Vademecum

Liczba cetanowa jest miarą zdolności paliwa do samozapłonu sprężonej mieszanki paliwowo-powietrznej. Liczba cetanowa wpływa na łatwość rozruchu zimnego silnika, emisje gazów spalinowych oraz 'głośne' spalanie paliwa w cylindrze. Im większą LC ma dane paliwo, tym lepsza jest jego zdolność do samozapłonu i tym bardziej sprawny i regularny jest przebieg procesu spalania. Umownie dla cetanu, który charakteryzuje krótki okres opóźnienia samozapłonu przyjęto LC=100. Wartość LC paliw jest ściśle związana z ich budową chemiczną. Największe liczby cetanowe mają węglowodory parafinowe o dużej liczbie atomów węgla, posiadające długie, proste łańcuchy. Najmniejsze liczby cetanowe mają węglowodory aromatyczne.

Indeks cetanowy stosuje się do szacowania liczby cetanowej paliw przeznaczonych do silników z zapłonem samoczynnym, gdy nie jest dostępny silnik badawczy do bezpośredniego oznaczania tej właściwości lub gdy dostępna ilość próbki paliwa nie jest wystarczająca do wykonania testu silnikowego.
Indeks cetanowy obliczony jest matematycznie na podstawie równania czterech zmiennych wykonanych znormalizowanymi metodami badań: gęstości w temperaturze 15 °C i temperatury, w których oddestylowuje 10 % (V/V), 50 % (V/V) i 90 % (V/V) produktu (temperatury oddestylowania).
 

Gęstość jest wielkością charakteryzującą jakość paliw i pozwala na odróżnienie poszczególnych gatunków paliw. Jest to masa jednostki objętości wyrażona albo w kg na metr sześcienny, albo w gramach na mililitr w temperaturze 15°C przy ciśnieniu 101,325 kPa. Gęstość benzyny wpływa na proces dawkowania mieszanki. Ilość wagowa tzn. masa paliwa przepływającego przez otwory dyszy w jednostce czasu jest wprost proporcjonalna do jego gęstości. Gdy używana jest benzyna o większej gęstości, otrzymuje się bogatszą mieszankę i zużycie paliwa wzrasta.

Woda rozproszona w paliwie w postaci emulsji nie stanowi poważnego niebezpieczeństwa dla pracy pomp wtryskowych i wtryskiwaczy w okresie letnim. Natomiast stosowanie zawodnionego paliwa zimą, w temp. poniżej 0°C jest szczególnie niebezpieczne, ponieważ woda krzepnie, tworząc kryształki lodu, które osiadają na siatce filtru i zatykają jej oczka. W konsekwencji dopływ paliwa do cylindrów zostaje przerwany.

Siarka ma duży wpływ na wielkość i rodzaj emisji spalin z samochodu oraz własności korozyjne paliwa. Siarka niszczy katalizator obniżając jego wydajność i sprawność. Obniżenie jej zawartości wpływa na zmniejszenie ilości szkodliwych substancji w spalinach samochodu.

Generalnie węglowodory aromatyczne, do których zaliczany jest benzen, są związkami korzystnie wpływającymi na podniesienie liczby oktanowej. Benzen ma liczbę oktanową 97. Z drugiej jednak strony benzen jest substancją bardzo toksyczną i wiadomo, że posiada właściwości kancerogenne. Aktualnie stosowanie benzenu, wszędzie tam gdzie to tylko możliwe, jest ograniczone lub całkowicie eliminowane. Inną niekorzystną cechą benzenu jest jego skłonność do wydzielania podczas spalania nadmiernych ilości koksu i sadzy.

Dodatek ołowiu do benzyny przeciwdziała jej nieprawidłowemu spalaniu, przez co zwiększa jej liczbę oktanową. Z drugiej strony, ołów bardzo niekorzystnie wpływa na katalityczne dopalacze spalin powodując ich zniszczenie. Związki ołowiu obecne w paliwie i spalinach wpływają również negatywnie na środowisko naturalne i zdrowie człowieka. Aktualnie stosowanie benzyn zawierających związki ołowiu jest w otwartym obrocie zabronione Rozporządzeniem Ministra Gospodarki. Dopuszcza się tylko do obrotu benzyny bezołowiowe, tzn. zawierające nie więcej niż 5 mg/l ołowiu.

Świadczy o trwałości paliw, czyli ich odporności na procesy chemiczne zachodzące podczas magazynowania, takie jak utlenianie i polimeryzacja. W wyniku niepożądanych procesów powstają między innymi polimery, co w ostateczności prowadzi do powstawania żywic i substancji kwasowych. Najmniej odporne na zmiany składu podczas przechowywania są benzyny pochodzące z krakowania, zawierające węglowodory nienasycone. Okres indukcyjny służy do oceny podatności benzyn na utlenianie. Im dłuższy jest okres indukcyjny danego paliwa, tym większa jest jego odporność i tym dłużej można je przechowywać bez obawy wytrącania się osadów.

Intensywność tworzenia osadów w układzie zasilania i w komorze spalania zależy od zawartości w paliwie węglowodorów nienasyconych i aromatycznych. Podstawowym wskaźnikiem oceniającym skłonności paliwa do tworzenia osadów jest zawartość żywic. Ciężkie węglowodory i związki tlenowe wchodzące w skład żywic, nie mogąc odparować w mieszance z powietrzem, osadzają się na ściankach elementów układu paliwowego. W strefie wysokich temperatur (zawory, denko tłoka, komora spalania itp.) osady stopniowo wypalają się prowadząc do powstawania tzw. nagarów.

Węglowodory, z których składa się paliwo, nie działają korodująco na metale. Korozję metali wywołują inne rodzaje związków chemicznych znajdujących się w paliwie, są to: związki siarki, kwasy organiczne oraz nieorganiczne kwasy i zasady, rozpuszczalne w wodzie. Najbardziej agresywne korozyjnie są aktywne związki siarki (np. wolna siarka, siarkowodór), szczególnie w obecności wody. Obecność każdego z czynników korozyjnych jest niedopuszczalna powyżej pewnego, względnie niskiego stężenia. Obecność aktywnych związków siarki identyfikowana jest poprzez wykonanie badania działania korodującego na płytkach miedzi.

Z punktu widzenia zdolności benzyn do spalania bezstykowego obecność tych związków jest bardzo korzystna, gdyż posiadają one bardzo wysokie liczby oktanowe. Duża zawartość ich ma również istotny negatywny wpływ na skłonności do tworzenia żywic.

Wprowadzenie alkoholi i eterów do paliw jest z wielu względów korzystne. Związki te podwyższają liczbę oktanową i korzystnie wpływają na proces spalania. Szczególnie korzystny jest eter etylo-tert-butylowy (ETBE) dobrze mieszający się z benzyną. Wprowadzenie alkoholi bardzo łatwo chłonących wodę może prowadzić do rozdziału faz. W przypadku takiego rozdziału do cięższej wodnej warstwy przechodzi część alkoholi, a także niektóre dodatki uszlachetniające, co powoduje, że właściwości tworzącej górną warstwę benzyny mogą okazać się dużo mniej satysfakcjonujące niż właściwości produktu przed rozdziałem. Rozwarstwienie powoduje obniżenie wartości liczby oktanowej. Zawartość lekkich alkoholi wpływa na wzrost emisji lekkich węglowodorów do atmosfery, tworzenie niestabilnych mieszanin z benzyną, zwiększa korozyjność benzyn.

Prężność par, obok składu frakcyjnego, jest drugim ważnym parametrem oceny lotności benzyny. Z punktu widzenia łatwości rozruchu silnika należałoby zasilać go paliwem lotnym o wysokiej prężności par. Jednak stosowanie bardzo lotnych benzyn zwiększa zdolność paliwa do powstawania korków parowych. W efekcie przez układ zasilania podawana jest mieszanina składająca się z benzyny w postaci cieczy oraz jej pary z niedużą ilością powietrza. Wagowo ilość dopływającej benzyny szybko się zmniejsza, co zaburza proces spalania, silnik zaczyna dławić się i może się zatrzymać. Aby pogodzić te dwie sprzeczności (łatwość rozruchu w niskiej temperaturze) oraz tworzenie korków parowych w gorących miesiącach letnich, tak dobiera się skład frakcyjny benzyny letniej, aby prężność par nasyconych nie przewyższała 60 kPa. Dla miesięcy zimowych prężność par wynosi zaś maksimum 90 kPa. Podobną funkcję pełni indeks lotności.