1. Характеристика дизельних палив. Маркування

Дизельне паливо - це нафтова фракція, основу якої складають вуглеводні з температурою кипіння 200 ... 350 ˚ С.

Це прозора і більш в'язка, ніж бензин, рідина жовтого або світло-коричневого кольору (в залежності від вмісту в ній смол).З щільністю 0,8 ... 0,83 кг / м ^3.

Для автомобільних дизельних двигунів випускаються палива на базі гасових, газойльових і соляровим дистиляторів прямої перегонки нафти. Для зниження вмісту сірки використовують гідроочищення і депарафінізації.

У силу цього ДП за своїм хімічним складом являє складну суміш: алканів (від 10 до 40%), циклоалканов (20 ... 60%) і ароматичних сполук (14 ... 30%) та їх похідних. З підвищенням температури кипіння фракції вміст ароматичних вуглеводнівможе збільшуватися до 40-47%. Середня молекулярна маса ДТ знаходиться в межах від 110 до 230.

Маркування дизельних палив - характеризує сезонність або географічну область застосування.

Л. - літнє, рекомендується для експлуатації при температурі повітря від 0 ˚ С і вище.

З. - зимове, рекомендується для експлуатації при температурі навколишнього повітря мінус 20 С і вище (при цьому температура застигання ДТ не вище мінус 35 ˚ С), а також мінус 30 С і вище (при цьому температура застигання палива не вище мінус 45 ˚ С ).

А. - арктичне, рекомендований для експлуатації при температурі повітря мінус 50 ˚ С і вище.

За змістом сірки дизельні палива поділяються на два види:

1. масова частка сірки не більше 0,2%

2. масова частка сірки не більше 0,5% (а для марки А. не більше 0,4%).

У умовне позначення палива марки:

- Л. Повинні входити масова частка сірки і температура спалаху палива;

- З. повинні входити масова частка сірки і температура застигання палива;

- А. повинні входити тільки масова частка сірки.

Наприклад, Л. - 0,2 - 40 позначає паливо літнє з масовою часткою сірки до 0,2% і температурою спалаху 40 ˚ С;

З. - 0,2 - 35 позначає паливо зимове, з масовою часткою сірки до 0,2% і температурою застигання мінус 35 ˚ С;

А. - 0,4 - позначає паливо арктичне, з масовою часткою сірки 0,4%.

Палива для помірної кліматичної зони мають більш високу температуру помутніння і застигання, а палива для холодних кліматичних зон - нижчу. рекомендований для експлуатації при температурі повітря від 0 С і вище. алканів (від 10 до 40%) ових дистиляторів прямий перегін, рекомендований для

Паливо арктичне має температуру застигання мінус 55 ˚ С.

Для експортних палив, вміст сірки не повинен перевищувати 0,1%, фактичних смол 25 мг на 100 см ^3, а зольність не більше 0,008%.

Неграничних вуглеводнів в дизельних паливах практично немає.

В деякі сорти дизельних палив практично додають 20% каталітичного газойлю з вмістом ароматичних вуглеводнів.

Екологічно чисті дизельні палива виробляють із гідроочищені газойльових фракцій прямої гонки і вторинних процесів.Вони не мають антиокислювальних присадок і містять в собі загальної сірки не більше 0,05%. Такі палива без антиокислювальних присадок мають низьку хімічну стабільність і непридатні для тривалого зберігання.

Для поліпшення якості дизельних палив на нафтопереробних заводах додають присадки: ізопропілнітрат і ціклогексілнітрат з метою підвищення цетанового числа.

У прямогонний фракціях, в залежності від нафти, що переробляється, вміст сірки коливається в межах:

- Для сірчистих нафт від 0,8 до 1,0%;

- У гідроочищені компоненти від 0,08 до 0,1%.

Міські дизельні палива з поліпшеними екологічними показниками мають присадки:

- Влітку антідимние (ЕФАП-Б) або імпортниую Лубрізол 8288;

- Взимку депресорних - сополімер етилену з вінілацетаном.

У міських паливах екологічні властивості, такі як димність і токсичність відпрацьованих газів менше на 30 ... 50% у порівнянні із паливом без присадок. Вони також відповідають європейським вимогам за змістом сірки.

2. Експлуатаційні вимоги до якості дизельного палива

У дизельних двигунах складні процеси сумішоутворення і згоряння палива відбуваються протягом дуже малого проміжку часу. Кут повороту колінчастого вала за цей період відповідає тільки 20 ˚. Тому, чим буде швидкохідні двигун, тим час цьогопроцесу буде менше.

Якщо порівнювати бензиновий і дизельний двигуни, то в бензиновому двигуні при рівній частоті обертання колінчастого валу на процес сумішоутворення і згоряння робочої суміші доводиться в 10 ... 15 разів більше часу.

Виходячи з такого явища, що відбувається в циліндрах дизельного двигуна, до якості дизельного палива ставляться специфічні вимоги, такі як:

• Хороша прокачиваемость як умова безперебійної та надійної роботи ТНВД;

• Забезпечення тонкого розпилу і хорошого сумішоутворення;

• «М'який» пуск дизельного двигуна;

• Повне згоряння робочої суміші в циліндрах і при цьому робота двигуна повинна бути «м'яка»;

• Запобігання нагорообразованія на клапанах, поршнях і поршневих кільцях;

• Недопущення зависання голок і закоксовиванія розпилювачів фарсунок;

• Відсутність корозійного впливу на деталі двигуна, топливоподающей систему, паливопроводи і паливні баки;

• Висока хімічна та фізична стабільність.

Таким чином, надійна та економічна робота дизельного двигуна забезпечується при виконанні наступних умов:

• Дизельне паливо для двигуна підібрано правильно;

• Оптимальний кут випередження впорскування встановлений вірно;

• Під час робочого ходу робоча суміш згоряє повністю.

Якщо ці головні умови не будуть дотримуватися, то потужність дизельного двигуна буде падати, димність темного вихлопу збільшуватися, а питома витрата палива зросте.

3. Властивості і показники дизельного палива, що впливають на роботу двигуна

3.1 Властивості і показники ДП, що впливають на подачу палива в циліндри двигуна

Властивості і показники ДП, що впливають на подачу палива в циліндри відносяться:

• В'язкість палива;

• Температурні властивості палива;

• Фізична і хімічна стабільність палива.

В'язкість - це показник, що визначає прокачиваемость палива за системою харчування. Для ДТ різних марок в'язкість буває від 1,8 до 6,0 мм ² / с. сіли в'язкість буде вище або нижче цих меж, то робота топливоподающей апаратури порушиться, після чого порушиться сумішоутворення і згоряння дизельного палива.

Якщо в'язкість ДТ - низька, то сумішоутворення погіршується, і стає неякісним через неповне використання повітря.

Якщо в'язкість ДТ - висока, то сумішоутворення також погіршується через повільне випаровування великих крапель палива, які випаровуються повільно і осідають на металі. Процес горіння порушується. Паливо згорає не повністю, збільшується його витрата, підвищується нагарообразование. ККД - падає.

Зі зростанням температури індекс в'язкості палива (ІВ) знижується, а при її зменшенні - зростає.

Малюнок. Зміна індексу в'язкості (ІВ) дизельного палива в залежності від температури.

Кращими властивостями володіє паливо з середньою в'язкістю від 2,5 до 4,0 мм ² / с при 20 ˚ С. Це паливо зберігає свої властивості при мінусовій температурі, тому що плинність його трубопроводу не змінюється.

Однак, чим вище в'язкість ДП буде при 20 ˚ С, то більша його зміна буде при зниженні температури. Тому, в залежності від марки палив застосування його будуть визначати умови. Так для:

• Літніх ДТ в'язкість повинна бути 3,0 ... 6,0 мм ² / с;

• Зимових ДТ - 1,8 ... 5,0 мм ² / с;

• Арктичних ДТ - 1,5 ... 4,0 мм ² / с.

Таким чином, в'язкість ДТ в значній мірі зумовлює протікання робочого процесу в циліндрах двигуна, а отже, його ефективність і економічність.

Низькотемпературні властивості ДТ.

Ці властивості залежать від:

• Групового складу;

• Фрикційного складу.

Парафінові (алкани) і ароматичні (арени) - це найгірші групи.

Циклани - це краща група.

Всі вуглеводні, що входять до складу ДП, мають високу температуру кристалізації. Особливо це відноситься до парафіновим вуглеводнів. У холодну погоду вони видні неозброєним оком у вигляді кристаликів. Це все сковує рухливість ДТ і утворюється каркас.

Цю втрату рухливості називають застигання ДТ. Таке паливо стає непридатним до експлуатації.

Тому початок кристалізації вуглеводнів характеризується температурою помутніння, а втрата рухливості ДТ називається температурою застигання.

При температурі помутніння в'язкість зменшується незначно. Однак, кристали, проникаючи через фільтри, утворюють непроникну плівку і подача палива припиняється.

Найчастіше це проявляється під час пуску та перевірці двигуна.

Але безперебійна подача забезпечується при температурі помутніння палива тоді, коли ще вона буде нижча на 5 ... 10 ˚ С від навколишнього повітря.

Температура застигання настає тоді, коли ДТ втрачає текучість.

Встановлено, що температура помутніння зазвичай коливається від -7 до -13 ˚ С, а температура застигання настає від -12 до -19 ˚ С.

Різниця між температурою помутніння і застигання становить від 50 до 15 ˚ С залежно від хімічного складу палива.

Є показник, який визначає температуру фильтруемости, яку визначають шляхом прямої фільтрації палива при заданій температурі.

Температура граничної фильтруемости для літнього ДТ дорівнює - 5 ˚ С, а для зимового ДТ - 25 ˚ С.

Присутність в паливі гігроскопічної вологи не позначається на температурі фильтруемости, яка підвищується на 1 ... 15%, за умови, якщо в ДТ є емульсійна вода в кількості до 0,1% від маси.

3.2 Низькотемпературні властивості ДТ поліпшуються двома способами:

• Видалення зі складу палива високоплавкі парафінів нормальної будови;

• Додавання в паливо депресорних присадок (маркування по ТУ38.101.889-87-ДЗП). Це призводить до зниження температури застигання з -10 ˚ С до -35 ˚ С, а зниження температури фільтрації.

Наприклад. Присадка «Аспект-Д» вводиться в літній і зимовий ДТ з розрахунку 2г на 1кг палива. Вона забезпечує безперебійну роботу двигуна до температури -20 ˚ С. Це скорочує час пуску взимку.

Деякі присадки знижують тільки температуру застигання і не впливають на температуру фильтруемости. Тому в баку з'являється два шари:

1. верхній (прозорий) шар зі зниженим цетановим числом;

2. нижній (каламутний) прошарок, в якому багато дрібних кристалів парафіну.

При відсутності зимового і арктичного дизельного палива допускається розбавлення літнього та зимового палива гасом.Але при цьому розбавлене гасом ДТ втрачає частину своїх змащувальних властивостей, що призводить до зношування деталей паливної апаратури.

І ще, суміш дизельного палива з гасом більш пожежонебезпечна.

Якщо додавати в ДТ присадки спеціальні - антигелі, то температура застигання знижується до -47 ˚ С. Це забезпечує експлуатацію при дуже низьких температурах.

Висновки:

1. Низькотемпературні властивості ДТ визначаються вмістом у них високоплавкі вуглеводнів і води, що характеризуються показниками:

   • Температурою помутніння;

   • Температурою застигання;

   • Граничною температурою фильтруемости.

2. Для двигунів, що працюють на відкритому повітрі, мають велике значення такі показники, як:

• Температура застигання, характеризує повну втрату рухливості;

• Температура помутніння, при якій в паливі з'являються перші кристали парафіну.

3. 3. Фізична і хімічна стабільність дизельного палива

Під впливом зовнішніх факторів в ДТ протікають фізичні і хімічні процеси, тобто відбувається випаровування,забруднення механічними домішками і водою, при охолодженні випадають високоплавкі компоненти, а також окислення, розкладання і конденсація. Крім цього в паливо потрапляють пил з атмосфери, продукти корозії, нерозчинні речовини, що утворюються в результаті окислення.

Хімічна стабільність палива залежить від його складу. Нестабільним вважаються ті палива, де є ненасичені сполуки (алкени) і смоли. Смоли відкладаються на гарячих поверхнях і потужність двигуна падає на 15 ... 20%. Кількість смол не повинно перевищувати 5 мг на 100 мл палива.

Смоли утворюються в результаті процесів окисної конденсації вуглеводнів в залежності від температури та каталізаторів.

Каталізаторами є металеві поверхні резервуарів, трубопроводів, оксиди і солі на цих поверхнях.

Каталітичну активність виявляють в основному метали змінної валентності, такі як залізо (Fe), хром (Cr), марганець (Mn),Кобальт (Co) та інші.

Хімічну стабільність оцінюють по індукційному періоду, тобто за часом до початку окислення.

Індукційний період - це інтервал часу, протягом якого паливо, перебуваючи в спеціальному герметично закритому посуді в атмосфері чистого кисню при 0,7 МПа і 100 ˚ С, не вступає з киснем в хімічні з'єднання.

Як тільки починається падіння тиску в посудині індукційний період закінчується. Ось тому по індукційному періоду судять про хімічну стабільності ДТ, тобто чим триваліший індукційний період палива, тим вище його хімічна стабільність.

Фізичної стабільністю мають стандартні дизельні палива, в яких не міститься летких і малорозчинних компонентів і домішок, а тиск насичених парів при 20 ˚ С не перевищує 1кПа. Втрати палива при великих і малих «дихання» резервуара не перевищують 1,5 кг / м ³ від паровоздушного простору.

При горінні ДТ утворюється нагар, який погіршує розпил палива з форсунок.

Наявність нагарообразования істотно залежить від складу палива, в тому числі і від фракційного, з обваження якого нагарообразование зростає. Найбільшою мірою нагар утворюється при наявності сірковмісних сполук, алкенів, аренів і смол.

Механічні домішки також знижують надійність паливної апаратури. Небезпечними механічними домішками є пісок, глинозем або частки льоду, при замерзанні води в паливі.

Вода в ДТ погіршує його змазують. Тому вміст води в нафтопродуктах до 0,025% включно прийнято називати слідами.Проте навіть таке її кількість припустимо у літніх видах дизельного палива.

Таким чином, зміст в ДТ механічних домішок, води, мив нафтенових кислот і смолистих продуктів окислення характеризується показником, званим коефіцієнтом фильтруемости. Він визначає чистоту палив і дозволяє оцінити вміст в паливі всіх видів забруднення, обмежити їх зміст і забезпечити надійну роботу паливної апаратури.