Васильева Л.С. Автомобильные эксплуатационные материалы

Подождите немного. Документ загружается.

МПа

ЦЧ

40 20 0 20 40 60 80 100

ф,

градус

12 13 14 15

Рис. 4.7. Развернутая индикаторная диаграмма дизельного двигателя:

а - мягкая работа; б - жесткая работа

Рис. 4.8. Связь между

цетановым

числом дизельного топлива и степенью сжа-

тия е в дизеле

соответствует подходу поршня к в. м. т., а горение не заканчива-

ется, так как подача топлива продолжается и заканчивается в на-

чале периода замедленного горения (выделяется около 20% энер-

гии). Чтобы на линии расширения не происходило догорания топ-

лива (повышение вязкости, утяжеление фракционного состава,

увеличение в топливе смолисто-асфальтовых соединений увели-

чивают продолжительность этого процесса), необходимо, чтобы

оно полностью сгорело к концу периода замедленного горения.

Для процесса сгорания смеси в дизельных двигателях харак-

терно образование по внешней оболочке струи впрыскиваемого

топлива объемных очагов пламени, количество которых опреде-

ляется интенсивностью протекания

предпламенных

реакций ве-

личиной периода задержки воспламенения. Если он небольшой,

то процесс сгорания протекает благоприятнее, облегчается пуск,

обеспечивается мягкая и устойчивая работа двигателя.

Минимальный период задержки воспламенения характерен

для топлива с большим количеством легкоокисляющихся угле-

водородов. Поэтому парафиновые углеводороды нормального

строения наиболее желательны в топливе для быстроходных ди-

зелей (в бензинах они вызывают детонационное сгорание).

Если двигатель работает на топливе, содержащем трудно

окисляющие парафиновые углеводороды изомерного строения и

100

ароматики (в бензинах они необходимы), то говорят о жесткой

его работе (рис. 4.7, б). Жесткая работа наблюдается при увели-

чении периода задержки воспламенения. Ее оценивают по нара-

станию давления на 1° поворота коленчатого вала. Считают, что

двигатель работает мягко при нарастании давления до 0,25-

0,50

МПа

(2,5-5 кгс/см

) на 1° поворота коленчатого вала, жест-

ко - при

0,6-0,9

МПа

(6-9

кгс/см

очень жестко (такой режим

может привести к быстрому выходу двигателя из строя) - при на-

растании давления более 0,9 МПа (9

кгс/см

При жесткой работе поршень подвергается повышенному

ударному воздействию. Это вызывает увеличенный износ де-

талей кривошипношатунного механизма, снижает экономич-

ность двигателя и приводит к другим отрицательным послед-

ствиям.

На жесткость работы дизельного двигателя влияют - период

задержки самовоспламенения, темп повышения давления при

сгорании, опережение впрыска и его давления, степень сжатия

(рис. 4.8), качество топлива и другие факторы.

Склонность дизельного топлива к самовоспламенению и воз-

никновению жесткой работы оценивают по цетановому числу.

Цетановое

число - это показатель воспламеняемости дизельно-

го топлива; численно равный объемному проценту цетана в эта-

лонной смеси, которая в условиях испытания равноценна по вос-

пламеняемости испытуемому топливу. Для определения цетано-

вых

чисел составляют эталонные смеси. В их состав входят цетан

и а-метилнафталин. Склонность цетана к самовоспламенению

оценивают в 100 единиц, а

сс-метилнафталина

- в 0 единиц. Само-

воспламеняемость смеси, составленной из них, численно равна

процентному содержанию (по объему) цетана. Если смесь, на-

пример, состоит из 30% цетана и 70%

а-метилнафталина,

то при-

нято считать, что ее цетановое число равно 30.

Цетан относится к нормальным углеводородам парафиново-

го ряда, для которых характерны наиболее быстрый распад и

окисление в сжатом воздухе под действием температуры и давле-

ния. У него очень небольшой период задержки воспламенения,

что обеспечивает мягкую работу двигателя.

ос-Метилнафталин,

как представитель углеводородов ароматического ряда, отлича-

ется наибольшим периодом задержки воспламенения и высокой

температурой воспламенения. Отсюда резкое нарастание давле-

ния на

1°

поворота коленчатого вала двигателя и жесткая рабо-

та двигателя. Такие диаметрально противоположные свойства

101

Рис.

4.9. Общий вид установки для определения

цетановых

чисел

цетана

а-метилнафталина

и обусловили их выбор в качестве

составляющих эталонных смесей.

Оценку самовоспламеняемости топлив для быстроходных ди-

зелей производят аналогично методу оценки детонационной

стойкости бензинов по ГОСТ 3122-67. Испытуемый образец в

обоих случаях сопоставляется с эталонными топливами на одно-

цилиндровых двигателях серии ИТ-9 (рис. 4.9).

В принципе для определения самовоспламеняемости дизель-

ного топлива необходимо подобрать такой состав смеси цетана и

а-метилнафталина,

при котором бы испытуемое топливо и смесь

в стандартных условиях имели одинаковый период задержки са-

мовоспламенения.

102

Имеется множество расчетных формул для определения це-

танового числа (ЦЧ) топлив например по их плотности

и ки-

нематической вязкости

Ц4

= (у

+17,8)1,5879/^

или исходя из углеводородного состава,

ЦЧ

0,865/7+

0,Ш-0,2Д,

где П, Н, А - содержание соответственно парафиновых, нафте-

новых и ароматических углеводородов.

По этим формулам можно лишь приблизительно рассчитать

цетановое число. Они не применимы для топлив с присадками,

которые повышают цетановое число, а также для топлив, в со-

став которых входят бензиновые фракции.

Кроме того, в международной практике для характеристики

воспламеняемости топлива наряду с

цетановым

числом исполь-

зуют дизельный индекс. Этот показатель нормируется и в отече-

ственной технической документации на дизельное топливо, по-

ставляемое на экспорт,

-ТУ

38.401-58-110-94.

Дизельный индекс

(ДИ) вычисляют по номограмме (рис.

4.10).

Между дизельным индексом и цетановым числом топлива су-

ществует такая зависимость:

Дизельный индекс.

Цетановое число...

Самовоспламеняемость дизельных топлив оказывает боль-

шое влияние на их склонность к отложениям, на легкость пуска

и работу дизельного двигателя.

Для современных быстроходных дизелей применяют топлива

цетановыми

числами 45-50. Из рис.

4.11

видно, что дизельные

топлива должны иметь величину цетанового числа в определен-

ных оптимальных пределах. Применение топлив с цетановым

числом менее 40 может привести к жесткой работе дизельного

двигателя.

Повышение цетанового числа выше 50 нецелесообразно, так

как из-за очень малого периода задержки самовоспламенения

топливо не успевает распространиться по всей камере сгорания,

воспламеняясь и сгорая в основном вблизи форсунки. Поскольку

наиболее удаленные от нее порции воздуха не в полной мере уча-

ствуют в процессе горения, экономичность двигателя снижается

и при этом наблюдается дымление.

103

0,79

0,80

0,81

0,82

•ч

0,83

0,84

«n

0,85

0,86

0.87

0,88

0,89

0,90

0,91

/ - -

240 *

230

220

210

200

190

Рис. 4.10. Номограмма для определения дизельного индекса

Величина цетанового числа влияет на пусковые свойства ди-

зельных топлив, которые незначительно различаются по фрак-

ционному составу. Для них более высокое цетановое число обес-

печивает меньшее время пуска дизеля при данной температуре

(рис.

4.12).

Надежный пуск холодного двигателя в большей сте-

пени зависит от его конструкции и режима пуска, чем цетаново-

го числа топлива.

Цетановые

числа топлив могут возрасти при регулирова-

нии углеводородного состава или введении специальных при-

садок. Специальные методы улучшения дизельных топлив не-

104

ПЗВ.О1ЖВ

20 30 40 50 60

Цетановое

число

Рис.

4.11. Влияние воспламеняемо-

сти топлива на его расход

(У),

пери-

од задержки воспламенения (2) и

жесткость работы (3) в дизельном

двигателе

Рис. 4.12. Зависимость продолжи-

тельности пуска дизеля от цетано-

вого числа топлива при различ-

ных температурах воздуха (час-

тота вращения коленчатого вала

100об./мин)

,-ГС

-юс

20 30 40 50 60

ЦЧ

обходимы вследствие следующей причины. Топлива, хотя и удо-

влетворяют требованиям по испаряемости и вязкостным свойст-

вам зимних видов топлив, однако их

цетановые

числа низки.

Первый способ заключается в том, что основные гомологиче-

ские ряды углеводородов по признаку понижения цетанового и по-

вышения октанового чисел располагаются почти в одном и том же

порядке: нормальные парафины -

изопарафины

нафтены

- аро-

матические. В результате цетановые числа топлив можно сущест-

венно повысить, увеличивая концентрацию нормальных парафи-

нов и снижая содержание ароматических углеводородов.

105

Наибольшее повышение цетанового числа обеспечивает вто-

рой способ. Механизм действия специальных кислородсодержа-

щих присадок (органические перекиси, сложные

эфиры

азотной

кислоты - этилнитрат, изопропилнитрат и др.) базируется на их

способности сравнительно легко выделять из своего состава кис-

лород. Будучи сильными окислителями, они ускоряют зарождение

и развитие реакций с образованием из топлива перекисей. От раз-

ложения последних ускоряется весь комплекс

предпламенных

процессов. Резкое сокращение периода задержки самовоспламе-

нения внешне проявляется как переход от низкоцетанового к

вы-

сокоцетановому топливу. Например, добавление

изопропилни-

трата, который рекомендуется для зимнего, арктического и низко-

цетанового топлива, полученного путем каталитического крекин-

га, повышает цетановое число на

10-12

единиц. Установлено, что

такая присадка позволяет также улучшить пусковые характери-

стики при низкой температуре и уменьшить нагарообразование.

Улучшению самовоспламенения способствует применение в

зимнее время пусковых жидкостей на основе этилового эфира с

добавками. Так, пусковая жидкость "Холод

Д-40"

состоит из

58-62%

этилового эфира, 13-17%

изопропилнитрата,

13-17% га-

зового бензина и 8-12% маловязкого масла.

4.4. СВОЙСТВА ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ, ВЛИЯЮЩИЕ

НА ОБРАЗОВАНИЕ ОТЛОЖЕНИЙ В ДВИГАТЕЛЕ

Способность топлива сохранять чистоту топливоподающей

системы, деталей двигателя и не вызывать образование отложе-

ний - один из важных эксплуатационных показателей. Дизель-

ные топлива, получаемые при разгонке нефтей с низким содер-

жанием сернистых соединений, характеризуются высокой хими-

ческой стабильностью. Даже после хранения в течение пяти и бо-

лее лет практически не изменяют своих качеств, в то время как

дизельные топлива, содержащие значительные количества оле-

финов и меркаптанов, существенно изменяют свои свойства в тех

же условиях.

Из-за

закоксовывания

отверстий распылителей форсунок

ухудшается

распыл

топлива и его подача, а иногда она и совсем

прекращается. В камере сгорания, на клапанах, в глушителях и

на других деталях накапливается нагар, отсюда перегрев двигате-

ля, снижение его мощности и экономичности.

106

Образование нагара и смолистых отложений зависит не

только от состояния и режима работы дизелей, но и от качества

топлив. Наибольший вред приносит присутствие в них смоли-

стых веществ. Оказывают влияние также вязкость, углеводо-

родный и фракционный состав. Фактические смолы, содержа-

щиеся в дизельных топливах, - это примеси, остающиеся после

очистки базовых дистиллятов. Так как дизельные топлива со-

держат непредельные углеводороды в небольших количествах,

смол при хранении в них образуется немного. На образование

нагара в камере сгорания оказывает влияние неполное испаре-

ние топлива с тяжелым фракционным составом и плохое его

распыливание

из-за повышенной вязкости. Неполное сгорание

топлива приводит к образованию высокотемпературных отло-

жений, продукты которых оседают на горячих деталях. На про-

цесс нагарообразования оказывают влияние зольность и коли-

чество неорганических механических примесей, содержащихся в

топливе, его стабильность.

Такие факторы, как ужесточение теплового режима и неис-

правность топливной аппаратуры, создают условия для образо-

вания в камере сгорания углистых отложений. Наибольшее вли-

яние на этот процесс оказывает падение давления впрыска, из-за

чего резко ухудшается качество

распыливания.

Вот почему не

рекомендуется длительная работа дизелей на малых оборотах.

Динамика накопления нагаров находится в зависимости от

коксового числа (коксуемости), содержания серы, фактических

смол, зольности и количества механических примесей, нередко

также и от склонности топлива к лакообразованию.

Коксовое число характеризует способность топлива образо-

вывать углистый остаток при высокотемпературном

(800-

900 °С) разложении топлива без доступа воздуха. Недостаточная

глубина очистки топлива, прежде всего от смолисто-асфальто-

вых соединений, повышенная вязкость и тяжелый фракционный

состав увеличивают коксуемость топлива.

Образующийся после сжигания топлива в воздухе при темпе-

ратуре

800-850

°С

минеральный остаток

зола

не

только участ-

вует в образовании нагаров, но и повышает износ деталей двига-

теля. Ее количество ограничивается

0,01%.

Склонность топлив к лакообразованию оценивают по содер-

жанию лака в миллиграммах на 10 мл топлива, испаряя неболь-

шое количество топлива в специальном лакообразователе при

температуре 250 °С.

107

Для содержащих продукты крекинга дизельных топлив огра-

ничивается количество фактически смол (в зимних видах не бо-

лее 30, а в летних - не более 40 мг на 100 мл топлива) и нормиру-

ется йодное число. Это связано с тем, что в продуктах каталити-

ческого крекинга, добавляемых в дизельные топлива в объеме

до 20% с целью увеличения его

производства,

могут быть мало-

стабильные непредельные углеводороды.

Йодное число соответствует количеству йода в граммах, спо-

собного присоединиться к 100 г нефтепродукта. При его опреде-

лении создаются условия, при которых йод способен реагировать

только с олефинами. В связи с этим данный показатель характе-

ризует одну из сторон химической стабильности нефтепродук-

тов. Йодное число тем выше, чем больше в топливе олефинов,

оно не должно превышать 6 г йода на 100 г топлива (зимних и

летних видов).

4.5. КОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ

Коррозионная агрессивность дизельных топлив ограничива-

ется стандартами на дизельные топлива по следующим показате-

лям - содержание общей серы, содержание меркаптановой серы

и сероводорода, водорастворимых кислот и щелочей, испытание

на медной пластинке

Минеральные кислоты и щелочи обнаруживают по реакции

водной вытяжки, а активные сернистые соединения - с помощью

пробы на медную пластинку. Присутствие водорастворимых ки-

слот и щелочей в дизельных топливах не допускается. Кислот-

ность согласно ГОСТ 305-82 не должна превышать 5 мг КОН

для нейтрализации 100 мл топлива. Наличие в топливах серни-

стых соединений нежелательно. Активных сернистых соедине-

ний (сероводорода, элементарной серы, меркаптановой серы)

при выпуске топлива с завода должно содержаться так мало, что-

бы коррозионные испытания - проба на медную пластинку - да-

вали отрицательные показания. В этом случае влияния на корро-

зионную агрессивность топлива нет.

Если в топливе содержится избыточное количество меркап-

танов (в 2 и более раз), коррозионный износ плунжерных пар

(рис.

4.13)

и деталей форсунок увеличивается. Кроме того, при

наличии в топливе меркаптанов в результате реакции окисления

в зоне форсунок образуются смолы, которые вместе с образую-

108

х,%

100

16 20

г,

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

Сера, %

Рис. 4.13. Влияние меркаптанов на коррозионный износ х плунжерных пар то-

пливного насоса в зависимости от продолжительности испытания г.

I - малосернистое топливо; 2 - топливо с 0,025% меркаптанов

Рис. 4.14. Влияние содержания серы в топливе на износ

д:

поршневых колец

щимися

здесь же смолами из олефинов и смолами, содержащими-

ся в самом топливе, осаждаются на запорных иглах, создавая ла-

ковую пленку, что со временем ведет к зависанию игл.

Наличие меркаптанов ввиду их высокой коррозионной ак-

тивности и низкой химической стабильности снижает качество

топлива. Поэтому необходим тщательный контроль за содержа-

нием меркаптанов в топливе. Для этого проводят не только каче-

ственный анализ (испытание на медную пластинку), который не-

достаточно чувствителен к ним, но и количественный (определя-

ют содержание меркаптановой серы

потенциометрическим

ме-

тодом). Содержание меркаптановой серы в топливах не должно

превышать 0,01%.

При повышении содержания меркаптановой серы с

0,01%

до

0,06% приводят к увеличению коррозии более чем в два раза.

В настоящее время нефтепродукты производят в основном из

сернистых нефтей (запасы малосернистых нефтей ограничены).

В результате их перегонки получают

газойлевые

и соляровые ди-

стилляты с содержанием серы до

1,0-1,3%.

Сернистые соедине-

ния удаляют достаточно сложным путем - каталитическим обес-

сериванием, позволяющим снизить общее содержание серы до

0,2-0,5%

(такое содержание серы допускает ГОСТ 305-82). У ди-

зельных топлив с улучшенными экологическими свойствами мас-

совое содержание серы в %, должно быть не более для вида I -

0,05%, вида II -

0,10%.

Те активные органические кислоты и сер-

109

Рис. 4.15. Зависимость коррозии в

камере сгорания от температуры

корродируемой поверхности:

/ - область низкотемпературной

электрохимической коррозии; // - об-

ласть высокотемпературной химической

коррозии;

кр

- критическая температу-

ра;

/„„.,.

область

оптимальных

темпе-

ратур

нистые

соединения, что непосредственно не взаимодействуют с

металлами, и наличие которых в небольших количествах в топли-

вах для быстроходных дизелей допускается, являются основными

"виновниками"

коррозии его деталей при сгорании топлива.

Установлено, что повышение содержания серы в топливах с

0,2 до 0,6% приводит к увеличению износа гильз цилиндров и

поршневых колец в среднем на 15%, а до 1,0% - в 1,5 раза

(рис. 4.14). Степень воздействия сернистой коррозии на двигате-

ли разных конструкций зависит от их теплонапряженности

(рис.

4.15).

Более подвержены коррозии форсированные быстро-

ходные дизели.

Газовая коррозия снижается по мере расширения газов в ци-

линдре дизеля и уменьшения их температуры. Однако в резуль-

тате взаимодействия сернистого и серного ангидридов с парами

воды образуются агрессивные сернистая и серная кислоты. Они

вызывают очень сильную химическую коррозию нижнего поя-

са гильзы цилиндра, а попадая с отработавшими газами в кар-

тер двигателя, смешиваются с маслом и распространяясь по

всей системе смазки, поражают подшипники, шейки валов и

другие детали.

Наиболее уязвимы подшипники из свинцовистой бронзы,

склонной к разрушению даже под действием слабых органиче-

ских кислот. Сокращение времени на пуск и прогрев дизельных

двигателей, с одной стороны, и поддержание в эксплуатацион-

ных условиях оптимального теплового режима, с другой - важ-

ные факторы снижения коррозионного износа.

Разрушающее действие кислот нейтрализуют добавлением в

дизельные масла противокоррозионных присадок, из которых

наиболее эффективен нафтенат цинка. Дизельные топлива с со-

держанием серы более 0,2% применяют только при условии, что

двигатель работает на масле с антикоррозионной присадкой.

ПО

4.6. ОЦЕНКА ОГНЕОПАСНОСТИ ДИЗЕЛЬНЫХ

ТОПЛИВ

Дизельные топлива менее огнеопасны, чем бензины, так как

их отличают более низкие давления насыщенных паров и мень-

шая испаряемость. Опасен в пожарном отношении туман из рас-

пыленного в воздухе дизельного топлива: даже при низких тем-

пературах его концентрация может оказаться в пределах воспла-

менения (взрывоопасная концентрация паров дизельного топли-

ва в смеси с воздухом составляет 2-3% (об.) и случайное искроо-

образование может вызвать взрыв).

Температура самовоспламенения топлива летнего - 300 °С,

зимнего - 310

°С,

арктического - 330 °С. Температура самовос-

пламенения - наименьшая температура, при которой начинается

горение топлива при соприкосновении его с воздухом в отсутст-

вие источника зажигания.

Предельно допустимая концентрация паров топлива в возду-

хе рабочей зоны равна 300 мг/м

Пожарную опасность дизельных топлив при транспортиро-

вании, хранении и применении (особенно в закрытых помеще-

ниях) оценивают по их температуре вспышки - температуре,

при которой пары топлива, залитого в закрытый тигель, вспы-

хивают при поднесении пламени. Температура вспышки ди-

зельного топлива зависит от его фракционного состава: топли-

во с более высокой температурой начала кипения имеет и бо-

лее высокую температуру вспышки. Топливо для автомобиль-

ных дизелей выпускается облегченного фракционного состава

с относительно невысокой температурой вспышки (35-50 °С).

Не оказывая непосредственного влияния на работу двигателя,

снижение температуры вспышки при облегчении фракционно-

го состава топлива приводит к более резкому росту давления,

работа двигателя становится более жесткой, а топливо - более

огнеопасным.

Топлива для тихоходных дизелей имеют температуру вспыш-

ки в пределах 65-85 °С.

При попадании в дизельные топлива даже небольших коли-

честв бензина температура вспышки резко снижается.

Тот факт, что дизельные топлива имеют высокую темпера-

туру вспышки, делает их более пожаробезопасными и предот-

вращает взрывы и загорания при разряде статистического элек-

тричества, несмотря на то что склонность к электризации у ди-

зельного топлива такая же, как и у реактивного.

-т

ее

н"

•

ев

S 0

Ilil

S X

U U X

S 2 S

8-s

w"?

^£

С ^

^*^

Г1

N88

•«t

о fc

s *

1 1

«;

I-

4.7. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

К ДИЗЕЛЬНЫМ ТОПЛИВАМ

Основными показателями качества, ответственными за эко-

логические последствия выбросов автомобильного транспорта

являются: массовая доля серы, массовая доля ароматических уг-

леводородов, связанная с

цетановым

числом дизельного топлива

и фракционный состав, характеризующий пределы выкипания

топлива.

В табл. 4.4 приведены действующие в настоящее время, а

также перспективные отечественные и зарубежные требования

по ряду экологических показателей дизельных топлив.

Отечественные дизельные топлива по ГОСТ 305-82 не соот-

ветствуют Европейским нормам EN-590 по содержанию серы и

имеют несколько меньшее цетановое число.

Содержание серы в дизельном топливе предопределяет вы-

ход образующегося диоксида серы с отработавшими газами. При

сжигании 1 т дизельного топлива была получена зависимость,

приведенная в табл. 4.5.

Таблица 4.5

Зависимость массы выброса диоксида серы

дизельным двигателем от содержания серы в топливе

Содержание серы в топливе.

Масса выброса диоксида

серы,

г/кг

(12

0,1

0,05

1.8

0,9

В Европе с 1996 г. введено ограничение на содержание серы

в дизельных топливах - не более 0,05%.

Содержание ароматических углеводородов. Другим, не менее

важным с точки зрения экологических свойств, является содержа-

ние в топливе ароматических углеводородов. Для большинства то-

варных топлив, выпускаемых отечественной промышленностью

содержание ароматических углеводородов составляет 23-28%.

Имеющиеся колебания зависят от природы перерабатываемых

нефтей, компонентного состава и технологии производства топ-

лив. В связи с экологическими требованиями массовая доля арома-

тических углеводородов должна быть не более 10%.

Фракционный состав. При разработке требований к дизель-

ным топливам с улучшенными экологическими свойствами сле-

дующим параметром, определяющим эти свойства, является

фракционный состав. В настоящее время он установлен на уров-

не летнего дизельного топлива: для топлива с температурой ки-

пения 50 - процентной точки - не выше 280 °С, для 96% (конец

перегонки) - не выше 360 °С; температура вспышки (в закрытом

тигле) - не ниже 40 °С.

В соответствии с Европейским стандартом EN-590 (действу-

ющим в странах Европейского экономического сообщества с

1996 г.) предусмотрено получение дизельных топлив для различ-

ных климатических регионов. Для районов с умеренным клима-

том выпускается 6 марок дизельных топлив: А, В, С, D, Е и F с

предельной температурой

фильтруемости

+5, 0, -5, -10, -15 и

-20 °С соответственно. Для районов с холодным климатом пред-

усмотрен выпуск пяти классов дизельного топлива со следующи-

ми низкотемпературными свойствами - табл. 4.6.

Таблица

4.6

Требование к низкотемпературным показателям дизельных топлив

для районов с

холодным

климатом

Класс 0

Температура

помутне-

-10 -16

ния

°С,

не выше

Предельная темпера- -20 -26

234

-22 -28 -34

-32 -38

-44

тура фильтруемости,

°С, не выше

4.8. ПРИСАДКИ К ДИЗЕЛЬНЫМ ТОПЛИВАМ

Известно, что для улучшения качества дизельных топлив

применяются присадки различного функционального назначе-

ния:

депрессорные,

антиокислительные, повышающие цетано-

вое число,

моюще-диспергирующие

и снижающие

дымность

от-

работавших газов. Разработаны и

допуещны

к применению анти-

окислительная (НГ

22-46)

и ряд антидымных присадок

(МСТ-15,

АДП-2056, ЭФАП-Б). Применение антидымной присадки в кон-

центрации

0,2-0,3%

позволяет понизить дымность отработавших

газов на

40-50%.

114

В настоящее время разрабатываются многофункциональ-

ные присадки для дизельных топлив, состоящих из депрессор-

ного, моющего и

противодымного

компонентов, что повлияет

не только на расширение ресурсов низкозастывающих топлив,

но и на снижение токсичности отработавших газов дизельных

двигателей. В настоящее время разработана многофункцио-

нальная присадка

АДДП

к дизельным топливам. Установлено,

что при введении ее в летнее дизельное топливо в количестве

0,05-0,3%

наблюдается многофункциональный эффект - по-

нижается температура застывания на

20-25

°С, предельная

температура фильтруемости на

10-12

°С, снижается дымность

отработавших газов на 20-55% и нагарообразование на

50-60%.

4.9. АССОРТИМЕНТ ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ

В нашей стране в соответствии с ГОСТ 305-82 (табл. 4.7)

вырабатывают дизельные топлива трех марок: Л (летнее), 3 (зим-

нее), А (арктическое). По содержанию серы они делятся на

две группы: первая - до 0,2%, вторая - до 0,5% (для арктичес-

кого 0,4%).

При маркировке дизельных топлив, кроме марок Л, 3, А,

указывают массовую долю серы и температуру застывания.

Например, маркировка 3 - 0,5 минус 35 означает, что топли-

во зимнее с массовой долей серы, 0,5% и температурой засты-

вания - 35 °С.

При температуре О °С и выше применяют топливо марки Л,

от 0 до -20 °С - зимнее 3, при -50 °С и выше - арктическое А. В

северной климатической зоне летом применяют зимнее, а зимой

арктическое топливо.

По ТУ

38.1011348-90

выпускают экологически чистое

дизельное топливо. Предусмотрен выпуск двух марок летне-

го ДЛЭЧ-В и ДЛЭЧ и зимнего топлива - ДЗЭЧ с содержани-

ем серы для I вида - 0,05%, для II вида - до

0,1%.

По содержа-

нию ароматических углеводородов введена норма для ДЛЭЧ-

В -- не более 20%, а для топлива ДЗЭЧ -- не более 10%

(табл. 4.8).

По ТУ 38.401-58-170-96 выпускается городское дизельное то-

пливо, предназначенное для использования в г. Москве. В эти

экологически чистые топлива вводятся присадки: летом - анти-

Таблица

4.7

Дизельные топлива (ГОСТ 305-82)

Показатель

Цетановое

число,

не менее 45 45 45

Фракционный состав, °С:

/ям

не выше 280 280

<я.

(конец перегонки),

не

выше

360 340 330

Кинематическая

вязкость,

мм

/с,

при

3,0-6,0

1,8-5,0

1,5—4,0

°С

Температура помутнения, °С, не выше,

для климатической зоны:

умеренной -5

холодной -35

Температура застывания,

°С,

не выше,

для климатической зоны:

умеренной -10

холодной

-45

-55

Массовая доля серы, % не более:

в топливе вида I 0,2 0,2 0,2

в топливе вида II 0,5 0,5 0,4

Массовая доля меркаптановой серы, %, 0,01 0,01 0,01

не более

Температура вспышки (в закрытом 40 35 30

тигле),

°С,

не выше для дизелей общего

назначения

Концентрация фактических смол, 40 30 30

мг/100см

не более

Кислотность, мг КОН/100

см

не более

555

Зольность, %, не более 0,01 0,01 0,01

Коэффициент фильтруемости, не более

333

Плотность,

кг/м

при 20 °С, не более 860 840 830

дымная, зимой - антидымная

(ЭФАП-Б

или Лубризол-8288) и де-

прессорная (сополимеры этилена с

винилацитатом),

что оказы-

вает влияние на снижение дымности и токсичности отработав-

ших газов на

30-50%.

Выпускаются следующие марки дизельных

топлив:

ДЭК-Л - летнее, рекомендуется для применения при темпе-

ратуре окружающего воздуха минус 5 °С и выше;

ДЭК-3

- зимнее, рекомендуемо для применения при темпера-

туре окружающего воздуха минус 25 °С и выше;

116

Таблица 4.8

Характеристики

экологически чистого дизельного топлива

(ТУ 38.1011348-90)

Показатели

Цетановое число, не менее

Фракционный

состав:

перегоняется при температуре, °С, не

выше

50%

96% (конец перегонки)

Кинематическая вязкость при 20

°С,

ММ

/С

Температура,

°С,

не выше:

застывания

предельной

фильтруемости

Температура вспышки в закрытом тигле

°С,

не ниже:

для тепловозных и судовых дизелей

и газовых турбин

для дизелей общего назначения

Массовая доля серы, %, не более, в топ-

ливе:

вида I

вида

Испытание на медной пластинке

Кислотность, мг КОН/100

см

топлива,

не более

Зольность, %, не более

Коксуемость

10%-ного

остатка, %, не

более

Цвет, ед. ЦНТ, не более

Содержание механических примесей и

воды

Плотность при 20

°С,

кг/м

, не более

Содержание ароматических углеводо-

родов, %, не более

Нормы для марок

ДЛЭЧ-В

280

360

3,0-6,0

-10

-5

0,05

0,1

5,0

0,01

0,2

2,0

860

ДЛЭЧ

280

360

3,0-6,0

-10

-5

0,05

0,1

Выдер-

живает

5,0

0,01

0,2

2,0

Отсутст-

вие

860

дзэч

280

340

1,8-5,0

-35

-25

0,05

0,1

5,0

0,01

0,2

2,0

840

117

ДЭКп-Л

- летнее с присадкой, рекомендуемое для примене-

ния при температуре окружающего воздуха минус 5 °С и выше;

ДЭКп-3 минус 15 °С - зимнее, рекомендуемое для примене-

ния при температуре окружающего воздуха минус 15 °С и выше.

В зависимости содержания серы дизельные топлива подраз-

деляются на два вида:

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

II - массовая доля серы - не более

0,10%.

По ТУ

38.101880-81

выпускают зимнее дизельное топливо

ДЗп. Получают его добавлением в летнее дизельное топливо

= -5

°С)

депрессорной

присадки, что влияет на снижение

предельной температуры фильтруемости до -15 °С, темпера-

туры застывания до -30

°С,

что дает возможность использо-

вать такое топливо в зимний период времени при температуре

до-15°С.

По ТУ

38.401-58-36-92

выпускаются дизельные топлива для

районов с холодным климатом. В соответствии с ТУ получают

две марки топлива:

ДЗп-15/-25

(базовое дизельное топливо с

температурой помутнения

-15

°С, товарное - с предельной тем-

пературой фильтруемости -25 °С) и арктическое дизельное то-

пливо

ДАп-35/-45

(базовое топливо с температурой помутне-

ния -35 °С, товарное - с предельной температурой фильтруемо-

сти

-45

°С).

Кроме перечисленных марок дизельных топлив для поставок

на экспорт вырабатываются дизельные топлива по ТУ

38.401-58-

110-94

- ДЛЭ, ДЗЭ, с содержанием массовой доли серы, в про-

центах, не более I вида - 0,2, а II вида только для топлива ДЛЭ -

0,3. Температурой застывания для ДЛЭ и ДЗЭ, не выше -10 и

-35 °С, предельной температурой фильтруемости, не выше 65 и

60 °С соответственно для указанных топлив.

Контрольные вопросы

1. Какие эксплуатационные требования предъявляются к дизель-

ным топливам?

2. Как производится оценка низкотемпературных свойств дизель-

ных топлив?

3. Как улучшают низкотемпературные характеристики дизельных

топлив?

4. Чему равна вязкость и плотность дизельных топлив и на какие

процессы в дизелях их значения оказывают влияние?

5. Оценка фракционного состава дизельных топлив и что она харак-

теризует?

6. От чего зависит мягкая и жесткая работа дизельного двигателя?

7. Как оценивают воспламеняемость (цетановое число) дизельных

двигателей?

8. Как повышают

цетановые

числа?

9. Что влияет на стабильность дизельных топлив и способы ее по-

вышения?

10. Какие соединения влияют на коррозионную агрессивность ди-

зельных топлив, ее оценка и возможности ее предотвращения?

11.

Как оценивается огнеопасность дизельных топлив?

12. Какие экологические требования предъявляются к дизельным

топливам?

13. Какие присадки добавляют в дизельные топлива?

14. Каков ассортимент дизельных

топлив

используемых в

автомо-

бильных дизельных двигателях.

15. От каких свойств дизельных топлив зависит запуск дизельного

двигателя?

16.

Что характеризует коксовое число дизельных топлив?

17. Расшифруйте марки топлив выпускаемых по ГОСТ 305-82-Л,

3, А.

18.

Как расшифровать марку дизельного топлива -

ДЗ

-15/-25?

19. Как расшифровать марки топлив - ДЭК-Л, ДЭК-3?