Дизельные топлива, их свойства. Методы определения цитанового числа

Одно из преимуществ дизельных двигателей — высокая экономичность. Они расходуют на 30...40% меньше топлива по сравнению с бензиновыми двигателями. Экономичная работа дизелей достигается главным образом за счет высоких степеней сжатия. Дизельное топливо дешевле бензина, поскольку его получают в основном прямой перегонкой.

Дизельные двигатели надежнее и долговечнее. Для них характерны стабильная экономичность во всем диапазоне нагрузок, лучшая приемистость и возможность работы с нагрузкой без полного прогрева. Основные различия в работе дизельного и бензинового двигателей заключаются в способах смесеобразования и воспламенения рабочей смеси. Поэтому требования к дизельному топливу обусловливаются особенностями работы двигателя.

Дизельное топливо должно обладать хорошими распыливанием, смесеобразованием, испарением и прокачиваемостью, быстрым самовоспламенением; полностью сгорать, причем без дымления; не вызывать повышенного нагаро- и лакообразования на клапанах и поршнях, закоксовывания распылителя, зависания иглы распылителя, коррозии резервуаров, баков, деталей двигателя и т. д.

Оценкой самовоспламеняемости дизельных топлив служит цетановое число, определяемое на установках ИТ9-3 и ИТ9-ЗМ. Установки имеют одноцилиндровый четырехтактный дизель с переменной степенью сжатия от 7 до 23. При проведении испытаний угол опережения впрыскивания топлива должен быть 13° до ВМТ, давление впрыскивания 10,4 МПа.

В качестве эталонных топлив выбраны парафиновый углеводород цетан и ароматический углеводород альфаметилнафталин. Цетан имеет очень малый период задержки самовоспламенения, и его цетановое число условно принято за 100. Альфаметилнафталин имеет большой период задержки самовоспламенения, и его цетановое число условно принято за 0. Смеси цетана и альфаметилнафталина в различных соотношениях имеют разную самовоспламеняемость.

Цетановое число дизельного топлива определяют следующим образом. Запускают двигатель на испытуемом топливе и, изменяя степень сжатия, добиваются, чтобы самовоспламенение топлива началось точно в ВМТ Затем подбирают такую смесь цетана и альфаметилнафталина, которая при той же степени сжатия также воспламеняется в ВМТ, т. е. обладает таким же периодом задержки самовоспламенения, как и испытуемое топливо.

Цетановым числом называется процентное (объемное) содержание цетана в смеси с альфаметилнафталином, которая по самовоспламеняемости аналогична испытуемому топливу. Например, если испытуемое дизельное топливо имеет цетановое число 47, то по самовоспламеняемости оно эквивалентно искусственной смеси эталонных топлив, содержащей 47% цетана и 53% альфаметилнафталина. Цетановое число дизельного топлива зависит от его химического состава, склонности к окислению. Наиболее быстро окисляются и распадаются парафиновые углеводороды нормального строения. Они имеют самые высокие цетановые числа. Ароматические углеводороды самовоспламеняются при более высоких температурах и за больший промежуток времени, имеют самые низкие цетановые числа.

Для увеличения цетанового числа дизельных топлив могут быть использованы различные присадки, например изопропилнитрат. Присадки ускоряют начальные предпламенные реакции и способствуют образованию новых активных центров реакции. Чем ниже цетановое число, тем выше жесткость работы дизеля. От значения цетанового числа зависят и другие показатели работы двигателя: его пуск, среднее эффективное давление сгорания, удельный расход топлива, температура выпускных газов, отложения в двигателе, дымность и запах отработавших газов. С увеличением цетанового числа топлива облегчается пуск двигателя и увеличивается среднее давление сгорания, остальные показатели снижаются, работа двигателя в целом улучшается.

Для современных автотракторных дизельных двигателей используют топлива с цетановыми числами 45. При цетановом числе дизельного топлива 40 и ниже дизели работают жестко. Однако увеличение цетановых чисел топлива свыше 50 не вызывает существенного улучшения работы дизеля, а удельный расход топлива возрастает.