Прокачування палива

Система живлення дизеля у загальному вигляді складається з паливного бака, паливопідкачувального насоса, фільтрів грубої та тонкої очистки, паливного насоса високого тиску (ПНВТ) та форсунок. З бака паливо за допомогою паливопідкачювального насоса подається через фільтри до ПНВТ і під високим тиском прокачується через форсунки до камери згоряння.

Прокачування палива, робота ПНВТ, зношення прецизійних пар насоса високого тиску, для яких паливо одночасно є мастильним матеріалом, тонкість розпилювання і повнота згоряння палива, його витрати, склад відпрацьованих газів значною мірою залежить від в’язкості палива.

Розрізняють в’язкість динамічну і кінематичну; для високов’язких нафтопродуктів визначають умовну в’язкість. Переведення умовної в’язкості в кінематичну див.додаток 3. Динамічна в’язкість (коефіцієнт динамічної в’язкості) – це відношення діючого дотичного напруження до коефіцієнта швидкості. Вона є мірою опору течії. Динамічна в’язкість  (Пас) обчислюється як добуток кінематичної в’язкості  і її густини  при тій самій температурі.

Кінематична в’язкість – це відношення динамічної в’язкості до густини при тій самій температурі, є мірою опору рідини течії під впливом гравітаційних сил. У СІ одиницею кінематичної в’язкості є квадратний метр на секунду (м²/с). На практиці користуються меншою одиницею: 1 мм²/с =10^-6м²/с; допускається застосовувати сантистокс (1 сСт = 1 мм²/с).

Визначають кінематичну в’язкість скляними віскозиметрами. Сутність методу визначення кінематичної в’язкості ньютонівських рідин, тобто таких, у яких напруження зрушення пропорційне швидкості деформації, полягає у вимірюванні часу витікання визначеного об’єму рідини, що досліджується, під впливом сили тяжіння.

В’язкість дизельних палив не є величиною постійною, вона змінюється із зміною температури (табл.). Для дизельних палив в’язкість визначають при температурі 20⁰С. Паливо з дуже великою в’язкістю може спричинити перебої в подачі його внаслідок опору при протіканні по системі живлення. Критичні значення в’язкості, при яких мають місце ускладнення в подачі палива в циліндри, не однакові для різних елементів системи живлення.

Таблиця. Залежність в’язкості дизельних палив від температури

Марка палива	Кінематична в’язкість, мм2/с, при температурі, 0С
	+ 20	0	- 10	- 20
Літня Зимова	6,36 4,26	12,92 8,36	20,59 12,43	50,92 20,60

В'язкість, густина, поверхневий натяг палива впливають на тонкість розпилювання, повноту згоряння та витрати палива. Чим менше значення цих показників, тим краще розпилювання, тим меншого діаметру краплинки утворюються при розпилюванні палива, тим краще випаровування. Але при цьому зменшується далекобійність струменю (якщо паливо подається в циліндри форсункою), тому що маленькі краплинки мають малий запас кінетичної енергії. Спостерігається нерівномірність горючої суміші, неповнота згоряння і перевитрати палива за рахунок недовикористаного кисню. Із зниженням в'язкості погіршуються мастильні властивості.

З підвищенням в'язкості палива глибина проникнення струменя збільшується, тому що утворюються краплі великого діаметра, поліпшується однорідність горючої суміші. Але при цьому погіршується випаровування палива, повнота його згоряння. Це провокує перевитрати палива, втрату потужності, підвищення димності і токсичності відпрацьованих газів. Оптимальні значення в'язкості дизельних палив, які необхідні для певного двигуна, залежать від конструкційних особливостей паливного насоса, камери згоряння, а також сезонності використання.

Пуск та нормальна робота дизелів при низьких температурах оточуючого повітря залежать від низькотемпературних властивостей, які характеризуються температурами помутніння і застигання, граничною температурою фільтрованості. Дизельні палива мають різні низькотемпературні властивості залежно від їх хімічного складу. Палива, які містять багато нафтенових і ароматичних вуглеводнів, з охолодженням втрачають свою рухомість при температурах -55...-60⁰С. Палива, що складаються з великої кількості н.парафінових вуглеводнів, мають погані низькотемпературні властивості внаслідок кристалізації парафінів навіть при позитивних температурах. Кристали парафінів забивають систему живлення двигуна, особливо паливні фільтри, утворюючи на них тоненьку парафінову плівку, і при цьому порушують, а частіше припиняють подачу палива.

Температурою помутніння називають температуру, при якій змінюється фазовий склад палива, тому що поряд із рідкою фазою з'являється тверда. При цьому паливо втрачає свою прозорість внаслідок виділення мікроскопічних кристалів парафіну і льоду (якщо у паливі є вода), При помутнінні паливо не втрачає рухомості. Розміри кристалів такі, що вони проходять через елементи фільтрів грубої очистки і не проходять через елементи фільтрів тонкої очистки, утворюючи на них тонку парафінову плівку. За рахунок відкладення парафінових кристалів у системі живлення можливе порушення подачі палива під час пуску та прогрівання дизеля.

Із подальшим зниженням температури кристали парафіну починають зрощуватись, утворюючи просторову решітку, всередині якої знаходиться рідка фаза палива. При температурі застигання кристалічна решітка настільки зміцнюється, що паливо втрачає текучість, подача такого палива неможлива. Температура, при значенні якої паливо втрачає рухомість, називається температурою застигання. Між температурою помутніння і застигання є розрив у 8...20⁰С залежно від хімічного складу палива. Температура повітря, при якій можлива експлуатація дизельного палива, повинна бути приблизно на 3⁰...5⁰С вище від температури помутніння для запобігання порушень у подачі палива в двигун. Це стосується палив без присадок-депресаторів. При температурах повітря, нижчих за температуру помутніння палива, що не має в своєму складі депресаторів, можливе його прокачування, якщо паливний фільтр розташований у підкапотному просторі. Можливість прокачування палива по системі живлення при низьких температурах повітря характеризується граничною температурою фільтрованості.

Марка дизельного палива (літнє чи зимове) визначається у відповідності до низькотемпературних властивостей: температури застигання та граничної температури фільтрованості.

Використання літнього палива в зимовий період провокує перебої в роботі двигуна, іноді робить подачу палива неможливою. При відсутності методів підігрівання, прогрівання тощо до літнього палива з метою покращення низькотемпературних властивостей, як виняток, в умовах експлуатації можлива добавка більш легкого палива. В таблиці наведена зміна низькотемпературних властивостей дизельного палива літнього з граничною температурою фільтрованості мінус 6⁰С при добавці гасу та бензину.

Таблиця. Зміна низькотемпературних властивостей літнього дизельного палива при добавці легких палив (гасу та бензину)

Температура, 0С	Дизельне паливо	Добавка легкого палива, % об.
		Реактивного, ТС-І					Бензину, А-76
		10	20		30	80	10		20		30	80
Застигання Помутніння Фільтрованості (гранична)	-12 -5 -6	-15 -5 -6	- -20 -7	-20 -10 -7		-44 -21 -25	-15 -6 -6	-19 -7 -10		-22 -9 -13			-49 -25 -26

Як видно з таблиці, для одержання суміші палив з граничною температурою фільтрованості мінус 25⁰С необхідно додати велику кількість легкого палива - до 80%. Така кількість добавки недопустима, бо призводить до погіршення мастильних властивостей (особливо при добавці бензину, який не має мастильних властивостей, а може використовуватись, навпаки, для видалення мастильного матеріалу з металевих поверхонь), жорсткої роботи двигуна та дуже швидкого зношування деталей двигуна і паливної апаратури, збільшення витрат палива і оливи, підвищення димності та токсичності відпрацьованих газів. Тому додавати бензин до дизельних палив не можна.

З метою покращення низькотемпературних властивостей дизельного палива в умовах експлуатації можлива добавка низькозастигаючого гасу (реактивного палива): при температурах повітря до мінус І5⁰С можна додавати до 10% гасу, при нижчих температурах повітря - до 20...25%об. Використання технічного, освітлювального гасу для цієї мети недопустиме, тому що мають погані низькотемпературні властивості, зокрема, температура помутніння складає мінус 12...мінус 15⁰С. При добавці 25% низькозастигаючого гасу можна досягти депресії (зниження) температури застигання дизельного палива на 8...10⁰С. Із зниженням температури застигання дизельного палива одночасно полегшується фракційний склад та зменшується температура спалаху суміші дизельного палива з гасом. (табл.) порівняно з показниками якості дизельного палива без такої добавки.

Таблиця. Показники якості дизельного палива літнього з добавкою гасу