Воспламеняемость и цетановое число

Исходя из принципа работы дизелей, главным требованием к топливу для них является способность легко воспламеняться при сжатии, образуя предварительно горючую смесь с воздухом. Способность топлива к самовоспламенению выражают условным показателем – цетановым числом (ЦЧ).

ЦЧ определяет жесткость рабочего процесса (скорость нарастания давления), расход топлива, дымность газов. Чем выше ЦЧ, тем ниже скорость нарастания давления и температуры и тем менее жестко работает двигатель. Оптимальное для современных дизелей значение ЦЧ составляет 45–55 единиц.

Если ЦЧ выше оптимального, топливо воспламеняется, еще не успев перемешаться с воздухом, и самовоспламенение еще до конца такта сжатия, что будет противодействовать ходу поршня. Мощностные характеристики дизеля при этом снижаются.

ЦЧ определяют экспериментально «Методом совпадением вспышек» по ГОСТ 3122 на одноцилиндровой установке ИТ9-3.

В США, Англии, Франции и странах Латинской Америки для определения ЦЧ применяют установку ASTM-CFR (Вокеш) с дизельной головкой.

В этих странах, наряду с ЦЧ, воспламеняемость и горючесть дизельных топлив оценивают дизельным индексом (ДИ). В западных спецификациях дизельный индекс обозначают как цетановый индекс (ЦИ).

Для тихоходных дизелей применяют топливо с дизельным индексом от 30 до 40 единиц, для быстроходных – 45–65.

ДИ определяют не экспериментально, а рассчитывают исходя из плотности и характеристик углеводородного состава (анилиновой точки).

Для оценки ЦЧ дизельных топлив можно воспользоваться несколькими эмпирическими зависимостями. Для продуктов прямой перегонки наиболее точным является определение ЦЧ по ГОСТ 27768 исходя из плотности и температуры 50 % об. отгона по формуле:
где t50 % – температура 50 % отгона с учетом поправки на нормальное барометрическое давление;
р15 15  – плотность топлива при 15 °С, отнесенная к плотности воды при 15 °С.

Нафтеновые углеводороды имеют значительно более низкие значения цетановых чисел, чем н-алканы. Из нафтеновых углеводородов для дизельных топлив лучше подходят нафтеновые углеводороды с одним кольцом в молекуле и длинной неразветвленной боковой цепочкой. Наиболее низкие цетановые числа имеют ароматические углеводороды.