Дизельные топлива для автомобилей

Дизельные топлива для автомобилей

Характеристики самовоспламеняемости дизельных топлив

Процесс самовоспламенения топлива в дизельном двигателе проходит через несколько этапов: впрыск в камеру сгорания, распыл, испарение, предпламенные реакции окисления углеводородов, самовоспламенение и горение дизтоплива.

Самовоспламенение впрыснутого в камеру сгорания дизтоплива инициируется под воздействием кислорода, высокой температуры сжатого в цилиндре двигателя воздуха и теплоты, выделяемой не этапе предпламенных реакций окисления углеводородов. Период от момента впрыска до момента самовоспламенения топлива называется периодом задержки самовоспламенения, который существенно влияет на процесс сгорания в целом. Если предпламенные реакции идут медленно, то период задержки самовоспламенения увеличивается, а его очаги возникают с опозданием. Топливо поступает в цилиндр, накапливается и затем происходит воспламенение сразу значительного его количества. Резко возрастает давление в цилиндре. Двигатель при этом начинает работать жестко, мощность падает. Жесткость работы дизеля, вообще говоря, зависит от темпа нарастания давления в цилиндре. Например, при темпе в 0,3-0,4 мПа на 1° поворота коленчатого вала двигатель работает мягко. При 0,6-0,8мПа - жестко, более 1,0 мПа - очень жестко. Чрезмерно жесткая работа означает и чрезмерные нагрузки, опасные для кривошипно-шатунного механизма и поршневой группы. Нежелательна и очень малая величина период задержки самовоспламенения, так как дизельное топливо воспламеняется непосредственно у форсунки, вызывая ее оплавление. Кроме того последующие порции топлива впрыскиваются в отработавшие газы -увеличивается расход топлива, падает мощность двигателя, появляется дымный выхлоп.

Период задержки самовоспламенения, а соответственно самовоспламеняемость топлива оцениваются таким показателем как цетановое число, которое представляет собой процентное содержание нормального цетана СН₃ - (СН₂)₁₄ - СН₃ (ЦЧ = 100 единиц) в смеси с ароматическим углеводородом с двумя бензольными кольцами - альфаметилнафталином С₁₁Н₁₀ (ЦЧ =0 единиц), которая по своей самовоспламеняемости равноценна испытуемому топливу. Имеется соотношение между цетановым числом ЦЧ и октановым числом по исследовательскому методу RON:

ЦЧ = (60 ± 5) - 0,5 RON.

Методы определения цетанового числа

Прямой (арбитражный) метод. Цетановое число дизельных топлив обычно определяют по методу "совпадения вспышек" на установках ИТ9-3, ИТ9-ЗМ или ИТД-69 (ГОСТ 3122). Это одноцилиндровые четырехтактные двигатели, оборудованные для работы с воспламенением от сжатия. Двигатели имеют переменную степень сжатия ε = 7 … 23. Угол опережения впрыска топлива устанавливается равным 13° до верхней мертвой точки (В.М.Т). Изменением степени сжатия добиваются, чтобы воспламенение происходило строго в В.М.Т. При определении цетанового числа дизельных топлив частота вращения вала одноцилиндрового двигателя должна быть строго постоянной (п = 900 ± 10 об/мин). После этого подбирают два образца эталонных топлив, один из которых дает совпадение вспышек (т.е. задержку самовоспламенения, равную 13°) при меньшей степени сжатия, а второй - при более высокой степени сжатия. Путем интерполяции находят смесь цетана сальфаметилнафталином, эквивалентную испытываемому топливу, и таким образом устанавливается его цетановое число.

Косвенный метод. Метод аналогичен определению октанового числа бензина путем сравнения диэлектрической проницаемости испытуемого топлива с эталонными топливами.

Антинагарные характеристики

Окислительная стабильность, г/м³ характеризует количество смол, образующихся в результате воздействия кислорода при температуре 95^оС.

Содержание фактических смол, мг/100 мл. В сравнении с бензинами количество смол в дизельных топливах значительно меньше

Йодное число представляет собой количество грамм йода, которое входит в реакцию с непредельными углеводородами, находящимися в 100 мл топлива. В результате окисления и полимеризации непредельных углеводородов образуются органические кислоты и смолы.

Коксовое число представляет собой процент кокса, образующегося в результате разложения топлива без доступа воздуха при температуре 800 - 900^оС. Для испытания используется 10%-ный остаток после разгонки топлива.

Содержание золы представляет собой процент золы, образующейся в результате сжигания пробы топлива в открытом тигле.

Сера, содержащаяся в топливе, влияет не только на массу образующегося нагара, но и на его свойства. Сернистые соединения, накапливаясь в нагаре, повышают его плотность.

Дизельные топлива для автомобилей