Цетановое число характеризует

Цетановое число дизельного топлива: определение и повышение

Цетановое число – это важнейшая характеристика дизельных топлив, которая дает информацию о периоде задержки воспламенения топливной смеси. Чем больше значение данного параметра, тем меньше задержка от впрыска топлива в цилиндр до начала горения, и тем спокойнее и плавне горит топливная смесь.

Стандартные двигатели работают оптимально на дизельных топливах с цетановым числом от 40 до 55. Снижение параметра приводит к резкой задержке воспламенения, давление в камере сгорания нарастает быстрее и увеличивается износ. Стандартные типы топлива как раз характеризуются цетановым числом на уровне 40-45, а топлива высшего качества – 45-50. Российские стандарты накладывают определенные ограничения на численное значение данного показателя: летнее и зимнее дизтопливо должно характеризоваться цетановым числом не менее 45 единиц.

Знаете ли Вы, что европейский стандарт ISO 5156 определяет минимальное значение цетанового числа для дизельного топлива на уровне 48 единиц.

Дизельные топлива высшего качества (премиальные) более легкие, содержат больше легковоспламеняющихся фракций, поэтому являются более подходящими для запуска двигателей в холодную пору года. Премиальные топлива при горении образуют меньше дыма, что обусловлено повышенным отношением водорода к углероду в легких фракциях.

Если цетановое число дизтоплива превышает 60 единиц, то появляется ряд негативных моментов: снижается полнота сгорания, повышается расход, возрастает дымность.

Частично цетановое число определяется групповым составом топлива, количеством парафинов, нафтенов, олефинов и т.п. Такое свойство парафинов, как самовоспламенение при низких температурах, делает их полезным компонентом нефтепродукта.

Как измерить цетановое число?

Цетановое число определяют при помощи сравнения с эталонным показателем, в качестве которого принимают время воспламенения цетана в смеси с α-метилнафталином. Цетановое число этого вещества приравнивается к 100%. Рассмотрим особенности влияния этого параметра на работы двигателя:

оптимальная работа двигателя может достигаться только при работе на топливе с цетановым числом 40-55;
если наблюдается уменьшение значения цетанового числа, то период задержки воспламенения после сжатия возрастет. А это, в свою очередь, приведет к сбоям в работе двигателя, уменьшению давления при рабочем ходе и уменьшению мощности;
если цетановое число дизельного топлива находится на уровне 55, то такое горючее можно отнести к премиум-классу;
дальнейшее увеличение цетанового числа нецелесообразно, поскольку оно приведет к пагубному влиянию топлива на работу дизельной установки. Применение горючего с цетановым числом более 55 будет способствовать неполному сгоранию с образованием чрезмерного количества сажи и копоти. Возрастет также и расход топлива.

В России действуют стандарты, накладывающее ограничения на нижнее значение цетанового числа: оно не может быть меньше 40 как для быстроходных, так и для тихоходных установок.

Для измерения цетанового числа применяют опытный мотор. Cначала в России этот показатель определялся в соответствии с рекомендациями ГОСТ 3122, но установка отечественного производства ИДТ-90 не смогла пройти международных испытаний на воспроизводимость результатов. В 2009 году в международный стандарт EN590 и российский ГОСТ был введен еще один способ. Он показал хорошую сходимость, лучшую точность, уменьшил время испытаний на 20 минут.

ГОСТ 3122-67 “Топлива дизельные. Метод определения цетанового числа” впервые был введен в действие 1 января 1968 года.

При измерении цетанового числа некоторными методами приходится сталкиваться с проблемой зависимости результата от состава дизельного топлива. Моторный подход дает правильные цифры в отношении топлив с любым фракционным составом, а различные экспресс-анализаторы требуют перекалибровки при переходе с одного вида нефтепродукта на другой, что очень неудобно.

Для определения значения цетанового числа можно задействовать три подхода: совпадения вспышек, запаздывания воспламенения и критическую степень сжатия. Чаще всего используется «метод совпадения вспышек», реализующийся на установках:

ИТ9-3;
ИТ9-3М;
ИТД-69.

По конструкции – это одноцилиндровые четырехтактные двигатели, оборудованные специальным образом. При выполнении исследований частоту вращения вала мотора нужно поддерживать постоянной на уровне 900±10 об/мин.

Во многом цетановое число топлива зависит от его углеводородного состава. Ароматические углеводороды имеют самые низкие цетановые числа, а парафиновые – самые высокие.

Как применять топлива с различным цетановым числом?

В состав дизельного топлива с цетановым числом 50-55 входит большое количество легких фракций, склонных к быстрому самовоспламенению. А это достаточно удобно при запуске дизельных двигателей в холодную пору года. Более полное сгорание топливной смеси с образованием меньшего количества копоти и дыма в этом случае достигается за счет высокого соотношения фракций водорода к углероду.

Конкретная величина цетанового числа во многом определяется компонентами, входящими в состав дизельного топлива. Среди них стоит отметить парафины, нафтены, ароматические вещества, олефины и т.д.

Увеличение количества парафинов хорошо сказывается на воспламеняемости топлива, поскольку они способствуют бесперебойной работе двигателей в условии низких температур, а также положительно влияют на общий коэффициент полезного действия.

Повышение цетановго числа дизельного топлива

С целью повышения цетанового числа в дизельное топливо добавляются специальные присадки: нитросоединения, перекис углеводородов, синтин. Для введения присадок и получения гомогенизированных топлив на практике применяется специальное оборудование – установки типа УСБ. При данном способе повышения цетанового числа они являются неотъемлемой частью технологического процесса.

Повышение цетанового числа топлива с помощью установки УСБ (фото сделано в производственных условиях)

Установка типа УСБ торговой марки GlobeCore предназначена для смешивания от двух до пяти отдельных составных частей, в частности дизельного топлива низкого качества с цетаноповышающими присадками. Оборудование может быть использовано на предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности и автозаправочных станциях.

Особенностью предлагаемой данной установки является то, что применяя инжекционный метод и гидродинамический удар можно повысить цетановое число дизельного топлива. При этом расслаивание полученного продукта не происходит в течении как минимум 180 дней.

Современные гидродинамические (поточные) смесительные установки зарекомендовали себя в промышленной эксплуатации в качестве экономичных, точных и стабильных средств производства высококачественных моторных топлив с оптимальной себестоимостью.

В ходе процесса смешения в поточном смесителе расход каждого компонента постоянно регулируется с целью обеспечения на выходе из смесительного коллектора готового продукта со стабильными качественными показателями согласно заданной рецептуре.

Достигаемая экономия средств и повышения рентабельности производства по сравнению с традиционной технологией смешивания компонентов в смесительных емкостях может ускорить темпы возврата капиталовложений до 60% за год и обеспечить окупаемость проекта за срок до одного года и менее.

На сгорание дизельных топлив влияют конструктивные и эксплуатационные факторы. Строение камеры, должно способствовать интенсивному вихреобразованию при сжатии воздуха, что позволяет снизить нагрев топлива. Поршни рекомендуется использовать не алюминиевые, а чугунные, поскольку как они имеют меньшую теплопроводность, что сокращает время сгорания (интенсивнее происходит нагрев воздуха и топлива).

Для оценки качества дизельного топлива используют его фракционный состав. Определяется температура вспышки.

globecore.ru

Цетановое число - это... Что такое Цетановое число?

Цетановое число — характеристика воспламеняемости дизельного топлива, определяющая период задержки воспламенения смеси (промежуток времени от впрыска топлива в цилиндр до начала его горения). Чем выше цетановое число, тем меньше задержка и тем более спокойно и плавно горит топливная смесь.

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

Когда дизельное топливо характеризуется такой же воспламеняемостью, определённой на опытном двигателе (ASTM D 613, EN 5165, ISO 5165, ГОСТ 3122), что и модельная смесь этих двух углеводородов, цетановое число данного топлива считается равным % доли цетана в этой смеси. Чем оно больше, тем лучше воспламеняемость смеси при сжатии.

Оптимальную работу стандартных двигателей обеспечивают дизельные топлива с цетановым числом 40—55. При цетановом числе меньше 40 резко возрастает задержка воспламенения (время между началом впрыска и воспламенением топлива) и скорость нарастания давления в камере сгорания, увеличивается износ двигателя. Стандартное топливо характеризуется цетановым числом 40—45, а топливо высшего качества (премиальное) имеет цетановое число 45—50. Согласно российским стандартам, цетановое число летнего и зимнего дизтоплива должно быть не менее 45 единиц. Кроме того, технические условия для зимних сортов с депрессорными присадками разрешают выпуск арктического топлива с цетановым числом не менее 40.

Премиальное дизельное топливо более лёгкое, содержит больше легковоспламеняющихся лёгких фракций и поэтому более пригодно для запуска двигателя в холодную погоду, кроме того, отношение водорода к углероду в лёгких фракциях выше, поэтому при сгорании такого дизельного топлива образуется меньше дыма.

При цетановом числе больше 60 снижается полнота сгорания топлива, возрастает дымность выхлопных газов, повышается расход топлива.

В некоторой степени цетановое число зависит от группового состава топлива (доли парафинов, олефинов, нафтенов, ароматики). Парафины, способные к самовоспламенению при низких температурах, являются полезным компонентом дизельного топлива.

Измерение цетанового числа

Цетановое число, определённое на опытном двигателе (ASTM D 613, EN 5165, ISO 5165) являлось единственным надёжным методом определения качества дизельного топлива. В России разрешалось также использовать ГОСТ 3122, в котором добавлялась отечественная установка ИДТ-90, не прошедшая международных испытаний на воспроизводимость результатов. На основе результатов истинных определений цетанового числа топлива производилась калибровка так называемых неарбитражных 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 немоторными методами является сильное влияние состава дизельного топлива. То есть моторный метод (включая ГОСТ Р ЕН 15195-2011) одинаково правильно определяет цетановое число любых видов топлива, а все экспресс анализаторы необходимо перекалибровывать при переходе, допустим, от классической солярки к биодизельному топливу.

Ссылки

См. также

dic.academic.ru

Цетановое Число | PetroDigest.ru - PetroDigest.ru

Цетановое число (ЦЧ) - параметр, характеризующий воспламеняемость дизельного топлива и определяющий период задержки возгорания рабочей смеси – т.е. время от впрыска топлива в цилиндр до начала его горения.

ЦЧ зависит от группового состава нефти (содержания парафинов, олефинов, нафтенов, ароматических углеводородов). Чем больше ЦЧ, тем лучше воспламеняемость данной смеси при сжатии.

Цетановое число равно объемному содержанию цетана (ЦЧ = 100) в смеси с α-метилнафталином* (ЦЧ = 0), которое в стандартных условиях имеет тот же период задержки воспламенения, что и исследуемое топливо.

*в новых версиях стандартов определения цетанового чила вместо крайне тосичного α-метилнафталина стали использовать изоцетан (2,2,4,4,6,8,8-гептаметилнонан или ГМН) с цетановым числом 15.

Оптимальным считается ЦЧ в интервале 45 - 55 единиц. При цетановом числе меньше 40 увеличивается задержка возгорания и скорость нарастания давления в камере сгорания, что изнашивает двигатель. При цетановом числе больше 60 топливо сгорает не полностью, что повышает дымность выхлопных газов и расход топлива.

Определение цетанового числа

Прямые методы определения цетанового числа делятся на:
- моторные методы - определение ЦЧ на опытном одноцилиндровом двигателе Waukesha (ASTM D 613, EN 5165, ISO 5165) или ИДТ-90 (в России по ГОСТ 3122)с переменной степенью сжатия. Моторные методы имеют ряд существенных недостатков, таких как низкая точность, длительность анализа, большой объем пробы на один анализ (около 1 л), а также громоздкое, дорогостоящее, производящее много шума оборудование, требующее специального помещения.
- немоторные методы - определение ЦЧ с помощью камеры постоянного объема. С 2009 года в EN590 и соответствующий российский ГОСТ Р 52368-2005 введён метод задержки воспламенения EN 15195 (ГОСТ Р ЕН 15195-2011). Данный метод показывает неплохую сходимость с моторным методом, при этом выигрывает в точности, воспроизводимости, а также сокращает время измерения до 20 минут. Все же, и у этого метода есть недостатки, связанные с некорректным определением ЦЧ топлив сложного состава, таких как, например, биодизель. Это связано с различной скоростью воспламенения отдельных компонентов топлива.
Непрямые методы определения цетанового числа связаны с анализам компонентного состава топлива. Основные методы, используемые для этого:
- хромато-масс-спектрометрия
- инфракрасная спектрометрия

Недостатком данных методов счит некорректное определение ЦЧ в топливах, содержащих присадки для улучшения цетанового числа.

Основные стандарты определения цетанового числа

ГОСТ 3122-67
ГОСТ Р 52709-2007
ГОСТ 32508-2013
ГОСТ Р ЕН 15195-2011
ГОСТ Р ЕН 15195-2011

ASTM D 613-15
ASTM D7170-14
ASTM D6890-13be1
ASTM D7668–14a

petrodigest.ru

Октановое число — Википедия

Указание октановых чисел в системе AKI^[en] на американской АЗС

Окта́новое число́ — показатель, который характеризует детонационную стойкость топлива, применяемого в двигателях внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием (обычно бензина, не используется при характеристике дизельного топлива и авиационного керосина^[1]). Бензин с более высоким октановым числом может выдержать более высокую степень сжатия в цилиндрах двигателя без досрочного самовоспламенения (стука в двигателе, «детонации») и потому может применяться в двигателях с бо́льшими удельной мощностью и коэффициентом полезного действия^[2].

За эталон взята смесь изооктана (2,2,4-триметилпентана) и н-гептана в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием^[1]; октановое число соответствует содержанию (в процентах по объёму) изооктана в эталонной смеси. Поскольку изооктан с трудом самовоспламеняется даже при высоких степенях сжатия, топливо с большей детонационной стойкостью имеет более высокое октановое число.

Для товарного бензина октановое число обычно находится в пределах 70-95, то есть его детонационная стойкость такая же, как и у смеси изооктана и гептана с 70-95 % изооктана. Максимальное значение октанового числа (эквивалент чистого изооктана) равно 100, из-за крайне низкой детонационной стойкости н-гептана чистый гептан принят за минимум с октановым числом, равным 0. При применении антидетонационных присадок возможно достижение более высокой детонационной стойкости, чем у чистого изооктана. Для таких бензинов существует условная октановая шкала, где значения идут выше 100, а эталонной смесью является изооктан с добавлением различных количеств тетраэтилсвинца.

Поскольку реальное топливо не является смесью изооктана и гептана, результаты сравнения слегка зависят от метода испытаний: различают исследовательское октановое число (ОЧИ) и моторное октановое число (ОЧМ). Разница между ОЧИ и ОЧМ называется чувствительностью топлива (англ. fuel sensitivity). Для характеристики детонационной стойкости топлива в реальных условиях эксплуатации применяются также фактическое октановое число (в испытаниях двигателя на стенде) и дорожное октановое число (в испытаниях на дороге непосредственно на автомобиле)^[3].

Детонация в двигателе на слух воспринимается как «стук» — характерный металлический звон. Он создаётся волнами давления, возникающими при быстром сгорании смеси и отражающимися от стенок цилиндра и поршня. При этом снижается мощность двигателя и ускоряется его износ, а при возникновении детонационных волн двигатель может быть повреждён или разрушен. Впервые эти явления были исследованы в 1921 году английским инженером Гарри Рикардо^[en], который предложил первую шкалу детонационной стойкости бензинов. Долгое время основным антидетонатором служил тетраэтилсвинец, однако в настоящее время использование этилированного бензина запрещено из-за его токсичности, и для повышения октанового числа применяются другие антидетонационные присадки.

Испытания на детонационную стойкость проводят или на полноразмерном автомобильном двигателе, или на специальных установках с одноцилиндровым двигателем. На полноразмерных двигателях при стендовых испытаниях определяют так называемое фактическое октановое число (ФОЧ), а в дорожных условиях — дорожное октановое число (ДОЧ). На специальных установках с одноцилиндровым двигателем определение октанового числа принято проводить в двух режимах: более жёсткий (моторный метод) и менее жёсткий (исследовательский метод). Октановое число топлива, установленное исследовательским методом, как правило, несколько выше, чем октановое число, установленное моторным методом. Точность определения октанового числа, более правильно именуемая воспроизводимостью, составляет единицу. Это означает, что бензин с октановым числом 93 может показать на другой установке при соблюдении всех требований метода определения октанового числа (ASTM D2699, ASTM D2700, EN 25163, ISO 5163, ISO 5164, ГОСТ 511, ГОСТ 8226) слегка другую величину — например, 92. Существенным является то, что обе величины, 93 и 92, являются и точными, и правильными и при этом относятся к одному и тому же образцу топлива.

Значения октанового числа углеводородов и различных видов топлива
Вещество
Метан	110,0	107,5
Пропан	100,0	105,7
н-бутан	91,0	93,6
Изобутан	99,0	101,1
н-пентан	61,7	61,7
Изопентан (2-метилбутан)	90,3	92,3
Изогексан (2,2-диметилбутан)	93,4	91,8
2,2,3-триметилбутан	101,0	105,0
н-гептан	0	0
Изооктан (2,2,4-триметилпентан)	100	100
1-пентен	77,1	90,9
2-метил-1-бутен	81,9	101,3
2-метил-2-бутен	84,7	97,3
Метилциклопентан	80,0	91,3
Циклогексан	77,2	83,0
Бензол	111,6	113,0
Толуол	102,1	115,7
Бензины прямой перегонки	41—56	43—58
Бензины термического крекинга	65—70	70—75
Бензины каталитического крекинга	75—89	80—94
Бензины каталитического риформинга	77—93	83—100
Бензин Н-80^{[t 1]}	76^{[t 2]}	84
Бензин АИ-92	83,5^{[t 2]}	92
Бензин АИ-95	85,0^{[t 3]}	95
Полимербензин	85	100
Алкилат	90	92
Алкилбензол	100	107
Этанол	100	105
Керосин		30
Ацетон		>100
Метил-трет-бутиловый эфир	100—101	117^{[t 4]}^{[t 3]}
↑ Число обозначает среднее арифметическое ОЧМ и ОЧИ данного типа бензина. ↑ ¹ ² Ориентировочное значение; может слегка варьироваться в зависимости от состава конкретных образцов бензина. ↑ ¹ ² Норма по СТО 00044434-006-2005 с изм. 1—5. ↑ Октановое число было определено при смешении с бензином.

Исследовательское октановое число (ОЧИ) (англ. Research Octane Number — RON) определяется на одноцилиндровой установке с переменной степенью сжатия, называемой УИТ-65 или УИТ-85, при частоте вращения коленчатого вала 600 об/мин, температуре всасываемого воздуха 52 °C и угле опережения зажигания 13°. Оно показывает, как ведёт себя бензин в режимах малых и средних нагрузок.

Моторное октановое число (ОЧМ) (англ. Motor Octane Number — MON) определяется также на одноцилиндровой установке, при частоте вращения коленчатого вала 900 об/мин, температуре всасываемой смеси 149 °C и переменном угле опережения зажигания. ОЧМ имеет более низкие значения, чем ОЧИ. ОЧМ характеризует поведение бензина на режимах больших нагрузок. Оказывает влияние на высокую скорость и детонацию при частичном дроссельном ускорении и работе двигателя под нагрузкой, движении в гору и т. д.

По крайней мере в 1950-х годах использовалось также октановое число по температурному методу^[4].

Октановое число AKI^[en] является средним арифметическим между ОЧИ и ОЧМ. Используется на АЗС в США, Канаде, Бразилии и некоторых других странах.

Разность между ОЧИ и ОЧМ характеризует чувствительность топлива к режиму работы двигателя.

Поскольку при эксплуатации полноразмерного двигателя при переменных режимах происходит фракционирование бензина, необходимо раздельно оценивать детонационную стойкость его различных фракций. Октановое число бензина, с учётом его фракционирования в двигателе, получило название «распределение октанового числа» (ОЧР). В связи со сложностью определения октанового числа на двигателях разработаны методы косвенной оценки детонационной стойкости по физико-химическим показателям и характеристикам низкотемпературной реакции газофазного окисления, имитирующего предпламенные процессы.

Углеводороды, которые содержатся в топливах, значительно различаются по детонационной стойкости: наибольшее октановое число имеют ароматические углеводороды и парафиновые углеводороды (алканы) разветвлённого строения, наименьшее октановое число имеют парафиновые углеводороды нормального строения. Топлива нефтяного происхождения, полученные каталитическим риформингом и крекингом, имеют более высокие октановые числа, чем полученные при прямой перегонке.

Для повышения октанового числа топлив используются высокооктановые компоненты и антидетонационные присадки. Многие из них (например, МТБЭ) испаряются легче, чем бензин, что приводит к интересному эффекту у машин с негерметичным бензобаком — по мере расходования топлива и испарения присадки октановое число бензина, оставшегося в баке, уменьшается на несколько единиц. Это приводит к лёгкому звону при полной мощности мотора (если он не оборудован датчиком детонации). Подавляющее большинство современных инжекторных двигателей имеет датчики детонации, позволяющие использовать любой бензин с октановым числом 91—98, однако для двигателей с высокой степенью сжатия может быть необходимо использовать бензин с октановым числом не ниже 95 или даже 98.

Гуреев А. А., Жоров Ю. М., Смидович Е. В. Производство высокооктановых бензинов. — М.: Химия, 1981. — 224 с. — 2670 экз.
Гуреев А. А., Серёгин Е. П., Азев В. С. Квалификационные методы испытания нефтяных топлив. — М.: Химия. — 200 с. — 3300 экз.
Смышляева Ю. А., Иванчина Э. Д., Кравцов А. В., Зыонг Ч. Т., Фан Ф. Разработка базы данных по октановым числам для математической модели процесса компаундирования товарных бензинов // Известия Томского политехнического университета. — 2011. — Т. 318, № 3. — С. 75—80.

ru.wikipedia.org

цетановое число / цетановый индекс

Давайте почитаем:

...главной характеристикой дизельного топлива является его способность к самовоспламенению, которая практически на IОО% зависит от углеводородного состава и тестируется цетановым числом (ЦЧ). В качестве эталонного топлива с максимальным цетановым числом 100 при этом принят цетан. Эталоном с минимальным, нулевым цетановым числом служит - метилнафталин.
Цетановое число определяют аналогично октановому числу бензинов. По моторному методу на одноцилиндровом двигателе с дизельной головкой испытывают проверяемое топливо, подбирают соответствующую топливную смесь и по совпадению температур самовоспламенения определяют цетановое число. Обычно оно изменяется в пределах 45-55.
Измерение цетанового числа - трудоемкая и дорогая операция, поэтому для дизельного топлива часто указывают цетановый индекс - расчетное цетановое число, которое определяют по ГОСТ 27768-78, исходя из плотности и 5О%-й точки перегонки топлива (то есть температуры, при которой выкипает 5О объемных процентов топлива).
Для всех марок дизельного топлива, используемых автомобильными двигателями, ЦЧ регламентировано величиной, не меньшей 45 пунктов, а для двигателей, предъявляющих повышенные требования к самовоспламенению топлива, предусмотрено топливо с цетановым числом 50 и 52 пункта.
Как правило, товарное дизельное топливо имеет достаточно высокое цетановое число и не требует введения специальных присадок для его повышения. Пожалуй, единственное исключение связано с необходимостью запуска холодного двигателя. Тогда в дизельное топливо добавляются так называемые промоторы воспламенения и легко воспламеняющиеся компоненты, а в отечественной маркировке появляется литера “3”, означающая, что топливо допускается к применению в зимних условиях.
Цетановое число характеризует не только температуру воспламенения топлива, но и другие эксплуатационные свойства. Чем выше цетановое число, тем лучше пусковые характеристики, больше полнота сгорания, меньше задымленность выхлопных газов. Помимо цетанового числа, определяющего мощностные и экономические показатели работы двигателя, к основным эксплуатационным показателям дизельного топлива относят: фракционный состав, определяющий полноту сгорания, токсичность отработавших газов двигателя; вязкость и плотность, обеспечивающие нормальную подачу топлива; низкотемпературные свойства, определяющие функционирование системы питания при отрицательных температурах окружающей среды и условия хранения топлива; температуру вспышки, определяющую условия безопасности применения топлива в дизелях; наличие сернистых соединений, непредельных углеводородов и металлов, характеризующее нагарообразование, коррозию и износ.

www.bmwclub.ru

Топливо. Состав, обозначение, октановое и цетановое числа.

В качестве топлива для большинства легковых автомобилей применяется бензин. Это смесь углеводородов, имеющих температуру кипения от 30 до 205 градусов Цельсия. Бензин - представляет собой смесь углеводородов состоящих в основном из предельных 25-61 %, непредельных 13-45%, нафтеновых 9-71 %, ароматических 4-16 % углеводородов с длиной молекулы углеводорода от C 5 до C 10 и числом углеродных атомов от 4-5 до 9-10 со средней молекулярной массой около 100Д. Так же в состав бензина могут входить примеси - серы-, азот- и кислородсодержащих соединений .

В зависимости от количества тех или иных соединений автомобильный бензин делится на разные марки, имеющие несколько различные эксплуатационные свойства:

АИ-92; АИ-95; АИ-98.

С ужесточением экологических требований бензины, имеющие более низкое октановое число, такие как А-76 или АИ-80, а, следовательно, более «грязный» химический состав, в настоящее время не производятся.

Фракционный состав бензина напрямую влияет на эксплуатационные свойства. При производстве важно добиться правильного соотношения легких и тяжелых фракций, чтобы, с одной стороны, обеспечить достаточно высокую испаряемость при низких температурах, а с другой – не допустить перебоев в работе мотора из-за образования паровых пробок в топливопроводе, которые могут возникнуть вследствие интенсивного испарения большого количества легких фракций. В связи с этим бензины, применяющиеся в местах с жарким климатом и в районе полярного круга, имеют разный химический состав для того, чтобы обеспечить необходимые эксплуатационные свойства.

Октановое число. Название марки бензина состоит из буквенно-цифрового обозначения. Буквы А или АИ указывают на метод определения октанового числа:

моторный (А)

исследовательский (АИ)

а цифра определяет октановое число (92, 95 и т.д.).

Значение октанового числа указывает на такое свойство, как стойкость бензина к детонации. Цифра эта относительная. В качестве эталона принимается изооктан, детонационная стойкость которого очень высока и принимается равной 100. Шкала октанового числа была предложена в начале прошлого века. Оно определялось содержанием изооктана в смеси с нормальным гептаном (его детонационная стойкость очень низкая и принимается равной нулю). Соответственно, бензин марки АИ-92 эквивалентен по своей устойчивости к детонации 92-процентной смеси изооктана с гептаном, АИ-95 – 95% и так далее. Октановое число может быть и больше 100, если антидетонационные свойства топлива еще выше, чем у чистого изооктана.

Цетановое число. У дизельного двигателя топливо самовоспламеняется за счет большой степени сжатия, и его основной качественной характеристикой является цетановое число, которое характеризует воспламеняемость горючего или время, требуемое на воспламенение топлива в цилиндре. Чем оно выше, тем меньше требуется времени.

Определение цетанового числа производится в сравнении образца горючего и смеси цетана (его цетановое число принимают равным 100) и альфаметилнафталина (равно нулю) в качестве эталона.

Оптимальную работу современных дизельных двигателей обеспечивают дизельные топлива с цетановым числом от 45 до 55. При цетановом числе меньше 40 резко возрастает задержка горения (время между началом впрыскивания и воспламенением топлива) и скорость нарастания давления в камере сгорания, увеличивается износ двигателя. Стандартное топливо характеризуется цетановым числом 48-51, а топливо высшего качества (премиальное) имеет цетановое число 51-55. Согласно российским стандартам, цетановое число летнего и зимнего дизтоплива должно быть не менее 48 единиц. Кроме того, технические условия для зимних сортов с депрессорными присадками разрешают выпуск арктического топлива с цетановым числом не менее 40.

Премиальное дизельное топливо более лёгкое, содержит больше легковоспламеняющихся лёгких фракций и поэтому более пригодно для запуска двигателя в холодную погоду. Кроме того, отношение водорода к углероду в лёгких фракциях выше, поэтому при сгорании такого дизельного топлива образуется меньше дыма.

При цетановом числе больше 60 снижается полнота сгорания топлива, возрастает дымность выхлопных газов, повышается расход топлива. Цетановое число зависит от группового состава топлива (доли парафинов, олефинов, нафтенов, ароматики)

39.Альтернативные виды топлив. Преимущества, особенности.

1. Природный газ. Природный газ представляет собой альтернативный вид топлива, которое полностью сгорает и уже сейчас повсеместно доступно потребителям многих стран за счет снабжения природным газом домов и производственных объектов. При использовании в транспортных средствах, работающих на природном газе (автомобилях и грузовиках со специально спроектированными двигателями), природный газ дает значительно меньше вредных выбросов, чем бензин или дизельное топливо.

2. Электричество. Электричество может использоваться в качестве альтернативного вида топлива для транспортных средств с питанием от аккумуляторных батарей, или работающих на топливных элементах. Работающие от батарей электрические транспортные средства накапливают энергию в батареях, которые заряжаются путем подключения транспортного средства к стандартному источнику питания. Транспортные средства на топливных элементах работают на электрической энергии, которая вырабатывается за счет электрохимической реакции, имеющей место при соединении водорода и кислорода. Топливные элементы производят электроэнергию без внутреннего сгорания и загрязнения окружающей среды.

3. Водород. Водород можно смешивать с природным газом для создания альтернативного вида топлива для транспортных средств, в которых используются некоторые виды двигателей внутреннего сгорания. Водород также используется в транспортных средствах с топливными элементами, работающими на электричестве, вырабатываемом в результате реакции, которая происходит при соединении водорода и кислорода в топливной ячейке.

4. Пропан. Пропан, также называемый сжиженным нефтяным газом, представляет собой побочный продукт переработки природного газа или сырой нефти. Он уже широко используется в качестве топлива при приготовлении пищи и для отопления; пропан также является распространенным альтернативным видом топлива для транспортных средств. При использовании пропана производится меньше вредных выбросов в атмосферу, чем при использовании бензина, кроме того, имеется высокоразвитая инфраструктура для транспортировки, хранения и распространения пропана.

5. Биодизельное топливо. Биодизельное топливо представляет собой альтернативный вид топлива на основе растительных масел или животных жиров, даже тех, которые остаются в ресторанах после приготовления пищи. Двигатели транспортных средств можно модифицировать так, чтобы можно было сжигать биодизельное топливо в чистом виде; биодизельное топливо можно также смешивать с углеводородным дизельным топливом и использовать в неадаптированных двигателях. Биодизельное топливо безопасно, поддается биохимическому разложению и снижает содержание веществ, загрязняющих воздух таких как, твердые примеси, монооксид углерода и углеводороды.

6. Метанол. Метанол, также известный, как древесный метиловый спирт, может использоваться в качестве альтернативного вида топлива в транспортных средствах с универсальной топливной системой, которые спроектированы для работы на M85, смеси, содержащей 85% метанола и 15% бензина. Но в наши дни не производят транспортных средств с метаноловыми двигателями. Тем не менее, в будущем метанол может стать важным альтернативным видом топлива в качестве источника водорода, который необходим для работы топливных элементов.

7. Этанол. Этанол (еще называется этиловым спиртом или хлебным спиртом) представляет собой альтернативный вид топлива, его можно смешивать с бензином для получения топлива с более высоким октановым числом и меньшим содержанием вредных веществ в выбросах по сравнению с чистым бензином. Этанол производится за счет брожения зерновых продуктов таких как: кукуруза, ячмень или пшеница; и дистилляции. Также его можно производить из многих видов трав и деревьев, хотя здесь технология будет более сложной, в таком случае эго называют биоэтанолом.

В соответствии с Законом об энергетической политике от 1992 г. смеси, содержащие не менее 85% этанола, считаются альтернативными видами топлива.

E85, смесь состоящая на 85% из этанола и на 15% из бензина, используется в транспортных средствах с универсальной топливной системой, которые предлагаются большинством производителей транспортных средств. Транспортные средства с универсальной топливной системой могут работать на бензине, E85, или на любом сочетании этих двух видов топлива.

Смеси с большим содержанием этанола, такие как E95, также являются отличными альтернативными видами топлива. Смеси с более низкими концентрациями этанола, такие как E10 (10% этанола и 90% бензина), иногда используются для увеличения октанового числа и повышения качества выбросов, но они не рассматриваются как альтернативные виды топлива.

Производство этанола поддерживает фермеров и позволяет создавать рабочие места внутри страны. И поскольку этанол производится внутри страны и из выращиваемого в стране зерна, он снижает зависимость США от импортируемой нефти и повышает национальную энергетическую безопасность.

8. Виды топлива серии P. Топливо серии P представляет собой смесь этанола, газоконденсатной жидкости и метилтетрагидрофурана, вспомогательного растворителя, полученного из биомассы. Виды топлива серии P представляют собой прозрачные альтернативные виды топлива с высоким октановым числом, которые можно использовать в транспортных средствах с универсальной топливной системой.

infopedia.su

Цетановое число - Справочник химика 21

Дизельное- топливо с цетановым числом 50—55. ... 50 [c.51]

Цетановые числа дизельных топлив зависят от их углеводородного состава. Парафиновые углеводороды являются лучшими компонентами для получения дизельного топлива, т. е. они имеют самые низкие температуры самовоспламенения и, следовательно, самые высокие цетановые числа. Самые низкие цетановые числа у ароматических углеводородов, более стойких к термическому распаду и самовоспламенению. Нафтеновые и олефиновые углеводороды занимают промежуточное положение. Цетано%ые числа зависят также от, температуры кипения фракций с повышением температуры кипения цетановое число повышается. [c.37]

Воспламеняемость — склонность дизельного топлива к самовоспламенению, определяется периодом запаздывания его воспламенения и является почти таким же важным свойством, как и антидетонационная характеристика бензинов для карбюраторных двигателей. Период запаздывания зависит от цетанового числа. [c.37]

Цетановые числа дизельных топлив ЦЧ по данным разных авторов рекомендуется определять в зависимости от плотности фракций по уравнениям, приведенным ниже [c.50]

Нормальный запуск и плавная работа дизелей в летний период осуществляется на топливе с цетановым числом 40—45. Для зимы необходимо топливо с цетановым числом до 55, так как при [c.37]

Дизельное топливо применяется в двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Поэтому показатель, характеризующий самовоспламеняемость дизельного топлива, является очень важным. Таким показателем является цетановое число. [c.66]

Подобно тому как детонационные свойства карбюраторных топлив характеризуются октановым числом, склонность дизельных топлив к воспламенению оценивается цетановым числом (ГОСТ 3122—52). [c.209]

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕТАНОВОГО ЧИСЛА [c.208]

Цетановое число — показатель самовоспламеняемости.топлива, численно равный такому содержанию, в % (об.), цетана в смеси с а-метилнафталином, при котором самовоспламенение этой смеси й сравниваемого с ней испытуемого топлива одинаково. [c.37]

При высоком цетановом числе период запаздывания самовоспламенения достаточно короткий, топливо при впрыске его в камеру сгорания воспламеняется почти сразу, давление в цилиндре двигателя нарастает плавно, и он работает без стуков. При низком цетановом числе период запаздывания большой, впрыскиваемое в цилиндр топливо сразу не воспламеняется, а накапливается, и затем воспламеняется вся масса топлива. В этом случае давление в цилиндре нарастает скачкообразно, появляется детонация (стуки). [c.37]

Использовать топлива с большим, чем указано выше, цетановым числом нежелательно, так как это приводит к замедлению их сгорания п увеличению дымности выхлопа. Повышение цетанового числа достигается технологическим путем за счет удаления части ароматических соединений, смешением или добавлением присадок. В результате удаления ароматических углеводородов, как правило, повышается температура застывания топлив. [c.38]

V циклогексана, имеют высокие цетановые числа и относительно I изкие температуры застывания. [c.228]

Легкий каталитический газойль обычно используется в качестве компонента дизельного топлива или как сырье для термического крекинга. Особенностью легкого каталитического газойля является его более низкое цетановое число по сравнению с соляровыми дестиллатами прямой перегонки нефти,- Как показали исследования Пучкова П. Г. и других, дестиллаты прямой перегонки, выделенные из нефтей парафинового основания, имеют цетановое число 66, а нафтеново-ароматического основания 37. Полученные при крекинге соляровых дестиллатов этих же нефтей легкие каталитические газойли такого же фракционного состава, как и исходные соляровые дестиллаты, имели цетановые числа соответственно 47 и 24, т. е. на 13—19 пунктов ниже. Более подробные данные [c.66]

Цетановое число — показатель самовоспламеняемости топлива, численно равный такому процентному (но объему) содер- [c.66]

Для легкого каталитического газойля определяют удельный вес, фракционный состав, температуру застывания, содержание серы и периодически цетановое число. Если легкий каталитический газойль используется в качестве компонента дизельного топлива (очень часто), то проводятся дополнительные анализы для определения характеристик, предусмотренных ГОСТ на дизельное топливо. [c.165]

Легкий каталитический газойль содержит значительное количество ароматических углеводородов и обычно имеет невысокое цетановое число. [c.67]

Цетановое число Плотность при 2ь°. [c.68]

При однократном неглубоком крекинге выход и качество легкого каталитического газойля также зависят, но в несколько меньшей степени, от объемной скорости и температуры реакции. С повышением температуры реакции выход легкого каталитического газойля" и его цетановое число уменьшаются, а содержание ароматических углеводородов повьппается. Понижение объемной скорости, сопровождающееся углублением крекинга сырья, приводит к тем же результатам. При крекинге с рециркуляцией выход легкого каталитического газойля сокращается (в большинстве случаев он же подается на циркуляцию), снижается его цетановое число и возрастает содержание в нем ароматических углеводородов. [c.69]

Надо также иметь в виду, что цетановое число зависит от средней температуры кипения каталитического газойля. С повышением средней температуры кипения цетановое число вначале растет, затем-(примерно, начиная с 320°) понижается, а содержание ароматических углеводородов возрастает. Температура застывания получаемого легкого каталитического газойля, особенно из сырья парафинового основания, тем выше, чем выше средняя температура его кипения. [c.69]

Фракция 200—350° характеризуется небольшим содержанием ароматических углеводородов и имеет высокое цетановое число [49]. После гидрогенизационной очистки ла фракция представляет собой компонент дизельного топлива. [c.64]

Октановое (м. м.) или цетановое число 50 46 61,5 49 54 49 55 45 [c.48]

Экстрактивная кристаллизация с мочевиной используется главным образом не для получения парафиновых углеводородов, а для снижения температуры застывания нефтяных фракций, например средних дистил-лятных топлив, для повышения цетанового числа дизельных топлив или октанового числа бе

www.chem21.info

Октановое число - это... Что такое Октановое число?

Указание октановых чисел на американской АЗС.

Окта́новое число́ — показатель, характеризующий детонационную стойкость топлива (способность топлива противостоять самовоспламенению при сжатии) для двигателей внутреннего сгорания. Число равно содержанию (в процентах по объёму) изооктана (2,2,4-триметилпентана) в его смеси с н-гептаном, при котором эта смесь эквивалентна по детонационной стойкости исследуемому топливу в стандартных условиях испытаний.

Изооктан трудно окисляется даже при высоких степенях сжатия, и его детонационная стойкость условно принята за 100 единиц. Сгорание в двигателе н-гептана даже при невысоких степенях сжатия сопровождается детонацией, поэтому его детонационная стойкость принята за 0. Для бензинов с октановым числом выше 100 создана условная шкала, в которой используют изооктан с добавлением различных количеств тетраэтилсвинца.

Характерный металлический звон при детонации создаётся детонационной волной, многократно отражающейся от стенок цилиндра. При детонации снижается мощность двигателя и ускоряется его износ.

Испытание топлива

Испытания на детонационную стойкость проводят или на полноразмерном автомобильном двигателе, или на специальных установках с одноцилиндровым двигателем. На полноразмерных двигателях при стендовых испытаниях определяют т. н. фактическое октановое число (ФОЧ), а в дорожных условиях — дорожное октановое число (ДОЧ). На специальных установках с одноцилиндровым двигателем определение октанового числа принято проводить в двух режимах: более жёсткий (моторный метод) и менее жёсткий (исследовательский метод). Октановое число топлива, установленное исследовательским методом, как правило, несколько выше, чем октановое число, установленное моторным методом. Точность определения октанового числа, более правильно именуемая воспроизводимостью, составляет единицу. Это означает, что бензин с октановым числом 93 может показать на другой установке при соблюдении всех требований метода определения октанового числа (ASTM D2699, ASTM D2700, EN 25163, ISO 5163, ISO 5164, ГОСТ 511, ГОСТ 8226) совсем другую величину, например 92. Существенным является то, что обе величины, 93 и 92, являются и точными, и правильными и при этом относятся к одному и тому же образцу топлива.

Виды октановых чисел: ОЧИ и ОЧМ

Исследовательское октановое число (ОЧИ) определяется на одноцилиндровой установке с переменной степенью сжатия, называемой УИТ-65 или УИТ-85, при частоте вращения коленчатого вала 600 об/мин, температуре всасываемого воздуха 52°С и угле опережения зажигания 13 град. Оно показывает, как ведёт себя бензин в режимах малых и средних нагрузок.

Моторное октановое число (ОЧМ) определяется так же на одноцилиндровой установке, при частоте вращения коленчатого вала 900 об/мин, температуре всасываемой смеси 149°С и переменном угле опережения зажигания. ОЧМ имеет более низкие значения, чем ОЧИ. ОЧМ характеризует поведение бензина на режимах больших нагрузок. Оказывает влияние на высокую скорость и детонацию при частичном дроссельном ускорении и работе двигателя под нагрузкой, движении в гору и т. д.

По крайней мере в 1950-х годах использовалось также октановое число по температурному методу.^[1]

Значения октанового числа углеводородов и различных видов топлива

Вещество	ОЧМ	ОЧИ
Метан	110,0	107,5
Пропан	100,0	105,7
н-бутан	91,0	93,6
Изобутан	99,0	101,1
н-пентан	61,7	61,7
Изопентан (2-метилбутан)	90,3	92,3
Изогексан (2,2-диметилбутан)	93,4	91,8
2,2,3-Триметилбутан	101,0	105,0
н-Гептан	0	0
Изооктан (2,2,4-триметилпентан)	100	100
1-Пентен	77,1	90,9
2-Метил-1-бутен	81,9	101,3
2-Метил-2-бутен	84,7	97,3
Метилциклопентан	80,0	91,3
Циклогексан	77,2	83,0
Бензол	111,6	113,0
Толуол	102,1	115,7
Бензины прямой перегонки	41-56	43-58
Бензины термического крекинга	65—70	70—75
Бензины каталитического крекинга	75—81	80—85
Бензины каталитического риформинга	77—86	83—97
Бензин Н-80((ОЧИ+ОЧМ)/2))	76^{[t 1]}	84
Бензин АИ-92	83,5^{[t 1]}	92
Полимербензин	85	100
Алкилат	90	92
Алкилбензол	100	107
Этанол	100	105
Метил-трет-бутиловый эфир	—	117^{[t 2]}

↑ ¹ ² Ориентировочно, может слегка варьироваться в зависимости от состава конкретных образцов бензина.
↑ Октановое число было определено при смешении с бензином.

Разность между ОЧИ и ОЧМ характеризует чувствительность топлива к режиму работы двигателя.

Распределение октанового числа

Поскольку при эксплуатации полноразмерного двигателя при переменных режимах происходит фракционирование бензина, необходимо раздельно оценивать детонационную стойкость его различных фракций. Октановое число бензина, с учётом его фракционирования в двигателе, получило название «распределение октанового числа» (ОЧР). В связи со сложностью определения октанового числа на двигателях, разработаны методы косвенной оценки детонационной стойкости по физико-химическим показателям и характеристикам низкотемпературной реакции газофазного окисления, имитирующего предпламенные процессы.

Для повышения октанового числа топлив используются высокооктановые компоненты и антидетонационные присадки. Многие из них (например, МТБЭ) испаряются легче, чем бензин, что приводит к интересному эффекту у машин с негерметичным бензобаком — по мере расходования топлива и испарения присадки октановое число бензина, оставшегося в баке, уменьшается на несколько единиц. Это приводит к лёгкому звону при полной мощности мотора (если он не оборудован датчиком детонации). Подавляющее большинство современных инжекторных двигателей имеют датчики детонации, позволяющие использовать любой бензин с октановым числом 91—98, для двигателей с высокой степенью сжатия может быть необходимо использовать бензин с октановым числом не ниже 95 или даже 98.

См. также

Примечания

↑ Рыбальчик В. С., Поляков С. В., Герасименко В. Ф. ГЛАВА XII Топлива, масла и охлаждающие жидкости § 121. Оценка детонационной стойкости топлив // Теория поршневых авиационных двигателей / под ред. А. А. Добрынина. — М.: Воениздат, 1955. — С. 339. — 352 с.

Литература

Гуреев А. А., Жоров Ю. M., Смидович E. В. Производство высокооктановых бензинов. М. 1981;
Гуреев А. А., Серёгин Е. П., Азев В. С. Квалификационные методы испытания нефтяных топлив. М. 1984.
http://www.lib.tpu.ru/fulltext/v/Bulletin_TPU/2011/v318/i3/16.pdf

Ссылки

biograf.academic.ru

Skoda Octavia Scout "EdelWeiß" › Бортжурнал › Производство бензина и его характеристики (часть 2).

Детонационная стойкость и октановое число.
А теперь чуть подробнее остановлюсь на детонационной стойкости и всеми любимом октановом числе. Детонационная стойкость характеризует способность автомобильных и авиационных бензинов противостоять самовоспламенению при сжатии. Высокая детонационная стойкость топлив обеспечивает их нормальное сгорание на всех режимах эксплуатации двигателя. Процесс горения топлива в двигателе носит радикальный характер (вспомним химию и понятие «радикал»). При сжатии рабочей смеси температура и давление повышаются и начинается окисление углеводородов, которое интенсифицируется после воспламенения смеси. Если углеводороды несгоревшей части топлива обладают недостаточной стойкостью к окислению, начинается интенсивное накапливание перекисных соединений, а затем их взрывной распад. При высокой концентрации перекисных соединений происходит тепловой взрыв, который вызывает самовоспламенение топлива. Самовоспламенение части рабочей смеси перед фронтом пламени приводит к взрывному горению оставшейся части топлива, к так называемому детонационному сгоранию. Детонация вызывает перегрев, повышенный износ или даже местные разрушения двигателя и сопровождается резким характерным звуком, падением мощности, увеличением дымности выхлопа. На возникновение детонации оказывает влияние состав применяемого бензина и конструктивные особенности двигателя.

Показателем детонационной стойкости автомобильных и авиационных бензинов является октановое число. Это эмпирическая величина показывающая содержание изооктана (в % объемных) в смеси с н-гептаном, которая по детонационной стойкости эквивалентна топливу, испытуемому в стандартных условиях.
Смесь паров гептана с воздухом при сильном сжатии легко детонирует, поэтому качество гептана как топлива считается нулевым. Изооктан, будучи разветвленным углеводородом, устойчив к детонации, и его качество принимают равным 100. Октановое число определяют следующим образом. Готовят смесь из нормального гептана и изооктана, которая по своим характеристикам эквивалентна испытуемому бензину. Процентное содержание изооктана в этой смеси и есть октановое число бензина. Существуют горючие жидкости с более высокими антидетонационными характеристиками, чем изооктан. Добавки таких жидкостей позволяют получить бензин с октановым числом более 100. Для оценки октанового числа выше 100 создана условная шкала, в которой используют изооктан с добавлением различных количеств тетраэтилсвинца Pb(C2H5)4. Известно, что это вещество уже в очень малых концентрациях значительно повышает октановое число бензина. Зная, сколько тетраэтилсвинца надо добавить в бензин, чтобы повысить его октановое число на одну единицу, несложно приготовить из изооктана стандартные смеси с октановым числом 101, 102 и т.д.

В лабораторных условиях октановое число автомобильных и авиационных бензинов и их компонентов определяют на одноцилиндровых моторных установках УИТ-85 или УИТ-65. Склонность исследуемого топлива к детонации оценивается сравнением его с эталонным топливом, детонационная стойкость которого известна. Октановое число на установках определяется двумя методами: моторным (по ГОСТ 511—82) и исследовательским (по ГОСТ 8226—82).
Методы отличаются условиями проведения испытаний. Испытания по моторному методу проводят при более напряженном режиме работы одноцилиндровой установки, чем по исследовательскому. Поэтому октановое число, определенное моторным методом, обычно ниже октанового числа, определенного исследовательским методом.

Октановое число, полученное моторным методом в большей степени характеризует детонационную стойкость топлива при эксплуатации автомобиля в условиях повышенного теплового форсированного режима, октановое число, полученное исследовательским методом, больше характеризует бензин при работе на частичных нагрузках в условиях городской езды. Разницу между октановыми числами бензина, определенными двумя методами, называют чувствительностью бензина. Наибольшей чувствительностью (9-12 ед.) отличаются бензины каталитического крекинга и каталитического риформинга, содержащие непредельные ароматические углеводороды. Менее чувствительны (1-2 ед.) к режимам работы двигателя алкилбензин и прямогонные бензины, состоящие из парафиновых и изопарафиновых углеводородов.
Требования к детонационной стойкости бензинов зависят от конструктивных особенностей двигателя, определяющими среди которых являются степень сжатия и диаметр цилиндра.
Детонационная стойкость автомобильных и авиационных бензинов определяется их углеводородным составом. Наибольшей детонационной стойкостью обладают ароматические углеводороды. Самая низкая детонационная стойкость у парафиновых углеводородов нормального строения, причем она уменьшается с увеличением их молекулярной массы. Изопарафины и олефиновые углеводороды обладают более высокими антидетонационными свойствами по сравнению с нормальными парафинами. Увеличение степени разветвленности и снижение молекулярной массы повышает их детонационную стойкость. По детонационной стойкости нафтены превосходят парафиновые углеводороды, но уступают ароматическим углеводородам. Наибольшую чувствительность — разность между октановыми числами по исследовательскому и моторному методам — имеют олефиновые углеводороды. Чувствительность ароматических углеводородов несколько ниже. Для парафиновых углеводородов эта разница очень мала, а высокомолекулярные низкооктановые парафиновые углеводороды имеют отрицательную чувствительность.
Антидетонационные свойства бензинов, получаемых различными технологическими процессами, определяются входящими в их состав углеводородами. Самую низкую детонационную стойкость имеют бензины прямой перегонки, состоящие, в основном, из парафиновых углеводородов нормального строения, причем она снижается с повышением температуры конца кипения. Октановые числа, определяемые по моторному методу, прямогонных фракций, выкипающих до 180 °С, обычно составляют 40—50 ед. Детонационная стойкость фракций с температурой начала кипения 85 °С несколько выше — 65—70 ед. Исключение составляют прямогонные бензины, получаемые из нефтей нафтенового основания (сахалинские, азербайджанские и др.), их октановые числа достигают 71—73 ед.
Для повышения октановых чисел прямогонных бензинов их подвергают каталитическому риформингу.
Октановые числа бензинов каталитического риформинга зависят от жесткости режима процесса. При жестком режиме они достигают ОЧИ — 95-99 (исследовательский метод) и ОЧМ = 86-90 (моторный метод), при мягком режиме соответственно 83—85 и 74—79.
Бензины термических процессов (крекинга, коксования) содержат до 60 % олефиновых углеводородов и по детонационной стойкости превосходят прямогонные бензины: ОЧИ = 68-75, ОЧМ = 62-69. Бензины каталитического крекинга помимо олефиновых углеводородов содержат ароматические и изопарафиновые углеводороды. Их детонационная стойкость выше, чем бензинов, получаемых термическими процессами.

Способы повышения октанового числа.
Повышать детонационную стойкость топлив можно несколькими способами.
Первый способ – использование бензинов каталитического крекинга и риформинга (дорого, надо вкладываться в реконструкцию производственных мощностей).

Второй способ повышения ОЧ заключается в добавлении в базовые бензины высокооктановых компонентов, таких, как изооктан, алкилбензин и др., которые обладают ОЧ по моторному методу около 100 ед. Таких компонентов добавляют в базовый бензин до 40 %, значительно повышая его детонационную стойкость.

Третьим и наиболее простым способом повышения детонационной стойкости топлив является добавление к ним антидетонаторов, т.е. химических соединений, которые при очень незначительной их концентрации в топливе (десятые доли грамма на 1 кг топлива) существенно увеличивают его детонационную стойкость.
Действие антидетонационной присадки основано на замедлении процесса образования гидроперекисей и перекисей и их расщепления.

Соединения свинца
Наиболее эффективными и дешевыми антидетонационными присадками являются органические соединения свинца — тетраэтилсвинец (ТЭС) и тетраметилсвинец, причем первый получил большее распространение. ТЭС представляет собой густую бесцветную и ядовитую жидкость с температурой кипения 200°С. ТЭС хорошо растворяется в углеводородах и плохо в воде. Он ингибирует образование перекисных соединений в топливе, понижая вероятность детонации. Способность ТЭС повышать антидетонационные свойства топлив была открыта в 1921 году, а уже два года спустя ТЭС стали интенсивно производить в промышленности.
ТЭС не применяют в чистом виде, поскольку образующийся металлический свинец осаждается на стенках цилиндров двигателя, что приводит к отказу последнего. По этой причине в смеси с ТЭС вводят так называемые выносители, которые образуют с металлическим свинцом летучие соединения. Выносители обычно представляют собой хлор- или бромсодержащие соединения. Смесь ТЭС и выносителя называют этиловой жидкостью, а бензин, содержащий добавки этиловой жидкости, — этилированным.
Этиловая жидкость очень эффективна в повышении антидетонационных свойств топлив. Добавка долей процента этиловой жидкости в бензин позволяет увеличить его октановое число на 5—10 пунктов. Самая эффективная концентрация ТЭС составляет 0,5—0,8 г на 1 кг бензина. Более высокие концентрации ведут к повышению токсичности топлива, тогда как детонационная стойкость возрастает незначительно. С ростом содержания ТЭС также может снижаться надежность работы двигателя из-за накопления свинца камере сгорания. Если в топливе содержится сера, то эффективность ТЭС резко снижается, поскольку образующийся сернистый свинец препятствует разложению перекисей. При хранении этилированных бензинов их детонационная стойкость уменьшается в результате разложения ТЭС. Этот процесс ускоряется при наличии в топливе воды, осадков, смол, хранении при повышенной температуре и др. Кроме того, ТЭС повышает токсичность, меняет температуру сгорания топлива, что приводит к зако

www.drive2.ru

Бензин и дизельное топливо | Автомобильный справочник

Бензин и дизельное топливо — продукты дистилляции сырой нефти. Они состоят из множества различных углеводородов. Температура кипения бензина находится в диапазоне от 30 до 210 °С, а дизельного топлива — от 180 до 370 °С. Дизельное топливо воспламеняется в среднем при температуре приблизительно 350 °С (нижний предел — 220 °С), то есть значительно при меньших температурах, по сравнению с бензином (в среднем-500 °С).

Содержание

Характеристики автомобильного топлива

Теплотворная способность топлива

Обычно чистая теплотворная способность H_nобуславливает энергетическое содержание топлива; она соответствует используемому количеству теплоты, выделяемому во время полного сгорания. Полная теплотворная способность H_g, с другой стороны, определяет полную теплоту, включая как механически создаваемое тепло, так и тепло, выделяемое при конденсации водяных паров. Однако, этот компонент не учитывается применительно к автомобилям.

Чистая теплотворная способность дизельного топлива, равная 42,9-43,1 МДж/кг, немного выше, чем у бензина (40,1-41,9 МДж/кг).

Окислители, то есть, топлива или компоненты топлива, содержащие кислород, такие как спиртовые топлива, эфир или метиловые эфиры жирной кислоты, имеют меньшую теплотворную способность, чем чистые углеводороды, поскольку кислород, присутствующий в этих соединениях, не способствует процессу сгорания. Поэтому двигатель, имеющий сопоставимую мощность с мотором, питаемым обычным топливом, имеет повышенный расход топлива.

Теплота сгорания топливовоздушной смеси

Теплота сгорания топливовоздушной смеси определяет выходную мощность двигателя. При стехиометрическом соотношении воздух/топливо теплота сгорания для сжиженных газообразных и жидких автомобильных топлив составляет примерно 3,5-3,7 МДж/м³.

Содержание серы в автомобильном топливе

В интересах сокращения эмиссии диоксида серы SO₂ и защиты каталитических нейтрализаторов отработавших газов, содержание серы в бензине и дизельном топливе было ограничено с 2009 года до 10 мг/кг на всей территории Европы. Топливо, соответствующее этому предельному значению, известно как «топливо, свободное от серы». Таким образом, достигается обессеривание топлива. До 2009 года для использования в Европе было разрешено, введенное в начале 2005 года, использование топлива с содержанием серы <50 мг/кг. Германия занимает лидирующие позиции в обессеривании топлива — уже с 2003 года, под действием мер в области налогообложения, в этой стране используется топливо, свободное от серы.

В США, предельное значение содержания серы в бензинах, выпускаемых в промышленном масштабе, с 2006 года ограничивается величиной 80 мг/кг, при этом среднее значение для общего количества проданного и импортированного топлива составляет 30 мг/кг. Отдельные штаты, например, Калифорния, установили более низкие ограничения.

Кроме того, с 2006 года в США выпускается свободное от серы дизельное топливо (содержание серы составляет максимум 15 мг/кг, ULSD — дизель с ультранизким содержанием серы). К концу 2009 года, однако, только 20% топлива имело содержание серы не более 500 мг/кг.

Содержание серы в сертифицированном топливе служит основанием для изменения регулирующих документов.

Бензины

В Германии продаются следующие бензины: Normal, Super и Super Plus. Отдельные поставщики заменили Super Plus на топливо с октановым числом 100 (V-Power 100, Ultimate 100, Super 100), у которых, кроме октанового числа, были изменены присадки.

В США бензин продается под марками Regular и Premium; они примерно сопоставимы, соответственно, с выпускаемыми в Германии Normal и Super. Бензины Super или Premium, благодаря более высокому ароматическому содержанию основы и добавлению компонентов, содержащих кислород, демонстрируют высокое сопротивление детонации и имеют более предпочтительное применение в двигателях с более высокой степенью сжатия.

Переформулированный бензин — термин, используемый для описания бензина, который, благодаря измененному составу, отличается меньшими испаряемостью и эмиссией отработавших газов, чем обычный бензин. Требования к переформулированному бензину приводятся в Законе о чистом воздухе, принятом в США в 1990 году. Этот закон регламентирует, например, меньшие значения давления насыщенных паров, содержания ароматиков и бензола и температуры выкипания. Он также предписывает использование присадок, очищающих топливную систему от загрязнений и отложений.

Топливные стандарты для бензинов

Европейский стандарт EN 228 (2008) определяет требования к неэтилированному бензину для использования в двигателях с искровым зажиганием. Определенные для каждой страны отдельные значения изложены в национальных приложениях к этому стандарту. Этилированный бензин в Европе запрещен. Технические требования США к топливам для двигателей с искровым зажиганием содержатся в ASTM D4814 (ASTM — Американское общество по испытанию материалов).

Большинство топлив для двигателей с искровым зажиганием, которые продаются сегодня, имеют в своем составе компоненты, которые содержат кислород (окисляются). В этом отношении особое практическое значение получил этанол, так как «Директива биотоплива ЕС» предусматривает минимальный объем выпуска для возобновляемого топлива (см. Альтернативные виды топлива).

Многие страны определили минимальные доли для биогенных компонентов в бензинах, которые достигнуты по большей части за счет использования биоэтанола. Но также используются и эфиры, произведенные из метанола или этанола — МТВЕ (метилбутиловые эфиры) и ЕТВЕ (этилбутиловые эфиры), их добавляют в Европе до 15% по объему.

Добавление спиртов может привести к некоторым трудностям. Спирты увеличивают испаряемость, могут повредить материалы, используемые в топливной системе, например, могут вызвать распухание эластомера и коррозию. Кроме того, в зависимости от содержания алкоголя и температуры, появление даже небольшого количества воды может привести к расслоению и формированию водной спиртовой фазы.

Эфиры в бензине

Эфиры не сталкиваются с проблемой расслоения. Эфиры, обладая более низким давлением насыщенных паров, более высокой теплотворной способностью и более высоким октановым числом, чем этанол, являются химически устойчивыми компонентами с хорошей физической совместимостью. Поэтому они демонстрируют преимущества с точки зрения, как логистики, так и работы двигателя. По причинам большей устойчивости и большего сохранения СO₂, при установлении квот для биогенного топлива, в основном отдается предпочтение ЕТВЕ. Существующие заводы МТВЕ переоборудуются на производство ЕТВЕ.

В европейском стандарте бензина EN 228 содержание этанола ограничено 5% по объему (Е5). В Америке примерно одна треть всех бензинов содержит этанол — до 10% по объему (Е10), для которого давление насыщенных паров, превышающее приблизительно 7 кПа, разрешено согласно американскому стандарту ASTM D4814.

В настоящее время на европейском рынке не все транспортные средства оборудованы материалами, позволяющими функционировать с Е10. Европейский стандарт для Е10 продолжает действовать. Чтобы позволить топливу Е10 быть введенным на немецком рынке, в апреле 2010 года был издан стандарт Е DIN 51626-1:2010-04. Он устанавливает, в дополнение к характеристикам Е10, требования, охраняющие существующий стандарт с максимальным содержанием этанола 5% по объему для транспортных средств, которые не являются совместимыми с Е10. В Бразилии бензин всегда содержит этанол в количестве 22-26% по объему.

Характеристики бензинов

Плотность бензинов

Европейский стандарт EN 228 ограничивает плотность бензинов диапазоном 720-775 кг/м³. Поскольку топливо повышенного качества, в основном, включает более высокую пропорцию ароматических соединений, оно имеют большую плотность, чем высокооктановый бензин, а также обладает немного более высокой теплотворной способностью.

Антидетонационные свойства (октановое число)

Октановое число определяет детонационную стойкость бензина (сопротивление детонации). Чем выше октановое число, тем больше сопротивление детонации. Наибольшей детонационной стойкостью обладает изооктан, его стойкость принимается за 100 единиц, наименьшей — п-гептан, стойкость которого принимается равной нулю.

Октановое число топлива определяется на стандартизированном испытательном двигателе. Численное значение соответствует пропорции (в % по объему) изооктана в смеси изооктана и п-гептана, которая демонстрирует то же самое сопротивление детонации, как топливо, которое будет испытываться.

Исследовательский и моторный методы определения октанового числа

Октановое число, определяемое испытаниями по исследовательскому методу, имеет сокращение RON (исследовательское октановое число). RON характеризует детонационную стойкость бензинов при использовании их в двигателях, работающих в условиях неустановившихся режимов (движение по городу). Октановое число, определяемое испытаниями по моторному методу, имеет сокращение MON (моторное октановое число). MON определяет детонационную стойкость топлива при высоких скоростях.

Моторный метод отличается от исследовательского метода использованием предварительно подогреваемых смесей, более высокой частотой вращения коленчатого вала двигателя и переменным распределением зажигания, таким образом, созданием более строгих тепловых требований к топливу при испытании. Значения MON для одного и того же топлива ниже, чем RON.

Увеличение сопротивления детонации

Нормальный (неочищенный) бензин прямой гонки показывает низкие антидетонационные свойства. Только смешиванием такого бензина с различными компонентами нефтеперегонки, обладающими сопротивлением детонации, (преобразованные компоненты) можно получить топливо с высоким октановым числом, подходящим для современных двигателей. Можно увеличить сопротивление детонации, добавляя компоненты, содержащие кислород, такие как спирты и эфиры.

Присадки, содержащие металл, способные увеличить октановое число (например, ММТ — метилциклопентадиенил трикарбонил марганца), формируют золу вовремя сгорания и поэтому используются очень редко.

Испаряемость бензинов

Для обеспечения успешной эксплуатации двигателя бензины должны удовлетворять достаточно жестким требованиям по испаряемости. С одной стороны, автомобильное топливо должно содержать большое количество высоколетучих соединений для обеспечения надежного запуска холодного двигателя, но, с другой стороны, имеются ограничения по испаряемости топлива, с тем чтобы не ухудшать эксплуатацию и запуск прогретого двигателя. Кроме того, потери топлива за счет испарения, в соответствии с действующими нормативными актами по охране окружающей среды, должны быть на низком уровне. Испаряемость бензинов определяется различными способами.

Стандарт EN 228 классифицирует испаряемость топлив по классам, различающимся по уровням давления насыщенных паров, зависимости температуры испарения от индекса образования паровой пробки VLI. В зависимости от местных климатических условий в европейских странах разработаны свои национальные стандарты испаряемости автомобильного топлива. Различные значения испаряемости устанавливаются в стандартах для лета и зимы.

Температура перегонки бензинов

Для того чтобы оценить действие топлива, необходимо рассмотреть различные значения температуры перегонки. Стандарт EN 228 определяет предельные значения, установленные для испаряемых объемов топлива при 70, 100 и 150 °С. табл. «Технические характеристики бензинов в соответствии со стандартом DIN EN 228 (действует с ноября 2008 года)». Объем испаряемого топлива при 70 °С должен быть достаточным для того, чтобы гарантировать легкий запуск холодного двигателя (это было важно для карбюраторных двигателей). Однако, объем перегоняемого при этой температуре топлива не должен быть слишком большим, иначе на горячем двигателе в топливе будут образовываться пузырьки пара. Объем топлива, перегоняемого при 100 °С, определяет характеристики прогретого двигателя, влияющие на ускорение и реакцию двигателя, нагретого до нормальной рабочей температуры. Объем топлива, перегоняемого при 150 °С, должен быть достаточно высоким, чтобы минимизировать разжижение моторного масла. В особенности это важно для холодного двигателя, когда плохо испаряемые нелетучие компоненты бензина могут пройти из камеры сгорания по стенкам цилиндров в моторное масло.

Давление насыщенных паров

Давление насыщенных паров, измеряемое при температуре 37,8 °С (100 °F), в соответствии со стандартом EN 13016-1, является показателем безопасности, при котором топливо может прокачиваться из топливного бака автомобиля и закачиваться в него. У давления насыщенных паров существуют пределы, прописанные в технических требованиях. В Германии, например, это максимум 60 кПа летом и максимум 90 кПа зимой.

При разработке системы впрыска топлива также важно знать давление насыщенных паров при более высоких температурах (80-100 °С), поскольку повышение давления насыщенных паров из-за примеси спиртов, например, особенно становится очевидным при более высоких температурах. Если давление насыщенных паров превышает давление впрыска, например, из-за роста температуры двигателя во время эксплуатации автомобиля, это может привести к сбоям, вызванным формированием пузырьков пара.

Фракционный состав бензина

По фракционному составу, выражаемому в относительном объеме испаряемого топлива, оценивается склонность топлива к перегонке.

Падение давления в топливной системе (например, во время движения автомобиля в условиях высокогорья), сопровождающееся повышением температуры топлива, способствует испаряемости топлива и изменению фракционного состава, приводящим к ухудшению условий эксплуатации. Стандарт ASTM D4814 устанавливает, например, для каждого класса испаряемости температуру, при которой отношение пара к жидкости не должно быть больше 20.

Индекс образования паровой пробки

Индекс образования паровой пробки (VLI) является математически рассчитываемой общей суммой десятикратного давления насыщенных паров (в кПа при 37,8 °С) и семикратного объема топлива, которое испаряется при 70 °С. С помощью этого дополнительного предельного значения можно ограничить испаряемость топлива так, чтобы в итоге максимальные значения давления насыщенных паров и температуры конца кипения не могли быть достигнуты в ходе производства топлива.

Присадки в бензины

Присадки добавляются для улучшения качества топлива, чтобы противодействовать ухудшению работы двигателя и токичности отработавших газа во время эксплуатации автомобиля. Пакеты присадок в основном используются в сочетании с отдельными компонентами с различными признаками. Чрезвычайная осторожность и точность требуются при испытании присадок и определении их оптимальных составов и концентраций. Следует избегать нежелательных побочных эффектов. Присадки обычно добавляются к индивидуально маркируемым топливам на бензозаправочных станциях нефтеперерабатывающего завода, когда автоцистерны заполнены (дозирование конечного состояния). Введение присадок в топливный бак автомобиля подвергает транспортное средство риску технических сбоев, если эти присадки несовместимы с конструкцией автомобиля.

Ингибиторы загрязнения топливной системы (моющие присадки)

Системы подачи топлива автомобильного двигателя (топливные форсунки, пусковые клапаны) необходимо предохранять от загрязнений и осадочных отложений. Поддержание этих систем в незагрязненном состоянии является обязательным условием безопасной эксплуатации двигателя и снижения до минимума содержания токсичных компонентов в отработавших газах. Для достижения этого в топливо добавляются специальные моющие присадки.

Ингибиторы коррозии для бензинов

Проникновение извне воды/влажности может привести к коррозии компонентов топливной системы. Коррозия может быть эффективно устранена добавлением ингибиторов коррозии, которые формируют тонкую защитную пленку на металлической поверхности.

Стабилизаторы окисления для бензинов

Присадки, противодействующие старению топлива (антиоксиданты) добавляются в топливо, для того чтобы улучшить его стабильность во время хранения. Эти присадки предотвращают быстрое окисление топлива кислородом воздуха.

Дизельное топливо

Топливные стандарты для дизельного топлива

Требования для дизельных топлив в Европе устанавливает стандарт ЕN 590 (2009). Наиболее важные характеристки дизельных топлив изложены в табл. «Основные технические характеристики дизельных топлив в соответствии со стандартом DIN EN 590 (действует с октября 2009 года)». Даже особые марки дизельных топлив, продаваемые на некоторых бензозаправочных станциях (например, Super, Ultimate, V-Power), удовлетворяют этому стандарту. У всех этих дизельных топлив существуют различия в основных характеристиках и в составе присадок. V-Power содержит 5% по объему синтетического дизельного топлива.

В соответствии со стандартом EN 590, в дизельное топливо допускается добавлять до 7% по объему биодизеля (FAME — мети-лэфиры на основе жирных кислот), качество которого предусмотрено нормами EN 14214 (2009). Добавка биодизеля улучшает смазывающую способность топлива, но также уменьшает стабильность к окислению. С целью проверки стабильности к окислению, в 2009 году был дополнен стандарт EN 590, в который также был включен параметр запаса по старению, измеряемый как индукционный период при 110 °С, составляющий, по крайней мере, 20 часов в условиях испытаний, определенных нормами EN 15751.

Стандарт США для дизельных топлив ASTM D975 определяет меньшее число характеристик и устанавливает менее строгие ограничения. Он разрешает добавлять максимум 5% по объему биодизеля, который должен удовлетворять требованиям стандарта ASTM D6751.

Характеристики дизельного топлива

Цетановое число и дизельный индекс

Цетановое число (CN) характеризует воспламеняемость дизельного топлива. Чем выше цетановое число, тем больше тенденция топлива к воспламенению. Поскольку дизельный двигатель обходится без подаваемой извне искры зажигания, топливо должно воспламеняться спонтанно (самовоспламенение) и с минимальной задержкой воспламенения при впрыскивании в горячий воздух, сжатый в камере сгорания. Цетановое число, равное 100, соответствует легко воспламеняемому н-гексадекану (цетану), а цетановое число, равное 0, соответствует медленно воспламеняющемуся альфаметилнафталину. Цетановое число дизельного топлива определяется на стандартизированном одноцилиндровом испытательном двигателе CFR (CFR — объединенный комитет по изучению моторных топлив). Степень сжатия измеряется с постоянной задержкой воспламенения. Сравниваемые топлива, содержащие цетан и альфаметилнафталин, испытываются с установленной степенью сжатия. Содержание цетана в смеси изменяется, пока не будет получена та же самая задержка воспламенения. Содержание цетана в процентах определяет цетановое число.

Цетановое число, превышающее 50, более предпочтительно для оптимальной работы современных двигателей, особенно в условиях холодного старта. Высококачественные дизельные топлива содержат большой процент парафинов с высокими цетановыми числами. Наоборот, ароматические углеводороды имеют низкую воспламеняемость.

Еще одним параметром воспламеняемости топлива является дизельный индекс, который вычисляется на основе плотности топлива и различных точек на кривой кипения. Этот чисто математический параметр не принимает во внимание влияние присадок, улучшающих свойства цетана, на воспламеняемость. Для того чтобы ограничить регулирование цетанового числа посредством присадок, улучшающих свойства цетана, цетановое число и дизельный индекс были включены в список требований стандарта EN 590. Топливо, цетановое число которого увеличено присадками, улучшающими свойства цетана, действует по-другому во время сгорания в двигателе, чем топливо с тем же самым естественным цетановым числом.

Температурный диапазон изменения фракционного состава

Температурный диапазон изменения фракционного состава топлива, то есть температурный диапазон, при котором испаряется топливо, зависит от состава топлива. Низкая точка кипения делает топливо более подходящим для использования в условиях холодного климата, но также означает более низкое цетановое число и плохая смазывающая способность. Это увеличивает риск изнашивания компонентов системы впрыска. Однако, если точка кипения высокая, это может привести к большей эмиссии сажи и появлению нагара в распылителях форсунок. Это, в свою очередь, вызывает образование отложений в результате химического разложения нелетучих топливных компонентов в отверстиях и колодце распылителя и добавление остаточных продуктов сгорания. Когда точка кипения выше, возможно протекание топлива по стенкам цилиндров и смешивание с моторным маслом. Поэтому процент нелетучих топливных компонентов не должен быть слишком высоким. Ограничение добавки биодизеля до максимальных 7% по объему также вызвано его высокой точкой кипения (320-360 °С).

Предел фильтрации дизельного топлива

Осаждение кристаллов парафина при низких температурах может привести к забиванию топливного фильтра и, в конечном счете, к прерыванию подачи топлива. В худшем случае макрочастицы парафина начинают выпадать при 0 °С или при еще больших температурах. Пригодность топлива для использования в холодное время оценивается «пределом фильтрации» (CFPP). Европейский стандарт EN 590 регламентирует показатель CFPP для различных классов дизельных топлив, и, кроме того, это предельное значение может быть установлено отдельными государствами-членами ЕС, в зависимости от преобладающих географических и климатических условий.

Прежде, владельцы автомобилей с дизельным двигателем иногда добавляли в топливный бак высокооктановый бензин, чтобы улучшить показатели дизельного топлива на холоде. Эта практика не требуется в настоящее время, когда топливо соответствует стандартам, и это может в любом случае привести к повреждению, особенно в системах с топливным впрыском под высоким давлением.

Точка воспламенения дизельного топлива

Точка воспламенения — температура, при которой количество испарений топлива, накопившихся в атмосфере, оказывается достаточным для воспламенения топливовоздушной смеси. Соображения безопасности (при перевозке и хранении топлив) диктуют необходимость соответствия дизельного топлива требованиям стандарта класса A III «Опасные материалы», где определено, что точка воспламенения должна быть выше 55 °С. Добавление в дизельное топливо менее 3% бензина оказывается достаточным для того, чтобы возгорание горючей смеси могло произойти при комнатной температуре.

Плотность дизельного топлива

Энергетическое содержание дизельного топлива в единице объема увеличивается с ростом плотности. Учитывая постоянное срабатывание форсунок (то есть, постоянный впрыск определенного количества топлива), использование топлива с плотностью, изменяющейся в широких пределах, вызывает изменение состава смеси (изменение коэффициента избытка воздуха λ) из-за колебаний теплотворной способности топлива. Когда двигатель работает на топливе, у которого имеется большой разброс по плотности, это приводит к увеличению эмиссии сажи; если плотность топлива уменьшается, этот параметр также снижается. Поэтому должны соблюдаться требования к низкому разбросу плотности дизельного топлива.

Вязкость дизельного топлива

Вязкость дизельного топлива — мера сопротивления течения топлива из-за внутреннего трения. Если вязкость слишком мала, это приводит к увеличенным потерям утечек топлива, большему нагреванию системы впрыска и усиленному риску изнашивания и кавитационной эрозии. Слишком большая вязкость, имеющая место, например, при использовании чистого биодизеля (FAME), вызывает пиковое давление впрыска при высоких температурах в таких, например, топливных системах, как электронно-управляемые насос-форсунки, по сравнению с нефтяным дизельным топливом. И наоборот, система впрыска топлива не может развивать допустимое пиковое давление при использовании нефтяного дизельного топлива. Высокая вязкость также изменяет форму распыла из-за формирования больших капель.

Смазывающая способность дизельного топлива

Смазывающая способность дизельных топлив важна не столько при гидродинамическом трении, сколько при смешанном. Применение новых гидрогенизированных и десульфированных дизельных топлив с улучшенными экологическими характеристиками приводит к повышенному износу топливных насосов высокого давления.

Десульфирование также приводит к удалению компонентов топлива, которые важны для обеспечения смазывающей способности. В топливо приходится добавлять специальные присадки, улучшающие смазочную способность, чтобы избежать этих проблем. Стандарт EN 590 предписывает обеспечение минимальной смазочной способности, определяемой диаметром пятна изнашивания, который должен составлять максимум 460 мкм при испытаниях на установке с высокочастотным возвратно-поступательным движением рабочего органа (установка HFRR).

Показатель углеродистых отложений

Показатель углеродистых отложений характеризует свойство дизельного топлива образовывать нагар на поверхностях выпускного отверстия топливных форсунок. Механизм образования нагара имеет комплексный характер и не поддается простому описанию. Продукты испарения дизельного топлива оказывают незначительное влияние на образование нагара (закоксовывание).

Общее загрязнение

К общему загрязнению относятся суммарные включения нерастворимых посторонних макрочастиц в топливе, таких как песок, продукты коррозии, и нерастворимых органических компонентов, включая продукты старения полимеров, содержащихся в топливе. Стандарт EN 590 допускает максимальное общее загрязнение топлива 24 мг/кг. Имеющие большую твердость силикаты, которые содержатся в минеральной пыли, особенно разрушительны для топливных систем впрыска высокого давления с узкими распыливающими отверстиями. Даже фракция твердых макрочастиц с допустимым общим уровнем загрязнения может вызывать эрозионное и абразивное изнашивание (например, в соленоидных клапанах). Изнашивание такого рода приводит к утечке клапана, что понижает давление впрыска, ухудшает работу двигателя и увеличивает эмиссию твердых частиц с отработавшими газами. Типичные европейские дизельные топлива содержат приблизительно 100000 макрочастиц на 100 мл. Особенно критичные размеры макрочастиц — 4-7 мкм. Поэтому необходимы высокоэффективные топливные фильтры с хорошей эффективностью фильтрации, с тем чтобы предотвратить ущерб, наносимый макрочастицами.

Вода в дизельном топливе

Дизельное топливо может абсорбировать воду в количестве приблизительно 100 мг/кг при комнатной температуре. Предел растворимости определяется составом дизельного топлива, его присадками и окружающей температурой. Стандарт EN 590 допускает максимальное содержание воды в топливе 200 мг/кг. Хотя во многих странах бывает более высокое содержание воды в дизельном топливе, исследование рынка показывает, что содержание воды редко превышает 200 мг/кг. Образцы часто не обнаруживают воды, или обнаружение является неполным, так как вода оседает на стенках в форме нерастворенной «свободной» воды, или она скапливается на дне топливного бака. Принимая во внимание, что растворенная вода не повреждает топливную систему впрыска, нужно иметь ввиду, что даже очень небольшое количество свободной воды за короткий период времени может вызвать изнашивание или коррозионное повреждение компонентов системы впрыска.

Присадки в дизельное топливо

Присадки к автомобильным бензинам находят применение и для дизельного топлива. Различные вещества объединены в пакеты присадок, чтобы одной добавкой достигнуть множества целей. Поскольку полная концентрация комплекта присадок в топливе не превышает 0,1%, физические характеристики топлива — такие как плотность, вязкость, и фракционный состав — остаются неизменными.

Присадки, повышающие смазывающую способность

Смазывающую способность дизельных топлив с бедными свойствами смазывания, вызванными, например, процессами гидратации во время десульфирования, можно улучшить, добавляя в топливо жирные кислоты или глицериды. Биодизель также содержит глицериды как побочный продукт. В этом случае, в дизельное топливо, если оно уже содержит какую-то добавку биодизеля, присадки, улучшающие смазывающую способность, можно не добавлять.

Присадки, повышающие цетановое число

Присадками, повышающими цетановое число, являются спиртовые производные сложных эфиров азотной кислоты, добавление которых приводит к сокращению задержки воспламенения. Эти присадки помогают, особенно во время холодного пуска, предотвратить увеличение шума сгорания (шум двигателя) и сильное дымление.

Присадки, повышающие текучесть

Присадки, повышающие текучесть, состоят из полимерных материалов, которые понижают предел фильтрации. Они, в основном, добавляются в зимний период, чтобы гарантировать безотказную работу двигателя при низких температурах. Хотя эти присадки не могут предотвратить выпадение парафиновых кристаллов в дизельном топливе, они могут строго ограничить их рост. Размеры образуемых кристаллов становятся настолько маленькими, что они могут проходить через поры топливного фильтра.

Моющие присадки

Моющие присадки чищают систему подачи топлива с целью формирования эффективной рабочей смеси; замедляют образование отложений на поверхностях выпускного отверстия форсунок топливного насоса.

Ингибиторы коррозии

Ингибиторы коррозии, покрывающие поверхности металлических деталей, повышают коррозионную стойкость металлических элементов топливной системы двигателя.

Антипенные присадки

Добавление антипенной присадки позволяет избежать чрезмерного вспенивания топлива, когда автомобиль быстро заправляется горючим.

В следующей статье я расскажу об альтернативных видах топлив.

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

press.ocenin.ru

Фотогалерея автомобилей

Автокаталог

Цетановое число характеризует

Цетановое число дизельного топлива: определение и повышение

Как измерить цетановое число?

Как применять топлива с различным цетановым числом?

Повышение цетановго числа дизельного топлива

Повышение цетанового числа топлива с помощью установки УСБ (фото сделано в производственных условиях)

Цетановое число - это... Что такое Цетановое число?

Измерение цетанового числа

Ссылки

См. также

Цетановое Число | PetroDigest.ru - PetroDigest.ru

Определение цетанового числа

Основные стандарты определения цетанового числа

Октановое число — Википедия

цетановое число / цетановый индекс

Топливо. Состав, обозначение, октановое и цетановое числа.

Цетановое число - Справочник химика 21

Октановое число - это... Что такое Октановое число?

Испытание топлива

Виды октановых чисел: ОЧИ и ОЧМ

Значения октанового числа углеводородов и различных видов топлива

Распределение октанового числа

См. также

Примечания

Литература

Ссылки

Skoda Octavia Scout "EdelWeiß" › Бортжурнал › Производство бензина и его характеристики (часть 2).

Бензин и дизельное топливо | Автомобильный справочник

Характеристики автомобильного топлива

Теплотворная способность топлива

Теплота сгорания топливовоздушной смеси

Содержание серы в автомобильном топливе

Бензины

Топливные стандарты для бензинов

Эфиры в бензине

Характеристики бензинов

Плотность бензинов

Антидетонационные свойства (октановое число)

Исследовательский и моторный методы определения октанового числа

Увеличение сопротивления детонации

Испаряемость бензинов

Температура перегонки бензинов

Давление насыщенных паров

Фракционный состав бензина

Индекс образования паровой пробки

Присадки в бензины

Ингибиторы загрязнения топливной системы (моющие присадки)

Ингибиторы коррозии для бензинов

Стабилизаторы окисления для бензинов

Дизельное топливо

Топливные стандарты для дизельного топлива

Характеристики дизельного топлива

Цетановое число и дизельный индекс

Температурный диапазон изменения фракционного состава

Предел фильтрации дизельного топлива

Точка воспламенения дизельного топлива

Плотность дизельного топлива

Вязкость дизельного топлива

Смазывающая способность дизельного топлива

Показатель углеродистых отложений

Общее загрязнение

Вода в дизельном топливе

Присадки в дизельное топливо

Присадки, повышающие смазывающую способность

Присадки, повышающие цетановое число

Присадки, повышающие текучесть

Моющие присадки

Ингибиторы коррозии

Антипенные присадки

Цетановое число - это... Что такое Цетановое число?

Измерение цетанового числа

Ссылки

См. также

Смотрите также

Последние записи

Популярные статьи

Последние комментарии