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 (die alte Bezeichnung für Hexadecan ist 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 die schlagartige, explosionsartige Verbrennung ein lautes Verbrennungsgeräusch entsteht („Nageln“). Gewünscht ist jedoch keine Explosion, sondern eine kontrollierte, gerichtete Verbrennung. Neben der Einschränkung des Fahrkomforts sowie der Lärmbelastung der Umgebung wird der Motor durch das Nageln zudem unnötig hoch belastet, ebenso verschlechtern sich die Abgaswerte.

Das sog. „Kaltlaufnageln“, welches nach dem Kaltstart eines Dieselmotor anfänglich auftritt, ist harmlos.

Cetanzahlanhebung

Dem Dieselkraftstoff können Tetranitromethan, Amylnitrat, Acetonperoxid oder 2-Ethylhexylnitrat 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 oder CFR-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 verringert.
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.

Gerade bei Kraftstoffen und Kraftstoffgemischen mit hoher Zündunwilligkeit (Diesel-Alkohol-Gemische) oder bei Kraftstoffen mit stark veränderter Viskosität (Rapsöl) führt die Bestimmung der Cetanzahl nach DIN EN ISO 5165 (Prüfverfahren mit dem CFR-Motor) zu Unstimmigkeiten. Neuere Prüfverfahren werden vorgeschlagen (Fuel Injection Analyzer der Firma Fueltech AS in Trondheim, Norwegen im Falle von Rapsöl).

Anwendungen

Alte Dieselmotoren können mit Cetanzahlen ab 40 betrieben werden, moderne schnelllaufende Dieselmotoren benötigen jedoch Cetanzahlen ab 50. Die Cetanzahl von Kraftstoffen im Markt liegt heute bereits zwischen 51 und 56. Motorenhersteller fordern eine generelle Erhöhung auf 58.

Winterdiesel hat tendenziell eine höhere Cetanzahl, da beim Winterkraftstoff wegen der notwendigen Kälteeigenschaften auf höhersiedende Komponenten teilweise verzichtet werden muss.

Diverse Mineralölfirmen bieten Premium-Kraftstoffe mit erhöhten Cetanzahlen an.

Siehe auch

Oktanzahl bei Ottokraftstoff

Basierend auf einem Artikel in Wikipedia.de