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:
- точка кипения – +287 градусов у цетана и +126 у октана;
- цетан не является легковоспламеняющимся компонентом;
- 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:
- пропанол-2;
- органические соединения с нитрогруппами;
- синтетическое жидкое топливо синтин;
- добавки на основе цетанов, например циклогексилнитрат;
- 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.
