* Оксид вуглецю – со; оксиди азоту – no, no2, n2o4, n2o5, які позначають сумарно nOx; оксиди сірки – so2, so3; сірчаний газ – h2s; альдегіди – акролеїн – ch2cho; сажа – с; бенз--пирен – с20н12.

збільшення захворювань органів дихання людей. До високотоксичних речовин у відпрацьованих газах дизелів належить бенз--пірен, вміст якого різко збільшується у випадках неповного згоряння палива (наявність "хвоста" за дизелем). Бенз--пірен спричинює онкологічні захворювання.

З метою зменшення димності відпрацьованих газів до дизельного палива при необхідності додають протидимні присадки. Протидимні присадки – це, переважно, сполуки кальцію, барію, марганцю та інших елементів. Але такі присадки спроможні підсилювати нагароутворення в камері згоряння, в зоні поршневих кілець. Оцінюючи ефективність протидимних присадок, слід враховувати також їх негативну дію.

У зв'язку з тим, що в дизелях немає примусового запалювання робочої суміші, суттєву роль в оцінці якості дизельного палива відіграє температура самозаймання, тобто та нижча температура, при якій воно загоряється без стороннього джерела вогню. Для займання палива без примусового запалювання необхідно, щоб температура, при якій самозаймається розпилене паливо, була нижчою від температури, яка розвивається при стисненні повітря в циліндрі двигуна. Паливо, яке має високу температуру самозаймання, не може використовуватись для дизелів.

Паливо, що надходить у циліндри двигуна, спалахує не відразу, минає деякий час, поки воно починає горіти. Час від початку подачі палива до його самозаймання називається періодом затримки самозаймання.

Таким чином відбувається двостадійне самозаймання палива, яке має місце в більшості випадків у дизелях, і при цьому період затримки самозаймання складається з періоду затримки холодного полум'я і другого періоду затримки. Загальний період затримки можна поділити на час, який витрачається на проходження фізичних процесів (розпилювання палива та його випаровування, змішування парів з повітрям), і час, необхідний для хімічних реакцій (передполуменеві реакції і формування осередків самозаймання).

У момент, коли починається горіння палива, більша частина палива, яка надійшла на той момент, встигає випаруватись і процес горіння охоплює все нові порції паливоповітряної суміші. Паливо продовжує подаватись форсункою у камеру згоряння, де воно інтенсивно перемішується з повітрям, випаровується і швидко згоряє. Подане паливо в основному запалюється за рахунок змішування з гарячими продуктами згоряння того палива, яке надійшло у циліндр першим у період затримки самозаймання. В результаті швидкого згоряння палива тиск у циліндрі значно підвищується. В цей період виділяється основна кількість теплової енергії циклічної подачі палива (до 70%), подача палива форсункою продовжується, тиск підвищується і досягає максимального значення в циліндрі.

При великій затримці самозаймання (великому значенні періоду затримки самозаймання) паливоповітряної суміші у циліндрі дизеля накопичується і зразу згоряє велика частина палива. Це призводить до різкого зростання тиску на кожний градус повороту колінчастого вала і буде мати місце так звана "жорстка" робота двигуна.

Зовнішні ознаки жорсткої роботи дизеля ідентичні детонаційному згорянню палива в бензинових двигунах: прослуховується характерний металевий стук за рахунок ударної хвилі на поршень двигуна. Стуки в дизелі супроводжуються вібрацією та перегріванням поршня і головок циліндра. Хоча зовнішні ознаки детонації в бензиновому двигуні і жорстка робота дизеля ідентичні, причини їх виникнення різні. Фактори, що викликають або підсилюють детонацію в бензинових двигунах, ліквідують або зменшують жорстку роботу дизеля (хімічний склад повітря та інш.).

На процес згоряння палива, період затримки самозаймання найбільше впливає якість палива, його хімічний та фракційних склад. В таблиці наведені температури самозаймання деяких сполук. Найнижчі температури самозаймання мають н.парафінові вуглеводні. Чим вища їх молекулярна маса, тим нижча температура самозаймання. Найвищі температури самозаймання мають ароматичні вуглеводні.

Таблиця. Температури самозаймання вуглеводнів (у повітрі)

Вуглеводень	Формула	Температура, 0С
		кипіння	самозаймання
Парафінові: н.Гексан н.Декан н.Гексадекан (цетан) Ізооктан (2,2,4-три-метилпентан) Нафтенові: Метилцикло-пентан Пропилцикло-пентан Ароматичні: Бензол о-Ксилол м-Ксилол п-Ксилол -Метилнафта- лін	С6Н14 С10Н22 С16Н34 С8Н18 С6Н12 С8Н16 С6Н6 С8Н10 С8Н10 С8Н10 С11Н10	68,7 174,1 286,5 99,2 71,8 130,9 80,1 144,4 139,1 138,4 244,7	500 252,8 235 529,4 468,9 285 720 591,7 688,9 690,6 565,6

Хімічний склад бензину для бездетонаційного згоряння і дизельного палива для забезпечення м’якої роботи має прямо протилежний характер. Сполуки з високими температурами самозаймання є бажаними компонентами бензинів для попередження самозаймання: щоб не спалахували, доки вони не будуть примусово підпалені іскрою чи полум'ям палива, що вже горить. До цих сполук відносяться ароматичні та ізопарафінові вуглеводні. Сполуки з низькими температурами самозаймання є бажаними компонентами дизельних палив, щоб при згорянні вони забезпечували невеликий період затримки самозаймання. Це - нормальні парафінові та нафтенові вуглеводні з боковими н.парафіновими ланцюгами.

Для оцінки самозаймання палив введений умовний показник - цетанове число, яке вказує на швидкість підвищення тиску при згорянні рідкого палива в поршневих двигунах із займанням паливоповітряної суміші від температури стисненного повітря. Для визначення цетанового числа прийняті еталонні палива, із згорянням яких у різних співвідношеннях порівнюють згоряння палива, для якого визначають значення цетанового числа. Як еталонні палива вибрані н.парафіновий вуглеводень - н.цетан (н.гексадекан), який має дуже малий період затримки самозаймання, і його цетанове число умовно прийнято за 100, та ароматичний вуглеводень - -метилнафталін, який має великий період затримки самозаймання, і його цетанове число умовно прийнято за 0. Суміш н.цетану і -метилнафталіну в різних співвідношеннях має неоднакове самозаймання.

Цетанове число дизельного палива визначають порівнянням самозаймання дизельного палива із самозайманням штучної суміші н.цетана з -метилнафталіном. Запускають двигун на паливі, що досліджується, і зміною ступеня стиснення досягають умов, щоб самозаймання палива почалося точно у в.м.т., тобто період затримки самозаймання дорівнював 13⁰. Далі підбирають таку суміш н.цетану і -метилнафталіну, яка б при тому ж ступені стиснення займалась точно у в.м.т., тобто мала б такий же період затримки самозаймання - 13⁰, як і паливо, що досліджують.

Цетановим числом називається процентний (об’ємний) вміст н.цетану в суміші з -метилнафталіном, яка за самозайманням аналогічна паливу, що досліджується. Наприклад, якщо паливо, що досліджується, має цетанове число 52, це значить, що за самозайманням воно еквівалентне штучній суміші еталонних палив, що містить 52% н.цетана і 48% -метилнафталіну.

Цетанове число палива залежить від його хімічного складу. Н.парафінові вуглеводні мають найвищі цетанові числа (табл.). Ароматичні вуглеводні самозаймаються при високих температурах і мають найменші цетанові числа.

Таблиця. Цетанові числа вуглеводнів

Вуглеводень	Клас вуглеводню	Цетанове число
н.Гексан н.Декан н.Додекан н.Гексадекан (н.цетан) н.Октадекан Метилциклогексан Дициклогексан Толуол н.Гексилбензол -Метилнафталін	н.Парафіновий н.Парафіновий н.Парафіновий н.Парафіновий н.Парафіновий Нафтеновий Нафтеновий Ароматичний Ароматичний Ароматичний	48 76,9 87,6 100 102,6 20 47,4 -5 27 0

Збільшення вмісту ароматичних вуглеводнів у дизельному паливі веде до погіршення його самозаймання, тобто до зниження цетанового числа. Цетанове число залежить також від фракційного складу: чим нижче температури кипіння палива, тим менше цетанове число. Так, наприклад, фракції, що отримані з однієї нафти і містять значну кількість н.парафінових вуглеводнів, з температурами кипіння в межах 200⁰-250⁰ С і 250⁰ – 300⁰ С мають цетанові числа 45 і 60 відповідно.

Чим нижче цетанове число палива, тим жорсткіша робота двигуна. Під час жорсткої роботи дизеля спостерігається підвищене зношування корінних підшипників колінчастого вала, особливо вкладишів, за рахунок ударної хвилі на них; пригоряють і деформуються, а іноді ламаються, поршневі кільця; збільшується прорив газів в оливний картер; підвищуються витрати палива і оливи, а також димність і токсичність відпрацьованих газів. Жорстка робота дизелів різної конструкції спостерігається при різному значенні інтенсивності підвищення тиску. М’яка робота дизеля забезпечується підвищенням тиску на 0,25...0,5 МПа, а жорстка - на 0,6...0,9 МПа на кожний градус повороту колінчастого вала. При більшому наростанні тиску робота дизеля буде дуже жорсткою.

Жорстку роботу двигуна можна попередити або ліквідувати конструктивними або експлуатаційними методами, наприклад, збільшенням ступеня стиснення, наддувом, додаванням до палива сполук, що зменшують період затримки самозаймання. Деякі нітрати, альдегіди, кетони, пероксиди та інші сполуки зменшують температуру самозаймання. Додавання до дизельного палива з цетановим числом 39,І ізопропилнітрату, н.гептилнітрату або пероксиду бутила у кількості 1,5% збільшує цетанове число палива на 17,9; 14,8 та 20,2 одиниць відповідно. При додаванні до палива з цетановим числом 42 ацетилпероксиду чи пероксиду тетраліна у кількості 0,5% цетанове число його підвищується на 9 та 8 одиниць відповідно.

Сучасні товарні дизельні палива, як правило, відповідають вимогам конструктивних особливостей дизелів щодо значення цетанового числа. Для сучасних автотракторних дизелів, дорожньо-будівельної та іншої техніки необхідні палива з цетановими числами 45... 56, що забезпечують м’яку роботу двигуна. Однак підвищення цетанових чисел вище 56 не впливає суттєво на поліпшення роботи дизеля, а питомі витрати палива збільшуються. Це пояснюється тим, що при високих цетанових числах період затримки самозаймання дуже малий і згоряння відбувається біля розпилювача форсунки. Повітря, що знаходиться у віддалених від форсунки місцях, не бере участі у процесі згоряння. Тому має місце неповне згоряння палива, що веде до його перевитрат, підвищення токсичності та димності відпрацьованих газів і до перевитрат оливи. Підвищення цетанового числа палива веде до його подорожчання. Літні дизельні палива завжди мають більш високі значення цетанового числа порівняно з зимовими, виготовленими з однієї нафти, бо в складі літніх палив є більша кількість парафінових вуглеводнів.

З метою економії нафтових дизельних палив до них можна додавати рослинні олії чи тваринні жири, використання яких відомо давно. Як добавку до дизельного палива можна використовувати такі рослинні олії як соєву, рапсову, бавовняну, соняшникову, кукурудзяну та ін., а також до 20% баранячого чи іншого тваринного жиру.

Особливістю рослинних та тваринних жирів є наявність в них від 9,4 до 12,5% кисню. Природні рослинні олії та тваринні жири складаються з гліцеридів, тобто із складних ефірів трьохатомного спирту - гліцерину і різних органічних кислот. При зберіганні олії та жири стають згірклими під дією світла та повітря, набувають неприємного запаху та смаку. При одержанні “сирої” олії з рослин вона має у своєму складі різні домішки, "липкі" компоненти, від яких треба позбутися очистками. Як добавку до дизельного палива використовують оброблену спеціальними речовинами олію. Для запобігання псуванню рослинних олій та тваринних жирів у складі палива, суміші готують перед використанням без тривалого зберігання. Такі суміші використовують переважно влітку.

Добавка спиртів до дизельних палив показала зменшення токсичності відпрацьованих газів. Економії палива при цьому немає. З добавками спиртів до палив збільшується корозія. Спирти зменшують цетанове число палив.