Ассортимент и состав дизельных топлив

Облегчение фракционного состава топлива, например при добавке к нему бензиновой фракции, может привести к жесткой работе двигателя, определяемой скоростью нарастания давления на 1° поворота коленчатого вала. Это объясняется тем, что к моменту самовоспламенения рабочей смеси в цилиндре двигателя накапливается большое количество паров топлива, и горение сопровождается чрезмерным повышением давления и стуками в двигателе.

Влияние фракционного состава топлива для двигателей различных типов неодинаково. Двигатели с предкамерным и вихрекамерным смесеобразованием вследствие наличия разогретых до высокой температуры стенок предкамеры и более благоприятных условий сгорания менее чувствительны к фракционному составу топлива, чем двигатели с непосредственным впрыском. Наддув двигателя, создающий повышенный термический режим камеры сгорания, обеспечивает возможность нормальной работы на топливах утяжеленного фракционного состава.

Время прокручивания двигателя при запуске его на топливе со средней температурой кипения 200—225 °С в 9 раз меньше, чем на топливе со средней температурой кипения, равной 285 °С.

При испытаниях дизельного топлива утяжеленного фракционного состава с температурой конца кипения на 30 °С выше, чем у стандартного летнего топлива, отмечен повышенный расход топлива в среднем на 3 % и увеличение дымности отработавших газов в среднем на 10 %. Одной из основных причин повышения расхода топлива является более высокая вязкость топлива утяжеленного фракционного состава.

Расход топлива зависит не только от температуры конца его кипения, но и от 50 %-ной точки перегонки. Для летних дизельных топлив, полученных перегонкой нефти, 50 %-ная точка выкипания находится в пределах 260-280 °С (наиболее типичные значения 270—280 °С), для зимних марок дизельных топлив она составляет 240-260 °С. Вязкость дизельного топлива характеризует его подвижность, величину внутреннего трения и силу взаимного сцепления молекул. Вязкость оказывает решающее влияние на первую стадию смесеобразования — распыливание в цилиндре двигателя, дальнобойность струи, четкость начала и конца подачи топлива форсункой [22]. С увеличением вязкости топлива возрастает сопротивление топливной системы, уменьшается степень наполнения насоса.

При предельном значении вязкости потери напора становятся настолько большими, что топливная струя разрывается, нарушается нормальная подача топлива к насосу, и он начинает работать с перебоями. Топливо с невысокой вязкостью хорошо распыливается, однако при слишком малой вязкости оно подтекает через распыливающие отверстия форсунок, что приводит к их закоксовыванию [23]. Из-за недостаточной дальнобойности струи топливо сгорает у распылителя форсунки, в результате чего наблюдается неоднородность рабочей смеси, ухудшается процесс сгорания и падает мощность двигателя. Кроме того, топливный насос смазывается дизельным топливом, поэтому износ плунжерных пар зависит от его вязкости и чистоты. Исследованиями [25] установлено, что для топливной аппаратуры двигателя ЯАЗ-204 изменение вязкости топлива в пределах 2,0 .6,0 сСт практически не влияет на износ плунжерных пар. В тоже время при снижении вязкости топлива с 6,14 сСт до 1,7 сСт повышается износ на 10…15 % топливной аппаратуры двигателя Д-6 [26].

Вязкость дизельного топлива зависит от его углеводородного состава и температуры окружающей среды, как и для других нефтепродуктов она возрастает с понижением температуры и наоборот рис.2.1.

Рис.2.1 Зависимость кинематической вязкости топлива от его температуры: 1 - летнее, 2 - зимнее, 3 – арктическое

Летнее дизельное топливо, получаемое из западносибирской нефти, в котором преобладают парафино-нафтеновые углеводороды, имеет вязкость при 20 °С 3,5—4,0 мм2/с; такое же по фракционному составу топливо из сахалинских нефтей, в котором преобладают нафтено-ароматические углеводороды, — 5,5—6,0 мм2/с. Стандартом на дизельное топливо вязкость нормируется в достаточно широких пределах, что обусловлено различием углеводородного состава перерабатываемых нефтей. Попытки ограничить вязкость топлива в узких пределах приведут к сокращению ресурсов его производства, так как потребуется снизить температуру конца кипения топлива. В зарубежных стандартах кинематическая вязкость нормируется обычно при 40 °С, в то время как отечественные ГОСТ и ТУ регламентируют вязкость при 20 °С.