Требования к качеству дизельных топлив

Дизельные топлива должны отвечать следующим требованиям: бесперебойно поступать в цилиндры при любых температурах и обеспечивать легкий пуск двигателя;

хорошо распыливаться и обеспечивать хорошее смесеобразование в цилиндрах двигателя;

образовывать минимальное количество нагара и отложений, а также не вызывать коррозии и коррозионных износов деталей, соприкасающихся с ним и продуктами его сгорания.

Рабочий процесс в дизельных двигателях отличается от рабочего процесса в карбюраторных двигателях: в дизелях топливо смешивается с воздухом непосредственно в камере сгорания и при этом отсутствует принудительное зажигание рабочей смеси. Особенности смесеобразования и воспламенения и обусловливают отличие роли и значения некоторых показателей дизельных топлив от бензинов.

Рассмотрим схему системы питания дизельного двигателя, приведенную на рис. 3.1.

Топливо заливается в бак 2 через горловину 1 с мелкой фильтрующей сеткой. С помощью подкачивающего насоса 4 оно последовательно прогоняется сквозь фильтры грубой 3 и тонкой 6 очистки, освобождаясь в результате от самых мелких примесей и даже смолисто-асфальтовых веществ, а затем поступает в топливный насос 5, секции которого под высоким давлением по трубопроводу 8 нагнетают топливо к форсункам 9. В определенные моменты и при высоком давлении (до 150 МПа) форсунки впрыскивают топливо в камеру сгорания 10, где находится

 

Рис. 3.1. Схема системы питания дизельного двигателя:

1 — горловина бака; 2 — бак; 3 — фильтр грубой очистки; 4 — подкачивающий насос; 5 — топливный насос; 6— фильтр тонкой очистки; 7— воздухоочиститель; 8 — трубопровод; 9 — форсунка; 10 — камера сгорания; 11 — глушитель

 

сжатый поршнем цилиндра и нагревшийся от давления 3...7 МПа до значительной температуры (500... 800 °С) воздух, предварительно тщательно очищенный в воздухоочистителе 7. Здесь топливо испаряется, нагревается до температуры самовоспламенения, перемешивается с горячим воздухом и сгорает.

Продукты сгорания выходят через выпускную трубу и глушитель П. Высокая степень очистки воздуха и топлива необходимы для обеспечения надежной и долговечной работы дизельного двигателя.

Дизельные двигатели имеют следующие преимущества по сравнению с карбюраторными: высокую экономичность; использование в качестве топлива более дешевых и доступных фракций нефти; большую пожаробезопасность; лучшую приемистость и возможность перехода на работу с нагрузкой без полного прогрева; более высокую надежность и долговечность в эксплуатации и др., что обусловливает их широкое применение.

В настоящее время практически на всех тракторах, комбайнах, многих мощных автомобилях, некоторых легковых автомобилях и автобусах установлены дизельные двигатели.

Процесс смесеобразования в дизелях в значительной степени предопределяет протекание рабочего процесса, а следовательно, его эффективность и экономичность. Большое влияние на протекание процесса смесеобразования оказывают вязкость и фракционный состав дизельного топлива.

Вязкость дизельных топлив

Вязкость является показателем, определяющим прокачиваемость дизельного топлива по системе питания двигателя. Топлива с чрезмерно высокой вязкостью оказывают значительное сопротивление при движении по трубопроводу, через фильтр, отверстия форсунок и т.д.

При использовании же дизельных топлив с очень низкой вязкостью ухудшается смазывание деталей насоса высокого давления и нарушается дозировка подачи вследствие возрастающего его просачивания через зазоры между плунжером и гильзой того же насоса.

Кроме того, от вязкости существенно зависит качество распыливания топлива при его впрыске в цилиндры (рис. 3.2). Из высоковязкого топлива капли получаются крупными, а факел, образующийся из них, — с излишне большой дальнобойностью, что приводит к замедленному их испарению и частичному оседанию на днище поршня и стенках камеры сгорания. При этом наступает нарушение процесса горения, сопровождающееся понижением КПД двигателя, увеличением образования количества нагара на деталях камеры сгорания и другим неприятностям.

 

Рис. 3.2. Конусы распыливания и образующиеся факелы высоковязкого (а) и маловязкого (б) дизельного топлива

При чрезмерно низкой вязкости топлива капли при распыливании получаются очень мелкими, дальность их полета настолько уменьшается, что они концентрируются и сгорают в основном в непосредственной близости от форсунок. В этом случае возможны перегрев и деформация форсунок, а также неполное использование воздуха, находящегося в наибольшем удалении от них.

Вязкость дизельного топлива так же, как и других нефтепродуктов, зависит от температуры: с ростом температуры она понижается, а при ее падении увеличивается.

Лучшими свойствами обладает топливо с вязкостью 2,5...4,0 мм²/с при 20 ˚С, но чем выше вязкость при 20 ˚С, тем значительнее ее изменение при понижении температуры. Поэтому в стандартах на отечественные дизельные топлива вязкость устанавливается при 20˚С в зависимости от их марки (т.е. условий применения): для летних 3,0...6,0 мм²/с; для зимних 1,8...5,0 мм²/с; для арктических 1,5...4,0мм²/с.