Хімотологія дизельного палива для ДВЗ .Фізико -хімічні властивості ДП.Вимоги до якості палива.

Хімотологія дизельного палива для ДВЗ .Фізико -хімічні властивості ДП.Вимоги до якості палива.

Дизельне паливо - це нафтова фракція, основу якої складають вуглеводні з температурами кипіння в межах від 200 до 350 0С.

Робочий процес в дизельних двигунах принципово інший ніж в карбюраторних. У повітря стиснене в циліндрі до 3 - 7 МПа і нагрітий за рахунок високого тиску до 500 - 800 0С, під високим тиском (до 150 МПа) через форсунку впорскується паливо. Складні процеси сумішоутворення і згоряння здійснюються за дуже невеликий проміжок часу, відповідний 20 - 250 повороту колінчастого вала (в 10 - 15 разів менше ніж в карбюраторних двигунах).

Для забезпечення в швидкохідних дизельних двигунах повного і якісного згоряння палива до нього ставляться такі експлуатаційні вимоги:

хороша прокачиваемость;

забезпечення тонкого розпилу і хороше смесеобразование;

зменшення нагарообразования;

відсутність корозійного впливу на елементи топливоподающей системи і деталі двигуна;

хімічна стабільність.

Схильність дизельного палива до самозаймання і виникнення жорсткої роботи оцінюють по цетанове число. Цетанове число (ЦЧ) - це показник займистості дизельного палива; чисельно рівний об'ємному відсотку цетана в еталонної суміші, що складається з цетана (ЦЧ = 100) і a - метилнафталіну (ЦЧ = 0), яка в умовах випробування рівноцінна по займистості випробуваному паливу.

Для визначення самовоспламеняемости дизельного палива необхідно підібрати такий склад еталонної суміші, при якому б випробувані паливо і суміш в стандартних умовах мали однаковий період затримки самозаймання.

Для сучасних швидкохідних дизелів застосовують палива з цетановим числом 45 - 50. Застосування палив з цетановим числом менше 40 може привести до жорсткої роботі дизельного двигуна.

Підвищення цетанового числа вище 50 недоцільно, так як з - за дуже малого періоду затримки самозаймання паливо не встигає розповсюдитися по всій камері згоряння, запалюючись і згораючи поблизу форсунки. Оскільки найбільш віддалені від неї порції повітря не в повній мірі беруть участь в процесі горіння, економічність двигуна знижується і при цьому спостерігається задимлення. Цетанові числа палив можуть бути підвищені двома способами: регулюванням вуглеводневої складу або введенням спеціальних присадок.

Низько температурні властивості дизельних палив характеризуються двома температурами: температурою застигання і температурою помутніння.

Температурою помутніння називають температуру, при якій паливо втрачає прозорість в результаті випадання кристалів н-парафінових вуглеводнів або мікрокристалів льоду. При цьому паливо не втрачає плинності. Мікрокристали, затримуючись на фільтруючому патроні в фільтрі тонкого очищення, утворюють непроникну для палива парафінову плівку, в результаті чого подача палива припиняється.

Безперебійна подача забезпечується при температурі помутніння палива на 5 - 10 0С нижче температури повітря , коли він експлуатується автомобіль. Втрату рухливості нафтопродуктів внаслідок освіти з кристалізуються вуглеводнів каркаса або структурної сітки прийнято називати застигання. Температурою застигання називають температуру, при якій дизельне паливо не виявляє рухливості в стандартному приладі під кутом 450 в протягом 1 хв. Найнижча температура, при якій може застосовуватися дизельне паливо, повинна бути вище температури застигання на 10 - 15 0С.

В експлуатації низько температурні властивості дизельних палив можуть бути поліпшені шляхом додавання присадок - депрессаторов або реактивного палива.

Присадки та добавки

• Антиоксидантні стабілізатори — підвищують окисну стабільність палив, тим самим запобігаючи смоло- і осадоутворенню

• Деактиватори металів — зв'язують у неактивні комплекси мідь, залізо і інші метали — промотори окиснювання вуглеводнів

• Мийні присадки — зменшують утворення відкладень на деталях двигунів і паливної апаратури, у тому числі двигунів з безпосереднім впорскуванням бензину. Додатково надають паливам протильодові й антикорозійні властивості

• Антидимні присадки — зменшують концентрацію диму в газах дизельних двигунів, але мало впливають на викиди інших токсичних компонентів

• Антинагарні присадки — зменшують нагароутворення в камері згоряння, на клапанах і розпилювачах форсунок дизельних двигунів

• Антисажові присадки — знижують температуру згоряння сажі на поверхні сажових фільтрів

• Промотори запалювання — поліпшують запалювання дизельних палив

• Антистатичні присадки — запобігають нагромадженню зарядів статичної електрики в паливах

• Біоциди — запобігають псуванню палива мікроорганізмами

• Диспергуючі присадки до мазутів — підвищують фізичну стабільність залишкових палив, поліпшують їх сумішоутворення з повітрям, мають захисні властивості

• Каталізатори горіння мазутів — підвищують ефективність горіння залишкових палив

• Барвники — дозволяють розділити дизельне пальне по галузі використання, продаючи дизель із меншим ПДВ для сільськогосподарської техніки, наприклад, червоний дизель який заборонено використовувати на публічних дорогах.

В'язкісні властивості

Підвищений або знижений значення в'язкості (для палив різних марок n20 від 1,8 до 6 мм 2 / с) призводить до порушення роботи топливоподающей апаратури, а також процесів сумішоутворення і згоряння палива.

При зниженій в'язкості: в результаті проникнення палива через зазори в плунжерній парі зменшується цикловая подача і знижується тиск упорскування; підтікання палива через отвори форсунки збільшує нагарообразование; погіршуються мастильні властивості палива, внаслідок чого, зростає інтенсивність зношування елементів паливної апаратури. Як наслідок, зростає витрата палива, падає потужність двигуна.

Підвищена в'язкість палива призводить до погіршення якості сумішоутворення, при розпилюванні утворюються великі краплі і довга струмінь з малим кутом.

зростає тривалість етапу випаровування, паливо згоряє не повністю, збільшується його витрата, підвищується нагарообразование, виникає задимлення.

На процес сумішоутворення впливають також щільність палива і поверхневий натяг. Їх роль в цьому процесі як в дизельних двигунах, так і в карбюраторних однакова.

Випаровуваність

Випаровуваність робить вирішальний вплив на перебіг другої стадії сумішоутворення - випаровування палива ( її визначають при розгоні на стандартному апараті).

За ГОСТ 305 - 82 випаровуваність палива, яка характеризується фракційним складом, визначається двома температурами - википання 50 і 96% палива (t50 і t96). Температура початку кипіння вітчизняних дизельних палив знаходиться в межах 170 - 200 0С, а кінця перегонки (t96) - 330 - 360 0С.

Показник t50 в якійсь мірі характеризує пускові якості дизельних палив. Показник t96 указиватся на вміст у паливі трудноіспаряющіхся фракцій, які погіршують сумішоутворення і викликають неповне згоряння.

Механічні домішки і вода в дизельних паливах

Відповідно до ГОСТ 305 - 82 масова частка механічних домішок і води в паливі для швидкохідних дизелів дорівнює нулю. Відповідно до чутливістю методу оцінки, за відсутність забруднень приймаються вміст механічних домішок до 0,005% і води до 0,03% по масі.

Практика експлуатації автомобільної техніки показує, що зміст забруднень у паливі часто перевищує допустимий рівень. Наприклад на заправних пунктах концентрація механічних домішок в паливі складає до 0,06%, води до 0,12% по масі.

Помітно знизити забруднення і зменшити вміст води в дизельному паливі можна лише при тривалому відстоюванні (10 діб і більше) його в складської тарі і паркані палива з верхніх шарів. Досить ефективним є і застосування фільтрів тонкого очищення на заправних станціях.

Корозійні властивості дизельних палив

Причини корозійності дизельних палив ті ж, що і бензинів (наявність водорозчинних кислот і лугів, органічних кислот і сірчистих сполук). Присутність водорозчинних кислот і лугів в паливі не допускається. Кислотність, згідно ГОСТ 305 - 82 не повинна перевищувати 5 мг КОН для нейтралізації 100 мл палива. Наявність в паливах сірчистих сполук небажано.

В даний час нафтопродукти виробляють в основному з сірчистих нафт. Сірку з дистилятів видаляють досить складним шляхом - каталітичним знесірчення, що дозволяє знизити її зміст до 0,2 - 0,5% (таке вміст сірки допускає ГОСТ 305 - 82). Ті активні органічні кислоти і сірчисті з'єднання, що безпосередньо не взаємодіють з металами і наявність яких в невеликих кількостях в паливі для швидкохідних дизелів допускається, є основними "винуватцями" корозії його деталей при згорянні палива. В результаті взаємодії сірчистого і сірчаного ангідридів з парами води утворюються агресивні сірчиста і сірчана кислоти. Вони викликають дуже сильну хімічну корозію нижнього пояса гільзи циліндра, а потрапляючи з відпрацьованими газами в картер двигуна, змішуються з маслом і, поширюючись по всій системі змащення, вражають підшипники, шийки валів і інших деталей.

руйнівну дію кислот нейтралізують додаванням в дизельне масло протикорозійних присадок, з яких найбільш ефективний нафтенат цинку. Дизельні палива з вмістом сірки більше 0,2% застосовують тільки за умови, що двигун працює на маслі з антикорозійного присадкою.

Асортимент та маркування дизельних палив

Залежно від умов застосування по ГОСТ 305 - 82 встановлено такі марки дизельного палива: літнє (Л), зимовий (З) і арктичне (А). Рекомендації щодо застосування дизельних палив зводяться до наступного: паливо марки Л можна застосовувати при температурі навколишнього повітря 0 0С і вище, З - при -20 0С і вище (в холодній кліматичній зоні - при -30 0С і вище), А - при -50 0С і вище.

у зимового палива температура застигання не вище -45 0 с, але стандарт передбачає вироблення палива марки "з" з температурою застигання -35 0С, однак в цьому випадку обов'язкове застосування депрессорной присадки. Кожна марка палива за загальним змістом сірки ділиться на дві підгрупи: в паливах 1-й підгрупи її має бути не більше 0,2%, а в паливах 2 - й підгрупи - 0,4 для марки "А" і 0,5 для марок "Л" і "З". Вміст сірки обов'язково вказується в маркуванні палива.

Крім вмісту сірки в маркуванні річного палива вказують температуру спалаху. Приклади умовних позначень Л-0,2; З-0,4 -0,5.

Опрацюйте теорію та дайте відповіді на питання.

1.Основний показник дизельного палива?

2.Що таке температура помутніння?

3.Які є марки дизельного пального?

4.Що означає буква А в марці ДП

4.Чому недоцільно підвищення цетанового числа вище 50.

5.Властивості дизельних палив характеризуються двома температурами:

а)? б)?

6.Що викликає при сгоранні ДП сірчиста і сірчана кислоти.

7.Які властивості ДП впливають на самозаймання.