ammoxx.ru

Дизельное топливо — это… Виды, сорта, марки, классы дизельного топлива

Дизельное топливо – это достаточно старый, но по-прежнему востребованный вид топлива для поршневых дизельных двигателей. И если раньше область его применения была ограничена из-за низкого качества и токсичных продуктов сгорания, то сейчас все больше легковых автомобилей оснащаются дизельными двигателями, и ученые работают над тем, чтобы повысить эксплуатационные характеристики и сделать дизельное топливо экологически безопасным.

Что такое дизельное топливо

Дизельное топливо – это тяжелые фракции нефти, основой которых являются углеводороды с высокой – 200-350°С – температурой кипения. Используется в качестве топлива в дизельных двигателях и газодизелях.

Почему именно в дизельных? Потому что в отличие от бензиновых двигателей, в которых смесь бензина с воздухом поджигается от искры, в дизельном поршневом двигателе топливо самовоспламеняется при сильном сжатии.

Внешне дизельное топливо — это прозрачная, с большей вязкостью, чем у бензина, жидкость, цвет которой может быть и желтым, и коричневым разных оттенков. На цвет влияют смолы в составе топлива.

При сгорании любое топливо производит энергию. Дизельное топливо, кроме этой главной задачи, выполняет еще несколько немаловажных функций в работе двигателя. Оно смазывает в топливных форсунках и насосах трущиеся поверхности, охлаждает стенки камеры сгорания и регулирует параметры выхлопа на двигателях.

Использование дизельного топлива

Морские и речные суда, тепловозы, военная и сельскохозяйственная техника, грузовые автомобили – практически весь тяжелый транспорт работает на дизельных двигателях.

Последние десятилетия популярным в развитых странах Европы становится легковой автомобиль, который работает на дизельном топливе. Расход топлива на 40 % в дизельном двигателе меньше, а тяговое усилие, мощность, проходимость и безопасность выхлопных газов больше, чем в бензиновом.

Дизельное топливо- это экономичное в эксплуатации и по стоимости топливо. Оно используется в дизельных электрогенераторах стационарных и передвижных электростанций, в котлах автономных отопительных систем.

Соляровое масло, которое в народе называют просто соляркой, является остаточным дизельным топливом с высокой вязкостью и температурой кипения до 400°С. Этот вид топлива используется для низкооборотных двигателей на водном и железнодорожном транспорте, тракторах. Кроме того, солярой пропитывают кожу в кожевенной промышленности. Соляровое масло входит в состав смазачно-охлаждающей жидкости при обработке металлов резанием и закалочной жидкости при их термической обработке.

Основные характеристики

Цетановое число (главный параметр дизельного топлива) характеризует воспламеняемость топлива. Оно определяет период задержки горения рабочей смеси, то есть время, которое проходит между впрыском топлива в цилиндр и началом его горения. Чем меньше этот промежуток времени, тем цетановое число выше, и длительность прогрева двигателя меньше. Правда, при этом увеличивается дымность выхлопа, которая становится критичной при цетановом числе выше 55.

Для процессов нагнетания и впрыска топлива важна его вязкость, от которой зависят и смазывающие характеристики

От плотности дизельного топлива зависит его эффективность и экономичность, потому что чем выше плотность, тем больше при сгорании вырабатывается энергии.

Важной характеристикой является количество серы, которую содержит дизельное топливо. Это сернистые соединения, которые снижают коррозионную стойкость топливной системы.

О качестве дизельного топлива говорит и предельная температура фильтруемости, то есть такая температура, при которой дизтопливо густеет настолько, что уже не проходит совсем или очень медленно проходит через фильтр с определенными размерами.

Она ниже температуры помутнения, то есть температуры, при которой парафин, который содержится в топливе, начинает кристаллизоваться.

Виды дизельного топлива

До 2015 года дизтопливо в российских стандартах разделялось по видам. В государственном стандарте, введенном в действие в январе 2015 года, разделение совпадает с разделением на экологические классы в соответствии с европейским стандартом и происходит в зависимости от содержания серы в топливе. Содержание серы не более 350, 50 и 10 мг/кг соответствует виду I, виду II и виду III по устаревшему и экологическим классам К3, К4 и К5 по новому государственному стандарту соответственно.

Не рекомендуется использовать топливо, в котором высокие показатели содержания серы, так как при этом увеличиваются вредные выбросы в атмосферу, ускоряется коррозия и износ элементов топливной системы, соответственно, увеличиваются расходы на частую замену фильтров и масла.

Сорта дизтоплива

Сорта дизельного топлива отличаются по температуре, ниже которой топливо использовать нельзя. В качестве критерия используется предельная температура фильтруемости. Причем по сортам разбивается летнее и межсезонное дизтопливо с этим показателем не ниже -20°С.

Сорт А характеризуется температурой не ниже 5°С выше нуля. Для каждого следующего сорта B, C, D, E и F показатель снижается на 5°С.

Примером может служить дизельное топливо ЕВРО, сорт С, вид II и III или в новой версии экологических классов К4 и К5 с температурой фильтруемости до пяти градусов ниже нуля и содержанием серы не больше 50 и 10 миллиграмм на один килограмм топлива.

Классы дизтоплива

Деление на классы дизельного топлива для зимы или холодного климата происходит не только по температуре фильтруемости, второй характеристикой является температура помутнения.

Если в обозначении дизтоплива после обозначения ДТ стоит не буква, а цифра, значит, это топливо зимнее или арктическое.

Марки дизтоплива

По физико-химическим свойствам, эксплуатационным характеристикам и условиям применения дизельное топливо подразделяют на четыре типа, которые маркируются заглавными буквами алфавита:

— Летнее (Л), к которому относятся сорта топлива А, В, С, D с предельной температурой фильтруемости от +5 до -10°С. Это дизтопливо можно использовать при температурах не ниже 0°С.

— Межсезонное (Е), сортов Е и F, с температурой до -15 и -20°С, соответственно используется осенью, когда температура воздуха колеблется в пределах от +5 до -5°С.

— Зимнее (З), которое делится на классы с 0 по 3 и температурой фильтруемости в диапазоне от -20 до -38°С и применяется при температуре воздуха не ниже минус 20°С.

— Арктическое (А) топливо класса 4 с предельной температурой фильтруемости минус 44°С и температурой окружающей среды до минус 50°С (в документах отрицательное значение часто сопровождается словом «минус», а не значком во избежание неточностей).

Маркировка топлива

Марки дизельного топлива включают наименование (ДТ), сорт или класс в зависимости от условий применения и экологический класс. То есть в марке указываются только два параметра: содержание серы и предельная температура фильтруемости.

Сегодня можно встретить обозначения и новые, и устаревшие, например, ДТ зимнее ЕВРО 5 сорт F, что расшифровывается как зимнее дизельное топливо с содержанием серы не более 50 мг/кг и предельной температурой фильтруемости до минус 20°С, то есть наиболее используемое в условиях российской зимы с высокими требованиями по экологичности топливо.

До сих пор попадается и такая маркировка Л-0,2-62, то есть топливо летнее высшего сорта с указанием количества серы (200 мг/кг) и температуры вспышки 62°С. Температура вспышки основным показателем не является, но при равных прочих характеристиках лучшим в целях пожарной безопасности считается топливо с более высокой температурой.

Как хранить дизельное топливо

Для обычного потребителя, имеющего личное авто с дизельным двигателем, вопрос хранения дизельного топлива не стоит.

А вот для отраслей промышленности, где топливо покупается оптом и достаточно долго хранится, проблема хранения очень актуальна.

Хранение дизельного топлива возможно при температуре 20°С в течение года и при температуре выше 30⁰C от полугода до года в герметичных емкостях, защищенных от прямого попадания солнечного света.

При хранении топливо не должно контактировать с медью, латунью или цинком, чтобы топливо не засорялось продуктами химических реакций с этими металлами. Кроме того, оно должно быть защищено от попадания влаги и пыли и не должно иметь присадок, которые могут распадаться при хранении. Например, в виды дизельного топлива с высоким классом экологичности добавляют присадки для увеличения смазывающих характеристик, которые разлагаются очень быстро.

Эффективность этого топлива высока, сфера его применения неуклонно растет. Появляются новые марки дизельного топлива и новые источники его получения. Сейчас уже есть новые разработки, и дизельное топливо производится не только из нефти. Может быть, будущее принадлежит дизельному топливу из растительных масел.

fb.ru

Классификация дизельного топлива

Дизельное топливо по популярности уступает бензину, но продолжает использоваться в двигателях самых разных типов. При этом обладает множество неоспоримых достоинств перед другими видами топлива. Имеются определенные особенности дизеля. В первую очередь это касается классификации.

Ранее дизельное топливо чаще использовалось для заправки двигателей тракторов, а также аналогичной техники. Причиной тому является более низки расход топлива на каждый мотто-час, потери мощности по сравнению с бензиновыми двигателями незначительные. Ещё одна причина распространенности дизельных моторов – экологическая и пожарная безопасность. Так как взрывы, возгорания газового оборудования происходят на порядок чаще.

Дизельное топливо является продуктом нефтяной промышленности. Появление его стало следствием возникновения необходимости двигателей максимально эффективных и, в то же время, достаточно мощных. Рудольф Дизель, чьим именем называется данный вид топлива, не является первооткрывателем. Двигатель, работающим на солярке, был разработан ещё в 1860 году. Но по ряду причин использование его не имело экономического смысла.

В то же время на рубеже XIX и XX веков германии срочно потребовались моторы, работающие на более дешевом топливе, альтернативном бензину и светильному газу. Решением стало изобретение Рудольфа Дизеля, который доработал ранее уже разработанную другим ученым конструкцию. Изначально дизельный генератор, ставший прообразом современного дизельного двигателя, имел всего 2 цилиндра. В дальнейшем было добавлено ещё 2.

Существует несколько альтернативных названий дизельного топлива. Одно из таковых – солярка. Произошло данное слово от немецкого Solarol – солнечное масло. Ранее именно так и называли утяжеленную фракцию нефти, получаемую в результате переработки. Именно она является первым вариантом топлива этого вида. С течением стандарты, устанавливаемые к дизелю, претерпели серьезные изменения. В каждом стране в XX веке были разработаны собственные стандарты классификации дизельного топлива.

Например, в Советском союзе долгое время действовал ГОСТ 1666-42 и ГОСТ 1666-51. Официальное обозначение дизельного топлива было «соляровое масло». Применялось оно для заправки среднеоборотных двигателей – от 600 до 1000 об/мин. «Солярка» того времени не могла быть использована в быстроходных двигателях, её состав и свойства достаточно существенно отличатся от современно дизельного топлива.

Основные параметры

Все виды дизельного топлива можно разделить на две основные категории:

• для быстроходных двигателей;
• для тихоходных двигателей.

Дистиллятное маловязкое масло подразумевает заливку в двигателя автомобилей. Имеющее более высокую вязкость топливо заливают обычно в различные тихоходные машины. Это трактора, тихоходные речные суда и многое другое.

Важно перед заливкой топлива в конкретную технику убедиться в соответствии его свойств необходимым стандартам. В противном случае камера сгорания будет повреждена, мотор попросту может выйти из строя. Что приведет к необходимости его капитального ремонта.

Существенно различается процесс получения обозначенных выше типов топлива. Дистиллятное включает в себя очищенные соответствующим образом фракции керосинового типа. Применяется прямая перегонка – это позволяет сделать сгорание топлива максимально быстрым. В то же время топливо высокой вязкости включает в себя смесь мазута, а также керосиново-газойлиевых фракций.

В зависимости от различных факторов теплота сгорания топлива обоих типов может варьироваться. В среднем данный показатель составляет приблизительно 42 624 кДж/кг. Существует общий стандарт, которому должно соответствовать все без исключения дизельное топливо на сегодняшний день. Он обозначается как ГОСТ 32511-2013. Обязательным к применению он стал относительно недавно – 01.01.15 г.

Обязательно перед выпуском в продажу проводится отбор дизельного топлива на его пробу. При анализе параметров перечень некоторых характеристик должен находиться в пределах нормы. В противном случае в продажу такого типа топлива выпускать будет попросту недопустимо. К основным моментам относится:

• вязкость, содержание жидкостей;
• воспламеняемость;
• содержание серы.

Вязкость и содержание воды

Исходя из данной характеристики устанавливают два основных вида топлива – зимнее и летнее. Основным параметром, в соответствии с которым осуществляется разделение на классы, является предельная температура фильтруемости, а также температура помутнения и застывания.

Важно помнить, что необходимо выбирать определенный тип солярки для заливки в определенный сезон. Нередки случаи, что использование несоответствующего типа солярки приводило к застыванию её в топливопроводе. Как следствие – имеет место невозможность эксплуатации техники в нормальном режиме.

Возможно использовать летнее дизельное топливо только при температуре более чем -100С. В противном случае будет иметь место не замерзание, но более высокая вязкость. Что приводит к негативным последствиям – проблема в работе двигателя или же невозможность его запуска. В некоторых транспортных средствах используется специальный подогрев для топлива. Это позволяет использовать любой вид солярки вне зависимости от времени года, окружающей температуры.

Ещё одной серьезной проблемой является факт наличия воды в топливе. Так как вода существенно тяжелее солярки, она начинает постепенно скапливаться в нижней части топливного резервуара. Как следствие – возможно образование водяной пробки в топливной системе автомобиля, иной техники. Подобное препятствует нормальной работе двигателя. Именно поэтому установлены основные стандарты касательно кинематической вязкости дизельного топлива. Данный показатель различается для летней/зимней солярки:

• для летнего вида при температуре +200С и более – более 3сСт;
• для зимнего вида – более 1.8 Сст;
• для особой разновидности (арктической) – более 1.5 Сст.

Данный стандарт устанавливается ГОСТ 305-82 от 1982 года. Одним из обязательных условий соответствия данному стандарту является полное отсутствие воды в топливной смеси. Именно за счет этого возможно использование в обозначенных условиях эксплуатации.

Воспламеняемость

Одной из самых важных характеристик является цетановое число. Под данным показателем подразумевают возможность солярки возгораться при возникновении определенных условий в камере сгорания. Стандартым определяются ASTM D613. Для дизельного топлива температура вспышки устанавливается на уровне +7000С, определяется ASTM D93. Температура перегонки для солярки должна опять же укладываться в определенные стандарты – не менее 2000С и не более 3500С.

Количество серы в составе

Одной из самых важных характеристик, на основании которой типы топлива делятся на стандарты Евро 1-5 – это определенное количество серы на единицу объема. Под серой в рассматриваемом случае понимается наличие определенных соединений данного вещества. В перечень учитываемых при определении категорий входит:

• меркаптан;
• тиофен;
• тиофан;
• дисульфид;
• сульфид.

В то же время элементарная сера, обозначенная в таблице Менделеева, как таковая не учитывается при определении стандартов. В соответствии с настоящими наиболее современными стандартами, применяемыми в Штате Калифорния и Европе, количество сернистых соединений на единицу объема не должно превышать 0.001 %. Это составляет приблизительно 10 ppm.

Многие автопроизводители говорят о том, что снижение количества сернистых соединений в солярке приводит к снижению его смазывающих качеств. Что приводит к более быстрому износу двигателя. Но данная позиция не является однозначной. На данный момент времени современная солярка включает дополнительные присадки, которые осуществляют смазку двигателя.

Классификация солярки в СССР

В соответствии с ГОСТ 305-82 солярка в Советском Союзе делилась на 3 основные категории:

• летняя;
• зимняя;
• арктическая.

Под летней понималась солярка, использование которой рекомендовалось при температуре не ниже 00С. Температура вспышки устанавливалась на уровне л-0 или же 2-40. Под зимней понималась солярка, использование которой допускалось вплоть до -200С. В то же время не налагалось каких-либо ограничений на использование такой зимней солярки в летнее время года. Фактически, она являлась универсальной.

Солярка арктического типа – самая дорогая в производстве, использование её допускается при температуре до -500С. Требования к данному типу топлива устанавливаются максимально высокие.

Классификация дизельного топлива по видам

В Европейском союзе ещё с 1993 года используется специальная система стандартов, применяемая к дизельному топливу. Обозначается такой стандарт как EN-590. В соответствии с данным стандартом устанавливаются основные требования к количество содержащейся серы, а также иным характеристикам топлива. Самый первый стандарт обозначался как Евро-1. На данный момент действительным является стандарт Евро-5.

Стандарт этого типа позволяет классифицировать топлива температурным и климатическим зонам использования. Например, Class A-F подразумевает использование при температуре от +5 до -200С. Отдельные критерии существуют для температур отрицательных.

На территории Российской Федерации сразу от советских стандартов классификации решили перейти на европейский. На данный момент действительным является ГОСТ-Р 52369-2005. По своим параметрам он соответствует характеристикам установленным для EN-590.

Распределение осуществляется в зависимости от количество содержащейся серы:

• вид №1 – менее 350 мг/кг;
• вид №2 – менее 50 мг/кг;
• вид №3 – менее 10 мг/кг.

Классификация дизельного топлива по классам

Также осуществляется разделение топлива этого типа на отдельные сорта в зависимости от использования в определенном климате. Главным критерием является предельная температура фильтруемости. Разделение на сорта осуществляется следующим образом:

• СОРТ А – при температуре более +50С;
• СОРТ В – при температуре более 00С;
• СОРТ С – более -50С;
• СОРТ D – более -100С и так далее.

Существует также определенная категория солярки, которая используется в районах с постоянным холодным климатом.

Стандарты в ней устанавливаются максимально жесткие, так как невыполнение их приводит к проблемам с топливной системой при достижении окружающим воздухом достаточно низкой температуры.

Сегодня по классам разбивка осуществляется следующим образом:

• Класс 0 – использование от -200С;
• Класс 1 – от -260С;
• Класс 2 – от -320С;
• Класс 3 – от -380С;
• Класс 4 – от -440С.

Существует специальная маркировка, применяемая на территории Таможенного союза такими странами, как Россия, Беларусь и Казахстан. Прежде, чем приступить к использованию такого топлива, стоит внимательно ознакомиться с требованиями климатического характера в определенном регионе. Использование несоответствующего может привести к серьезным неприятностям. Вплоть до выхода из строя двигателя в некоторых случаях. Подобные ситуации также имеют место.

Итог

На территории Москвы и Московской области относительно недавно перешли на стандарт топлива Евро-5. Именно по этой причине качество как солярки, так и бензина в данном регионе на порядок выше, чем в остальных. Выполнение данных стандартов топлива устанавливаются федеральным законодательством. Именно поэтому все без исключения компании-производители (Лукойл, Башнефть и другие) обязаны соблюдать устанавливаемые требования.

Контроль топлива на соответствие стандартам осуществляется на государственном уровне. При этом существует большое количество самых разных сортов, типов солярки. При наличии таковой возможности стоит заранее ознакомиться с этой информацией.

tractorreview.ru

чем отличается от летнего и как выбрать

09 ноября 2018 Категория: Полезная информация.

Эксплуатация дизельных моторов на территории стран СНГ имеет свои особенности. Резкая сезонная смена климата, колебания среднесуточных температур — все это заставляет владельцев тщательно готовится к зимнему сезону. В том числе — выбирать зимнее дизельное топливо, которое нормально будет прокачиваться по ТНВД и топливопроводам и не превратится в гель в заморозки.

 Чем зимнее ДТ отличается от летнего 

Дизельное топливо с точки зрения химика — смесь парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов и их производных.

Важно. Дизельное топливо (ДТ) часто называют соляркой, это ошибка. Солярка — это соляровое масло, продукт прямой перегонки нефти. Вязкость солярки выше, чем у ДТ, в два раза, температура кипения тоже выше. Солярку используют для низкооборотистых ДВС тракторов и тяжелой техники. Если залить соляровое масло современный автомобиль, оно просто убьет высокоточную топливную аппаратуру дизельного ДВС. 

Выделяют три вида дизтоплива:

• летнее — ДТЛ
• зимнее — ДТЗ
• арктическое — ДТА

Если ДТЛ начинает застывать уже при -5°С, то ДТЗ выдерживает уже до -20°С и меньше — все зависит от состава и качества топлива.

• Использовать летнее ДТ при температуре ниже допустимой запрещено -можно вывести дорогостоящую топливную аппаратуру из строя. Лучше перейти на зимнее дизтопливо сразу с приходом первых заморозков.
• А вот зимнее ДТ можно использовать в теплое время года. Правда, это нецелесообразно: отдача двигателя в таком случае будет ниже, токсичность выхлопа — выше.

Отличается летнее и зимнее дизтопливо по плотности: когда нефть в процессе изготовления ДТЗ перегоняют с меньшей температурой, чем при получении ДТЛ. В результате плотность зимнего ДТ выше, оно сохраняет текучесть и застывает (парафинируется) не так легко, как летнее дизтопливо.

Главный показатель качества зимнего дизтоплива — его цетановое число. Оно определяет максимальное сжатие топлива в цилиндре ДВС, при котором происходит его самовоспламенение. Чем выше этот показатель, тем спокойнее и ровнее сгорает топливо. Оптимальный показатель от 45 до 55.

Также важен баланс между парафинами и ароматическими углеводородами в составе «зимнего» ДТ. Если ароматических углеводородов слишком много, выхлоп получается дымным, мотор работает шумно и неустойчиво. Если много парафинов — уже при температуре -10°С двигатель не заведется без подогрева.

 Почему дизельное топливо замерзает зимой 

Все дело в наличии парафинов. При понижении температуры они в составе топлива кристаллизуются, вязкость ДТ возрастает. Загустевшее топливо с трудом проходит через элементы топливной системы — двигатель или не заводится или заводится с трудом, после запуска работает неустойчиво, троит, глохнет.

Если температура продолжает падать, в ДТ начинают образовываться сгустки парафинов, оно превращается в гель и забивает проходные каналы топливного фильтра. В таком случае двигатель завести уже невозможно.

Владельцы по-разному решают проблему замерзающего топлива: одни используют нагревательные устройства для подогрева топлива в баке, другие добавляют присадки.

Лучше всего перед приходом холодов поменять (возить с собой) топливный фильтр, проверить работы свечей накала, слить из топливного бака осадок и заправляться на проверенных заправках качественным топливом.

 Как выбрать зимнее ДТ, которое не замерзнет 

Ключевые показатели для зимнего ДТ рассчитываются на основе атмосферной температуры:

• температура помутнения, при которой начинает замерзать парафин;
• предельная температура фильтруемости — топливо еще проходит через фильтр, но глушить мотор уже нельзя
• температура применения — показатель, при котором горючее гарантированно не замерзнет.

В чистом зимнем дизтопливе все три температуры должны совпадать. Но на практике все зимнее топливо, которое поступает на заправки, это летнее с присадками. И чем больше разница между температурами фильтруемости и помутнения, тем больше в составе такого топлива присадок.

Важно. Качество зимнего топлива можно проверить тут же, на заправке. Нужно просто капнуть из шланга подачи топлива на металлическую поверхность в мороз (подойдет монетка). Летнее ДТ тут же замерзнет, а зимнее сохранит текучесть.

Самый важный показатель для автовладельца — предельная температура фильтруемости — ПТФ. На этот показатель можно влиять, добавляя в топливо различные присадки — антигели.

Важно. Даже если за счет применения антигеля ПТФ удалось снизить, например, с -10 до -20°С, температура помутнения все равно будет на 10°С выше температуры применения.

Чтобы рассчитать температурный диапазон работы топлива, владельцу нужно узнать на АЗС температуру помутнения ДТ (она указана в паспорте топлива) и прибавить к ней 10°С. Это и будет реальный показатель температуры на улице, когда парафин не забьет топливный фильтр.

Только учитывать нужно не только прогноз погоды, но и комфортность — влажность, силу и направление ветра и т.п. Так что смело «накидывайте» к реальной суточной температуре +3-7 градусов мороза.

 Нужны ли присадки 

Присадки приходят на помощь автовладельцу в том случае, когда тот не уверен в качестве топлива. Добавление в ДТ антигеля способно сделать из летнего топлива зимнее, предотвратить замерзание парафина даже в сильный мороз.

Принцип работы антигеля такой: как только в топливе начинают образовываться кристаллы парафина, присадка «внедряется» (адсорбируется) в них, изменяя их форму и структуру таким образом, чтобы они не образовали цельные застывшие хлопья парафина, который может забить топливный фильтр. То есть антигель не дает отдельным частицам парафина слипнуться и образовать крупные «гранулы». Топливо сохраняет свою текучесть даже в мороз.

При выборе антигеля нужно отдавать предпочтение продукции известных производителей, вроде Liqui Moly, Mannol, Gunk Expert, Felix, и т.п. Стоит обратить внимание на нижний порог температуры, который указывает производитель.

Применять присадку стоит строго по инструкции. Обычно объема одного флакона хватает на полный бак топлива, но встречаются варианты и с дозированием антигелей.

• Добавлять присадку нужно теплой и к теплому же топливу, до заправки.
• Растворить тот парафин, который уже образовался в топливной системе, антигель не сможет.
• Если в топливе уже содержатся заводские присадки, применение антигеля бессмысленно.

Керосин и тем более бензин в качестве альтернативы антигелю применять нельзя! Для нормального эффекта их нужно залить намного больше, чем 1 к 50. Добавление растворителей в топливо ухудшают его смазывающие свойства, снижают ресурс и вызывают поломки высокоточной топливной аппататуры современных дизелей. По этой же причине нельзя добавлять в топливо моторное масло.

Состав присадок и антигелей тоже не идеален, основную часть в нем занимают растворители. Поэтому использовать их нужно только в качестве крайней меры.

• Подробнее о присадках и их применении мы писали здесь.

Топливные насосы, ТНВД для дизельного двигателя найдете в нашем каталоге

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ

Метки: ТНВД, Дизель зимой, Присадки

www.dieselkraft.by

Дизельное топливо

Содержание страницы

Дизельное топливо — это нефтяная фракция, основу которой составляют углеводороды с температурами кипения 200…350 °С. Выглядит дизельное топливо как более вязкая, чем бензин, прозрачная жидкость желтого или светло-коричневого цвета в зависимости от содержания смол. Дизельное топливо так же, как и бензин, легче воды и практически не растворяется в ней.

Дизельные двигатели в силу особенностей рабочего процесса на 25…30 % экономичнее бензиновых двигателей, что и предопределило их широкое применение. Экономичная работа дизелей достигается главным образом за счет высоких степеней сжатия. Получить дизельное топливо дешевле, чем бензин, поскольку это топливо производят в основном прямой перегонкой.

Для быстроходных автомобильных дизельных двигателей с частотой вращения коленчатого вала более 1000 мин–1 выпускаются топлива на базе керосиновых, газойлевых и соляровых дистиллятов прямой перегонки. Для снижения содержания серы используют гидроочистку и карбамидную депарафинизацию. В силу этого состав дизельных топлив ограничивается в основном алкановыми и циклановыми углеводородами. Непредельных углеводородов в дизельных топливах практически нет. В некоторые сорта дизельных топлив добавляют не более 20 % каталитического газойля с содержанием ароматических углеводородов.

1. Свойства дизельных топлив

К свойствам дизельных топлив, отвечающим всем эксплуатационным требованиям, относятся: фракционный состав и испаряемость, цетановое число, вязкость и плотность, низкотемпературные свойства, склонность к нагарообразованию, противокоррозионные свойства и стабильность, наличие механических примесей и воды, удовлетворение экологических требований.

Фракционный состав топлива определяет его испаряемость (СТБ 1658–2006, ГОСТ 305–82). При облегчении топлива ухудшается пуск дизелей, так как легкие фракции имеют худшую по сравнению с тяжелыми фракциями самовоспламеняемость. Поэтому пусковые свойства дизельных топлив в некоторой степени определяет температура выкипания 50 % топлива (t_50%). Чем эта температура ниже, тем более облегчен фракционный состав данного топлива, тем быстрее и полнее оно испаряется в камере сгорания. Однако после прогрева двигателя до рабочей температуры топливо с облегченным фракционным составом ведет к увеличению периода задержки самовоспламенения и вызывает жесткую работу дизеля.

Температура выкипания 96 % топлива (t_96%) регламентирует содержание в топливе наиболее тяжелых фракций, увеличение которых ухудшает смесеобразование, снижает экономичность, повышает нагарообразование и дымность отработавших газов. Часть топлива в жидком виде стекает по стенкам цилиндра в масляный картер, смывая смазочный материал и повышая износ деталей двигателя. Поэтому чрезмерное утяжеление топлива, как и его облегчение, нежелательно.

Температура начала кипения отечественных дизельных топлив обычно составляет 170…200 °С, величина t_50% равна 255…280 °С, а температура конца перегонки (t_96%) примерно равна 330…360 °С. Цетановое число — показатель, указывающий скорость нарастания давления при сгорании жидкого нефтяного топлива в поршневых двигателях с воспламенением топливо-воздушной смеси от сжатия, выраженный в единицах эталонной шкалы. Это условный показатель воспламеняемости дизельного топлива, численно равный объемному проценту цетана (н-гексадекана) в эталонной смеси с α-метилнафталином, которая равноценна по воспламеняемости испытуемому топливу. Воспламеняемость дизельного топлива характеризует его способность к самовоспламенению в камере сгорания. Воспламенение горючей смеси в дизельных двигателях происходит без постороннего источника зажигания. Смесь самовоспламеняется под действием высокой температуры в результате бурно протекающих в ней реакций окисления.

Цетановое число определяется по СТБ ИСО 5165–2002 и ГОСТ 3122–67 на установках ИТ9-3 и ИТ9-3М. Установки имеют одноцилиндровый четырехтактный дизель с переменной степенью сжатия от 7 до 23. При проведении испытаний угол опережения впрыскивания топлива должен быть 13° до верхней мертвой точки, давление впрыскивания — 10,4 МПа. При определении цетанового числа дизельных топлив частота вращения вала одноцилиндрового двигателя должна быть строго постоянной (900 ± 10 мин^–1).

Для определения цетанового числа составляют эталонные смеси. В их состав входят цетан С₁₃Н₃₄ и α-метилнафталин С₁₁Н₁₀. Склонность цетана к самовоспламенению принимают за 100 единиц, α-метилнафталина — за 0 единиц. Цетановое число смеси, составленной из них, численно равно процентному содержанию (по объему) цетана.

Так, если смесь состоит из 30 % цетана и 70 % α-метилнафталина, то считается, что ее цетановое число (ЦЧ) равно 30.

Цетановое число, определяемое по методу совпадения вспышек, обозначается: ЦЧ/СВ, например 45/СВ (СТ СЭВ 2877–81). Цетан относится к нормальным углеводородам парафинового ряда, для которых характерны наиболее быстрый распад и окисление в сжатом воздухе под действием температуры и давления. У него очень небольшой период задержки воспламенения, что обеспечивает мягкую работу двигателя. Представитель углеводородов ароматического ряда α-метилнафталин отличается наибольшим периодом задержки и высокой температурой воспламенения. Поэтому при большом содержании α-метилнафталина (низком цетановом числе) происходит резкое нарастание давления в цилиндре двигателя и жесткая работа дизеля.

Цетановое число дизельного топлива зависит от его химического состава, склонности к окислению. Наиболее быстро окисляются и распадаются парафиновые углеводороды нормального строения. Они имеют самые высокие цетановые числа. Ароматические углеводороды самовоспламеняются при более высоких температурах и за больший промежуток времени, имеют самые низкие цетановые числа.

Цетановое число может быть определено также расчетным путем, например по плотности и кинематической вязкости при температуре 20 °С по формуле

где V₂₀ — кинематическая вязкость при температуре 20 °С; ρ₄²⁰ — плотность топлива при температуре 20 °С.

При известном углеводородном составе цетановое число можно вычислить по формуле

(13)

где П, Н, А — содержание соответственно парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов.

По ГОСТ 305–82 цетановое число дизельного топлива должно быть не менее 45. Согласно СТБ 1658–2006 цетановое число должно быть не менее 51 для дизельного топлива, применяемого в условиях умеренного климата, и 47…49 — для дизельного топлива, применяемого в условиях арктического и холодного климата.

Чем выше цетановое число, тем лучше воспламеняемость топлива. В то же время при использовании топлива с повышенным цетановым числом происходит преждевременное воспламенение топливной смеси, которое снижает экономичность и мощность дизеля, вызывает обильное дымление. Применение топлива с цетановым числом менее 40 обусловливает жесткую работу двигателя (возникает характерный металлический стук, напоминающий детонацию в бензиновом двигателе; вибрация; перегрев поршней и головок цилиндров и др.).

Цетановое число топлива может быть повышено регулированием углеводородного состава или введением в состав топлива специальных присадок. Однако увеличение концентрации нормальных парафинов (цетана) при снижении концентрации ароматических углеводородов ограничено повышенной температурой плавления нормальных парафинов, поэтому их содержание в зимних марках дизельных топлив строго регламентировано. Для повышения цетанового числа дизельного топлива к нему добавляют специальные высокоцетановые присадки: синтин (продукт синтеза окиси углерода и водорода), перекись углеводородов, нитросоединения. Однако они широкого распространения не получили из-за невысокой стабильности при хранении и большой взрывоопасности.

Кислородсодержащие присадки (органические перекиси, сложные эфиры азотной кислоты — этилнитрат, изопропилнитрат и др.) резко снижают период задержки самовоспламенения, который внешне проявляется как работа дизеля на высокоцетановом топливе. Данные присадки ускоряют начальные предпламенные реакции и способствуют образованию новых активных центров реакции. Так, добавление 1 % изопропилнитрата в зимнее, арктическое или низкоцетановое топливо, полученное путем каталитического крекинга, повышает цетановое число на 10…12. Кроме того, эта присадка позволяет улучшить пусковые качества топлива при низкой температуре и уменьшить нагарообразование. Однако производство этих присадок в последнее время сокращено. Специалистами фирмы «Юникол» разработана новая эффективная присадка «Миакрон-2000», основу которой составляет этилгексилнитрат. Массовая доля присадки в дизельном топливе должна быть 0,1…0,3 %.

В соответствии с СТБ 1658–2006 «Топливо дизельное. Технические требования и методы испытаний» нормированию подлежит такой показатель, как цетановый индекс. Минимальное его значение должно составлять 46. Расчет цетанового индекса производится в соответствии с СТБ 4264–2003 «Нефтепродукты. Расчет цетанового индекса средних дистиллятов по уравнению с четырьмя переменными».

Цетановым индексом называется значение, рассчитанное по уравнению с четырьмя переменными. Цетановый индекс не является альтернативным способом выражения цетанового числа; это дополнительный инструмент, который применяется надлежащим образом в отношении ограничений. Цетановый индекс используется для оценки цетанового числа дизельного топлива в тех случаях, когда двигатель при испытаниях недоступен для непосредственного определения данного показателя или когда в наличии имеется проба, не соответствующая требованиям метода с использованием двигателя. В случае, если цетановое число топлива было установлено ранее, цетановый индекс может использоваться для подтверждения цетанового числа других проб данного топлива при условии, что источник получения топлива и способ его производства остаются неизменными.

Сущность метода заключается в следующем. Плотность при температуре 15 °С и температуры, при которых получены 10 %, 50 % и 90 % объема отогнанного продукта (температуры при перегонке), определяют посредством стандартных методов испытаний, а цетановый индекс рассчитывается на основании данных, полученных при испытании, с применением известных соотношений.

Определение цетанового индекса может быть произведено двумя методами. Первый метод заключается в том, что измеренные значения плотности и температуры перегонки 10 %, 50 % и 90 % топлива подставляют в уравнение

(14)

где T_10N= T₁₀ – 215; T_50N= T₅₀ – 260; T_90N= T₉₀ – 310; T₁₀ — температура, при которой получено 10 % отгона при перегонке, °С; T₅₀ — температура, при которой получено 50 % отгона при перегонке, °С; T₉₀ — температура, при которой получено 90 % отгона при перегонке, °С; B = [exp(–0,0035D_N)] – 1; D_N= D – 850; D — плотность при температуре 15 °С, кг/м3.

Второй метод заключается в использовании номограмм.

Вязкость и плотность дизельных топлив влияют на процессы испарения и смесеобразования. Эти показатели определяются в соответствии с СТБ ИСО 3104–2003 и СТБ ИСО 3675–2003.

Вязкость — свойство частиц жидкости оказывать сопротивление взаимному перемещению под действием внешней силы. Различают динамическую и кинематическую вязкость. В практических условиях применяется кинематическая вязкость , которая равна отношению динамической вязкости η к плотности ρ:

(15)

Единица кинематической вязкости в системе СИ — м2/с. На практике применяют меньшую единицу — сантистокс (сСт):

Для топлив различных марок оптимальное значение кинематической вязкости лежит в пределах от 1,5 до 4,5 мм2/с. В соответствии с СТБ 1658–2006 вязкость дизельных топлив для умеренных климатических зон должна составлять 2…4,5 мм2/с, для арктических и холодных климатических зон — 1,2…4 мм2/с в зависимости от класса.

Согласно ГОСТ 305–82 кинематическая вязкость дизельных топлив нормируется при 20 °С и равна: 3…6 мм2/с — для летних топлив; 1,8…5 мм2/с — для зимних топлив; 1,5…4 мм2/с — для арктических топлив.

Изменение кинематической вязкости приводит к нарушению работы топливоподающей аппаратуры, а также процессов смесеобразования и сгорания рабочей смеси.

При пониженной вязкости топливо вытекает через зазоры в плунжерных парах топливного насоса высокого давления, вследствие чего изменяется его дозировка, уменьшается цикловая подача, снижается давление впрыска, увеличивается нагарообразование. Снижение вязкости топлива ухудшает и его смазочные свойства, что приводит к увеличению интенсивности изнашивания прецизионных плунжерных пар топливного насоса высокого давления, так как их износ определяется физическим состоянием топлива. Кроме того, при этом увеличивается опасность подтекания и просачивания маловязкого топлива и, как следствие, растет его расход. Падение мощности двигателя может быть вызвано снижением цикловой подачи топлива.

Повышенная вязкость топлива приводит к ухудшению качества смесеобразования, при распылении образуются крупные капли и длинная струя с малым углом топливного факела. При этом продолжительность процесса испарения возрастает, топливо сгорает не полностью, увеличивается его расход, повышается нагарообразование, возникает дымление (цвет отработавших газов становится темным). При повышении вязкости с 3 до 8 мм2/с коэффициент подачи топлива увеличивается на 15…16 %.

Более мелкие и однородные по составу капли рабочей смеси улучшают процессы испарения, смесеобразования и сгорания, что характерно для распыления дизельного топлива с кинематической вязкостью 2,5…4,0 мм2/с при температуре 20 °С. Дальнейшее снижение вязкости приводит к уменьшению длины струи топлива (поскольку мелкие капельки обладают малой кинетической энергией), наблюдается неравномерность образования горючей смеси, неполнота сгорания и перерасход топлива. Согласно ГОСТ СТБ 1658–2006 вязкость топлива должна составлять 2…4 мм2/с для умеренного климата и 1,2…4 мм2/с для топлива, применяемого для арктического и холодного климата.

Поскольку с понижением температуры вязкость значительно возрастает, существенно ухудшаются пусковые свойства топлива, особенно в холодное время года.

Повышение плотности топлива сказывается на процессе смесеобразования следующим образом: возрастает длина топливной струи, ухудшается экономичность двигателя и увеличивается дымность. При малой плотности топлива уменьшается длина струи, ухудшается процесс смесеобразования. Поэтому плотность дизельного топлива должна быть оптимальной с учетом сезонности эксплуатации и других факторов и находиться в пределах от 800 до 845 кг/м3.

По СТБ 1658–2006, соответствующему европейскому стандарту EN 590:2004, плотность дизельных топлив определяется при температуре 15 °С и для умеренных климатических зон должна составлять 820…845 кг/м3, для арктических и холодных климатических зон — 800…845 кг/м3 в зависимости от класса.

В соответствии с ГОСТ 305–82 «Топливо дизельное. Технические условия» плотность дизельных топлив различных марок при температуре 20 °С не должна превышать: 860 кг/м3 — для марки Л, 840 кг/м3 — для марки З и 830 кг/м3— для марки А.

Низкотемпературные свойства дизельного топлива являются его важными эксплуатационными характеристиками, связанными с подвижностью топлива при отрицательной температуре, т.е. его способностью поступать из топливного бака к двигателю бесперебойно. В дизельном топливе содержатся растворенные парафиновые углеводороды, которые при понижении температуры кристаллизуются. Выделяющиеся кристаллы могут засорить систему питания двигателя, особенно топливные фильтры. Низкотемпературные свойства оцениваются по значениям предельной температуры фильтрации, температуры помутнения и температуры застывания.

При предельной температуре фильтрации размеры кристаллов твердых углеводородов увеличиваются и они не проходят через фильтры, т.е. текучесть топлива ухудшается.

Температура помутнения — это температура, при которой меняется фазовый состав топлива, так как наряду с жидкой фазой появляется твердая. При этой температуре топливо в условиях испытания начинает мутнеть. При помутнении дизельное топливо не теряет текучести. Размеры кристаллов таковы, что они проходят через элементы фильтров тонкой очистки, образуя на них тонкую парафинистую пленку. Нарушение подачи топлива из-за его помутнения возможно при пуске и прогреве дизеля. Для обеспечения нормальной эксплуатации двигателя необходимо, чтобы температура помутнения дизельного топлива была ниже температуры окружающего воздуха.

Температура помутнения и предельная температура фильтрации топлива характеризуют условия его применения. Если топливо не содержит депрессорных присадок, то предельная температура фильтрации равна температуре помутнения или ниже ее на 1…2 °С.

Температура застывания — это температура, при которой топливо полностью теряет подвижность. Температура застывания ниже температуры помутнения на 5…10 °С. При понижении температуры растущие кристаллы парафиновых углеводородов образуют пространственную решетку, внутри ячеек которой находятся жидкие углеводороды топлива. При температуре застывания топлива кристаллическая структура настолько упрочняется, что топливо теряет текучесть и приобретает студнеобразный вид. Для обеспечения нормальной работы дизельного двигателя необходимо, чтобы температура застывания топлива была на 8…12 °С ниже температуры окружающего воздуха.

Низкотемпературные свойства дизельных топлив улучшают двумя способами: удалением из их состава высокоплавких парафинов нормального строения или добавлением в них депрессорных присадок. На нефтеперерабатывающих заводах температуру помутнения и температуру застывания понижают удалением избытка высокоплавких углеводородов (депарафинизация).

Добавляя депрессорные присадки в количестве сотых долей процента, можно снизить предельную температуру застывания на 15…20 °С. При введении депрессорных присадок температура помутнения топлива не изменяется. Механизм действия депрессорных присадок заключается в модификации структуры кристаллизующихся парафинов, уменьшении их размеров. Низкотемпературные свойства дизельных топлив с депрессорными присадками оценивают по температуре помутнения и предельной температуре фильтрации, а топлив без депрессатора — по температурам помутнения и застывания.

Так, например, депрессорные присадки этилцеллозольва (жидкость «И») и ТГФ-М существенно снижают температуру застывания и предельную температуру фильтруемости и практически не изменяют температуру помутнения. Депрессорная присадка «Аспект-Д» вводится в летние и зимние топлива из расчета 2 г на 1 кг топлива. Присадка обеспечивает бесперебойную работу дизеля до температуры –20 °С, что значительно сокращает время пуска холодного двигателя (присадку следует добавлять в топливо, в котором нет выпавших кристаллов парафина).

Некоторые присадки к дизельным топливам снижают только температуру застывания, но не влияют на температуру фильтруемости, что приводит к образованию в топливных баках двух слоев: верхнего (прозрачного) слоя, обладающего пониженным цетановым числом, и нижнего (мутного), содержащего мелкие кристаллы парафина.

Следует отметить, что дизельного топлива зимних сортов выпускают значительно меньше, чем летних. Нефтеперерабатывающие заводы производят около 11 % зимнего и 1 % арктического дизельного топлива от общего объема. Потребность в зимнем дизельном топливе удовлетворена менее чем на 50 %. Поэтому зимние сорта топлива следует использовать только в холодное время и не допускать их смешивания с летними топливами.

Для снижения температуры застывания дизельных топлив в условиях эксплуатации допускается в виде исключения добавлять керосин в соотношениях, приведенных в табл. 9. С этой целью используют низкозастывающие сорта керосина (типа реактивного топлива) в количестве до 25 %.

При сильном разбавлении дизельного топлива керосином снижается цетановое число, что приводит к жесткой работе двигателя и резкому ухудшению смазочных свойств, в связи с чем повышается износ плунжерной пары. При температуре воздуха от –20 до –30 °С двигатели работают на смеси, состоящей из 90 % дизельного топлива и 10 % керосина, а при температуре от –30 до –35 °С они работают на смеси, состоящей из 75 % дизельного топлива и 25 % керосина. Обычный осветительный керосин непригоден для данной цели, так как имеет плохие низкотемпературные свойства. Температура помутнения осветительного керосина составляет от –12 до –15 °С.

Таблица 9. Объемное содержание керосина в составе дизельного топлива для изменения его низкотемпературных свойств, %

Следует учитывать, что разбавленное керосином дизельное топливо теряет часть своих смазывающих свойств, что приводит к ускоренному изнашиванию деталей топливной аппаратуры. Кроме того, такое топливо более пожароопасное.

Европейский стандарт EN 590 (действующий в странах Европейского экономического сообщества с 1996 г.) и соответствующий ему стандарт СТБ 1658–2006 предусматривают выпуск дизельных топлив для различных климатических регионов. Для районов с умеренным климатом выпускается 6 марок дизельных топлив (А, В, С, D, Е и F), имеющих предельные температуры фильтруемости соответственно +5, 0, –5, –10, –15 и –20 °С. Для районов с холодным и арктическим климатом предусмотрен выпуск 5 классов (0, 1, 2, 3 и 4) дизельного топлива с низкотемпературными свойствами (табл. 10).

Таблица 10. Характеристика дизельных топлив различных классов для районов с холодным климатом (по европейскому стандарту EN 590)

Согласно СТБ 1658–2006 допускается содержание метиловых эфиров жирных кислот (FAME) объемной долей 5 %.

Пример записи в документах и/или при заказе дизельного топлива для умеренного климата с предельной температурой фильтруемости не выше –20 °С, содержанием серы не более 10 мг/кг:

«Топливо дизельное ЕВРО, сорт F, вид I по СТБ 1658–2006».

Пример записи в документах и/или при заказе дизельного топлива для умеренного климата с номинальным значением объемной доли метиловых эфиров жирных кислот (FAME) 5 %, предельной температурой фильтруемости не выше –5 °С, содержанием серы не более 50 мг/кг: «Топливо биодизельное ЕВРО-Б5, сорт С, вид II по СТБ 1658–2006».

Склонность к нагарообразованию — эксплуатационное свойство дизельного топлива, влияющее на чистоту двигателя и топливной аппаратуры. Это свойство зависит от химического и фракционного состава топлива. При сгорании топлива наблюдается нагарообразование на стенках камеры сгорания и впускных клапанах, а также на распылителях и иглах распылителей форсунок. На стенках камеры сгорания, днищах поршней и впускных клапанах образуется плотный твердый нагар темного цвета, а на распылителях и иглах распылителей форсунок — мягкий смолистый нагар желтоватого цвета, иногда в виде светло-коричневой лаковой пленки.

Отложение нагара на стенках камеры сгорания ухудшает отвод теплоты в систему охлаждения двигателя. Наличие нагара на впускных клапанах приводит к их закоксовыванию, в результате чего нарушается правильная посадка тарелки клапана на седло. Происходят утечка раскаленных газов и обгорание посадочных поверхностей клапана и седла, а в отдельных случаях — зависание клапана.

Наибольшие нарушения в работе дизельных двигателей связаны с отложениями нагара на форсунках. Из-за нагара на распылителях ухудшается качество распыления топлива и искривляется факел распыла. При ухудшении распыления топлива нарушается смесеобразование, происходит неполное его сгорание, что приводит к дымлению, снижению мощности дизеля и повышенному расходу топлива.

Выпадение смолистых отложений на иглах распылителей способствует их зависанию. Закоксовывание сопел и зависание игл распылителей сопровождаются подтеканием топлива, так как в этом случае иглы не садятся на уплотняющие конусы распылителей и не перекрывают их каналы. При подтекании топлива также наблюдается снижение мощности и экономичности дизеля, его дымление.

Нагарообразование в двигателе зависит от следующих параметров применяемого дизельного топлива: содержания фактических смол и серы, фракционного состава, количества непредельных и ароматических углеводородов, зольности и коксуемости. С увеличением содержания фактических смол в топливе увеличивается нагарообразование на деталях двигателя, закоксовывание отверстий распылителей и зависание игл. Повышение содержания серы в топливе приводит при его сгорании к увеличению нагара и лака, причем плотность нагара значительно возрастает.

С увеличением зольности и коксуемости дизельного топлива растет его склонность к нагарообразованию. Зольность характеризует содержание в топливе несгораемых примесей, которые выпадают в нагар, увеличивая его абразивные свойства.

Коксуемость — это свойство топлива при нагревании без доступа воздуха образовывать углистый осадок (кокс). Коксуемость определяют для 10%-ного остатка после предварительной перегонки дизельного топлива. Коксуемость 10%-ного остатка топлива зависит от его фракционного состава и содержания асфальтосмолистых соединений. Для дизельного топлива различных марок коксуемость составляет 0,2…0,3 %.

Противокоррозионными свойствами дизельные топлива должны обладать для обеспечения минимального коррозионного разрушения деталей двигателя. Причины коррозионной агрессивности дизельных топлив те же, что и у бензинов: наличие в их составе сернистых соединений, водорастворимых кислот и щелочей, а также органических кислот.

При производстве дизельных топлив из сернистых нефтепродуктов получают газойлевые и соляровые дистилляты с содержанием серы до 1,0…1,3 %. Серу из дистиллятов удаляют каталитическим способом, позволяющим снизить ее содержание до

0,2…0,5 %. Повышенное до 0,6 % содержание серы в топливах приводит к увеличению износа гильз цилиндров и поршневых колец в среднем на 15 %, а повышение содержания серы до 1 % ускоряет этот процесс в 1,5 раза. Ужесточающиеся нормативы для дизельного топлива требуют снижения содержания серы в нем. Так, согласно нормам EN 590, действовавшим с 1993 по 1996 гг., серы в дизельном топливе должно было быть не более 0,5 %. Нормами EN 590, действующими с 2000 г., и принятым в Республике Беларусь СТБ 1658–2006 установлено содержание серы на уровне, не превышающем 0,035 % (350 мг/кг). Ужесточенные требования EN 590, действующие с 2009 г., ограничивают содержание серы на уровне 10…50 мг/кг.

Содержание органических кислот в дизельном топливе характеризует кислотность топлива, которая должна быть не более 5 мг KОН в 100 см3 топлива. Повышение кислотности топлива приводит к увеличению коррозионного износа плунжерных пар топливного насоса высокого давления и росту отложений.

Из активных сернистых соединений (элементарная сера, меркаптановая сера, сероводород) наибольшей коррозионной агрессивностью обладает меркаптановая сера.

Установлено, что общий износ деталей двигателя приблизительно прямо пропорционален содержанию серы в дизельном топливе. При температуре охлаждающей жидкости в двигателе ниже 70 °С возрастает степень коррозионного износа, поскольку увеличивается образование серной кислоты. Продукты сгорания топлива, содержащие сернистый и серный ангидриды, проникают через неплотности цилиндропоршневой группы в картер, где образуют с водой серную и сернистую кислоты. Смешиваясь с маслом, кислоты ухудшают его качество, в частности антикоррозионные свойства, вызывают быстрое старение. Химическому износу подвергаются вкладыши подшипников, шейки коленчатых валов и другие детали. Особенно сильной коррозии подвержены вкладыши из свинцовистой бронзы.

В результате действия сернистых продуктов на картерное масло получаются смолистые соединения, которые затем образуют нагар. При наличии сернистых соединений увеличивается нагаро- и лакообразование в цилиндропоршневой группе. Из-за содержания серы нагар становится твердым, что приводит к абразивному изнашиванию цилиндропоршневой группы. Отложение лака в зоне поршневых колец ведет к их закоксовыванию и заклиниванию. Сернистые соединения в топливе способствуют также увеличению отложений на масляных фильтрах тонкой и грубой очистки.

Смазывающая способность дизельных топлив определяет срок службы плунжерной пары насоса высокого давления. В глубокоочищенных дизельных топливах с низким содержанием серы смазывающая способность значительно снижается. В этом случае требуется добавка в топливо противоизносных присадок.

Содержание в топливах меркаптановой серы не должно превышать 0,01 % (норма по ГОСТ 305–82). При повышении массовой доли меркаптановой серы до 0,06 % коррозионный износ плунжерных пар и деталей форсунок увеличивается в 2 раза. Поэтому при производстве дизельных топлив обязательно проводят их коррозионные испытания медной пластинкой. Если медная пластинка выдерживает испытания, то коррозионная агрессивность топлива отсутствует. Общая массовая доля серы в товарных дизельных топливах составляет 0,2…0,5 %.

Кроме того, учитывая высокую коррозионную агрессивность и низкую химическую стабильность меркаптанов, помимо испытания на медную пластинку (качественная оценка) содержание в производимом топливе меркаптановой серы определяют еще и потенциометрическим методом.

Для улучшения экологии крупных населенных пунктов нашей страны предполагается снизить в топливах массовые доли серы (до 10…50 мг/кг) и ароматических углеводородов (до 8 %). Перспективные показатели качества дизельного топлива за рубежом следующие: в США содержание серы не более 0,003 %, ароматических углеводородов — не более 2 %; в Европе — соответственно не более 0,005 и 0,003 %.

Водорастворимые кислоты и щелочи могут остаться в дизельном топливе после очистки серной кислотой или щелочью на нефтеперерабатывающем заводе. Водорастворимые кислоты вызывают коррозию всех металлов, а водорастворимые щелочи — алюминия, поэтому присутствие даже следов этих соединений в топливе недопустимо.

Минеральные кислоты и щелочи обнаруживают по реакции водной вытяжки. Присутствия водорастворимых кислот и щелочей в дизельных топливах не допускается.

Наличие воды и механических примесей в дизельном топливе служит одной из главных причин отказов топливной аппаратуры. Вода и механические примеси могут попадать в топливо, начиная от пути следования его из нефтезавода до использования в двигателе. При наличии в дизельном топливе механических примесей происходит засорение фильтрующих элементов, ускоренный износ топливоподающей аппаратуры. При понижении температуры из воды, находящейся в топливе, образуются кристаллы льда, которые забивают фильтрующие элементы, что уменьшает подачу топлива в двигатель.

Согласно ГОСТ 305–82 содержание механических примесей и воды недопустимо. Однако в связи с «чувствительностью» метода оценки содержания механических примесей (ГОСТ 6370–83, СТБ ИСО 12662–2010) и воды (ГОСТ 2477–65, СТБ ИСО 12937–2003) за отсутствие загрязнений принимается содержание в топливе механических примесей до 0,005 % (ГОСТ 6370–83) или до 24 мг/кг (СТБ ИСО 12662–2010) и воды до 0,02…0,03 % (по массе). Содержание воды в нефтепродуктах до 0,025 % включительно называют следами.

Большинство механических примесей имеют высокую твердость и вызывают повышенный износ деталей двигателя. Особенно вредны примеси для топливных насосов высокого давления, насосов-форсунок, форсунок. В прецизионных парах зазор составляет 1,5…3 мкм, поэтому даже небольшое количество механических примесей,

extxe.com

Бензин и дизельное топливо | Автомобильный справочник

Бензин и дизельное топливо — продукты дистилляции сырой нефти. Они состоят из множества различных углеводородов. Температура кипения бензина находится в диапазоне от 30 до 210 °С, а дизельного то­плива — от 180 до 370 °С. Дизельное топливо воспламеняется в среднем при температуре приблизительно 350 °С (нижний предел — 220 °С), то есть значительно при меньших температурах, по сравнению с бензином (в среднем-500 °С).

Характеристики автомобильного топлива

Теплотворная способность топлива

Обычно чистая теплотворная способность H_n обуславливает энергетическое содержание топлива; она соответствует используемому количеству теплоты, выделяемому во время полного сгорания. Полная теплотворная спо­собность H_g, с другой стороны, определяет полную теплоту, включая как механически создаваемое тепло, так и тепло, выделяемое при конденсации водяных паров. Однако, этот компонент не учитывается примени­тельно к автомобилям.

Чистая теплотворная способность дизель­ного топлива, равная 42,9-43,1 МДж/кг, не­много выше, чем у бензина (40,1-41,9 МДж/кг).

Окислители, то есть, топлива или компо­ненты топлива, содержащие кислород, такие как спиртовые топлива, эфир или метиловые эфиры жирной кислоты, имеют меньшую теплотворную способность, чем чистые угле­водороды, поскольку кислород, присутству­ющий в этих соединениях, не способствует процессу сгорания. Поэтому двигатель, име­ющий сопоставимую мощность с мотором, питаемым обычным топливом, имеет повы­шенный расход топлива.

Теплота сгорания топливовоздушной смеси

Теплота сгорания топливовоздушной смеси определяет выходную мощность двигателя. При стехиометрическом соотношении воздух/топливо теплота сгорания для сжижен­ных газообразных и жидких автомобильных топлив составляет примерно 3,5-3,7 МДж/м³.

Содержание серы в автомобильном топливе

В интересах сокращения эмиссии диоксида серы SO₂ и защиты каталитических нейтра­лизаторов отработавших газов, содержание серы в бензине и дизельном топливе было ограничено с 2009 года до 10 мг/кг на всей территории Европы. Топливо, соответствую­щее этому предельному значению, известно как «топливо, свободное от серы». Таким об­разом, достигается обессеривание топлива. До 2009 года для использования в Европе было разрешено, введенное в начале 2005 года, использование топлива с содержанием серы <50 мг/кг. Германия занимает лидирую­щие позиции в обессеривании топлива — уже с 2003 года, под действием мер в области на­логообложения, в этой стране используется топливо, свободное от серы.

В США, предельное значение содержания серы в бензинах, выпускаемых в промыш­ленном масштабе, с 2006 года ограничивается величиной 80 мг/кг, при этом среднее значение для общего количества проданного и импортированного топлива составляет 30 мг/кг. Отдельные штаты, например, Кали­форния, установили более низкие ограниче­ния.

Кроме того, с 2006 года в США выпуска­ется свободное от серы дизельное топливо (содержание серы составляет максимум 15 мг/кг, ULSD — дизель с ультранизким со­держанием серы). К концу 2009 года, однако, только 20% топлива имело содержание серы не более 500 мг/кг.

Содержание серы в сертифицированном топливе служит основанием для изменения регулирующих документов.

Бензины

В Германии продаются следующие бензины: Normal, Super и Super Plus. Отдельные по­ставщики заменили Super Plus на топливо с октановым числом 100 (V-Power 100, Ultimate 100, Super 100), у которых, кроме октанового числа, были изменены присадки.

В США бензин продается под марками Regular и Premium; они примерно сопо­ставимы, соответственно, с выпускаемыми в Германии Normal и Super. Бензины Super или Premium, благодаря более высокому ароматическому содержанию основы и добавлению компонентов, содержащих кисло­род, демонстрируют высокое сопротивление детонации и имеют более предпочтительное применение в двигателях с более высокой степенью сжатия.

Переформулированный бензин — термин, используемый для описания бензина, кото­рый, благодаря измененному составу, отли­чается меньшими испаряемостью и эмиссией отработавших газов, чем обычный бензин. Требования к переформулированному бен­зину приводятся в Законе о чистом воздухе, принятом в США в 1990 году. Этот закон регламентирует, например, меньшие значения давления насыщенных паров, содержания ароматиков и бензола и температуры выкипа­ния. Он также предписывает использование присадок, очищающих топливную систему от загрязнений и отложений.

Топливные стандарты для бензинов

Европейский стандарт EN 228 (2008) опре­деляет требования к неэтилированному бен­зину для использования в двигателях с искро­вым зажиганием. Определенные для каждой страны отдельные значения изложены в на­циональных приложениях к этому стандарту. Этилированный бензин в Европе запрещен. Технические требования США к топливам для двигателей с искровым зажиганием содер­жатся в ASTM D4814 (ASTM — Американское общество по испытанию материалов).

Большинство топлив для двигателей с ис­кровым зажиганием, которые продаются се­годня, имеют в своем составе компоненты, которые содержат кислород (окисляются). В этом отношении особое практическое зна­чение получил этанол, так как «Директива биотоплива ЕС» предусматривает минималь­ный объем выпуска для возобновляемого топлива (см. Альтернативные виды топлива).

Многие страны определили минимальные доли для биогенных компонентов в бензинах, которые достигнуты по большей части за счет использования биоэтанола. Но также исполь­зуются и эфиры, произведенные из мета­нола или этанола — МТВЕ (метилбутиловые эфиры) и ЕТВЕ (этилбутиловые эфиры), их добавляют в Европе до 15% по объему.

Добавление спиртов может привести к не­которым трудностям. Спирты увеличивают испаряемость, могут повредить материалы, используемые в топливной системе, напри­мер, могут вызвать распухание эластомера и коррозию. Кроме того, в зависимости от содержания алкоголя и температуры, появ­ление даже небольшого количества воды мо­жет привести к расслоению и формированию водной спиртовой фазы.

Эфиры в бензине

Эфиры не сталкиваются с проблемой рас­слоения. Эфиры, обладая более низким дав­лением насыщенных паров, более высокой теплотворной способностью и более высоким октановым числом, чем этанол, являются хи­мически устойчивыми компонентами с хоро­шей физической совместимостью. Поэтому они демонстрируют преимущества с точки зрения, как логистики, так и работы двигателя. По причинам большей устойчивости и боль­шего сохранения СO₂, при установлении квот для биогенного топлива, в основном отдается предпочтение ЕТВЕ. Существующие заводы МТВЕ переоборудуются на производство ЕТВЕ.

В европейском стандарте бензина EN 228 содержание этанола ограничено 5% по объему (Е5). В Америке примерно одна треть всех бензинов содержит этанол — до 10% по объему (Е10), для которого дав­ление насыщенных паров, превышающее приблизительно 7 кПа, разрешено согласно американскому стандарту ASTM D4814.

В настоящее время на европейском рынке не все транспортные средства оборудованы материалами, позволяющими функциони­ровать с Е10. Европейский стандарт для Е10 продолжает действовать. Чтобы позво­лить топливу Е10 быть введенным на немец­ком рынке, в апреле 2010 года был издан стандарт Е DIN 51626-1:2010-04. Он уста­навливает, в дополнение к характеристикам Е10, требования, охраняющие существую­щий стандарт с максимальным содержанием этанола 5% по объему для транспортных средств, которые не являются совместимыми с Е10. В Бразилии бензин всегда содержит этанол в количестве 22-26% по объему.

Характеристики бензинов

Плотность бензинов

Европейский стандарт EN 228 ограни­чивает плотность бензинов диапазоном 720-775 кг/м³. Поскольку топливо повышен­ного качества, в основном, включает более вы­сокую пропорцию ароматических соединений, оно имеют большую плотность, чем высокоо­ктановый бензин, а также обладает немного более высокой теплотворной способностью.

Антидетонационные свойства (октановое число)

Октановое число определяет детонационную стойкость бензина (сопротивление детона­ции). Чем выше октановое число, тем больше сопротивление детонации. Наибольшей де­тонационной стойкостью обладает изооктан, его стойкость принимается за 100 единиц, наименьшей — п-гептан, стойкость которого принимается равной нулю.

Октановое число топлива определяется на стандартизированном испытательном двига­теле. Численное значение соответствует про­порции (в % по объему) изооктана в смеси изооктана и п-гептана, которая демонстри­рует то же самое сопротивление детонации, как топливо, которое будет испытываться.

Исследовательский и моторный методы определения октанового числа

Октановое число, определяемое испыта­ниями по исследовательскому методу, имеет сокращение RON (исследовательское октановое число). RON характеризует дето­национную стойкость бензинов при исполь­зовании их в двигателях, работающих в усло­виях неустановившихся режимов (движение по городу). Октановое число, определяемое испытаниями по моторному методу, имеет сокращение MON (моторное октано­вое число). MON определяет детонационную стойкость топлива при высоких скоростях.

Моторный метод отличается от исследова­тельского метода использованием предвари­тельно подогреваемых смесей, более высокой частотой вращения коленчатого вала двигателя и переменным распределением зажигания, таким образом, созданием более строгих тепловых тре­бований к топливу при испытании. Значения MON для одного и того же топлива ниже, чем RON.

Увеличение сопротивления детонации

Нормальный (неочищенный) бензин прямой гонки показывает низкие антидетонацион­ные свойства. Только смешиванием такого бензина с различными компонентами нефтеперегонки, обладающими сопротивлением детонации, (преобразованные компоненты) можно получить топливо с высоким октано­вым числом, подходящим для современных двигателей. Можно увеличить сопротивление детонации, добавляя компоненты, содержа­щие кислород, такие как спирты и эфиры.

Присадки, содержащие металл, способ­ные увеличить октановое число (например, ММТ — метилциклопентадиенил трикарбонил марганца), формируют золу вовремя сгора­ния и поэтому используются очень редко.

Испаряемость бензинов

Для обеспечения успешной эксплуатации двига­теля бензины должны удовлетворять достаточно жестким требованиям по испаряемости. С одной стороны, автомобильное топливо должно со­держать большое количество высоколетучих соединений для обеспечения надежного запуска холодного двигателя, но, с другой стороны, име­ются ограничения по испаряемости топлива, с тем чтобы не ухудшать эксплуатацию и запуск прогре­того двигателя. Кроме того, потери топлива за счет испарения, в соответствии с действующими нор­мативными актами по охране окружающей среды, должны быть на низком уровне. Испаряемость бензинов определяется различными способами.

Стандарт EN 228 классифицирует испаряе­мость топлив по классам, различающимся по уровням давления насыщенных паров, зависи­мости температуры испарения от индекса обра­зования паровой пробки VLI. В зависимости от местных климатических условий в европейских странах разработаны свои национальные стан­дарты испаряемости автомобильного топлива. Различные значения испаряемости устанавли­ваются в стандартах для лета и зимы.

Температура перегонки бензинов

Для того чтобы оценить действие топлива, необходимо рассмотреть различные значения температуры перегонки. Стандарт EN 228 опре­деляет предельные значения, установленные для испаряемых объемов топлива при 70, 100 и 150 °С. табл. «Технические характеристики бензинов в соответствии со стандартом DIN EN 228 (действует с ноября 2008 года)». Объем испаряемого топлива при 70 °С должен быть достаточным для того, чтобы гарантировать легкий запуск холодного двига­теля (это было важно для карбюраторных дви­гателей). Однако, объем перегоняемого при этой температуре топлива не должен быть слишком большим, иначе на горячем двигателе в топливе будут образовываться пузырьки пара. Объем топлива, перегоняемого при 100 °С, определяет характеристики прогретого двигателя, влияю­щие на ускорение и реакцию двигателя, на­гретого до нормальной рабочей температуры. Объем топлива, перегоняемого при 150 °С, должен быть достаточно высоким, чтобы минимизировать разжижение моторного масла. В особенности это важно для холодного двига­теля, когда плохо испаряемые нелетучие компо­ненты бензина могут пройти из камеры сгорания по стенкам цилиндров в моторное масло.

Давление насыщенных паров

Давление насыщенных паров, измеряемое при температуре 37,8 °С (100 °F), в соответ­ствии со стандартом EN 13016-1, является показателем безопасности, при котором то­пливо может прокачиваться из топливного бака автомобиля и закачиваться в него. У давления насыщенных паров существуют пределы, прописанные в технических требо­ваниях. В Германии, например, это максимум 60 кПа летом и максимум 90 кПа зимой.

При разработке системы впрыска топлива также важно знать давление насыщенных паров при более высоких температурах (80-100 °С), поскольку повышение давления насыщенных паров из-за примеси спиртов, например, особенно становится очевидным при более высоких температурах. Если давле­ние насыщенных паров превышает давление впрыска, например, из-за роста температуры двигателя во время эксплуатации автомо­биля, это может привести к сбоям, вызван­ным формированием пузырьков пара.

Фракционный состав бензина

По фракционному составу, выражаемому в относительном объеме испаряемого топлива, оценивается склонность топлива к перегонке.

Падение давления в топливной системе (например, во время движения автомобиля в условиях высокогорья), сопровождающееся повышением температуры топлива, способствует испаряемости топлива и изме­нению фракционного состава, приводящим к ухудшению условий эксплуатации. Стан­дарт ASTM D4814 устанавливает, например, для каждого класса испаряемости темпера­туру, при которой отношение пара к жидко­сти не должно быть больше 20.

Индекс образования паровой пробки

Индекс образования паровой пробки (VLI) является математически рассчитываемой общей суммой десятикратного давления на­сыщенных паров (в кПа при 37,8 °С) и семи­кратного объема топлива, которое испаряется при 70 °С. С помощью этого дополнительного предельного значения можно ограничить ис­паряемость топлива так, чтобы в итоге мак­симальные значения давления насыщенных паров и температуры конца кипения не могли быть достигнуты в ходе производства то­плива.

Присадки в бензины

Присадки добавляются для улучшения ка­чества топлива, чтобы противодействовать ухудшению работы двигателя и токичности отработавших газа во время эксплуатации автомобиля. Пакеты присадок в основном используются в сочетании с отдельными компонентами с различными признаками. Чрезвычайная осторожность и точность тре­буются при испытании присадок и определе­нии их оптимальных составов и концентраций. Следует избегать нежелательных побочных эффектов. Присадки обычно добавляются к индивидуально маркируемым топливам на бензозаправочных станциях нефтеперерабатывающего завода, когда автоцистерны заполнены (дозирование конечного состоя­ния). Введение присадок в топливный бак ав­томобиля подвергает транспортное средство риску технических сбоев, если эти присадки несовместимы с конструкцией автомобиля.

Ингибиторы загрязнения топливной системы (моющие присадки)

Системы подачи топлива автомобильного двигателя (топливные форсунки, пусковые клапаны) необходимо предохранять от за­грязнений и осадочных отложений. Под­держание этих систем в незагрязненном состоянии является обязательным условием безопасной эксплуатации двигателя и сни­жения до минимума содержания токсичных компонентов в отработавших газах. Для до­стижения этого в топливо добавляются спе­циальные моющие присадки.

Ингибиторы коррозии для бензинов

Проникновение извне воды/влажности может привести к коррозии компонентов топливной системы. Коррозия может быть эффективно устранена добавлением ингибиторов корро­зии, которые формируют тонкую защитную пленку на металлической поверхности.

Стабилизаторы окисления для бензинов

Присадки, противодействующие старению топлива (антиоксиданты) добавляются в то­пливо, для того чтобы улучшить его стабильность во время хранения. Эти присадки предотвращают быстрое окисление топлива кислородом воздуха.

Дизельное топливо

Топливные стандарты для дизельного топлива

Требования для дизельных топлив в Европе устанавливает стандарт ЕN 590 (2009). Наиболее важные характеристки дизельных топлив изложены в табл. «Основные технические характеристики дизельных топлив в соответствии со стандартом DIN EN 590 (действует с октября 2009 года)». Даже особые марки дизельных топлив, продаваемые на некоторых бензозаправочных станциях (на­пример, Super, Ultimate, V-Power), удовлетво­ряют этому стандарту. У всех этих дизельных топлив существуют различия в основных ха­рактеристиках и в составе присадок. V-Power содержит 5% по объему синтетического ди­зельного топлива.

В соответствии со стандартом EN 590, в дизельное топливо допускается добавлять до 7% по объему биодизеля (FAME — мети-лэфиры на основе жирных кислот), качество которого предусмотрено нормами EN 14214 (2009). Добавка биодизеля улучшает сма­зывающую способность топлива, но также уменьшает стабильность к окислению. С це­лью проверки стабильности к окислению, в 2009 году был дополнен стандарт EN 590, в который также был включен параметр за­паса по старению, измеряемый как индукци­онный период при 110 °С, составляющий, по крайней мере, 20 часов в условиях испыта­ний, определенных нормами EN 15751.

Стандарт США для дизельных топлив ASTM D975 определяет меньшее число характеристик и устанавливает менее стро­гие ограничения. Он разрешает добавлять максимум 5% по объему биодизеля, который должен удовлетворять требованиям стандарта ASTM D6751.

Характеристики дизельного топлива

Цетановое число и дизельный индекс

Цетановое число (CN) характеризует вос­пламеняемость дизельного топлива. Чем выше цетановое число, тем больше тенден­ция топлива к воспламенению. Поскольку дизельный двигатель обходится без по­даваемой извне искры зажигания, топливо должно воспламеняться спонтанно (само­воспламенение) и с минимальной задержкой воспламенения при впрыскивании в горячий воздух, сжатый в камере сгорания. Цетано­вое число, равное 100, соответствует легко воспламеняемому н-гексадекану (цетану), а цетановое число, равное 0, соответствует медленно воспламеняющемуся альфаметилнафталину. Цетановое число дизельного топлива определяется на стандартизирован­ном одноцилиндровом испытательном дви­гателе CFR (CFR — объединенный комитет по изучению моторных топлив). Степень сжатия измеряется с постоянной задержкой воспла­менения. Сравниваемые топлива, содержа­щие цетан и альфаметилнафталин, испыты­ваются с установленной степенью сжатия. Содержание цетана в смеси изменяется, пока не будет получена та же самая задержка вос­пламенения. Содержание цетана в процентах определяет цетановое число.

Цетановое число, превышающее 50, более предпочтительно для оптимальной работы современных двигателей, особенно в усло­виях холодного старта. Высококачественные дизельные топлива содержат большой про­цент парафинов с высокими цетановыми числами. Наоборот, ароматические углево­дороды имеют низкую воспламеняемость.

Еще одним параметром воспламеняемо­сти топлива является дизельный индекс, который вычисляется на основе плотности топлива и различных точек на кривой кипе­ния. Этот чисто математический параметр не принимает во внимание влияние присадок, улучшающих свойства цетана, на воспламе­няемость. Для того чтобы ограничить регу­лирование цетанового числа посредством присадок, улучшающих свойства цетана, цетановое число и дизельный индекс были включены в список требований стандарта EN 590. Топливо, цетановое число которого уве­личено присадками, улучшающими свойства цетана, действует по-другому во время сгора­ния в двигателе, чем топливо с тем же самым естественным цетановым числом.

Температурный диапазон изменения фракционного состава

Температурный диапазон изменения фрак­ционного состава топлива, то есть темпера­турный диапазон, при котором испаряется топливо, зависит от состава топлива. Низкая точка кипения делает топливо более под­ходящим для использования в условиях хо­лодного климата, но также означает более низкое цетановое число и плохая смазы­вающая способность. Это увеличивает риск изнашивания компонентов системы впрыска. Однако, если точка кипения высокая, это мо­жет привести к большей эмиссии сажи и по­явлению нагара в распылителях форсунок. Это, в свою очередь, вызывает образование отложений в результате химического раз­ложения нелетучих топливных компонентов в отверстиях и колодце распылителя и добав­ление остаточных продуктов сгорания. Когда точка кипения выше, возможно протекание топлива по стенкам цилиндров и смешива­ние с моторным маслом. Поэтому процент нелетучих топливных компонентов не дол­жен быть слишком высоким. Ограничение добавки биодизеля до максимальных 7% по объему также вызвано его высокой точкой кипения (320-360 °С).

Предел фильтрации дизельного топлива

Осаждение кристаллов парафина при низких температурах может привести к забиванию то­пливного фильтра и, в конечном счете, к пре­рыванию подачи топлива. В худшем случае макрочастицы парафина начинают выпадать при 0 °С или при еще больших температурах. Пригодность топлива для использования в холодное время оценивается «пределом фильтрации» (CFPP). Европейский стандарт EN 590 регламентирует показатель CFPP для различных классов дизельных топлив, и, кроме того, это предельное значение может быть установлено отдельными государствами-членами ЕС, в зависимости от преобладающих географических и климатических условий.

Прежде, владельцы автомобилей с ди­зельным двигателем иногда добавляли в то­пливный бак высокооктановый бензин, чтобы улучшить показатели дизельного топлива на холоде. Эта практика не требуется в настоя­щее время, когда топливо соответствует стан­дартам, и это может в любом случае привести к повреждению, особенно в системах с то­пливным впрыском под высоким давлением.

Точка воспламенения дизельного топлива

Точка воспламенения — температура, при которой количество испарений топлива, на­копившихся в атмосфере, оказывается достаточным для воспламенения топливовоз­душной смеси. Соображения безопасности (при перевозке и хранении топлив) диктуют необходимость соответствия дизельного топлива требованиям стандарта класса A III «Опасные материалы», где определено, что точка воспламенения должна быть выше 55 °С. Добавление в дизельное топливо менее 3% бензина оказывается достаточным для того, чтобы возгорание горючей смеси могло произойти при комнатной температуре.

Плотность дизельного топлива

Энергетическое содержание дизельного то­плива в единице объема увеличивается с ро­стом плотности. Учитывая постоянное срабаты­вание форсунок (то есть, постоянный впрыск определенного количества топлива), исполь­зование топлива с плотностью, изменяющейся в широких пределах, вызывает изменение со­става смеси (изменение коэффициента избытка воздуха λ) из-за колебаний теплотворной спо­собности топлива. Когда двигатель работает на топливе, у которого имеется большой разброс по плотности, это приводит к увеличению эмис­сии сажи; если плотность топлива уменьша­ется, этот параметр также снижается. Поэтому должны соблюдаться требования к низкому разбросу плотности дизельного топлива.

Вязкость дизельного топлива

Вязкость дизельного топлива — мера сопротивления течения топлива из-за внутреннего трения. Если вязкость слиш­ком мала, это приводит к увеличенным потерям утечек топлива, большему нагреванию системы впрыска и усиленному риску изнашивания и ка­витационной эрозии. Слишком большая вяз­кость, имеющая место, например, при исполь­зовании чистого биодизеля (FAME), вызывает пиковое давление впрыска при высоких темпе­ратурах в таких, например, топливных системах, как электронно-управляемые насос-форсунки, по сравнению с нефтяным дизельным топливом. И наоборот, система впрыска топлива не может развивать допустимое пиковое давление при использовании нефтяного дизельного топлива. Высокая вязкость также изменяет форму рас­пыла из-за формирования больших капель.

Смазывающая способность дизельного топлива

Смазывающая способность дизельных то­плив важна не столько при гидродинами­ческом трении, сколько при смешанном. Применение новых гидрогенизированных и десульфированных дизельных топлив с улучшенными экологическими характеристиками приводит к повышенному износу топливных насосов высокого давления.

Десульфирование также приводит к уда­лению компонентов топлива, которые важны для обеспечения смазывающей способности. В топливо приходится добавлять специ­альные присадки, улучшающие смазочную способность, чтобы избежать этих проблем. Стандарт EN 590 предписывает обеспечение минимальной смазочной способности, опре­деляемой диаметром пятна изнашивания, ко­торый должен составлять максимум 460 мкм при испытаниях на установке с высокочастот­ным возвратно-поступательным движением рабочего органа (установка HFRR).

Показатель углеродистых отложений

Показатель углеродистых отложений характери­зует свойство дизельного топлива образовывать нагар на поверхностях выпускного отверстия топливных форсунок. Механизм образования на­гара имеет комплексный характер и не поддается простому описанию. Продукты испарения дизель­ного топлива оказывают незначительное влияние на образование нагара (закоксовывание).

Общее загрязнение

К общему загрязнению относятся суммарные включения нерастворимых посторонних ма­крочастиц в топливе, таких как песок, продукты коррозии, и нерастворимых органических компо­нентов, включая продукты старения полимеров, содержащихся в топливе. Стандарт EN 590 допу­скает максимальное общее загрязнение топлива 24 мг/кг. Имеющие большую твердость силикаты, которые содержатся в минеральной пыли, осо­бенно разрушительны для топливных систем впрыска высокого давления с узкими распыливающими отверстиями. Даже фракция твердых ма­крочастиц с допустимым общим уровнем загрязнения может вызывать эрозионное и абразивное изнашивание (например, в соленоидных клапа­нах). Изнашивание такого рода приводит к утечке клапана, что понижает давление впрыска, ухуд­шает работу двигателя и увеличивает эмиссию твердых частиц с отработавшими газами. Типич­ные европейские дизельные топлива содержат приблизительно 100000 макрочастиц на 100 мл. Особенно критичные размеры макрочастиц — 4-7 мкм. Поэтому необходимы высокоэффективные топливные фильтры с хорошей эффективностью фильтрации, с тем чтобы предотвратить ущерб, наносимый макрочастицами.

Вода в дизельном топливе

Дизельное топливо может абсорбировать воду в количестве приблизительно 100 мг/кг при комнатной температуре. Предел растворимости определяется составом дизельного топлива, его присадками и окружающей температурой. Стандарт EN 590 допускает максимальное со­держание воды в топливе 200 мг/кг. Хотя во многих странах бывает более высокое содержа­ние воды в дизельном топливе, исследование рынка показывает, что содержание воды редко превышает 200 мг/кг. Образцы часто не обнару­живают воды, или обнаружение является непол­ным, так как вода оседает на стенках в форме нерастворенной «свободной» воды, или она скапливается на дне топливного бака. Принимая во внимание, что растворенная вода не повреждает топливную систему впрыска, нужно иметь ввиду, что даже очень небольшое количество свободной воды за короткий период времени может вызвать изнашивание или коррозионное повреждение компонентов системы впрыска.

Присадки в дизельное топливо

Присадки к автомобильным бензинам нахо­дят применение и для дизельного топлива. Различные вещества объединены в пакеты присадок, чтобы одной добавкой достигнуть множества целей. Поскольку полная концентрация комплекта присадок в топливе не превышает 0,1%, физические характеристики топлива — такие как плот­ность, вязкость, и фракционный состав — остаются неизменными.

Присадки, повышающие смазывающую способность

Смазывающую способность дизельных топлив с бедными свойствами смазывания, вызван­ными, например, процессами гидратации во время десульфирования, можно улучшить, до­бавляя в топливо жирные кислоты или глице­риды. Биодизель также содержит глицериды как побочный продукт. В этом случае, в дизельное топливо, если оно уже содержит какую-то добавку биодизеля, присадки, улучшающие сма­зывающую способность, можно не добавлять.

Присадки, повышающие цетановое число

Присадками, повышающими цетановое число, являются спиртовые производные сложных эфиров азотной кислоты, добавление которых приводит к сокращению задержки воспламенения. Эти присадки по­могают, особенно во время холодного пуска, предотвратить увеличение шума сгорания (шум двигателя) и сильное дымление.

Присадки, повышающие текучесть

Присадки, повышающие текучесть, состоят из полимерных материалов, которые пони­жают предел фильтрации. Они, в основном, добавляются в зимний период, чтобы гаран­тировать безотказную работу двигателя при низких температурах. Хотя эти присадки не могут предотвратить выпадение парафино­вых кристаллов в дизельном топливе, они могут строго ограничить их рост. Размеры об­разуемых кристаллов становятся настолько маленькими, что они могут проходить через поры топливного фильтра.

Моющие присадки

Моющие присадки чищают систему подачи топлива с целью формирования эффектив­ной рабочей смеси; замедляют образование отложений на поверхностях выпускного от­верстия форсунок топливного насоса.

Ингибиторы коррозии

Ингибиторы коррозии, покрывающие поверх­ности металлических деталей, повышают коррозионную стойкость металлических эле­ментов топливной системы двигателя.

Антипенные присадки

Добавление антипенной присадки позволяет избежать чрезмерного вспенивания топлива, когда автомобиль быстро заправляется го­рючим.

В следующей статье я расскажу об альтернативных видах топлив.

Рекомендую еще почитать:

press.ocenin.ru

Дизельное топливо Diesel

Жидкое нефтяное Дизельное топливо Diesel, представляющее собой смесь углеводородов. Получаемое из керосиново-газойлевых фракций прямой перегонки нефти. Применяемое в дизельных двигателей внутреннего сгорания и для газотурбинных энергетических установок. Основной показатель дизтоплива – это цетановое число (Л-45). Цетановое число характеризует способность топлива к воспламенению в камере сгорания.

Топливо дизельное (Diesel) – это светлый нефтепродукт, использующийся как топливо в дизельных двигателях. Как правило, говоря о дизельном топливе, речь идет о солярке. Используемой в железнодорожном или грузовом транспорте. Так же сельскохозяйственная техника и водный транспорт. Однако в современных автомобильных двигателях, по ряду причин, необходимо использовать высоко качественное дизельное топливо. Так как оно значительно отличается от того, что в народе именуется «соляркой».

Определение дизельного топлива, его виды дизельного топлива, марки дизельного топлива. Дизельное топливо евро, летнее дизельное топливо, зимнее дизельное топливо. Дизельное топливо и бензин. Достоинства и качество дизельного топлива, свойства дизельного топлива. Цетановое число, фракционный состав, дизтопливо литры в тонны, тонны в литры, производство дизельного топлива, биодизель.

Соляровое масло, солярка – дизельное топливо – это прозрачная и более вязкая, чем бензин. Жидкость желтого или светло-коричневого цвета (в зависимости от содержания в ней смол). Использующаяся как топливо в дизельном двигателе, а с недавних пор  и в газо-дизелях.

Дизтопливо, или, как его часто называют, солярка – это смесь углеводородов, получаемая путем перегонки нефти и отбора из нее определенных фракций. Основу, которых составляют углеводороды с температурой кипения 200-350С.

Состав горючего полностью отличается от состава бензина. Способ поджигания топливно-воздушной смеси в цилиндрах бензинового и дизельного двигателей разный. Бензин воспламеняется от искры свечи зажигания. Для него важно такое свойство, как детонационная стойкость, обозначаемое октановым числом. У дизельного двигателя топливо самовоспламеняется за счет большой степени сжатия, и его основной качественной характеристикой является цетановое число. Характеризует воспламеняемость горючего или время, требуемое на воспламенение топлива в цилиндре. Чем оно выше, тем меньше требуется времени. У дизельного топлива цетановое число составляет 40 – 50 (чаще всего 45).

Цетановое число – характеристика воспламеняемости дизельного топлива, определяющая период задержки горения рабочей смеси (т.е. свежего заряда). Промежуток времени от впрыска топлива в цилиндр до начала его горения. Чем выше цетановое число, тем меньше задержка. Тем более спокойно и плавно горит топливная смесь. Оптимальную работу стандартных двигателей обеспечивают дизельные топлива с цетановым числом 40-55. При цетановом числе меньше 40 резко возрастает задержка горения (время между началом впрыскивания и воспламенением топлива). Скорость нарастания давления в камере сгорания, увеличивается износ двигателя. Стандартное топливо характеризуется цетановым числом 48-51, а топливо высшего качества (премиальное) имеет цетановое число 51-55. Согласно российским стандартам, цетановое число летнего и зимнего дизтоплива должно быть не менее 48 единиц. Кроме того, технические условия для зимних сортов с депрессорными присадками разрешают выпуск арктического топлива с цетановым числом не менее 40. При цетановом числе больше 60 снижается полнота сгорания топлива, возрастает дымность выхлопных газов, повышается расход топлива.

Дизельные двигатели

Дизельные двигатели, или просто дизель – поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу самовоспламенения распылённого топлива от воздействия разогретого при сжатии воздуха. Принцип работы дизельного двигателя значительно отличается от работы бензинового, дизельное топливо воспламеняется от высокого давления, а вот бензиновый двигатель воспламеняет свое топливо (по средствам свечей зажигания). Спектр топлива для дизелей весьма широк, сюда включаются все фракции нефтеперегонки от керосина до мазута и ряд продуктов природного происхождения – рапсовое масло, фритюрный жир, пальмовое масло и многие другие. Дизель может с определённым успехом работать и на сырой нефти.

Соляр, Солярка, Соляровое масло

Продукт прямой перегонки нефти, который используется как топливо в некоторых типах дизельных двигателей.  Продукт имеет вязкость 5 – 9 мм2/с. и температуру кипения около от 240 до 400°С. Используется такой вид топлива на дизельных судах, тепловозах и тракторах с низко оборотистыми дизельными двигателями. Тогда как дизельное топливо в своем составе содержит углеводороды, которые имеют температуру кипения от 180 до 350°С и вязкость 2 – 4,5 мм2/с. Солярка и дизельное топливо – это два совершенно разных понятия. Использование соляра в современных автомобильных двигателях недопустимо.

Летнее дизельное топливо

Применяется при температуре воздуха окружающей среды до 0 градусов по Цельсию и выше. Его цетановое число – не ниже 45, плотность при 20 градусах по Цельсию – не более 860 кг/куб.м, вязкость при 20 градусах по Цельсию – от 3 до 6 кв.мм/с, температура застывания составляет – 10 градусов по Цельсию. Одной из проблем летнего дизельного топлива является конденсат воды в топливном баке. Вода отслаивается при хранении дизтоплива и собирается внизу топливного бака, т.к. плотность дизтоплива меньше 1 кг/л. Водяная пробка в магистрали полностью блокирует работу двигателя. Поэтому, если автомобиль заправлялся в летнее время, а затем длительное время не эксплуатировался, то с наступлением холодов, летнее дизельное топливо необходимо сливать и заправлять автомобиль зимним дизельным топливом.

Зимнее дизельное топливо

Маркировка данного типа применяется при температуре воздуха окружающей среды до – 30 градусов по Цельсию. Цетановое число зимнего топлива – 45, плотность при 20 градусах по Цельсию – не более 840 кг/куб.м, вязкость при 20 градусах по Цельсию – от 1,8 до 5 кв.мм/с, температура застывания составляет – 35 градусов по Цельсию.

Арктическое дизельное топливо

Один из трех видов марок, получаемых после перегонки нефти. Применяется при температуре воздуха окружающей среды до – 50 градусов по Цельсию. Его цетановое число – 40, плотность при 20 градусах по Цельсию – не более 830 кг/куб.м, вязкость при 20 градусах по Цельсию – от 1,4 до 4 кв.мм/с, температура застывания составляет – 55 градусов по Цельсию.

Евро-4 – экологический стандарт

Регулирующий уровень токсичности выхлопных газов автотранспорта. Введен в Евросоюзе в 2005 году, заменив стандарт Евро 3. С 01.01.2013 все изготовленные и ввезенные в РФ автомобили обязаны соответствовать классу Евро-4, но допускается использование шасси и базовых транспортных средств, соответствующих нормам Евро-3 и выпущенных до 31.12.2012. В Российской Федерации переход на стандарт Евро-4 был перенесен. Ожидается, что запрет на оборот автомобильных топлив стандарта ниже, чем Евро-4 (содержание серы не более 50 ррм) будет введен в России с января 2015 года.

Евро 5 – новый экологический стандарт

Регулирующий содержание вредных веществ в выхлопных газах. Обязателен для всех новых грузовых автомобилей продаваемых в Евросоюзе с октября 2008 года. Для легковых автомобилей – с 1 сентября 2009. В России стандарт Евро-5 действует на все ввозимые автомобили с 1 января 2014 года.

Биодизель, биотопливо

Топливо основе растительных или животных жиров (масел) из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои. Применяется на автотранспорте в чистом виде и в виде различных смесей с дизельным топливом. В США смесь дизельного топлива с биодизелем обозначается буквой B; число после буквы означает процентное содержание биодизеля. В 2 % биодизеля, 98 % дизельного топлива. В 100 – 100 % биодизеля. Цетановое число для биодизеля не менее 51.

Дизельное топливо – это жидкий продукт

Использующийся как топливо в дизельном двигателе. такое топливо получают при перегонке нефти из керосиново-газойлевых фракций. Дизельное топливо само по себе представляет вязкую и трудно-испаряемую жидкость, которая состоит в большей степени из углерода. Предназначено для быстроходных дизельных и газотурбинных двигателей наземной и судовой техники. Условия смесеобразования и воспламенения топлива в дизелях отличаются от таковых в карбюраторных двигателях. Преимуществом первых является возможность осуществления высокой степени сжатия (до 18 в быстроходных дизелях), вследствие чего удельный расход топлива в них на 25-30 % ниже, чем в карбюраторных двигателях. В то же время дизели отличаются большей сложностью в изготовлении, большими габаритами. По экономичности и надежности работы дизели успешно конкурируют с карбюраторными двигателями.

gasoil-center.ru