Цетановое число дизельного топлива¶

Цетановое число дизельного топлива — показатель воспламеняемости дизельного топлива, характеризующий его способность к самовоспламенению при сжатии в камере сгорания дизельного двигателя. Численно равен объёмной доле цетана (н-гексадекана, C₁₆H₃₄) в его смеси с α-метилнафталином, при которой время задержки самовоспламенения этой смеси совпадает с таковым у испытуемого топлива в стандартных условиях. Цетану условно присвоено значение 100, α-метилнафталину — 0. Показатель аналогичен октановому числу для бензинов, но имеет обратный смысл: чем выше цетановое число, тем легче топливо самовоспламеняется.

¶Физический смысл

В дизельном двигателе топливо впрыскивается в воздух, нагретый сжатием до 700–900 °C, и воспламеняется самопроизвольно без внешнего источника зажигания. Между моментом впрыска и началом горения существует задержка воспламенения. Чем она короче, тем равномернее и полнее сгорает топливо, тем ниже жёсткость работы двигателя, шум и дымность выхлопа. Высокое цетановое число означает короткую задержку и мягкое горение; низкое — длительную задержку, накопление топлива в цилиндре и резкое, взрывное воспламенение с ростом нагрузок на детали.

¶Нормирование

Для дизельного топлива стандартами устанавливаются минимальные значения цетанового числа:

В России требования задаются ГОСТ 305-2013 и техническим регламентом Таможенного союза; в Европе — стандартом EN 590 (минимум 51). Для тихоходных судовых и стационарных двигателей допускаются более низкие значения — от 30.

¶Методы определения

Применяются два основных метода:

• Моторный метод — испытание на одноцилиндровой установке с переменной степенью сжатия (ASTM D613). Топливо сравнивают с эталонными смесями цетана и α-метилнафталина, подбирая состав, дающий ту же задержку воспламенения. Метод точен, но трудоёмок и дорог.
• Расчётный метод — вычисление цетанового индекса по плотности и фракционному составу топлива (ASTM D976). Приблизителен, применяется для оперативного контроля.

Существуют также экспресс-методы: диэлектрический, оптический, метод постоянного объёма (IQT).

¶Факторы, влияющие на показатель

Цетановое число зависит от углеводородного состава. Наибольшие значения дают парафиновые (алкановые) углеводороды нормального строения, наименьшие — ароматические. Поэтому топливо из нефти с высоким содержанием ароматики имеет пониженное цетановое число. Для повышения показателя применяют присадки — цетаноповышающие (обычно 2-этилгексилнитрат и его аналоги) в концентрации до 0,3 %.

Повышенное цетановое число улучшает пусковые свойства при низких температурах, снижает шум и вибрацию, уменьшает выбросы несгоревших углеводородов. Однако слишком высокое значение (выше 60) не даёт заметного выигрыша и экономически нецелесообразно.

¶Связь с другими характеристиками

Цетановое и октановое числа связаны обратной зависимостью: углеводороды, хорошо самовоспламеняющиеся в дизеле, склонны к детонации в бензиновом двигателе, и наоборот. Поэтому взаимозамена топлив недопустима. Дополнительно цетановое число коррелирует с плотностью, температурой помутнения и фракционным составом, что учитывается при компаундировании товарного дизельного топлива на нефтеперерабатывающих заводах.