Cetanzahl
Die Cetanzahl beschreibt die Zündwilligkeit von Dieselkraftstoff. Je mehr unverzweigt aufgebaute Kohlenwasserstoffmoleküle prozentual im Kraftstoff enthalten sind, desto leichter entzündet er sich. Dieses Verhalten ist bei Dieselmotoren erwünscht.
Definition
Die Cetanzahl (CZ) eines Kraftstoffs gibt an, dass sich dieser genauso verhält wie ein Gemisch von n-Hexadecan (Cetan) und 1-Methylnaphthalin mit dem angegebenen Volumenanteil Cetan. Ein Gemisch mit 30 Prozent Cetan hat zum Beispiel die Cetanzahl 30. Statt 1-Methylnaphthalin wird auch das synthetisch zugängliche 2,2,4,4,6,8,8-Heptamethylnonan mit einer Cetanzahl von 15 als zündfähiger Treibstoff verwendet.
Auswirkungen
Durch eine niedrige Cetanzahl kann der Zündverzug zu hoch werden, sodass durch schlagartige, explosionsartige Kraftstoffverbrennung ein lautes Verbrennungsgeräusch entsteht („Nageln“).
Cetanzahlanhebung
Dem Dieselkraftstoff können Tetranitromethan, Amylnitrat, Acetonperoxid oder 2-Ethyl-Hexylnitrat zugegeben werden, um die Cetanzahl zu erhöhen und somit die Zündwilligkeit zu verbessern, allerdings sind damit Nachteile wie erhöhte Giftigkeit, schlechtere Lagerstabilität und Mehrkosten verbunden.
Bestimmung der Cetanzahl
Die Bestimmung der Cetanzahl erfolgt in Deutschland gemäß der DIN-51773. Dazu wird ein spezieller Motor, der BASF-Motor, verwendet. Vereinfacht gesagt, wird die Zündwilligkeit durch Veränderung der Ansaugluftmenge bei gleich bleibendem Zündverzug bestimmt. Der Zündverzug ist dabei die Zeit zwischen dem Einspritzen und der Selbstentzündung des Kraftstoffes. Als Kontrollkraftstoffe kommen Dieselkraftstoffe bekannter Cetanzahl zum Einsatz. Deren Cetanzahl wiederum ist über Vergleichsmessungen mit anderen Motoren vorher ermittelt worden. Der Kontrollkraftstoff wird nur eingesetzt zur Überprüfung des motorischen Zustands des Prüfmotors.
Der Prüfmotor besitzt folgende Besonderheiten zur Bestimmung der Cetanzahl:
- Verstelleinrichtung für Kraftstoffeinspritzbeginn und Menge
- Anzeigeeinrichtung zur Bestimmung des Einspritzbeginns
- Einrichtung zur Bestimmung der angesaugten Luftmenge bei konstanter Drehzahl. Durch Drosselung der Luftmenge wird der Verdichtungsenddruck verändert.
- Messeinrichtung für Kraftstoffmenge
- Messeinrichtung für den Zündverzug
Nach kompletter Durchführung erhält der Kraftstoff eine Bezeichnung:
- DIN51773-CZ-50,3 BASF wobei die Zahl 50,3 in diesem Beispiel die Cetanzahl darstellt.
Es muss jedoch erwähnt werden, dass gerade bei Kraftstoffen und Kraftstoffgemischen mit hoher Zündunwilligkeit (Diesel-Alkohol-Gemische) oder bei Kraftstoffen mit stark veränderter Viskosität (Rapsöl), die Bestimmung der Cetanzahl nach DIN EN ISO 5165 (Prüfverfahren mit dem CFR-Motor) zu Unstimmigkeiten bei den ermittelten Cetanzahl führen und neuere Prüfverfahren (Fuel Injection Analyzer der Fa. Fueltech AS in Trondheim, Norwegen im Falle von Rapsöl) vorgeschlagen werden.
Anwendungen
Alte Dieselmotoren können mit Cetanzahlen ab 40 betrieben werden. Moderne schnelllaufende Dieselmotoren benötigen jedoch Cetanzahlen ab 50.
Literatur
- Peter Gerigk, Detlev Bruhn, Dietmar Danner: Kraftfahrzeugtechnik. 3. Auflage, Westermann Schulbuchverlag GmbH, Braunschweig, 2000, ISBN 3-14-221500-X
- Max Bohner, Richard Fischer, Rolf Gscheidle: Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik. 27.Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten, 2001, ISBN 3-8085-2067-1
- Peter A. Wellers, Hermann Strobel, Erich Auch-Schwelk: Fachkunde Fahrzeugtechnik. 5. Auflage, Holland+Josenhans Verlag, Stuttgart, 1997, ISBN 3-7782-3520-6
- Josef Rath "Einfluß von Struktur und C-Zahl auf die Cetanzahl von Kerosin" http://search.theeuropeanlibrary.org/portal/en/search/(%22kerosin%22).query