Auto-park24.ru

Журнал "Автопарк"
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Влияние качества дизельного топлива на работу двигателя

Большой расход дизельного топлива: причины

Дизельные двигатели, при сопоставимых параметрах нагрузки, изначально отличаются от бензиновых более низким расходом топлива, а также лучшей динамикой тяговых показателей, развивая максимальный крутящий момент на более низких оборотах. Это способствовало современному широкому распространению дизелей не только на тракторах, грузовиках и спецмашинах, но и на легковых автомобилях. Однако в тех случаях, когда возникают проблемы с повышенным расходом дизтоплива, дизельный мотор теряет всю свою экономичность. Какие могут быть причины большого расхода топлива и что в этом случае делать?

Часть информации, которая изложена в данной статье, будет справедливой и для бензиновых двигателей внутреннего сгорания. Однако, с учётом характерных особенностей устройства системы рабочего процесса дизеля, в первую очередь, она ориентирована на выявление причин перерасхода и способов экономии именно дизельного топлива.

Удельный расход топлива

Основной показатель экономичности любого из двигателей – это удельный расход топлива. То есть, тот объём горючего, который потребляется техникой за 1 час при мощности устройства в 1 кВт. Дизели традиционно более экономичны, чем бензиновые моторы.

Для двигателей дизельных данное значение составляет 200-230 гр., а для бензиновых силовых агрегатов тот же параметр бо́льший – 265-305 г. Это усреднённые значения. Кроме них, имеется целый ряд внешних и внутренних факторов, напрямую влияющих на фактические показатели для конкретно взятой техники. Среди основных из них – следующие:

  • вес трактора или автомобиля (чем он значительней, тем тяжелей мотору будет раскручивать передаточный механизм и тем больше энергии будет нужно для разгона);
  • давление воздуха в шинах (пониженное – приводит к существенному снижению уровня коэффициента полезного действия двигателя);
  • уровень загрязнённости воздушного фильтра;
  • длительная работа в режиме холостого хода;
  • агрессивная манера вождения с резкими разгонами и замедлениями, с излишними раскручиваниями двигателя на низких передачах.

Признаки повышенного расхода дизельного топлива

Главный и явный признаков повышенного расхода дизтоплива во время работы двигателя – это существенная разница между указанными в документации на силовой агрегат значениями потребления горючего со значениями фактическими. Кроме этого, высокий расход горючего чаще всего будет сопровождаться ещё и нехарактерным поведением мотора во время работы.

Признаки повышенного расхода дизельного топлива

Самые распространённые причины перерасхода дизтоплива: описание

К основным причинам повышенного расхода горючего на дизельных моторах и одновременного появления повышенного дымного выхлопа следует отнести:

  • Появление недостаточной герметичности системы питания.

Герметичность системы питания для дизельного мотора имеет особое значение. В частности, подсос воздуха во впускной части системы (от топливного бака до топливоподкачивающего насоса) приводит к нарушению работы топливоподающей аппаратуры. А нарушенная герметичность части системы, находящейся под давлением (от топливоподкачивающего насоса до форсунок) вызывает подтекание и значительный перерасход горючего. Нарушение герметичности в системе питания часто возникает из-за нарушения плотности соединений, вследствие естественного износа либо механического повреждения. Нарушения в герметичности соединений топливопроводов высокого давления определяют по небольшому выходу дизтоплива в местах крепления трубок у штуцеров насоса и форсунок при работающем двигателе.

  • Засорение воздушного и (или) топливного фильтров.

Это очень распространённая причина появления повышенного расхода топлива на дизельном двигателе, которую, возможно, следует даже поставить на первое место в списке основных причин перерасхода. Быстрее загрязнение фильтров происходит при регулярной эксплуатации техники на грунтовых или гравийных дорогах и по бездорожью; при периодическом использовании дизтоплива сомнительного качества, с посторонними примесями. Впрочем, пагубное влияние на состояние воздушных фильтров оказывает и загрязненный воздух особенно оживлённых дорог в стеснённом состоянии современных мегаполисов.

Самые распространённые причины перерасхода дизтоплива: описание

  • Засорение сливного топливопровода.

Если забит, либо был деформирован сливной топливопровод (от насоса к топливному баку), это также негативно повлияет на расход дизельного топлива.

  • Загрязнение либо изнашивание форсунок.

Это уже более серьёзная проблема, требующая ремонта или замены форсунок на новые. При использовании некачественного топлива эти довольно взыскательные устройства очень быстро засоряются , что приводит к их порче в дальнейшем.

  • Нарушение значения угла опережения топливного впрыска в зависимости от частоты вращения.

От частоты вращения коленчатого вала – скорости движения поршня в цилиндре двигателя – зависит количество рабочего тела в камере сгорания двигателя и его температура. С увеличением частоты вращения коленвала абсолютные длительности задержек воспламенения (в миллисекундах) сокращаются, однако относительные длительности в градусах оборота коленчатого вала при этом возрастают. Не надо забывать и о таком моменте, как задержка впрыскивания (время между началом подачи топлива насосом и впрыском топлива форсункой в камеру сгорания). Чем выше частота вращения коленчатого вала, тем раньше нужно впрыснуть в камеру сгорания топливо, и наоборот.

  • Большие зазоры в клапанном механизме.

Правильные зазоры в клапанной группе – это необходимый эелемент, который обеспечивает правильную работу всего газораспределяющего механизма двигателя в целом. Величина тепловых зазоров может составлять 0,08…0,45 мм, и нормируется для каждого двигателя его предприятием-изготовителем. После прогрева дизельного двигателя все его работающие детали в той или иной степени подвержены тепловому расширению, которое зависит как от степени нагревания, так и от размеров деталей, от коэффициента температурного расширения того металла, из которого эти детали изготовлены. Большинство деталей двигателя расширяются достаточно сильно, так как имеют довольно серьёзный коэффициент линейной деформации металла, из которого сделаны.

  • Сильная степень износа кривошипно-шатунного механизма, из-за которого падает мощность мотора.

Соответственно, в целях её поддержания на необходимом для работы уровне водитель или механизатор будет чаще и энергичнее пользоваться педалью акселератора.

  • Загрязнение цилиндров и поршневых колец.

В этом случае, как правило, из трубы валит густой чёрный дым плюсом к перерасходу дизтоплива.

  • Выход из строя ТНВД – топливного насоса высокого давления.
  • Сбои в работе электроники, ведущие к тому, что датчики формируют неправильные данные, а бортовой компьютер, соответственно, нормирует впрыск с ошибками.
  • Высокая степень износа сцепления.
  • Нарушение в регулировании угла, под которым происходит опережение впрыска горючего в соответствии с частотой вращения.
  • Недостаточный прогрев двигателя.

Во время зимнего сезона температура охлаждающей жидкости падает ниже требуемого значения, и из-за этого сам двигатель не может набрать необходимую для полноценной работы температуру. В подобной ситуации мотор будет использовать больше горючего для собственного прогрева, что повлияет на общий расход дизеля порядка десяти процентным его повышением.

  • Разбалансированный сход-развал колёс.

Когда колёса стоят под разным углом и в разном направлении, это вызывает гораздо бо́льшее сопротивление при езде и, соответственно, повышает расход топлива. Нормальный расход горючего возвращается после регулировки сход-развала.

  • Аэродинамические препятствия различного рода.

Это может быть всё, что так или иначе вызывает повышенное сопротивление при езде. В частности, не соответствующая норме резина, багажники и боксы и т.д.

  • Автоматическая коробка переключения передач.

использование коробки-«автомата» всегда и в любом случае чревато повышенным, по сравнению с традиционной «механикой», расходом топлива.

Кроме обозначенных высокого расхода и усиленной дымности, большинство указанных причин может также привести к ухудшению динамики разгона; к неустойчивой работе силового агрегата на холостом ходу; к определённым проблемам с его запуском.

Как не допускать высокого расхода горючего на дизельном моторе?

  • Не забывать об особенной высокой требовательности современных дизельных двигателей к качеству горючего.
  • Следить за правильной регулировкой настроек топливной аппаратуры.

Дизельный двигатель в конструктивном смысле сложнее бензинового. Смесеобразование и впрыск здесь производится посредством ТНВД – топливного насоса высокого давления, оснащённого электронной системой управления. С солидным возрастом и эксплуатационным износом техники, прежде всего – тяжёлой, большегрузной, настройка важна особенно, поскольку возникают естественная разбалансировка; увеличение зазоров, снижающих качество смеси; нарушение угла опережения впрыска.

В частности, угол опережения впрыска имеет различные оптимальные значения при разных оборотах: 3° – 800 об/мин. (холостой ход), 4° – 1000 об/мин., 5° – 1500 об/мин., и т. д. Он зависит от давления дизтоплива внутри корпуса топливного насоса и от износа волнового профиля специальной шайбы. Для достижения оптимальных значений в корпусе ТНВД предусмотрен поршень (или, так называемый «таймер»), который посредством поводка разворачивает шайбу и устанавливает тем самым время начала подачи топлива к форсунке. Своевременная замена износившейся шайбы зачастую решает проблему с топливным потреблением и перерасход горючего. Кроме того, на экономию диз заметно повлияет своевременное корректирование цикловой подачи, которая должна соответствовать объему поступающего воздуха.

  • Любителям резкого и агрессивного стиля вождения сто́ит пересмотреть свои привычки, отказавшись от резкого «газования» с быстрыми наборами мощности и торможениями.

Лучше придерживаться оптимального для экономичного расхода горючего плавного и стабильного стиля управления техникой. Показатели оборотов дизельного двигателя должны быть в пределах 1600-2000 оборотов. Есть смысл также отказаться от переключений на повышенные передачи при разгазовке до больших оборотов.

  • Вовремя менять засорившиеся расходники – топливные и воздушные фильтры, не допуская значительного снижения их пропускной способности.
  • Выбирать оптимальное для дизельных двигателей моторное масло с показателями низкой вязкости. Не сто́ит экономить на масле: производить его замену нужно в установленный производителями срок, и проводить эту замену в полном соответствии с техническими параметрами трактора или автомобиля.
  • Не забывать регулярно контролировать уровень давления в шинах, подкачивая их по мере необходимости до установленных значений.

Итак, в большинстве случаев повышенный расход дизельного двигателя является первым серьёзным звонком о том, что в тракторе или грузовике имеет место неисправность. Выявить эту неисправность и устранить её нужно, по возможности, в сжатые сроки, не откладывая эти действия «в долгий ящик».

Дизельное топливо

Ди́зельное то́пливо — жидкий продукт, использующийся как топливо в дизельном двигателе внутреннего сгорания. Обычно под этим термином понимают топливо, получающееся из керосиново-газойлевых фракций прямой перегонки нефти.

Читать еще:  Ssangyong new actyon сколько масла заливается в двигатель

Название «солярка» происходит из нем. Solaröl [1] — «солнечное масло» — так ещё в 1857 году называли более тяжёлую фракцию, образующуюся при перегонке нефти. Фракция названа так в связи с желтоватым цветом. Советская нефтеперерабатывающая промышленность выпускала продукт «Соляровое масло ГОСТ 1666-42 и ГОСТ 1666-51».

Содержание

  • 1 Применение
  • 2 Основные характеристики топлива
    • 2.1 Вязкость и содержание воды
    • 2.2 Воспламеняемость
    • 2.3 Содержание серы
    • 2.4 Физические свойства
  • 3 Безопасность
  • 4 Различия дизельного топлива и солярки
  • 5 Альтернативы традиционному дизельному топливу
    • 5.1 Биодизель
    • 5.2 Эмульгированное дизельное топливо
  • 6 Производство, экспорт и внутреннее потребление в России
  • 7 См. также
  • 8 Примечания
  • 9 Литература
  • 10 Ссылки

Применение [ править | править код ]

Основные потребители дизельного топлива — железнодорожный транспорт (тепловозы, автомотрисы, дизель-поезда), грузовой автотранспорт, автобусы, водный транспорт, военная техника, дизельные электрогенераторы, сельскохозяйственная техника, а также легковой дизельный автотранспорт. Кроме дизельных двигателей, остаточное дизельное топливо (соляровое масло) зачастую используется в качестве котельного топлива, для пропитывания кож, в смазочно-охлаждающих средствах и закалочных жидкостях, при механической и термической обработке металлов.

Основные характеристики топлива [ править | править код ]

Различают дистиллятное маловязкое — для быстроходных, и высоковязкое, остаточное, для тихоходных (тракторных, судовых, стационарных и др.) двигателей. Дистиллятное состоит из гидроочищенных керосино-газойлевых фракций прямой перегонки и до 1/5 из газойлей каткрекинга и коксования. Вязкое топливо для тихоходных двигателей является смесью мазутов с керосиново-газойлевыми фракциями. Теплота сгорания дизельного топлива в среднем составляет 42624 кДж/л (10180 ккал/л).

В общем случае дизельное топливо, применяемое для дизельных двигателей, должно соответствовать требованиям, изложенным в межгосударственном стандарте ГОСТ 32511-2013 [≡] (EN 590:2009) и обязательного к применению с 1 января 2015 г.

Дизельное топливо, применяемое для быстроходных дизельных и газотурбинных двигателей наземной и судовой техники, а также предназначенное для экспорта, должно соответствовать требованиям, изложенным в межгосударственном стандарте ГОСТ 305-2013 «Топливо дизельное. Технические условия» [≡] (введённого взамен ГОСТ 305-82 [≡] ) и обязательного к применению с 1 января 2015 г.

Дизельное топливо с содержанием серы 2000 мг/кг по ГОСТ 305—2013 «Топливо дизельное. Технические условия» с даты введения 01.01.2015 г. не допускается к реализации через автозаправочные станции общего пользования (раздел.1 «Область применения»).

Отбор пробы дизельного топлива для оценки его качества производится в соответствии со стандартом ГОСТ 2517-2012 «Нефть и нефтепродукты» [≡] .

Вязкость и содержание воды [ править | править код ]

Различают так называемое зимнее и летнее дизельное топливо. Основное различие в температуре предельной фильтруемости (ASTM D6371, ГОСТ 22254-92) и температурах помутнения и застывания (ASTM D97, ASTM D2500, ГОСТ 20287-91), указанной в стандартах на это топливо. Производство зимнего топлива обходится дороже, но без предварительного подогрева невозможно использовать летнее топливо, например, при −10 °C. Ещё одной проблемой является повышенное содержание воды в дизельном топливе. Вода отслаивается при хранении дизтоплива и собирается внизу, так как плотность дизтоплива меньше 1 кг/л. Водяная пробка в магистрали полностью блокирует работу двигателя. Требования межгосударственного стандарта ГОСТ 305—2013 «Топливо дизельное. Технические условия» регламентируют кинематическую вязкость при 20 °C для летних сортов в пределах 3,0÷6,0 сСт, для зимних сортов 1,8÷5,0 сСт, для арктических 1,5÷4,0 сСт. Этот стандарт требует также отсутствия воды во всех марках топлива.

Воспламеняемость [ править | править код ]

Основной показатель дизельного топлива — это цетановое число (Л-45). Цетановое число характеризует способность топлива к воспламенению в камере сгорания и равно объёмному содержанию цетана в смеси с α-метилнафталином, которое в стандартных условиях ASTM D613 имеет одинаковую воспламеняемость по сравнению с исследованным топливом. Температура вспышки, определённая по ASTM D93, для дизельного топлива должна быть не ниже 55 °C по ГОСТ 32511-2013 [2] . Температура перегонки, определённая по ASTM D86, для дизельного топлива не должна быть ниже 200 и выше 350 °C.

Содержание серы [ править | править код ]

В последнее время в рамках борьбы за экологию жёстко нормировано содержание серы в дизельном топливе в России не проводится. Под серой здесь понимается содержание сернистых соединений — меркаптанов (R-SH), сульфидов (R-S-R), дисульфидов (R-S-S-R), тиофенов, тиофанов и др., а не элементарная сера как таковая; R — углеводородный радикал. Содержание серы в нефти находится в пределах от 0,15 % (лёгкие нефти Сибири), 1,5 % (нефть Urals) до 5—7 % (тяжёлые битуминозные нефти); допустимое содержание в некоторых остаточных топливах — до 3 %, в судовом топливе — до 1 %, а по последним нормативам Европы и штата Калифорния допустимое содержание серы в дизельном топливе — не более 0,001 % (10 ppm). Понижение содержания серы в ДТ, как правило, приводит к уменьшению его смазывающих свойств, поэтому для ДТ с ультранизким содержанием серы обязательным условием является наличие смазывающих присадок.

Порядковый номер согласно принятой ООН системе: 1202, класс — 3.

Физические свойства [ править | править код ]

В России регламентируются ГОСТ 305-82*:

Летнее дизельное топливо: Плотность: не более 860 кг/м³. Температура вспышки: 62 °C. Температура застывания: −5 °C. Получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 180—360 °C. Рост температуры конца выкипания приводит к усиленному закоксовыванию форсунок и дымности. Дизельное топливо в воде мало растворимо, не реагирует с ней. Не агрессивно по отношению к металлам, токсично.

Зимнее дизельное топливо: Плотность: не более 840 кг/м³. Температура вспышки: 40 °C. Температура застывания: −35 °C. Получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 180—340 °C. Также зимнее дизельное топливо получается из летнего дизельного топлива добавлением депрессорной присадки, которая снижает температуру застывания топлива, однако слабо меняет температуру предельной фильтруемости. Кустарным способом в летнее дизельное топливо добавляют до 20 % керосина ТС-1 или КО, при этом эксплуатационные свойства практически не меняются. Более трудоёмкий метод — вымораживание летнего топлива при отрицательной температуре. При этом жидкая фракция используется как зимнее топливо, а выпавший осадок используется в летний (тёплый) период.

Арктическое дизельное топливо: Плотность: не более 830 кг/м³. Температура вспышки: 35 °C. Температура застывания: −55 °C [3] . Получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 180—320 °C. Пределы кипения арктического топлива примерно соответствуют пределам выкипания керосиновых фракций, поэтому данное топливо — по сути утяжелённый керосин. Однако чистый керосин имеет низкое цетановое число 35-40 и недостаточные смазывающие свойства (сильный износ ТНВД). Для устранения данных проблем в арктическое топливо добавляют цетаноповышающие присадки и минеральное моторное масло для улучшения смазывающих свойств. Более дорогой способ получения арктического дизельного топлива — депарафинизация летнего дизельного топлива.

Безопасность [ править | править код ]

Дизельное топливо — ядовитое вещество [4] . В больших концентрациях дизельное топливо обладает наркотическим и общеядовитым действием, проникает через не повреждённую кожу. Вызывает отравление при вдыхании паров и пыли.

Рекомендуемая ПДК в рабочей зоне составляет 300 мг/м³ (в пересчёте на углерод) [5] .

В соответствии с ГОСТом 12.1.007-76 дизельное топливо является токсичным малоопасным веществом по степени воздействия на человеческий организм, 4-ого класса опасности [6] .

Различия дизельного топлива и солярки [ править | править код ]

Дизельное горючее топливо является смесью парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов, а также их производных, которые имеют усреднённый показатель молекулярной массы на отметке 120—230 а. е. м. Составляющие склонны к выкипанию при нагреве до температуры 170—380 °C. Затем дизтопливо проходит процесс очистки, после чего в него добавляются определённые присадки. Конечный продукт получает показатель вязкости на отметке около 2—4,5 мм²/с. Солярка представляет собой соляровое масло, выступая продуктом прямой перегонки нефти.

Солярку можно использовать в качестве топлива только применительно к отдельным типам дизельных двигателей. Такое топливо имеет показатель вязкости на отметке 5—9 мм²/с. Температура кипения составляет около 240—400 °C. Горючее подобного типа подходит для применения в низкооборотистых тихоходных дизельных моторах, которые ставятся на дизельные тепловозы, суда и трактора. Дизельное топливо отличается большим количеством углеводородов, имеет более низкую температуру кипения и значительно меньшую вязкость. Солярка более вязкая, температура выкипания данного продукта также оказывается выше. Наличие серы в солярке обязательно при использовании дизелей с механическими плунжерными насосами. Бессерная солярка увеличивает износ плунжерной пары. Продаваемую на заправках бессерную солярку (для CDI, TDI) можно использовать в «тракторных дизелях» добавляя в топливо моторное масло в количестве 1—5 %. Бессерная солярка используется только для CDI, TDI с электронным впрыском.

Альтернативы традиционному дизельному топливу [ править | править код ]

Биодизель [ править | править код ]

Биодизель — смесь метиловых эфиров жирных кислот, сходная по физическим и химическим свойствам с дизельной фракцией из нефти. Биодизель имеет цетановое число не менее 51 (по сравнению с обычным дизельным топливом 42—45), температуру вспышки более 150 °C, имеет хорошие смазочные характеристики. Главный недостаток — ограниченный срок хранения после изготовления — не более 3 месяцев вследствие бактериального разложения. В то же время данное свойство является одним из главных преимуществ — в случае утечек биодизельного топлива оно подвергается полному биологическому распаду без ущерба окружающей среде.

Получается реакцией переэтерификации жирных кислот, содержащихся в растительных маслах (рапсовое, соевое, пальмовое) и метилового спирта в соотношении 10:1 в присутствии в качестве катализатора метилата натрия. Реакция происходит в процессе смешения масла и спирта в ёмкости с мешалкой при нормальной температуре 20—25 °C. Побочным продуктом является глицерин, отделяемый далее в отмывочной колонне водой.

Эмульгированное дизельное топливо [ править | править код ]

Альтернативой обычному дизельному топливу является добавление в обычное дизельное топливо 20 % воды и 1 % эмульгатора. Смесь можно использовать в обычных дизелях без их переделки. Цвет смеси — мутно-белый. Срок хранения после приготовления — около трёх месяцев. Технология применяется в Германии. Возможность добавления воды и эмульгатора в биодизель не изучена.

Читать еще:  Что такое датчик оборотов двигателя на ваз 2110

Эмульгаторы — вещества, обеспечивающие создание эмульсий из несмешивающихся жидкостей. Действие эмульгаторов основано на способности поверхностно-активных веществ (ПАВ) снижать энергию, необходимую для создания свободной поверхности раздела фаз. Концентрируясь на поверхности раздела смешивающихся фаз, ПАВ снижают межфазное поверхностное натяжение и обеспечивают длительную стабильность композиции. В зависимости от природы ПАВ они ускоряют образование и стабилизирует тип эмульсии, в дисперсионной среде которой они лучше растворимы.

Но добавление воды в дизельное топливо катастрофично. Для форсунок с высоким давлением (как у CDI) вода и сера является агрессивным элементом. При высоком давлении и воде в составе топлива образуется серная кислота, которая губит прецизионные каналы. Кроме того, при попадании картерных газов в масло сера сокращает срок его службы. Поэтому в инструкциях импортных автомобилей производители пишут, что срок замены масла в странах бывшего СССР (где ещё продаётся соляр с серой в 0,2 %) сокращается вдвое. Кроме того, кислоты сокращают срок службы катализаторов и сажевых фильтров.

Производство, экспорт и внутреннее потребление в России [ править | править код ]

По данным Минэнерго России, производство дизельного топлива в России в 2013 году составило 72,6 млн тонн (+4,6 % к 2012 году) [7] .

Производство201120122013
млн тонн70,9 [7]69,4 [7]72,6 [7]

Дизельное топливо занимает третье место после нефти и газа в структуре экспорта России (в денежном выражении).

О влиянии сажи на работу двигателя внутреннего сгорания

Таким образом, современные требования к работе дизельных двигателей и их надежности ставят задачу измерения как концентрации сажи, так и ее дисперсности.

Установлено, что сажа в дизельном масле содержит от 80 до 95 мас.% углерода. Исследования с помощью электронного микроскопа частиц сажи, выделенных из дизельного масла, показали, что исходный (до агломерации) размер частиц составляет 30–50 нм. Содержание сажи в дизельных двигателях может доходить до 7%.

Вследствие малого размера частиц сажи в масле дизельное работавшее масло можно рассматривать как коллоидную систему. Коагуляция частиц сажи происходит под действием ван-дер-ваальсовых сил притяжения между частицами при достаточном их сближении. При высоких концентрациях сажи в моторном масле двигателю наносится огромный вред. Для создания адсорбционного слоя ограничивающего силы взаимного притяжения между частицами сажи в моторном масле используются моюще-диспергирующие присадки, молекулы которых состоят из короткой реакционноспособной группы атомов и длинной углеводородной цепочки.

Для того чтобы при сгорании дизельного топлива не образовывалась сажа, необходимо обеспечить такие условия и температуру в двигателе, чтобы сажа не образовывалась при сгорании топлива. Но при высокой температуре в камере сгорания окисляется азот, содержащийся в воздухе. Образовавшиеся окислы азота, взаимодействуя с водой, образуют азотную кислоту, выбрасываемую в атмосферу, которая наносит не меньший вред окружающей среде. Исследователи нашли, казалось бы, очень хорошее решение – окислы азота нейтрализовывать непосредственно в системе выхлопа автомобиля мочевиной, а сажу улавливать сажевыми фильтрами. Но при этом моторное масло стало насыщаться сажей. На рис. 1 и 2 показаны зависимость износа в узле трения «обойма – ролик» от содержания сажи в моторном масле при различных температурах. Установлено, что износ узла трения возрастает в 7 раз при подъеме температуры с 25 до 100° С в присутствии 5% сажи в моторном масле.

Рис. 1 Рис. 2

Учитывая актуальность проблемы с сажей, исследователями и инженерами выполнены различные тесты, включая реальные двигатели внутреннего сгорания, чтобы понять, при каком содержании частиц сажи увеличивается износ деталей, и что более важно – сами механизмы этого износа. Доминирующими механизмами износа были абразивное истирание и масляное голодание, которое происходит при очень высоких уровнях загрязнения сажей и может привести к отказу двигателя, так как узлы трения в конечном итоге окажутся без смазки. Установлено, что наиболее уязвимы клапанный механизм и турбина, ввиду тонкой масляной пленки и интенсивного движения в зоне контакта, так как масляная пленка тоньше, чем диаметр частиц сажи, содержащихся в масле. Компания Lubrizol (США) оценила влияние различных концентраций сажи на износ деталей. Исследования износа роликового толкателя двигателя показали, что увеличение содержания сажи незначительно влияет на интенсивность изнашивания, пока сохраняется высокая дисперсность частиц. Установлено, что интенсивность изнашивания толкателя в большей степени определяется дисперсностью сажи.

Установлено также, что в богатой топливом смеси при высоких нагрузках в условиях работающего двигателя резко возрастает содержание частиц сажи размером примерно 40 нм, которая попадает в моторное масло. Циркулирующие в масляной системе частицы сажи слипаются, образуя сгустки, увеличиваясь до 200 нм. Рециркулирующие отработавшие газы также способствуют увеличению размеров частиц сажи в масле. Установлено, что повышенное образование сажи вызвано следующими причинами: неполным сгоранием топлива из-за низкой компрессии и плохого распыла топлива из-за неисправных форсунок; высокого соотношения «топливо : воздух» из-за неправильной регулировки и закупорка воздушного фильтра; холодного воздуха зимой; перегрузки двигателя; длительной работы двигателя на холостом ходу и при малой нагрузке.

Выявлены проблемы, связанные с загрязнением моторного масла сажей, а именно: у дизельных двигателей с низким уровнем выбросов более высокое давление впрыска, поэтому они чувствительны к абразивному износу частицами сажи из-за трения между клапаном, валом и опорой оси, которое может привести к заклиниванию клапана. Новые устройства рециркуляции отработавших газов на дизельных двигателях увеличивают количество образования сажи и ее абразивность.

Из-за наличия моющих и диспергирующих присадок моторное масло загустевает быстро, что осложняет запуск двигателя в зимнее время, а узлы трения при этом испытывают масляное голодание. Кроме того:

– сажа и шлам в двигателях оседают и накапливаются в определенных зонах, которые являются зонами риска с точки зрения надежности двигателя, включая клапанные коробки, крышки клапанов, маслосборники и головки блока цилиндров;

– отложения на поверхностях двигателя снижают коэффициент полноты сгорания и экономию топлива и масла; сажа стирает защитные износоустойчивые масляные пленки в пограничных зонах, таких как зоны кулачкового упора и толкателя клапана;

– выброс сажи и шлама за кольцами поршней в бороздках может вызывать быстрый износ колец и стенок цилиндров, из-за чего могут быть сломаны или значительно повреждены кольца в условиях холодного запуска двигателя.

Особенно уязвимы сажей турбины двигателя с изменяемой геометрией, чувствительные к высоким температурам [2]. Несгоревшее топливо, сажа, прочие несгоревшие частицы, а также пары моторного масла при попадании в турбину откладываются на ее поверхностях, что негативно влияет на балансировку турбины, а также ухудшает аэродинамические параметры крыльчаток. На рис. 4 показаны детали тубины, покрытые сажей и нагаром. Проблемы усугубляются в дизельных двигателях, оснащеных сажевым фильтром. Когда забит сажевый фильтр, то это может увеличить давление выхлопных газов, поступающих в турбину. В результате вал турбины получает повышенную нагрузку, что в итоге может привести к повреждению турбины. Что касается забитого катализатора и, конечно, сажевого фильтра, то их действие сказывается не столько на механизме изменения «геометрии», сколько на самой турбине. Из-за затруднений со свободным выходом из турбины в выхлопную систему отработавшие газы оказывают давление на турбинное колесо, что ведет к появлению продольного люфта ротора турбины.

Рис. 3 Рис. 4

Необходимо отметить, что на турбину большое влияние оказывает стиль вождения, условия эксплуатации автомобиля, качество моторного масла и дизельного топлива. Например, если вы используете дизельный автомобиль преимущественно в городе, то сажевый фильтр может быстро выйти из строя из-за недостаточной температуры выхлопных газов. Также не рекомендуется эксплуатировать дизельные автомобили без нагрузки.

Рис. 5

В силу того что ротор турбокомпрессора вращается с частотой, в 30 раз превышающей скорость двигателя, и достигает 240 тыс. оборотов за одну минуту при температуре в 950° C, подшипники турбинного колеса испытывают на себе колоссальную нагрузку. Неравномерная подача моторного масла в турбину приводит к повреждениям подшипников, поэтому крайне важно следить за уровнем масла и состоянием масляных каналов, периодически проверяя их на наличие засоров. Чистые каналы и масло соответствующего качества – залог долгой службы турбины. На практике определить возникшие проб­лемы можно по изменению динамики, дыму в выхлопных газах или повышенному расходу масла и топлива. В настоящее время в исследовательских лабораториях для измерения концентрации частиц сажи используются термогравиметрический и инфракрасный анализ, метод осаждения, бумажная хроматография, фотонная корреляционная спектроскопия, электрические методы [3]. Присутствие сажи в масле в большой степени изменяет его электрические свойства (проводимость и ди­электрическую проницаемость). На этом принципе построен анализатор нефтепродуктов. Влияние содержания сажи на диэлектрическую проницаемость моторного масла показано на рис. 3. На рис. 5 приведена фотография анализатора нефтепродуктов, который определяет содержание сажи в моторном масле. С увеличением содержания сажи диэлектрическая проницаемость моторного масла увеличивается (рис. 3).

Загрязнение сажей моторного масла можно уменьшить, устранив причины ее поступления, связанные с неполнотой сгорания топлива, прорывом отработавших газов в картер. Если сажа попала в моторное масло, то удалить ее невозможно. Из зарубежной печати известно, что сажу удаляют использованием перепускных фильтров малого расхода и центрифуг-сепараторов.

Литература

1. Фитч Дж., Тройер Д. Анализ масел. Основы и применение. СПб.: ООО «ИПК БИОНТ», 2015. 166 с.

3. Нигматуллин В. Р., Ниг­матул­лин И. Р. Диагностика ДВС по анализу моторного масла. УФА: Уфимский полиграфкомбинат, 2011. 300 с.

Виль Нигматуллин, заведующий кафедрой УГНТУ, канд. техн. наук, доцент

Влияние качества топлива на работу двигателя внутреннего сгорания

В связи с ужесточением требований к качеству дизельных топлив по содержанию серы и переходом на выработку экологически чистых топлив,

Влияние качества топлива на работу двигателя внутреннего сгорания

Другие курсовые по предмету

Введение 3

Читать еще:  Что за новый двигатель будут ставить на паз

1.1Современные и перспективные требования и технологии к качеству тяжелых моторных и судового маловязкого топлива. 4-7

2.1Влияние асфальтенов на работу ДВС. 8-11

2.2Влияние присадок на ДВС . 11-16 2.3Противоизносные свойства топлив. 16-19

2.4Влияния качество топлива на противоизносные

свойства топлив. 19-24

Список литературы. 25

Тяжелые моторные и судовые топлива используют в судовых энергетических установках. К котельным топливам относят топочные мазуты марок 40 и 100, вырабатываемые по ГОСТ 10585 75, к тяжелым моторным топливам флотские мазуты Ф-5 и Ф-12 по ГОСТ 10585-75, моторные топлива ДТ и ДМ по ГОСТ 1667-68. К судовым топливам относят дистиллятное топливо ТМС по ТУ 38.101567 87 и остаточные топлива СВТ, СВЛ, СВС по ТУ 38.1011314-90.

В общем балансе перечисленных топлив основное место занимают мазуты нефтяного происхождения. Жидкие котельные топлива из сланцев, получаемые на установках полукоксования горючих сланцев и угля, продукты коксохимической промышленности составляют лишь небольшую долю общего объема производства топлив. [3]

Требования, предъявляемые к качеству котельных, тяжелых моторных и судовых топлив, устанавливающие условия их применения, определяются такими показателями качества, как вязкость, содержание серы, теплота сгорания, температуры застывания и вспышки, содержание воды, механических примесей и зольность.

Отсюда следует, что от качества топлива зависит надежная работа двигателя. Поэтому при выборе топлива рассматриваются его качество и как оно будет влиять на работу ДВС.

1.1Современные и перспективные требования и технологии к качеству тяжелых моторных и судового маловязкого топлива

Настоящие технические условия распространяются на топливо маловязкое судовое получаемое из дистиллятных фракций прямой перегонки и вторичной переработки нефти.

Топливо маловязкое судовое должно изготавливаться в соответствии с требованиями настоящих технических условий по технологии, согласованной с разработчиком и утвержденной в установленное порядке.

Топливо маловязкое судовое вырабатывается трех видов в зависимости от массовой доли серы: [6]

I вид — с массовой долей серы не более 0,5 %; код ОКП 02 5195 0301

II вид — с массовой долей серы не более 1,0 %; код ОКП 02 5195 0302

III вид — с массовой долей серы не более 1,5 %; код ОКП 02 5195 0303

При производстве топлива маловязкого судового разрешаемся использование присадок, допущенных к применению в установленном порядке.

Топливо маловязкое судовое соответствует марке ДМА MS IPO — 8217.

На предприятиях, впервые осваивающих производство топлива маловязкого судового, осуществляется постановка его на промышленное производство по ГОСТ 15.001.

Производство топлива маловязкого судового допускается только на предприятиях, согласовавших настоящие технические условия и внесенных, как производитель, в каталожный лист продукции, зарегистрированный в установленном порядке.

Топливо маловязкое судовое должно соответствовать требованиям настоящие технических условий, указанным в таблице. [6]

Таблица 14 Технические требования на СМТ (ТУ 38.101567-2000)

Наименование показателя

Метод испытания1Вязкость при 20°С, не более:

ГОСТ 6258- соответствующая ей кинематическая, мм2/с 11,4ГОСТ 332Цетановое число, не менее 40ГОСТ 31223Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, °С, не ниже62ГОСТ 6356 или

ASTM Д 934Температура застывания, °С, Минус 10ГОСТ 202875Массовая доля серы, %, не более

1,5ГОСТ I9I2I или

ГОСТ Р 50442 или ASTM Д 12 66 или ASTM Д 42946Массовая доля меркаптановой серы, %, не более 0,025ГОСТ 17323

7Содержание воды СледыГОСТ 24778Коксуемость, % не более 0,2ГОСТ 19932 или

ASTV Д 1899Содержание механические примесей, %, не более 0,02ГОСТ 637010Зольность, %, не более 0,01ГОСТ 1461 или

ASTM Д 48211 Содержание водорастворимых кислот и щелочейотсутствиеГОСТ 6307

Судовое маловязкое топливо по ТУ 38.101567-87 это среднедистиллятное топливо, в отличие от моторного ДТ и судового высоковязкого топлива, получаемых смешением остаточных и среднедистиллятных фракций. Предназначено для применения в судовых энергетических установках вместо дизельного топлива. Компонентами маловязкого судового топлива являются негидроочищенные прямогонные атмосферные и вакуумные дистилляты, продукты вторичного происхождения легкие и тяжелые газойли каталитического и термического крекинга, коксования.

Таблица 15 Характеристики моторного топлива для среднеоборотных и малооборотных дизелей (ГОСТ 1667-68)

Показатели Марка топлива

ДТ ДМ Плотность при 20 °С, г/см3, не более 0,930 0,970 Фракционный состав:

до 250 °С перегоняется, %, не более 15 15 Вязкость при 50 °С:

кинематическая, мм2/с, не более

соответствующая ей условная, °ВУ, не более 36

17,4 Коксуемость, %, не более 3,0 9,0 Зольность, % не более 0,04 0,06 Массовая доля серы, %, не более:

в малосернистом топливе

в сернистом топливе 0,5

2,0 Массовая доля, %, не более:

0,01 Температура, °С:

вспышки в закрытом тигле, не ниже

застывания, не выше 65

10 Примечание. Для марок ДТ и ДМ содержание сероводорода, водорастворимых кислот и щелочей отсутствие.

Таблица 16 Характеристики маловязкого судового топлива (ТУ 38.101567-87)

Показатели Значение Вязкость:

условная при 20 ‘С, ‘ВУ, не более

соответствующая ей кинематическая, мм2/с, не более

Цетановое число, не менее

вспышки в закрытом тигле °С, не ниже

застывания, не выше

Массовая доля, %, не более:

Коксуемость, %, не более

Зольность, %, не более

Содержание водорастворимых кислот и щелочей

Плотность при 20 °С, г/м3, не более

Йодное число, г йода на 100 г топлива, не более 2,0

Таблица 17 Характеристики мазутов (ГОСТ 10585-75)

Показатели Марка топлива Ф-5Ф-1240100Вязкость при 50 °С, не более: условная, °ВУ 5,012,0—соответствующая ей кинематическая, мм2/с 36,289,0—Вязкость при 80 °С, не более: условная, °ВУ —8,016,0соответствующая ей кинематическая, мм2/с —59,0118,0Динамическая вязкость при 0 °С, Па-с, не более 2,7—Зольность, %, не более, для мазута: малозольного —0,040,05зольного 0,050,100,120,14

Массовая доля, %, не более: механических примесей 0,100,120,51,0воды 0,30,31,01,0Массовая доля серы, %, не более, для мазута: низкосернистого —0,50,5малосернистого -0,61,01,0сернистого 2,02,02,0высокосернистого —3,53,5Коксуемость, %, не более 6,0—Температура вспышки, °С, не ниже: в закрытом тигле 8090—‘ в открытом тигле —90110Температура застывания, °С, не выше -5-810; 25*25; 42*Теплота сгорания (низшая) в пересчете на сухое топливо (не браковочная), кДж/кг, не менее, для мазута: низкосернистого, малосернистого 41454414544074040530и сернистого высокосернистого —3990039000Плотность при 20 °С, кг/м3, не более 955960—* Для мазута из высокопарафинистых нефтей

Примечание. Для всех марок топлива содержание водорастворимых кислот и щелочей, сероводорода отсутствие.

Влияние присадок на двигатель

При работе дизельного двигателя на фор­сунках и в камере сгорания образуются отло­жения, нарушающие подачу топлива и нормаль­ное протекание рабочего процесса. В результа­те снижается мощность и экономичность дви­гателя, увеличиваются дымность и токсичность отработавших газов. Моющие присадки, пред­назначенные для автомобильных бензинов, в данном случае оказываются бесполезны, так как обладают недостаточно высокой термической стабильностью и в жестких условиях дизель­ного двигателя разлагаются.

За рубежом часто используют специальные присадки к дизельным топливам на основе тер­мостабильных ПАВ. Анализ литературы и па­тентов показывает, что в общем случае в присадку кроме ПАВ входят модификаторы нага­ра и небольшое количество катализаторов го­рения. В качестве модификаторов нагара ис­пользуются кислородсодержащие соединения, например, оксиалкилированные алкилфенолы, а в качестве катализаторов горе­ния — соединения переходных металлов (железа, меди, редкоземельных элемен­тов). Катализатор горения берется в та­ких количествах, что концентрация ме­талла в топливе составляет не более 100 млн1. Собственно, каталитическое влияние оказывают оксиды металлов, об­разующиеся при сгорании присадок с то­пливом. Металлсодержащие присадки ис­пользуют не только как антинагарные, но и как антисажевые, снижающие темпе­ратуру выгорания сажи и препятствую­щие забивке сажевых фильтров. Так на­пример, фирмой Lubrizol разработана то­варная присадка, эффективная в концен­трации до 70 млн»1 в расчете на медь [1]. Авторами статьи на основе доступно­го отечественного сырья разработан об­разец антинагарной присадки антикокс, представляющий собой композицию термостабильного ПАВ, фракции кислородсодер­жащих соединений и катализатора горения — топливорастворимой соли меди.

Присадка антикокс характеризуется сле­дующими физико-химическими показателями:

кинематическая вязкость при 20°С, 40 мм2/с, не более

плотность при 20°С, кг/м3

температура вспышки, °С, не ниже 35

концентрация меди, % мае.

Рекомендуемая концентрация присадки в топливе составляет 0,01-0.02гс в зависимости от способа применения. При постоянном при­менении достаточно 0,01-0,02%. Возможно также использование присадки в автосерви­се: для безразборной очистки двигателя, раскоксовывания поршневых колец и т.д. При этом временно можно использовать дозы, дос­тигающие 0,1%.

На рис. 1-3 приведены результаты испы­таний присадки в количестве 0,1% мае. в со­ставе дизельного топлива Л на двигателе 2ч8,5/11. Испытания проведены в АООТ «ЭлИНП» по методике, согласно которой пред­варительно нарабатывался нагар в течение 50-100 ч на специальном топливе, содержа­щем большое количество тяжелых фракций. После наработки нагара двигатель разбира­ли и оценивали количество и распределение образовавшегося нагара в камере сгорания (на головке блока цилиндров), на днище поршня и распылителе форсунки. Нагар отлагался на по­верхностях в виде очень плотного слоя неравномерной толщины — до одного и более милли­метров.

Толщина основной массы нагара на го­ловке блока цилиндров и днище поршня дости­гала 0,5 мм. Что касается форсунки, то около двух третей массы нагара имело толщину от 0,5 до 1,3 мм. Это обстоятельство представля­ется весьма существенным, так как отложения на форсунке в наибольшей степени влияют на токсичность отработавших газов [2]. После на­работки нагара двигатель собирали и проводи­ли нагароочистку в течение 5 ч, работая на стандартном дизельном топливе Л с присадкой.

Статьи по теме:

Напольный электронный модуль
Напольный электронный модуль (НЭМ) устанавливается в непосредственной близости от датчиков и соединяется с ними десятижильным кабелем. НЭМ содержит генератор синусоидального сигнала с частотой 35 кГц .

План по доходам, прибыли и рентабельности
Двал = Зобщ * (1 + R/100) , руб Двал = 29269412,7 * (1 + 15/100) = 33659824,6 руб Двал– валовый доход, руб Зобщ – сумма затрат на перевозки, руб. R – планируемая норма рентабельности, %. Пбал = (Двал .

Разработка траншей землесосными снарядами
Землесосные снаряды целесообразно применять на несвязных грунтах небольшой крупности (песках и мелком гравии): Принцип работы землесосов по извлечению грунта со дна акватории заключается в отсасывани .

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector