Некоторые эксплуатационные свойства дизельных топлив

 

Рабочий процесс в дизельных двигателях принципиально иной, чем в бензиновых: топливо смешивается с воздухом непосредственно в камере сгорания и отсутствует принудительное воспламенение рабочей смеси. Отсюда и специфические требования к качеству дизельного топлива. В цилиндрах дизеля сжимается не рабочая топливовоздушная смесь, а воздух. В сжатый до 3…7 МПа и нагретый за счёт высокого давления до 500…800⁰ С воздух под высоким давлением через форсунку впрыскивается топливо. Оно испаряется, нагревается до температуры воспламенения, перемешивается с горячим воздухом и самовоспламеняется.

Для обеспечения полного и качественного сгорания топлива оно должно обладать:

§ хорошей прокачиваемостью для бесперебойной работы ТНВД;

§ тонким распылом и хорошим смесеобразованием;

§ отсутствием: нагарообразования на клапанах, кольцах, поршнях; зависания иглы; закоксовывания форсунки;

§ отсутствием коррозионного воздействия на резервуары, топливопроводы;

§ химической стабильностью.

Низкотемпературные свойства. При понижении температуры в дизельном топливе появляются разрозненные кристаллы парафинов, которые оседают на фильтрах и ухудшают подачу топлива в цилиндры.

Показатели, характеризующие начало кристаллизации и потерю подвижности топлива стандартизованы. К ним относятся:

- температура помутнения, при которой топливо теряет прозрачность из-за начавших выпадать кристаллов парафинов;

- температуру застывания, при которой дизельное топливо теряет подвижность из-за образования кристаллической решётки из выпавших парафинов. Определяют её в стандартном приборе, наклонённом под углом в 45⁰ в течении одной минуты..

Нормальная работа двигателя возможна в условиях, когда температура окружающего воздуха на 5…10⁰ С выше температуры застывания.

Вязкостные свойства. Понижение или повышение вязкости (для топлив различных марок вязкость изменяется в пределах 1,8…6,0 мм²/с) приводит к нарушению работы топливоподающей аппаратуры, а также процессов смесеобразования и сгорания.

Загустевание топлива приводит к повышению сопротивления подачи топлива и, как следствие, к нарушению нормальной работы двигателя. Крупные капли повышенной вязкости испаряются медленнее, частично оседают на днище поршня и стенках цилиндра, что приводит к нарушению процесса горения и, как следствие, снижению. КПД, увеличению нагара.

Испаряемость. Топлива, содержащие высококипящие углеводороды, в условиях камеры сгорания во время рабочего процесса испаряются медленно и неполно. Это затрудняет пуск двигателя, снижает его экономичность и увеличивает дымность отработавших газов. С другой стороны, если топливо имеет облегчённый фракционный состав, оно способно испариться быстро и полно. Однако, из-за плохой самовоспламеняемости возникают трудности с запуском двигателя, а после прогрева его работа становится жёсткой. Поэтому дизельное топливо должно обладать оптимальной испаряемостью.

Для повышения поверхности испарения топливо тщательно распыляют, что достигается при прохождении его с большой скоростью через сопло форсунки.

Такой показатель, как температура выкипания 50 % фракции характеризует пусковые качества дизельных топлив, а температура выкипания 96 % фракции указывает на содержание в топливе трудно испаряющихся фракций, которые ухудшают смесеобразование и вызывают неполное сгорание.

Склонность к образованию отложений. Высокой химической стабильностью отличаются топлива, получаемые при разгонке нефти с низким содержанием сернистых соединений.

Образование нагара и смолистых отложений зависит не только от состояния и режимов работы двигателя, но и от качества топлива. Наибольший вред приносит присутствие в них смолистых веществ. Оказывают влияние так же вязкость, углеводородный и фракционный состав.

На процесс нагарообразования оказывают влияние зольность и количество неорганических механических примесей.

Присадки к топливам

 

В настоящее время присадки к топливам в России приобрели широкое распространение. Раньше их ассортимент был невелик и они использовались исключительно нефтеперерабатывающими заводами для обеспечения требуемых показателей качества топлив. Теперь же к присадкам проявляют интерес и владельцы транспортных средств. При этом преследуется несколько целей. Одних привлекает возможность использовать более дешёвый низкооктановый бензин, улучшив его антидетонационные свойства специальными присадками, других – возможность улучшения потребительских качеств стандартных топлив, например понижение температуры застывания летнего дизельного топлива путём добавки депрессоров. Грамотные потребители используют многофункциональные присадки, улучшающие моющие, защитные и др. свойства топлив. Затраты на присадки окупаются повышением комфортности обслуживания автомобиля, поддержанием оптимальных характеристик рабочих режимов и увеличением ресурса двигателя. Могут использоваться и присадки улучшающие экологические свойства топлив. К ним относятся многофункциональные присадки и антидымные, антисажевые.

Необходимо отметить, что присадки не предназначены для компенсации недостатков, связанных с низким качеством топлив или плохим техническим состоянием двигателя. Наоборот, чем лучше топливо и двигатель, тем больший эффект может быть получен от присадок.

В настоящее время в мире выпускается около 1,5 млн. т присадок к топливам в год. На 95 % это присадки к автомобильным бензинам. В России растёт интерес к присадкам. Например, за 1996…1998 годы допущено присадок больше, чем за предыдущие 15 лет. В 90^е годы в центре внимания находятся модификаторы горения и антидетонаторы.

К топливам добавляют более 30 основных присадок, а композиций этих присадок насчитывается более сотни. Мировой ассортимент присадок насчитывает несколько тысяч товарных марок. В России присадки к топливам стали применятся позже, чем в других странах мира, поэтому их число не так велико, а возможности используются не в полной мере.

Деление присадок на типы при их классификации производят исходя из назначения. Затем присадки различных типов подразделяют по механизму действия. Например, предлагается разделять присадки на стабилизаторы, т. е. позволяющие сохранять физико-химические и эксплуатационные свойства, присущие самим топливам, и модификаторы, придающие топливам новые качества. Последние, кроме того, подразделяются на модификаторы радикального и коллоидно-химического характера. Следует отметить, что современные присадки в большинстве своём многофункциональны. Однако большинство многофункциональных присадок к бензинам и дизельным топливам базируется на агентах моющего действия, которое является основным. Ассортимент присадок представлен в табл. 3.

 

Ассортимент топлив

 

В производстве и применении товарных топлив имеется чёткое разделение на бензины и дизельные топлива, обладающие значительными отличиями друг от друга по нескольким физико-химическим параметрам и методам их контроля.

При анализе свойств топлив необходимо учитывать, что групповой состав топлив одной и той же марки может значительно отличаться в зависимости от вида используемого сырья и технологии его переработки, од нако все контрольные показатели должны удовлетворять нормативным документам.

 

Бензины

 

Товарные бензины готовят, как правило, смешением нескольких компонентов. Непосредственное получение товарных бензинов в готовом виде на отдельных нефтеперерабатывающих установках невозможно по некоторым причинам технического и экономического характера. Смешение компонентов позволяет получать товарный продукт с заданными показателями качества при рациональном использовании физических и химических свойств каждого компонента. Кроме того, получение товарных бензинов путём смешения позволяет наиболее полно использовать все ресурсы бензиновых фракций, имеющихся на заводе.

Основными показателями, определяющими компонентный состав товарных бензинов, являются требования по детонационной стойкости и по их фракционному составу. Иногда содержание разных компонентов в товарных бензинах ограничивается требованиями по содержанию серы, химической стабильности и т.д.

Во все товарные бензины добавляются присадки, улучшающие одно или несколько эксплуатационных свойств.

Качество отечественных товарных бензинов регламентируется ГОСТ Р 51105-97 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Технические условия».

В зависимости от октанового числа, определённого исследовательским методом, устанавливаются следующие марки неэтилированного автомобильного бензина:

- нормаль-80 – не менее 80;

- регулятор-91 – не менее 91;

- премиум-95 – не менее 95;

- супер-98 – не менее 98.

Таблица 3