Методика определения цетанового числа дизельного топлива

Методика определения цетанового числа дизельного топлива

Топливо дизельное должно иметь самовоспламеняемость (t_СВ = 250 – 300 °С), обеспечивающую устойчивую работу двигателя.

Способность дизельного топлива самовоспламеняться оценивается цетановым числом (ЦЧ). Цетан (С₁₆Н₃₄) – это углеводород с хорошей воспламеняемостью, ЦЧ = 100, α-метилнафталин (С₁₁Н₁₀) – с плохой воспламеняемостью,

Цетановое число определяется на специальной одноцилиндровой установке: частота вращения вала двигателя n = 900 мин – 1 ; угол опережения впрыска топлива φ = 13 0 . Топливо подаётся в камеру сгорания при помощи топливного насоса высокого давления и форсунки. Под действием высокого давления топливо распыливается форсункой и подается в предкамеру, в которой при помощи подвижного поршня может изменяться объем и соответственно степень сжатия.

Процесс смесеобразования включает в себя распыливание топлива, его смешение с воздухом, нагрев, испарение, окисление и самовоспламенение. Время от момента подачи топлива до его воспламенения – период задержки воспламенения, который зависит от цетанового числа, температуры и давления.

Испытания проводят на одноцилиндровом двигателе серии ИТД-90 методом совпадения вспышек. Степень сжатия (7-23) изменяется при помощи подвижного поршня, расположенного в предкамере. Установка имеет один бачок для хранения исследуемого топлива и два для эталонных топлив.

1. Начало впрыска топлива устанавливают за 13° до ВМТ.

2. Запускают двигатель и, изменяя степень сжатия, добиваются того, чтобы начало сгорания происходило в ВМТ.

3. Исследуемое топливо отключают, двигатель начинает работать на эталонной смеси с известным цетановым числом. Подбиранная эталонная смесь должна воспламениться в ВМТ. Если эталонная смесь, состоящая из 40 % цетана, 60 % α-метилнафталина, воспламенилась в ВМТ, то цетановое число исследуемого топлива равно 40.

Цетановое число есть показатель воспламеняемости дизельных топлив, который численно равен процентному содержанию цетана в такой эталонной смеси с α-метилнафталином, которая по воспламеняемости (периоду задержки воспламенения) эквивалентна испытываемому топливу.

Начало подачи топлива и момент воспламенения оцениваются при помощи неоновых ламп, расположенных на маховике. Лампы воспламеняются при подаче напряжения в момент замыкания контактов. Одни контакты замыкаются при подъеме иглы (начало подачи топлива), другие – при повышении давления в момент воспламенения топлива. Угол от первой вспышки до второй есть период задержки воспламенения. Подбирая эталонную смесь из цетана и

a -метилнафталина, добиваются равного периода задержки воспламенения

(метод совпадения вспышек).

Цетановое число можно определить при помощи переносного портативного прибора октанометра (цетанометра) ПЭ-7300.

Между цетановым и октановым числом, определенным исследовательским методом, существует связь:

Бензин марки Аи-98 имеет низкое цетановое число (12) и не сможет самовоспламениться в камере сгорания дизеля. Для работы дизеля на бензине используются низкооктановые бензины.

На рис. 3.4 показано изменение жесткости процесса сгорания (С) и удельного расхода топлива (qe) от величины ЦЧ для дизеля.

Рис. 3.4. Зависимость жесткости процесса сгорания (кривая 2)

и удельного расхода топлива (кривая 1) от значения цетанового числа (ЦЧ)

При цетановом числе менее 40 ухудшаются пусковые качества дизеля, растет жесткость процесса сгорания, увеличивается расход топлива. Это связано с тем, что при малых значениях цетанового числа ухудшается самовоспламеняемость топлива. Вспышка распыленного топлива происходит с опозданием в момент, когда его часть в виде плёнки сконцентрировалась на стенке камеры сгорания. Процесс сгорания нераспыленного топлива ухудшается.

При цетановом числе более 60 улучшаются пусковые свойства дизеля, снижается жесткость процесса сгорания, но расход топлива увеличивается. Увеличение расхода топлива объясняется тем, что при больших цетановых числах скорость воспламенения топлива повышается. Топливо воспламеняется в зоне распылителя. В результате малого периода задержки воспламенения топливо не успевает распространиться по всему объему камеры сгорания. Воздух (кислород), поступивший в камеру сгорания, полностью не используется в процессе сгорания. Часть топлива не сгорает, образуется сажа. Топливо, смешанное с воздухом, должно воспламениться в момент, когда передний фронт факела коснется стенки камеры сгорания.

Оптимальное значение цетанового числа (47 – 55) зависит, главным образом, от способа смесеобразования.

Различают три основных способа смесеобразования.

1. Объёмный (КамАЗ) – распыливаемое топливо подаётся в объём камеры сгорания, жёсткость сгорания достигает 0,6 – 1 МПа/град.

2. Плёночный («Икарус») – топливо подаётся на горячую стенку, испаряется и плавно сгорает. Жёсткость снижается до 0,2 – 0,4 МПа/град. Двигатель работает мягко, но неэкономично с плохими пусковыми качествами.

3. Объёмно-плёночный (ЗИЛ 645) – часть топлива подаётся на стенку, а часть – в объём камеры сгорания. Жёсткость достигает 0,4 – 0,6 МПа/град.

Жёсткость процесса сгорания определяется по индикаторной диаграмме на участке резкого повышения давления (см. рис. 3.3). От жесткости сгорания зависят экономичность двигателя, вибрации и стуки. Жёсткость процесса сгорания представляет отношение приращения давления на участке резкого нарастания давления за один градус поворота коленчатого вала (МПа/град).

Считается, что при повышении давления на один градус поворота коленчатого вала на 0,2 – 0,5 МПа двигатель работает мягко, при повышении давления до 0,6 – 0,9 МПа – жестко, а при повышении давления более 0,9 МПа – очень жестко.

1. Маркировка дизельных топлив по ГОСТ 305-82 и ГОСТ Р 52368-2005.

2. Характеристики дизельных топлив (цетановое число, температура вспышки, помутнения и замерзания).

3. Цетановое число, методика определения.

4. Что представляют эталонные топлива цетан и α-метилнафталин?

5. Какая связь между цетановым и октановым числом?

6. Как влияет цетановое число на жесткость процесса сгорания и экономичность?

7. Что называется коэффициентом фильтруемости, предельной температурой фильтруемости и кислотным числом?

8. Почему высокооктановые бензины трудно самовоспламеняются и их нельзя использовать вместо дизельного топлива?

9. Почему зимнее дизельное топливо можно использовать летом, а летнее нельзя использовать зимой?

10. Индикаторная диаграмма (изменение давления в цилиндре) бензинового двигателя, фазы сгорания.

11. Индикаторная диаграмма дизельного двигателя, жесткость процесса сгорания, фазы сгорания.

Источники: http://zinref.ru/000_uchebniki/0000AZS/000_proektirovanie_i_ekspluatacia_neftebaz_shalai_2010/009.htm

Цетановое число — характеристика воспламеняемости дизельного топлива, определяющая промежуток времени от впрыска топлива в цилиндр до начала его горения.

Чем выше цетановое число, тем меньше задержка воспламенения смеси и тем более спокойно и плавно горит топливная смесь и легче запускается дизельный двигатель.

Цетановое число численно равно объёмной доле цетана (С16Н34, гексадекана), цетановое число которого принимается за 100 единиц, в смеси с α-метилнафталином (цетановое число которого, в свою очередь, равно 0 ед.).

ГОСТ 305-82 определяет требования к качеству дизельного топлива применяемого для дизельных двигателей отечественного производства – цетановое число должно составлять не менее 45 единиц.

Европейский стандарт на дизельные топлива EN 590:2004 требует, чтобы цетановое число было не менее 51 единицы.

Цетановое число очень важный показатель свойств дизельного топлива и желательно, чтобы оно было для отечественного автопарка, не менее 45 ед., а для импортных двигателей, не менее 51 ед.

*** Для справки отметим, что дизельное топливо с показателем цетанового числа менее 40 ед. губительно для дизельных двигателей из-за резкого возрастания задержки воспламеняемости топлива и вследствие этого повышения давления в камере сгорания и повышенного износа поршневой группы.

Превышение же показателя свыше 60 единиц также оказывает негативные последствия вследствие неполного сгорания топлива, образования нагара, увеличением расхода топлива и повышением дымности выхлопных газов.

Как узнать цетановое число дизельного топлива?

Самым надёжным и правильным методом определения качества дизельного топлива в том числе измерением цетанового числа является моторный метод.

Цетановое число, определяют на опытном двигателе (ASTM D 613, EN 5165, ISO 5165).

В России также используется ГОСТ 3122, в котором измерение цетанового числа проводится на отечественной установке ИДТ-90.

На основе результатов истинных определений цетанового числа топлива производится калибровка так называемых “не арбитражных” приборов для экспресс определения цетанового числа. В основном это различного рода инфракрасные спектрометры.

С 2009 года в EN590 и соответствующий российский ГОСТ Р 52368-2005 вводится ещё один моторный метод – метод задержки самовоспламенения EN 15195 (ГОСТ Р ЕН 15195-2011), который показывает хорошую сходимость со старым методом при улучшении точности, воспроизводимости и сокращении теста до 20 мин.

Основной проблемой измерения цетанового числа “не моторными” методами является сильное влияние состава дизельного топлива.

Моторный же метод (включая ГОСТ Р ЕН 15195-2011) одинаково правильно определяет цетановое число любых видов топлив, а все экспресс анализаторы необходимо перекалибровывать при переходе, допустим, от классической солярки к биодизельному топливу.

Для «экспресс» анализа используются инфракрасные спектрометры, но следует учесть, что на показания приборов может оказывать влияние состав дизельного топлива и не все «экспресс» приборы (особенно нижнего ценового диапазона) могут правильно определить цетановое число дизельного топлива повышенное при введении цетаноповышающей присадки.

Пояснение для "автолюбителей".

Цетановое число дизельного топлива – это аналог показателя октанового числа для бензина.

Если Ваш автомобиль с бензиновым двигателем, рассчитанным на работу на топливе АИ-95 заправить бензином АИ-80, то Вы заметите, что возрастет детонация, уменьшится мощность двигателя, увеличится расход топлива …, длительное использование приводит к выходу из строя двигателя.

К аналогичным последствиям для дизельного двигателя приводит использование дизельного топлива с низким цетановым числом.

Источники: http://miksent.ru/stati/info/tsetanovoe-chislo.html

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.

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.

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.

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 горючее, 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.

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.

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 горючее, 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.

«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.

Остались вопросы и нужна консультация?

У Вас есть вопросы?

Работаем ежедневно с 9 до 18

Ответим на любые вопросы

Оформление заказа

1. Для заказа нефтепродуктов необходимо позвонить по любому из указанных телефонов менеджеру компании, уточнить цену, согласовать условия и сроки поставки.

2. Оплата приобретенных нефтепродуктов осуществляется строго по прибытию бензовоза к клиенту и с получением товарной накладной, кассового чека и соответствующего паспорта качества продукции.

Источники: http://www.nipetoil.ru/stati/dizelnoe-toplivo/348-tsetanovoe-chislo-v-dizelnom-toplive-chto-eto-kak-opredelit-kak-povysit.html