефинов, ароматических углеводородов и т. д. Более легкие парафиновые фракции воспламеняются быстрее, тяжелые ароматические — медленнее. Премиальное топливо содержит больше легких фракций и обладает цетановым числом в пределах 51 55 единиц.

Повышение данного показателя также возможно за счет добавления различных присадок. Как правило, это азот- или кислородсодержащие органические соединения, вызывающие реакции предпламенного окисления углеводородов.

Источник

Какое цетановое число у дизельного топлива

Еще совсем недавно дизельные двигатели были только у грузового транспорта. Теперь же это широко распространенный вариант и среди легковых автомобилей. Уже не вызывает удивления, что владельцы подобных машин все чаще стали интересоваться, какое цетановое число у дизельного топлива и что такое цетановый индекс.

Цетановый индекс дизельного топлива

Цетановым индексом (ЦИ) дизтоплива называют показатель цетанового числа (ЦЧ), который рассчитывается по плотности и среднему значению температуры выкипания фракции (пятидесятипроцентной).

Точность расчетов находится в прямой зависимости от того, насколько верно определены показатели плотности и температуры кипения. Причем первое значение нужно смотреть по госстандарту 3900-85, а второе — по ГОСТ 2177-82.

Если цетановые числа находятся в области 30-60 единиц, то для дистиллятных дизтоплив расчетный ЦИ будет равен количеству ЦЧ, выведенному на аппаратуре экспериментальным путем. Возможна погрешность в 2 единицы, но такой результат возможен с вероятностью в 75%.

Определить цетановый индекс дизельного топлива можно, руководствуясь следующим примером:

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:

Все требовало поиска более результативного и удобного метода. И в начале нашего века исследователи придумали впрыскивать топливо в камеру сгорания постоянного объема и разработали для этих целей аппарат. Это настольный инструмент без двигающегося поршня, который еще называют анализатором.

Дизель вводится в нагретую камеру с измерением показателей температуры вспышки и давления. Прибор отмеряет, сколько времени прошло с момента впрыска до первого увеличения давления. Последний вызван выделением тепла при сгорании и называется задержкой воспламенения, которая взаимосвязана с ЦЧ, выявленным моторным методом.

Все существующие способы измерения описаны в соответствующих стандартах ASTM и EN.

Чем грозит использование неподходящего дизтоплива

Основная цель дизельного топлива, или солярки, — получить энергию от горения, а также смазать и охладить топливную систему.

При заправке на автозаправочной станции качество смеси определить сложно. Но если попадется недобросовестный поставщик, то низкая проба топлива сразу же негативо отразится на работе мотора.

Всего существует 3 типа горючего:

Важно выбирать подходящее по времени года топливо, иначе двигатель может быстро сломаться.

Признаки некачественной смеси:

Низкопробная смесь приводит к образованию большего количества нагара, который оседает на стенках камеры сгорания. Если вовремя не обрабатывать двигатель, мощность его работы снизится.

Из-за добавок и присадок в дизельном топливе срок службы свечей зажигания уменьшается. А различные примеси в поддельной смеси портят кольца и поршни.

Повышение цетанового числа

В процессе производства

Чем ЦЧ больше, тем затратнее изготовление горючего. Поэтому некоторые производители, стремясь сэкономить, используют различные присадки. Благодаря такой технологии можно поднять значение ЦЧ на 2-7 пунктов.

Чаще всего для этой цели берут изопропил или циклогексилнитраты. Чрезмерное повышение показателя путем добавления присадок недопустимо. Оно приводит к тому, что другие характеристики дизтоплива снижаются.

Самостоятельное повышение

На АЗС нередко можно нарваться на поддельное либо неподходящее по цетановому числу топливо. Причем определить низкое качество сразу не представляется возможным. Суррогат не выдает себя ни цветом, ни запахом.

Если вдруг оказалось так, что в бак попала низкокачественная смесь, то можно попробовать повысить ЦЧ самостоятельно, добавив присадки. Но для этого цетан-корректор для дизельного топлива всегда должен быть под рукой.

Какие стандарты приняты в странах ЕС а какие в России

Требования к дизельным топливам по стандартам ЕС

Из данных таблиц видно, что требования к качеству дизтоплива в Росии и странах Евросоюза несильно отличаются.

Источник