Цетан, также известный как гексадекан – это углеводород, который применят в качестве эталона для характеристики дизельного топлива. Иначе говоря, цетановое число цетана – 100 (логично, правда?). Данный показатель является аналогом октанового числа для оценки качества бензина, которое характеризует способность дизельного топлива к воспламенению, а именно – период задержки воспламенения.

Определяется цетановое число методом аналогии: если дизельное топливо имеет тот же период задержки воспламенения, что и тестовая смесь из гексадекана с α-метилнафталином (который имеет нулевое цетановое число), то цетановое число этого дизельного топлива равно массовой доле гексадекана в тестовой смеси.

Как и в случае с октановым числом, чем выше цетановое число, тем качественнее считается топливо. Это объясняется тем, что повышение цетанового числа сокращает задержку воспламенения дизельного топлива при сжатии. Однако всё не так просто: каждый двигатель имеет собственные конструктивные особенности, которые следует учитывать.

Чем больше – тем лучше. Но не всегда

Если рассматривать процесс сгорания дизельного топлива в двигателе, можно получить несколько сценарием при различных цетановых числах:

  • Если цетановое очень высокое, то воспламенение происходит слишком быстро, потому горючая смесь не успевает подготавливаться. Новая порция топлива впрыскивается в камеру сгорания, где топливо уже горит, выделяя продукты сгорания, вытесняющие кислород и ограничивающие возможности для сгорания следующей порции. В результате топливо сгорает не полностью, повышается его расход, а в выбросах двигателя повышается уровень вредных веществ.
  • Если цетановое число низкое, из-за существенной задержки возгорания время непосредственного горения заметно сокращается. При этом давление в камере сгорания резко возрастает, увеличивая износ двигателя, а со временем приводя к стучащим звукам в силовом агрегате.

Конструкция двигателя рассчитана на определенное цетановое число дизельного топлива, и эти требования нужно точно соблюдать, так как и высокое, и низкое цетановое число может стать проблемой, если двигатель не рассчитан на данный тип топлива.

Стандарт и особенности его соблюдения

В Европе существует стандарт, в соответствии с которым цетановое число не может быть ниже 48. Соответственно, большинство современных автомобилей, соответствующих данному стандарту, рассчитаны на использование топлива с цетановым числом около 52 ед. При этом данное топливо весьма сложно изготовить с технологической точки зрения. Отечественные производственные мощности позволяют массово выпускать топливо с показателем не выше 48, что не «дотягивает» до требований двигателей.

Существует ряд способов повышения цетанового числа, самый простой и понятный среди которых – улучшение качества сырья. Однако в отечественных условиях у нефтеперерабатывающих промышленных комплексов доступ к сырью нужного качества или ограничен по финансовым причинам, либо вообще отсутствует. Потому повышение воспламеняемости дизельного топлива таким способом не представляется возможным.

Кроме того, существуют методы повышения уровня очистки продукции. Наиболее простой способ – обработка топлива при помощи серной кислоты или выборочного растворителя с целью уменьшения уровня содержания ароматических углеводов. Более сложный способ – изменение технологии фильтрации, установка более современного и качественного оборудования. Оба решения экономически непривлекательны: в первом случае требуются существенные затраты кислоты или растворителя, что удорожает топливо почти в 2 раза при повышении цетанового числа на 3-4 пункта, а во втором случае требуются капитальные инвестиции и длительный процесс реорганизации.

Цетаноповышающие присадки: простое и выгодное решение

Учитывая сложности и высокую стоимость альтернативных технологий повышения цетанового числа, наиболее эффективной является методика добавления в топливо специальных веществ, — присадок, повышающих скорость воспламенения топлива. К таким веществам относятся в первую очередь алкилнитриты. Более эффективны алкилпероксиды, но из-за их высокой цены массово не используются.

Эффект базируется на образовании свободных радикалов при распаде молекулы алкилнитрита на начальной стадии горения топлива (распадаются связи атома кислорода). Эти свободные радикалы улучшают воспламенение топлива примерно на 2-3 ед. цетанового числа за каждые 0,1% массовой части добавки в топливе.

Основные преимущества применения присадок

Использование цетаноповышающих присадок дает следующие преимущества:

  • Улучшение воспламеняемости (т.е. фактическое повышение цетанового числа)
  • Полное сгорание топлива в камере, что приводит к снижению расхода топлива (до 10%) и повышению КПД работы двигателя. Кроме того, снижается объем выбросов вредных веществ в выхлопе.
  • Ускоряется запуск двигателя при отрицательных температурах.
  • Снижение степени износа дизельного двигателя, замедление процесса засорения форсунок. Срок работы двигателя продлевается на несколько тысяч часов работы.
  • Улучшение эксплуатационных характеристик силового агрегата: снижается уровень шума, двигатель работает более плавно и стабильно.
  • Повышение мощности двигателя.

Присадки могут добавляться централизовано, в процессе изготовления топлива или на АЗС, с целью повышения эксплуатационных характеристик продаваемого дизельного топлива. Кроме того, возможно самостоятельное добавление присадки автомобилистами после заправки, но при этом важно точно рассчитать объем присадки.