A Dízel Cetánszám Fontossága és Hatása a Motor Teljesítményére
A dízelmotorok évtizedek óta a modern közlekedés és ipar gerincét képezik, hatékonyságuk és robusztusságuk révén elengedhetetlenek a személyszállítástól kezdve a teherszállításon át a mezőgazdaságig. Ezen motorok optimális működéséhez azonban nem csupán a mechanikai tervezés, hanem az üzemanyag minősége is alapvető fontosságú. A dízel üzemanyagok egyik legkritikusabb paramétere a cetánszám, amely közvetlenül befolyásolja az égés minőségét és ezáltal a motor teljesítményét, élettartamát és károsanyag-kibocsátását. Az üzemanyag minőségének megértése és a cetánszám mögötti tudomány megismerése kulcsfontosságú mind a járműtulajdonosok, mind a flottakezelők, mind pedig az üzemanyag-fejlesztők számára.
Egy magasabb cetánszámú dízel üzemanyag nem csupán elméleti előnyöket kínál; a gyakorlatban jobb hidegindítást, simább járást, alacsonyabb zajszintet és kevesebb károsanyag-kibocsátást eredményezhet.
Mi is az a cetánszám?
A cetánszám (CN) a dízel üzemanyagok azon tulajdonságát fejezi ki, hogy milyen gyorsan és milyen mértékben képesek öngyulladni a sűrítés hatására fellépő magas hőmérsékleten és nyomáson a dízelmotor hengerében. Más szóval, ez az érték az öngyulladási hajlam mértéke. Az öngyulladási hajlam rendkívül fontos a dízelmotorok működése szempontjából, mivel ezek a motorok nem gyújtógyertyával, hanem a sűrített levegő hőjével gyújtják meg az üzemanyagot. A befecskendezett dízelnek gyorsan és egyenletesen kell égésbe lépnie, hogy a motor hatékonyan és simán működjön.
A cetánszám skálája két referenciaanyagon alapul: az egyik a n-cetán (n-hexadekán), amelynek cetánszámát 100-nak definiálták, mivel rendkívül könnyen öngyullad. A másik referenciaanyag az alfa-metilnaftalin (vagy újabban a heptametilnonán), amelynek cetánszámát 0-nak határozták meg, mivel nagyon nehezen gyullad meg.
A cetánszám nem tévesztendő össze az oktánszámmal, amely a benzinmotoroknál a kopogásállóságot jelzi. Míg a benzinmotoroknál a magas oktánszám a nem kívánt, idő előtti öngyulladás elkerülését szolgálja, addig a dízelmotoroknál a magas cetánszám a kívánt, gyors és kontrollált öngyulladást segíti elő.
Útmutató a Nissan Terrano 2700 dízel vezérléséhez
A dízelmotor hengerében lezajló égés egy komplex fizikai-kémiai folyamat, amely több fázisra osztható. Amikor a dízel üzemanyagot a befecskendezők porlasztva a sűrített, forró levegőbe juttatják, nem gyullad meg azonnal. Van egy rövid időtartam, az úgynevezett gyulladási késedelem (ignition delay), amely alatt az üzemanyag cseppjei felmelegszenek, elpárolognak, keverednek a levegővel, és megkezdődik a kémiai reakciósorozat, ami végül az öngyulladáshoz vezet.
Egy magas cetánszámú üzemanyag esetén a gyulladási késedelem rövid, ami azt jelenti, hogy az üzemanyag gyorsan és egyenletesen gyullad meg a befecskendezés után. Ez kontrolláltabb égési folyamatot eredményez, ahol az üzemanyag fokozatosan ég el, elkerülve a hirtelen nyomásnövekedést.
Ezzel szemben egy alacsony cetánszámú üzemanyag hosszú gyulladási késedelmet okoz. Ez idő alatt több üzemanyag halmozódik fel a hengerben, mielőtt az égés megkezdődik. Amikor végül begyullad, egyidejűleg nagy mennyiségű üzemanyag ég el, ami hirtelen és meredek nyomásnövekedést okoz.
A modern dízelmotorok, különösen a Common Rail rendszerekkel szereltek, rendkívül precízen szabályozzák a befecskendezés időzítését és mennyiségét. Ezek a rendszerek a lehető legrövidebb gyulladási késedelmet igénylik a tökéletes égés eléréséhez.
A cetánszám hatása a motor működésére
A cetánszám nem csupán egy technikai specifikáció, hanem a dízelmotorok működésének számos aspektusára kiható, rendkívül fontos paraméter. A hidegindítás az egyik legkritikusabb terület, ahol a cetánszám jelentősége megmutatkozik. Alacsony hőmérsékleten a sűrítés során elért hőmérséklet is alacsonyabb lehet, ami megnehezíti az üzemanyag öngyulladását. Egy magasabb cetánszámú üzemanyag gyorsabban és megbízhatóbban gyullad meg hideg motor esetén is, csökkentve az indítózási időt és a motor indításakor fellépő terhelést.
Dízel üzemanyag összehasonlítás
Az alacsony cetánszámú üzemanyagok által okozott hosszú gyulladási késedelem és az ezt követő hirtelen égés a dízelmotorok jellegzetes, kemény, „kopogó” hangját eredményezi. Ez a zaj nem csupán kellemetlen, hanem a motor alkatrészeire is nagyobb mechanikai terhelést ró.
„A cetánszám a dízelmotorok csendes és hatékony működésének egyik alapköve.
Bár a cetánszám közvetlenül nem befolyásolja az üzemanyag energiaértékét, az égés minőségén keresztül giere hatással van a motor teljesítményére és hatékonyságára. A gyors és teljes égés több energiát szabadít fel, ami jobb teljesítményt és nyomatékot eredményez.
A cetánszám közvetlenül befolyásolja a dízelmotorok károsanyag-kibocsátását. A nem optimális égés, különösen az alacsony cetánszámú üzemanyagok esetén, növeli a korom (részecskék, PM) és a nitrogén-oxidok (NOx) kibocsátását. A gyorsabb és teljesebb égés, amit a magasabb cetánszám biztosít, hozzájárul a koromképződés csökkentéséhez és optimalizálja az égési hőmérsékletet, ami segíthet a NOx kibocsátás szabályozásában is.
A motor élettartama szempontjából is kiemelten fontos a megfelelő cetánszám. A hosszan tartó, kopogásos égés, amit az alacsony cetánszám okoz, extra mechanikai terhelést jelent a motor belső alkatrészei számára (dugattyúk, hajtókarok, főtengely). Ez hosszú távon gyorsabb kopáshoz, meghibásodásokhoz és drága javításokhoz vezethet.
Üzemanyagtank méret - Smart Forfour 454
A dízel üzemanyag cetánszámának ingadozása jelentős hatással van a motor működésére. Dízel-kopogás: A jellegzetes, kemény, csattogó motorhang, amely a hirtelen, robbanásszerű égés következménye.
Fontos megjegyezni, hogy bár a magas cetánszám előnyös, egy bizonyos érték felett (pl. 70-80) már nem feltétlenül jár további jelentős javulással, és gazdaságilag sem indokolt.
A cetánszám mérése
A cetánszám meghatározása nem egy egyszerű laboratóriumi analízis, hanem egy speciális, standardizált motoros teszt segítségével történik, amely a valós motorban zajló égési folyamatokat szimulálja. A cetánszám mérésére egy speciálisan tervezett CFR (Cooperative Fuel Research) motort használnak. Ez egy egyhengeres, változtatható kompressziójú dízelmotor, amelynek működési paraméterei (fordulatszám, befecskendezési időzítés, levegőhőmérséklet) szigorúan szabályozottak.
A mérési folyamat során a vizsgálandó dízel üzemanyagot befecskendezik a CFR motorba, és meghatározzák a gyulladási késedelmet. Ezt követően két referencia üzemanyag keverékét használják: az egyik az n-cetán (CN=100), a másik az alfa-metilnaftalin (CN=0), vagy újabban a heptametilnonán (CN=15). A két referencia üzemanyag különböző arányú keverékeit addig tesztelik, amíg egy olyan keveréket nem találnak, amelynek gyulladási késedelme megegyezik a vizsgálandó üzemanyagéval.
„A cetánszám mérése nem kémiai analízis, hanem egy motoros teljesítményteszt.
Mivel a motoros teszt költséges és időigényes, gyakran használnak gyorsabb, analitikai módszereket is a cetánszám becslésére. Az egyik ilyen a cetán index, amelyet az üzemanyag sűrűsége és desztillációs görbéje alapján számítanak ki. Ez egy matematikai modell, amely korrelál a tényleges cetánszámmal, de nem azonos vele.
Egy másik modern módszer az induktív cetánszám (ICI) vagy számított cetánszám (CCI), amelyet infravörös spektroszkópiával és más fizikai paraméterek mérésével határoznak meg.
A cetánszám mérésének pontossága és megbízhatósága létfontosságú az üzemanyag minőségének ellenőrzéséhez és a szabványok betartásához.
A dízel üzemanyag kémiai összetétele és a cetánszám
A dízel üzemanyag nem egyetlen kémiai vegyület, hanem szénhidrogének komplex keveréke, amelyek különböző típusúak és méretűek.
- Paraffinok (alkánok): Ezek egyenes láncú vagy enyhén elágazó telített szénhidrogének. Az egyenes láncú paraffinok, mint például az n-cetán, kiváló öngyulladási hajlammal rendelkeznek, így magas cetánszámot biztosítanak.
- Naftének (cikloalkánok): Gyűrűs telített szénhidrogének.
- Aromások: Benzolgyűrűt tartalmazó szénhidrogének. Ezek általában alacsony cetánszámú komponensek, mivel a gyűrűs szerkezet stabilabbá teszi őket, és nehezebben gyulladnak meg.
- Olefinek (alkének): Telítetlen szénhidrogének, amelyek szén-szén kettős kötést tartalmaznak.
A nyersolaj eredete alapvetően meghatározza annak kémiai összetételét. Különböző olajmezőkről származó nyersolajok eltérő arányban tartalmaznak paraffinokat, nafténeket és aromásokat.
A finomítási folyamatok is jelentős hatással vannak a végtermék cetánszámára. A nyersolajat frakcionált desztillációnak vetik alá, ahol a dízel frakciót gyűjtik. Ezt követően különböző másodlagos eljárásokra (pl. hidrokrakkolás, izomerizáció) kerülhet sor, amelyek célja a termék minőségének javítása, például a kénvegyületek eltávolítása vagy az aromás tartalom csökkentése. Ezek a folyamatok befolyásolhatják a szénhidrogén-összetételt és ezáltal a cetánszámot is.
Cetánszám növelő adalékok
Az üzemanyag cetánszámát nem csak a nyersolaj összetétele és a finomítási eljárások befolyásolják, hanem speciális adalékanyagokkal is módosítható. A leggyakrabban használt cetánszámnövelő adalékok a nitrát-észterek, különösen az alkil-nitrátok, mint például a 2-etilhexil-nitrát.
Ezek a vegyületek kémiailag úgy működnek, hogy alacsonyabb hőmérsékleten bomlanak le, mint a dízel üzemanyag szénhidrogénjei, és ennek során szabad gyököket termelnek. Ezek a szabad gyökök felgyorsítják a dízel üzemanyag oxidációját és égését, lényegében csökkentve a gyulladási késedelmet. Az adalékok hozzáadása viszonylag kis mennyiségben is jelentős cetánszám-növekedést eredményezhet.
Mikor lehet szükség cetánszám növelésre?
- Alacsony minőségű üzemanyag esetén: Ha az alap dízel üzemanyag cetánszáma éppen csak eléri a szabványban előírt minimumot, vagy annál alacsonyabb (pl.
- Hideg éghajlaton és téli körülmények között: Ahogy korábban említettük, a magasabb cetánszám megkönnyíti a hidegindítást.
- Idősebb dízelmotoroknál: A régebbi motorok hajlamosabbak lehetnek a kopogásra és a nem hatékony égésre, különösen ha az üzemanyag minősége nem optimális.
- Prémium dízel üzemanyagok: A prémium üzemanyagok általában magasabb cetánszámmal rendelkeznek (gyakran 55-60 között), amelyet részben cetánszámnövelő adalékok hozzáadásával érnek el.
- Mezőgazdasági és ipari gépek: Ezek a gépek gyakran szélsőséges körülmények között üzemelnek, és a megbízható indítás és működés kulcsfontosságú.
Bár a cetánszámnövelők hasznosak, fontos figyelembe venni, hogy a túlzott használatuk nem feltétlenül jár további előnyökkel. Egy bizonyos cetánszám felett a motor már nem profitál jelentősen a további emelkedésből. Emellett, mindig megbízható forrásból származó, minőségi adalékokat válasszunk, és tartsuk be a gyártó ajánlásait az adagolásra vonatkozóan.
A modern dízelmotorok és a cetánszám kapcsolata
Az elmúlt évtizedekben a dízelmotor-technológia hatalmas fejlődésen ment keresztül, különösen a károsanyag-kibocsátási normák szigorodása és a hatékonysági követelmények növekedése miatt. A modern dízelmotorok, mint a Common Rail rendszerekkel szereltek, sokkal kifinomultabbak és érzékenyebbek az üzemanyag minőségére, mint elődeik.
A Common Rail (közös nyomócsöves) rendszerek forradalmasították a dízelmotorokat. Ezek a rendszerek rendkívül magas nyomáson (akár 2500 bar vagy több) tárolják az üzemanyagot egy közös csőben, ahonnan elektronikusan vezérelt befecskendezők juttatják azt a hengerekbe. A Common Rail rendszerek pontossága miatt a rövid és stabil gyulladási késedelem elengedhetetlen.
Ha a cetánszám alacsony, a hosszú késedelem megzavarhatja a befecskendezési stratégiát, ami rosszabb égést, növekedett zajt és károsanyag-kibocsátást eredményez.
A Common Rail rendszereken belül a piezoelektromos befecskendezők még gyorsabb és precízebb befecskendezést tesznek lehetővé, mint a hagyományos mágnesszelepesek. Ez a technológia támogatja a többfázisú befecskendezést, ahol egy égési ciklus alatt akár 7-9 apró befecskendezés is történhet. Az előbefecskendezések célja a henger előmelegítése és a nyomásfelépülés lassítása, míg az utóbefecskendezések a koromképződés csökkentését és a kipufogógáz-kezelő rendszerek (pl. Ezek a kifinomult stratégiák csak akkor működnek optimálisan, ha az üzemanyag öngyulladási hajlama kiszámítható és gyors.
A modern dízelmotorok károsanyag-kibocsátásának csökkentésére olyan rendszereket alkalmaznak, mint a dízel részecskeszűrő (DPF) a korom eltávolítására, és a szelektív katalitikus redukció (SCR) az NOx csökkentésére (AdBlue használatával).
A magasabb cetánszámú üzemanyag tisztább égést biztosít, ami kevesebb koromképződést eredményez. Ez nemcsak a DPF élettartamát növeli, hanem a regenerációs ciklusok gyakoriságát és intenzitását is csökkentheti, ami üzemanyag-megtakarítást jelent.
Összességében a modern dízelmotorok megkövetelik a magas cetánszámú, jó minőségű üzemanyagot, hogy a tervezett hatékonysággal, tisztasággal és megbízhatósággal működhessenek.
Egyéb fontos üzemanyag tulajdonságok
A dízel üzemanyag minőségét nem csupán a cetánszám határozza meg, hanem számos más fizikai és kémiai tulajdonság is.
A sűrűség (általában kg/m³-ben kifejezve) befolyásolja az üzemanyag energiaértékét térfogategységre vetítve. A magasabb sűrűség általában több energiát jelent, de a befecskendezők térfogatra kalibráltak. A sűrűség befolyásolja a porlasztást is: a túl nagy sűrűségű üzemanyag nehezebben porlad, a túl alacsony sűrűségű pedig kevésbé hatékonyan éghet.
A viszkozitás (folyékonyság) kulcsfontosságú a befecskendező rendszer működése szempontjából. Az üzemanyag kenőképességét és a befecskendezők pontos működését egyaránt befolyásolja. Ha az üzemanyag túl viszkózus, nehezen pumpálható és porlasztható. Ha túl alacsony a viszkozitása, romlik a kenőképesség, ami a befecskendezők kopásához vezethet. Az optimális viszkozitás biztosítja a megfelelő porlasztást és a rendszer elemeinek kenését.
A kenőképesség különösen fontos a modern, nagy nyomású befecskendező rendszerekben, ahol az üzemanyag egyben kenőanyagként is funkcionál. A kénszegény dízel üzemanyagok bevezetése (a környezetvédelmi előírások miatt) csökkentette az üzemanyag természetes kenőképességét, ezért adalékokkal kell biztosítani a megfelelő szintet. A rossz kenőképesség a befecskendezők és a nagynyomású szivattyú idő előtti kopásához vezet.
A kéntartalom mára rendkívül alacsonyra csökkent a dízel üzemanyagokban a környezetvédelmi előírások (pl. Euro 5, Euro 6) miatt. A kénvegyületek égése során kén-dioxid (SO₂) keletkezik, amely savas esőket okoz és károsítja a katalizátorokat. A kéntartalom csökkentése befolyásolta a finomítási folyamatokat, ami közvetetten hatással lehetett az üzemanyag szénhidrogén-összetételére és így a cetánszámra is.
A felhősödési pont (cloud point) az a hőmérséklet, amelyen az üzemanyagban paraffinkristályok kezdenek kiválni, zavarossá téve azt. A dermedéspont (pour point) pedig az a hőmérséklet, amelyen az üzemanyag már nem folyékony, és nem pumpálható. Ezek a paraméterek a téli üzemeltetés szempontjából kritikusak, mivel befolyásolják az üzemanyagszűrők eltömődését és az üzemanyagrendszer működését hidegben.
Bár a paraffintartalom magas cetánszámot eredményez, a túlzott paraffintartalom alacsony felhősödési és dermedéspontot okozhat. Ezen tulajdonságok együttes optimalizálása a modern üzemanyag-fejlesztés egyik legnagyobb kihívása.
Az üzemanyagok minőségét és összetételét szigorú nemzetközi és regionális szabványok szabályozzák.
OMV MaxxMotion Diesel - A minőség garanciája
Az OMV MaxxMotion Diesel cetánszáma 55, ami a szabvány diesel üzemanyagokénál magasabb. A cetánszám fontos paraméter, ami a motor égési folyamatának minőségét jellemzi. Az égés minősége nagyban befolyásolja a károsanyag kibocsátást, a zajszintet, és az energiafelhasználást.
Az OMV MaxxMotion Diesel eltávolítja a lerakódásokat az üzemanyag injektorokból és megakadályozza az újabb lerakódások képződését. Folyamatos használata a motor teljes élettartama alatt megakadályozza, hogy az veszítsen erejéből.
Az OMV MaxxMotion Diesel magasabb, 55-ös cetánszáma rövidebb gyújtási késleltetéshez vezet, ami teljesebb égési folyamatot és alacsonyabb hengernyomást eredményez. Az innovatív összetételének köszönhetően megakadályozza az üzemanyag okozta korrózió kialakulását a motor különböző részeiben, az üzemanyag befecskendező rendszerben és az üzemanyag tartályban.
Az OMV MaxxMotion üzemanyagok használata eltávolítja a lerakódások akár 96%-át a motorból. *Az előnyöket a gépjármű, a vezetési szokások és a motor műszaki állapota befolyásolja. Tájékoztató!
Az OMV MaxxMotion Diesel használatával a teljes üzemanyag rendszer 100%-os védelemben részesül a korrózióval szemben. Az OMV MaxxMotion Diesel nemcsak megtisztítja motorját, de tisztán is tartja azt.
Az OMV MaxxMotion Diesel a nyáron megszokott kiemelkedő teljesítményt nyújtja Önnek egész télen akár -40 °C-ig. Használatával a motor még a kemény téli körülmények között is védelem alatt áll.