Cifra cetanică (CC) este o măsură a capacităţii de autoaprindere a combustibilului utilizat la motoarele diesel. Utilizăm termenul generic de combustibil deoarece un motor diesel (cu autoaprindere) poate funcţiona atât pe motorină cât şi pe biodiesel (B20, B100).
Cifra cetanică este o imagine a întârzierii la autoaprindere a combustibilului. Această întârziere reprezintă durata de timp între momentul injecţie şi momentul efectiv al iniţierii arderii.
Cu cât cifra cetanică este mai mare cu atât întârzierea la autoaprindere este mai mică.
Valoarea cifrei cetanice constituie una din cerinţele impuse combustibililor în ceea ce priveşte conţinutul şi calitatea. Standardul european EN 590:2004 reglementează cerinţele aplicabile combustibililor diesel. Pe lângă densitate, vâscozitate, punctul de inflamabilitate, conţinutul de sulf, apă, cenuşă, etc. cifra cetanică este impusă la o valoare de minim 51 .Astfel toţi distribuitorii de combustibili din comunitatea europeană trebuie să asigure valoarea minimă a cifrei cetanice.
În general motoarele diesel sunt proiectate astfel încât să funcţioneze optim pentru o anumită valoare a cifrei cetanice. În cazul în care cifra cetanică este mai mică decât cea pentru care a fost proiectat motorul pot apărea următoarele fenomene dăunătoare pentru motor:
- pornire dificilă, mai ales la temperaturi scăzute sau la altitudini ridicate
- creşterea zgomotului în funcţionare
- creşterea consumului de combustibil
- creşterea nivelului de emisii poluante
- diluaţia accentuată a uleiului
- uzura prematură a pieselor în mişcare
Utilizarea unui combustibil cu cifra cetanică ridicată permite funcţionarea motorului diesel, din punct de vedere al procesului de ardere, într-un domeniu de turaţii mai ridicat datorită capacităţii combustibilului de a se autoaprinde mai repede. Totuşi utilizarea unui combustibil cu cifra cetanică ridicată (>60) poate crea probleme motorului în ceea ce priveşte consumul şi emisiile poluante. În cazul acestor combustibili, caracterizaţi de autoaprindere rapidă, arderea este incompletă datorită faptului că nu se realizează
amestecul optim al combustibilului cu aerul din cilindru.
Combustibilul se aprinde prea repede, nu arde complet, rezultatul fiind creşterea de emisii poluante şi fum. Motoarele diesel moderne funcţionează cu combustibili având cifra cetanică între 51 şi 55. În funcţie de tipul combustibilului, motorină sau biodiesel, cifra cetanică poate avea valori diferite.
Determinarea cifrei cetanice a unui combustibil se realizează prin compararea acestuia din punct de vedere al autoaprinderii cu un combustibil etalon. Amestecul etalon este format din două substanţe cu calităţi opuse de autoaprindere:
- cetanul C16H34, un alcan ce se descompune uşor la temperaturi joase şi în prezenţa oxigenului, căruia i se atribuie cifra cetanică 100
- alfa-metilnaftalina C11H10, o hidrocarbură aromatic cu rezistenţă mare la autoaprindere datorită compactităţii moleculei, căreia i se atribuie cifra cetanică 0
Alfa-metilaftalina este o substanţă chimică greu de obţinut, ce implică costuri ridicate. Din acest motiv, ca
înlocuitor, se utilizează heptametilnonanul (sau isocetanul) cu cifra cetanică 15.
O metodă de determinare a cifrei cetanice este metoda raportului de comprimare critic. Testele se efectuează pe un motor special, monocilindru, în patru timpi, aspirat, cu injecţie indirectă şi cu raport de comprimare variabil. Turaţia motorului este menţinută constant la 900 rot/min iar temperatura aerului la intrare în motor reglată în jurul valorii de 65.6 °C.
Pentru combustibilul supus testelor se modifică raportul de comprimare al motorului până la valoarea minimă sub care autoaprinderea nu mai are loc. Apoi se
utilizează două amestecuri etalon (cetan şi alfametilnaftalină), în diferite proporţii, pentru care se
obţin raporturi de comprimare mai mic respectiv mai mare decât a combustibilului testat. Prin interpolare
liniară se determină cifra cetanică, care variază în funcţie de compoziţia combustibilului.
În ţări precum SUA combustibilul diesel are cifra cetanică destul de scăzută, minimul fiind de 40 iar
maximul aproximativ 45. Din acest motiv, o practică comună este aditivarea suplimentară utilizând substanţe pe bază de nitraţi (azotaţi) de alchil. Aceşti aditivi au proprietatea de desfacere rapidă a legăturilor ce are ca efect eliberarea oxigenului care contribuie la o ardere mai bună. Dezavantajul constă în oxidarea, formarea apei şi a depunerilor în combustibil, cu implicaţii asupra stării tehnice a motorului. Din acest motiv nu se recomandă utilizarea aditivilor pe bază de nitraţi de alchil în scopul îmbunătăţirii cifrei cetanice a combustibilului.
De reţinut că motoarele sunt proiectate să funcţioneze optim pentru un combustibil cu o anumită cifră cetanică. România adoptând legislaţia europeană în vigoare, ce reglementează calitatea combustibililor,
impune producătorilor şi distribuitorilor de carburaţi o cifră cetanică de minim 51. Atenţie însă la utilizarea
combustibililor din ţări care nu sunt în Uniunea Europeană, combustibili care calitativ pot inferiori standardelor europene!
