ISO 5165:2020

Petroleum products — Determination of the ignition quality of diesel fuels — Cetane engine method

This document establishes the rating of diesel fuel oil in terms of an arbitrary scale of cetane numbers (CNs) using a standard single cylinder, four-stroke cycle, variable compression ratio, indirect injected diesel engine. The CN provides a measure of the ignition characteristics of diesel fuel oil in compression ignition engines. The CN is determined at constant speed in a pre-combustion chamber-type compression ignition test engine. However, the relationship of test engine performance to full scale, variable speed and variable load engines is not completely understood. This document is applicable for the entire scale range from 0 CN to 100 CN but typical testing is in the range of 30 CN to 65 CN. An interlaboratory study executed by CEN in 2013 (10 samples in the range 52,4 CN to 73,8 CN)[3] confirmed that paraffinic diesel from synthesis or hydrotreatment, containing up to a volume fraction of 7 % fatty acid methyl ester (FAME), can be tested by this test method and that the precision is comparable to conventional fuels. This test can be used for unconventional fuels such as synthetics or vegetable oils. However, the precision for those fuels has not been established and the relationship to the performance of such materials in full-scale engines is not completely understood. Samples with fluid properties that interfere with the gravity flow of fuel to the fuel pump or delivery through the injector nozzle are not suitable for rating by this method. NOTE This document specifies operating conditions in SI units but engine measurements are specified in inch-pound units or Fahrenheit because these are the historical units used in the manufacture of the equipment, and thus some references in this document include these and other non-SI units in parenthesis.

Produits pétroliers — Détermination de la qualité d'inflammabilité des carburants pour moteurs diesel — Méthode cétane

Le présent document spécifié une méthode de détermination de la qualité d'inflammabilité des carburants pour moteurs diesel, exprimés sur une échelle arbitraire d'indice de cétane (IC), en utilisant un moteur monocylindre diesel à injection indirecte fonctionnant selon un cycle quatre temps et à taux de compression variable. L'indice de cétane est déterminé à vitesse de rotation constante, sur un moteur d'essai à allumage par compression et à préchambre de combustion. Cependant, la relation entre la performance obtenue sur moteur d'essai et le comportement sur moteur de taille réelle, à régime de rotation et charge variable, n'est pas complètement comprise. Le présent document s'applique dans la gamme d'indices de cétane (IC) allant de 0 à 100, mais les essais classiques se font entre 30 et 65 d'IC. Une étude interlaboratoires, réalisée par le CEN en 2013 (10 échantillons dans l'intervalle 52,4 ? 73,8 d'IC) [3], a confirmé que les diesel paraffiniques produits par synthèse ou par hydrotraitement, d'une teneur en esters méthyliques d'acides gras s'élevant jusqu'à 7 % (V/V), pouvaient être soumis à essai suivant cette méthode d'essai et que la fidélité est comparable aux carburants conventionnels. Cet essai peut être utilisé pour des carburants non conventionnels comme des produits de synthèse ou des huiles végétales. Toutefois, la fidélité pour ces produits n'a pas été établie et la relation n'est pas complètement comprise entre la performance de ses produits et le comportement sur moteur de taille réelle. Les échantillons dont les propriétés de fluide interféreraient avec l'écoulement par gravité entre le réservoir et la pompe ou avec le débit au travers du nez de l'injecteur, ne peuvent être soumis à essai selon cette méthode. NOTE Le présent document définit les conditions opératoires en unités S.I. mais les mesures du moteur sont définies en pouces (in) ou en degrés Fahrenheit car ce sont les unités historiques utilisées pour la construction de l'équipement, et certaines des références du présent document donnent ainsi ces unités et d'autres non S.I. entre parenthèses.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 12-Jul-2020
• ICS: 75.160.20 - Liquid fuels
• Technical Committee: ISO/TC 28 - Petroleum and related products, fuels and lubricants from natural or synthetic sources
• Drafting Committee: ISO/TC 28/WG 15 - Combustion characteristics
• Current Stage: 6060 - International Standard published
• Start Date: 13-Jul-2020
• Due Date: 08-Apr-2020
• Completion Date: 13-Jul-2020

Relations

• Revises: ISO 5165:2017 - Petroleum products — Determination of the ignition quality of diesel fuels — Cetane engine method
• Effective Date: 23-Apr-2020

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5165
Fifth edition
2020-07
Petroleum products — Determination
of the ignition quality of diesel fuels —
Cetane engine method
Produits pétroliers — Détermination de la qualité d'inflammabilité
des carburants pour moteurs diesel — Méthode cétane
Reference number
ISO 5165:2020(E)
©
ISO 2020

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ISO 5165:2020(E)

COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
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All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
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CH-1214 Vernier, Geneva
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Email: [e-mail]
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
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ISO 5165:2020(E)

Contents Page
Foreword .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Principle . 3
5 Reagents and reference materials . 4
6 Apparatus . 5
6.1 Test engine assembly . 5
6.2 Instrumentation . 5
6.3 Reference fuels dispensing equipment . 7
6.4 Injector nozzle tester . 7
6.5 Special maintenance tools . 8
7 Sampling and sample preparation . 8
8 Basic engine and instrument settings and standard operating conditions .8
8.1 Installation of engine equipment and instrumentation . 8
8.2 Engine speed . 8
8.3 Valve timing . 8
8.4 Valve lift . 9
8.5 Fuel pump timing . 9
8.6 Fuel pump inlet pressure . 9
8.7 Direction of engine rotation . 9
8.8 Injection timing . 9
8.9 Injector nozzle opening pressure . 9
8.10 Injection flow rate . 9
8.11 Injector coolant passage temperature . 9
8.12 Valve clearances . 9
8.13 Oil pressure . 9
8.14 Oil temperature . 9
8.15 Cylinder jacket coolant temperature .10
8.16 Intake air temperature .10
8.17 Basic ignition delay .10
8.18 Cylinder jacket coolant level.10
8.19 Engine-crankcase lubricating oil level .10
8.20 Crankcase internal pressure .10
8.21 Exhaust back-pressure .10
8.22 Exhaust and crankcase breather system resonance .10
8.23 Piston over-travel .10
8.24 Belt tension .10
8.25 Injector opening or release pressure .11
8.26 Injector spray pattern .11
8.27 Indexing handwheel reading .11
8.27.1 General.11
8.27.2 Basic setting of variable compression plug .11
8.27.3 Setting handwheel micrometer drum and scale .11
8.27.4 Setting handwheel reading .11
8.28 Basic compression pressure .12
8.29 Fuel pump lubricating oil level.12
8.30 Fuel pump timing gear-box oil level .12
8.31 Setting instrumentation reference pickups .13
8.32 Setting injector pickup gap .13
9 Engine qualification .13
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ISO 5165:2020(E)

9.1 Engine conformity .13
9.2 Checking performance on check fuels .13
9.3 Check in the case of nonconformity .13
10 Procedure.14
10.1 General .14
10.2 Sample introduction .14
10.3 Fuel flow rate .14
10.4 Fuel injection timing .14
10.5 Ignition delay .14
10.6 Equilibration .14
10.7 Handwheel reading .14
10.8 Reference fuel no. 1 .14
10.9 Reference fuel no. 2 .15
10.10 Number of blends of reference fuels .16
10.11 Repeat readings .16
11 Calculation .16
12 Expression of results .18
13 Precision .18
13.1 General .18
13.2 Repeatability, r .18
13.3 Reproducibility, R .18
13.4 Precision basis .18
14 Test report .19
Bibliography .20
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ISO 5165:2020(E)

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 28, Petroleum and related products, fuels
and lubricants from natural or synthetic sources, in collaboration with the European Committee for
Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC 19, Gaseous and liquid fuels, lubricants and related
products of petroleum, synthetic and biological origin, in accordance with the Agreement on technical
cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This fifth edition cancels and replaces the fourth edition (ISO 5165:2017), which has been technically
revised. It is aligned with ASTM D613. The main changes to the previous edition are as follows:
— requirements for primary reference fuels (PRFs), secondary reference fuels (SRFs) and check fuels
have been added;
— new low cetane primary reference fuel, pentamethylheptane (PMH), as an alternative to
heptamethylnonane (HMN), have been added;
— new reporting requirements.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 5165:2020(E)
Petroleum products — Determination of the ignition
quality of diesel fuels — Cetane engine method
WARNING — The use of this document can involve hazardous materials, operations and
equipment. This document does not purport to address all of the safety problems associated
with its use. It is the responsibility of users of this document to take appropriate measures to
ensure the safety and health of personnel prior to the application of the document.
1 Scope
This document establishes the rating of diesel fuel oil in terms of an arbitrary scale of cetane numbers
(CNs) using a standard single cylinder, four-stroke cycle, variable compression ratio, indirect injected
diesel engine. The CN provides a measure of the ignition characteristics of diesel fuel oil in compression
ignition engines. The CN is determined at constant speed in a pre-combustion chamber-type
compression ignition test engine. However, the relationship of test engine performance to full scale,
variable speed and variable load engines is not completely understood.
This document is applicable for the entire scale range from 0 CN to 100 CN but typical testing is in the
range of 30 CN to 65 CN. An interlaboratory study executed by CEN in 2013 (10 samples in the range
[3]
52,4 CN to 73,8 CN) confirmed that paraffinic diesel from synthesis or hydrotreatment, containing up
to a volume fraction of 7 % fatty acid methyl ester (FAME), can be tested by this test method and that
the precision is comparable to conventional fuels.
This test can be used for unconventional fuels such as synthetics or vegetable oils. However, the
precision for those fuels has not been established and the relationship to the performance of such
materials in full-scale engines is not completely understood.
Samples with fluid properties that interfere with the gravity flow of fuel to the fuel pump or delivery
through the injector nozzle are not suitable for rating by this method.
NOTE This document specifies operating conditions in SI units but engine measurements are specified in
inch-pound units or Fahrenheit because these are the historical units used in the manufacture of the equipment,
and thus some references in this document include these and other non-SI units in parenthesis.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 3170, Petroleum liquids — Manual sampling
ISO 3171, Petroleum liquids — Automatic pipeline sampling
ISO 3696, Water for analytical laboratory use — Specification and test methods
ISO 4787, Laboratory glassware — Volumetric instruments — Methods for testing of capacity and for use
ASTM D613, Standard Test Method for Cetane Number of Diesel Fuel Oil
ASTM D3703, Test Method for Hydroperoxide Number of Aviation Turbine Fuels, Gasoline and Diesel Fuels
ASTM E832-81, Standard Specification for Laboratory Filter Papers
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ISO 5165:2020(E)

3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
cetane number
CN
measure of the ignition performance of a diesel fuel oil obtained by comparing it to reference fuels in a
standardized engine test
Note 1 to entry: Ignition performance is understood to mean the ignition delay (3.3) of the fuel as determined
when the standard test engine is operated under controlled conditions of fuel flow rate, injection timing (3.4) and
compression ratio (3.2).
3.2
compression ratio
ratio of the volume of the combustion chamber including the pre-combustion chamber with the piston
at bottom-dead-centre (b.d.c.) to the comparable volume with the piston at top-dead-centre (t.d.c.)
3.3
ignition delay
period of time between the start of fuel injection and the start of combustion, expressed in degrees of
crank angle rotation
3.4
injection timing
injection advance
time in the combustion cycle at which fuel injection into the combustion chamber is initiated, expressed
in degrees of crank angle
3.5
handwheel reading
arbitrary numerical value, related to compression ratio (3.2), obtained from a micrometer scale that
indicates the position of the variable compression plug in the pre-combustion chamber of the engine
3.6
cetane meter
ignition delay meter
electronic instrument which displays injection timing (3.4) and ignition delay (3.3) derived from input
pulses of multiple transducers (pickups)
Note 1 to entry: Three generations of apparatus have been approved for use as cetane meters. These are (with
the year of introduction in parenthesis) the Mark II Ignition Delay Meter (1974), the Dual Digital Cetane Meter
(1990) and the XCP Cetane Panel (2014).
3.7
injector nozzle opening pressure
fuel pressure that overcomes the resistance of the spring which normally holds the injector nozzle
pintle closed, and thus forces the pintle to lift and release an injection spray from the nozzle
3.8
reference pickup
transducers or optical sensors mounted over the flywheel of the engine, triggered by a flywheel pointer,
used to establish a t.d.c. reference and a time base for calibration of the cetane meter (3.6)
2 © ISO 2020 – All rights reserved

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ISO 5165:2020(E)

3.9
injector pickup
transducer to detect motion of the injector pintle, thereby indicating the beginning of injection
3.10
combustion pickup
pressure transducer exposed to cylinder pressure to indicate the start of combustion
3.11
primary reference fuel
PRF
hexadecane (n-cetane), heptamethylnonane (HMN), pentamethylheptane (PMH) and volumetrically
proportioned binary mixture of n-cetane with either HMN or PMH
Note 1 to entry: These PRFs now define the CN scale by the relationships given in Formulae (1) and (2).
CN=+PP01, 5 (1)
rHMN
CN=+P 0,163P (2)
rPMH
where
P is the percentage n-cetane in the binary mixture;
r
P is the percentage of HMN in the binary mixture;
HMN
Ρ is the percentage of PMH in the binary mixture.
PMH
Note 2 to entry: Alphamethylnaphthalene (1-methylnaphthalene), in its pure form, was originally defined as 0 and
n-cetane (hexadecane) as 100 for the CN scale. With blends of the two chemicals being used for the intervening
values, alphamethylnapthalene was subsequently replaced in 1962 by HMN as the low reference material, with
an assigned value of 15, as it was more readily available and experience had shown that it had better storage
stability. Pentamethylheptane, a second low cetane ingredient as an alternative to HMN with an assigned value of
16,3, was introduced in 2018 to utilize a material of higher purity and better availability.
3.12
secondary reference fuel
SRF
volumetrically proportioned blend of two selected, numbered and paired hydrocarbon mixtures
designated “T fuel” (high CN) and “U fuel” (low CN) where each numbered paired set of “T fuel” and
“U fuel” is rated by the ASTM Diesel National Exchange Group (NEG) in various combinations by
comparison to primary reference fuel (3.11) blends
3.13
check fuel
diesel fuel oil having a cetane number (3.1) value determined by an interlaboratory comparison which
provides a guide for an individual laboratory to check the cetane rating performance of a specific
engine unit
4 Principle
The CN of a diesel fuel oil is determined by comparing its combustion characteristics in a test engine
with those for blends of reference fuels of known CN under standard operating conditions. This
is accomplished using the bracketing handwheel procedure, which varies the compression ratio
(handwheel reading) for the sample and each of two bracketing reference fuels to obtain a specific
ignition delay permitting the interpolation of CN in terms of handwheel reading.
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5 Reagents and reference materials
5.1 Cylinder jacket coolant, water conforming to grade 3 of ISO 3696.
Water shall be used in the cylinder jacket for laboratory locations where the resultant boiling
temperature is 100 °C ± 2 °C (212 °F ± 3 °F). Water with commercial glycol-based antifreeze added in
a sufficient quantity to meet the boiling temperature requirement shall be used when the laboratory
altitude dictates. A commercial multi-functional water-treatment material should be used in the coolant
to minimize corrosion and mineral scale that can alter heat transfer and rating results.
[2]
5.2 Engine crankcase lubricating oil, an SAE 30 viscosity grade oil meeting current American
Petroleum Institute (API) service classification or compatible previous API service classification for
2
engines shall be used. It shall contain a detergent additive and have a kinematic viscosity of 9,3 mm /s
2
to 12,5 mm /s at 100 °C (212 °F) and a viscosity index of not less than 85. Oils containing viscosity index
improvers shall not be used. Multi-graded lubricating oils shall not be used.
The suggested oil change interval is 50 engine-running hours.
5.3 Cetane PRF, hexadecane meeting the specifications in Table 1 shall be used as the designated
100 CN component.
IMPORTANT — Store and use PRFs at temperatures of 20 °C or higher to avoid solidification of
hexadecane, which has a melting point of 18 °C.
5.4 Heptamethylnonane PRF, 2,2,4,4,6,8,8-heptamethylnonane meeting the specifications in Table 1
shall be used as the designated 15 CN component.
5.5 Pentamethylheptane PRF, 2,2,4,6,6-pentamethylheptane meeting the specifications in Table 1
shall be used as the designated 16,3 CN component.
WARNING — PRFs are combustible and the vapours are harmful.
Table 1 — Specifications for primary reference fuels
Property Hexadecane Heptamethylnonane Pentamethylheptane Test method
Purity g/kg, Gas
990 980 995
minimum Chromatography
Hydroperoxide
number, mg/kg as 5,0 5,0 5,0 ASTM D3703
O, maximum
5.6 SRFs, volumetric blends of two diesel fuels meeting the specifications in Table 2 that have been
round-robin engine calibrated by a recognized exchange testing group.
Storage and use of “T fuel” and “U fuel” should be at temperatures above 0 °C (32 °F) to avoid potential
solidification, particularly of “T fuel”. Before a container that has been stored at low temperature is
placed in service, it should be warmed to a temperature of at least 14 °C (57 °F) above it
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 5165
Cinquième édition
2020-07
Produits pétroliers — Détermination
de la qualité d'inflammabilité des
carburants pour moteurs diesel —
Méthode cétane
Petroleum products — Determination of the ignition quality of diesel
fuels — Cetane engine method
Numéro de référence
ISO 5165:2020(F)
©
ISO 2020

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DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: [phone]
E-mail: [e-mail]
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Publié en Suisse
ii © ISO 2020 – Tous droits réservés

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Sommaire Page
Avant-propos .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Principe . 4
5 Réactifs et produits de référence . 4
6 Unité d'essai de cétane . 6
7 Échantillonnage et préparation de l'échantillon . 9
8 Réglages de base du moteur et des instruments et conditions opératoires standard .9
8.1 Installation de l'équipement et de l'instrumentation du moteur . . 9
8.2 Régime de rotation du moteur . 9
8.3 Calage de la distribution . 9
8.4 Levée de soupape .10
8.5 Calage de la pompe d'injection .10
8.6 Pression à l'entrée de la pompe d'injection .10
8.7 Sens de rotation du moteur.10
8.8 Calage de l'injection .10
8.9 Pression d'ouverture de l'injecteur .10
8.10 Débit d'injection .10
8.11 Température de passage du liquide de refroidissement dans l'injecteur .10
8.12 Jeu aux soupapes .10
8.13 Pression d'huile .11
8.14 Température d'huile .11
8.15 Température du liquide de refroidissement du cylindre .11
8.16 Température de l'air admission .11
8.17 Délai d'inflammation élémentaire.11
8.18 Niveau du liquide de refroidissement du cylindre .11
8.19 Niveau du lubrifiant du carter moteur .11
8.20 Pression interne dans le carter .11
8.21 Contre-pression échappement .11
8.22 Résonance de l'échappement et du reniflard du carter .11
8.23 Dépassement du piston .12
8.24 Tension des courroies .12
8.25 Pression d'ouverture ou de déclenchement de l'injecteur .12
8.26 Profil de jet d'injecteur .12
8.27 Indexation du relevé de volant .12
8.27.1 Généralités .12
8.27.2 Réglage de base du piston plongeur .12
8.27.3 Réglage du tambour et de l'échelle du micromètre du relevé de volant .12
8.27.4 Réglage du relevé de volant .13
8.28 Pression de compression de base .13
8.29 Niveau du lubrifiant dans la pompe à huile .13
8.30 Niveau d'huile du système de contrôle d'avance à l'injection .14
8.31 Réglage des capteurs de référence .14
8.32 Réglage du jeu du capteur de levée d'aiguille .14
9 Qualification du moteur .14
9.1 Conformité du moteur .14
9.2 Vérification du moteur avec les carburants de contrôle .14
9.3 Contrôle en cas de non-conformité .15
10 Mode opératoire.15
10.1 Généralités .15
© ISO 2020 – Tous droits réservés iii

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ISO 5165:2020(F)

10.2 Introduction de l'échantillon .15
10.3 Débit du carburant.15
10.4 Réglage de l'avance à l'injection .16
10.5 Délai d’inflammation .16
10.6 Stabilisation .16
10.7 Relevé de volant .16
10.8 Carburant de référence n° 1 .16
10.9 Carburant de référence n° 2 .17
10.10 Nombre de mélanges de carburants de référence.17
10.11 Répétition des relevés .17
11 Calculs .18
12 Expression des résultats.20
13 Fidélité .20
13.1 Généralités .20
13.2 Répétabilité, r . 20
13.3 Reproductibilité, R . 20
13.4 Fondement de la fidélité .20
14 Rapport d'essai .21
Bibliographie .22
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Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures suivies pour élaborer ce document et celles prévues pour sa maintenance sont décrites
dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il est recommandé, en particulier, que les différents critères
d'approbation nécessaires pour les différents types de documents ISO soient notés. Ce document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction des Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www .iso .org/
directives).
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails de tout droit
de brevet identifié pendant l’élaboration du document seront dans l'Introduction et-ou dans la liste ISO
de déclarations de brevets reçues (voir www .iso .org/ patents).
Tout nom commercial utilisé dans ce document est donné à titre informatif pour la commodité des
utilisateurs et ne constitue aucunement une approbation.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques ISO liés à l'évaluation de conformité, aussi bien que pour des informations concernant
l'adhésion de l'ISO aux principes de l'OMC relatifs aux Obstacles Techniques au Commerce (OTC) voir:
https:// www .iso .org/ iso/ foreword .html.
Le présent document a été élaborée par le comité technique ISO/TC 28, Produits pétroliers et connexes,
combustibles et lubrifiants d’origine synthétique ou biologique, en collaboration avec le Comité Technique
CEN/TC 19, Carburants et combustibles gazeux et liquides, lubrifiants et produits connexes, d'origine
pétrolière, synthétique et biologique, selon l'accord sur la coopération technique entre le CEN et l'ISO
(accords de Vienne).
Cette cinquième édition annule et remplace la quatrième (ISO 5165:2017), qui fait l’objet d’une révision
technique. Elle s’aligne sur l’ASTM D613. Les principales modifications apportées à la dernière édition
consistent en:
— introduction d'exigences pour les carburants de référence primaires (CRP), les carburants de
référence secondaires (CRS) et les carburants de contrôle;
— introduction d'un nouveau carburant de référence à faible indice de cétane, le pentaméthylheptane
(PMH), en alternative à l'heptaméthylnonane (HMN);
— de Nouvelles exigences de reporting.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
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NORME INTERNATIONALE ISO 5165:2020(F)
Produits pétroliers — Détermination de la qualité
d'inflammabilité des carburants pour moteurs diesel —
Méthode cétane
AVERTISSEMENT — L'utilisation du présent document implique l'intervention de produits,
d'opérations et d'équipements à caractères dangereux. Le présent document n'a pas la prétention
d'aborder tous les problèmes de sécurité concernés par son usage. Il est de la responsabilité des
utilisateurs de ce document de prendre les mesures appropriées pour assurer la sécurité et
préserver la santé du personnel avant l’application du document.
1 Domaine d'application
Le présent document spécifié une méthode de détermination de la qualité d’inflammabilité des
carburants pour moteurs diesel, exprimés sur une échelle arbitraire d'indice de cétane (IC), en utilisant
un moteur monocylindre diesel à injection indirecte fonctionnant selon un cycle quatre temps et à taux
de compression variable. L'indice de cétane est déterminé à vitesse de rotation constante, sur un moteur
d'essai à allumage par compression et à préchambre de combustion. Cependant, la relation entre la
performance obtenue sur moteur d'essai et le comportement sur moteur de taille réelle, à régime de
rotation et charge variable, n'est pas complètement comprise.
Le présent document s'applique dans la gamme d'indices de cétane (IC) allant de 0 à 100, mais les
essais classiques se font entre 30 et 65 d’IC. Une étude interlaboratoires, réalisée par le CEN en 2013
(10 échantillons dans l’intervalle 52,4 – 73,8 d’IC) [3], a confirmé que les diesel paraffiniques produits
par synthèse ou par hydrotraitement, d’une teneur en esters méthyliques d’acides gras s’élevant jusqu’à
7 % (V/V), pouvaient être soumis à essai suivant cette méthode d’essai et que la fidélité est comparable
aux carburants conventionnels.
Cet essai peut être utilisé pour des carburants non conventionnels comme des produits de synthèse
ou des huiles végétales. Toutefois, la fidélité pour ces produits n'a pas été établie et la relation n'est
pas complètement comprise entre la performance de ses produits et le comportement sur moteur de
taille réelle.
Les échantillons dont les propriétés de fluide interféreraient avec l'écoulement par gravité entre le
réservoir et la pompe ou avec le débit au travers du nez de l'injecteur, ne peuvent être soumis à essai
selon cette méthode.
NOTE Le présent document définit les conditions opératoires en unités S.I. mais les mesures du moteur sont
définies en pouces (in) ou en degrés Fahrenheit car ce sont les unités historiques utilisées pour la construction de
l’équipement, et certaines des références du présent document donnent ainsi ces unités et d'autres non S.I. entre
parenthèses.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 3170, Produits pétroliers liquides — Échantillonnage manuel
ISO 3171, Produits pétroliers liquides — Échantillonnage automatique en oléoduc
ISO 3696, Eau pour laboratoire à usage analytique — Spécification et méthodes d'essai
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ISO 5165:2020(F)

ISO 4787, Verrerie de laboratoire — Instruments volumétriques — Méthodes de vérification de la capacité
et d'utilisation
ASTM D613, Standard Test Method for Cetane Number of Diesel Fuel Oil
ASTM D3703, Test Method for Hydroperoxide Number of Aviation Turbine Fuels, Gasoline and Diesel Fuels
ASTM E832-81, Standard Specification for Laboratory Filter Papers
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les définitions suivantes s'appliquent.
L'ISO et la CEI tiennent à jour des bases de données terminologiques pour la normalisation aux adresses
suivantes:
— Plateforme ISO de navigation en ligne: consultable sur https:// www .iso .org/ obp
— Electropedia IEC: consultable sur http:// www .electropedia .org/
3.1
indice de cétane
IC
mesure de la performance d’allumage d’un carburant diesel obtenue en la comparant aux carburants de
référence lors d’un essai de moteur normalisé
Note 1 à l'article: On entend par performance d’allumage le délai d’inflammation du carburant (3.3), tel qu’il est
déterminé sur un moteur d’essai normalisé dans des conditions contrôlées de débit du carburant, de calage
d’injection (3.4) et de taux de compression (3.2).
3.2
taux de compression
rapport du volume de la chambre de combustion, y compris la préchambre, avec le piston au point mort
bas (p.m.b.), sur le même volume avec le piston étant au point mort haut (p.m.h.)
3.3
délai d’inflammation
période entre le début de l’injection de carburant et le début de la combustion, exprimé en degrés
d’angle de rotation du vilebrequin
3.4
calage d’injection
avance à l’injection
temps dans le cycle de combustion auquel l’injection de carburant dans la chambre de combustion est
initiée, mesuré en degrés d’angle vilebrequin
3.5
relevé de volant
valeur numérique arbitraire, liée au taux de compression (3.2) et obtenue sur une échelle micrométrique,
indiquant la position du piston plongeur qui fixe le volume de la chambre de précombustion du moteur
3.6
compteur de cétane
compteur de délai d'inflammation
instrument électronique qui affiche le calage d’injection (3.4) et le délai d’inflammation (3.3) obtenus des
impulsions d'entrée de multiples capteurs
Note 1 à l'article: Trois types d’appareils ont été approuvés pour être utilisés comme compteurs de cétane. Ceux-
ci sont (avec l’année d’introduction entre parenthèse) le Mark II Ignition Delay Meter (1974), le Dual Digital
Cetane Meter (1990) et l’XCP Cetane Panel (2014).
2 © ISO 2020 – Tous droits réservés

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ISO 5165:2020(F)

3.7
pression d'ouverture de l'injecteur
pression du carburant qui dépasse la résistance du ressort qui maintient normalement en position
fermée l'aiguille de l'injecteur et qui oblige ainsi cette aiguille à se soulever et à émettre un jet de
carburant au travers de la buse
3.8
capteur de référence
transducteurs ou capteurs optiques montés sur le volant du moteur et déclenché(s) par un indicateur
du volant, utilisé(s) pour établir une référence de t.d.c. (point mort haut) et une base de temps pour
l'étalonnage du compteur de cétane (3.6)
3.9
capteur d'injection
capteur qui détecte le mouvement de l'aiguille d'injecteur et qui indique, de ce fait, le début de l'injection
3.10
capteur de combustion
capteur de pression exposé à la pression du cylindre dans le but d'indiquer le début de la combustion
3.11
carburant de référence primaire
CRP
hexadécane (n-cétane), heptaméthylnonane (HMN), pentaméthylheptane (PMH) et mélange binaire de
n-cétane avec soit du HMN soit du PMH, exprimé en pourcentage en volume
Note 1 à l'article: Ces CRP définissent dorénavant l'échelle d'IC selon les Formules (1) et (2):
CN=+PP01, 5 (1)
rHMN
CN=+P 0,163P (2)
rPMH
où
P est le pourcentage de n-cétane dans le mélange binaire;
r
P est le pourcentage de HMN dans le mélange binaire;
HMN
Ρ est le pourcentage de PMH dans le mélange binai.
PMH
Note 2 à l'article: L'alphaméthylnaphtalène (1-méthylnaphtalène), à l'état pur, était à l'origine défini comme le 0
et le n-cétane (hexadécane) à 100 sur l'échelle d'indice de cétane, les mélanges des deux produits chimiques étant
utilisés pour les valeurs intermédiaires. L'alphaméthylnaphtalène a été remplacé en 1962 par l'HMN comme
produit de référence bas, avec une valeur attribuée de 15, celui-ci étant plus facilement disponible et l'expérience
ayant montré qu'il avait une meilleure stabilité au stockage. Le PMH, second produit à faible indice de cétane
comme alternative à l'HMN, d'une valeur assignée de 16,3, a été introduit en 2018 pour permettre l’utilisation
d’un produit de pureté supérieure et plus accessible.
3.12
carburant de référence secondaire
CRS
mélange, exprimé en pourcentage en volume, de deux mélanges d'hydrocarbures, numérotés et
appariés, désignés l'un par «carburant T» (indice de cétane élevé) et l'autre par «carburant U» (indice de
cétane bas) où chaque lot de «carburant T» et de «carburant U», numéroté et apparié, a été évalué par le
Diesel National Exchange Group (NEG) de l'ASTM, suivant des combinaisons variées, par comparaison à
des mélanges de carburants de référence primaires (3.11)
© ISO 2020 – Tous droits réservés 3

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ISO 5165:2020(F)

3.13
carburant de contrôle
carburant diesel ayant un indice de cétane (3.1) déterminé par un essai interlaboratoires, qui constitue
un moyen pour un laboratoire individuel de contrôler la capacité d'une unité moteur spécifique à
mesurer l'indice de cétane
4 Principe
L'indice de cétane d'un carburant diesel est déterminé en comparant, sur un moteur d'essai dans des
conditions opératoires standards, ses caractéristiques de combustion avec celles de mélanges de
carburants de référence ayant des indices de cétane connus. Cela est réalisé en utilisant la procédure
par encadrement qui fait varier le taux de compression (relevé de volant) pour l'échantillon et chacun
des deux carburants de référence d'encadrement afin d'obtenir un délai d'inflammation spécifique. Cela
permet d'obtenir l'indice de cétane par interpolation à partir des relevés de volant.
5 Réactifs et produits de référence
5.1 Liquide de refroidissement du cylindre, de l’eau conforme à la qualité 3 de l'ISO 3696 doit
être utilisée pour le refroidissement du cylindre dans les laboratoires où la température d'ébullition
± ±
résultante est de 100 2 °C (212 3 °F). Utiliser de l'eau contenant de l'antigel commercial à base de
glycol en quantité suffisante pour répondre aux spécifications en température d'ébullition lorsque
l'altitude du laboratoire l'impose. Il est conseillé d'utiliser un produit commercial multi-fonctionnel de
traitement de l'eau devrait être utilisé dans le liquide de refroidissement pour minimiser la corrosion et
l'entartrage qui peuvent affecter les transferts thermiques et la qualité des résultats.
[2]
5.2 Lubrifiant du carter moteur, de l’huile de viscosité SAE 30 qui réponde à la classification de
service de l’American Petroleum Institute (API) pour moteurs en cours ou compatible avec la classification
de service API précédente doit être utilisée. Cette huile doit contenir un additif détergent et avoir une
2 2
viscosité cinématique comprise entre 9,3 mm /s et 12,5 mm /s à 100 °C (212 °F), ainsi qu'un indice de
viscosité d'au moins 85. Les huiles qui contiennent un améliorant d'indice de viscosité ne doivent pas
être utilisées. Les huiles multigrades ne doivent pas être utilisées.
Il est suggéré de procéder à une vidange d'huile sur une périodicité de 50 heures de fonctionnement
du moteur.
5.3 Cétane comme CRP, de l’hexadécane, qui répond aux exigences établies dans le Tableau 1, doit
être utilisé comme composant d'indice de cétane 100.
IMPORTANT — Stocker et utiliser les CRP à des températures supérieures ou égales à 20 °C pour
éviter une solidification de l’hexadécane, dont le point de fusion est de 18 °C.
5.4 Heptaméthylnonane comme CRP, du 2, 2, 4, 4, 6, 8, 8-heptaméthylnonane, qui répond aux
exigences établies dans le Tableau 1, doit être utilisé comme composant d'indice de cétane 15.
5.5 Pentaméthylheptane comme CRP, du 2, 2, 4, 6, 6-pentaméthylheptane, qui répond aux exigences
établies dans le Tableau 1, doit être utilisé comme composant d'indice de cétane 16,3.
ATTENTION — Les CRP sont des produits combustibles et leurs vapeurs nocives.
4 © ISO 2020 – Tous droits réservés

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ISO 5165:2020(F)

Tableau 1 — Spécifications pour les carburants de référence primaires
Propriété Hexadécane Heptaméthylnonane Pentaméthylheptane Méthode d’essai
Chromatographie
Pureté, en g/kg, minimum 990 980 995
en phase gazeuse
Indice d’hydroperoxyde, en
5,0 5,0 5,0 ASTM D3703
mg/kg comme O, maximu
...

FINAL
INTERNATIONAL ISO/FDIS
DRAFT
STANDARD 5165
ISO/TC 28
Petroleum products — Determination
Secretariat: NEN
of the ignition quality of diesel fuels —
Voting begins on:
2020­04­06 Cetane engine method
Voting terminates on:
Produits pétroliers — Détermination de la qualité d'inflammabilité
2020­06­01
des carburants pour moteurs diesel — Méthode cétane
ISO/CEN PARALLEL PROCESSING
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO
SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION
OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPOR TING
DOCUMENTATION.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
Reference number
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNO­
ISO/FDIS 5165:2020(E)
LOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,
DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON
OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE
LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STAN­
DARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
©
NATIONAL REGULATIONS. ISO 2020

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ISO/FDIS 5165:2020(E)

COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2020
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be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
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CH­1214 Vernier, Geneva
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2020 – All rights reserved

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ISO/FDIS 5165:2020(E)

Contents Page
Foreword .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Principle . 3
5 Reagents and reference materials . 4
6 Apparatus . 5
6.1 Test engine assembly . 5
6.2 Instrumentation . 5
6.3 Reference fuels dispensing equipment . 7
6.4 Injector nozzle tester . 7
6.5 Special maintenance tools . 8
7 Sampling and sample preparation . 8
8 Basic engine and instrument settings and standard operating conditions .8
8.1 Installation of engine equipment and instrumentation . 8
8.2 Engine speed . 8
8.3 Valve timing . 8
8.4 Valve lift . 9
8.5 Fuel pump timing . 9
8.6 Fuel pump inlet pressure . 9
8.7 Direction of engine rotation . 9
8.8 Injection timing . 9
8.9 Injector nozzle opening pressure . 9
8.10 Injection flow rate . 9
8.11 Injector coolant passage temperature . 9
8.12 Valve clearances . 9
8.13 Oil pressure . 9
8.14 Oil temperature . 9
8.15 Cylinder jacket coolant temperature .10
8.16 Intake air temperature .10
8.17 Basic ignition delay .10
8.18 Cylinder jacket coolant level.10
8.19 Engine-crankcase lubricating oil level .10
8.20 Crankcase internal pressure .10
8.21 Exhaust back-pressure .10
8.22 Exhaust and crankcase breather system resonance .10
8.23 Piston over­travel .10
8.24 Belt tension .10
8.25 Injector opening or release pressure .11
8.26 Injector spray pattern .11
8.27 Indexing handwheel reading .11
8.27.1 General.11
8.27.2 Basic setting of variable compression plug .11
8.27.3 Setting handwheel micrometer drum and scale .11
8.27.4 Setting handwheel reading .11
8.28 Basic compression pressure .12
8.29 Fuel pump lubricating oil level.12
8.30 Fuel pump timing gear-box oil level .12
8.31 Setting instrumentation reference pickups .13
8.32 Setting injector pickup gap .13
9 Engine qualification .13
© ISO 2020 – All rights reserved iii

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ISO/FDIS 5165:2020(E)

9.1 Engine conformity .13
9.2 Checking performance on check fuels .13
9.3 Check in the case of nonconformity .13
10 Procedure.14
10.1 General .14
10.2 Sample introduction .14
10.3 Fuel flow rate .14
10.4 Fuel injection timing .14
10.5 Ignition delay .14
10.6 Equilibration .14
10.7 Handwheel reading .14
10.8 Reference fuel no. 1 .14
10.9 Reference fuel no. 2 .15
10.10 Number of blends of reference fuels .16
10.11 Repeat readings .16
11 Calculation .16
12 Expression of results .18
13 Precision .18
13.1 General .18
13.2 Repeatability, r .18
13.3 Reproducibility, R .18
13.4 Precision basis .18
14 Test report .19
Bibliography .20
iv © ISO 2020 – All rights reserved

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ISO/FDIS 5165:2020(E)

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 28, Petroleum and related products, fuels
and lubricants from natural or synthetic sources, in collaboration with the European Committee for
Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC 19, Gaseous and liquid fuels, lubricants and related
products of petroleum, synthetic and biological origin, in accordance with the Agreement on technical
cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This fifth edition cancels and replaces the fourth edition (ISO 5165:2017), which has been technically
revised. It is aligned with ASTM D613. The main changes to the previous edition are as follows:
— requirements for primary reference fuels (PRFs), secondary reference fuels (SRFs) and check fuels
have been added;
— new low cetane primary reference fuel, pentamethylheptane (PMH), as an alternative to
heptamethylnonane (HMN), have been added;
— new reporting requirements.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
© ISO 2020 – All rights reserved v

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FINAL DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/FDIS 5165:2020(E)
Petroleum products — Determination of the ignition
quality of diesel fuels — Cetane engine method
WARNING — The use of this document can involve hazardous materials, operations and
equipment. This document does not purport to address all of the safety problems associated
with its use. It is the responsibility of users of this document to take appropriate measures to
ensure the safety and health of personnel prior to the application of the document.
1 Scope
This document establishes the rating of diesel fuel oil in terms of an arbitrary scale of cetane numbers
(CNs) using a standard single cylinder, four-stroke cycle, variable compression ratio, indirect injected
diesel engine. The CN provides a measure of the ignition characteristics of diesel fuel oil in compression
ignition engines. The CN is determined at constant speed in a pre-combustion chamber-type
compression ignition test engine. However, the relationship of test engine performance to full scale,
variable speed and variable load engines is not completely understood.
This document is applicable for the entire scale range from 0 CN to 100 CN but typical testing is in the
range of 30 CN to 65 CN. An interlaboratory study executed by CEN in 2013 (10 samples in the range
[3]
52,4 CN to 73,8 CN) confirmed that paraffinic diesel from synthesis or hydrotreatment, containing up
to a volume fraction of 7 % fatty acid methyl ester (FAME), can be tested by this test method and that
the precision is comparable to conventional fuels.
This test can be used for unconventional fuels such as synthetics or vegetable oils. However, the
precision for those fuels has not been established and the relationship to the performance of such
materials in full-scale engines is not completely understood.
Samples with fluid properties that interfere with the gravity flow of fuel to the fuel pump or delivery
through the injector nozzle are not suitable for rating by this method.
NOTE This document specifies operating conditions in SI units but engine measurements are specified in
inch-pound units or Fahrenheit because these are the historical units used in the manufacture of the equipment,
and thus some references in this document include these and other non­SI units in parenthesis.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 3170, Petroleum liquids — Manual sampling
ISO 3171, Petroleum liquids — Automatic pipeline sampling
ISO 3696, Water for analytical laboratory use — Specification and test methods
ISO 4787, Laboratory glassware — Volumetric instruments — Methods for testing of capacity and for use
ASTM D613, Standard Test Method for Cetane Number of Diesel Fuel Oil
ASTM D3703, Test Method for Hydroperoxide Number of Aviation Turbine Fuels, Gasoline and Diesel Fuels
ASTM E832­81, Standard Specification for Laboratory Filter Papers
© ISO 2020 – All rights reserved 1

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ISO/FDIS 5165:2020(E)

3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
cetane number
CN
measure of the ignition performance of a diesel fuel oil obtained by comparing it to reference fuels in a
standardized engine test
Note 1 to entry: Ignition performance is understood to mean the ignition delay (3.3) of the fuel as determined
when the standard test engine is operated under controlled conditions of fuel flow rate, injection timing (3.4) and
compression ratio (3.2).
3.2
compression ratio
ratio of the volume of the combustion chamber including the pre­combustion chamber with the piston
at bottom­dead­centre (b.d.c.) to the comparable volume with the piston at top­dead­centre (t.d.c.)
3.3
ignition delay
period of time between the start of fuel injection and the start of combustion, expressed in degrees of
crank angle rotation
3.4
injection timing
injection advance
time in the combustion cycle at which fuel injection into the combustion chamber is initiated, expressed
in degrees of crank angle
3.5
handwheel reading
arbitrary numerical value, related to compression ratio (3.2), obtained from a micrometer scale that
indicates the position of the variable compression plug in the pre­combustion chamber of the engine
3.6
cetane meter
ignition delay meter
electronic instrument which displays injection timing (3.4) and ignition delay (3.3) derived from input
pulses of multiple transducers (pickups)
Note 1 to entry: Three generations of apparatus have been approved for use as cetane meters. These are (with
the year of introduction in parenthesis) the Mark II Ignition Delay Meter (1974), the Dual Digital Cetane Meter
(1990) and the XCP Cetane Panel (2014).
3.7
injector nozzle opening pressure
fuel pressure that overcomes the resistance of the spring which normally holds the injector nozzle
pintle closed, and thus forces the pintle to lift and release an injection spray from the nozzle
3.8
reference pickup
transducers or optical sensors mounted over the flywheel of the engine, triggered by a flywheel pointer,
used to establish a t.d.c. reference and a time base for calibration of the cetane meter (3.6)
2 © ISO 2020 – All rights reserved

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ISO/FDIS 5165:2020(E)

3.9
injector pickup
transducer to detect motion of the injector pintle, thereby indicating the beginning of injection
3.10
combustion pickup
pressure transducer exposed to cylinder pressure to indicate the start of combustion
3.11
primary reference fuel
PRF
hexadecane (n-cetane), heptamethylnonane (HMN), pentamethylheptane (PMH) and volumetrically
proportioned binary mixture of n­cetane with either HMN or PMH
Note 1 to entry: These PRFs now define the CN scale by the relationships given in Formulae (1) and (2).
CN=+PP01, 5 (1)
“HMN
CN=+P 0,163P (2)
“PMH
where
P is the percentage n-cetane in the binary mixture;
Γ
P is the percentage of HMN in the binary mixture;
HMN
Ρ is the percentage of PMH in the binary mixture.
PMH
Note 2 to entry: Alphamethylnaphthalene (1-methylnaphthalene), in its pure form, was originally defined as 0 and
n-cetane (hexadecane) as 100 for the CN scale. With blends of the two chemicals being used for the intervening
values, alphamethylnapthalene was subsequently replaced in 1962 by HMN as the low reference material, with
an assigned value of 15, as it was more readily available and experience had shown that it had better storage
stability. Pentamethylheptane, a second low cetane ingredient as an alternative to HMN with an assigned value of
16,3, was introduced in 2018 to utilize a material of higher purity and better availability.
3.12
secondary reference fuel
SRF
volumetrically proportioned blend of two selected, numbered and paired hydrocarbon mixtures
designated “T fuel” (high CN) and “U fuel” (low CN) where each numbered paired set of “T fuel” and
“U fuel” is rated by the ASTM Diesel National Exchange Group (NEG) in various combinations by
comparison to primary reference fuel (3.11) blends
3.13
check fuel
diesel fuel oil having a cetane number (3.1) value determined by an interlaboratory comparison which
provides a guide for an individual laboratory to check the cetane rating performance of a specific
engine unit
4 Principle
The CN of a diesel fuel oil is determined by comparing its combustion characteristics in a test engine
with those for blends of reference fuels of known CN under standard operating conditions. This
is accomplished using the bracketing handwheel procedure, which varies the compression ratio
(handwheel reading) for the sample and each of two bracketing reference fuels to obtain a specific
ignition delay permitting the interpolation of CN in terms of handwheel reading.
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ISO/FDIS 5165:2020(E)

5 Reagents and reference materials
5.1 Cylinder jacket coolant, water conforming to grade 3 of ISO 3696.
Water shall be used in the cylinder jacket for laboratory locations where the resultant boiling
temperature is 100 °C ± 2 °C (212 °F ± 3 °F). Water with commercial glycol-based antifreeze added in
a sufficient quantity to meet the boiling temperature requirement shall be used when the laboratory
altitude dictates. A commercial multi­functional water­treatment material should be used in the coolant
to minimize corrosion and mineral scale that can alter heat transfer and rating results.
[2]
5.2 Engine crankcase lubricating oil, an SAE 30 viscosity grade oil meeting current American
Petroleum Institute (API) service classification or compatible previous API service classification for
2
engines shall be used. It shall contain a detergent additive and have a kinematic viscosity of 9,3 mm /s
2
to 12,5 mm /s at 100 °C (212 °F) and a viscosity index of not less than 85. Oils containing viscosity index
improvers shall not be used. Multi­graded lubricating oils shall not be used.
The suggested oil change interval is 50 engine­running hours.
5.3 Cetane PRF, hexadecane meeting the specifications in Table 1 shall be used as the designated
100 CN component.
IMPORTANT — Store and use PRFs at temperatures of 20 °C or higher to avoid solidification of
hexadecane, which has a melting point of 18 °C.
5.4 Heptamethylnonane PRF, 2,2,4,4,6,8,8-heptamethylnonane meeting the specifications in Table 1
shall be used as the designated 15 CN component.
5.5 Pentamethylheptane PRF, 2,2,4,6,6-pentamethylheptane meeting the specifications in Table 1
shall be used as the designated 16,3 CN component.
WARNING — PRFs are combustible and their vapours are harmful.
Table 1 — Specifications for primary re
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