Учебное пособие: Автомобильные дизельные топлива

Учебное пособие: Автомобильные дизельные топлива

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.

2. Эксплуатационные требования к качеству дизельного топлива

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. Свойства и показатели дизельного топлива, влияющие на работу двигателя

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.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6