Что такое цетановое число дизельного топлива? Способы повышения

≪

Современные автомобили могут потреблять либо дизельное топливо, либо бензин. Машин на бензине гораздо больше, однако постепенно транспорт, который потребляет солярку, становится все более популярным. Это и логично, ведь данное горючее обладает более высоким КПД, следовательно, двигатели с соляркой мощнее и при этом менее "прожорливы". Однако вопрос качества этого топлива с каждым днем становится все более актуальным. На многих автозаправках можно встретить солярку низкого качества, которая может навредить двигателю. Поэтому важно учитывать цетановое число дизельного топлива – это один из первых критериев, говорящих о его качестве. Конечно, есть и другие, но именно этот самый важный.

Что это – цетановое число дизельного топлива?

Данный параметр показывает способность солярки к воспламенению самостоятельно. Определяется характеристика временем задержки, то есть интервалом между поступлением воздушно-топливной смеси в цилиндр и до начала его горения. И чем выше будет цетановое число, тем время задержки будет ниже, следовательно, двигатель будет запускаться проще. Так называемое белое дымление будет занимать меньше времени. Также более высокое цетановое число дизельного топлива увеличивает мощность работы силовой установки и ускоряет ее работу.

Для чего это нужно знать?

Во многом этот показатель определяет экологичность топлива, поскольку способность к самостоятельной воспламеняемости зависит от наличия в составе углеводородов. К примеру, если в солярке большую часть составляют парафиновые соединения, то она воспламеняется быстрее. А при содержании ароматических углеводородов может быть большая задержка. Следовательно, более высокое цетановое число дизельного топлива говорит о меньшем количестве в его составе вредных для окружающей среды ароматических углеводородов. Да и двигатель с такой соляркой работает немного хуже.

Если цетановое число меньше 40, то двигатель будет работать в более жестком режиме. Возможен даже так называемый дизельный стук при холостых оборотах до момента разогрева силовой установки. Показатели работы при этом снижаются, подшипники и прочие детали изнашиваются быстрее.

Цетановое число для летнего и зимнего топлива должно быть разным. Зимой оно должно быть выше. Также необходимо различать данный показатель в зависимости от типа автомобиля. На огромных судах его значение может быть около 20. В легковые автомобили заправляется топливо с цетановым числом выше 55, а для грузовых машин – не менее 40.

Измерение

Проверить значение цетанового числа у себя в гараже навряд ли получится. Это можно сделать только в лабораторных условиях. Сам принцип измерения несложен. При расчетах замеряется время самовоспламенения солярки и соотносится с временем воспламенения топливного эквивалента. К примеру, если солярка воспламеняется за такое же время, как и 35% смесь цетана и альфа-метилнафталина, то такое топливо будет иметь цетановое число 35.

Этот способ измерения применяется ко всем компонентам дизельного топлива. К сожалению, не получится вычислить это значение самостоятельно, однако на заправочной станции можно уточнить, какое цетановое число продаваемой солярки.

Стандарты

Высокий показатель не всегда является лучшим. Специалисты считают, что оптимальное значение цетанового числа находится в диапазоне 50-60. При этих значениях достигается максимальное "насыщение" топлива, поэтому дальнейшее повышение цетанового числа дизельного топлива является бессмысленным. По российским требованиям (ГОСТ 305) минимально допустимое значение – 45. Однако по европейским нормам дизельное топливо "ЕВРО 5" не может иметь цетановое число ниже 48. Это косвенно означает, что в странах Евросоюза солярка лучше. Впрочем, и цена на дизтопливо там выше. И если в России стоимость литра солярки в среднем составляет 40-47 рублей, то в Германии – 1.5 евро (около 100 рублей).

Повышение цетанового числа

Вопрос его повышения является актуальным, однако стоит учитывать, что качество солярки определяется не только этим числом. Учитывая низкий показатель этого значения для топлива, производящегося российскими нефтеперерабатывающими заводами, логично попытаться его повысить. К сожалению, стандартные способы очистки не подходят, так как сепарация или фильтрация могут очистить солярку от воды и пыли, однако на показатель самовоспламеняемости это не повлияет никак. Увеличить его можно только специальными присадками, которые продаются в автомагазинах. В частности, присадка Difron H 372 неплохо себя зарекомендовала, но есть и другие. Их присутствие в составе топлива улучшает работу двигателя, позволяет без проблем запустить его даже при сильных морозах, снижает шумность и дымность выхлопа.

Заключение

Учитывая цену на дизтопливо в России, не стоит удивляться не самому высокому качеству данного продукта. Теперь вы знаете, что это за показатель и за что он отвечает. Если ваш автомобиль очень чувствителен к дизельному топливу, то используйте присадки. К сожалению, нет другого способа его улучшить.

Материалы: http://fb.ru/article/352294/chto-takoe-tsetanovoe-chislo-dizelnogo-topliva-sposobyi-povyisheniya

2 ≫

Дизельное топливо для легковых автомобилей? Еще несколько лет назад это могло вызвать лишь усмешку, а сейчас этим никого не удивишь. Дизельные двигатели постепенно теснят бензиновые, и все больше машин оказываются потребителями дизельного топлива. Вопрос качества топлива для таких двигателей становится все более актуальным. Как определить качественное дизельное топливо и как можно его улучшить?

Одно из важнейших качеств дизельного топлива – это его способность к воспламеняемости и самовоспламеняемости, которая выражается цетановым числом. Эта характеристика измеряется временем задержки от поступления топлива в цилиндр двигателя до начала его горения. Чем выше цетановое число топлива, тем короче период воспламенения, и тем легче запускается двигатель, и меньшее время занимает «белое дымление». Кроме того, высокое цетановое число ускоряет работу двигателя и значительно увеличивает его мощность.

Какое же значение имеет цетановое число для определения качества дизельного топлива?

Цетановое число может определить степень его «экологичности». Способность к воспламеняемости топлива напрямую зависит от его углеводородного состава.

Например, парафиновые соединения воспламеняются достаточно легко, а ароматические углеводороды, наоборот, с большой задержкой. Следовательно, чем ниже содержание в топливе «вредных» ароматических углеводородов, тем выше будет цетановое число.

Топливо, цетановое число для которого меньше 40, вынуждает двигатель работать в гораздо более жестком режиме (так называемый «дизельный стук» на холостом ходу), и при этом снижаются показатели работы, подшипники и другие детали гораздо быстрее изнашиваются.

Цетановое число должно отличаться для «зимнего» и «летнего» топлива: зимой это показатель должен быть выше, чем летом. Кроме того, рекомендуется различать топлива для двигателей, установленных на больших судах, – величина цетанового числа до 20, для легковых автомобилей - не меньше 55 и для грузовых автомобилей – около 40.

Как измерить цетановое число?

Метод для измерения цетанового числа, описанный ниже, распространяется на все дизельные топлива и их компоненты. При этом способе показатель численно приравнивается процентному содержанию цетана в его смеси с альфа-метилнафталином в эквиваленте топлива. При расчетах воспламеняемость цетана равна 100 %, а тот же показатель альфа-метилнафталина – 0 %. В ходе испытания измеряется время самовоспламенения топлива и соотносится с тем же временем для топливного эквивалента. Например, если испытуемое топливо в камере сгорания двигателя воспламеняется за такое же время, что и 30 % смесь цетана с альфа-метилнафталином, то такое топливо имеет цетановое число 30.

Российские и европейские стандарты цетанового числа.

Каково же оптимальное значение цетанового числа? Высокий показатель – это необязательно лучший, многие специалисты считают, что предпочтительные значения цетанового числа лежат в пределах от 50 до 60. При большем цетановом числе происходит своеобразное «насыщение» топлива, и дальнейшее повышение этого показателя просто бессмысленно. Диапазон допустимых значений для цетанового числа – от 40 до 55. По российским требованиям (ГОСТ 305 «Топлива дизельные») 45 – это самый низкий допустимый показатель. Европейский стандарт ISO 5156 минимальное значение цетанового числа для дизельного топлива определяет как 48.

Как повысить цетановое число?

Качество дизельного топлива зависит не только от цетанового числа. Много проблем могут принести владельцу машины на дизеле вода и другие примеси в топливе. Но вопрос «Как повысить цетановое число?» остается актуальным. Достаточно выяснить, что на данный момент показатели цетанового числа для большей части топлива, производящегося российскими нефтеперерабатывающими заводами, весьма низкий (в пределах 45-48 единиц).

Для повышения цетанового числа обычные способы очистки дизельного топлива не подходят. Так, фильтрация и сепарация очищают топливо от пыли и воды, но на важный нам показатель воспламеняемости и самовоспламеняемости топлива никак не влияют.

Цетановое число увеличивается с помощью специальных присадок, которые компенсируют его недостающие единицы.

Для повышения цетанового числа горючего Топливный Регион поставляет на российский рынок присадку отечественного производства Difron H 372, успешно прошедшую испытания в лаборатории ВНИИ НП. Этот продукт улучшает воспламеняемость дизельного топлива, обеспечивает быстрый запуск двигателя при низких температурах, способствует более ровной работе двигателя, снижает шумность и дымность выхлопных газов.

Материалы: http://www.topreg.ru/stati-i-obzori/tsetanovoe-chislo-dlya-dizelnich-dvigateley

3 ≫

Работа дизеля во многом зависит от качества сгорания топливовоздушной смеси. В первую очередь от момента воспламенения топливного заряда. Распыленное под огромным давлением на мельчайшие капли дизельное горючее зажигается разогретым до температуры в 300-400 о С кислородом воздуха.

Способность реагировать с воспламенением смеси характеризует цетановое число дизельного топлива. Его еще можно условно сравнить с октановой характеристикой бензина, но в обратном смысле. Октановое число показывает высокую стойкость к преждевременному воспламенению, цетановое говорит о способности соляра самовоспламеняться. По сути, это условная величина качества, полученная при моторных испытаниях горения дизтоплива.

Высокое цетановое число обеспечивает в работе:

мягкий, малошумный режим работы;
прекрасные тяговые параметры дизеля;
полное сгорание смеси без перегрева мотора из-за догорания остатков в конце цикла;
минимальное изнашивание деталей цилиндро-поршневой группы.

Как получают цетановое число

Цетановое число дизельного топлива показывает его способность воспламеняться и сгорать в дизеле самым оптимальным способом. Основой для определения качества служат характеристики горения высшего парафина С₁₆Н₃₄ – цетана. Стойкость этого соединения к преждевременному воспламенению приняли за 100 баллов, стойкость его антагониста метилнафталина определили, как нулевую.

По аналогии с процедурой получения октанового числа бензина, смешивая эти два соединения, получали ряд эталонных составов с точным показателем цетанового числа. Для его определения проверяемое дизтопливо используют в специальной одноцилиндровой установке для определения цетанового числа. По сути, это модифицированный дизельный двигатель, позволяющий менять ряд условий работы, в том числе степень сжатия топливовоздушной смеси. Полученные задержки времени воспламенения пробы топлива в нескольких точках камеры сгорания двигателя сравнивают с характеристиками эталонных составов и устанавливают ближайшее соответствующее цетановое число.

В особо ответственных случаях в качестве прибора для определения цетанового числа дизельного топлива используют устройство спектрального анализа, позволяющее установить химический состав горючего и рассчитать цетановое число по справочным значениям химических соединений.

От чего зависит цетановое число

Дизельное горючее можно представить, как «сборную солянку» из различных углеводородов. Большей частью в составе представлены:

парафиновые углеводороды С₁₀-С₁₆ с прямой молекулой, а также их изомеры;
ароматические углеводороды;
непредельные соединения – олефиновые углеводороды с количеством атомов в молекуле от 8 до 13;
нафтеновые углеводороды.

Специфика производства дизтоплива во многом зависит от состава исходного сырья – нефти. Светлые сорта сырой нефти дают выход с высоким содержанием легких парафинов и высоким цетановым показателем. Тяжелая нефть требует глубокой переработки с выделением изомеров парафиновых углеводородов. В итоге высокое качество горючего требует дополнительных затрат.

Первая категория соединений составляет большую часть химсостава. Наличие нафтеновых углеводородов в дизельном топливе тоже благоприятно сказывается на его цетановом показателе. Эти две категории наиболее желанны для повышения качества соляра.

Непредельные углеводороды не так желательны в топливе. Во-первых, это ценное сырье для нефтехимической промышленности. Во-вторых, из-за высокой реакционной способности олефины самопроизвольно полимеризуются в тяжелые смолистые и вязкие осадки, способные забивать фильтры и засорять форсунки дизелей.

Ароматические соединения при всех положительных факторах стараются удалять из дизельного топлива по следующим причинам:

Низкое содержание водорода и высокая молекулярная масса дают неполное сгорание и образование большого количества канцерогенных веществ. Отдельные ароматические углеводороды, такие как бензол и толуол, вообще являются ядами и канцерогенами. При работе на переходных режимах содержание ароматики в выхлопных газах резко повышается, поэтому требует специальных защитных систем дожигания в катализаторах.
Поглощение в больших количествах влаги из насыщенного водяными парами воздуха. Ее наличие в горючем способствует образованию ледяных пробок при низких температурах окружающей среды. Кроме того, вода отрицательно влияет на условия работы форсунок.

Высокие значения цетанового индекса не всегда положительно влияют на качество сгорания воздушно-топливной смеси. На переходных режимах работы, например, в условиях непрогретого двигателя, при очень низких температурах воздуха или постоянных, резких изменениях оборотов двигателя горючее с высоким цетановым индексом сгорает не полностью, что может вызвать проблемы с поршневыми кольцами и распылительными отверстиями форсунок.

Наиболее оптимальными характеристиками дизельного топлива, в том числе цетанового показателя, на сегодняшний день признано топливо по стандартам ЕВРО-5. С 2016 г. в РФ все импортированное дизельное топливо должно соответствовать пятому стандарту, а именно:

цетановое число – 51;
серы – не более 10 мг/кг;
ароматических соединений – не более 11%
воды - не более 200 мг/кг;
зольность – не более 0,01% от массы.

Повышение цетанового числа дизельного топлива

Качество дизеля меняется постоянно по объективным причинам. Во-первых, дизельное горючее как смесь углеводородов, способно расслаиваться и выделяться в различные, плохо смешивающиеся фракции. Увеличение содержания воды, особенно в период дождей, также снижает класс соляра.

В дизельное топливо в обязательном порядке добавляются присадки и соединения, стабилизирующие свойства дизельного топлива, главным образом повышая его цетановое число.

Повышение цетанового числа дизельного топлива возможно с помощью глубокой переработки исходного топлива либо внесением в его состав специальных присадок и добавок.

Глубокая переработка тяжелых парафинов дизтоплива улучшает цетановое число, но ведет к небольшим потерям исходного количества сырья. Это наиболее сложный и эффективный путь повышения сортности топлива.

Второе направление изменения цетанового числа – это использование химических соединений, улучшающих и стабилизирующих процесс воспламенения. К таким относятся циклогексилнитрат, 2-этилгексилнитрат, перекись ацетила. Для эффективного увеличения значения цетанового числа на 5-10 ед. требуется внесение присадок, примерно 1,5% от массы топлива. Некоторые из указанных веществ являются нестойкими соединениями, поэтому зачастую требуются специальные стабилизаторы хранения.

Необычные варианты повышения качества дизельного горючего

Кроме проверенных временем химических и технологических методик повышения цетановой характеристики дизтоплива, предложены и испытаны на практике две нестандартные системы, способные существенно улучшать качество горения горючего.

Конверсионная схема

В этой системе часть соляра в смеси с водой с помощью тепла выхлопных газов нагревается в специальном баке до температуры разложения на водород и СО. С помощью газового регулятора полученные газы просто впрыскиваются в воздушный коллектор дизеля. Водород, имеющий небольшое цетановое число, в смеси с парами дизельного горючего улучшает его цетановые характеристики минимум на 10-15% и снижает общий расход топлива на 15-20%.

Применение диметилового эфира

В обычных условиях диметиловый эфир представляет собой газ, обладающий показателем выше 70. Небольшая добавка в воздушный коллектор дизеля способна исключить сажеобразование и несгорание соляра в переходных процессах работы мотора. Примерный расход эфира составляет 5% от массы сгоревшего дизельного горючего.

Дополнительно информацию о цетановом числе можно найти на видео:

Материалы: http://mashintop.ru/articles.php?id=2622