Характеристики дизтоплива, повышение цетанового числа

От чего зависит индекс цетанового числа и как повысить этот показатель в дизельном топливе?

Цетановое число – важный показатель дизельного горючего, который влияет на работу двигателя в целом. Эта характеристика показывает способность к воспламенению и ровному горению топлива. Оптимальные значения цетанового числа закреплены государственным стандартом. Они отличны для топлива летнего, зимнего, арктического назначения, а также для горючего с присадками.

От чего зависит цетановое число?

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

• Ароматические углеводороды;
• Парафиновые С10-С16 с прямой цепочкой, а также их изомеры;
• Олефиновые углеводороды с числом атомов от 8 до 13;
• Нафтеновые углеводороды.

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:

1. Они обладают низким содержанием водорода и высокой молекулярной массой. Эти качества создают условия для образования большого количества продуктов сгорания, при этом часть ароматических углеводородов (бензол, толуол) являются канцерогенными;
2. Эти соединения активно поглощают воду из паров воздуха. Такое свойство способствует образованию ледяных кристаллов при низких температурах в осенне-зимний сезон, что отрицательно сказывается на форсунках и может привести к остановке двигателя.

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.

Согласно принятым правилам все импортируемое горючее должно соответствовать определенным нормативам. С 2016 года импортируемое дизельное топливо с доставкой в Москве должно иметь цетановое число не менее 51, горючее российского производства – от 45 до 50.

Способы повышения цетанового числа

1. Добавка присадок и соединений, оказывающих стабилизирующее действие на топливо и повышающее цетановое число. Чтобы повысить индекс на 5-10 единиц, требуется ввести присадки в количестве 1,5% от общей массы горючего. К ним относят ацетил, циклогексилнитрат и другие соединения. Часть из них является нестойкими, поэтому такое топливо нуждается в определенных условиях хранения;
2. Глубокая переработка исходного горючего на основе тяжелых парафинов. Это сложный многокомпонентный процесс, в результате которого из состава удаляется осадок. Этот способ ведет к потере количества дизеля на выходе, однако является эффективным, но дорогостоящим.

Другие статьи:

Начало реализации межсезонного дизельного топлива

Изменения в сети обслуживания карт литровой и рублевой программы

Московская область, Красноярский край, Республика Татарстан.

Изменения в сети обслуживания карт рублевой программы

Самарская, Челябинская область.

Моторное масло Rosneft Revolux показало стабильные характеристики при увеличенном пробеге

В течение года в Краснодарском крае проходили испытания премиального моторного масла Rosneft Revolux D4 10W-40.

В Ростове-на-Дону появилась вторая «цифровая» АЗС «Роснефть»

В рамках расширения розничной сети автоматизированных заправок «Роснефть» открыла «цифровую» АЗС в Ростове-на-Дону.

«Роснефть» представила проект «Восток Ойл» зарубежным поставщикам и подрядчикам

«Восток Ойл» поможет в формировании новой нефтегазовой провинции на севере Красноярского края.

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:

1. Среднее значение температуры кипения половинчатой фракции солярки при 93,3 кПа равно 287,8°С.
2. При 15°С плотность будет равна 0,860 г/см³.
3. Поправка температуры закипания на давление, равное 101,3 кПа, будет 0,5 * 8 = 4°С.
4. Исправленный показатель закипания с учетом поправки на давление 101,3 кПа составит 287,8 + 4 = 291,8°С.
5. ЦИ дистиллятных дизтоплив можно проверить по специальному чертежу. В данном случае значение будет равно 48,5. А результат, полученный путем вычислений, — 48,8.

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:

1. Тяжесть установки.
2. Необходимость отдельного помещения.
3. Дизельный двигатель сложно обслуживать.
4. Анализ занимает много времени.
5. Эталонных смесей и топлива приходится расходовать много.

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:

• летнее;
• зимнее;
• арктическое.

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

Признаки некачественной смеси:

1. Темный цвет и запах мазута.
2. Вода либо песчинки на дне. Зимой солярка густая и с белыми хлопьями в составе — подделка.
3. Водянистость может означать, что солярку разбавили бензином.

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.

Цетановое число дизельного топлива

В сегодняшней статье мы расскажем все о том, что такое «цетановое число» (ЦЧ): как определить его значение, каким оно должно быть. Также вы узнаете, как увеличить ЦЧ на производстве и самостоятельно, особенности применения дизтоплива с высокими показателями ЦЧ.

1. Понятие «цетановое число»

Воспламеняемость – одна из определяющих характеристик дизельного топлива. Она характеризуется Цетановое число показывает, как быстро загорается топливо в цилиндре.

При увеличении значения уменьшается время, которое потребуется для впрыска топлива. Это обеспечивает более ровное, спокойное, плавное сгорание топливной смеси. Чем больше показатель, тем быстрее запускается двигатель, повышается мощность. Поэтому дизельное топливо зимнего типа для более легкого запуска ДВС отличается более высокими показателями, чем топливо, которое предназначено для использования летом.

2. На что влияет значение цетана

Цетановые числа имеют прямую зависимость от состава – содержания в топливе парафинов и ароматических углеводородов. Это определяет, насколько экологично топливо, его эксплуатационные характеристики.

Оптимальные значения цетанового числа для двигателя определяются в пределах от 40 до 55 единиц, в частности:

горючее стандартного типа – от 40 до 45 единиц;

топливо высшего качества – 45–50 единиц.

Стандарты европейских стран накладывают более жесткие ограничения и определяют нижнее значение на уровне 48 единиц.

При превышении значения в 60 единиц увеличивается расход горючего из-за того, что топливо сжигается не полностью, появляется повышенная дымность. Снижение цетанового числа топлива менее 40 единиц провоцирует повышенный износ (двигатель работает со стуком).

В премиальном дизельном топливе содержится большее количество легковоспламеняющихся фракций, которые снижают дымность. Их следует использовать для двигателей, которые работают в холодную погоду.

3. Способы измерения

Чтобы узнать ЦЧ, применяют следующую методику:

измерить время сгорания топливной смеси, которая состоит из α-метилнафталина и цетана;

сравнить полученные значения с эталонными показателями.

При сравнении учитывают, что значение цетана в исследуемом топливе выведено. При этом используются два эталона, у которых цетановые числа ниже и выше, чем у исследуемого образца.

При этом границы значений регламентируются стандартами для обеспечения качества дизельного топлива и исключения негативных воздействий на двигатель.

4. Нюансы применения дизтоплива с различным ЦЧ

Дизельное горючее высокого качества (обеспечивает полное сгорание топливной смеси, быстрое воспламенение, образование небольшого количества копоти) характеризуется цетановыми числами в пределах 50–55 единиц. Такое топливо рекомендуют использовать при отрицательных температурах за счет повышения КПД и большей вязкости.

Дизельное топливо с высокими показателями ЦЧ обеспечивает:

минимальный износ деталей;

низкий уровень дымности;

исключение перегрева двигателя в процессе полного сгорания топливной смеси;

быстрый запуск двигателя;

бесшумный режим работы.

Соответствие дизельного топлива нормам существующих стандартов обеспечивает высокую производительность работы. Но не все рабочие характеристики двигателя определяются исключительно значением цетанового числа для дизельного топлива. Параметры горючего определяет производитель. Они считаются определяющими при эксплуатации автомобиля. Если превышать рекомендованные параметры, то будет обратный эффект: увеличится износ деталей и расход дизтоплива, снизится экологичность.

5. Как увеличить цетановые числа на производстве

В зависимости от фракционного состава (содержания в составе горючего различных углеводородов) изменяются значения цетановых чисел. Чтобы повысить показатели цетана на производстве, применяют различные присадки (изопропил, синтин, нитросоединения и прочее). Они увеличивают ЦЧ от 2 до 7 единиц без ухудшения эксплуатационных качеств дизтоплива. Более высокое повышение цетановых чисел снижает рабочие характеристики горючего.

Также используются установки типа УСБ, благодаря которым можно смешивать до 5 составляющих. Такое оборудование устанавливается как на нефтеперерабатывающих заводах, так и на автозаправочных станциях. Получаемая на данных установках топливная смесь годна в течение 180 суток без разделения продуктов на составляющие.

6. Самостоятельное использование присадок

Чтобы исключить неприятные последствия при покупке некачественного дизельного топлива в дороге, многие автовладельцы возят с собой специальные присадки.

снижает износ и загрязнение деталей двигателя;

увеличивает скорость запуска;

снижает потребление топлива;

уменьшает образование черного дыма и белого выхлопа, шума, стука в моторе;

повышает количество сжигаемого горючего;

уменьшает количество отложений;

обеспечивает мягкую и плавную работу ДВС.

На рынке представлены различные присадки. Рассмотрим характеристики некоторых из них:

Lubrizol 8090. Увеличивает цетановые числа на 3–5 единиц. Защищает компоненты двигателя от износа, коррозии и деформации за счет создания надежной пленки на поверхности деталей. Благодаря присадке можно удалять и вытеснять отложения, препятствовать затемнению элементов ДВС.

Clarian Dodicet 5073. В среднем повышает показатели на 4–7 единиц. Понижает шумность, дымность, способствует стабилизации работы двигателя. При этом в зимнее время обеспечивает быстрый запуск и увеличение мощности мотора.

Zenteum ZR 668. Позволяет изменить числа дизельного топлива на 7–10 единиц. Применяется для всех видов дизтоплива, включая арктические. Также эта присадка улучшает эксплуатационные качества горючего, снижая количество выбросов и негативное воздействие на детали мотора.

Afton HiTEC 410W. После введения изменяет цетановые числа на 2 единицы. Снижает количество выхлопных газов, минимизирует уровень вибраций в моторе и стабилизирует топливо (не дает солярке разбрызгиваться).

Периодичность использования присадок определяет каждый водитель самостоятельно в зависимости от поведения автомобиля. Производители рекомендуют использовать корректоры при каждой заправке.

Какое количество вещества добавить, в какой момент, на какой объем горючего – это индивидуальные параметры, которые определяет производитель.

7. Стандарты ЕС

В странах Евросоюза предъявляются более жесткие требования к содержанию веществ в дизельном горючем по сравнению с РФ. Нижняя граница определяется на уровне 48 единиц.

Паспорт дизельного топлива — разбор

Как по паспорту дизельного топлива понять его качество?

Главные характеристики

В паспорте топлива множество параметров, но мы рассмотрим те, что влияют на экономичность, динамику и качество работы диз. мотора. А именно: цетановое число, цет.индекс, плотность, сера, смазывающая способность и предельная температура фильтруемости.

Цетановое число (ЦЧ)

Важное значение для моторов Евро-4/5/6, особенно со спортивным характером.
Чем выше значение тем лучше динамичность и экономичность на средних и высоких оборотах двигателя. Также незначительно влияет на плавность и вибрации мотора.

52 и выше — рекомендуемое значение для современных Европейских диз. моторов, начиная с Евро-5. Если значение окажется ниже, то расход топлива и динамичность на средних и высоких оборотах незначительно ухудшится от заводских показателей. Но высокое значение не гарантирует прирост мощности или доп. экономичности, многое зависит от двигателя: евро-норм, турбины и настройки (чипа). Для старых моторов как Евро-3 и ниже, значение ЦЧ выше 54 может оказывать негативный эффект.

51 — общемировой стандарт и оптимум для Евро-4. Для большинства японских, корейских и американских диз. моторов значение выше без тюнинга не приносит ощутимой пользы.

49 — оптимум для Евро-2 и 3.

47 — низкое допустимое значение. Такое значение допускается у зимнего и арктического дизельного топлива (присадки от замерзания снижают ЦЧ). На современных моторах начиная с Евро-4 наблюдается повышенных расход и потеря мощности.

Максимальное значение ЦЧ = 60, выше не безопасно для моторов, поэтому будьте осторожны если дополнительно добавляете цетаноповышающие присадки.

Цетановый индекс

Не всегда присутствует в паспорте.
Если отражен и его значение близко к цетановому числу, то это говорит об хорошей партии изготовления. А если превышает ЦЧ на несколько пунктов, то это говорит об использовании цетано повышающих присадок, что должно обеспечить хорошую экономичность двигателя.

Плотность при 15°С

Чем выше тем лучше для езды на низких оборотах:
— в городском потоке;
— пробки;
— бездорожье;

Этот показатель наиболее весомый у большинства V-образных диз.моторов чем ЦЧ. Из-за высокой очистки в целях уменьшения серы с приходом Евро-4 и 5 высокая плотность редкость.

Содержание серы

Чем меньше, тем реже будет срабатывать прожиг (у выхлопной трубы). И тем чище и дольше будут работать системы экологии, как например EGR.

Если часто бываете на трассе и средняя скорость >30 км/ч, то на серу можно не обращать внимания. Сера не будет накапливаться, а прожиги будут быстрыми и незаметными.

А если вы регулярно стоите в пробках, раздражают частые прожиги, то следует выбирать заправки с топливом где меньше серы.

Также сера влияет на запах диз.топлива, чем меньше тем слабее запах как от топлива, так и от дыма. Но присадки в зимнем топливе усиливают запах.

Смазывающая способность

Чем ниже значение — тем лучше!
Значение показывает количество износа в тесте, а не кол-во смазки.

Чем ниже данный параметр, тем тише работает ТНВД, топливный насос и догреватель (Webasto).

Для моторов Евро-4, 5 и 6 даже максимальное значение износа в 460 мкм не принесет существенного вреда, т. к. современные системы готовы к такому (низкому содержанию серы, которая раньше была смазкой). Хотя полученный износ из-за регулярной слабой смазки на пределе допустимого может привести к поломке топливного насоса (и насоса Webasto, если установлен) через 7 лет напряженной работы, вместо 9.

Для моторов Евро-3 и старее желательно, чтобы смазка была меньше 380 мкм. Раньше в топливе было много серы, которая отлично смазывала топливную систему, теперь же серы стало в 100 раз меньше (не ошибка) и недостаток смазки быстро изнашивает насосы и ТНВД старого поколения. Проблема решается путем замены топливного насоса и возможно ТНВД на модернизированные варианты, адаптированные под Евро-5 топливо. Либо приходится регулярно добавлять присадки улучшающие смазочную способность (в старые диз. генераторы добавляют 2Т масло).

Предельная температура фильтруемости

Пункт важен если за окном зима. Когда температура опускается ниже указанной в паспорте, то топливо сгущается и замерзает.

Для летнего топлива норма -5°С;
Межсезонное -15°С;
Зимнее от -20°С;
Арктическое от -38°С;

Примеры

Варианты автомобилей:
А = 2л, 190 л.с., Евро-5, немец.
Б = 2.5л, 170 л.с., Евро-4, японец, пикап.
В = 4л, 200 л.с., V6, Евро-3, американец.

1 вариант топлива: ЦЧ 57, плотность 825:
А — динамика на трассе 100%, экономичность и динамика на трассе может быть лучше заводских, но в городе с пробками экономичность и динамика не идеальна;
Б — динамика 98%, экономичность в норме, но для города и трассы немного не хватает плотности;
В — динамика 90%, экон. хуже, особенно в городе. Не хватает плотности, ЦЧ избыток;
2 вариант: ЦЧ 52, плотность 830:
А — динамика 100%, расход топлива и динамика на уровне заводской нормы;
Б — динамика 100%, экон. в норме, плотности достаточно;
В — динамика 98%, экон. в норме, плотности немного нехватает;
3 вариант: ЦЧ 49, плотность 835:
А — динамика 90%, экон. хуже, ЦЧ не хватает, в городе приемлимо за счет плотности;
Б — динамика 98%, экон. немного хуже, плотности достаточно, а вот ЦЧ недостаточно
В — динамика 100%, расход топлива и динамика на уровне заводской нормы. При снижении ЦЧ и/или плотности, хар-ки будут ухудшатся;

Присадки

Присадки указываются в конце паспорта в примечаниях или в доп.информации.

Даже в простом диз.топливе используют присадки:
— Противоизносную: улучшает смазочную способность, без неё ДТ Евро-5/6 не смог бы вписаться в тех.требования производителей моторов («защита» от износа насоса и ТНВД);
— Депрессорно-диспергирующая: чтобы не мутнело и не замерзало топливо;

В фирменном диз.топливе (улучшенном), могут добавить присадки:
— Цетаноповышающую и катализатор горения (для компенсации низкой плотности и повышения Цет.Индекса);
— Моющие: для топливной системы, удаление воды и от нагара в цилиндрах;
— Модификатор трения: улучшает экономичность и уменьшает вибрации за счет смазывания ТНВД и маслосъемных колец;