Влияние фракционного состава дизельного топлива на работу двигателя

Cтраница 1

Диск СЃ чашечками.  [1]

Влияние фракционного состава топлива РЅР° его лакообразование СЏСЃРЅРѕ РІРёРґРЅРѕ РЅР° примере продуктов РїСЂСЏРјРѕР№ перегонки нефти: наименьшее количество лака дают бензины, керосины больше склонны Рє ла-кообразованию, Р° дизельные топлива образуют наибольшее ( РІ РјРі РЅР° 10 РјР» топлива) количество лака.  [2]

Влияние фракционного состава топлива для двигателей различных типов неодинаково.

Двигатели СЃ предкамерным Рё вихрекамерным смесеобразованием вследствие наличия разогретых РґРѕ высокой температуры стенок предкамеры Рё более благоприятных условий сгорания менее чувствительны Рє фракционному составу топлива, чем двигатели СЃ непосредственным впрыском. Наддув двигателя, создающий повышенный термический режим камеры сгорания, обеспечивает возможность нормальной работы РЅР° топливах утяжеленного фракционного состава.  [4]

Степень влияния фракционного состава топлива на работу двигателя в значительной мере зависит от режима его работы и температуры окружающего воздуха.

РџСЂРё работе РІ зимнее время без подогрева рабочей смеси РЅР° прикрытом дросселе или РЅР° часто меняющемся режиме влияние фракционного состава топлива сказывается особенно сильно.  [5]

Естественно, что влияние фракционного состава топлива на время прогрева двигателя и расход топлива на прогрев в большей море проявляется зимой.

Так, при испытании ряда автомобилей выпуска 1954 г.

, РІ том числе СЃ автоматической дроссельной заслонкой, РІ летнее время РЅР° РґРІСѓС… топливах различного фракционного состава был получен одинаковый расход топлива Р·Р° время прогрева двигателя.  [6]

РќР° СЂРёСЃ.

164 показано влияние фракционного состава топлива на изменение удельных расходов топлива и скорость нарастания давлений в двигателях, отличающихся по конструкции камеры сгорания.

Приведенные данные показывают, что РІ выбранном диапазоне температур выкипания топлив ( РѕС‚ керосина РґРѕ солярового масла) для двигателей, имеющих предкамеру Рё вихревую горячую камеру, фракционный состав топлива практически РЅР° удельный расход влияния РЅРµ оказывает. Двигатель СЃ вихревой камерой, РЅРµ имеющей подогрева, более чувствителен Рє фракционному составу топлива.  [7]

В то же время заметно влияние фракционного состава топлива на; скорость сгорания. Средняя скорость сгорания увеличивается с уменьшением средней температуры кипения топлива.

Особенно ясно это выражено для газойля и тяжелого топлива, дающих примерно одинаковые периоды задержки самовоспламенения и заметно отличающихся по своему фракционному составу.

 [9]

Р’ табл. 15 приведены данные РїРѕ влиянию фракционного состава топлива РЅР° мощность автомобильного двигателя.  [11]

Двигатели СЃ нераздельной камерой или СЃ непосредственным впрыском более чувствительны Рє влиянию фракционного состава топлива, чем двигатели СЃ предкамерным или вихрекамерным смесеобразованием.  [13]

Несмотря РЅР° то, что более тяжелые топлива имели более высокие цетано-вые числа ( указаны РЅР° РєСЂРёРІРѕР№), влияние фракционного состава топлива РЅР° его пусковые свойства оказалось очень большим.  [14]

Нагрев капель распыленного топлива.  [15]

Страницы:      1    2

Качество топливо-смазочных материалов и их влияние на техническое состояние машин

Реклама

Техника и оборудование 05.09.2016 14644 Источник: Владимир Михайлович Янзин, канд. тех. наук, доцент кафедры «Эксплуатация машинно-тракторного парка» ФГБОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия»

Длительная безаварийная работа любой машины зависит не только от строгого соблюдения установленных правил и норм эксплуатации, но и от использования только определенных сортов топливо-смазочных материалов (ТСМ) соответствующего качества.

Качество ТСМ влияет на такие важнейшие показатели двигателей внутреннего сгорания, как экономичность, долговечность, токсичность отработавших газов, металлоемкость и др. Например, путем использования высокоэффективных ТСМ ресурс двигателя можно увеличить в 1,5–2 раза, а токсичность отработавших газов уменьшить в несколько раз.

В настоящее время многие сельхозпроизводители в целях экономии финансовых средств часто приобретают ТСМ у не проверенных фирм и посредников. Проведенные нами анализы проб таких нефтепродуктов показали, что некоторые партии топлив и моторных масел использовать в двигателях машин нельзя.

Бензин. Мощность бензинового двигателя, надежность работы, его экономичность во многом зависят от качества применяемого топлива. Качество бензина зависит от его физико-химических свойств: фракционного состава, детонационной стойкости, теплоты сгорания и т. д.

Фракционный состав бензина – один из важнейших показателей, характеризующий его качество как для экономичной, так и надежной и долговечной работы двигателя.

Так, от фракционного состава бензина зависит запуск двигателя и время, затрачиваемое на его прогрев; перебои в работе двигателя, вызываемые образованием паровых пробок или обледенением карбюратора; приемистость двигателя; расход топлива и масла; мощность двигателя; образование углеродистых отложений, а также в определенной степени износ трущихся деталей.

Для характеристики фракционного состава в стандарте указываются температуры, при которых перегоняется 10, 50 и 90% бензина, а также температуры начала и конца его перегонки.

По температуре начала перегонки (для летнего бензина не ниже 35°С) и перегонки 10% бензина (t 10%) судят о наличии в нем головных (пусковых) фракций, от которых зависит легкость пуска холодного двигателя.

 Повышенное содержание низкокипящих фракций в бензине не всегда является положительной особенностью.

В этом случае увеличивается склонность бензинов к паровым пробкам в системе топливоподачи двигателя и значительно возрастают потери бензина на испарение прихранении на нефтескладе.

После пуска двигателя интенсивность его прогрева, устойчивость работы на малой частоте вращения коленчатого вала и приемистость (интенсивность разгона автомобиля при полностью открытом дросселе) зависят главным образом от температуры перегонки 50% бензина (t 50%).

Чем ниже эта температура, тем легче испаряются средние фракции бензина, обеспечивая поступление в непрогретый еще двигатель горючей смеси необходимого состава, устойчивую работу на малой частоте вращения коленчатого вала двигателя и хорошую приемистость.

 По температуре перегонки 90% (t 90%) и температуре конца перегонки (кипения) судят о наличии в бензине тяжелых трудноиспаряемых фракций, интенсивности и полноте сгорания рабочей смеси и мощности, развиваемой двигателем.

Для обеспечения испарения всего бензина, поступающего в цилиндры двигателя, эти температуры должны быть как можно более низкими.

Концевые фракции поступают в цилиндр не испарившись, они не участвуют в сгорании, и экономичность двигателя ухудшается. Тяжелые фракции бензина, осевшие на стенках цилиндра, смывают масло и увеличивают износ.

Несгоревшее топливо откладывается на поверхностях камеры сгорания и поршней в виде нагара, который инициирует детонацию и калильное зажигание, нарушающие работу двигателя. Чем меньше t 90% и t к.п.

бензина, тем лучше.

Проведенные нами анализы проб бензинов из различных хозяйств области показывают, что иногда используют бензины с высокой температурой конца кипения. Это объясняется тем, что нередко бензины перевозят в тех же автомобильных цистернах, в которых транспортируют дизельное топливо.

В емкости всегда остается 30–40 кг топлива, которое при последующем ее заполнении смешивается с новым нефтепродуктом. Установлено, что при температуре конца перегонки бензина t к.п. = 230…

2400С износ цилиндропоршневой группы двигателя увеличивается в два раза, а расход топлива повышается на 10%.

Дизельное топливо. В настоящее время хозяйствами области закупается дизельное топливо ЕВРО по ГОСТ Р 52368–2005. Согласно этого ГОСТа выпускаются 11 сортов дизельного топлива: A, B, C, D, E, F, а также классы: 0, 1, 2, 3, 4. Применение дизельного топлива по предельной температуре фильтруемости приведено в таблице.

Применение дизельного топлива по предельной температуре фильтруемости

летний период	переходные весенний/осенний периоды	зимний период
сортА	сортВ	сортС	сортD	сорт E	сорт F икласс 0	класс1	класс2	класс3	класс4
невыше+5°С	невыше0°С	невыше–5°С	невыше–10°С	невыше–15°С	не выше–20°C	невыше–26°С	невыше–32°С	невыше–38°С	невыше–44°С

• Все сорта выпускаются трех видов:
• вид I – содержание серы, мг/кг, не более 350,0;вид II– содержание серы, мг/кг, не более 50,0;
• вид III – содержание серы, мг/кг, не более 10,0.

1. Пример записи дизельного топлива при заказе и в технической документации:Топливо дизельное ЕВРО по ГОСТ Р 52368–2005 (ЕН 590:2009)– сорт А (В, С, D, Е, F), вид I (вид II, вид III);
2. – класс 0 (1, 2, 3, 4), вид I (вид II, вид III).

Рекомендуемое сезонное применение дизельных топлив в Самарской области в соответствии с требованиями к предельной температуре фильтруемости:– летний период (с 1 мая по 30 сентября (5 мес.) – сорт C;– переходные весенний/осенний периоды (с 1 по 30 апреля (1 мес.) / с 1 по 31 октября (1 мес.) – сорт E;

– зимний период (с 1 ноября по 31 марта (5 мес.) – класс 1.

Дизельное топливо должно обладать хорошими распыливанием, смесеобразованием, испарением и прокачиваемостью, быстрым самовоспламенением; полностью сгорать, причем без дымления; не вызывать повышенного нагаро- и лакообразования на клапанах и поршнях, закоксовывания распылителя, зависания иглы распылителя, коррозии резервуаров, баков, деталей двигателя и т. д.

На качество смесеобразования наряду с конструкцией камеры сгорания двигателя влияют свойства применяемого топлива: плотность, вязкость, давление насыщенных паров, поверхностное натяжение, фракционный состав и др. 

Повышение плотности топлива сказывается на процессе смесеобразования так же, как и увеличение вязкости: возрастает длина струи, ухудшается экономичность двигателя и увеличивается дымность.

При малой плотности топлива уменьшается длина струи, ухудшается процесс смесеобразования и увеличивается износ прецизионных пар насоса высокого давления, для которого топливо одновременно служит смазочным материалом.

Поэтому плотность дизельного топлива должнабыть оптимальной с учетом сезонности эксплуатации и других факторов и находиться в пределах при 15°С для сортов А, В, С, D, Е, F – 820–845 кг/ м3, для классов 1, 2, 3, 4 – 800–845 кг/м3.

Причина повышенной коррозии и износов деталей двигателя – наличие в топливе сернистых соединений, органических кислот, водорастворимых кислот и щелочей. На коррозионную агрессивность дизельных топлив существенно влияют сернистые соединения.

Установлено, что общий износ деталей двигателя приблизительно прямо пропорционален содержанию серы в дизельном топливе. При температуре охлаждающей жидкости в двигателе ниже 70°С возрастает степень коррозионного износа, поскольку увеличивается образование серной кислоты.

Продукты сгорания топлива, содержащие сернистый и серный ангидриды, проникают через неплотности цилиндропоршневой группы в картер, где образуют с водой серную и сернистую кислоты. Смешиваясь с маслом, кислоты ухудшают его качество, в частности антикоррозионные свойства, вызывают быстрое старение.

Химическому износу подвергаются вкладыши подшипников, шейки коленчатых валов и другие детали. Особенно сильной коррозии подвержены вкладыши из свинцовистой бронзы.

В результате действия сернистых продуктов на картерное масло получаются смолистые соединения, которые затем образуют нагар. При наличии сернистых соединений увеличивается нагаро- и лакообразование в цилиндропоршневой группе.

Из-за содержания серы нагар становится твердым, что приводит к абразивному изнашиванию цилиндропоршневой группы. Отложение лака в зоне поршневых колец ведет к их закоксовыванию и заклиниванию.

 Активные сернистые соединения (элементная сера, меркаптаны, сероводород) обладают высокой коррозионной агрессивностью, поэтому товарные топлива для ДВС не должны их содержать.

Проведенные нами многочисленные анализы проб дизельного топлива, полученных из различных районов области, показали, что очень часто закупаются партии топлива с большим содержанием активной серы, а это недопустимо. Работа двигателя на таком топливе неизбежно приведет к преждевременному выходу его из строя. Такие пробы мы получали из многих районов области.

Наличие воды и механических примесей в дизельном топливе служит одной из главных причин отказов топливной аппаратуры. Вода и механические примеси могут попадать в топливо, начиная от пути следования его из нефтезавода до использования в двигателе. Большинство механических примесей имеют большую твердость и вызывают повышенный износ деталей двигателя.

Особенно вредны примеси для топливных насосов высокого давления, насосов-форсунок, форсунок. В прецизионных парах зазор составляет 1,5–3 мкм, поэтому даже небольшое количество механических примесей, размер которых соизмерим с зазором плунжерных пар, вызывает их интенсивное изнашивание.

При использовании засоренного топлива срок службы топливной аппаратуры сокращается в 5–6 раз.

Перед заправкой в бак машины топливо должно отстаиваться не менее 10 дней. Чистота различных слоев топлива при этом будет неодинаковой.

Даже при 10-дневном отстое в нижних слоях топлива остаются мельчайшие частички механических примесей, представляющие наибольшую опасность для топливной аппаратуры. Машины необходимо заправлять топливом верхних слоев. Содержание механических примесей в дизельном топливе не допускается.

Моторное масло. Моторное масло должно надежно и длительно выполнять свои функции, обеспечивая заданный ресурс двигателя.

Основные функции моторного масла в двигателях – уменьшение трения между трущимися поверхностями деталей; снижение износа трущихся поверхностей и предотвращение их заедания; охлаждение деталей; дополнительное уплотнение поршневых колец, защита деталей от коррозии и загрязнения углеродистыми отложениями.

От вязкости моторного масла при рабочих температурах в двигателе зависят качество смазывания трущихся поверхностей деталей и их износ.

Вязкость моторного масла, в свою очередь, зависит от температуры, с увеличением которой она понижается, а с уменьшением – повышается. Интенсивность изменения вязкости масла при изменении температуры у разных моторных масел различна.

Крутизну вязкостнотемпературной кривой оценивают по индексу вязкости. Чем выше индекс вязкости, тем лучше технико-эксплуатационные свойства моторных масел.

Оценивая вязкость проб моторных масел, представленных нам из различных хозяйств области, мы установили, что в основном вязкость проверяемых масел соответствует требованиям ГОСТ 17479.1–85. Однако иногда вместо заявленного зимнего моторного масла проба соответствует летнему маслу и наоборот.

Очень важными эксплуатационными показателями моторного масла являются его антиокислительные и антикоррозионные свойства. Эти свойства моторных масел зависят главным образом от эффективности антикоррозионных и антиокислительных присадок, а также от состава базовых компонентов. В процессе работы масла в двигателе коррозионность значительно возрастает.

Антикоррозионные присадки защищают вкладыши подшипников и другие детали, выполненные из цветных металлов, образуя на их поверхности прочную защитную пленку.

Нейтрализующая способность – это важнейшее химическое свойство моторных масел, характеризуемое щелочным числом. Оно показывает, какое количество кислот, образующихся при окислении масла или попадающее в него из продуктов сгорания топлива, может нейтрализовать единица массы масла.

Щелочное число масла обусловливается содержанием в них моющих и диспергирующих присадок, обладающих щелочными свойствами и препятствующих отложению смолисто-асфальтовых веществ на деталях кривошипно-шатунного механизма и особенно на деталях цилиндропоршневой группы двигателей в виде лаков и нагаров.

Чем выше концентрация присадки в масле (щелочное число), тем меньше нагарообразование в двигателе. Однако концентрация присадки в масле во время работы двигателя постепенно снижается (срабатывается) и защитные свойства масла ухудшаются. Это является одним из основных признаков необходимости замены масла в двигателе.

Анализы проб моторных масел показали, что очень часто по щелочному числу масла не соответствуют ГОСТ 17479.1–85.

Так, например, у масла М-10Г2 щелочное число должно быть не менее 6,0 мг КОН/г, а оно часто составляет всего 3,5–4,0 мг КОН/г, у масла М-10Д2М вместо 8,2 мг КОН/г 5,5–6,5 мг КОН/г.

Срок службы таких масел значительно меньше, и они должны заменяться в двигателе чаще. А это дополнительные затраты труда и денежных средств.

Таким образом, все вышеприведенное свидетельствует о том, что качество топливо-смазочных материалов значительно влияет на техническое состояние машин. Перед их приобретением и применением необходимо убедиться, что качество покупаемых материалов соответствует требованиям ГОСТов.  

Реклама

Сделано с любовью в студии C-site.ru

Защита дизельного двигателя при работе на отечественном топливе

ВВЕДЕНИЕ

Условия производства, транспортировки и хранения и дизельного топлива (ДТ) могут быть неудовлетворительными с точки зрения потребителя, эксплуатирующего современную технику, да и само топливо изначально может оказаться не соответствующим предъявляемым к нему требованиям нашего времени. Есть масса причин, влияющих на качество топлива, а исправлять ситуацию вынужден тот, кто больше всего заинтересован в использовании качественного продукта, т.е. конечный потребитель.

Информация, собранная в данной статье, представляет собой электронную версию брошюры, в которой воедино даны основные характеристики ДТ, различия между «летним» и «зимним» топливом обобщен опыт сотрудников, ежедневно работающих с топливной аппаратурой; исследований, проводимых авторитетными организациями и опубликованных в открытых источниках, и предназначена непосредственно для индивидуальных потребителей ДТ, эксплуатирующих современный дизельный двигатель с системой Common Rail или с насос- форсунками. Выражаем уверенность, что предоставленная информация поможет Вам понять суть процессов и с минимальными затратами предпринять необходимые меры по искоренению общих причин выхода из строя топливной системы дизельного двигателя современного автомобиля.

СОДЕРЖАНИЕ

Показатели дизельного топлива

Метод коррекции (способ устранения)

Степень чистоты топлива (общее загрязнение твердыми частицами, размер частиц) Наличие воды Смазывающая способность ДТ (низкие смазывающие свойства- «сухая» солярка) Низкое цетановое число Температура помутнения (использование «летнего» ДТ в холодное время года) Массовая доля серы Шлакообразование

Сепарация топлива Фильтрация топлива Механический: сепарация топлива Химический: использование связующих присадок антигелей Надежный и дешевый: добавление в ДТ сгораемых масел*. «Продвинутый» и более затратный: использование присадок, повышающих смазывающие свойства ДТ Использование присадок, повышающих ЦЧ Использование сепараторов с подогревом Использование дополнительных подогревающих элементов Уменьшение межсервисного интервала по замене масла Сепарация топлива для предотвращения условий образования серной, сернистой кислот в ЦПГ Промывка топливных магистралей, элементов топливной системыДобавление в ДТ сгораемых масел*

• * Влияние продуктов сгорания двухтактных масел, масел марок М8 («Автол») на окружающую среду не изучалось.
• Основные характеристики дизельного топлива
• Дизельное топливо обладает рядом специфических характеристик, определяющих не только эффективность работы двигателя, но и влияющих на срок службы узлов топливной системы.

Цетановое число (ЦЧ) характеризует работу двигателя с точки зрения воспламенения дизельного топлива и его сгорания. От цетанового числа, в свою очередь, зависит мощность, дымность и шумность двигателя. Обычный диапазон значений ЦЧ колеблется от 45 единиц (По ГОСТ 305-82) до 55 единиц.

По Евростнадарту EN- 590 ЦЧ дизельного топлива составляет 52 ед. Фактически, эта цифра означает срок задержки возгорания (отрезок времени от подачи топлива в цилиндр до его воспламенения). Более высокое ЦЧ означает меньший период воспламенения, и, соответственно, лучшее горение топлива.

Кроме того, при его повышении улучшаются экологические характеристики выхлопа. Однако если этот показатель превышает 60 единиц, то прирост мощности двигателя прекращается. В свою очередь, ДТ с низким ЦЧ проще производить, поэтому часто встречается ДТ с ЦЧ 40-45 единиц. Следует помнить, если ЦЧ меньше 40 ед.

– резко возрастает время между началом впрыска и воспламенением топлива (так называемая «задержка воспламенения»), скорость нарастания давления в камере сгорания и износ ЦПГ двигателя. Запуск зимой весьма проблематичен.

В дополнение в ДТ с малым ЦЧ может находиться большое количество полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), обладающих высокими мутагенными и канцерогенными свойствами.

Фракционный состав — наряду с ЦЧ является одним из наиболее важных показателей качества дизельного топлива. Он оказывает влияние на ресурс элементов топливной системы, износ прецензионных деталей, нагарообразование, закоксовывание распылителей, легкость пуска двигателя, расход топлива, мощностные характеристики, дымность выпуска.

Смазывающая способность — характеристика, показывающая способность гидродинамической и граничной смазки двигающихся частей ТНВД, индивидуального топливного насоса (PLD) или насос- форсунки. Определяет срок службы элементов топливной системы.

Степень чистоты топлива — определяет эффективность и надежность работы двигателя, особенно топливной аппаратуры. В парах трения топливных насосов зазоры составляют 1,5-4,0 мкм., соответственно частицы размер которых превышает эти значения приводит к ускоренному износу деталей.

Средняя испаряемость (температура при которой выкипает 50% первоначального объема топлива) характеризует рабочие фракции топлива. Именно они обеспечивают запуск, прогрев, приёмистость и устойчивость работы двигателя, а также определяют характеристики переходных режимов.

Температура помутнения — температура, при которой начинается процесс кристаллизации содержащегося в топливе парафина. При этой температуре парафин неравномерно распределяется в объеме топлива, образуя своеобразные «облака».

Точка закупорки — минимальная температура, при которой топливо способно протекать в канал диаметром 45 мкм. Значение температуры точки закупорки напрямую зависит от температуры помутнения. Понижение температуры до этого значения приводит к закупорке топливных фильтров кристаллами парафина.

Массовая доля серы — количество серы, присутствующее в топливе. Наличие серы в топливе имеет как отрицательные, так и положительные стороны.

С одной стороны, повышенное содержание серы в топливе ухудшает экологические параметры выхлопа, а при взаимодействии с водой (водяными парами) приводит к образованию серных и сернистых кислот в топливной системе, системе смазки, и системе выпуска.

Образование кислот провоцирует химическое окисление поверхностей элементов топливной системы, ускорение окисления моторного масла.

Это приводит к снижению смазывающих, противоизносных, противозадирных и моющих свойств масла и образованию нагара в камере сгорания.

Следовательно, при работе двигателя на топливе с большим содержанием серы необходимо сокращать межсервисные интервалы.

Обратная сторона: снижение содержания серы- также является основой для снижения смазывающих свойств ДТ, что приводит к ускоренному износу деталей пары топливный насос- форсунка.

Имеется и ряд других показателей ДТ: плотность ДТ, кинематические вязкость и плотность, температура вспышки, температура выкипания 95% топлива, способность к образованию углеродистого нагара, несгораемые шлаки, зольность.

Как видно, характеристик, влияющих на качественные показатели дизельного топлива, существует немало. И знать их все потребителю вовсе не к чему. Основная беда российского ДТ- по-прежнему значительная доля устаревшего оборудования НПЗ, произведенного еще в СССР.

Соответственно и их продукция подходит для дизельных двигателей, разработанных 30 лет назад. Справедливости ради необходимо отметить, что в последние годы, с началом введения европейских экологических стандартов семейства «Евро», ситуация меняется: часть НПЗ проводят техническое перевооружение.

ДТ, выпускаемое этими предприятиями, соответствует современным стандартам качества, но, к сожалению, доля такого топлива на рынке пока что ощутимо мала. Также необходимо понимать, что между выходом ДТ за ворота НПЗ и пистолетом на АЗС существует еще несколько элементов.

Это, как минимум, 1 емкость хранения (на практике их число 2 и более), емкости транспортных средств, перевозящих ДТ с НПЗ на промежуточное хранение и на АЗС. И если емкости большинства новых АЗС относительно новые, то емкости нефтебаз были установлены, как правило, не вчера, и не в прошлом году.

Практика хранения ДТ на нефтебазах такова, что в одной емкости может находиться ДТ разных производителей разного качества. Такое нередко происходит и на «несетевых» АЗС. И получается, что на выходе из пистолета колонки АЗС идет некое «среднее арифметическое».

Хотя изначально, ДТ соответствовало заявленным параметрам производителя и упрекнуть его не в чем. Заливая ДТ в топливный бак Вашего автомобиля, всегда помните про «ложку дегтя», которая может испортить все остальное. Но другого топлива часто нет. И единственным выходом представляется использование средств по защите именно Вашего автомобиля.

Отличия «зимнего» ДТ от «летнего»

Основными проблемами при эксплуатации дизельной техники в зимний период является подача ДТ к элементам топливной системы двигателя и сам пуск дизельного двигателя.

При отрицательных температурах начинается «загустение» ДТ, делающее невозможной прокачку топлива через топливные фильтры к насосу высокого давления, ухудшается испаряемость топлива (см.

характеристики ДТ: средняя испаряемость, температура помутнения, точка закупорки).

Летнее ДТ отличается от зимнего и марки «Арктика» высоким содержанием длинноцепочных молекул парафинов, температура кристаллизации которых чуть выше 0°С.

Что бы значительно уменьшить их количество еще на стадии перегонки нефти при производстве нефтепродуктов устанавливают рабочую температуру не менее 320°С (для сравнения, при производстве «летнего» ДТ указанная температура колеблется в пределах: 180- 360°С. Как говорится, почувствуйте разницу).

При условии высокотемпературного процесса перегонки длинноцепочные парафины выпадают из получаемого в процессе производства ДТ. Но и самого горючего на выходе получится примерно в полтора раза меньше. Поэтому и его стоимость будет выше, чем у летнего варианта.

Данное обстоятельство, а также площадь востребованности «зимнего» ДТ, время его использования (на европейской части России: около 4 месяцев, в других районах без учета Крайнего Севера до 6 месяцев) делает экономически более целесообразным для производителя производство «летнего» ДТ. Именно его, в основном, и изготовливают на российских НПЗ.

Преобразовать «летнее» ДТ в «зимнее» можно используя один из двух имеющихся путей: депарафинизацией или путем использования депрессорных присадок.

Депарафинизация производится с помощью карбамида или специальных молекулярных фильтров – цеолитов. Данный способ крайне эффективен, но имеет существенный недостаток: исключительно высокую стоимость. Более подробно мы его не рассматриваем.

При использование депрессорных присадок вводят в ДТ, например, полимеры метакриловой кислоты или сополимеры этилена с винилацетатом. Указанные добавки воздействуют на ДТ одним из двух способов.

Суть первого в том, что молекулы депрессора как бы «обволакивают» кристаллы парафина и не дают им срастаться в большие конгломераты, тем самым обеспечивается надлежащая прокачиваемость ДТ.

При втором способе депрессоры с понижением температуры создают искусственные очаги кристаллизации парафинов и притягивают их к себе. В итоге и в первом, и во втором случае количество кристаллов парафина превышает аналогичный показатель у ДТ без депрессора.

Но сами размеры этих кристаллов оказываются существенно меньше, благодаря чему они не столь быстро забивают фильтр тонкой очистки. И, в конечном итоге, дизельный двигатель штатно заводится и работает при значительно низких температурах окружающей среды.

Крайне эффективен также подогрев ДТ в топливных магистралях на одном из участков от топливного бака к топливному насосу, что будет рассмотрено в данной статье позднее в разделе «Сепарация ДТ».

Таким образом, для комфортной эксплуатации дизельного двигателя в холодное время года необходимо наличие в топливной системе автомобиля промежуточного подогревателя ДТ и наличие в запасе антигеля для «работы» с молекулами парафина, присутствующими в ДТ.

Необходимо помнить, что если на заправке Вам сказали, что продают как раз «зимнее» ДТ, не спешите верить, особенно в переходный период ноябрь- декабрь. Ведь вчера еще был ноль, а сегодня уже -15°С. Очень часто единственное, что роднит это горючее с зимним вариантом — это цена.

К сожалению, такие «умельцы» встречаются довольно часто, разбавляя ДТ не то, что керосином, а обычным бензином (сравните цену на бензин АИ-80 и ДТ и Вы все поймете), а то и совершенно немыслимыми составами. Основной признак такого ДТ: запах.

Никогда!!! не заправляйтесь ДТ, имеющим явные запахи бензина, ацетона, других летучих углеводородов. Это может привести к серьезным поломкам элементов систем дизельного двигателя. При обнаружении такого топлива в топливном баке его необходимо слить.

При отсутствии такой возможности необходимо добавить в ДТ масло для двухтактных двигателей или сгораемое минеральное масло марок «М8» из расчета до 3%. Это поможет топливной системе, но не может гарантировать ее безаварийную работу.

Как улучшить дизельное топливо.

Как уже говорилось ранее, условия хранения и транспортировки ДТ могут быть неудовлетворительными, да и само ДТ может оказаться некачественным изначально.

Существует масса причин, от которых качество топлива может ухудшиться, а исправлять эту ситуацию, увы, должен тот, кто больше всего в этом заинтересован, т.е. конечный потребитель. Известно два способа решения проблемы, и каждый имеет сторонников и противников.

Первый способ – физический (механическая очистка): фильтрация и (или) сепарация. Второй- физико- химический: применение присадок. Наибольший эффект даст комбинация указанных способов, т.к. они воздействуют на различные характеристики ДТ.

Ниже приведены данные по индивидуальным способам защиты (на каждый дизельный двигатель). Но существуют аналогичные способы и для более объемного применения (например, для автохозяйства), что будет затронуто в другой статье.

Механическая очистка (фильтрация ДТ)

Давление впрыска в современных дизельных двигателях достигает 1800 бар, а в перспективе 2500 бар.

Для создания такого рода давления зазоры прецензионных деталей топливной аппаратуры высокого давления крайне малы и могут составлять 1,5- 2 мкрн.

Для сравнения, человеческий глаз может различить частицы размером 20- 25 мкрн. Попадание твердых частиц в прецензионные детали элементов топливной системы выводит их из строя.

Свойства дизельного топлива

Автомобильные топлива

Бензин

Бензин является продуктом перегонки нефти. Существует два основных способа получения топлив из нефти. Первый и самый простой – прямая перегонка, при которой нефть нагревают в специальных установках — трубчатых печах.

Пары нефти, образовавшиеся при её нагревании, направляются в разделитель установки (ректификационную колонну), где охлаждаются и конденсируются.

В верхней части колонны конденсируются и собираются лёгкие фракции нефти (фракции бензина), выкипающие при температуре до 205° Цельсия, ниже – керосин, ещё ниже – фракции дизельного топлива, газойлевых и соляровых масел. Остаток, получаемый от прямой перегонки нефти, называется мазутом. Из секций колонны фракции отводятся в топливосборники.

Второй способ получения бензина – химический. В настоящее время широко применяется термический, каталитический и гидрокрекинг. Сырьём для получения бензина химическим способом может являться не только нефть, но и её тяжёлые фракции, такие как мазут или соляровые фракции. После очистки бензина от вредных примесей он готов к использованию в качестве топлива для двигателей.

Свойства бензинов.

Основным свойством бензинов является 1) испаряемость и 2) детонационная стойкость. Испаряемость бензина определяет его способность переходить из жидкого состояния в парообразное. Испаряемость топлива влияет на процесс образования и горения топливовоздушной смеси.

Так как в данных процессах участвуют только газообразные фракции топлива, не испарившийся бензин отрицательно сказывается на работе двигателя, а именно: 1) стекая по цилиндрам, смывает с их стенок масло, что способствует повышенному износу деталей двигателя; 2) препятствует нормальному процессу сгорания топливовоздушной смеси.

Из-за медленного горения смеси давление в цилиндре падает, двигатель не развивает номинальной мощности, в отработавших газах увеличивается содержание вредных веществ (в первую очередь – оксида углерода).

Не полностью сгоревшее топливо в виде нагара откладывается на деталях (поршнях, клапанах) и содействует появлению ряда неисправностей двигателя. Испаряемость бензина определяют в лабораторных условиях по его количеству, выкипающему при нагреве до определённых температур.

10% бензина должно выкипать при нагреве до 80°С, что необходимо для надёжного запуска холодного двигателя; 50% бензина должно выкипать при нагреве до 145°С, что необходимо для быстрого прогрева двигателя и его устойчивой работы на этом режиме. Полностью бензин должен испаряться при нагреве до 205°С.

Бензины, имеющие большее количество тяжёлых (смоляных) фракций не выкипающих при температуре до 205°С, при непродолжительном хранении приобретают тёмно-коричневую окраску.

В процессе эксплуатации двигателя на таком топливе, содержащиеся в нём смолы осаживаются на поршневых кольцах, поршнях, клапанах, стенках бензопроводов и топливных баков, в каналах и жиклёрах карбюратора, топливных форсунках.

Бензины, имеющие избыток лёгких фракций, имеют тенденцию к закипанию при низких температурах. Во избежание образования паровых пробок в топливной системе, температура кипения бензина не должна быть ниже 30°С. По фракционному составу бензины выпускаются двух видов (сортов) – зимний и летний. «Зимние» бензины обладают лучшей испаряемостью.

Детонационная стойкостьбензина оценивается по его октановому числу. Чтобы определить степень склонности топлива к детонации, его сравнивают с эталонными топливами, октановое число которых известно заранее. Такие топлива состоят из смеси изооктана и нормального гептана. По своим детонационным свойствам эти вещества прямо противоположны.

Изооктан не детонирует и его октановое число условно равняется 100 единицам. Гептан является сильным детонатором и его октановое число принято равным «нулю».

Если, при испытании бензина на специальной установке, имеющей одноцилиндровый двигатель, степень сжатия которого может меняться в необходимых пределах, оказалось, что бензин обладает такими же детонационными свойствами, как смесь, состоящая из 91% изооктана и 9% гептана, то октановое число бензина принимается равным 91.

Октановое число топлив, имеющих детонационную стойкость лучшую, чем у изооктана, оценивают по условной шкале октановых чисел. При этом за эталон принимается чистый изооктан, содержащий 1,59 мг/л тетраэтилсвинца. Октановое число данной смеси условно равно 120. Чем больше октановое число бензина, тем выше его детонационная стойкость.

В настоящее время при эксплуатации автомобильных двигателей применяют бензины марок А-76, АИ-93, АИ-95, АИ-98 и некоторые другие. Буква «А» обозначает, что бензин автомобильный, буква «И», что октановое число определялось исследовательским методом (ещё один из способов определения октанового числа, кроме описанного — «моторного»), цифра указывает на величину октанового числа. Конструкция двигателя рассчитана на применение бензина с определённым октановым числом. Чем выше степень сжатия двигателя, тем с большим октановым числом топливо он потребляет. Применение бензина с октановым числом ниже предусмотренного для данной конструкции двигателя приводит к работе двигателя с детонацией и, в дальнейшем, к выходу его из строя. Детонация – ненормально быстрое сгорание топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя, при котором скорость распространения фронта пламени возрастает с 20 – 40 м/сек. до 2000 м/сек. и более. Детонационное горение приводит к чрезмерному и скачкообразному росту давления в цилиндре. Детали двигателя при этом испытывают ударные нагрузки и преждевременно изнашиваются. Даже после непродолжительной работы возможны поломки перемычек поршня между кольцами, поломки самих колец и других деталей. Характерным признаком детонации являются звуки, прослушиваемые в верхней части блока цилиндров в «зоне» ВМТ, получившие название «детонационных стуков». Причина их появления – вибрация стенок цилиндров под воздействием ударной волны и стуки деталей в зазорах. Одновременно с этим может наблюдаться существенное падение мощности двигателя, перегрев двигателя и искристый выпуск из глушителя. Причин появления детонации несколько: 1). Применение топлива с низким октановым числом; 2). Чрезмерно раннее зажигание; 3). Обеднённая топливовоздушная смесь; 4). Перегрузка двигателя по оборотам или крутящему моменту; 5). Повышенное отложение нагара на поршнях; 6). Совокупность любых из перечисленных причин. Также, двигатель может иметь склонность к детонации в силу своих конструктивных особенностей.

Для повышения детонационной стойкости бензинов в них добавляют высокооктановые железосодержащие или кислородосодержащие соединения (спирты и эфиры).

До недавнего времени в качестве антидетонационной присадки широко применялась этиловая жидкость, состоящая из смеси тетраэтилсвинца с бромистыми и хлористыми соединениями.

В настоящее время применение этилированных бензинов запрещено из-за их токсичности.

Газообразное топливо

В качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания наибольшее применение получили природные газы и газы, сопутствующие добыче и переработке нефти. Основным компонентом природных газов является метан. Нефтяные попутные газы состоят главным образом из пропана и бутана.

Газообразное топливо используется как в двигателях с принудительным зажиганием, так и в дизельных двигателях при газожидкостном цикле или при непосредственном впрыскивании сжиженного газа в цилиндр и воспламенением от сжатия. Газ обладает рядом преимуществ перед жидкими видами топлив.

1) Так как в процессе образования топливовоздушной смеси оба компонента находятся в одинаковом агрегатном состоянии, смесь получается более однородной.

Хорошо приготовленная смесь сгорает быстро и полностью, мощность двигателя и крутящий момент увеличивается, содержание вредных веществ в отработавших газах уменьшается в 3 – 5 раз, сводится к минимуму процесс отложения нагара на деталях ЦПГ и клапанах. 2) Газообразные топлива обладают высокой детонационной стойкостью.

Октановое число метана и пропанобутановых смесей лежит в пределах от 80 до 110 единиц. Для оценки стойкости газообразных топлив к детонации используется «метановая шкала», в которой за 100 единиц принята детонационная стойкость метана, а за «ноль» — детонационная стойкость водорода. 3) Моторное масло в двигателе, работающем на газе, не подвергается разжижению жидким топливом, что способствует увеличению его срока службы в 2 – 3 раза. Ресурс двигателя при этом увеличивается в 1,5 – 2 раза.

• На автотранспортных средствах запас газообразного топлива хранят в сжатом или сжиженном состоянии.
• Дизельные топлива

Дизельные топлива являются продуктом переработки нефти. При нагревании нефти фракции дизельного топлива выкипают до температуры 390°С.

Свойства дизельного топлива

Главными свойствами дизельных топлив являются 1) вязкость, 2) фракционный состав, 3) склонность к воспламенению и 4) температура кристаллизации.

Вязкость и фракционный состав оказывают влияние на процесс смесеобразования. Склонность к воспламенению характеризует качество топлива и влияет на процесс горения смеси.

Температура кристаллизации определяет возможность применения топлива в различных климатических условиях.

Вязкость.Увеличение вязкости топлива приводит 1) к повышению расхода топлива; 2) увеличению продолжительности впрыска топлива; 3) ухудшению качества распыливания топлива.

Дизельное топливо обладает смазывающим свойством. Это свойство используется для смазывания деталей топливных систем, например, форсунок, плунжерных пар насоса высокого давления и т.п. Уменьшение вязкости топлива приводит к ухудшению его смазывающих характеристик. Вязкость дизельного топлива меняется с изменением температуры окружающей среды. С повышением температуры вязкость уменьшается, а с понижением, наоборот, увеличивается. Вязкость также может изменяться и под влиянием других факторов.

Фракционный состав дизельных топлив оценивают также как и бензинов, т. е. по температуре испаряемости 10, 50 и 90%.

Чрезмерное содержание лёгких фракций топлива приводит к их интенсивному испарению и увеличению скорости нарастания давления газов в цилиндре. Работа двигателя при этом сопровождается повышенным механическим шумом, вибрациями и интенсивным износом деталей. При повышенном содержании тяжёлых углеводородов скорость испарения топлива уменьшается, ухудшается качество смеси, характеристики двигателя снижаются, увеличивается нагароотложение на деталях, дымность и токсичность отработавших газов.

Склонность к воспламенениюопределяет длительность временного периода от начала впрыскивания топлива в камеру сгорания до момента начала его горения. Данный промежуток времени получил название – «период задержки воспламенения».

Склонность топлива к воспламенению характеризуется цетановым числом и определяется на специальной установке. Исследуемое топливо сравнивается с топливом, цетановое число которого известно. Такие топлива состоят из смеси цетана, воспламеняемость которого принята за 100 единиц, и альфа-метилнафталина, воспламеняемость которого принята за «ноль». Если, например, исследуемое топливо имеет такую же воспламеняемость как смесь, содержащая 45% цетана и 55% альфа-метилнафталина, то его цетановое число равняется «45». Чем выше цетановое число топлива, тем выше его склонность к воспламенению. Цетановые числа, используемых в настоящее время топлив составляют 40 – 50 единиц. Топлива с большим цетановым числом сгорают «мягче», без резкого повышения давления в цилиндре. Топлива с излишне высокой склонностью к воспламенению воспламеняются до распределения в воздушном заряде, что приводит к неполному сгоранию смеси. При использовании топлив с низким цетановым числом увеличивается период задержки воспламенения, в который возрастает количество подготовленной к воспламенению смеси. При воспламенении этой смеси давление в цилиндре резко возрастает, что приводит к жёсткой работе двигателя. Температура кристаллизации. При низких температурах, растворённые в топливе парафиновые углеводороды кристаллизуются и препятствуют подачи топлива через фильтры к форсункам. Топливо для дизелей, эксплуатирующихся при температуре от 0°С и выше, обозначают буквой «Л» (летнее), от минус 20°С и выше – буквой «З» (зимнее), от минус 50°С и выше – буквой «А» (арктическое). В маркировке топлива указывают также допустимую массовую долю серы в %. Например, «З – 0,2 – 35» — топливо зимнее, с массовой долей серы – 0,2% и температурой застывания минус 35°С.

Цетановое число топлива связано с его температурными характеристиками. Чем оно меньше, тем ниже температура кристаллизации. Следовательно, зимние топлива с низкой температурой замерзания имеют малое октановое число, что предопределяет более жёсткую работу двигателя.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту: