Цетановое число

Цетановое число

Цетановое число — характеристика воспламеняемости дизельного топлива, определяющая период задержки горения рабочей смеси (то есть свежего заряда) (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.

Содержание

• 1 Измерение цетанового числа
  • 1.1 Прямые методы определения цетанового числа (по задержке воспламенения)
  • 1.2 Непрямые методы определения цетанового числа
• 2 Ссылки
• 3 См. также
• 4 Примечания

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 эта смесь имеет тот же период задержки воспламенения, что и испытуемое топливо в тех же условиях. Именно такая формулировка была принята в первой версии метода ASTM D613 выпуска 1941 года.

В новых версиях ASTM D613, начиная с 1962 года, для смешения используется не α-метилнафталин, а 2,2,4,4,6,8,8-гептаметилнонан, иногда называемый ГМН (англ. HMN) или изоцетан, которому присвоено цетановое число 15. В ГОСТ 3122 до сих пор предписывается использовать смесь н-гексадекана и α-метилнафталина. Для исключения α-метилнафталина из ASTM D613 было несколько причин: во-первых, он легко образует пероксиды, которые меняют цетановое число основанных на нём смесей, во-вторых, возникло подозрение, что он обладает канцерогенным действием. Он также обладает неприятным запахом, и его сложно получить в достаточно чистом виде [1] , [2] .

Когда дизельное топливо характеризуется такой же воспламеняемостью, определённой на опытном двигателе (ASTM D613, 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 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 и стандарту Таможенного Союза (ГОСТ Р 52368-2005, ГОСТ 32511-2013), цетановое число летнего и зимнего дизтоплива должно быть не менее 48 единиц, согласно ГОСТ 305—2013 — 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.

Цетановое число зависит от группового состава топлива (доли парафинов, олефинов, нафтенов, ароматики) [3] . Парафины, способные к самовоспламенению при низких температурах, являются полезным компонентом дизельного топлива. Неразветвлённые алифатические углеводороды воспламеняются при низкой температуре и давлении, тогда как более прочные молекулы — например, ароматические углеводороды — требуют более жёстких условий для воспламенения.

Измерение цетанового числа [ править | править код ]

Цетановое число, определённое на опытном двигателе типа Waukesha (ASTM D 613, EN 5165, ISO 5165), ранее было единственным надёжным методом определения цетанового числа. В России разрешалось также использовать ГОСТ 3122, в котором добавлялась отечественная установка ИДТ-90, не прошедшая международных испытаний на воспроизводимость результатов.

Несмотря на то, что метод с использованием стандартного двигателя до сих пор считается арбитражным, у него есть ряд серьёзных недостатков [3] :

• громоздкое, дорогостоящее и шумное оборудование, требующее специально оборудованного машзала;
• большой объём пробы, уходящей на один анализ (до 1 л);
• большая длительность анализа (иногда — до нескольких часов);
• низкие показатели прецизионности.

В связи с этим в отрасли постоянно ведутся исследования, направленные на поиск альтернатив моторным методам определения цетанового и октанового числа.

Прямые методы определения цетанового числа (по задержке воспламенения) [ править | править код ]

Имеется ряд немоторных методов прямого определения задержки воспламенения. В этом случае применяется не одноцилиндровый двигатель с переменной степенью сжатия, а камера постоянного объёма. С 2009 года в EN590 и соответствующий российский ГОСТ Р 52368-2005 введён метод задержки воспламенения EN 15195 (ГОСТ Р ЕН 15195-2011), который показывает хорошую сходимость с моторным методом при улучшении точности, воспроизводимости и сокращении теста до 20 мин.

Основной проблемой измерения цетанового числа немоторными методами является сильное влияние состава дизельного топлива. Приборы по методу ГОСТ Р ЕН 15195-2011 (и аналогичные ASTM D7170 и ASTM D6890) не всегда правильно определяют цетановое число для топлив сложного состава — например, для биодизеля. Это связано с тем, что разные компоненты топлива воспламеняются с разной скоростью,— то есть, возникает необходимость измерять условия в камере сгорания не в одной временной точке, а в нескольких.

В марте 2014 года вышел новый стандарт ASTM D7668, описывающий более эффективный метод определения получаемого цетанового числа с измерением задержки воспламенения в нескольких точках. В 2015 году этот метод принят под обозначением EN 16715, в октябре 2017 г. он включён в ТУ на дизельное топливо «евро» EN 590.

Непрямые методы определения цетанового числа [ править | править код ]

Непрямые методы определения цетанового числа в основном опираются на анализ компонентного состава. В основном это различного рода инфракрасные спектрометры, однако есть примеры и успешного использования для этой цели хроматографии и масс-спектрометрии [3] . Инфракрасные экспресс-анализаторы необходимо перекалибровывать при любом изменении состава дизельного топлива — например, при его смешении с биодизелем. Кроме того, они неспособны работать с топливом, в которое добавлены улучшители цетанового числа.

INPA BMW- сравнение базовых и рекомендуемых параметров ЭБУ DME бензиновых двигателей

Доброго времени суток друзья!
В данной записи, речь пойдет о сравнении базовых и рекомендуемых параметров электронной системы управления двигателем в диагностической программе для BMW — INPA. Что же это значит ? Это так сказать «идеальные» показания/параметры/данные в режиме реального времени электронного блока управления двигателем. Эти параметры помогут при работе с программой INPA, при диагностике блока управления двигателем, при чтении параметров на собственном авто, Вы видите свои показатели, которые можно будет сравнить с показателями из данной записи. Эти показатели собраны путем исследований «идеальной» работы двигателя, сразу предупрежу, эти показатели относятся к бензиновым двигателям BMW, на примере M52/M52TU/M54, но не относятся к определенной модели BMW, причем эти показатели/параметры можно сравнивать и с другими моделями бензиновых двигателей BMW, так же хочу заметить, что более новые блоки управления двигателям, покажут больше параметров в режиме реального времени, а более старые же наоборот, некоторых параметров может не быть. Опытным пользователям диагностики BMW эта тема может быть бесполезной, а вот пользователям которые хотят подружиться с диагностикой BMW, или делают первые шаги, может очень даже понадобится.

Итак приступим!
Вот собственно наш друг INPA, думаю не требуется описание работы программы, возможности, тема не об этом.

Чтобы увидеть показатели электронного блока управления ДВС, нужно подключить шнурок к BMW (в моем случае K+D CAN), запустить ДВС, запустить программу INPA, выбрать модель диагностируемого BMW при помощи подсказок внизу программы, например для выбора 5 серии е39 нажимаем «F4», конечно это с учетом того, что программа установлена по стандарту, так как порядок клавиш-подсказок внизу программы может быть изменен и настроен под себя:

Далее выбираем строку «Двигатель», затем выбираем тип и модель ДВС диагностируемого BMW, все довольно просто.

Попадаем в меню блока управления двигателем, в котором можем почитать ошибки в памяти блока, считать информацию о блоке, идентифицировать блок, информацию о его кодировке, и тд и тп, но, нас интересуют значения/параметры в режиме реального времени, для этого нужно нажать клавишу «F5» — Чтение данных (Status):

Попадаем в меню чтения параметров блока, в котором можем просмотреть его цифровые и аналоговые показатели в режиме реального времени, такие как обороты двигателя, температура ОЖ, напряжение бортовой сети, давление воздуха и тд и тп, вот как раз, эти показатели и будем сравнивать. Несколько скриншотов этих самых показателей, на примере двигателя е39 М52, ради примера:

Ну а теперь список так сказать идеальных показателей INPA., а так же возможные причины, решения, советы по устранению.
Список и очередность показаний может быть другая, в зависимости от типа, модели ДВС, а так же модели BMW.

1. Analog values / Аналоговые данные:
1.1 battery voltage / Напряжение АКБ
норма 13.2 — 14.4В при заведенном двигателе спустя несколько минут его работы, ну минимум 13.6В на горячую…
> — смотреть диодный мост, обмотки, возможно глюк РН
— из-за холодной температуры воздуха могут подняться, так же может быть повышено в dis
вызывает отклонение холостых оборотов: кривая прошивка, дополнительная нагрузка на шкив коленвала, не работающий ванос (800), кто то покопался в дисе (система всасывания воздуха)
1.3 total air consumption HLM / Общий расход воздуха
обобщенная норма b22 — 10.5-12.5, b25 — 11 — 13, b30 12-14, s54 — 14,5… Но не все так однозначно.
> — при отключении потребителей показывает 18-20кг воздуха? Выкидывать китайский MAF (Mass Air Flow — датчик массового расхода воздуха)
— смотреть
— смотреть дополнительную нагрузку на двс: гур, клинит ролик, генератор, акпп; низкое давление топлива в системе: насос или регулятор…
— смотреть …
— смотреть …
— смотреть …
— смотреть …
— смотреть …
— смотреть …
— смотреть …
— смотреть …
— смотреть …
— смотреть подсос за дросселем, плохое давление топлива, врет MAF
— смотреть подсос между MAF и дросселем, слабое давление топлива, врет MAF
— смотреть …
— смотреть подсос за дросселем, плохое давление топлива, врет MAF
— смотреть подсос между MAF и дросселем, слабое давление топлива, врет MAF
— смотреть катушкинаконечникисвечикомпрессию
Так же, обратить внимание:
Из wds:
Значения плавности хода отдельных цилиндров инициируются в целях поиска неисправности.
Для установки правильных значений двигатель должен поработать в режиме холостого хода не менее 3 минут. Анализ плавности работы двигателя на холостом ходу функционирует только при работе двигателя (холодного или прогретого) на холостом ходу. Путем анализа ускорения частоты вращения коленчатого вала, измеренного на датчике положения коленчатого вала, можно сделать заключение относительно качества сгорания рабочей смеси в отдельных цилиндрах. Таким образом очень легко можно распознать цилиндр с плохим сгоранием рабочей смеси.
Случайные отклонения в работе отдельного цилиндра можно распознать только путем точного наблюдения за значением. Теоретически, при равномерном сгорании рабочей смеси в цилиндрах двигателя значения для всех цилиндров равны нулю.
Причиной повышения значений не плавности могут стать различные факторы (напр., пропуски зажигания, подсос воздуха через неплотности, отклонения в составе смеси, сбои в подаче топлива, недостаточная компрессия). Поэтому указать точные пределы воздействия невозможно.
С помощью датчика Холла на инкрементном колесе измеряется скорость вращения (частота вращения) вала двигателя. Дополнительно к определению частоты вращения производится также контроль плавности хода (распознавание пропусков зажигания).
Для распознавания пропусков зажигания инкрементное колесо делится внутри ЭБУ соответственно интервалам зажигания, в 6-цилиндровом двигателе 3 цикла зажигания на один оборот коленчатого вала — на три сегмента, в 4-цилиндровом двигателе 2 цикла зажигания — на 2 сегмента. В электронном блоке управления время прохождения отдельного сегмента инкрементного колеса измеряется и постоянно анализируется. Для каждой точки характеристики рассчитываются максимально допустимые значения не плавности хода как функция от частоты вращения, нагрузки и температуры двигателя.
При превышении этих значений при определенном количестве циклов сгорания в ЗУ заносятся сообщения о цилиндрах, признанных неисправными.
Так же стоит учитывать: подклинивание роликов, генератора, муфта компрессора, насос, КПП, стертые в хлам направляющие цепи, задиры на шейках КВ или РВ…

Хочу заметить, что эти показатели/цифры/рекомендации и советы, это не мои личные наработки, хоть и проверены на личном опыте, это мнения и советы людей форума BMW, опытных в плане BMW и диагностики/кодирования, общие наблюдения в зависимости от опыта владения. Данная запись, по мере возможности будет изменяться/дополняться.
Ну а так же, есть еще много мыслей и материала, которым хочу с Вами поделиться, так что буду рад подписке и лайкам, это все таки мотивация.)Так же буду рад репостам, чтобы больше людей смогли сами себе помочь, устранить и выявить неисправность, а не платить барыгам и обманщикам, готовым навариться на чужих проблемах…
Всем спасибо за внимание, всем здоровья, удачи, тепла и уюта) До скорых встреч)

Эталонные показатели работы двигателя

Типовые параметры системы впрыска BOSCH M 7 . 9 . 7 /Январь 7 . 2

ЭСУД 2111 – 1411020 — 80 / 81 / 82 , 21114 ( 21124 ) ‑ 1411020 – 30 / 31 / 32

( 1 ) – Значение параметра для диагностики системы не используется
* – Значение параметра для ЭСУД 2111 – 1411020 — 80 / 81 / 82
** – При снятии клеммы АКБ эти параметры принимают фиксированные значения (FHO= 0 , 97 – 0 , 98 , FRA= 1 )

ПРИМЕЧАНИЕ: В таблице приведены значения параметров для положительной температуры окружающего воздуха.

Источник: Информационное письмо ВАЗ № 1 – 2005 ‑И

Свойства дизельного топлива

Свойства дизельного топлива

Дизельное топливо это жидкий продукт, получающийся из керосиново-газойлевых фракций прямой перегонки нефти, который обладает целым набором характеристик.

• Цетановое число, определяющее высокие мощностные и экономические показатели работы двигателя;
• Фракционный состав, определяющий полноту сгорания, дымность и токсичность отработанных газов двигателя;
• Вязкость и плотность, обеспечивающие нормальную подачу топлива, распыливания в камере сгорания и работоспособность системы фильтрования;
• Низкотемпературные свойства, определяющие функционирование системы питания при отрицательных температурах окружающей среды;
• Степень чистоты, характеризующая надёжность и долговечность работы системы фильтрования топливной аппаратуры и цилиндр-поршневой группы двигателя;
• Температура вспышки, определяющая условия безопасности применения топлива на дизелях;
• Наличие сернистых соединений, непредельных углеводородов и металлов, характеризующее нагарообразование, коррозию и износы.

Цетановое число дизельного топлива

Цетановое число — основной показатель воспламеняемости дизельного топлива. Оно определяет запуск двигателя, жёсткость рабочего процесса (скорость нарастания давления), расход топлива и дымность отработанных газов. Чем выше цетановое число топливо, тем ниже скорость нарастания давления и тем менее жёстко работает двигатель.

Однако с повышением цетанового числа топлива сверх оптимального, обеспечивающего работу двигателя с допустимой жёсткостью, ухудшается его экономичность в среднем на 0,2-0,3% и дымность отработанных газов на единицу цетанового числа повышается на 1-1,5 единицу Хартриджа.

Цетановое число топлив зависит от их углеводородного состава.

Наиболее высокими цетановыми числами обладают нормальные парафиновые углеводороды, причём с повышением их молекулярной массы оно повышается, а по мере разветвления — снижается.

Чем выше температура кипения топлива, тем выше цетановое число, и эта зависимость носит почти линейный характер; лишь для отдельных фракций цетановое число может понижаться, что объясняется их углеводородным составом.

Цетановые числа дизельных топлив различных марок, вырабатываемых отечественной промышленностью, характеризуются следующими значениями: цетановое число, ед. 47-51; 45-49; 40-42; 38-40.

Известны присадки для повышения цетанового числа дизельных топлив -изопропил — или циклогексилнитраты. Они допущены к применению, например, «Миксент 2000».

Установление оптимальных цетановых чисел имеет большое практическое значение, поскольку с углублением переработки нефти в состав дизельного топлива будут вовлекаться лёгкие газойли каталитического крекинга, коксования и фракции, обладающие относительно низкими цетановым числами.

Бензиновые фракции также имеют низкие цетановые числа, и добавление их в дизельное топливо всегда заметно снижает цетановое число последнего.

Цетановое число определяют по ГОСТ 3122-67, сравнивая воспламеняемость испытуемого топлива с эталонным (смеси цетана с а-метилнафталином в разных соотношениях). За рубежом для характеристики воспламеняемости топлива наряду с цетановым числом используют дизельный индекс. Этот показатель нормируется и в отечественной технической документации на дизельное топливо, поставляемое на экспорт, — ТУ 38001162-85.

Между дизельным индексом и цетановым числом топлива существует такая зависимость:

Дизельный индекс 20 30 40 50 62 70 80
Цетановое число 30 35 40 45 55 60 80

Фракционный состав

Характер процесса горения в двигателе определяется двумя основными показателями — фракционным составом и цетановым числом. На сгорание топлива более лёгкого фракционного состава расходуется меньше воздуха, при этом за счёт уменьшения времени, необходимого для образования топливовоздушной смеси, более полно протекают процессы смесеобразования.

Влияние фракционного состава топлива для различных типов двигателей неодинаково. Двигатели с предкамерным и вихрекамерным смесеобразованием вследствие наличия разогретых до высокой температуры стенок предварительной камеры и более благоприятных условий сгорания менее чувствительны к фракционному составу топлива, чем двигателя с непосредственным впрыском.

Вязкость и плотность

Вязкость и плотность определяют процессы испарения и смесеобразования в дизеле. Более низкая плотность и вязкость обеспечивают лучшее распыливание топлива; с повышением указанных показателей качества увеличивается диаметр капель и уменьшается полное их сгорание, в результате увеличивается удельный расход топлива, растёт дымность отработанных газов.

С увеличением вязкости топлива возрастает сопротивление топливной системы, уменьшается наполнение насоса, что может привести к перебоям в его работе. При уменьшении вязкости дизельного топлива количество его, просачивающееся между плунжером и втулкой, возрастает по сравнению с работой на более вязком топливе, в результате снижается производительность насоса.

От вязкости зависит износ плунжерных пар. Вязкость топлива в пределах 1,8-7,0 мм/с практически не влияет на износ плунжеров топливной аппаратуры современных быстроходных дизелей.

Степень чистоты дизельного топлива

Этот показатель определяет эффективность и надёжность работы двигателя, особенно его топливной аппаратуры.

Чистоту топлива оценивают коэффициентом фильтруемости, который представляет собой отношение времени фильтрования через фильтр из бумаги БФДТ при атмосферном давлении десятой порции фильтруемого топлива к первой.

На фильтруемость топлив влияет наличие воды, механических примесей, смолистых веществ, мыл нафтеновых кислот.

В товарных дизельных топливах содержится в основном растворённая вода от 0,002 до 0,008%, которая не влияет на коэффициент фильтруемости. Не растворённая в топливе вода -0,01% и более — приводит к повышению коэффициента.

Присутствие в топливе поверхностно-активных веществ — мыл нафтеновых кислот, смолистых и серо-органических соединений — усугубляет отрицательное влияние эмульсионной воды на фильтруемость топлива. Содержание механических примесей в товарных дизельных топливах, выпускаемых НПЗ, составляет 0,002-0,004%. Это количество не отражается на коэффициенте фильтруемости при исключении других отрицательных факторов. Коэффициент фильтруемости дизельных топлив, отправляемых с предприятий, находится в пределах 1,5-2,5.

Температура вспышки

Сернистые соединения, непредельные углеводороды и металлы влияют на нагарообразование в дизелях и являются причиной повышенной коррозии и износов. При сгорании топлив, содержащих непредельные углеводороды, вследствие окисления в цилиндре двигателя образуются смолистые вещества, а затем нагар. В результате этого падает мощность и повышается износ деталей двигателя.

Содержание непредельных углеводородов определяют по йодному числу и нормируют стандартом — 6212/100 Г. Соединения серы при сгорании образуют 8С>2 и БОз (последний сильнее влияет на нагарообразование, износ и коррозию в двигателе, на изменение качества масла), что повышает точку росы водяного пара, усиливая этим процесс образования серной кислоты.

Продукты взаимодействия кислоты с маслом — смолистые вещества, нагар, — способствуют износу деталей двигателя. Причиной повышенной коррозии и износа является присутствие в топливе металлов. Считают, что при содержании У>5«10>о и №>20*10^% срок службы лопаток газовых турбин снижается в 2-3 раза.

Низкотемпературные свойства

Сократить потери при производстве зимнего дизельного топлива можно введением в топливо депрессорных присадок (в сотых долях процента от 0,3 до 1,0 кг/т). Депрессорные присадки, достаточно эффективно понижая температуру застывания, практически не влияют на температуру помутнения топлива, что в значительной мере ограничивает температуру его применения (товарный вид).

Нередки случаи, когда для снижения температуры застывания на местах применения используют смеси летних сортов дизельных топлив с реактивным топливом (ТС) и бензином.

Неквалифицированное разбавление летнего, топлива керосином, а в ряде случаев бензином приводит к резкому увеличению износа двигателей и повышению пожаровзрывоопасности транспортных средств. В этих условиях практически единственным технически и экономически правильным решением, позволяющим эффективно и надёжно эксплуатировать автотракторную технику в осенне-зимний период, является увеличение выпуска топлив с депрессорными присадками.

Правильность выбора данного направления подтверждается и мировой практикой (в странах Западной Европы низкозастывающие топлива с депрессорными присадками широко используются на транспорте с середины 60-х годов). Применение депрессорных присадок с целью улучшения низкотемпературных свойств дизельных топлив намного экономичнее получения зимних топлив по классической схеме на основе керосино-газойлевых дистиллятов, так как в последнем случае снижается общий выход дизельных топлив на нефть в среднем с 30% до 16%, а в состав таких топлив приходится вовлекать до 70% дефицитных керосиновых фракций.

В настоящее время испытаны и допущены к применению дизельные топлива с отечественными и зарубежными депрессорными присадками, например: «Миксент 2010», «Keroflux», «Dodiflow». Указанные топлива должны маркироваться как ДЗп (топливо дизельное зимнее с депрессорной присадкой).

Большой опыт, накопленный при проведении испытаний топлив с депрессорными присадками, позволил выявить при их применении ряд особенностей, учёт которых необходим для обеспечения безотказной, высокопроизводительной и долговечной работы автотракторной техники.

Нижний температурный предел применения топлив ДЗп во многом определяется тонкостью фильтрации топливных фильтров тонкой очистки (ФТО) дизельных двигателей различных марок. При этом основным фактором является то обстоятельство, что депрессорные присадки, значительно понижая температуру фильтруемости и застывания топлива, практически не оказывают влияния на температуру его помутнения (т.е. температуру начала образования в топливе кристаллов парафиновых углеводородов).

В результате исследований установлено, что введение в летнее топливо депрессорной присадки обеспечивает более качественный пуск дизелей без средств подогрева при более низкой температуре воздуха. Применение депрессорной присадки позволяет значительно (до 15%) сократить эксплуатационный расход топлива, так как отпадает необходимость прогрева двигателей.

В процессе испытаний топлив с депрессорными присадками доказано, что после 12-15 дней эксплуатации техники на таком топливе заметно (на 10-15%) снижается часовой расход топлива и уменьшается дымность отработавших газов двигателей вследствие раскоксовывания распылителей форсунок и как результат — улучшается тонкость распыла топлива.

Происходит это вследствие того, что, обладая высокими поверхностно-активными свойствами, депрессорная присадка значительно улучшает моющие свойства топлива, а это обеспечивает удаление высокотемпературных отложений с деталей узлов и агрегатов топливной аппаратуры двигателя.

Специальными испытаниями доказана возможность приготовления топлива с депрессорными присадками не только в промышленных условиях, но и непосредственно на местах применения с использованием технических средств (автоцистерн, автотоплиромаслозаправщиков), что значительно расширяет возможность и повышает эффективность применения депрессорных присадок в случае отсутствия на местах эксплуатации техники необходимого количества зимнего дизельного топлива.