3.14. Дизельное топливо

В дизелях, в отличие от карбюраторных двигателей, не применяют искровое зажигание, и топливно-воздушная смесь зажигается вслед­ствие самовоспламенения при сжатии. Поэтому для дизелей целесо-

281

образно использовать топливо со сравнительно низкой температурой самовоспламенения, т.е. углеводороды того строения, которое наиме­нее желательно при использовании топлива в карбюраторных двига­телях с искровым зажиганием. Иными словами, для дизелей оптималь­ным горючим являются парафины нормального строения с большим числом групп СН₂, а также циклические и ароматические углеводо­роды с большими боковыми парафиновыми цепями и, соответствен­но, большим числом групп СН₂.

Дизельные топлива для быстроходных транспортных дизелей дол­жны удовлетворять следующим эксплуатационным требованиям: об­ладать необходимой воспламеняемостью, т.е. обеспечивать легкий за­пуск двигателей как в летних, так и в зимних условиях, плавное и полное сгорание при малом значении периода задержки воспламене­ния; иметь оптимальный фракционный состав и вязкость, обеспечи­вающие необходимые распыление и испаряемость топлива; обладать хорошими низкотемпературными свойствами; не содержать коррози-онно-активных продуктов, смолистых соединений, механических при­месей и воды.

Кроме того, это топливо не должно вызывать стуков и жесткой ра­боты дизеля, образовывать сажу, дымный выпуск, нагар и отложения в камере сгорания, в цилиндрах, на поршнях и в выпускном тракте, оно должно хорошо прокачиваться по топливной системе независимо от температуры наружного воздуха, обеспечивать необходимую смаз­ку топливной аппаратуры, не образовывать смолистых и лаковых от­ложений на узлах распылителей.

Качество сгорания дизельного топлива определяют также скорость воспламенения в цилиндре и испаряемость. К свойствам, влияющим на систему подачи топлива, относятся: вязкость, коксуемость, температу­ры застывания и вспышки, зольность, содержание водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды.

Влияние содержания серы. Сера входит в состав дизельного топ­лива в виде элементарной серы или в виде различных соединений. Наиболее активным соединением серы является сероводород, вызы­вающий коррозию металлов. Его сернистые соединения, входящие в состав топлива, при сгорании образуют окислы SO₂ (сернистый газ) и SO₃ (серный ангидрид), которые могут способствовать коррозии. Кон­денсация влаги из продуктов сгорания, содержащих SO₂ и SO₃, при-

282

водит к появлению кислоты, что способствует развитию электрохи­мической коррозии. Наиболее вероятна коррозия в результате конден­сации влаги зимой при низких температурах.

Результаты использования одного и того же сернистого топлива в разных двигателях показывают, что коррозионный износ деталей в зна­чительной мере зависит от конструкции двигателя и условий эксплуа­тации (нагрузка, характер переменного режима, число пусков и остано­вок, температура охлаждающей воды и т.д.).

Работа двигателей на сернистом дизельном топливе сопровожда­ется некоторым ростом отложения нагара на поршнях, в канавках пор­шней, а также в выпускной системе, причем этот нагар имеет повы­шенную кислотность.

Применение сернистого дизельного топлива оказывает влияние также на изменение качества смазки при работе двигателя. При этом увеличиваются отложения на масляных фильтрах и нагар на поршнях двигателя. Для тепловозных дизелей предусматривалось и до 1957 г. применялось только малосернистое топливо с содержанием серы не более 0,2 %. Однако ограниченность ресурсов нефти с малым содер­жанием серы, идущей на приготовление дизельного топлива, и в то же время увеличение добычи нефти, содержащей повышенное коли­чество серы, привели к необходимости применения в ряде случаев на тепловозах топлива с содержанием серы до 0,5 %.

Цетановое число. Топливо, поступающее в цилиндр дизеля, не сразу воспламеняется. Наблюдается некоторый разрыв во времени между его впрыском и воспламенением. Этот разрыв, или, как гово­рят, задержка воспламенения, отражается на процессе сгорания топ­лива. Сравнительную оценку периода задержки воспламенения ди­зельного топлива можно произвести по его цетановому числу.

Цетановое число определяют на специальной моторной установ­ке путем сравнения воспламеняемости данного образца топлива с воспламеняемостью эталонной смеси. Эту смесь составляют из двух углеводородов: цетана, обладающего легкой воспламеняемостью, и весьма трудно воспламеняющегося альфа-метилнафталина. Процент цетана смеси, имеющей одинаковую воспламеняемость с испыты­ваемым топливом, и называется его цетановым числом.

Чем выше цетановое число топлива, тем равномернее его сгора­ние, эффективнее рабочий цикл. У топлива с высоким цетановым

283

числом быстрее и при более низких температурах происходят про­цессы предварительного окисления, топливо воспламеняется быст­рее. Однако повышение цетанового числа более 60 ведет к увеличе­нию расхода топлива. Низкоцетановое топливо неравномерно выде­ляет тепло, что вызывает резкое нарастание давления и перерасход топлива.

Оптимальная величина цетанового числа для дизельного топлива, применяемого на тепловозах, лежит в пределах от 45 до 55 единиц. Получение дизельного топлива с высоким цетановым числом дости­гается подбором высококачественного сырья и лучшей очисткой дис­тиллятов.