Тема № 5/1. Автомобильные дизельные топлива
Вопросы темы:
1. Характеристики дизельных топлив и их маркировка
2. Эксплуатационные требования к качеству дизельного топлива
3. Свойства и показатели дизельного топлива, влияющие на работу двигателя
3.1 Свойства, влияющие на подачу топлива в цилиндры двигателя
3.2 Низкотемпературные свойства дизельного топлива
3.3 Физическая и химическая стабильность топлива
1. Характеристика дизельных топлив. Маркировка
Дизельное топливо - это нефтяная фракция, основу которой составляют углеводороды с температурой кипения 200…350?С.
Это прозрачная и более вязкая, чем бензин, жидкость желтого или светло-коричневого цвета (в зависимости от содержания в ней смол). С плотностью 0,8…0,83 кг/м3.
Для автомобильных дизельных двигателей выпускаются топлива на базе керосиновых, газойлевых и соляровых дистилляторов прямой перегонки нефти. Для снижения содержания серы используют гидроочистку и депарафинизацию.
В силу этого ДТ по своему химическому составу представляет сложную смесь: алканов (от 10 до 40%), циклоалканов (20…60%) и ароматических соединений (14…30%) и их производных. С повышением температуры кипения фракции содержание ароматических углеводородов может увеличиваться до 40-47%. Средняя молекулярная масса ДТ находится в пределах от 110 до 230.
Маркировка дизельных топлив - характеризует сезонность или географическую область применения.
Л. - летнее, рекомендуемое для эксплуатации при температуре воздуха от 0?С и выше.
З. - зимнее, рекомендуемое для эксплуатации при температуре окружающего воздуха минус 20 С и выше (при этом температура застывания ДТ не выше минус 35?С), а также минус 30 С и выше (при этом температура застывания топлива не выше минус 45?С).
А. - арктическое, рекомендуемое для эксплуатации при температуре воздуха минус 50?С и выше.
По содержанию серы дизельные топлива подразделяются на два вида:
1. массовая доля серы не более 0,2%
2. массовая доля серы не более 0,5% (а для марки А. не более 0,4%).
В условное обозначение топлива марки:
- Л. Должны входить массовая доля серы и температура вспышки топлива;
- З. должны входить массовая доля серы и температура застывания топлива;
- А. должны входить только массовая доля серы.
Например, Л. - 0,2 - 40 обозначает топливо летнее с массовой долей серы до 0,2% и температурой вспышки 40?С;
З. - 0,2 - 35 обозначает топливо зимнее, с массовой долей серы до 0,2% и температурой застывания минус 35?С;
А. - 0,4 - обозначает топливо арктическое, с массовой долей серы 0,4%.
Топлива для умеренной климатической зоны имеют более высокую температуру помутнения и застывания, а топлива для холодных климатических зон - более низкую. рекомендуемое для эксплуатации при температуре воздуха от 0 С и выше. алканов (от 10 до 40%)овых дистилляторов прямой перегон, рекомендуемое для
Топливо арктическое имеет температуру застывания минус 55?С.
Для экспортных топлив, содержание серы не должно превышать 0,1%, фактических смол 25 мг на 100 см3, а зольность не более 0,008%.
Непредельных углеводородов в дизельных топливах практически нет.
В некоторые сорта дизельных топлив практически добавляют 20% каталитического газойля с содержанием ароматических углеводородов.
Экологически чистые дизельные топлива производят из гидроочищенных газойлевых фракций прямой гонки и вторичных процессов. Они не имеют антиокислительных присадок и содержат в себе общей серы не более 0,05%. Такие топлива без антиокислительных присадок имеют низкую химическую стабильность и непригодны для длительного хранения.
Для улучшения качества дизельных топлив на нефтеперерабатывающих заводах добавляют присадки: изопропилнитрат и циклогексилнитрат с целью повышения цетанового числа.
В прямогонных фракциях, в зависимости от перерабатываемой нефти, содержание серы колеблется в пределах:
- для сернистых нефтей от 0,8 до 1,0%;
- в гидроочищенном компоненте от 0,08 до 0,1%.
Городские дизельные топлива с улучшенными экологическими показателями имеют присадки:
- летом антидымные (ЭФАП-Б) или импортныую Лубризол 8288;
- зимой депрессорную - сополимер этилена с винилацетаном.
В городских топливах экологические свойства, такие как дымность и токсичность отработавших газов меньше на 30…50% по сравнению с топливами без присадок. Они также отвечают европейским требованиям по содержанию серы.
В дизельных двигателях сложные процессы смесеобразования и сгорания топлива происходят в течении очень малого промежутка времени. Угол поворота коленчатого вала за этот период соответствует только 20?. Поэтому, чем будет быстроходнее двигатель, тем время этого процесса будет меньше.
Если сравнивать бензиновый и дизельный двигатели, то в бензиновом двигателе при равной частоте вращения коленчатого вала на процесс смесеобразования и сгорания рабочей смеси приходится в 10…15 раз больше времени.
Исходя из такого явления, происходящего в цилиндрах дизельного двигателя, к качеству дизельного топлива предъявляются специфические требования, такие как:
· Хорошая прокачиваемость как условие бесперебойной и надежной работы ТНВД;
· Обеспечение тонкого распыла и хорошего смесеобразования;
· «Мягкий» пуск дизельного двигателя;
· Полное сгорание рабочей смеси в цилиндрах и при этом работа двигателя должна быть «мягкая»;
· Предотвращение нагорообразования на клапанах, поршнях и поршневых кольцах;
· Недопущение зависания игл и закоксовывания распылителей фарсунок;
· Отсутствие коррозионного воздействия на детали двигателя, топливоподающую систему, топливопроводы и топливные баки;
· Высокая химическая и физическая стабильность.
Таким образом, надежная и экономичная работа дизельного двигателя обеспечивается при выполнении следующих условий:
· Дизельное топливо для двигателя подобрано правильно;
· Оптимальный угол опережения впрыска установлен верно;
· Во время рабочего хода рабочая смесь сгорает полностью.
Если эти главные условия не будут соблюдаться, то мощность дизельного двигателя будет падать, дымность темного выхлопа увеличиваться, а удельный расход топлива возрастет.
3.1 Свойства и показатели ДТ, влияющие на подачу топлива в цилиндры двигателя
Свойства и показатели ДТ, влияющие на подачу топлива в цилиндры относятся:
· Вязкость топлива;
· Температурные свойства топлива;
· Физическая и химическая стабильность топлива.
Вязкость - это показатель, определяющий прокачиваемость топлива по системе питания. Для ДТ различных марок вязкость бывает от 1,8 до 6,0 мм2/с. сели вязкость будет выше или ниже этих пределов, то работа топливоподающей аппаратуры нарушится, после чего нарушится смесеобразование и сгорание дизельного топлива.
Если вязкость ДТ - низкая, то смесеобразование ухудшается, и становится некачественным из-за неполного использования воздуха.
Если вязкость ДТ - высокая, то смесеобразование также ухудшается из-за медленного испарения крупных капель топлива, которые испаряются медленно и оседают на металле. Процесс горения нарушается. Топливо сгорает не полностью, увеличивается его расход, повышается нагарообразование. КПД - падает.
С ростом температуры индекс вязкости топлива (ИВ) понижается, а при ее уменьшении - возрастает.
Рисунок. Изменение индекса вязкости (ИВ) дизельного топлива в зависимости от температуры.
Лучшими свойствами обладает топливо со средней вязкостью от 2,5 до 4,0 мм2/с при 20?С. Это топливо сохраняет свои свойства при отрицательной температуре, т.к. текучесть его трубопровода не изменяется.
Однако, чем выше вязкость ДТ будет при 20?С, тем значительнее его изменение будет при понижении температуры. Поэтому, в зависимости от марки топлив применение его будут определять условия. Так для:
· Летних ДТ вязкость должна быть 3,0…6,0 мм2/с;
· Зимних ДТ - 1,8…5,0 мм2/с;
· Арктических ДТ - 1,5…4,0 мм2/с.
Таким образом, вязкость ДТ в значительной степени предопределяет протекание рабочего процесса в цилиндрах двигателя, а следовательно, его эффективность и экономичность.
Низкотемпературные свойства ДТ.
Эти свойства зависят от:
· Группового состава;
· Фрикционного состава.
Парафиновые (алканы) и ароматические (арены) - это наихудшие группы.
Цикланы - это лучшая группа.
Все углеводороды, входящие в состав ДТ, имеют высокую температуру кристаллизации. Особенно это относится к парафиновым углеводородам. В холодную погоду они видны невооруженным глазом в виде кристалликов. Это все сковывает подвижность ДТ и образуется каркас.
Эту потерю подвижности называют застыванием ДТ. Такое топливо становится непригодным к эксплуатации.
Поэтому начало кристаллизации углеводородов характеризуется температурой помутнения, а потеря подвижности ДТ называется температурой застывания.
При температуре помутнения вязкость уменьшается незначительно. Однако, кристаллы, проникая через фильтры, образуют непроницаемую пленку и подача топлива прекращается.
Чаще всего это проявляется при пуске и проверке двигателя.
Но бесперебойная подача обеспечивается при температуре помутнения топлива тогда, когда еще она будет ниже на 5…10?С от окружающего воздуха.
Температура застывания наступает тогда, когда ДТ теряет текучесть.
Установлено, что температура помутнения обычно колеблется от -7 до -13?С, а температура застывания наступает от -12 до -19?С.
Разница между температурой помутнения и застывания составляет от 50 до 15?С в зависимости от химического состава топлива.
Есть показатель, который определяет температуру фильтруемости, которую определяют путем прямой фильтрации топлива при заданной температуре.
Температура предельной фильтруемости для летнего ДТ равна - 5?С, а для зимнего ДТ - 25?С.
Присутствие в топливе гигроскопической влаги не сказывается на температуре фильтруемости, которая повышается на 1…15%, при условии, если в ДТ есть эмульсионная вода в количестве до 0,1% от массы.
3.2 Низкотемпературные свойства ДТ улучшаются двумя способами:
· Удаление из состава топлива высокоплавких парафинов нормального строения;
· Добавление в топливо депрессорных присадок (маркировки по ТУ38.101.889-87-ДЗп). Это приводит к снижению температуры застывания с -10?С до -35?С, а снижение температуры фильтрации.
Страницы: 1, 2, 3, 4
