Αριθμός κετανίου

Ο αριθμός κετανίου είναι ένδειξη του πόσο άμεσα ξεκινάει ένα καύσιμο να αναφλέγεται υπό τις συνθήκες λειτουργίας ενός ντιζελοκινητήρα. Όσο υψηλότερος είναι ο αριθμός κετανίου, τόσο ευκολότερη είναι η ανάφλεξη.

Ένα καύσιμο με υψηλό αριθμό κετανίου αναφλέγεται σύντομα μετά τον ψεκασμό του πάνω στον κύλινδρο, συνεπώς έχει μικρό χρόνο καθυστέρησης ανάφλεξης. Αντιστοίχως, ένα καύσιμο με χαμηλό αριθμό κετανίου αντιστέκεται στην αυτανάφλεξη και έχει μεγαλύτερο χρόνο καθυστέρησης ανάφλεξης.

Παράγοντες που επηρεάζουν

Η φύση του καυσίμου είναι ένας σημαντικός παράγοντας για την μείωση της καθυστέρησης ανάφλεξης. Τα φυσικά χαρακτηριστικά όπως το ιξώδες, η πυκνότητα και το μέσο σημείο βρασμού επηρεάζουν. Επίσης σημαντική είναι η σύσταση των υδρογονανθράκων, εφόσον επηρεάζει τόσο τα φυσικά χαρακτηριστικά όσο και τα χαρακτηριστικά καύσης. Οι ευθείες παραφινικές αλυσίδες αναφλέγονται απευθείας υπό πίεση αλλά οι παραφίνες με διακλαδιζόμενες αλυσίδες και αρωματικά αντιδρούν με καθυστέρηση.

Μέθοδος μέτρησης

Η πρότυπη μέθοδος ASTM D613 (Standard Test Method for Ignition Quality of Diesel Fuels by the Cetane Method) περιλαμβάνει τη χρήση μιας πρότυπης μηχανής μονού κυλίνδρου με μεταβλητό λόγο συμπίεσης, χρησιμοποιώντας προδιαγεγραμμένη ροή καυσίμου και χρόνο ψεκασμού για το δείγμα καυσίμου και δύο καύσιμα αναφοράς με γνωστό αριθμό κετανίου. Ο λόγος συμπίεσης ρυθμίζεται για κάθε καύσιμο προκειμένου να προκαλέσει μια συγκεκριμένη καθυστέρηση ανάφλεξης και ο αριθμός κετανίου υπολογίζεται στο πλησιέστερο δέκατο μέσω γραμμικής παρεμβολής μεταξύ των τιμών λόγων συμπίεσης.

Η κλίμακα αριθμού κετανίου χρησιμοποίησε δύο πρωταρχικά καύσιμα αναφοράς: Το κανονικό κετάνιο (n-hexadecane) που έχει εξαιρετικές ιδιότητες ανάφλεξης και συνεπώς πολύ μικρή καθυστέρηση ανάφλεξης. Σε αυτό έχει δοθεί κατά παραδοχή η τιμή αριθμού κετανίου 100. Το δεύτερο καύσιμο αναφοράς ήταν το 1-μεθυλοναφθαλίνιο (α-methylnaphthalene) που έχει πολύ κακή ποιότητα καύσης και του έχει αποδοθεί ο αριθμός κετανίου 0.

Χημεία

Το κετάνιο είναι η ένωση με χημικό τύπο n-C₁₆H₃₄, που σύμφωνα με την ονοματολογία IUPAC ονομάζεται σήμερα δεκαεξάνιο. Είναι ένα αλκάνιο χωρίς διακλαδώσεις, μία κορεσμένη αλυσίδα υδρογονανθράκων χωρίς κυκλικά τμήματα. Το κετάνιο αναφλέγεται ιδιαίτερα εύκολα υπό συμπίεση, συνεπώς του έχει δοθεί ένας αριθμός κετανίου 100, ενώ το 1-μεθυλοναφθαλίνιο έχει πάρει έναν αριθμό κετανίου 0. Όλοι οι άλλοι υδρογονάνθρακες που περιέχονται στο καύσιμο ντίζελ κατατάσσονται ως προς το κετάνιο αναφορικά με το πόσο καλά αναφλέγονται υπό συμπίεση. Συνεπώς ο αριθμός κετανίου αποτελεί μέτρο του πόσο γρήγορα αρχίζει να καίγεται το καύσιμο στις συνθήκες του κινητήρα εσωτερικής καύσης. Εφόσον υπάρχουν εκατοντάδες συστατικά στο καύσιμο ντίζελ, με το καθένα να έχει έναν διαφορετικό αριθμό κετανίου, ο συνολικός αριθμός κετανίου του ντίζελ είναι ο μέσος όρος της ποιότητας κετανίου όλων των συστατικών.

Δείκτης κετανίου

Για τις περιπτώσεις όπου δεν ήταν εφικτή η μέτρηση σε πρότυπη μηχανή, αναπτύχθηκαν υπολογιστικές μέθοδοι που δίνουν αποτελέσματα που προσεγγίζουν τον αριθμό κετανίου. Η περισσότερο διαδεδομένη ASTM D4737 χρησιμοποιεί στοιχεία πυκνότητας και απόσταξης για τους υπολογισμούς. Ωστόσο, υπάρχουν στοιχεία που υποδεικνύουν ότι το αποτέλεσμα του δείκτη κετανίου με αυτή τη μέθοδο έχει σταθερή προσθετική απόκλιση από τον αριθμό κετανίου 2,5 μονάδων (υπερεκτίμηση) στο επίπεδο δείκτη κετανίου 40. Αυτό ισχύει μόνο για καύσιμο ντίζελ χαμηλού θείου