§ 21. 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 строение которого СНз— СН₂—СН₂...СН₂—СН₃. 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 C_1oH₇CH₃, имеющий структурную фор­мулу

сн сн

сн сн

α-метилнафталин принят второй составляющей эталон­ной смеси. Склонность его к

самовоспламенению оцени­вают в 0 единиц.

Це тановым 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 ИТ9-3, 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 ИТ9-3 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 с 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.