Топлива ГОСТ 4749-49 вырабатываются из малосернистых
нефтей главным образом кавказских месторождений, имеют узкий фракционный состав, предельное содержание серы
до 0,2$, являются лучшими сортами дизельных т о п л и е и
предназначаются для форсированных быстроходных дизелей.
Кним относятся топлива следующих марок:
-ДС - дизельное специальное, предназначенное для быстроходных корабельных дизелей, работающих в закрытых
помещениях с высокой температурой воздуха;
-ДЛ - дизельное летнее, предназначенное для быст роходных дизелей, работающих при температуре воздуха
не ниже 0°С;
-ДЗ - дизельное зимнее, предназначенное для быст
роходных дизелей, работающих при температуре воздуха до
-30°С;
- ДА - дизельное арктическое, предназначенное для быстроходных дизелей, работающих при температуре воздуха ниже - 30°С.
Топлива ГОСТ 305-62 вырабатываются путем перегонки сернистых нефтей, имеют более широкий фракционный состав и предельное содержание серы до 1$. При содержании серы до 0,2$ эти топлива могут применяться для всех корабель
ных дизелей, за исключением двигателей типа М-503 и
6ЧН 30/38. При содержании серы в топливе свыше 0,2$ в смазочное масло дизеля должны добавляться антисернистые присадки ЦИАТИМ - 339 или ВНИИНП - 360. К этой группе относятся топлива марок: С, Л, 3, А.
Топлива ГОСТ I66I-5I вырабатываются путем перегонки
нефти с вязкостью 5-9 сст при 50°С, содержат до 0,2$
серы, применяются для дизелей с числом оборотов до 1000 об/мин, вырабатываются в ограниченном количестве и
288
могут быть заменены топливом марки ДД.
2. Тяжелые или остаточные топлива ГОСТ 1667-51
Эти топлива иногда называют моторными, они характе
ризуются повышенной вязкостью, коксуемостью, высокой
температурой застывания, значительным содержанием серы и золы. Под этим названием используются мазуты или их
смеси с дистиллятными топливами. По своим качествам мо
торные топлива значительно уступают дистиллятным топли
вам и применяются только для тихоходных дизелей. К ним
относятся топлива марок ДТ-I, ДТ-2, ДТ-3.
§3. Эксплуатационные свойства топлива и их
влияние на рабочий процесс дизеля
Качество топлива оценивается, исходя из условий обес печения хорошего смесеобразования, надежного самовоспла менения, полного сгорания и высокой экономичности.
Рассмотрим основные эксплуатационные свойства топлива и их влияние на рабочий процесс дизеля.
I.Фракционный состав характеризует испаряемость топлива и влияет на легкость пуска двигателя. Наличие в топливе легких фракций, выкипающих до 200°С, улучшает его испаряемость, однако может вызвать более жесткую работу двигателя.
Наличие тяжелых фракций, выкипающих свыше 350°С, ухудшает смесеобразование, вызывает неполноту сгорания, дымление двигателя и повышенное нагарообразование.
Топливо для быстроходных корабельных дизелей имеет узкий фракционный состав со сравнительно низкими темпера
турами кипения. Так например, топливо ДС содержит 50$
фракций, выкипающих при температуре не выше 280°С, и 86$
фракций, выкипающих при температуре не выше 340°С. Это
289
обеспечивает равномерную испаряемость топлива в малый промежуток времени, стабильную вязкость и самовоспламеняе мость .
2. Вязкость оказывает существенное влияние на качест во распиливания и проходимость топлива по каналам и
трубопроводам.
Чем ниже вязкость, тем меньше диаметр капель при
распиливании, что улучшает смесеобразование и последующее
сгорание. Однако излишнее понижение вязкости ухудшает смазывающую способность топлива, приводит к повышенному износу топливной аппаратуры и утечкам топлива через не плотности соединений.
С увеличением вязкости возрастает сопротивление дви
жению топлива, ухудшается тонкость распиливания и, как следствие, появляется неполнота сгорания, дымный выхлоп и повышенный расход топлива. Топливная аппаратура дизеля проектируется и изготовляется в расчете на топливо вполне
определенной вязкости. Использование других марок топлива
с вязкостью, отличной от расчетной, неизбежно будет при
водить к нарушению нормального смесеобразования. Вязкость топлива для корабельных дизелей лежит в пределах 1-2° Энглера при 20°С.
3. Период задержки самовоспламенения характеризует на
дежность самовоспламенения топлива, зависит от группового химического и фракционного состава, является важнейшим эксплуатационным показателем топлива. Самовоспламеняемость оценивается величиной цетанового числа, которое опреде ляется на специальной установке путем сравнения испытуе мого топлива со смесью индивидуальных углеводородов -
цетана (С ,6 ), имеющего малый период задержки само воспламенения, и альфаметилнафталина (С „ Н,0 ), имеющего
большой период задержки самовоспламенения, которые прини маются в качестве эталонов.
Цетановое число численно равно процентному содержанию
(по объему) цетана в топливе, составленном из смеси цетана
290
и альфаметилнафталина, которое дает такую же задержку
самовоспламенения, как и испытуемое топливо. Оно оказыва
ем существенное влияние на жесткость работы дизеля, его экономичность и пусковые качества.
Низкоцетановое топливо (ЦЧ менее 40) имеет длитель ную задержку самовоспламенения, что приводит к жесткой
работе, увеличению механической напряженности и ухудшению
пусковых качеств двигателя.
Высокоцетановое топливо (ЦЧ более 60) самовоспламе няется очень быстро, что приводит к уменьшению скорости сгорания и появлению затяжного сгорания, а значит - и
к снижению экономичности дизеля (рис. 10.I и 10.2).
Оптимальная величина цетанового числа топлива для быстроходных дизелей лежит в пределах от 45 до 55 единиц.
4. Температуры помутнения и застывания характеризуют
текучесть топлива при низких температурах.
При значительном понижении температуры топливо теряет свою подвижность вследствие увеличения вязкости и выпаде
ния кристаллов парафина; прекращается прокачка топлива по трубопроводам и работа двигателя становится невозможной.
Температуру застывания топлива можно понизить добавле
нием в него допрессорных присадок, например обычного керосина.
Застыванию топлива предшествует его помутнение, кото рое вызывается появлением мельчайших капелек воды, кри сталлов льда, бензола или парафина, что может вызвать за
сорение топливных фильтров.
Температура помутнения топлива ДС не выше - Ю°С,
ДЗ не выше - 35°С; температура застывания топлива ДС
не выше - 15°С, ДЗ не выше - 45°С.
5. Механические примеси и вода значительно снижают качество топлива и их наличие в топливе для быстроходных
Рис. 10.2. Влияние цетанового числа топлива на изменение давления в цилиндре и ж е с т к о с т ь ра^
боты дизеля
296-
ной аппаратуры, приводят к засорению распылителей форсу
нок, заеданию игл и плунжеров.
Попавшая в топливо вода снижает его теплотворную
способность, вызывает коррозию топливной аппаратуры, затрудняет или делает невозможным пуск двигателя.
6.Склонность топлива к нагарообразованию и образова-
нию осадков в известной степени объясняется наличием в нем так называемых фактических смол, которые являются
сложными продуктами окисления и полимеризации углеводо
родов. Их содержание колеблется в пределах от 20 до 120 мг на 100 мл топлива. С утяжелением фракций содержание
смол возрастает. Образующийся при сгорании топлива нагар оседает на распылителях форсунок, поверхностях втулок
цилиндров, поршней, на клапанах и в выпускном тракте,
аосадки в виде черной густой массы накапливаются в топливных баках, фильтрах и трубопроводах.
7.Кислотность топлива обусловлена наличием в нем органических кислот. Последние придают топливу свойства
коррозионной агрессивности. Повышенная кислотность вызы вает ускоренный износ топливной аппаратуры, коррозию внутренних поверхностей топливных баков, цистерн и тру бопроводов.
Кислотность топлива для быстроходных дизелей не долж
на превышать 5мг КОН на 100 мл топлива.
8.Температура вспышки характеризует топливо с точки
зрения пожарной безопасности. Наиболее высокие требова ния пожарной безопасности предъявляются к топливу кора бельных дизелей, работающих в закрытых стесненных поме щениях с высокой температурой воздуха. Так например, топливо марки ДС должно иметь температуру вспышки не ниже
90°С.
9. Зольность топлива для быстроходных дизелей не должна превышать 0,025$. С утяжелением фракционного со става топлива она возрастает. Повышенная зольность приво дит к появлению абразивного износа цилиндрово-поршневой
2S3
группы, засорению распылителей форсунок, а наличие в
золе ванадия и натрия вызывает коррозию деталей двигате
ля.
10. Коксуемость является косвенным показателем
склонности топлива к нагарообразованию. Для дистиллятных топлив она составляет не более 0,05-0,10# и возрастает
сутяжелением фракционного состава.
11.Сера и сернистые соединения являются наиболее вредными составляющими частями топлива, так как продукты
сгорания сернистых соединений вызывают в двигателе ин тенсивный коррозионный износ и усиливают нагарообразование.
При этом имеет место как газовая, так и жидкостная
розии возрастает с повышением температуры, а жидкост ной - с понижением температуры дизеля (рис.10.3). Более подробно этот вопрос рассматривается ниже (см. § 4).
Содержание серы в топливе для быстроходных дизелей
не должно превышать 0,2%.
Рис. 10.3. Скорость коррозии
в дизеле в зависимости от температуры среды: tTp - тем пература точки росы; topt-
оптимальная температура
§ 4. Особенности эксплуатации дизелей на сернистом топливе
В топливе для быстроходных дизелей по ГОСТу 4749-49 содержание серы не превышает 0,2%, однако некоторые типы
двигателей работают на топливе ГОСТ 305-62 с содержанием серы до 1%. Не исключена вероятность вынужденного исполь зования топлива с большим содержанием серы и поэтому инженер-механик должен иметь представление о механизме
и возможных последствиях воздействия сернистых топлив
на детали двигателя, знать меры по уменьшению вредного воздействия сернистого топлива.
Как уже было сказано выше, наличие в топливе серы
и сернистых соединений вызывает в двигателе газовую и жидкостную коррозию, усиливает нагарообразовзние.
Газовая коррозия является результатом непосредствен
ного воздействия горячих газообразных продуктов сгорания,
содержащих сернистые соединения, на поверхности деталей. Больше всего она воздействует на выпускные клапаны и
коллекторы. Так, например, при работе на сернистом топливе у двигателя 40Д уже через 100 ч на рабочих
кромках клапанов появились язвины диаметром до I мм,
а после 500 ч было обнаружено прогорание нескольких клапанов [i].
Сернистые топлива содержат также ванадиевые соедине ния, которые при сгорании образуют пятиокись ванадия, являющуюся активным окислителем, усиливающим газовую коррозию:
Fe ■+■ VjOjj—
+ Fe02-,
V203 + 02—
V205 .
Кислотная коррозия является результатом воздействия серной или сернистой кислот на детали цилиндрово-поршне
вой группы. Механизм возникновения кислотной коррозии рассматривался в главе УП1.
Как уже было сказано ранее, для уменьшения коррозион-
295
К эксплуатационным мерам,
которые существенно уменьша
ного износа охлаждение дизеля следует вести на высокотем пературном режиме (рис. 10.4).
С ростом содержания серы
в топливе усиливается отло
жение лаков и нагарообразова-
ние, причем нагар, адсорбируя
серу, становится более плот
ным и трудноудаляемым. Попа
дая на поверхности трения,
такой нагар усиливает абра
зивный износ. Испытания на
О
0,4
0,8
1,2
4,6
Коломенском тепловозострои
тельном заводе показали,
что при содержании серы в
Рис. 10.4. Износ втулки
топливе менее 1% втулки ци
цилиндра
(мк) в двигате
линдров дизеля 37Д служат
ле Д-54 в зависимости от
14000 ч, а при наличии серы
температуры охлаждающей
воды и содержания серы в
более 1% срок службы втулок
топливе: I - температура
снижается более, чем в 2
охлаждающей воды 75(г95°С;
2 - температура
охлаждаю раза [4].
щей воды 33f55°G
(про
должительность испытаний
480 ч)
ют вредное воздействие сернистого топлива, относятся
следующие:
1) поддержание высокотемпературного режима охлаждения дизеля;
2)предварительный подогрев дизеля перед пуском;
3)сокращение времени эксплуатации дизеля на пони
женных нагрузках; 4) применение эффективных присадок к топливу и маслу.
296
§5. Присадки к топливу
Дш улучшения свойств дизельного топлива в него могут
добавляться следующие присадки.
1. Аяилнитрат (С5И ^ ОМОг),улучшает процесс сгорания, добавляется в количестве 0,3-0,4# (по объему), сокращает
период задержки самовоспламенения и повышает цетановое
число топлива на 6-12 единиц.
2. Антисернистые присадки ВНМНП - 101 и БНИИНП - III,
представляющие собой смесь органических компонентов и
металлоорганических соединений, обладают антинагарными
и противоизносными свойствами, добавляются к сернистым
топливам, снижают износ цилиндровых втулок и поршневых колец. В жидкой фазе они связывают активные сернистые
соединения, в газовой фазе действуют каталитически, обеспечивая полноту сгорания топлива, уменьшая нагарообразование и связывая продукты сгорания сернистых соеди
нений.
3.Адкилфенолы и аминофенолы замедляют окисление топлива, образуя в нем малоактивные радикалы, которые
приводят к разрыву возникающих цепей молекул.
4.Допрессаторы типа АзНИИ снижают температуру застывания и улучшают прокачиваемость топлива по трубо
проводам и каналам при низких температурах.
§6. Использование тяжелых сортов топлива
Впрактике эксплуатации возможны случаи вынужденного
применения тяжелых сортов топлива и даже смазочного
масла. Тяжелые топлива имеют более высокую вязкость
(36-66 сст при 50°С), коксуемость (3f4£), являются
менее очищенными (механических примесей - до 0,1%, воды - до 1%), содержат большое количество асфальтово-смолистых
