Дизельное топливо

Дизельное топливо после бензина относится к самым массовым продуктам, применяемым на автомобильном транспорте.

Автомобильное дизельное топливо получают путем прямой перегонки или каталитического крекинга керосино-соляровых фракций нефти; оно состоит в основном из керосиновых, газойлевых, а иногда и лигроиновых фракций. По групповому составу дизельное топливо преимущественно содержит парафиновые и нафтеновые углеводороды и лишь незначительное количество ароматических углеводородов,

Дизельные двигатели по сравнению с карбюраторными обладают лучшей топливной экономичностью, удельный расход топлива у них примерно на 30% ниже, чем у карбюраторных двигателей.

Дизельное топливо производится из отбензиненной нефти, благодаря чему увеличивается выход из нефти жидких топлив, и обладает по сравнению с бензином лучшей физической и химической стабильностью, вследствие чего в равных условиях потери дизельного топлива при транспортировании, хранении и применении будут меньше, чем бензина.

Технико-экономические требования к дизельным топливам носят тот же характер, что и к бензинам.

Кроме того, к дизельному топливу предъявляются специфические требования, вытекающие из особенностей рабочего процесса дизельного двигателя.

Дизельное топливо должно:

бесперебойно поступать в цилиндры двигателя при любых практически встречающихся температурах и обеспечивать легкий пуск двигателя;

обеспечивать хорошее распыливание и смесеобразование в цилиндрах двигателя;

легко воспламеняться и плавко сгорать, обеспечивая мягкую и бездымную работу двигателя;

образовывать минимальное количество нагара, отложений и не вызывать коррозии и коррозионных износов деталей, соприкасающихся с дизельным топливом и продуктами его сгорания.

1. Физико-химические свойства

Основные физико-химические свойства дизельного топлива, определяющие его эксплуатационные качества, приведены в табл.8.

1.1 Свойства дизельного топлива, влияющие на безотказность работы двигателя, мощность и расход топлива, это прежде всего свойства, характеризующие надежность подачи дизельного топлива в цилиндры двигателя, качество горючей смеси., склонность к самовоспламеняемости, а также свойства, определяющие протекание процесса сгорания смеси.

Вязкость дизельного топлива характеризует его подвижность, величину внутреннего трения, взаимную силу сцепления молекул.

Для дизельного топлива указывается кинематическая вязкость. От вязкости топлива зависит качество его расплава в цилиндре дизели, дальнобойность струи, четкость начала и конца подачи топлива форсункой. Высокая вязкость топлива приводит к затруднениям при фильтрации, к перебоям подачи топлива насосом, ухудшению распыливания и неполному сгоранию. Отрицательно сказывается на работе двигателя и топливо с слишком малой вязкостью. В этом случае нарушается дозировка топлива вследствие его просачивания между плунжером и гильзой насоса высокого давления. Происходит также подтекание топлива через распыливающие отверстия форсунок и, как следствие, закоксовывание их. Кроме того, при слишком малой вязкости топлива дальнобойность его струи оказывается недостаточной вследствие чрезмерного распыливания. Поэтому топливо в основном сосредоточивается и сгорает вокруг форсунки вместо равномерного распределения по всей камере сгорания. Недостаточная вязкость приводит к неоднородности рабочей смеси, ухудшению процесса сгорания и перегреву форсунок, что может вызвать повышенный износ подвижных деталей, подающих топливо, и, прежде всего, плунжерной пары высокого давления, для которых топливо является одновременно и смазкой.

Кинематическую вязкость определяют капиллярным вискозиметром на основе замера времени истечения через его капилляр определенного количества испытуемой жидкости. Склонность дизельного топлива к образованию микрокристаллов парафина и льда характеризуется температурой помутнения. При этом помутнение из-за образовавшихся микрокристаллов льда начинается при температуре немного ниже 0°С, в то время как парафины могут давать помутнение и при более низких температурах.

Температурой застывания называется температура, при которой дизельное топливо загустевает настолько, что уровень его остается неподвижным в течение одной минуты при наклоне стандартной пробирки с топливом на 45°. Температура застывания является важнейшим показателем дизельного топлива и определяет возможность его использования при данной температуре воздуха. Минимальная температура воздуха должна быть на 10-15°С выше температуры застывания топлива. Температура помутнения и застывания дизтоплива определяется прибором.

Вода в дизельном топливе может послужить причиной нарушения его подачи в цилиндры двигателя при низкой температуре. При плюсовых температурах вода с типом образует эмульсию, а при отрицательной она превращается в кристаллы льда, которые закупоривают топливные фильтры. ГОСТ на дизтопливо не разрешает присутствия в нем воды.

Механические примеси могут попасть в дизельное топливо при небрежном его хранении и заправке автомобилей. При этом наиболее опасны механические примеси в виде песка и глинозема, так как, попадая на стенки трущихся деталей, они образуют на них риски, царапины и подвергают ускоренному износу.

Фракционный состав косвенно характеризует испаряемость дизельного топлива. Топливо с облегченным фракционным составом легче испаряется. Но применять дизельное топливо со слишком облегченным фракционным составом нельзя, так как такое топливо состояло бы из углеводородов, плохо самовоспламеняющихся, и его вязкость могла бы оказаться недостаточной. Применение дизельного топлива с утяжеленным фракционным составом, вследствие плохой его испаряемости, приводит к несвоевременному воспламенению и плохому сгоранию, дымному выхлопу и ухудшению топливной экономичности. Такое топливо затрудняет, пуск холодного двигателя, особенно при низких температурах. Метод определения фракционного состава дизельного топлива принципиально не отличается от описанного метода определения фракционного состава бензина.

Самовоспламеняемостью называется способность дизельного топлива воспламеняться без источника зажигания. Самовоспламеняемость топлива оценивается цетановым числом, и от нее зависит протекание процесса-сгорания топлива в цилиндрах двигателя. Для нормальной работы двигателя необходимо, чтобы топливо самовоспламенялось и в дальнейшем энергично сгорало, вызывая интенсивное, но достаточно плавное нарастание давления. В этом случае будет иметь, место так называемая мягкая работа двигателя, т.е. не будет перегрузки его деталей, будет развиваться максимальная мощность и обеспечиваться необходимая топливная экономичность. Если же топливо самовоспламеняется не своевременно, а с запаздыванием, то это приводит к жесткой работе двигателя, напоминающей работу карбюраторного двигателя с детонацией. При жесткой работе детали двигателя работают с перегрузкой, что приводит к ускоренному их износу и даже поломкам, перерасходу топлива, дымному выхлопу и снижению мощности.

Цетановым числом топлива называется показатель его самовоспламеняемости, численно равный процентному (объему) содержанию цетана в такой его смеси с метил-нафталином,, которая равноценна данному топливу по самовоспламеняемости при испытании в стандартном двигателе. Цетановые числа дизельных топлив зависят от их химического и фракционного состава. Наиболее высокие цетановые числа у парафиновых углеводородов, более низкие - у нафтеновых, и самые низкие - у ароматиков. От величины цетанового числа зависят пусковые свойства дизельного топлива. У топлива с более высоким цетановым числом лучшая самовоспламеняемость и двигатель на нем лучше запускается. Цетановое число дизельного топлива может быть повышено с помощью высокоцетановых компонентов или специальных присадок.

Согласно техническим условиям цетановое число у топлив должно быть не менее 45.

Интенсивность износа деталей. двигателя зависит от коррозионных свойств топлива, самовоспламеняемости и наличия в нем механических примесей. В зависимости от качества топлива интенсивность износа деталей двигателя может возрастать более чем в 2 раза. Из-за недостаточного качества топлива увеличиваются затраты на техническое обслуживание двигателя, так как появляется необходимость в проведении работ или же их приходится выполнять через более короткие межсмотровые пробеги.

Коррозионные свойства дизельных топлив, как и бензинов, зависят от содержания в них серы и сернистых соединений, щелочей, минеральных и органических кислот Наиболее агрессивными являются активная сера, минеральные кислоты и щелочи. Поэтому их присутствие в дизельном топливе не допускается даже в незначительных количествах.

Кислотность характеризует содержание органических кислот в дизельном топливе и не должна превышать 5 мг КОН на 100 см³ топлива.

Содержание водорастворимых кислот и щелочей в дизельном топливе не допускается. В зависимости от содержания в дизельном топливе смолистых веществ и непредельных углеводородов проявляется его способность к образованию отложений и нагара в камере сгорания, на клапанах, форсунках и других деталях двигателя. Отложения нарушают нормальный режим работы двигателя (перегрев, ухудшение продувки и очистки от отработавших газов), приводят к ухудшению топливной экономичности и снижению мощности, Закоксование, например, распыливающих отверстий форсунки вызывает нарушение подачи топлива, а иногда обрыв головок форсунок. Причиной образования нагара могут также служить высокая вязкость и плохая испаряемость топлива.

Коксуемость выражается количеством в процентах образовавшегося твердого углистого остатка (кокса) после коксования навески топлива в специальном приборе. Коксуемость 10% остатка не должна быть больше 0,3% по всем маркам топлив.

Содержание золы определяется количеством в процентах остатка, образовавшегося после сжигания навески испытуемого топлива при помощи фитиля из бумажного обеззоленного фильтра и прокаливания твердого остатка до постоянного веса. Зола повышает нагарообразование в двигателе и может, попадая в масло, вызывать ускоренный износ. Техническими условиями содержание золы допускается не более 0,01% для всех марок дизельного топлива.

Температура вспышки ограничивает содержание в топливе наиболее легких фракций и характеризует его огнеопасность. Температура вспышки - это та наименьшая температура, до которой нужно нагреть дизельное топливо в закрытом тигле, чтобы его пары образовали с воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Температура вспышки должна быть не ниже 35°С для всех марок дизельного топлива.

2. Марки дизельного топлива и их применение

Автомобильные двухтактные и четырехтактные дизельные двигатели относятся к типу быстроходных дизелей, они более требовательны к качеству топлива, чем тихоходные транспортные и стационарные дизельные двигатели. Для автомобильных дизельных двигателей выпускаются топлива, основные показатели качества которых приведены в табл.1.

В соответствии с техническими условиями предусмотрен выпуск следующих марок дизельного топлива: ДИТО-ЭЛ, ДИТО-Элп, ДИТО-ЭЗ-минус 15, ДИТО-ЭЗ-минус 25, ДИТО-Эзп-минус 15, ДИТО-ЭЗ-минус 20, ДИТО-ЭЗ-минус 25, ДИТО-ЗЗп-минус 30.

ДИТО-ЭЛ - топливо дизельное экологически улучшенное, летнее с цитановым числом не ниже 45. Кинематическая вязкость при 20°С должна находиться в пределах 1,8+6 мм²/с, температура застывания - не выше - 10^СС, температура помутнения и фильтруемое™ не нормируются. Технические условия предусматривают полное отсутствие в топливе механических примесей, воды, сероводорода, а также водорастворимых кислот и щелочей.

ДИТО-Элп - топливо дизельное экологически улучшенное с пониженным содержанием канцерогенных полиароматических углеводородов. Основные показатели, перечисленные для топлива ДИТО-ЭЛ, полностью относятся и к этому топливу.

ДИТО-ЭЗ-микуе 15 - топливо дизельное экологически улучшенное зимнее с предельной температурой фильтруемости не выше - 15°С, температурой застывания - не выше - 25°С, остальные требования к топливу, в основном, те же, что и перечисленные выше к первым двум.

ДИТО-ЭЗ-минус 25" - топливо дизельное экологически улучшенное с предельной температурой фильтруе-мости не выше - 25°С и температурой застывания не выше - 35°С, температура помутнения не нормируется.

ДИТО-ЭЗп-минус 15 - топливо дизельное экологически улучшенное с пониженным содержанием канцерогенных полиароматичееких углеводородов, предельной температурой фильтруемости не выше - 15°С; температура застывания и помутнения - соответственно не выше - 25°С и - 5°С.

ДИТО-ЭЗн-минус 20, ДИТО-ЭЗп-минус 25, ДИТО-ЭЗп-минус 30 - дизельное топливо зимнее экологически улучшенное с пониженным содержанием полиароматических углеводородов с предельной температурой фильтруемости соответственно не выше - 20°С, - 25°С и - 30°С, температурой застывания соответственно не выше - 30, - 35, - 40°С и температурой помутнения не выше - 5, - 10 и - 15°С в зависимости от условий применения.

Дизельные топлива выпускают марок А - арктическое, применяемое при температуре воздуха ниже - 30°С; 3 - зимнее, используемое при температуре от - 20°С до 0°С; летние, предназначенные для применения при температуре воздуха выше 0°С.

Показатели топлив в зависимости от условий применения приведены в табл.1.

Таблица 1. Основные показатели дизельных топлив в зависимости от условий применения

Техническими требованиями; не допускается содержание сероводорода и водорастворимых кислот и. щелочей.

В - зависимости от содержания массовой доли серы установлено 3 вида дизельных топлив:

I - массовая доля серы - не более 0,05%,;

II - массовая доля серы - не более 0,1%;

III - массовая доля серы - не более 0,2%. .

Определение качества и дизельного топлива

Качество дизельного топлива так же, как и качество бензина, может быть установлено в результате определения его физико-химических свойств, предусмотренных техническими условиями. Для этого, необходимо подвергнуть топливо анализу.

Автохозяйства, получающие дизельное топливо на нефтебазах, могут контролировать его качество по паспорту, выдаваемому снабжающей организацией. Сопоставляя значения физико-химических показателей по паспорту с техническими условиями, можно установить соответствие данной партии топлива требованиям технических условий. При этом в зимний период особое внимание следует обращать на вязкостно-температурные показатели, определяющие возможность использования топлива при низких температурах.

Физическая стабильность у дизельного топлива более высокая, чем у бензина, поэтому при соблюдении условий хранения первоначальное качество дизельного топлива практически не ухудшается.

Попадание в дизельное топливо воды и механических примесей еще более опасно, чем для бензина. Такое топливо может стать непригодным для использования.

Загрязненность дизельного топлива механическими примесями может быть обнаружена путем пропускания примерно одного литра топлива через светлую фильтровальную бумагу. По задержанному фильтром количеству примесей можно судить о его загрязненности.

Вода также отслаивается от топлива и оседает на дне посуды, что и позволяет установить ее присутствие. В неотстоявшемся топливе вода вызывает его помутнение.

В дизельное топливо не добавляются специальные красители, а естественные цвета дизельных топлив разных марок отличаются незначительно. Вязкость тоже не является характерным внешним признаком.

Таким образом, установить марку дизельного топлива по внешнему виду трудно. Поэтому очень важно, чтобы на таре для дизельного топлива были надписи или бирки, указывающие его марку.

В то же время по внешним признакам дизельное топливо довольно легко отличить от других светлых нефтепродуктов, и в частности от бензина.

Дизельное топливо обладает слабым, нерезким запахом, имеет цвет от светло-коричневого до бурого с синеватым оттенком. Капля дизельного топлива после испарения оставляет на листе чистой бумаги жирное пятно, в то время как бензин испаряется бесследно или почти бесследно.