Цетановое число
Быстрее всего под действием температуры и давления в сжатом воздухе подвергаются распаду и окислению нормальные углеводороды парафинового ряда. К их числу относится цетан С16Н34. Такие углеводороды имеют очень короткий период задержки воспламенения и обеспечивают мягкую работу двигателя. Цетан принят в качестве одной составляющей эталонной смеси, его склонность к самовоспламенению оценивают в 100 единиц.
Наибольший период задержки воспламенения и высокую температуру самовоспламенения имеют углеводороды ароматического ряда. При их сгорании наблюдается резкое нарастание давления на 1° поворота коленчатого вала и жесткая работа двигателя. К их числу относится α-метилнафталин С10Н7СН3, он принят второй составляющей эталонной смеси. Склонность его к самовоспламенению оценивают в 0 единиц.
Цетановым числом дизельного топлива называют процентное содержание (по объему) цетана в искусственно приготовленной смеси, которая состоит из цетана и α-метилнафталина и по характеру сгорания (самовоспламенения) равноценна испытуемому топливу. Цетановое число определяют на одноцилиндровой установке, которая позволяет осуществлять работу с переменной степенью сжатия (от 7 до 23). Это делают путем сравнительного сжигания испытуемого дизельного топлива и эталонного. В строго определенных условиях испытывают дизельное топливо, а затем подбирают эталонную смесь такой же воспламеняемости. На установке, цетановое число можно оценивать следующими методами: по критической степени сжатия, запаздыванию самовоспламенения или моменту совпадения вспышек.
Хорошее сгорание при эксплуатации дизельных двигателей обеспечивается только в том случае, если правильно установлен угол опережения впрыска топлива. Если угол большой, то подача топлива начинается в недостаточно прогретый воздух, что ведет к увеличению периода задержки воспламенения и жесткой работе двигателя. При этом цикловой заряд топлива сгорает до подхода поршня к в.м.т., что снижает мощность двигателя, так как продукты сгорания создают в нем противодавление, причем слышны характерные стуки.
Если угол опережения впрыска мал, то на линии расширения во время рабочего хода поршня обязательно наблюдается догорание, иногда значительное, что ведет также к падению мощности, неполному сгоранию, перерасходу топлива и снижению КПД двигателя.
В зависимости от соотношения углеводородов, входящих в состав дизельного топлива, даже топливо одной марки может по-разному сгорать в двигателе, поэтому обязательно нужно устанавливать оптимальный угол опережения впрыска, чтобы максимальное нарастание давления заканчивалось около в. м. т.
Цетановое число оказывает большое влияние не только на процесс сгорания, но и на пусковые качества топлива. Если оно ниже 40 единиц, то запустить холодный двигатель не только в зимнее, но даже и в теплое время года очень трудно. Нормальный пуск и постепенное нарастание давления (мягкая работа) в летнее время обеспечиваются при использовании топлива цетановыми числами около 45 единиц, а в зимнее — 50 единиц. Более высокие значения для существующих конструкций двигателей пока не нужны, так как это уже заметно не сказывается на улучшении процесса сгорания.
При производстве дизельного топлива из некоторых видов нефти не удается получить необходимую температуру самовоспламенения. В такое топливо добавляют до 1% специальной присадки — изопропилнитрата, который повышает цетановое число на 10—12 единиц. Эту присадку рекомендуют для зимнего и арктического топлива, а также для низкоцетанового топлива, полученного путем каталитического крекинга. Кроме повышения цетанового числа, присадка позволяет улучшить пусковые характеристики при низкой температуре и уменьшить нагарообразование.