Рекомендуемые марки топлива в различных климатических зонах

Климатическая зона	Сезон	Среднемесячная температура, °С	Марка топлива
Холодная	Зима Лето	от-50 до-15 от-30 до-15 от +2 и выше	А 3 Л
Умеренная	Зима Лето	от -20 и выше от +8 и выше	3 л
Теплая влажная	Зима Лето	от +4 до +6 от +22 до +23	л л
Жаркая	Зима Лето	от-15 до+4 от +25 до +32	3 л

Таблица 5

Пропорции смеси дизельного топлива с керосином

Температура	Дизельное топливо,	Керосин,
воздуха, °С	% по объему	% по объему
до-20	60Л	40
от-20 до-30	40Л	60
от-20 до-30	753	25
от-30 до -40	403	60
ниже - 40	203	80

Смесь дизельного топлива с керосином должна приготовляться в специальных емкостях с использованием хорошо отстоявшегося топлива. Приготовление смеси непосредственно в баках лесных машин во избежание отказов топливной аппаратуры категорически запрещается.

3.1.3.1 Требования, предъявляемые к качеству дизельного топлива

Дизельные двигатели по сравнению с карбюраторными имеют ряд преимуществ: высокую экономичность, применение в качестве топлива более широкие фракции нефти, большую надежность и долговечность в эксплуатации.

Практически на всех современных лесотранспортных и лесопромышленных машинах установлены дизельные двигатели.

Качество дизельного топлива характеризуют: испаряемость, воспламеняемость, прокачиваемость, вязкость, температура помутнения, механические примеси.

Испаряемость. Испарение дизельного топлива начинается сразу после его впрыска в камеру сгорания двигателя. Весь процесс испарения дизельного топлива и образование горючей смеси происходит непосредственно в цилиндре двигателя за очень малый промежуток времени. На приготовление горючей смеси в дизельном двигателе отводится в 10 раз меньше времени, чем в карбюраторном двигателе, и в то же время в дизельном двигателе есть возможность использовать более тяжелые топлива с худшей испаряемостью.

Это объясняется тем, что в дизельных двигателях хорошо распыленное топливо впрыскивается в воздух, нагретый за счет сжатия до 500…600 ⁰С, такие условия обеспечивают интенсивный прогрев и испарение капель топлива.

Процессы испарения топлива и смесеобразования в дизельном двигателе зависят от его вязкости, плотности, фракционного состава, давления насыщенных паров, поверхностного натяжения, способности паров топлива диффундировать в окружающую среду, скрытой теплоты испарения, теплоемкости.

Увеличение вязкости топлива ведет к ухудшению распыливания и его испарению, причем они догорают в ходе также расширения (рабочего хода), снижая экономичность двигателя и повышая дымность отработавших газов.

С другой стороны, топливо с малой вязкостью также ухудшают процесс смесеобразования. При распыливании такого топлива образуются мелкие его капли, скорость которых в плотном воздухе камеры сгорания быстро падает. При самовоспламенении смеси образуется укороченный факел, который не охватывает весь объем камеры сгорания. В результате чего не весь воздух участвует в процессе смесеобразования, от чего возникает избыток топлива, и неполное его сгорание в той части камеры сгорания, которая находится около форсунки.

Плотность дизельного топлива влияет на смесеобразование примерно так же, как и его вязкость.

С повышением плотности дизельного топлива увеличивается дальнобойность факела, снижается экономичность двигателя, растет дымность отработавших газов.

Плотность дизельного топлива для быстроходных дизельных двигателей должна быть в пределах 820…860 кг/м³.

Важной характеристикой для распыления дизельного топлива является его поверхностное натяжение: размер капель топлива прямо пропорционален величине его поверхностного натяжения. С утяжелением фракционного состава дизельного топлива, с повышением его плотности поверхностное натяжение увеличивается. Его величина для дизельного топлива находится в пределах 0,027…0,030 н/м.

Поверхностное натяжение зависит от содержания в дизельном топливе поверхностно-активных веществ, таких, как смолистые, сернистые и другие соединения. Чем выше содержание таких веществ, тем больше поверхностное натяжение на границе с воздухом. Хорошо очищенные, малосернистые дизельные топлива имеют минимальные значения поверхностного натяжения и обеспечивают хорошее распыливание и смесеобразование.

Фракционный состав дизельного топлива оценивают также, как и фракционный состав бензина; температура выкипания 50 % (объема) и конца кипения топлива. За конец кипения принимают температуру выкипания 96 % (объема) топлива. Существуют различия в значении отдельных температур выкипания для оценки эксплуатационных свойств дизельного топлива и бензина. Так, пусковые свойства дизельного топлива характеризуется лишь температурой выкипания 50 % объема. Применение очень легких топлив при низких температурах воздуха не облегчает, а наоборот затрудняется пуск дизельного двигателя. Это связано с тем, что на испарение большого количества легких фракций дизельного топлива затрачивается тепло, вследствие чего снижается температура конца сжатия, и скорость протекания предпламенных реакций уменьшается.

Высокая температура выкипания 90 и 96 % объема топлива свидетельствуют о присутствии тяжелых фракций, которые могут ухудшить смесеобразование и тем самым снизить экономичность дизельного двигателя и увеличить дымность отработавших газов.

Воспламеняемость. Характеристикой воспламеняемости дизельного топлива служит температура самовоспламеняемости топливовоздушной смеси. Чем ниже значение этого показателя, тем легче и быстрее самовоспламеняется топливо, тем легче работа двигателя.

Температура самовоспламенения как физико-химическая характеристика дизельного топлива зависит от его группового химического состава.

Из трех основных групп углеводородов, встречающихся в дизельных топливах, наиболее высокой температурой самовоспламенения обладают ароматические углеводороды (арены), а самой низкой алкановые (парафиновые). Нафтеновые углеводороды (цикланы) занимают среднее положение между аренами и алкановыми.

Условным показателем самовоспламеняемости дизельного топлива является цетановое число (ЦЧ), оно зависит от содержания и строения углеводородов, входящих в состав топлива. Наибольшее цетановое число имеют соединения нормального строения; углеводороды с одной или несколькими боковыми цепями обладают меньшим цетановым числом.

Товарные дизельные топлива должны иметь цетановое число в пределах ЦЧ=40…50. Применение дизельного топлива с цетановым числом ниже 40 обычно приводит к «жесткой» работе двигателя и повышенному износу кривошипно-шатунного механизма. Повышение цетанового числа выше 50 также нецелесообразно, т.к. возрастает удельный расход топлива, вследствии уменьшения полноты сгорания.

Прокачиваемость. На прокачиваемость дизельного топлива влияют его вязкость, температура помутнения и застывания.

Вязкость. В современных дизельных двигателях топливо к форсункам подают и дозируют насосы высокого давления плунжерного типа (ТНВД). Вязкость дизельного топлива, должна быть такой, чтобы обеспечить минимальное подтекание дизельного топлива через зазоры и смазку прецезионных пар топливного насоса. Поэтому ограничивается минимально допустимый уровень вязкости дизельного топлива.

Дизельное топливо с высоким уровнем вязкости имеет неудовлетворительные низкотемпературные свойства, и его применение при отрицательных температурах воздуха может затруднить подачу топлива в двигатель.

Температура помутнения. В составе дизельного топлива может содержаться достаточно большое количество углеводородов с высокой температурой плавления – это, в первую очередь, алканы нормального строения.

При понижении температуры высокоплавкие углеводороды выпадают в виде кристаллов парафина, и топливо мутнеет, что вызывает опасность забивки фильтров очистки топлива парафином. Поэтому температура помутнения дизельного топлива должна быть ниже температуры применения.

Температура застывания. При дальнейшем снижении температуры воздуха, кристаллы парафина в помутневшем топливе начинают сращиваться, образуя пространственную решетку, в ячейках которой остаются жидкие углеводороды, топливо теряет подвижность и застывает. Температура застывания дизельного топлива – это величина условная и служит критерием для определения условий его применения.

Механические примеси. Во время перевозки, хранения и использования в дизельном топливе накапливаются загрязняющие примеси. размеры таких примесей достигают 50…60 мк. Наличие механических примесей в дизельном топливе приводит к абразивному изнашиванию деталей двигателя, снижению давления впрыска, ухудшению качества распыливания и как следствие к ухудшению смесеобразования.

Присутствие в топливе механических примесей оценивается коэффициентом фильтруемости, показывающим отношение времени фильтруемости последних двух миллилитров ко времени фильтрования первых двух миллилитров дизельного топлива. Для товарных топлив коэффициент фильтруемости не должен превышать трех пунктов.

Предел фильтрации (CFPP). Пригодность дизельного топлива для использования при низких температурах оценивается пределом фильтрации. Таким образом, предел фильтрации – механическая характеристика, характеризующая температуру воздуха, при которой происходит остановка движения дизельного топлива через фильтр тонкой очистки дизельного двигателя.

Европейский стандарт EN590 регламентирует показатель CFPP для шести (А, В, С, Д, Е, F) классов дизельных топлив, в зависимости от климатической зоны и времени года.

Основные показатели качества дизельного топлива приведены в таблице 6.

Таблица 6