Тема 3. Автомобільні дизельні палива

Тема 3. Автомобільні дизельні палива

Дизельне паливо (або як його ще в народі називають «солярка») – це рідкий продукт, який використовується як паливо в дизельному двигуні. Дизельне паливо отримують при перегонці нафти з гасово-газойлевих фракцій. Це досить в'язка горюча рідина.

ВИДИ ДИЗЕЛЬНОГО ПАЛИВА ТА ЇХ ХАРАКТЕРИСТИКА

Дизельне паливо характеризують за такими основними показниками:

Залежно від характеру застосування, розрізняють дистилятне малов'язке для швидкохідних, і залишкове, високов'язке дизельне паливо для тихохідних двигунів. Якщо малов'язке складається з гасово-газойлевих фракцій прямої перегонки і до 1/5 з газойлів каталітичного крекінгу, то в'язке – це суміш гасово-газойлевих фракцій з мазутом.

При перегонці нафти отримують дизельне паливо трьох марок: А – арктичне, З – зимове, Л – літнє.

Характеристики сезонного дизпалива

А – арктичне дизельне паливо. Застосовується при температурі повітря навколишнього середовища до -50 градусів за Цельсієм. Його цетанове число - 40, густина при 20 градусах за Цельсієм – не більше 830 кг/ м3, в'язкість при 20 градусах за Цельсієм – від 1,4 до 4 кв. мм/с, температура застигання становить -55 градусів за Цельсієм.

З – зимове дизельне паливо. Застосовується зимове паливо при температурі повітря навколишнього середовища до -30 градусів за Цельсієм. Цетанове число зимового палива - 45, густина при 20 градусах за Цельсієм – не більше 840 кг/м3, в'язкість при 20 градусах за Цельсієм – від 1,8 до 5 кв. мм/с, температура застигання становить -35 градусів за Цельсієм.

Л – літнє дизельне паливо. Застосовується при температурі повітря навколишнього середовища до 0 градусів за Цельсієм і вище. Його цетанове число - не нижче 45, густина при 20 градусах за Цельсієм – не більше 860 кг/м3, в'язкість при 20 градусах за Цельсієм – від 3 до 6 кв. мм/с, температура застигання становить -10градусів за Цельсієм.

ЯКІСНІ ПОКАЗНИКИ ДИЗЕЛЬНОГО ПАЛИВА

Дизельне паливо характеризують за такими основними показниками:

• цетанове число;
• в'язкість;
• вміст сірки;
• вміст води;
• густина палива;
• температура помутніння;
• сублімація;
• вогнетривкі шлаки;
• здатність до змащування.

Оскільки в дизельному двигуні паливно-повітряна суміш запалюється від стиснення (тому, власне, дизелю і не потрібна система запалювання), то основним показником дизельного палива є так зване цетанове число. Цетанове число показує здатність дизпалива до займання в камері згорання і характеризує проміжок часу, через який запалюється пальне, яке надійшло в циліндри. Чим коротший даний проміжок, тим довше згорає дизпаливо і плавніше наростає тиск газів в циліндрах. Тоді двигун працює м'якше. Отже, чим вище цетанове число дизельного палива, тим легше із застосуванням такого палива завести двигун. Температура спалаху для дизпалива не повинна перевищувати 70 градусів за Цельсієм. Температура ж перегонки для дизпалива визначена не нижче 200 і не вище 350 градусів за Цельсієм.

Ще один досить важливий показник для дизпалива - це в'язкість. Частинки в'язкого дизпалива менше розлітаються, а надто рідке дизельне паливо не може достатньо змащувати деталі паливного насоса, що може як вивести з ладу останній, так і пошкодити деталі системи живлення. Європейський стандарт в'язкості, якому має відповідати дизпаливо – ISO 3104.

Головний «екологічний» показник дизельного палива – це вміст сірки. Оскільки вважається, що застосування дизпалива сприяє світовому глобальному потеплінню, з метою боротьби за екологію в світі стали жорстко нормувати вміст сірки в дизельному паливі. Під сіркою мається на увазі вміст сірчистих сполук, продукти згоряння яких при взаємодії з водою утворюють кислоти. Власне, це завдає шкоди не тільки природі, а й двигуну, оскільки спричиняє корозію металу, а також може призвести до закоксовування двигуна. Вміст сірки в паливі регулюється європейським стандартом ISO 4260. При застосуванні дизельного палива з низьким вмістом сірки, у зв'язку із зменшенням його змащувальних властивостей, необхідні протизносні присадки.

Оскільки при заливці палива в бак необхідна фільтрація, повністю виключити присутність води і сторонніх часток просто неможливо. Проте, враховуючи, що вода і сірчисті сполуки дають агресивне середовище, і при високому тиску в складі палива утворюється сірчана кислота, необхідно своєчасно замінювати паливні фільтри, а також стежити за станом сажових фільтрів, каталізаторів і масла.

Густина дизельного палива характеризує його енерговіддачу. Чим вища густина – тим більше виробляється енергії. Європейський стандарт – ISO 3675.

Такий показник, як температура помутніння, з якої починає кристалізуватися парафін, має важливе значення при навколишньому середовищі з низькою температурою. Цей показник регулює європейський стандарт ISO 3015.

Сублімація, вогнетривкі шлаки і змащувальні характеристики дизельного палива регулюються європейськими стандартами ISO 3405, ISO 6245 та ISO 12156 відповідно.

ВЛАСТИВОСТІ ДИЗЕЛЬНОГО ПАЛИВА

Основними і найважливішими властивостями дизельного палива є наступні параметри та характеристики: випаровуваність, цетанове число, температурні показники, в'язкість, вміст сірки і стабільність зберігання. Розглянемо всі перераховані показники більш докладно.

Займистість або цетанове число

Цей показник визначає, наскільки легко запускається двигун. Від нього залежить жорсткість роботи двигуна на холостому ходу, яку ще називають «дизельним стуком», та скільки часу після запуску дизельного двигуна буде йти білий дим. Займистість дизпалива впливає на наявність шкідливих компонентів у відпрацьованих газах, таких як СО і СН. Чим менший період займистості, тим швидше відбувається згорання палива. Це прискорює роботу двигуна і збільшує його потужність. Так само, вміст шкідливих компонентів у газах стає меншим. Затримку займання, або як її ще називають цетанове число, визначають в одноциліндровому двигуні з регульованим ступенем стиснення. Такі ж двигуни використовуються для визначення октанового числа бензину. Займистість вимірюють при певній ступені стиснення і отримані результати порівнюють з даними еталонного дизельного палива, яке складається з цетану і альфаметилнафталіну або гептаметилноанолу, що застосовується в деяких країнах.

Саме по собі поняття цетанове число це кількість цетану в суміші, у якому період займистості ідентичний періоду займистості еталонного палива. Різні моделі дизельних двигунів мають свої вимоги до цетанового числа. Так, наприклад, швидкохідні двигуни вимагають палива з більш високим цетановим числом, а двигуни менш спритні благополучно використовують дизельне паливо з невеликим цетановим числом. Для прикладу можна навести роботу великого суднового двигуна, який працює на паливі з метановим числом близько 15 і високооборотних двигунів легкових машин, цетанове число дизельного палива яких не менше 50. Для вантажних машин нормальним цетановим числом дизельного палива є значення від 40 до 45. Показник займистості дуже – це важлива характеристика дизельного палива.

Якщо цетановое число високе, швидкість наростання тиску буде нижча, а значить двигун працюватиме не так жорстко. Зі збільшенням цетанового числа вище норми погіршується економічність двигуна і збільшується задимленість вихлопних газів. Для вітчизняних дизельних двигунів цетанове число дорівнює 40-50. Для палива в зимових умовах цетанове число повинне бути не менше 45.

Іноді, для підвищення цетанового числа використовують деякі присадки. В основному, це ізопропіл або циклогексилнітрати, які здатні збільшити метанове число на 2-7 одиниці. На жаль, це призводить до зниження температури спалаху, і тому використання присадок для цих цілей обмежене.

За кордоном замість цетанового числа використовують дизельний індекс, який для певного палива обчислюється за значенням густини і температури википання 50% палива.

В'язкість і густина

Такі показники, як в'язкість і густина визначають рівень випаровування та сумішоутворення дизельного палива. Більш густе і в'язке паливо гірше запалюється і згорає, що призводить до більшої витрати дизельного палива та задимленості вихлопних газів. Малов'язке паливо в процесі експлуатації збільшує знос деталей паливного насосу. Для зменшення зносу часто в дизельне паливо додають протизносні присадки, що частково компенсує цей недолік.

Здатність до випаровування

Сам процес згоряння дизельного палива залежить від його хімічного складу і характеризується здатністю до випаровування. Щоб спалити певну кількість палива легкого фракційного складу необхідно менше повітря, ніж для дизельного палива більш густого фракційного складу. Фракційний склад дизельного палива впливає на роботу двигунів з різним сумішоутворенням по-різному. Передкамерні і вихрові двигуни мають невелику чутливість до складу палива, тоді як двигуни з безпосереднім вприскуванням більш чутливі. Нагріті стінки передкамери двигуна сприяють сумішоутворенню. Дуже сильне полегшення фракційного складу здатне привести до збільшення більш жорсткої роботи двигуна.

Низькотемпературні властивості

Ця властивість визначає температуру, при якій дизельне паливо починає мутніти, застигати і перетворюватися на кристали. Ця властивість визначає сферу застосування та умови експлуатації дизельного палива, зокрема, кліматичні показники регіону. Так само, температурні властивості дизельного палива визначають умови, за яких можна зберігати дизпаливо на складі. На даний момент низькотемпературне паливо виробляють трьома способами.

1. Якщо в дизельному паливі знизити вміст важких фракцій, зменшиться температура кипіння палива. Для цього в таке паливо додають легкі фракції. Цей спосіб не є раціональним, так як знижується вироблення дизельного палива і зменшується температура спалахування.
2. Добавляння депресорних присадок. Ці присадки здатні знизити температуру застигання, але не температуру помутніння. Останній показник обмежує сферу застосування дизельного палива.
3. Третій спосіб, найефективніший і популярний. Температуру застигання, помутніння і фільтрування знижують завдяки певним технологіям, суть яких полягає у зміні вуглеводневого складу дизельного палива. При використанні цього способу можливе додавання важких фракцій. Завдяки цьому підвищується продуктивність дизельного двигуна. Це найпоширеніший спосіб зниження температурних характеристик дизельного палива.

Ступінь чистоти дизпалива

Чим чистіше дизельне паливо, тим якісніше і ефективніше працює двигун. Ця характеристика дизельного палива є дуже важливою. Для визначення характеристики чистоти палива використовують коефіцієнт фільтрування. Фільтрування визначають співвідношенням часу, за який паливо проходить через фільтр при певному атмосферному тиску. В основному, фільтрування дизпалива залежить від вмісту води, механічних домішок, смол і нафтенових кислот в дизельному паливі.

Вміст сірки

Від вмісту сірки в дизельному паливі залежить вміст шкідливих речовин у вихлопних газах, чим визначається екологічність палива. При вмісті сірки до 0,035% паливо вважається екологічно чистим. Зменшення кількості сірки в паливі призводить до підвищення зносу двигуна, тому, в деяких випадках в дизпаливо додають присадки, які здатні зменшити знос деталей і механізмів двигуна.

Сірчисті сполуки

Сірчисті сполуки визначають ступінь утворення нагару і впливають на знос двигуна і його корозію. Вміст сірчистих сполук регламентований.

Температура спалаху

Цей показник визначає пожежну небезпеку палива. У двигунах, які експлуатуються в закритих приміщеннях, а так само в пожежонебезпечних місцях, застосовується паливо з підвищеною температурою спалаху. Дизельне паливо загального призначення і застосування має температуру спалаху не менше 40 °С. Для палива, що застосовується в суднових і тепловозних двигунах, гірських машинах температура спалаху складає не менше 60 °С.

ЗАСТОСУВАННЯ ДИЗЕЛЬНОГО ПАЛИВА

Дизельне паливо застосовується в автотранспорті, водному та залізничному транспорті, сільськогосподарській техніці. Крім того, залишкове дизпаливо (або солярове масло) часто використовується як котельне паливо, в мастильно-охолоджуючих засобах при термічній обробці металів, а також для просочування шкір.

Щороку світовий ринок споживає по кілька мільйонів тонн дизельного палива. У Західній Європі дизпаливо особливо популярне – адже при заправці якісним дизельним паливом і регулярному догляді дизельний двигун реально здатний відпрацювати 500 000 кілометрів без капітального ремонту. Уявіть собі на секунду, яка це вигода. Дизельний двигун стає у світі дедалі популярнішими для оснащення сучасних авто. Звичайно, система живлення дизельного двигуна набагато складніша і відрізняється від системи живлення бензинового. Оскільки дизельне паливо в камеру згоряння подається під великим тиском, його кількість дуже мала, а вся схема живлення робить двигун більш дорогим. Крім того, дизельний двигун з метою збереження необхідного рівня безпеки виготовляють міцнішим, ніж бензиновий, а отже, він важчий. Проте основний плюс дизеля, особливо важливий в умовах економічної кризи – це економія палива. Справа в тому, що у дизельного двигуна ККД досягає 36% і навіть вище, у той час як у бензину ККД не досягає і 25%. Крім цього, дизельний двигун відрізняється більш високим крутним моментом. Це допомагає пересуватися в міських пробках і в пробках на трасі на холостих обертах.

ПОРАДИ

1. При застосуванні дизельного палива з низьким вмістом сірки, у зв'язку із зменшенням його змащувальних властивостей, необхідні якісні протизносні присадки.
2. Вода і сірчисті сполуки утворюють агресивне середовище, і при високому тиску в складі палива утворюється сірчана кислота. Тому необхідно своєчасно замінювати паливні фільтри, а також стежити за станом сажових фільтрів, каталізаторів і масла. Підвищений вміст води в дизельному паливі може також утворити водяну пробку в магістралі і повністю заблокувати роботу двигуна.
3. При згорянні дизельного палива утворюється вуглецевий нагар, через який поступово знижується потужність двигуна. Чим більше утворюється нагару, тим нижча якість дизпалива.
4. Термін служби паперових паливних фільтрів безпосередньо залежить від ступеня забруднення палива (наявності в дизельному паливі механічних домішок, парафінів, смолистих речовин і води).
5. У дизельному паливі можуть знаходитися і розмножуватися мікроводорості і бактерії. При активному розмноженні вони здатні заблокувати і вивести з ладу паливну систему. Однак перш ніж застосовувати засоби для знищення мікроорганізмів, необхідно переконатися, що вони не вплинуть негативно на властивості дизпалива.
6. У складі дизельного палива можуть з'явитися тверді частинки і пил. Щоб уникнути цього не слід використовувати брудну палицю або брудний інструмент як щуп. Оскільки забруднення дизпалива відбувається так чи інакше на всіх етапах транспортування – від заводу-виробника і до кінцевого споживача, необхідно регулярно мити паливний бак і, якщо це передбачено конструкцією, зливати з фільтра відстій.
7. Парафін, що знаходиться в складі солярки, погіршує згоряння і засмічує систему живлення двигуна. Категорично не рекомендується додавати в солярку спирт для розчинення парафіну. Спирт погіршує змащувальну здатність (хоча при цьому збільшує цетанове числа дизпалива). Крім того, подібна суміш вибухонебезпечна!
8. Не рекомендується використовувати суміш літнього та зимового палива, а також літнє дизпаливо в холодну пору року. Додавання в літнє дизельне паливо гасу або бензину не дає особливого ефекту, але значно погіршує якість палива.
9. Не рекомендується в холодну пору року утеплювати двигун, особливо тканинними матеріалами. При справній системі охолодження, заповненій антифризом, можна не утеплювати і радіатор. Тканина ж на двигуні поступово просочується паливом і здатна стати причиною пожежі.
10. Якщо на АЗС Вам продали неякісне паливо (а також, наприклад, замість зимового – суміш зимового та літнього), Вам слід зв'язатися з управлінням із захисту прав споживачів. Неякісне продане паливо Вам необхідно буде доставити для проведення перевірки в лабораторію. Також у присутності свідків проводиться контрольний відбір палива на АЗС, на якій Вам продали неякісний товар.