•Cetánszám, cetánindex A gázolajok gyulladási készségét jellemző tulajdonság. A cetánszámot speciális vizsgáló-motorban határozzák meg amely során a vizsgált gázolaj gyulladási hajlamát összehasonlítják cetánból (cetánszáma=100) és α-metilnaftalinból (cetánszáma=0) álló szénhidrogén elegy gyulladási hajlamával. Azonos gyulladási hajlam esetén az összehasonlító elegy térfogatszázalékban mért cetán tartalma adja meg a vizsgált gázolaj cetánszámát.
α-metil-naftalin (C11H10)
cetán (C16H34)
Dr. Emőd István
Cetánszám
2004.09.13. 8-1
A cetán-számot szabványos egyhengeres vizsgálómotoron (pl. CFR, BASF), állandó gyulladási késedelemmel és változtatott sűrítési nyomással (de nem sűrítési viszonnyal!) határozzák meg. A vizsgálómotor főbb adatai: egyhengeres, örvénykamrás dízelmotor, párologtató hűtéssel. Furata 95 mm, lökete 120 mm, lökettérfogata 850 cm3.
A sűrítési arány állandó, ε = 18,5. A tüzelőanyag-ellátás két, választható kalibrált mérőedény valamelyikéből történik, az adagolószivattyú szállítási mennyisége pontosan beállítható. A befecskendezés kezdetét a porlasztótű mozgását érzékelő induktív útadó, az égés kezdetét a hengerfejben lévő induktív adó jelzi, a két adó jele közti időtartam a gyulladási késedelem. A szívócsőben Venturi-csöves áramlásmérő van, melynek legszűkebb keresztmetszetéhez depressziómérő csatlakozik. Az áramlásmérő után állítható pillangószelep van, amivel a beszívott levegő mennyisége és így a hengernyomás változtatható. Kisebb hengernyomás nagyobb gyulladási késedelmet okoz. Dr. Emőd István
A cetánszám mérése
2004.09.13. 8-2
A mérési folyamat a következő:
tüzelőanyag-áramot 20 cm3/150 s ± 5 %-ra állítják be. A befecskendezés kezdetét FHP előtti 20 °-ra állítják, a levegőáram vezérlő pillangószeleppel 20 °-os gyulladási késedelmet állítanak be. 2. A depressziómérő állását leolvassák.
∆p
1. A fordulatszámot 1000 1/min-re, a
3. Ugyanezt a mérést két különböző cetán/α-metil-naftalin keverékkel is elvégzik. Ezeket a keverékeket úgy választják meg, hogy közrefogják a vizsgálandó keveréket és egymástól 5 cetánszámértékkel kisebbel térjenek el. 4. A cetánszám-depresszió diagramból interpolálással határozható meg a gázolaj cetánszáma. Dr. Emőd István
A cetánszám mérése II.
2004.09.13. 8-3
Mivel a cetánszám meghatározása bonyolult és időigényes vizsgálat, bevezették a cetánindex fogalmát. A cetánindex a gázolaj egyéb tulajdonságaiból – sűrűség, desztillációs tulajdonságok – számítással meghatározott, a gyulladási hajlamra jellemző mérőszám. 2 2 CI = 454,74 − 1641,416 ⋅ ρ + 744,74 ⋅ ρ − 0.544 ⋅ t + 97,803 ⋅ (lg t ) a képletben
ρ a gázolaj sűrűsége 15 °C-on,
t a gázolaj középforrpontja (50 % elpárolgásához tartozó hőmérséklet)
•A cetánindex értéke cetánszámnövelő adalék hatására nem változik, ezért az adalék motorikus előnyét a cetánindex nem mutatja ki. Dr. Emőd István
A cetánindex
2004.09.13. 8-4
A cetánszám befolyásolja • a motor indíthatóságát • a motorjárás keménységét • az égési csúcsnyomást • a tüzelőanyagfogyasztást • a füstgázhőmérsékletet • a lerakódásokat • a motor füstölését
dp/dα
Dr. Emőd István
A cetánszám hatása a motor üzemére
2004.09.13. 8-5
A sűrűség az anyag tömegének és térfogatának hányadosa. A kőolajtermékek sűrűsége a hőmérséklettől jelentősen függ, ezért nagyon fontos a meghatározás hőmérséklete. 1992 óta 15 °C-on kell a kőolajiparban a sűrűséget meghatározni. A dízelmotorok adagolószivattyúja adott térfogatot fecskendez be, ezért ha nagyobb a hajtóanyag sűrűsége, nagyobb a bevitt energia és ezáltal a motor teljesítménye. A sűrűség növelésével azonban romlik a porlasztás minősége, nő a gépjármű emissziója, és kedvezőtlenül változnak a gázolajok egyéb alkalmazástechnikai tulajdonságai is, mint például a hidegfelhasználási jellemzők. Dr. Emőd István
Sűrűség
2004.09.13. 8-6
•
A zavarosodáspont az a hőmérséklet, amelynél a gázolajat a vizsgálati eljárás körülményei között lehűtve megkezdődik a paraffinok kiválása. A gázolaj zavarosodása nagyobb hideg esetén természetes jelenség, közvetlen üzemzavart nem okoz.
•
A CFPP (Cold Filter Plugging Point) az a legalacsonyabb hőmérséklet ahol a gázolaj a teszt körülményei között a vizsgálati szűrőn átszűrhető. A CFPP érték jobban megközelíti a gázolajok hidegben történő felhasználásának határát.
•
A téli gázolajok előállításánál a hidegfelhasználási tulajdonságok javítására használnak folyásjavító adalékokat. Ezek hatásmechanizmusa abban áll, hogy a keletkező paraffin kristályok növekedését gátolják.
•
Egyes társaságok használnak ún. paraffindiszpergátor adalékokat is, ezek feladata a korlátozott méretű paraffin kristályok kiülepedésének megakadályozása. Dr. Emőd István
Hidegfelhasználási tulajdonságok: zavarosodáspont, CFPP
2004.09.13. 8-7
A kőolajtermékek természetes alkotóeleme a kén. A gázolaj kéntartalmának csökkentését elsősorban a gépjárművek emissziójának csökkentése indokolja, kén-oxidok jelentősen terhelik a környezete (savas esők), de fontos korlátozásuk amiatt is, mert a katalizátoroknak ártanak ezek a vegyületek. A kéntartalom csökkentésével a gázolajok kenőképessége jelentősen csökken, a megfelelő kenőképességről adalékolással kell gondoskodni. Magyarországon:
1986-ig 1% (10000 ppm) 1986-tól 0,5 % (5000 ppm) 1997-től 0,05 % (500 pm) 2000-től 0,035 % (350 ppm) EU-országokbanban 2005-től 0,005 % (50 ppm) Kénmentesnek a 0,001 % (10 ppm) alatti kéntartalmat nevezik Dr. Emőd István
Kéntartalom
2004.09.13. 8-8
Dr. Emőd István
Motorhajtóanyagok kéntartalmának határértékei
2004.09.13. 8-9
A gázolajok aromástartalmának, különösen a policiklikus aromások mennyiségének csökkenésével jelentősen csökken a dízelgépjárművek részecske kibocsátása és ezen belül az erősen rákkeltő hatású policiklikus aromások mennyisége. Az EU előírások maximálják a gázolajok többgyűrűs aromás szénhidrogéntartalmát, ennek bevezetése a jövőben Magyarországon is várható. Dr. Emőd István
Aromástartalom
2004.09.13. 8-10
• A gázolajok a forgalmazás és a felhasználás során érintkeznek a szállító eszközök és a gépjárművek szerkezeti anyagaival, ezért megfelelő korróziógátló hatás szükséges. • A tiszta szénhidrogének nem korrozívak azonban a gázolajban előforduló aktív kenet tartalmazó és savas jellegű (pl. nafténsavak) vegyületek különösen a rézzel szemben okozhatnak korróziót. • A kémiai reakcióban keletkező vegyületek az üzemanyag ellátó rendszerben jelentős kopásokat okozhatnak. • A gázolajok korróziós tulajdonságainak javítására korróziós inhibitorokat alkalmaznak. Dr. Emőd István
Korróziós tulajdonságok
2004.09.13. 8-11
• A dízel gázolajok megfelelő kenési tulajdonságainak fontos jelentősége van a motorok befecskendező szivattyúinak kenésében. A kenési funkciókat a gázolajban lévő természetes anyagok látják el, mint pl. a poláris felületaktív anyagok, heteroatomot tartalmazó vegyületek (kén, nitrogén, oxigén) és heterociklusos aromások. Az utóbbi időben bekövetkezett minőségi változások, különösen a kéntartalom csökkentése nagymértékben rontották a gázolajok kenési tulajdonságait és ez a tendencia a további kéntartalom csökkentéssel még inkább fokozódik. A mai korszerű dízel hajtóanyagok megfelelő kenési tulajdonságait csak korszerű kenőképesség-javító adalékok használatával lehet elérni. Dr. Emőd István
Kenési tulajdonságok
2004.09.13. 8-12
• Gázolajok minősítésénél a kenőképességet a viszkozitással illetve a kopási tulajdonságokkal jellemzik. • A viszkozitás jelentősége a gázolajok esetében a porlaszthatóságban és a keverékképzésben van. •A gázolajok kenőképességét laboratóriumi • HFRR (High Frequency Reciprocating Rig) • SRV vagy • SLBOCLE (Scuffling Load Ball on Cylinder Lubricity Evaluator) módszerrel lehet meghatározni. Az EU-ban és Magyarországon a HFRR módszer (ISO 12156-1) az előírás, a megengedett kopásérték 460 µm. Dr. Emőd István
Viszkozitás, kenőképesség
2004.09.13. 8-13
200 g
O6
terhelés 200 g, frekvencia 50 Hz •időtartam 75 perc •hőmérséklet 60 °C •a tartály felülete 6 cm2 • a vizsgált mennyiség 2 ml
max. Φ460 µm
Dr. Emőd István
HFFR kenőképesség-vizsgálat
2004.09.13. 8-14
• • • • • •
terhelés 50 N/perc frekvencia 50 Hz hőmérséklet 110 °C löket 1 mm kenés 1 csepp/perc jellegzetes vizsgálati időtartam 20 perc
határérték: min. 750 N Dr. Emőd István
SRV kenőképesség-vizsgálat
2004.09.13. 8-15
• • • •
terhelés 500…5000 g fordulatszám 535/perc hőmérséklet 25° C olajminta 50 ml
• terhelésnövelés percenként • súrlódásnövekedés kezdete min. 3100 g Dr. Emőd István
BOCLE kenőképesség-vizsgálat
2004.09.13. 8-16
A gázolaj különböző szénhidrogének elegye. Ezért nem jellemezhető egyetlen forrásponttal, hanem forráspont tartománnyal vagy forráspont görbével. A gázolajok desztillációs tulajdonságait szabványos un. ASTM desztillációval határozzák meg az átdesztillált térfogat hányadokhoz tartozó hőmérsékletek megadásával. A gázolajok forráspont görbéjének tartománya és lefutása alapvetően befolyásolja az egyéb jellemzőket, mint pl. a sűrűség, viszkozitás, hidegviselkedési tulajdonságok, lobbanáspont. A gázolajok kezdő forrpontja szorosan összefügg a lobbanásponttal, ami elsősorban a tárolás szempontjából nagyon fontos biztonságtechnikai előírás. Dr. Emőd István
Desztillációs tulajdonságok
2004.09.13. 8-17
• A gázolajokban lévő reakcióképes vegyületek tárolás során oxidálódhatnak és polimerizálódhatnak aminek során oldhatatlan gyantaszerű vegyületek keletkezhetnek. Ezek jelentős mértékben hozzájárulhatnak üledékek kialakulásához, a szűrők eltömődéséhez és az égéstérbe kerülve kokszszerű lerakódások keletkezhetnek belőlük. A lerakódások csökkentik a motor teljesítményét és növelik az emissziót. • A gázolajok oxidációs stabilitásának növelésére adalékokat alkalmaznak, amelyek növelik a termék tárolási stabilitását és megakadályozzák a tüzelóanyag-ellátó rendszer műanyag alkatrészeinek roncsolódását. Dr. Emőd István
Gázolajok stabilitása
2004.09.13. 8-18
kg/mm3
Sűrűség 15 °C-on, Cetánszám, legalább
-
Cetánindex, legalább
-
MSZ 1627
MSZ EN 590
820-860
820-845
kipufogógáz, teljesítmény, fogyasztás indÍtási és égési tulajdonságok, károsanyag- és zajkibocsátás
51 48
46
Desztillációs jellemzők: Átdesztillált mennyiség, % (v/v)
kipufogógáz, lerakódások v/v %
250 °C-ig, legfeljebb 350 °C-ig, legalább 95 %-os pont, legfeljebb
65
65
85
85
°C 2
Kinematikai viszkozitás,
mm /s
Hidegszűrhetőségi határhőmérséklet (CFFP)*, legfeljebb Conradson-szám 10 (v/v) %-os lepárlási maradékból, legfeljebb Lobbanáspont (PM), legalább Kéntartalom, legfeljebb
°C
360 20 °C-on 3,0-8,0
40 °-on 2,0-4,5
nyáron +5
nyáron +5
télen -15
télen -20
hidegüzem
lerakódások az égéstérben
m/m %
0,1
°C
55
55
mg/kg
500
350
1b
1b
Korróziós hatás rézlemezen, korróziós fokozat, legfeljebb
párolgás, porlasztás, kenés
biztonság korrózió, részecskekibocsátás, katalizátor
Víztartalom, legfeljebb
mg/kg
nyomokban
200
korrózió
Oxidhamu, legfeljebb
m/m %
0,01
0,01
lerakódások az égéstérben
Aromásanyag tartalom
m/m %
nincs előírás
0,3
Károsanyag-kibocsátás
HFFR
µm
460
Dr. Emőd István
Gázolaj szabvány
2004.09.13. 8-19
