2004.09.13.

8-1

Dr. Emőd István

•Cetánszám, cetánindexA 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-metil-naftalinból (cetánszáma=0) állószénhidrogén elegy gyulladási hajlamával. Azonos gyulladási hajlam esetén az összehasonlító elegy térfogatszázalékban mért cetántartalma adja meg a vizsgált gázolaj cetánszámát.

Cetánszám

α-metil-naftalin (C11H10)

cetán (C16H34)

2004.09.13.

8-2

Dr. Emőd István

A cetánszám mérése

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, párologtatóhűtéssel. 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.

2004.09.13.

8-3

Dr. Emőd István

A cetánszám mérése II.

A mérési folyamat a következő:1. A fordulatszámot 1000 1/min-re, a

tüzelőanyag-áramot 20 cm3/150 s ± 5 %-ra állítják be. A befecskendezés kezdetét FHP előtti 20 °-ra állítják, a levegőáram vezérlő pillangószelep-pel 20 °-os gyulladási késedelmet állítanak be.

2. A depressziómérő állását leolvassák.

∆p

3. Ugyanezt a mérést két különböző cetán/α-metil-naftalinkeverékkel 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.

2004.09.13.

8-4

Dr. Emőd István

A cetánindex

Mivel a cetánszám meghatározása bonyolult és időigényes vizsgálat, bevezették a cetánindexfogalmát. A cetánindex a gázolaj egyéb tulajdonságaiból – sűrűség, desztillációs tulajdonságok – számítással meghatározott, a gyulladási hajlamra jellemző mérőszám.

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.

( )22 lg803,97544.074,744416,164174,454 ttCI ⋅+⋅−⋅+⋅−= ρρ

2004.09.13.

8-5

Dr. Emőd István

A cetánszám hatása a motor üzemére

A cetánszám befolyásolja • a motor indíthatóságát• a motorjárás

keménységét• az égési csúcsnyomást• a tüzelőanyag-

fogyasztást• a füstgázhőmérsékletet• a lerakódásokat• a motor füstölését

dp/dα

2004.09.13.

8-6

Dr. Emőd István

Sűrűség

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 hidegfelhasználásijellemzők.

2004.09.13.

8-7

Dr. Emőd IstvánHidegfelhasználási

tulajdonságok: zavarosodáspont, CFPP

• 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 hidegfelhasználásitulajdonságok javítására használnak folyásjavító adalékokat.Ezek hatásmechanizmusa abban áll, hogy a keletkező paraffin kristályok növekedését gátolják.

• Egyes társaságok használnak ún. paraffindiszpergátoradalékokat is, ezek feladata a korlátozott méretű paraffin kristályok kiülepedésének megakadályozása.

2004.09.13.

8-8

Dr. Emőd István

Kéntartalom

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

2004.09.13.

8-9

Dr. Emőd István

Motorhajtóanyagok kéntartalmának határértékei

2004.09.13.

8-10

Dr. Emőd István

Aromástartalom

A gázolajok aromástartalmának, különösen a policiklikus aromások mennyiségének csökkenésével jelentősen csökken a dízelgépjárművek részecske kibocsátása és ezen belül az erősen rákkeltő hatásúpoliciklikus aromások mennyisége. Az EU előírások maximálják a gázolajok többgyűrűs aromás szénhidrogén-tartalmát, ennek bevezetése a jövőben Magyarországon is várható.

2004.09.13.

8-11

Dr. Emőd István

Korróziós tulajdonságok

• A gázolajok a forgalmazás és a felhasználás során érintkeznek a szállító eszközök és a gépjárművek szerkezeti anyagaival, ezért megfelelő korróziógátlóhatás 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.

2004.09.13.

8-12

Dr. Emőd István

Kenési tulajdonságok

• A dízel gázolajok megfelelő kenési tulajdonságainak fontos jelentősége van a motorok befecskendezőszivattyúinak 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 korszerűkenőképesség-javító adalékok használatával lehet elérni.

2004.09.13.

8-13

Dr. Emőd István

Viszkozitás, kenőképesség

• 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 LubricityEvaluator) módszerrel lehet meghatározni.

Az EU-ban és Magyarországon a HFRR módszer (ISO 12156-1) az előírás, a megengedett kopásérték 460 µm.

2004.09.13.

8-14

Dr. Emőd István

HFFR kenőképesség-vizsgálat

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

O6

200 g

2004.09.13.

8-15

Dr. Emőd István

SRV kenőképesség-vizsgálat

• 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

2004.09.13.

8-16

Dr. Emőd István

BOCLE kenőképesség-vizsgálat

• terhelésnövelés percenként

• súrlódásnövekedés kezdete min. 3100 g

• terhelés 500…5000 g• fordulatszám 535/perc• hőmérséklet 25° C• olajminta 50 ml

2004.09.13.

8-17

Dr. Emőd István

Desztillációs tulajdonságok

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.

2004.09.13.

8-18

Dr. Emőd István

Gázolajok stabilitása

• 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 kokszszerűlerakódások 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.

2004.09.13.

8-19

Dr. Emőd István

Gázolaj szabvány

MSZ 1627 MSZ EN 590

Sűrűség 15 °C-on, kg/mm3 820-860 820-845 kipufogógáz, teljesítmény, fogyasztás

Cetánszám, legalább - 51

Cetánindex, legalább - 48 46

indÍtási és égési tulajdonságok, károsanyag- és zajkibocsátás

Desztillációs jellemzők: Átdesztillált mennyiség, % (v/v)

250 °C-ig, legfeljebb 65 65

350 °C-ig, legalább

v/v %

85 85

95 %-os pont, legfeljebb °C 360

kipufogógáz, lerakódások

Kinematikai viszkozitás, mm2/s 20 °C-on 3,0-8,0 40 °-on 2,0-4,5 párolgás, porlasztás, kenés

nyáron +5 nyáron +5 Hidegszűrhetőségi határhőmérséklet (CFFP)*, legfeljebb °C

télen -15 télen -20

hidegüzem

Conradson-szám 10 (v/v) %-os lepárlási maradékból, legfeljebb m/m % 0,1 lerakódások az égéstérben

Lobbanáspont (PM), legalább °C 55 55 biztonság

Kéntartalom, legfeljebb mg/kg 500 350 korrózió, részecskekibocsátás, katalizátor

Korróziós hatás rézlemezen, korróziós fokozat, legfeljebb 1b 1b

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