Азбука октановых чисел

Часть 3

Первая часть размещена здесь: https://www.mechanika.ru/blog/avtorskie-stati/avtorskie-stati_124.html

Вторая часть размещена здесь: https://www.mechanika.ru/blog/avtorskie-stati/avtorskie-stati_125.html.

А что у нас для дизеля?

Итак, октановое число – это важнейшая характеристика бензина. А есть ли аналогичный показатель у дизельного топлива?

Поговорим о цетановом числе дизельного топлива – о его значениях и методах определения. Для беседы понадобится малость: несколько терминов из органической химии. Запоминать их необязательно, они необходимы лишь для иллюстрации. Поехали!

Цетановое число это основная моторная характеристика дизельного топлива. Чем оно выше, тем лучше воспламеняется топливо. А слово «моторная» означает, что рассуждать о цетановом числе в отрыве от реального дизеля нельзя.

Цетановое число зависит от углеводородного состава топлива. Так, парафины воспламеняются относительно легко, а вот ароматические углеводороды, наоборот, с большим трудом (см. таблицу).

Как видно, воспламеняемость альфаметилнафталина принимается за ноль, а цетана (его правильное название гексадекан) – за 100. Что касается цетанового числа реального дизельного топлива, то оно будет лежать в указанных пределах.

Как его определяют?

Подобно октановому числу бензина, цетановое число дизельного топлива определяют на специальной установке с одноцилиндровым двигателем. Только, естественно, не с искровым зажиганием, а с воспламенением от сжатия. Тут все как под капотом: в цилиндре сжимается воздух, его температура резко возрастает, и тут в цилиндр впрыскивается порция топлива. Воспламенение! И рабочий ход.

Кроме собственно дизеля, установка оснащена бачками для испытуемого (товарного) и эталонного топлив, датчиком воспламенения, механизмами изменения степени сжатия и угла впрыска.

Испытания проходят так: в бачок заливают товарное дизельное топливо и устанавливают угол впрыска 13 градусов с воспламенением в верхней мертвой точке. После чего разгоняют двигатель до 900 об/мин при расходе топлива 13 мл/мин, температуре всасываемого воздуха 65°С и температуре охлаждающей цилиндр жидкости 100°С.

Опуская излишние подробности, отметим лишь принцип испытаний: изменяя степень сжатия, оператор по приборам отслеживает поведение двигателя. После этого он подбирает эталонное топливо, дающее аналогичные результаты.

Как вы уже догадались, эталонное топливо – это смесь цетана с альфаметилнафталином. Все просто: если эталонное топливо содержит 45% цетана, значит его цетановое число равно 45. Если 50% цетана, то цетановое число равно 50. И так далее.

Подобранное эталонное топливо совпало с вашим товарным? Значит, цетановые числа у них одинаковы. Получите распечатку результатов.

А вот и аналогия с бензином

А как цетановое число связано с эксплуатацией? Здесь важно знать следующее. От воспламеняемости топлива существенно зависит жесткость работы дизеля. А при жесткой работе возрастают нагрузки на подшипники и другие детали, что в конечном итоге приводит к их износу и разрушению.

Поэтому способность дизельных топлив к воспламенению является таким же важным показателем для дизелей, как антидетонационные свойства бензинов для двигателей с искровым зажиганием.

Каким же должно быть цетановое число «по жизни»? Тезис «чем больше, тем лучше», тут не проходит. Исследованиями установлено, что при цетановом числе около 60 происходит своеобразное насыщение показателей работы двигателя и дальнейшее его увеличение бессмысленно.

Специалисты считают, что оптимальное цетановое число лежит в пределах от 50 до 60. А наш старый ГОСТ 305 «Топлива дизельные» был более лоялен: не ниже 45.

Коммерсант-перевозчик, владелец парка дизельных грузовиков, может задать вопрос: «Я приобрел цистерну дизтоплива. Ваш анализ показал, что у него низкая воспламеняемость. Можно ли ее повысить?»

Да, можно. Например, если добавить в емкость специальные присадки на основе изопропилнитрата. Оптимальной дозой считается введение в топливо 1% этого продукта (по массе).

О цетановом числе... бензина

Мы провели аналогию между октановым числом бензина и цетановым числом дизельного топлива. Интересно, что между этими величинами существует обратная связь: чем больше детонационная стойкость углеводородного топлива, тем меньше воспламеняемость, и наоборот. Зависимость эта, естественно, нелинейная (см. таблицу).

Зачем нужно знать цетановые числа бензинов? Ответ простой: для эксплуатации многотопливных впрысковых двигателей. Так, экипажи боевых машин имеют запас специальных присадок, снижающих октановые и повышающих цетановые числа бензинов. И, если в месте дислокации нет дизельного топлива, техника может двигаться даже на высокооктановом бензине.

 

Юрий Буцкий

Памяти моего учителя Вячеслава Евгеньевича Емельянова, доктора технических наук, профессора, заведующего отделом ВНИИ НП (1942–2015)