на что влияет цетановое число дизельного топлива
К вопросу о дизельном топливе
Действующие стандарты топлива
В настоящее время российскими нефтеперерабатывающими заводами выпускаются дизельное топливо евро 3 и дизельное топливо евро 4. Эти два вида также отличаются между собой количеством вредных выбросов. Каждый последующий стандарт регламентирует их уменьшение по сравнению с предыдущим. Поэтому дизтопливо евро 4 на 70% менее вредное, чем евро 3. С 1 января 2013 года в России дизтопливо евро 3 является минимально допустимой нормой. То есть производство и продажа дизельного топлива по первому и второму стандарту согласно европейским нормативам запрещена.
В 2005 году был разработан новый ГОСТ на дизельное топливо евро, в котором оно различается по виду, сорту и классу.
Справедливости ради нужно сказать, что ГОСТ Р 52368-2005 – это практически копия европейского EN 590 : 2004. Поэтому обозначение дизельного топлива, произведенного по этому ГОСТу, идет с пометкой «ЕВРО».
Преимущества топлива Евро 5
Применение топлива стандарта Евро 5 уменьшает дымность отработанных газов автомобиля, снижает выброс продуктов сгорания (твердых частиц, оксидов азота, окиси углерода, несгоревших углеводородов), что обеспечивается низким содержанием полициклических ароматических углеводородов и серы в топливе.
Непосредственно для автомобиля преимущества использования топлива стандарта Евро-5 – в том, что оно:
* улучшает процесс сгорания топлива,
* снижает уровень шума и вибрации,
* снижает степень коррозии,
* облегчает запуск двигателя,
* уменьшает расход топлива,
* продлевает срок службы:
** оборудования нейтрализации выхлопных газов,
** механизмов цилиндро-поршневой группы (выделено мной)и
** топливного оборудования (выделено мной).
Основные эксплуатационные показатели дизельного топлива:
Цетановое число — основной показатель воспламеняемости дизельного топлива. Это число характеризует способность топлива к воспламенению и определяет период задержки, то есть, промежуток времени от впрыска топлива в цилиндр до начала его горения. Оно влияет на запуск двигателя, жесткость работы, расход топлива и дымность отработавших газов. Чем выше цетановое число, тем лучше способность топлива к воспламенению, тем короче промежуток времени между началом впрыска и воспламенением и как следствие, более спокойное и плавное горение дизельного топлива, которое определяет высокие мощностные и экономические показатели работы двигателя.
Цетановый индекс — расчетное цетановое число до добавки в топливо цетаноповышающей присадки. Поскольку присадки по-разному влияют на общий химический и физический состав топлива, то во избежание передозировки цетаноповышающей присадки, необходимо поддерживать минимальную разницу между цетановым числом и цетановым индексом. Цетановый индекс фактический регламентирует качество топлива на промежуточном цикле производства.
Фракционный состав — наряду с цетановым числом является одним из наиболее важных показателей качества дизельного топлива. Он оказывает влияние на расход топлива, дымность выпуска, легкость пуска двигателя, износ трущихся деталей, нагарообразование и закоксовывание форсунок, пригорание поршневых колец. Температура выкипания 50% топлива (средняя испаряемость) характеризует рабочие фракции топлива, которые обеспечивают запуск, прогрев, приёмистость и устойчивость работы двигателя, а также плавность перехода с одного режима на другой. Полнота испарения топлива в двигателе характеризуется температурой выкипания 95% топлива. При слишком высоких значениях этой температуры топливо не успевает полностью испаряться и оседает в виде капель и пленки, которые, стекая по стенкам цилиндра, приводят к повышенному нагарообразованию, разжижению масла и форсированному износу.
Температура вспышки в закрытом тигле — самая низкая температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуется смесь паров и газов с воздухом, способная вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения. Температура вспышки определяет условия безопасности применения топлива.
Массовая доля серы — количество серы, присутствующее в топливе. Имеет двойственную характеристику: с одной стороны, повышенное содержание серы в топливе отрицательным образом сказывается на чистоте выхлопных газов. Но что ещё немаловажно, приводит к образованию серных и сернистых кислот в системе смазки, которые в свою очередь влияют на повышенное окисление масла в моторе. Это выражается в снижении смазывающих, противоизносных, противозадирных и моющих свойств залитого в двигатель масла, а также к образованию нагара в камере сгорания. В таком случае, как Вы догадываетесь, преждевременный износ двигателя обеспечен. Для компенсации такого отрицательного эффекта приходиться укорачивать сервисные интервалы обслуживания автомобиля. Это, в свою очередь, неблагоприятным образом сказывается на кошельке владельца автомобиля.
С другой стороны, снижение количества содержания серы приводит к ухудшению смазывающих свойств топлива. А это укорачивает ресурс ТНВД и топливных форсунок. В этом случае приходиться вводить специальные, противоизносные присадки.
Кинематическая вязкость и плотность — определяют нормальную, бесперебойную подачу топлива, распыление его в камере сгорания и работоспособность системы фильтрования.
Смазывающая способность — смазывающая способность дизельных топлив определяет срок службы элементов топливной системы. До введения в действие сертификата EN 590 от 2001 года не нормировалась.
Назначение депрессорно-диспергирующих присадок для дизельного топлива
Назначение данных присадок – снижение температуры застывания и предельной температуры фильтруемости (ПТФ) дизельных топлив. В основном они применяются на НПЗ при выработке стандартных топлив, но также могут быть использованы на нефтебазах для улучшения низкотемпературных свойств топлив, имеющихся в данный момент в распоряжении.
Принцип работы депрессорно-диспергирующих присадок для дизельного топлива:
Содержащиеся в топливе н-парафины при понижении температуры легко кристаллизуются. Начало кристаллизации проявляется в помутнении топлива. Затем кристаллы растут и при определенных размерах и концентрации образуют пространственную структуру. В результате этого процесса топливо теряет подвижность и плохо прокачивается через трубопроводы и фильтры. Депрессорно-диспергирующие присадки взаимодействуют с поверхностью зарождающихся кристаллов и препятствуют их росту и ассоциации. Размер кристаллов парафинов в присутствии присадки составляет десятки микрометров.
Как влияют депрессорно-диспергирующие присадки на температуру помутнения дизельного топлива?
Температура помутнения – это температура при которой начинают кристаллизоваться парафины.
Депрессорно-диспергирующая присадка не препятствует возникновению кристаллов парафина, она препятствует их росту.
Поэтому, пока кристаллы не начали образовываться, действие присадки не может проявиться. Это и объясняет отсутствие влияния депрессорно-диспергирующих присадок на температуру помутнения топлива.
Stadis®450 — присадки, которые улучшают электропроводимость топлива, помогают снизить опасность электростатики, связанную с перевозкой, смешиванием и загрузкой топлива. Большая скорость потока и тонкая фильтрация топлива с низкой электропроводимостью усиливают электростатический заряд. Топливо с низкой электропроводимостью не допускает быстрой утечки этого заряда в землю. Обработка топлива веществом Stadis® увеличивает электропроводимость и снижает риск образования искр и статической разгрузки.
Когда контейнер с огнеопасными парами газойля содержит средние дистилляты, такие как топливо для реактивных двигателей, газойль или дизтопливо, особенно опасно, если топливо имеет низкую электропроводимость и накапливает в себе заряд. Электростатическая разгрузка внутри контейнера с огнеопасными парами может привести к воспламенению или взрыву.
Присадки Stadis®450 снижают этот риск к минимуму. Использование Stadis®450 обязательно для международного, авиационного турбинного топлива для военного и гражданского применения.
Что такое цетановое число и как оно влияет на работу двигателя?
Цетановое число — важная характеристика дизельного топлива. Она определяет период задержки воспламенения смеси, т.е. тот промежуток времени, который проходит между впрыском горючего в цилиндр и началом его горения. Чем выше этот показатель, тем меньше задержка, тем более плавно и спокойно воспламеняется и горит смесь.
За единицу измерения этой характеристики принимают числовой показатель цетанового числа, который равен объемной доле высшего парафина С16Н34 с числом 100 в смеси с таким веществом, как α-метилнафталин (цетановое число равно нулю). Чем выше этот показатель у каждого конкретного топлива, тем лучше воспламеняется смесь при сжатии.
Для определения проверяемое дизельное топливо помещают в специальную камеру. При его сжигании фиксируют задержки времени воспламенения и сравнивают эти показатели с характеристиками эталонных составов. Для более высокой степени чистоты эксперимента применяют спектральный анализ, благодаря которому можно установить химический состав горючего и рассчитать его цетановое число по точным справочным значениям элементов.
Стандарт цетанового числа
Согласно строгим нормативам ГОСТ, оптимальная работа двигателя будет обеспечена горючим с цетановым числом не менее 45 для дизельного топлива летних и зимних марок и 40 – для арктических горюче-смазочных материалов. Несмотря то, что не представляет сложностей купить с доставкой дизельное топливо с этим показателем ниже 40, лучше не экономить на горючем и приобретать высококачественные материалы для заправки.
Горючее низкого качества характеризуется длительной задержкой воспламенения. При этом резко возрастает давление в камере сгорания, что увеличивает износ двигателя. При длительном использовании низкоцетанового горючего возможны поломки и выход из строя автомобиля раньше времени.
Премиальные горюче-смазочные материалы содержат больше легковоспламеняющихся фракций. Они более легкие, лучше адаптированы для запуска двигателя в холодных условиях низких температур. Также это горючее отличается отношением водорода к углероду. Оно выше, поэтому при сгорании такое топливо выделяет меньше дыма.
Что дает применение дизельного топлива с высоким цетановым числом?
Другие статьи:
Изменения в сети обслуживания карт литровой и рублевой программы
Московская, Пензенская область.
Начало реализации межсезонного дизельного топлива
Изменения в сети обслуживания карт литровой и рублевой программы
Московская область, Красноярский край, Республика Татарстан.
Моторное масло Rosneft Revolux показало стабильные характеристики при увеличенном пробеге
В течение года в Краснодарском крае проходили испытания премиального моторного масла Rosneft Revolux D4 10W-40.
В Ростове-на-Дону появилась вторая «цифровая» АЗС «Роснефть»
В рамках расширения розничной сети автоматизированных заправок «Роснефть» открыла «цифровую» АЗС в Ростове-на-Дону.
«Роснефть» представила проект «Восток Ойл» зарубежным поставщикам и подрядчикам
«Восток Ойл» поможет в формировании новой нефтегазовой провинции на севере Красноярского края.
Продолжая использовать ruspetrol.ru вы соглашаетесь на использование файлов cookie.
Более подробную информацию можно найти в Политике cookie файлов.
© ООО «РусПетрол», 2007-2021
Воспроизведение материалов сайта
допускается с согласия владельца
Что такое цетаноповышающая присадка?
Разберемся почему один из самых главных параметров качества дизельного топлива — цетановое число (ЦЧ). Узнаем какое же ЦЧ должно быть у топлива. И почему у зимнего топлива цетановое число должно быть выше, чем у летнего, а не наоборот как это установлено ГОСТом.
Многие знают, что такое ЦЧ. Поэтому, давайте сначала разберемся какое ЦЧ должно быть, а потом уже объясним — что это и чем опасно низкое ЦЧ.
Оригинал статьи читайте на сайте FuLu.club. Здесь информация может несколько устареть, не всегда успеваю обновлять на всех ресурсах
Смотрим интересный график из книги «Применение присадок в топливах. Справочник». Автор книги — Данилов А.М., доктор технических наук, ключевой сотрудник Всероссийского научно-исследовательского института по переработке нефти (ВНИИ НП).
На графике чем выше значение по вертикали — тем хуже.
Не зря Worldwide Fuel Charter (Всемирная Топливная Хартия) рекомендует ЦЧ не менее 55 единиц, в независимости от сезона, погоды. (см. страницу 58).
Всемирная Топливная Хартия — бюллетень, содержащий рекомендации к топливам, их качеству, параметрам. Бюллетень выпускается комитетом Хартии, в состав которого входят все мировые производители автомобилей, двигателей (BMW, Volkswagen, Ford, Toyota, PSA и другие). Вот вам полный список комитета Хартии.
О серьезности, авторитетности Хартии сомневаться не приходится.
А теперь смотрим наш родной ГОСТ Р 32511-2013 «Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия»., он же — Европейский стандарт EN 590:2009.
ГОСТ требует цетановое число не менее 51 ед., а не 55 ед. как WFC. Смотрим дальше ГОСТ.
Как же так? Все мировые автопроизводители говорят «Заливайте, пожалуйста, в наши автомобили дизельное топливо с цетановым числом не менее 55 ед.», а ГОСТ установил минимально допустимое значение для зимнего дизельного топлива в 47 единиц. Хотя именно зимой труднее всего заводиться и работать двигателю. Почему опасно низкое цетановое число — читаем ниже.
Почему же автопроизводители рекомендуют 55 ед., а ГОСТ наоборот, как вредитель, допускает для зимы и 47 ед? Ответ на вопрос, думаю, прост — по сути, производители топлив (НПЗ) пролоббировали свои интересы и вписали в ГОСТ для зимней солярки ЦЧ равное 47 ед. А сделано было это потому, что получение качественного зимнего топлива — дело очень дорогое. Для понижения температуры фильтрации, при перегонке проще увеличить концентрацию легких (керосиновых) фракций в топливе. Керосин имеет низкую температуру замерзания минус 50 градусов Цельсия, но также имеет и низкое цетановое число в 35-40 ед. Поэтому, цетановое число такого зимнего топлива и будет ниже, чем у летнего. А на нас с вами — конечных потребителей и на наши машинки, движки — пофиг.
А теперь смотрим паспорта на ДТ.
Лукойл — цетановое число 48,4.
Почему при низком цетановом числе двигатель работает жестко?
Форсунки, в сжатый воздух камеры сгорания, распыляют топливо в виде микрокапель. Капли, при движении, трутся об атомы кислорода сжатого воздуха, нагреваются, накапливая энергию. При достижении критического значения энергии, капли взрываются, топливо-воздушная смесь воспламеняется. Для набора критической энергии нужно время. Вот это время и нормируется параметром «цетановое число» дизельного топлива. Чем выше ЦЧ топлива – тем меньше времени требуется на воспламенение топливовоздушной смеси (меньше период задержки воспламенения (ПЗВ)).
Далее, для понимания, упростим несколько процессы сгорания топливо-воздушной смеси. Разобьем струю впрыска топлива, допустим, на 5 частей. После того как в камеру сгорания со сжатым воздухом попала 1 часть струи, она должна воспламениться (микровзрыв) до влета в камеру 2 части и поршень должен начать движение вниз. Каждая часть струи воспламеняется с некоторой задержкой. Задержка должна быть такой, чтобы до подлета 2 части, 1 часть успела воспламениться. Т.е. имеем 5 последовательных микровзрывов, в результате которых давление в камере сгорания нарастает постепенно, плавно и поршень тоже плавно перемещается от верхней мертвой точки до нижней.
Принятое упрощение, можно сказать, сделано верно. Ведь форсунки в современных двигателях за такт делают сразу несколько впрысков. В самых современных двигателях количество впрысков, насколько помню, может достигать 9. Поправьте, если ошибся.
А раз топливо сгорело не полностью, да еще не так как нужно (не плавно, а резко разом) — получаем снижение мощности двигателя. Вам — водителю не хватает мощности, и вы еще сильнее давите на педаль газа, т.е. получаем еще и увеличение расхода топлива. А с выхлопной трубы — повышенную дымность, токсичность выхлопных газов.
Поэтому-то мы и имеем такую резко-наклоненную линию 1 на графике Рисунка 1 (см. выше). Чем ниже ЦЧ, тем сложнее двигателю запуститься и выйти на рабочий режим работы. И тем более ему это труднее сделать зимой, и чем ниже температура окружающего воздуха — тем хуже и хуже холодный пуск. Об этом нам говорит и Топливная Хартия:
Перевод:
Влияние Цетана на холодную пусковую способность
Увеличение цетанового числа приводит к уменьшению времени проворачивания коленчатого вала двигателя (времени до того, как двигатель достигнет выключения стартера) при заданной частоте вращения двигателя. Последующая программа ACEA EPEFE, в которой рассматривалось влияние качества дизельного топлива на выбросы тяжелых дизельных двигателей, продемонстрировала значительное (до 40%) сокращение времени работы кривошипа при увеличении цетанового числа с 50 до 58.Более короткий цикл проворачивания означает меньшее количество циклов с неполным или частичным сгоранием топлива во время работы кривошипно-шатунного механизма, что приводит к повышению стабильности горения и снижению шума, вибрации и жесткости (NVH).
Смотрим Рисунок 29 из книги Данилова.
При минус 22 градусов цельсия двигатель VW Golf с дизельным топливом с ЦЧ=47 ед. запускается за 2,5 секунд, а с ЦЧ= 44,1 ед. – 7,5 секунд.
С проблемой холодного пуска, с повышенной шумностью двигателя на холодную, стуками, вибрациями, думаю, сталкивались многие.
У зимнего топлива цетановое число должно быть как минимум такое же как у летнего, а в идеале — выше, чем у летнего!
Работу форсунок регулирует электроника. Электроника определяет какое количество впрысков нужно сделать и какую порцию топлива нужно подать при каждом впрыске. Чем быстрее топливо воспламеняется (чем выше ЦЧ), тем проще электронике регулировать работу форсунок, обеспечивая наиболее оптимальный режим работы двигателя.
Перевод:
В целом более высокое цетановое число позволяет улучшить контроль задержки воспламенения и стабильности горения, особенно на современных дизелях, использующих большое количество рециркуляции выхлопных газов (EGR). Высокое ЦЧ делает это, предоставляя место для калибраторов двигателя, чтобы адаптировать горение для наилучшего калибровочного компромисса между шумом горения, выбросами и расходом топлива во всем рабочем диапазоне двигателя. Присадки могут повышать уровень цетана в топливе;
Снижение шума иллюстрирует следующий график.
Чем ниже шум – тем плавнее, правильнее работает двигатель.
Что тогда делать?
Если хочешь, чтобы твой двигатель прослужил долго, без поломок, остается одно – необходимо увеличивать цетановое число до рекомендуемого Топливной Хартией значения – не менее 55 ед., добавляя цетаноповышающую присадку.
Цетаноповышающую присадку правильней называть — промотр воспламенения. Дело в том, что она не просто ускоряет воспламенение топливо-воздушной смеси (ТВС). Самый главный профит — микрокапли 2-этилгексилнитрата воспламеняются быстрее, чем углеводороды ТВС. После впрыска они, как тысячи спичек, поджигают ТВС во всем объеме. Этим и достигается улучшение воспламеняемости топлива, увеличение полноты сгорания топлива.
Итак, применение промотора воспламенения позволяет:
— увеличить полноту сгорания топлива;
— обеспечить оптимальный режим работы двигателя;
— повысить мощность двигателя;
— снизить расход топлива;
— уменьшить нагарообразование в камере сгорания и форсунках;
— снизить износ деталей цилиндро-поршневой группы;
— снизить шум и вибрации работы двигателя;
— облегчить холодный пуск в зимой;
— уменьшить токсичность выхлопных газов;
А вдруг я перелью присадку, чем опасно повышенное цетановое число?
Максимальное предельное значение цетанового числа ни ГОСТ Р 32511-2013, ни WFC — не регламентируют. Но выше 60 ед. повышать ЦЧ некоторые источники все же не рекомендуют [см. Глава 1].
Вернемся к нашей схеме работы впрыска дизельного топлива. В случае если задержка воспламенения будет слишком короткой (высокое ЦЧ), то молекулы 1 часть струи будут начинать гореть уже до того, как в камеру сгорания попадет вся порция струи. Поршень начнет свое движение вниз раньше. Образующие продукты сгорания будут затруднять доступ кислорода к еще влетающим молекулам. А молекулам 5 части вообще может не хватить времени на воспламенение, так как к этому моменту поршень будет уже слишком внизу, и давление, температура в камере упадут до значений, недостаточных для воспламенения молекул.
Имеем результат, как и при пониженном ЦЧ — несгоревшие молекулы, и молекулы которые начали гореть, но не успели, вылетают в трубу, а часть оседают на стенках двигателя в виде нагара, кокса.
Топливо сгорело не полностью — получаем снижение мощности двигателя. Плюс еще одну причину потери мощности смотрим ниже.
А вдруг у меня прогорят поршня?
Превышение ЦЧ даже выше 60 ед. не приведет к прогоранию поршней, как многие боятся. Наоборот. Мы уже выяснили выше: чем выше ЦЧ — тем легче воспламеняется топливо-воздушная смесь. Следовательно, воспламенение ТВС топлива с высоким ЦЧ будет происходить при более низких температурах, чем топлива с низким ЦЧ. На рисунке ниже смотрите график коэффициента тепловыделения двигателя в зависимости от цетанового числа топлива (см. страницу 64).
Красная линия — работа двигателя на топливе с ЦЧ = 43 ед., черная линия — с ЦЧ = 56 ед. Черная линия располагается ниже красной линии, т.е. двигатель греется меньше.
Поршня прогорают по другой причине — от коррозии, вызванной повышенным содержанием серы в некачественном дизельном топливе. При горении серосодержащих соединений образуется серная кислота, которая и разъедает металл стенок поршней и цилиндров.
Что за жижа такая — цетаноповышающая присадка?
В качестве промотора воспламенения во всем мире используют два класса соединений — это алкилнитраты и пероксиды. Каждые имеют свои плюсы и минусы.
В России официально, для производителей топлив (НПЗ), в качестве промотора воспламенения, разрешен к применению только 2-этилгексилнитрат.
У всех производителей/продавцов присадок, не важно оптовик это или розничный продавец, цетаноповышающая присадка — это именно 2-этилгексилнитрат.
Поэтому эффективность действия присадок от разных производителей/продавцов – одинаковая.
Поэтому, не стоит гнаться за красивыми брендовыми названиями иностранных, российских розничных продавцов.
В России 2-этилгексилнитрат производит, по сути, единственный завод — ФКП Завод имени Я.М. Свердлова в г. Дзержинске Нижегородской области. Покупая цетаноповышающую присадку от разных розничных продавцов вы покупаете вещество, произведенное на одном и том же заводе.
Список марок (брендов) цетаноповышающих присадок из книги Данилова:
Скриншоты с сайтов производителей/продавцов.
Если статья для Вас показалась интересной — ставьте сердечки! Поделитесь, пожалуйста, статьей с друзьями! Мне будет стимул писать еще.
.
Книга «Применение присадок в топливах. Справочник», Данилов А.М., доктор технических наук
Отечественные присадки к дизельным топливам, Научно-технический журнал «Мир нефтепродуктов», А.М. ДАНИЛОВ, д_р техн. наук (ОАО «ВНИИ НП»)
Эффективность цетаноповышающих присадок к дизельным топливам, Вестник технологического университета. 2016. Т.19, №11, З. Р. Закирова, Р. К. Ибрагимов, А. Н. Петрова, Д. А. Ибрагимова, А. А. Артыков
Механизм действия присадок, регулирующих процесс самовоспламенения топлив, Вестник Казанского технологического университета, Ибрагимова Д.А., Гадельшин Р.Р., Артыков А.А.
Отечественные присадки для ЕВРО-5. Опыт подбора и результаты испытания при производстве дизельного топлива, Журнал Нефтегаз, Г. В. Тараканов, О. Ю. Павлюковская, А. В. Мельниченко, О. В. Танаянц, А. Ф. Нурахмедова, Т. И. Сасина
Современные дизельные топлива и присадки к ним, Т.Н. Митусова, Е.В. Полина, М.В. Калинина, Издательство «Техника»
Многофункциональные пакеты присадок БАСФ к дизельным топливам для создания топливных брендов, Научно-технический журнал «Мир нефтепродуктов», Е.А. НИКИТИНА, канд. техн. наук (ОАО «ВНИИ НП»), Д.С. ПАВЛОВ, канд. техн. наук, И.А. ПОРТНЯГИН, канд. хим. наук, Н.Ю. ГРОМОВА, В.П. КАРАВАЙ, канд. хим. наук (ЗАО «БАСФ»).
.
Цикл статей на Драйве на тему промышленных присадок для дизельного топлива: