книги из ГПНТБ / Гуреев, А. А. Автомобильные эксплуатационные материалы учебник

130

взаимодействуют с ним в незначительной степени.

Для исключения попадания к потребителям коррозионно-агрес­ сивных дизельных топлив в технических условиях предусмотрено требование, чтобы содержание меркаптановой серы в товарных топ­ ливах, выпущенных с завода, не превышало 0,01%. Топлива с таким содержанием меркаптанов не вызывают большой коррозии тары, трубопроводов и деталей системы питания двигателей.

Коррозия деталей двигателя продуктами сгорания сернистых дизельных топлив

Все сернистые соединения, содержащиеся в дизельных топливах, при сгорании образуют окислы серы S02 и S 03. Эти газообразные продукты при высокой температуре корродируют металлы в газовой фазе, а при низких температурах легко растворяются в капельках воды, конденсирующихся из продуктов сгорания, с образованием сернистой или серной кислот.

Основным объектом коррозионного воздействия продуктов сго­ рания сернистых соединений является цилиндро-поршневая группа

двигателя. Экспериментами установлено, что общий износ деталей двигателя примерно прямо пропорционален содержанию серы в топ­ ливе (рис. 60). Эти данные подтверждаются как стендовыми, так и эк­ сплуатационными испытаниями (табл. 36).

132

мым уменьшают общий износ деталей дви­ гателя (рис. 61).

Все отечественные товарные масла для автомобильных дизелей обя­ зательно содержат присадки. Применение топлив с ограниченным содержанием серы и при обязательном присутствии антикоррозионной присадки в масле обеспечивают минимальные значения коррозионных взносов деталей двигателя.

§ 6. НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ СВОЙСТВА

Под низкотемпературными свойствами дизельных топлив, так же

Значение вязкости топлива для нормальной работы дизельного двигателя рассматривалось ранее. Вязкость дизельных топлив с по­ нижением температуры возрастает (рис. 62). Однако, как показали испытания, снижение температуры топлива и соответствующее повы­ шение его вязкости в некоторых пределах оказывают лишь незначи­ тельное влияние на производительность подкачивающего насоса:

Резкое уменьшение производительности насоса наблюдалось лишь при ■—40° С. Для сохранения постоянного количества подаваемого топлива при низких температурах необходимо некоторое повышение избыточного давления, создаваемого насосом:

Опыт показывает, что повышение сопротивления на участке от под­ качивающего насоса до насоса высокого давления даже при значитель-

сталлами парафиновых углеводородов. Поэтому принято считать, что температура помутнения дизельных топлив должна быть несколько ниже возможной температуры применения. Однако топлива хорошо прокачиваются и при температурах ниже температуры помутнения. Если топливный фильтр стоит в подкапотном пространстве и подо­ гревается за счет тепла, излучаемого двигателем, то температура окружающей среды, при которой возможно применение топлива, мо­

При дальнейшем охлаждении помутневшего топлива выпавшие кристаллы высокоплавких углеводородов начинают сращиваться образуя пространственную решетку, в ячейках которой остаются жидкие углеводороды. При определенной температуре образующая­ ся структура настолько упрочняется, что топливо теряет текучесть. Температурой застывания называют такую температуру, при которой налитое в пробирку дизельное топливо при охлаждении в определен­ ных условиях достигает такого состояния, что не изменяет положения мениска в течение одной минуты при наклоне пробирки на 45°.

Температура застывания дизельного топлива является величиной условной и может служить лишь известным ориентиром при опре­ делении возможных условий применения топлив. При перекачке топ­

134

лива под давлением кристаллическая структура высокоплавких уг­ леводородов может быть механически разрушена и топливо на оп­ ределенный период может приобрести текучесть при температуре ниже температуры застывания. В частности, приведенные выше циф­ ры по производительности подкачивающего насоса при различных температурах и давлениях получены при использовании топлива с тем­ пературой застывания — 30° С. Но фактически это топливо прокачи­ валось до температуры — 50° С. Следует отметить, что разрушенная кристаллическая структура топлива быстро восстанавливается.

Ведутся работы по созданию стандартных лабораторных методов оценки прокачиваемости дизельных топлив при низких температурах. Предельная температура топлива, при которой удается прокачивать его через фильтрующий элемент, должна быть более определенным и строгим показателем эксплуатационных свойств дизельного топли­ ва, чем температуры помутнения и застывания.

Существуют два основных направления улучшения низкотемпе­ ратурных свойств дизельных топлив. Первое направление связано с удалением из него высокоплавких парафиновых углеводородов нор­ мального строения. Такое удаление осуществляется на нефтеперера­ батывающих заводах чаще всего с помощью карбамида (см. гл. I, § 2. Очистка топлив и масел). Однако такой способ ведет к удалению из топлива наиболее ценных углеводородов с высоким цетановым чис­ лом (см. табл. 38). Все же этот путь улучшения низкотемпературных свойств дизельных топлив получает все большее распространение.

Весьма перспективен и второй путь улучшения низкотемператур­ ных свойств дизельных топлив — добавление присадок, названных депрессаторами. Этот путь пока не получил широкого распростране­ ния, так как найденные до сего времени депрессаторы являлись еще недостаточно эффективными и при добавлении в значительных кон­ центрациях (1%) понижали температуру застывания топлива всего на 10—15, а температуру помутнения лишь на 1—5° С. Столь малая эффективность при довольно большой концентрации препятствует внедрению депрессаторов в производство дизельных топлив. Появи­ лись и новые, более эффективные депрессорные присадки, которые резко улучшают прокачиваемость дизельных топлив при низких тем­ пературах и, очевидно, найдут применение.

§ 7. АССОРТИМЕНТ ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ

Товарные дизельные топлива для автомобильных двигателей по­ лучают, как правило, путем прямой перегонки нефти. В некоторых странах в дизельные топлива, полученные прямой перегонкой, до­ бавляют продукты вторичной переработки (термического или катали­ тического крекинга) обычно после предварительной очистки. Для улучшения эксплуатационных свойств в топлива добавляют присадки.

В нашей стране автомобильные дизельные топлива вырабатывают­ ся в соответствии с требованиями двух государственных стандартов. По ГОСТ 305—73 изготовляют дизельные топлива из сернистых неф­ тей, а по ГОСТ 4749—73 — из малосернистых нефтей (табл. 39).

133

Т а б л и ц а 39

Основные показатели отечественных лизельных топлив

Однако такое деление носит чисто условный характер. Это обус­ ловлено тем, что наша промышленность стала производить в больших масштабах топлива из сернистых нефтей, в которых содержание серы за счет гидроочистки снижено до уровня топлив из малосерни­ стых нефтей. Исследования и испытания показали, что эксплуа­ тационные свойства топлив, полученных гидроочисткой из серни­ стых нефтей, такие же, как топлив из малосернистых нефтей. На этом основании эти топлива признаны взаимозаменяемыми.

Дизельные топлива, выпускаемые в соответствии с требованиями двух указанных стандартов, могут различаться и по технологии их изготовления. Топлива по ГОСТ 4749—73 вырабатываются только из продуктов прямой перегонки нефти. Добавление каких-либо дру­ гих компонентов в эти топлива не допускается.

Топлива по ГОСТ 305—73 производятся на базе продуктов пря­ мой перегонки нефти, но в них может добавляться до 20% продуктов каталитического крекинга.

Все товарные дизельные топлива делятся на арктические, зимние и летние. Арктические (марки А и ДА) предназначены для исполь­ зования при температуре воздуха ниже —30° С. При температуре выше —30° С и ниже 0 следует пользоваться зимними топливами

136

марок ЗС (зимнее севернее) и ДЗ. Летние дизельные топлива (Л и ДЛ) предназначены для применения при температуре воздуха выше 0° С.

Промышленность вырабатывает дизельное топливо марки ДС, отличающееся от других более высокими значениями цетанового чис­ ла (50 ед.) и температуры вспышки (90° С).

Все товарные дизельные топлива выпускают с заводов с запасом качества по основным показателям. Содержание серы, фактических смол и кислотность дизельных топлив иногда бывают значительно ниже, чем допускается стандартом.

В товарные дизельные топлива на отечественных заводах, как правило, никаких присадок, улучшающих эксплуатационные свой­ ства, не добавляют. При необходимости разрешается добавлять изопропилнитрат в количестве до 1% для повышения цетанового числа до норм, указанных в ГОСТе.

Развитие производства товарных дизельных топлив идет главным образом в двух направлениях. Первое направление связано с умень­ шением содержания серы (широкое развитие процесса гидроочистки позволяет непрерывно снижать содержание серы в товарных дизель­ ных топливах). Второе направление связано с увеличением долм вы­ работки зимних сортов дизельных топлив. Применение процесса кар­ бамидной депарафинизации позволит резко увеличить выпуск зимних сортов топлив с низкой температурой застывания.

В дальнейшем, очевидно, более широко будут использоваться присадки, улучшающие эксплуатационные свойства топлив.

При отсутствии дизельных топлив, отвечающих требованиям ГОСТ 305—73 и 4749—73, можно использовать некоторые замени­ тели (табл. 40).

Т а б л и ц а 40

Заменители автомобильных дизельных топлив

Наиболее удачным заменителем является топливо для быстро­ ходных транспортных (тепловозных и судовых) дизельных двигате­ лей, вырабатываемое в соответствии с требованиями ГОСТ 10489—63. Это топливо полностью отвечает требованиям автомобильных дизель­ ных двигателей и может применяться неограниченное время.

В необходимых случаях в качестве заменителей дизельного топ­ лива можно использовать керосины.

137

Все керосины, которые производят как топлива для воздушнореактивных двигателей (Т-1, ТС-1, Т-2, Т-5, Т-6, Т-7 и др.), являются хорошими заменителями дизельных топлив. Они имеют очень низкую температуру застывания и могут использоваться как в чистом виде, так и для разбавления летних дизельных топлив в зимнее время.

Использование керосинов в качестве заменителей дизельных топ­ лив требует регулировки топливоподающей аппаратуры.

Г л а в а IV

ГАЗООБРАЗНЫЕ ТОПЛИВА

§1. СОСТАВ И СВОЙСТВА ГАЗООБРАЗНЫХ ТОПЛИВ

Вавтомобильных двигателях наряду с жидкими топливами мож­ но использовать и газообразные. Горючие газы получают либо не­ посредственно на автомобиле с помощью газогенераторной установки, либо возят в баллонах, периодически заполняя их на газонаполни­ тельных станциях.

Газогенераторы устанавливались на некоторые отечественные грузовые автомобили, например на Урал-352. Горючие газы в газо­ генераторе получают путем газификации твердых топлив (чурки, древесный уголь, древесноугольные брикеты и т. д.). Однако вслед­ ствие невысоких технико-экономических показателей газогенератор­ ные автомобили не получили широкого развития и в настоящее время не выпускаются.

Наибольшие перспективы имеют газобаллонные автомобили. В качестве топлив для таких автомобилей наиболее часто используют природные или попутные газы нефтяных или газовых месторождений, а также заводские газы, получаемые на нефтеперерабатывающих и других заводах. Основными компонентами этих газов являются углеводороды с числом углеродных атомов в молекуле от 1 до 4 (табл. 41). Углеводороды с двумя двойными связями (бутадиен) или одной тройной связью (ацетилен и его производные) в составе газо­ образных автомобильных топлив практически не содержатся. В при­ родных газах чисто газовых месторождений и в попутных газах неф­ тяных месторождений содержатся углеводороды только парафинового ряда; олефиновые углеводороды отсутствуют.

Природные газы из газовых месторождений почти целиком со­ стоят из метана (от 82 до 98%) с небольшой примесью этана (до 6%), пропана (до 1,5%) и бутана (до 1%).

В попутных газах нефтяных месторождений также основным ком­ понентом является метан, но содержание его колеблется в более ши­

138

Т а б л и ц а 41

Свойства углеводородов, входящих в состав газообразных топлив для автомобильных двигателей

Состав заводских газов наиболее разнообразен. В них содер­ жатся как парафиновые, так и олефиновые углеводороды. Количество тех или иных углеводородов и их строение всецело зависят от техно­ логии получения горючего газа на заводе.

Состав газов, получаемых на нефтеперерабатывающих заводах, зависит от типа установки, с которой он отбирается. Газы установок каталитических процессов содержат обычно намного меньше олефи­ новых углеводородов, чем газы термических процессов. Особенно много олефиновых углеводородов содержится в газах пиролиза и кок­ сования. Однако такие газы чаще используются не как топливо,

акак сырье для синтеза пластических масс и других веществ.

Вкачестве топлива для газобаллонных автомобилей, помимо ука­ занных выше, можно использовать коксовый и городской газы, по­ лучаемые при коксовании углей, канализационные газы, являю­ щиеся продуктом переработки сточных вод городских канализацион­ ных систем, и т. д.

Во всех горючих газах, используемых в качестве топлив для га­ зобаллонных автомобилей, кроме углеводородов, содержатся другие составляющие: водород, окись углерода, двуокись углерода, азот, кислород, водяные пары, сероводород и т. д. Неуглеводородные со­ ставляющие горючих газов (водород и окись углерода) имеют невысо­ кую теплоту сгорания, поэтому их присутствие снижает калорий­

ность топлива. Такие компоненты, как двуокись углерода и азот, не участвуют в сгорании и тем самым также снижают калорийность горючих газов. В необходимых случаях горючие газы специально очищают от неуглеводородных составляющих.

Таким образом, эффективность и особенности применения горю­ чих газов обусловливаются составом и свойствами их углеводородной части. В зависимости от физических свойств углеводородной части все газообразные топлива условно делят на две группы — сжатые

13Э