Vše o palivech – kvalita nafty (6.díl)

Na naftu neklademe takové nároky pro přípravu vznícení a její průběh hoření, jako u benzínů. Takže destilační křivka nás až tolik nezajímá. Je důležitá jen pro bod vzplanutí. U nafty nás ale zajímá hlavně jiné vlastnosti – hustota a viskozita.

Ačkoli se dělají ze stejného základu, ačkoli benzín i nafta pracují ve spalovacích motorech, jsou to extrémně rozdílná paliva, která vyžadují rozdílný přístup výroby pro jejich správné charakteristiky.

Destilační křivka
Nejdřív si probereme to, co je zde méně důležité a co jsme už nakousli – destilační křivku a tedy bod vzplanutí. Správný bod vzplanutí by měl být někde mezi 50 a 60 °C. U nás norma ČSN EN 590 hovoří o bodu vzplanutí nad 55 °C, což je dobře. Není to tak dávno, kdy tato hodnota byla 45 °C a to proto, aby se upotřebily lehké frakce destilace.

Začátek a střed destilační křivky určují kouření studeného motoru a částečně definují i akceleraci. Těžké uhlovodíky pak mohou za tvorbu sazí u horkého motoru, vytváření úsad ve spalovacím prostoru, výfukovém systému, zapékání trysek i ředění oleje. Proto moderní rychloběžné naftové motory potřebují nižší konec destilace.

Hustota
Pojďme k tomu nejdůležitějšímu – tím je hustota. Ta může dost kolísat podle frakčního a uhlovodíkového obrazu ropy. Vezměme si například N-alkany, které mají měrnou hmotnost 0,81 g/cm3. Cyklany pak mají 0,88 g/cm3. Moderní rychloběžné motory potřebují mít tuto hodnotu někde mezi tím. Požadavky jsou někde mezi 0,82 až 0,85 g/cm3.

Proč? Představte si palivové čerpadlo, které je seřízené na lehkou naftu. Čerpadlu je jedno, jaká nafta je, dopraví ji prostě do válce, ať je jaká chce. Jenže u těžké nafty vlastně dává nadměrnou dávku paliva a motor kouří. Proto se nedoporučuje s moderními naftovými motory v osobních vozech jezdit příliš na východ (hlavně do postsovětských republik), protože zde se stále uplatňují výrazně těžší verze nafty.

Na druhou stranu západní země se zase snaží být extrémně ekologické, takže dělají nafty velmi lehké. Přílišná lehkost nafty ovšem zase znamená horší mazání. Proto jsou tady u nás takové problémy se vstřikovači u Fordů Mondeo, které jsou nastaveny na velmi lehkou naftu. Naše mírně těžší je lépe maže, ale také bohužel ucpává.

Viskozita

Na hustotě také závisí výraznou měrou viskozita. Příliš viskozní nafta se nedostatečně rozpráší v motorovém prostoru (neatomizuje) a tedy špatně hoří. Způsobuje zapékání a vysokou kouřivost. Málo viskozní palivo zase může prosakovat ve vstřikovacích čerpadlech, takže motor může mít nepravidelný chod a špatně se spouští.

Mazací schopnosti
Extrémně důležité je dobře mazat motor. Motor, který nemaže, přestává plnit funkci. Nafta v celém palivovém systému plní samostatnou funkci mazadla. Bohužel hlavní mazací složkou nafty byla síra. Tu my však v palivu nechceme. Jednak pro její extrémní jedovatost v emisích i imisích a jednak pro její silnou korozivnost. Proto je síra v naftě omezena. Je tedy třeba zajistit mazivost nafty jiným způsobem. Do nafty se tedy dodávají aditiva, která mazací vlastnosti zaručí. To je důležité především pro starší motory s pístkovými a rotačními čerpadly.

Vlastnosti za nízkých teplot
Motorová nafta se vyrábí mísením plynových olejů a petroleje. Jejich společnou vlastností je, že se snižováním teploty se v nich vytváří krystalky vosku. Ty mohou ucpat palivový filtr, znesnadňují startování apod. Tato filtrovatelnost, jak se dané zkoušce říká, určuje, jaký je bod tuhnutí a také za jaké teploty je ještě nafta filtrovatelná. Například motorová naft MN-4 znamená, že jde o naftu letní, tedy s bodem tuhnutí při -4 °C s filtrovatelností do 0 °C. Zimní motorová nafta je například MN-22 s filtrovatelností do -15 °C. Jelikož nejde okamžitě řešit případné nižší mrazy, přidávají se do takto vyrobené nafty další aditiva, která snižují bod tuhnutí třeba na -29 °C, je ovšem možnost vytvořit i nižší hodnoty.

Stabilita a deoxidace
Chemická stabilita nafty je důležitou vlastností nafty, všechny výše popsané požadavky musí být neměnné v celém cyklu její distribuce a skladování. Proto se kontroluje takzvaná stabilita nafty. Stejně tak zde nesmí vznikat voda. Ta je vůbec velkým strašákem, hlavně pro korozivní účinky a vznik sedimentů. Ty zacpávají filtry, nechávají reznout vstřikovací systém a zkracují životnost motoru.

Aditiva
Do motorové nafty se přidává množství aditiv, které mají zajistit spoustu dobrých vlastností. Tak například zvýšení cetanového čísla (o něm jsme si povídali v samostatném dílu seriálu), čištění motoru od úsad (takzvané detergenty), omezit korozivnost, zamezit kalení či pěnění nafty (nafta má bez nich velmi vysokou tendenci pěnit). Zajímavé je i to, že některá aditiva omezují vodivost nafty. Při čerpání do nádrží, kde dříve býval benzín, totiž může vzniknout statická elektřina, která by vedla k výboji a vznícení palivových par. Tato aditiva stahují statickou elektřinu do okolí.

O kvalitě paliv se nejlépe dočtete v normách. Tou nejdůležitější je ČSN EN 590.

Co jsme již zveřejnili?
Vše o palivech - Historie (1. díl)
Vše o palivech - Chemie paliv (2. díl)
Vše o palivech - Výroba paliv (3. díl)
Vše o palivech - Oktanové a cetanové číslo (4. díl)
Vše o palivech - Kvalita benzínu (5. díl)
Vše o palivech - Kvalita nafty (6. díl)
Vše o palivech - Spalování paliv (7. díl)
Vše o palivech - Emise - přehled škodlivin (8. díl)
Vše o palivech - Vznik škodlivin v motorech (9. díl)
Vše o palivech - Čištění výfukových plynů (10. díl)