Дизельные топлива для автомобилей

метки: Дизельный, Топливо, Коррозионный, Температура, Свойство, Характеристика, Фильтр, Метод

1. Характеристики испаряемости и вязкостные свойства дизельных топлив

Вязкость жидкости представляет собой внутреннее трение между слоями данной жидкости при их взаимном перемещении под воздействием внешней силы. Основной закон вязкого течения был установлен И. Ньютоном:

═ η∙( ? ₂ 

где F — тангенциальная (касательная) сила, вызывающая сдвиг слоев жидкости относительно друг друга; S — площадь слоя, по которому происходит сдвиг; (v₂ — v₁ )/(z₂ — z₁ ) или dv ∕ dz — градиент скорости течения (быстрота изменения её от слоя к слою), иначе — скорость сдвига (см. рис. 1).

Коэффициент пропорциональности η называется коэффициентом внутреннего трения или динамической вязкостью . Он количественно характеризует сопротивление жидкости смещению её слоев. Величина, обратная вязкости называется текучестью.

кинематической вязкостьюν: ν _t ═ η_t ∕ ρ_t

м ² /с,

Рисунок 2 — Изменение вязкости топлива — 1-летнее; 2- зимнее; 3- арктическое

Фракционный состав дизельного топлива.

2. 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.

Цетановое число – характеристика дизельных топлив

... дизельные топлива с цетановым числом 40--55. При цетановом числе меньше 40 резко возрастает задержка воспламенения (время между началом впрыска и воспламенением топлива) и скорость нарастания давления в камере сгорания, увеличивается износ двигателя. Стандартное топливо характеризуется цетановым числом ...

цетановое число

ЦЧ = (60 ± 5) — 0,5 RON.

Методы определения цетанового числа, Прямой (арбитражный) метод., Косвенный метод., Методы повышения цетанового числа

промоторов самовоспламенения

цетановым индексом ЦИ

дизельный индекс ДИ:

ДИ = (1,8∙ А + 32)∙(1,415/ ρ ₁₅ — 1,315),

ρ ₁₅

А — анилиновая точка, ^о С.

Анилиновая точка это критическая температура растворения топлива в анилине в пропорции 1:1 — при более высоких температурах образуется гомогенный раствор.

Соотношение между дизельным индексом и цетановым числом:

ЦЧ = 12,9 + 0,66 ∙ ДИ

или представленное в таблице

ДИ	20	30	40	50	62	70	80
ЦЧ	30	35	40	45	55	60	80

Рисунок3 — Номограмма для определения ЦИ

3. Низкотемпературные свойства дизельных топлив

температура застывания tз, температура помутнения tп и предельная температура фильтрации tпф.

Рисунок 4 — Застывание дизельного топлива

Температура помутнения топлива зависит и от содержания в нем воды. Кристаллы льда и микрокристаллы парафина, образующиеся при отрицательных температурах, задерживаются фильтром тонкой очистки. Фильтры и калибровочные отверстия форсунки забиваются, нарушается или полностью прекращается подача топлива.

Методы понижения температуры застывания, помутнения и предельной температуры фильтрации

∙ уменьшение конечной температуры кипения топлива с 360^о Сдо 320^о С, однако при этом уменьшается и выход конечного продукта при производстве топлива;

∙ депарафинизация дизтоплива, однако при этом уменьшается его цетановое число;

∙ использование депрессорных присадок, молекулы которых оседают на образующихся микрокристаллах парафина и не позволяют им сращиваться в большие агломераты;

∙ добавление в дизельное топливо керосина или бензина, однако при этом уменьшается его цетановое число и ухудшаются смазочные свойства, что лимитирует содержание керосина или бензина в дизтопливе10 — 15%;

∙ нагревание фильтра тонкой очистки или топлива в топливном баке (рисунок 5)

4. Антинагарные и противопожарные характеристики дизельных топлив

Нагарообразование в скоростных дизельных двигателях ведет к перегреву двигателя, закоксовыванию форсунок, ухудшению распыливания топлива. Показатели качества дизельного топлива, влияющие на нагарообразование и нормируемые ГОСТами, следующие: окислительная стабильность, содержание смол, йодное число, коксовое число, золы, механических примесей и соединений серы.

Рисунок 5 — Нагреватели топлива

Антинагарные характеристики, Окислительная стабильность, г/м ³ , Содержание фактических смол, мг/100 мл., Йодное число, Коксовое число, Содержание золы, Противопожарные характеристики, Температура вспышки в закрытом тигле

5. Противокоррозионные и противоизносные характеристики дизельных топлив

дизельный топливо цетановый антинагарный

пробой (коррозией) на медной пластинке

Массовая доля серы, Механические примеси

В топливе в большей или меньшей степени постоянно присутствует в растворенном состоянии вода. Ее концентрация зависит от температуры окружающей среды. Особенно неприятно наличие эмульсионной воды при низких температурах. В этом случае кристаллами льда забивается система очистки и нарушается работа двигателя. Отрицательно действует вода на топливную аппаратуру, особенно на насос высокого давления и форсунки. Она способствует появлению коррозии поверхностей прецизионных пар и закоксовыванию распылителей форсунок. Однако при высоких температурах вода способствует удалению нагара (углерода) из камеры сгорания:

С + Н ₂ О = СО + Н₂ .

Общее загрязнение, мг/кг

С = (М — м)∙1000/мт

где М — масса фильтра с загрязнениями, мг;

• м — масса чистого фильтра, мг; мт — масса пробы топлива, г

коэффициентом фильтруемости

смазывающей способности

Экологические требования ЕВРО к дизельным топливам

Наименование характеристик дизельного топлива	Значение характеристик дизельного топлива
	ЕВРО 2 1996	ЕВРО 3 2000	ЕВРО 4 2005	ЕВРО 5 2009
Цетановое число, минимум Цетановый индекс, минимум Содержание серы, мах: % мг/кг (ррм) Содержание полиароматических углеводородов, %, мах	46 0,050 500	51 46 0,035 350 11	51 46 0,005 50 11	51 46 0,001 10 11

Влияние указанных в таблице характеристик на работу двигателя и загрязнение окружающей среды рассмотрено выше в соответствующих разделах и подразделах.

7. Маркировка и ассортимент современных дизельных топлив, Европейский стандарт ЕН 590

Предельная температура фильтруемости, оС	Плюс 5	0	Минус 5	Минус 10	Минус 15	Минус 20
Класс дизельного топлива	A	B	C	D	E	F

осударственный стандарт России ГОСТ Р 52368 — 2005

ГОСТ 305-82

В зависимости от содержания серы промышленность вырабатывает два вида дизельного топлива:

• А-0,2;Л-0,2-62;З-0,2- минус 45;

• Л-0,5-50;З-0,5-минус 35;А-0,4.

С целью улучшения экологической обстановки, начиная с 1991 года в России было организованно производство экологически чистого летнего дизельного топлива ДЛЭЧ и арктического ДАЭЧ . Это топливо бывает двух видов:

• с содержанием серы 0,05%;

с содержанием серы 0,1%

Для эксплуатации дизельных двигателей в условиях умеренного климата выпускается зимнее дизельное топливо с присадкой ДЗП . Для получения этого топлива в летнее дизельное топливо добавляют изопропилнитрат.

На рынке Республики Молдова представлены дизельные топлива Румынии, например компании PETROM: motorina EN 590/350 ppm; motorina 0,2% sulf; EN 590/10 ppm; EURO DIESEL 5 и др. (350ррм и 10 ррм означает содержание в топливе серы в количестве 350 и 10 мг/кг соответственно).