セタン価

セタン価（セタン等級）（CN ）は、ディーゼル燃料の燃焼速度と点火に必要な圧縮の指標です。ガソリンのオクタン価と同様の役割を果たします。CNはディーゼル燃料の品質を決定する重要な要素ですが、唯一の要素ではありません。ディーゼル燃料の品質の他の測定値には、エネルギー含有量、密度、潤滑性、低温流動性、硫黄含有量などがあります（ただし、これらに限定されません）。^[1]

燃料のセタン価は、同じ着火遅延を持つセタンとイソセタンの混合物を見つけることによって定義されます。セタンのセタン価は100と定義されていますが、イソセタンの測定されたセタン価は15であり、セタン価0が割り当てられていた以前の基準燃料α-メチルナフタレンに代わるものです。混合物が判明すると、セタン価はセタンの100とイソセタンの15の体積加重平均として計算され、最も近い整数に丸められます。^[2]

セタン価 = % n-セタン + 0.15(% イソセタン) ^[2]

セタン価は、燃料の着火遅延、つまり点火開始から燃料の燃焼中の最初の識別可能な圧力増加までの時間の逆関数です。特定のディーゼル エンジンでは、セタン価の高い燃料は、セタン価の低い燃料よりも着火遅延期間が短くなります。セタン価は、比較的軽い留出ディーゼル油にのみ使用されます。重質 (残留) 燃料油には、CCAIとCII という2 つの他のスケールが使用されます。

一般的に、ディーゼル エンジンは CN が 48 ～ 50 の場合に適切に動作します。セタン価が低い燃料は点火遅延が長くなり、燃料の燃焼プロセスが完了するまでに時間がかかります。したがって、高速ディーゼル エンジンは、セタン価の高い燃料を使用するとより効率的に動作します。

ヨーロッパでは、ディーゼル燃料のセタン価は1994年に最低38、2000年に40に設定されました。欧州連合、アイスランド、ノルウェー、スイスで販売されるディーゼル燃料の基準は、規格EN 590で定義されています。2001年1月1日以降、EN 590は最低セタン指数46、最低セタン価51を要求しています。プレミアムディーゼル燃料のセタン価は60まで上昇することがあります。^[3]

フィンランドでは、ガソリンスタンドチェーンのSt1（ディーゼルプラス）、シェル（GTLを含む）、ABC（スマートディーゼル）で販売されているプレミアムディーゼル燃料のセタン価は最低60で、標準値は63です。^{[4] [5] [6]フィンランドで販売されている} Neste MY再生可能ディーゼルのセタン価は最低70です。^[7]

北米では、ほとんどの州がディーゼル燃料規格として ASTM D975 を採用しており、最小セタン価は 40 に設定されていますが、典型的な値は 42～45 の範囲です。プレミアム ディーゼル燃料は、サプライヤーによってセタン価が高くなる場合と低くなる場合があります。プレミアム ディーゼルでは、CN と潤滑性を向上させる添加剤、燃料インジェクターを洗浄して炭素堆積物を最小限に抑える洗浄剤、水分散剤、および地理的および季節的なニーズに応じたその他の添加剤がよく使用されます。^[要出典]。カリフォルニアのディーゼル燃料の最小セタン価は 53 です。 ^[8]テキサス低排出ディーゼル (TxLED) プログラムでは、110 の郡でディーゼル燃料のセタン価が 48 以上であるか、承認された代替配合を使用するか、指定された代替制限に準拠する必要があります。^[9]

北米で販売されているネステMY再生可能ディーゼルのセタン価は70以上です。^[10]

アルキル硝酸塩（主に2-エチルヘキシル硝酸塩^[11]）とジ-tert-ブチル過酸化物はセタン価を上げる添加剤として使用されます。

植物油由来のバイオディーゼルのセタン価は46～52、動物性脂肪由来のバイオディーゼルのセタン価は56～60と記録されています。^[12] ジメチルエーテルはセタン価が高く（55～60）、バイオ燃料として生産できるため、ディーゼル燃料として有望です。^[13]ジエチルエーテルなどの液体エーテルを含むほとんどの単純なエーテルは、潤滑性が懸念されるものの、ディーゼル燃料として使用できます 。

セタンは、化学式 C ₁₆ H ₃₄、具体的には構造式 CH ₃ (CH ₂ ) ₁₄ CH ₃の炭化水素です。n-ヘキサデカンとも呼ばれ、非分岐飽和 アルカンです。セタンは圧縮下で短時間で発火し、セタン価 100 が割り当てられています。遅延期間が長いアルファメチルナフタレンにはセタン価 0 が割り当てられていましたが、基準燃料としては2,3,4,5,6,7,8-ヘプタメチルノナンに置き換えられ、セタン価 15 が割り当てられています。^[2]ディーゼル燃料中の他のすべての炭化水素は、圧縮下、つまりディーゼルエンジン状態で発火する速さに基づいてセタンにインデックスされます。ディーゼル燃料は数百の成分で構成されているため、その燃料の全体的なセタン価は、すべての成分の平均セタン品質です。高セタン成分は不均衡な影響を及ぼすため、高セタン添加剤が使用されます。

セタン価は、Cooperative Fuel Research (CFR) エンジンと呼ばれる特殊なディーゼル エンジンを必要とするため、正確に測定するのがかなり困難です。標準テスト条件下では、CFR エンジンのオペレーターは手動ホイールを使用して、燃料噴射から点火までの時間が 2.407 ミリ秒になるまでエンジンの圧縮比 (したがってシリンダー内のピーク圧力) を上げます。次に、どのセタン(ヘキサデカン) とイソセタン(2,2,4,4,6,8,8-ヘプタメチルノナン) の混合物が同じ点火遅延をもたらすかを判断することで、結果のセタン価が計算されます。

ディーゼル燃料の派生セタン価 (DCN) を測定するもう 1 つの信頼性の高い方法は、着火品質試験装置 (IQT) です。この装置は、CFR よりもシンプルで堅牢な CN 測定手法を採用しています。燃料は、約 575 °C、310 psi (21 bar) で定容燃焼室に噴射されます。噴射開始から燃焼室圧力が 310 psi (21 bar) に回復するまでの時間が、着火遅延と定義されます。この測定された着火遅延は、燃料の DCN を計算するために使用されます。次に、燃料の DCN は、着火遅延との経験的な逆関係を使用して計算されます。IQT の再現性、材料コスト、および速度により、2000 年代後半から燃料の DCN 測定の決定的なソースとなっています。^{[14] [15] [16]}

ディーゼル燃料の派生セタン価を測定するもう 1 つの信頼性の高い方法は、燃料着火試験装置 (FIT) です。この機器は、CFR よりもシンプルで堅牢な CN 測定手法を採用しています。燃料は、周囲温度が約 575 °C の定容燃焼室に噴射されます。燃料が燃焼し、燃焼室内の圧力変化率が高いことが燃焼の開始を決定します。燃料の着火遅延は、燃料噴射開始から燃焼開始までの経過時間として計算できます。燃料の派生セタン価は、着火遅延との経験的な逆関係を使用して計算できます。

燃料ユーザーが品質管理に使うもう 1 つの統計は、セタン指数 (CI) です。これは、燃料の密度と蒸留範囲に基づいて計算される数値です。これには、メートル法とヤードポンド法のどちらが使用されているか、また、使用される蒸留ポイントの数に応じて、さまざまなバージョンがあります。今日、ほとんどの石油会社は、密度と 10%、50%、90% 回復温度に基づく「4 ポイント法」、ASTM D4737 を使用しています。「2 ポイント法」はASTM D976 で定義されており、密度と 50% 回復温度のみを使用します。この 2 ポイント法は、セタン指数を過大評価する傾向があるため、推奨されません。セタン指数の計算では、セタン向上添加剤を考慮できないため、添加剤が添加されたディーゼル燃料の総セタン価を測定できません。ディーゼルエンジンの動作は、主に実際のセタン価に関係しており、セタン指数は、単に基本（添加剤なし）セタン 価^{（説明が必要）の推定値にすぎません。}

セタン価を測定する業界標準は、CFR エンジンの場合は ASTM D613 (ISO 5165)、IQT の場合は D6890、FIT の場合は D7170 です。

• ネクスBTL
• オクタン価

• ジョン・B・ヘイウッド（1988年）。内燃機関の基礎。マグロウヒル。ISBN 0-07-100499-8。
• Keith Owen 、 Trevor Coley SAE (1995)。自動車燃料参考書。ISBN 1-56091-589-7。

• ブルース・ハミルトンによる記事
• BPによるセタンの説明