Топливо для дизельных двигателей

Отличительной чертой процессов, происходящих в дизельном двигателе, является особенность приготовления и воспламенения рабочей смеси. В дизельном двигателе воздух и топливо подаются в камеру сгорания раздельно. Топливо под давлением впрыскивается непосредственно в среду сжатого нагревшегося в цилиндре двигателя воздуха, где за очень небольшой период образуется топливно-воздушная смесь, которая самовоспламеняется. Более высокая экономичность дизельных двигателей в сравнении с карбюраторными определяется своевременным воспламенением и полным сгоранием впрыснутого топлива благодаря увеличенной степени сжатия и до­статочному количеству кислорода для сгорания.

В качестве топлива для дизельных двигателей используются дизельные топлива различных марок, которые должны отвечать следующим требованиям:

1. Дизельное топливо должно отличаться высокой самовоспламеняемостью. Самовоспламеняемость — это характеристика тех свойств дизельного топлива, которые оказывают влияние на мягкость или жесткость работы двигателя. Определяют самовоспламеняе­мость, сравнивая работу стандартного двигателя на испытуемом топливе и на соответствующим образом подобранной смеси эталонных топлив.

Оценочным показателем самовоспламеняемости дизельного топлива служит его цетановое число. Оно равно процентному (по объему) содержанию цетана в такой смеси его с α-метилнафталином, которая обладает той же самовоспламеняемостью, что и испытуемое топливо в стандартном двигателе.

Условия пуска и работы дизельного двигателя удовлетворены, если цетановое число летних сортов топлива 40—45, а зимних — 45—50 единиц.

2. Дизельное топливо должно обеспечивать нормальное смесеобразование, которое зависит от следующих факторов:

· температуры и давления в камере сгорания,

· надежности подачи топлива,

· степени распыливания топлива при впрыске,

· физико-химических свойств топлива.

Температура и давление в, камере сгорания зависят в первую очередь от степени сжатия, охлаждения двигателя, частоты вращения коленчатого вала, наддува и др. В рабочем режиме особое влияние, на эти факторы оказывает частота вращения коленчатого вала. Ее уменьшение сопровождается падением температуры, снижением давления впрыска топлива, увеличением времени на цикл, что в целом ухудшает условия смесеобразования и сгорания топлива.

Надежность подачи топлива является необходимым условием для его нормального смесеобразования и сгорания. Решающим фактором обеспечения надежной работы приборов системы питания дизельного двигателя служит чистота дизельного топлива. Существенное влияние оказывает наличие в дизельном топливе механических примесей, которые вызывают интенсивный износ прецизионных деталей приборов системы питания, что приводит к нарушению работы двигателя (подтекание топлива из-под иглы распылителя форсунки, падение давления впрыска топлива и др.).

Степень распыливания топлива во многом определяет условия смесеобразования и испарения. Образование мелких частиц топлива способствует быстрейшему смесеобразованию. Размеры образующихся частиц топлива в большой степени зависят от давления впрыска; с его увеличением возрастает скорость струи и уменьшается диаметр капелек. На тонкость и однородность распыливания влияют также противодавление в цилиндре, диаметр сопла, вязкость, плотность, поверхностное натяжение топлива и др.

Физико-химические свойства топлива (вязкость, испаряемость, поверхностное натяжение, плотность, температура застывания и др.) сильно влияют на процесс смесеобразования. Важнейшим эксплуатационным требованием, предъявляемым к дизельному топливу, является его хорошая прокачиваемость через приборы системы питания при различных температурах окружающей среды.

Прокачиваемость дизельного топлива зависит от его вязкости, температуры застывания, склонности к образованию твердых пара­финовых углеводородов. На вязкость дизельного топлива значитель­но влияет температура. С уменьшением температуры вязкость увеличивается, что приводит к ухудшению распыливания.

Не менее важен показатель дизельного топлива — его нижний температурный предел, при котором парафиновые углеводороды могут переходить в твердое состояние. Образовавшиеся парафиновые кристаллы забивают топливные фильтры и нарушают или прекращают подачу топлива в камеру сгорания. Применять топливо, в котором идет образование твердой фазы, нельзя. Такое состояние топлива можно оценивать по температуре помутнения, при которой теряется фазовая однородность топлива.

Температурой застывания топлива, которая характеризует его низкотемпературные свойства, называется такая, при которой топливо теряет подвижность. С целью понижения температуры помутнения и застывания топливо подвергается депарафинизации, т. е. из него удаляют часть парафиновых углеводородов.

Температура застывания дизельных топлив зимних сортов составляет минус 35—45° С, а летние минус 10° С, что отвечает требованиям эксплуатации. Температура помутнения обычно на 5—10 ° С выше температуры застывания.

3. Дизельное топливо должно обладать надлежащей испаряемостью, которая определяет скорость смесеобразования и полноту испарения топлива.

Испаряемость дизельного топлива определяется его фракционным составом. Чем лучше распыливается топливо, тем больше поверхность его испарения. Кроме того, с уменьшением размера частиц ускоряется их нагревание. В связи с этим скорость испарения впрыскиваемого топлива возрастает при улучшении качества распыливания.

Скорость испарения топлива, которое имеет плохую испаряемость и выкипает при высоких температурах, может уменьшаться настолько, что оно не успевает перейти в газообразное состояние, а значит, и полностью сгореть. Неполное сгорание топлива сопровождается не только увеличением его расхода, но и повышенным износом деталей цилиндро-поршневой группы, так как несгоревшее топливо смывает масло со стенок гильз цилиндров.

Пусковые свойства топлива оценивают температурой выкипания 50% топлива.

4. Дизельное топливо не должно вызывать образования смол, осадков и коррозии. Нагарообразующие свойства дизельного топлива характеризуют его склонность к образованию в результате сгорания специфических отложений на деталях цилиндропоршневой группы и газораспределительного механизма, что приводит к значительному нарушению работы двигателя, в частности ухудшается теплоотдача, зависают клапаны, подгорает игла форсунки и др.

На процесс нагарообразования оказывает непосредственное влияние неполное сгорание из-за утяжеленного фракционного состава топлива, повышенного его состава, а также содержание в топливе высокомолекулярных смолисто-асфальтовых соединений и непредель­ных углеводородов. В связи с этим ограничивают содержание в топливе целого ряда соединений и механических примесей.

Коррозионные свойства топлива определяются содержанием в нем водорастворимых кислот и щелочей, органических кислот, воды и сернистых соединений.

Промышленностью выпускается дизельное топливо следующих марок:

· Л — летнее, рекомендуемое для эксплуатации дизелей при темпе­ратуре окружающего воздуха 0° С и выше;

· 3 — зимнее для эксплуатации дизелей при температуре окру­жающего воздуха минус 20° С и выше;

· ЗС — зимнее северное для эксплуатации дизелей при температуре окружающего воздуха минус 30° С и выше;

· А — арктическое для эксплуатации при температуре окружающе­го воздуха минус 50° С и выше

.

По содержанию серы дизельное топливо делится на две подгруппы:

· 1-я, содержащая серы не более 0,2%;

· 2-я, содержащая серы свыше 0,2 до 0,5%.

Для быстроходных дизелей промышленностью выпускаются дизельные топлива ДЛ, ДЗ, ДА и ДС, которые представляют собой горючую жидкость; взрывоопасная концентрация паров топлива в смеси с воздухом составляет 2—3%.

Температура воспламенения для марок топлива следующая:

· ДЛ—310° С,

· ДЗ — 240° С,

· ДА — 230° С, Д

· С — 345° С.

Температура воспламенения топлива всех марок 76—119° С.

Видео – 3. Дизельное топливо – 7 мин.

Дата добавления: 2014-01-07