8.4.3 Дизельні палива

Дизельні палива одержують на основі середніх фракцій нафт, що википають в межах температур 180-370 ºС. Їх отримують методами первинної перегонки нафти та каталітичного крекінгу, після чого проводять гідроочищення і депарафінізацію (якщо в цьому є потреба). Вони призначені для спалювання у ДВЗ із запалюванням від стиснення.

Для забезпечення нормальної роботи двигунів паливо повинно відповідати наступним вимогам:

- безперебійна робота паливного насоса високого тиску для неперервної подачі палива в камеру згоряння;

- тонке розпилення, повне згоряння палива, легкий пуск і м’яка робота двигуна;

- оптимальна в’язкість для надійного змащування деталей системи живлення;

- відсутність відкладів, нагарів, лаків в камері згоряння, днищі поршня, клапанах, розпилювачах;

- відсутність корозії резервуарів, баків, паливної системи і деталей двигуна;

- низька токсичність сполук у продуктах згоряння.

До основних властивостей дизельного палива відносяться: кінематична в’язкість, низькотемпературні властивості, вміст механічних домішок і води (властивості, що впливають на роботу системи живлення двигуна), фракційний склад, період затримки самозаймання, здатність до нагароутворення, корозійність (властивості, що впливають на випаровування і згоряння палива).

Безвідказна робота паливного насоса високого тиску, неперервна подача палива в циліндри залежить від низькотемпературних властивостей, в’язкості, вмісту в паливі механічних домішок і води. Низькотемпературні властивості характеризують рухливість палива при від’ємних температурах і оцінюється граничною температурою фільтрованості (≤ - 5, -15 ºС) і температурою застигання (≤(мінус10, мінус25) ºС).

В’язкість палива впливає також на якість його розпилення, однорідність паливної суміші і повноту згоряння палива. Для літнього дизельного палива кінематична в’язкість знаходиться в межах (3-6)∙10^-6 м²/с., а для зимового - (1.8-6.0)∙10^-6м²/с.

Механічні домішки і вода у дизельному паливі не допускаються, так як збільшують спрацювання деталей двигуна і викликають їх корозію.

Процеси сумішоутворення і згоряння палива в дизельних двигунах проходять за дуже короткий проміжок часу, який відповідає 15-20 ºС повороту колінчастого вала. Оцінкою самозаймання дизельних палив служить цетанове число. Його визначають на одноциліндровому двигуні УИТ-9-3 із змінною мірою стискування (ε = 7-23) за методом співпадання спалахів шляхом порівняння самозаймання досліджуваного палива з еталонними паливами. В якості еталонних палив використовують цетан (ц.ч.=100) і альфа-метилнафталін (ц.ч.=0).

Цетанове число дорівнює вмісту цетану (% об) в суміші з α-метилнафталіном, яка за самозайманням еквівалентна досліджуваному паливу.

Цетанове число дизельних палив впливає і на інші показники роботи двигуна: його пуск, питому витрату палива, нагароутворення в двигуні, температуру і токсичність відхідних газів. При збільшенні цетанового числа палива показники роботи двигуна покращуються. Цетанове число дизельних палив для швидкохідних двигунів знаходиться в межах 45-50.

Фракційний склад дизельного палива впливає на пускові якості, повноту згоряння, закоксованість форсунок, змащення циліндро-поршневої групи, стан оливи в картері. Фракційний склад дизельних палив характеризується температурами википання 50 % і 96 %. Температура википання 50% палива

≤ 280 ºС, 96%- ≤370 ºС.

Корозійна активність дизельних палив залежить від вмісту в них сірки, мінеральних кислот і лугів, органічних кислот. За вмістом сірки палива поділяються на три види: I- з масовою часткою сірки до 0,05%, II- з масовою часткою сірки до 0,1%, III- з масовою часткою сірки до 0,2%. Температура спалаху визначає пожежну безпеку при використанні палива у двигуні. Вона повинна бути не нижчою ніж 40ºС для палив, що використовують в дизелях загального призначення і не нижче 62ºС для палив, що використовують в тепловозах і корабельних дизелях. Температура спалаху залежить від наявності в паливі легких фракцій.

За ДСТУ 3868-99 (табл. 8.4) нафтопереробними заводами України виробляються дизельні палива двох марок Л - літнє з температурою спалаху в закритому тиглі ≥ 40 ºС та ≥ 62 ºС; З- зимове з температурою застигання мінус 25 ºС. Всього за ДСТУ 3868-99 виробляється 9 марок дизельних палив: Л-0.05-40; Л-0.1-40; Л-0.2-40; Л-0.05-62; Л-0.1-62; Л-0.2-62; З-0.05-(-25); З-0.1-(-25); З-0.2-(-25).

Таблиця 8.4- Характеристика дизельних палив за ДСТУ 3868-99

Назва показника	Значення для марок
	Л	З
Цетанове число, не менше	45	45
Фракційних склад: - 50% переганяється за температури, °С, не вище; - 90% переганяється за температури, °С, не вище;	280 370	280 370
Кінематична в’язкість за температури 20°С, м2/с10	3.0 - 6.0	1.8 - 6.0
Температура застигання, °С, не вище	Мінус 10	Мінус 25
Температура спалаху в закри-тому тиглі, °С, не нижче - для тепловозних і судових дизелів і газових турбін - для дизелів загального призначення	62 40	40 35
Масова частка сірки, %, не більше - для виду І - для виду ІІ - для виду ІІІ	0.05 0.10 0.20	0.05 0.20 0.20
Масова частка меркаптанової сірки , %, не більше	0.01	0.01
Вміст сірководню	Відсутність	Відсутність
Випробування на мідній пластині	Витримує	Витримує
Концентрація фактичних смол, мг/100см3, не більше	40	30
Кислотність, мг КОН на 100 см3 палива, не більше	5	5
Йодне число, г йоду на 100 г палива, не більше	6	6
Зольність,%, не більше	0.01	0.01
Коксівність 10%-го залишку,%, не більше	0.30	0.30
Коефіцієнт фільтрованості, не більше	3	3
Вміст механічних домішок	Відсутність	Відсутність
Вміст води	Відсутність	Відсутність
Густина за температури 20°С, кг/м3, не більше	860	840
Гранична температура фільтро-ваності, °С, не вище	Мінус 5	Мінус 15

Згідно ДСТУ 4840:2007 передбачений випуск дизельного палива підвищеної якості для використання у швидкохідних дизельних і газотурбінних двигунах наземної та суднової техніки, яке призначене для внутрішнього ринку та для експортування. За вмістом сірки дизельні палива ділять на два види: І – вміст сірки≤10мг/кг; ІІ - вміст сірки≤50мг/кг. Залежно від умов використання встановлюють такі марки та класи дизельного палива. Для експлуатації в умовах помірного клімату: марка А – гранична температура фільтрованості

t_ф.гр. ≤5 °С; марка В - t_ф.гр. ≤ 0°С; марка С - t_гр.ф. ≤ мінус 5 °С; марка D - t_гр.ф.≤ мінус 10 °С; марка E - t_ф.гр. ≤-15 °С; марка F - t_ф.гр. ≤ мінус 20 °С. Для експлуатації в умовах арктичного клімату: клас 0 - t_ф.гр. ≤ мінус 20 °С; клас 1 - t_ф.гр. ≤ мінус 26 °С. Умовне позначення дизельного палива має охоплювати його марку або клас залежно від граничної температури фільтрованості та вид палива залежно від вмісту сірки. Приклад позначення дизельного палива підвищеної якості: - для помірного клімату: «Паливо дизельне підвищеної якості (євро) марки С виду 1 згідно з ДСТУ 4840:2007».