Цетановое число дизельного топлива: что означает, определение, цетаноповышающие присадки, стандарты

Как известно, дизельное топливо не обладает октановым числом – показателем стойкости вещества к процессу самодетонации внутри рабочей камеры. Определение качества горючего относительно дизеля идет по цетановому числу.

Значение цетанового числа - это больше, чем способность к воспламеняемости состава – недостаточный показатель негативно влияет на работу двигателя и может стать причиной проблем с эксплуатацией транспортного средства.

Что означает цетановое число дизельного топлива

Цетановое число – это цифровое выражение степени воспламеняемости дизельного топлива. Оно характеризует продолжительность периода между попаданием искры в рабочую камеру двигателя транспортного средства и воспламенением смеси.

Дизельные двигатели внутреннего сгорания работают по принципу высокой степени сжатия горючей жидкости. Также дизельное топливо состоит из достаточно тяжелых фракций с высокой температурой воспламенения и закипания. Поэтому для корректной работы моторного узла важно, чтобы жидкость воспламенялась своевременно, без задержек.

Простыми словами, чем больше цетановое число, тем быстрее заводится мотор транспортного средства и тем полнее сгорает топливная смесь.

Стандартное цетановое число солярки колеблется от 40 до 50 единиц. Как и другие показатели качества дизельного топлива, цетановое число меняется в летней, зимней и межсезонной солярке.

Химическое строение изначального сырья оказывает влияние на цифру, которую будет иметь прошедшее первичную и вторичную обработку горючее. Самое большое цетановое число будут иметь углеводородные соединения со стабильной разветвленной цепью углеродов (н-алканы), самое меньшее – ароматические углеводороды с двумя бензольными кольцами.

Как определяется цетановое число

Химически, цетановое число, как и октановое, определяется по эталонной смеси. Только эталонная смесь для дизеля содержит другие углеводородные соединения:

• ациклически насыщенный цетан с формулой C16H34.
• 1-метилнафталин с формулой C11Н10.

Данная смесь углеводородов по своим химическим и физическим характеристикам наиболее приближена к составу дизельного топлива. Во время испытаний жидкую смесь сжигают в условиях, аналогичных работе ДВС, и результаты сопоставляют с эталонной смесью, в которой у цетана фиксируется 100% объема.

Вычисление текущего процентного объема цетана в испытуемой смеси – вот как определяется цетановое число.

Тестирование образцов проводится в установленных техническими регламентами границах, так как чрезмерное повышение цетанового числа может быть так же опасно, как понижение. Согласно ГОСТ Р 52709-2019, во время испытаний должно быть обеспечено изменение степени сжатия горючего с целью выхода на требуемый угол задержки воспламенения вещества, а скорость подачи жидкости должна оставаться в переделах 500 см3 в минуту.

Какое оптимальное цетановое число в дизтопливе

Мировой стандарт в 40-55 цетанового числа для ДТ может быть подкорректирован регионально, что обусловлено все возрастающими требованиями к экологичности производства и использования нефтепродуктов. Так, высокие европейские стандарты начинаются от цетанового числа в 48 единиц.

Придерживаться данных рамок важно, потому что список, на что влияет цетановое число, очень обширный:

• производительность мотора;
• удобство управления транспортным средством;
• безопасная эксплуатация всей топливной системы ТС;
• расход горючего.

Если цетановое число дизтоплива опускается ниже 40 единиц, наблюдаются перебои в работе двигателя, которые могут сопровождаться характерным шумом; резко снижается КПД моторного узла. Происходит накопление объема топлива в топливной системе и как следствие – увеличение и без того мощного давления. Постоянная заливка данного горючего приводит к разрушению поршневого механизма и колец, выходу из строя цилиндров. Горючее с низким цетановым числом «тяжелое», поэтому происходит активное засорение форсунок и системы впрыска.

Повышение цетанового числа производственным образом свыше 55 пунктов приводит к тому, что топливо воспламеняется слишком быстро, без достаточного смешения с кислородом, увеличивая нагрузку на двигатель; увеличивается дымность выхлопа и при этом жидкая смесь не успевает сгорать до конца, провоцируя снижение эффективности сгорания. Несгоревшие в камере углеводородные соединения блокируют работу коллектора. Расход такого дизеля будет очень высоким.

Как правило, даже премиальное дизельное топливо высшего качества имеет максимальное цетановое число в 55 единиц.

Оптимальное значение слегка варьируется от климатических условий, в которых будет эксплуатироваться жидкое вещество:

• для летней и межсезонной солярки ЦЧ составляет 51 единицу;
• для зимней и арктической – минимум 47 единиц;

Присадки для повышения цетанового числа ДТ

Чтобы увеличить параметр во время производства нефтепродуктов, используется присадка для повышения цетанового числа дизельного топлива, как правило на базе сложных эфиров. Основные вещества, которые используются для данной цели:

• метиловый эфир этановой кислоты природного происхождения;
• этиловый эфир азотной кислоты – обладает свойством уменьшать время воспламенения при контакте с кислородом;
• изоамиловый эфир азотистой кислоты, также используется как присадка в горючее для авиасудов.

Присадки для увеличения ЦЧ также называют интенсификаторами горения, катализаторами горения или цетан-корректорами.

Цетаноповышающие присадки также должны обладать способностью уменьшать дымность выхлопа, особенно в зимнем и арктическом типах солярки. Если такая способность недостаточна, в топливный продукт также добавляют специальные антидымные компоненты.

Компоненты для повышения цетанового числа нового поколения также воздействуют на молекулярную структуру горючего, разделяя крупные молекулы углеводородных соединений на более маленькие, упрощая и стабилизируя таким образом впрыск и горение.

Стандарты России

Требования к химическим характеристикам дизельного топлива, в том числе к номинальному цетановому числу, отражены в ГОСТ 305-2013.

Как видим, строго ограничено только минимальное значение цетанового числа; при этом максимальное значения для исследований и эксплуатации в российских ГОСТ фигурирует как 55 пунктов.

Это означает, что у отечественных поставщиков нефтепродуктов есть все возможности выпускать дизельное топливо премиум-класса с высоким ЦЧ. Так, показатель дизельного топлива Лукойл по цетановому числу – 51,5 пунктов, а цетановый индекс (вычисляемый на основе фракционного состава и плотности вещества и демонстрирующий пригодность горючего для заливки в баки машин с дизельным ДВС) составляет 53,3 пункта.

Европейского союза

Каждый стандарт ЕВРО все более ужесточает требования к воспламеняемости солярки. Четыре основных стандарта выглядят так:

В России нашли реализацию все стандарты по дизелю, включая ЕВРО-6. Стандарт ЕВРО-4 актуален только для иностранных марок авто с дизельным мотором. ЕВРО-5 – это стандарт для дизельных легковых и грузовых машин, произведенных за последние пять лет. Двигатели таких авто сконструированы только под заливку ЕВРО-5. Оснащены очень чувствительной системой фильтрации, поэтому эксплуатация любого стандарта ниже может привести к поломкам в конструкции.

А вот относительно ЕВРО-6 ходят горячие споры – хотя стандарт официально действителен, требования к солярке оказались настолько жесткими, что у производителей авто возникли вопросы о финансовой целесообразности массового выпуска машин со сложным дорогим оборудованием.