Основные характеристики топлива

В качестве топлива в автотракторных двигателях применяют смеси бензиновых, керосиновых, газойлевых и солярных фракций, получаемых прямой перегонкой нефти или в результате каталитического крекинга нефтепродуктов.

К топливу предъявляют требования в соответствии с особенностями рабочего процесса двигателя, работы топливной аппаратуры и условий эксплуатации.

Дизельное топливо.

Для обеспечения эффективных процессов смесеобразования и сгорания необходимо, чтобы дизельное топливо обладало хорошей испаряемостью, диффузией при высоких температурах, воспламеняемостью с относительно малым периодом индукции и быстро сгорало при минимальной токсичности отработавших газов.

Для стабильной и надежной работы дизельной топливной аппаратуры (ДТА) и двигателя при сгорании топлива не должно происходить нагарообразования и выделения смол на деталях камеры сгорания, иглах распылителей; не должны закоксовываться отверстия распылителей, корродировать поверхность деталей и емкости топливной аппаратуры, а также не иметь в своем составе механических примесей, воды и хороню фильтроваться.

Эксплуатация двигателей в различные времена года и в различных климатических зонах требует, чтобы при низких температурах окружающей среды топливо не кристаллизовалось и не теряло вязкости, а при высокой вязкости не образовывались паровые пробки. Топливо не должно изменять своих свойств при длительном хранении.

Дизельное топливо для высокооборотных дизелей выпускают но ГОСТ 305-82. Его получают с применением процессов прямой перегонки нефти, гидроочистки и депарафинизации, а также смешиванием продуктов. Стандарт устанавливает следующие марки, которые применяют при температурах окружающего воздуха: Л - летнее - 0°С и выше; 3 - зимнее - минус 20°С и ниже; А - арктическое - минус 50°С и ниже.

Топливо всех марок должно выдерживать испытания на медной пластине, иметь кислотность не более 5 мг на 100 мл, зольность не более 0,01% и не содержать механических примесей, воды, водорастворимых кислот и щелочей. По содержанию серы они делятся на две пош'руппы (не более 0,2 и 0,2...0,5%). В случае отсутствия зимнего топлива допускается использование смеси летнего дизельного топлива и тракторного керосина.

Примеры условного обозначения дизельного топлива: Л-0,2-40 ГОСТ 305-82 - дизельное летнее топливо с содержанием серы 0,2 и температурой вспышки 40°С; 3-0,5-35 ГОСТ 305-82 - дизельное зимнее топливо с содержанием серы 0,5 и температурой вспышки 35°С.

Элементарный состав дизельного топлива включает в основном три элемента: углерод (С), водород (Н) и кислород (О). В дизельном топли-не содержится в среднем 85,5...86,0% С, 12,5...13% Н и 1...2% О.

Структурный химический состав дизельного топлива определяется происхождением нефти и технологией получения топлива. В него входит четыре группы углеводородов, определяющих процесс воспламенения и сгорания топлива в цилиндре двигателя: парафиновые, олефиновые, нафтеновые и ароматические.

Фракционный состав дизельного топлива характеризуется испаряемостью топлива путем перегонки 100 мл испытуемого топлива. Температура начала перегонки дизельного топлива 180°С. При 360°С выкипает 96% дизельного топлива (конец кипения), что обеспечивает необходимое плановое число и исключает нагар и образование паровых пробок и системе низкого давления.

Температура вспышки - это самая низкая температура, при которой смесь паров топлива с воздухом вспыхивает от пламени и гаснет.

Температура воспламенения - наименьшая температура, при которой смесь паров топлива с воздухом вспыхивает от пламени и продолжает гореть вследствие его испарения.

Воспламеняемость дизельного топлива оценивается цетановым числом (склонностью к самовоспламенению). Цетановое число топлива существенно влияет на жесткость работы дизелей, продолжительность пуска, удельный расход и другие параметры. Применение топлива с цетановым числом менее 40 вызывает жесткую работу дизеля, а более 50 - повышение удельного расхода топлива и дымность отработавших газов.

Плотность дизельного топлива - это отношение массы топлива к его объему, зависящее от фракционного состава и колеблющееся от 0,82 до 0,89 г/см3.

Вязкость - свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одной ее части относительно другой. Различают вязкость динамическую, кинематическую и условную. В технических условиях на дизельное топливо указывается кинематическая вязкость. Кинематическая вязкость в системе СИ выражается в мм2/с. Вязкость влияет на качество распыливания и смесеобразования. При повышении температуры она уменьшается. В связи с этим увеличивается подтекание топлива через неплотности в прецизионных парах насоса и форсунки и уменьшается его подача.

Для обеспечения постоянства мощностных и экономических показателей желательно, чтобы при изменении температуры дизеля во время эксплуатации вязкость топлива не менялась.

Нагаро- и лакообразующая способность характеризуется возникновением на деталях камеры сгорания, включая распылитель, нагаров и лаковых пленок.

Увеличению нагаро- и лакообразования способствуют смолистые вещества, сера, ароматические углеводороды. Склонность к нагарообразованию оценивается коксуемостью 10%-ного остатка топлива.

Содержание серы. При производстве топлива не удается полностью освободиться от серы. В процессе сгорания образуются сернистый и серный газы. При низких температурах они дают с парами воды сернистую и серную кислоты, а в зонах высоких температур - газовую коррозию металла.

При наличии серы нагаро- и лакообразования приобретают повышенную твердость и более высокие абразивные свойства, что приводит к повышенному износу деталей.

Кислотность топлива. Кислотность оценивается количеством щелочи (КОН в мг), предназначенной для нейтрализации 100 мл топлива. Присутствие кислот в топливе вызывает коррозию деталей двигателя и топливной аппаратуры. Допускается не более 5 мг щелочи на 100 мл.

Сжигая топливо после удаления механических примесей, определяют зольность. В золе в основном содержатся минеральные вещества. Золы должно быть не более 0,01%.

Механические примеси. Такие примеси представляют собой частицы песка, глины, кокса, затрудняющие фильтрацию топлива. Их наличие регламентировано.

Вода. В топливе вода обычно находится во взвешенном состоянии и в виде эмульсии. Ее частицы, заполняя поры фильтрующих элементов, прекращают доступ топлива к насосу. При температуре ниже нуля они замерзают и в виде малых кусочков льда забивают топливопроводы и фильтры. Вода понижает теплотворную способность топлива и вызывает коррозию топливной аппаратуры.

Бензин. Автомобильный бензин должен удовлетворять следующим требованиям:

обладать необходимыми карбюрационными свойствами (испаряемостью);
иметь определенные антидетонационные качества (стойкость против детонации на всех режимах работы двигателя);
не вызывать коррозии деталей двигателя;
обладать определенной стабильностью при хранении и применении.

В соответствии с ГОСТ 2084-77 вырабатывают автомобильные бензины следующих марок: А-72, А-76, АИ-93 и АИ-98.