Эксплуатационные материалы. Моторные топлива

Основным недостатком этилированных бензинов является их токсичность. Ядовитость этилированных бензинов во много раз меньше, чем этиловой жидкости, тем не менее для их безопасного применения требуется соблюдение ряда мер предосторожности. С этой целью этилированные бензины различных марок окрашиваются в различные цвета.

Этилированным бензинам присуща химическая нестабильность, связанная с окислением тетраэтилсвинца кислородом воздуха и образованием осадка свинцовых соединений. Разложение ТЭС ускоряется под действием солнечного света и обычно происходит с возрастающей скоростью. Этот процесс ведет к снижению детонационной стойкости бензина, кроме того, свинецсодержащие осадки отлагаются в трубопроводах и засоряют топливные жиклеры и фильтры. Для применения бензинов, в которых началось разложение ТЭС, требуется их тщательная фильтрация; при этом бензин необходимо как можно скорее использовать из-за возможности дальнейшего разложения ТЭС.

В последнее время наряду с ТЭС используется другой свинецсодержащий антидетонатор - тетраметилсвинец (ТМС). Применение ТМС более эффективно в высокооктановых бензинах, кроме того, он отличается лучшей испаряемостью и более равномерно распределяется по цилиндрам.

Для борьбы с неуправляемым воспламенением (при перегреве двигателя происходит самопроизвольное воспламенение рабочей смеси от ''горячих точек'' - клапанов, свечей зажигания, нагаров и др.) находят применение антикалильные присадки на основе фосфорсодержащих соединений. Эти присадки применяются главным образом в этилированных бензинах. Их действие основано на реакции с продуктами сгорания ТЭС и образованием фосфатов свинца, имеющих более высокую температуру воспламенения (активного «зажигания») по сравнению с окислами свинца.

Для повышения химической стабильности бензинов используются антиокислительные присадки. Эти присадки тормозят развитие окислительных реакций, благодаря чему их введение в состав бензинов увеличивает индукционный период. В отечественных автомобильных бензинах применяются следующие антиокислительные присадки: древесносмольный антиокислитель (смесь фенолов с маслами, добавляется до 0,15 %), антиокислитель ФЧ-16 (смесь фенолов, добавляется до 0,10 %) и параоксидифениламин (до 0,01 %).

Добавка антиокислителей в этилированные бензины также способствует торможению окислительных реакций разложения свинца.

При большой влажности и низкой температуре в результате интенсивного испарения топлива происходит обледенение деталей карбюратора, особенно дроссельной заслонки, вызывающее перебои в работе двигателя. Это нежелательное явление устраняется при добавлении к бензинам антиобледенительных присадок. В качестве этих присадок используются два типа соединений:

- растворяющие воду и образующие с ней низкозамерзающие смеси (спирты, гликоли и др.);

- образующие оболочку на частицах льда, препятствующую их росту и оседанию на стенках карбюратора (различные поверхностно-активные вещества).

Для удаления отложений в системе питания (карбюраторе, форсунках, впускном патрубке) предложено использовать моющие присадки, представляющие собой различные поверхностно-активные соединения. Их использование может осуществляться двумя способами:

- с повышенной концентрацией, но кратковременно, для разового удаления отложений;

- регулярно с небольшой концентрацией для постоянного «вымывания» отложений.

2.3 Ассортимент и маркировка бензинов

Нефтеперерабатывающей промышленностью выпускается несколько марок бензинов, каждая из которых предназначена для определенных моделей автомобилей и соответствующих условий эксплуатации. Основные показатели качества бензинов приведены в таблице 4 [3, 7, 8, 13].

Каждая марка бензина имеет свое условное обозначение, которое включает одну или две буквы и цифру: буква ''А'' говорит о том, что бензин автомобильный; ''И'' - октановое число для данной марки бензина определено исследовательским методом (если ''И'' нет, то - моторный метод определения), а цифра указывает октановое число.

Основные марки автомобильных бензинов вырабатываются в соответствии с действующим ГОСТ 2084-77, а именно: А-76, АИ-91, АИ-93, АИ-95 и дополнениями в виде технических условий (ТУ), которые предусматривают выпуск бензинов: АИ-80, АИ-92, АИ-96 и АИ-98. Допускается выпуск бензинов А-76, АИ-80, АИ-91, АИ-92 и АИ-96 с использованием этиловой жидкости.

В зависимости от испаряемости бензины могут быть: летними, зимними и всесезонными. Бензины А-76, АИ-91, АИ-93, АИ-95 изготавливают летних и зимних видов. Все оставшиеся являются всесезонными.

В обозначении бензинов с улучшенными экологическими свойствами и присадками содержится аббревиатура ЭКп (например, АИ-95 ЭКп).

В целях повышения конкурентоспособности бензинов и доведения их качества до европейских стандартов введен ГОСТ Р 51105-97, который предусматривает выпуск бензинов «Нормаль-80», «Регулятор-91», «Регулятор-92», «Премиум-95», «Супер-98». Бензин «Нормаль-80» предназначен для использования наряду с бензином А-76. Неэтилированный бензин «Регулятор-91» можно применять вместо этилированного бензина АИ-93. Бензины «Премиум-95» и «Супер-98» отвечают европейским стандартам и предназначены для современных импортных автомобилей (таблица 5).

Настоящий стандарт для указанных выше марок бензина разработан с учетом рекомендаций европейского стандарта ЕN 228.

В настоящее время в соответствии с ГОСТом и ТУ Мозырским НПЗ осуществляется выпуск следующих видов неэтилированных бензинов: А-76, А-92, АИ-95 (производство осуществляется на базе катализата риформинга с вовлечением легких углеводородных фракций, а в бензин АИ-95 допускается добавление до 8 % метилтретичнобутилового эфира - МТБЭ) и «Нормаль-80», «Регулятор-91», «Премиум-95», «Супер-98» (в «Премиум-95», «Супер-98» добавляют кислородсодержащие присадки, а для улучшения экологических свойств в бензинах возможно применение антиокислительных и моющих присадок).

Таблица 4. Основные показатели автомобильных бензинов

В европейских странах согласно ЕN 228 применяются бессвинцовые топлива (''Euro-Super'' и ''Super-Plus''), у которых ОЧ находится в пределах от 91…95 и 96…98 единиц соответственно. Антидетонационная стойкость улучшается за счет неметаллических добавок, таких как метилбутиловые эфиры в концентрации 3-15 % и/или спиртовые смеси (2-3 % метанола и высшие спирты). Максимальное содержание свинца в неэтилированных бензинах ограничивается 13 мг/л. Если антидетонатором является ТЭС или ТМС, то предельно допустимое содержание свинца в топливе составляет 0,15 г/л. Технические характеристики неэтилированных бензинов в соответствии с европейским стандартом EN 228 представлены в таблице 6 [12].

Таблица 5. Бензины с улучшенными свойствами

Таблица 6. Технические характеристики бензина

2.4 Методы оценки качества бензинов

Любой нефтепродукт поступает на склад АТП централизованным образом. Сотрудник, ответственный за их приемку, проверяет наличие и правильность заполнения товарно-транспортной накладной, сертификата соответствия и паспорта качества.

Для определения качества полученного бензина необходимо правильно отобрать пробу. Для отбора проб бензина используют пробоотборники или приспособления с бутылкой.

Когда нет возможности провести лабораторный анализ и важно ориентировочно определить возможность применения имеющегося бензина, внешним осмотром определяют цвет, прозрачность, а также простейшими способами проверяют смолистость, испаряемость бензина и степень его агрессивности.

По цвету бензина можно определить: этилирован он или нет, так как этилированные бензины всегда окрашены. Неэтилированные бензины бесцветны, но иногда имеют желтоватый цвет, вызванный наличием в нем смолистых веществ: «Нормаль-80», «Регулятор-91», «Регулятор-92», «Премиум-95», «Супер-98».

Прозрачность бензина определяется в стеклянном цилиндре диаметром 40…45 мм, который должен быть совершенно прозрачным и не содержать взвешенных и осевших на дно частиц посторонних примесей, в том числе воды.

Для оценки испаряемости бензина на фильтровальную бумагу наносят стеклянной палочкой каплю, дают ей испариться и осматривают осадок испарения. Бензин должен испариться без остатка в течение 1…2 минут. Необходимо принимать во внимание такой момент, что при концентрации паров бензина в воздухе 74-123 г/м3 образуются взрывоопасные смеси.

Для определения присутствия смол необходимо на часовое стекло налить 0,5 мл топлива и поджечь. Бессмольный или малосмольный бензин на стекле оставляет след в виде бледного, беловатого пятна, а смолистый дает ряд концентрических колец желтого или коричневого цвета (таблица 7).

Таблица 7. Зависимость содержания смол от диаметра смоляного круга

Наличие минеральных кислот и щелочей проверяется путем контроля нейтральности водной вытяжки - смеси 50 мл бензина и дистиллированной воды. Присутствие щелочей определяется с помощью добавки спиртового раствора фенолфталеина (цвет становится розовым или красным), а кислот - водного раствора метилоранжа (цвет становится оранжево-красным) [2, 4].

Чтобы определить кислотность (содержание органических кислот), необходимо 50 см3 бензина кипятить в смеси с таким же количеством нейтрализованного этилового (винного) спирта с добавкой нескольких капель индикатора (нитрозинового желтого) для извлечения из бензина органических кислот. Затем нейтрализуют горячую смесь спиртовым раствором едкого калия до тех пор, пока ее цвет не начнет переходить из желтого в зеленый.

Для определения присутствия активных сернистых соединений наблюдают за поверхностью медной отполированной пластинки до и после пребывания ее в течение 3 ч в бензине, подогретом до температуры 50±2 °С, или в течение 18 мин при 100 °С.

Контрольные вопросы

1. Перечислите требования, предъявляемые к бензинам.

2. Назовите показатели физико-химических свойств бензинов.

3. Перечислите марки бензинов, охарактеризуйте их.

4. Дайте характеристику способам определения качества бензинов.

5. Какие показатели характеризуют фракционный состав бензина?

6. Назовите методы определения октанового числа. В чем их суть?

3. Свойства и показатели качества дизельного топлива

3.1 Характеристика качеств дизельного топлива

Дизельное топливо после бензина относится к самым массовым продуктам, применяемым на автомобильном транспорте.

К дизельным топливам предъявляют требования, аналогичные требованиям к бензинам, однако из них можно выделить специфические, обусловленные особенностями смесеобразования и воспламенения в дизелях: сохранение текучести и определенной вязкости при возможно более низких температурах с целью обеспечения надежной подачи в цилиндры двигателя, хорошие смесеобразование и воспламеняемость при впрыскивании в камеру сгорания. Данные требования заложены в физико-химические свойства дизельных топлив, которые определяют их эксплуатационные качества.

Наибольшее влияние на физико-химические свойства дизельных топлив оказывает вязкость, которая характеризует подвижность топлива, величину внутреннего трения, взаимную силу сцепления молекул.

Для дизельного топлива указывается кинематическая вязкость. От вязкости топлива зависит качество его распыливания в цилиндре, дальнобойность струи, четкость начала и конца подачи топлива форсункой.

Кинематическая вязкость в условиях летней эксплуатации топлива находится в пределах (3...6) * 10-6 м2/с, зимней - (1,8...6) * 10-6 м2/с, арктической - (1,5...4) * 10-6 м2/с.

Плотность дизельных топлив тоже заметно влияет на смесеобразование. Для товарных дизельных топлив плотность составляет 830...875 кг/м3.

Испаряемость влияет на смесеобразование, а показателем, ее характеризующим, является фракционный состав. Облегченный фракционный состав характеризует лучшую испаряемость топлива, которая способствует образованию однородной горючей смеси. Однако при слишком высокой испаряемости на первой стадии горения в течение периода задержки воспламенения в цилиндре скапливается большое количество паров, при воспламенении которых давление резко нарастает и двигатель работает жестко, с повышенными ударными нагрузками. Кроме того, облегчение фракционного состава дизельного топлива ухудшает его воспламеняемость и ведет к трудности пуска двигателя.

Применение дизельных топлив с утяжеленным фракционным составом ведет к ухудшению распыливания, испарения и сгорания топлива. Такое топливо затрудняет пуск холодного двигателя, особенно при низких температурах. Поэтому к основным требованиям по качеству дизельных топлив относится прокачиваемость его по топливной системе, обеспечивающая подачу топлива в цилиндры двигателя в необходимом для заданного режима количестве. Она в свою очередь, помимо вязкости, оценивается еще рядом показателей: температурами помутнения и застывания, содержанием механических примесей и воды, коэффициентом фильтруемости, предельной температурой фильтруемости.

Таким образом, как и в карбюраторных двигателях, для дизелей требуется топливо определенного фракционного состава. Начало кипения этого топлива находится в пределах 180…200 °С. Стандартом на дизельные топлива контролируется только две температуры выкипания 50 и 96 % топлива. Это объясняется тем, что между температурой выкипания 10 % дизельного топлива и работой дизелей однозначной связи не установлено. При повышении температуры выкипания 10 % топлива, т. е. утяжелении топлива, увеличивается его расход и дымность отработавших газов. При облегчении топлива ухудшается пуск дизелей, так как легкие фракции имеют худшую по сравнению с тяжелыми фракциями самовоспламеняемость. Поэтому пусковые свойства дизельных топлив для автомобилей в некоторой степени определяет температура выкипания 50 % топлива. Температура выкипания 96 % топлива регламентирует содержание в топливе наиболее тяжелых фракций, увеличение которых ухудшает смесеобразование, снижает экономичность, повышает нагарообразование и дымность отработавших газов. Установлено, что оптимальными являются следующие предельные значения t96 для летнего периода эксплуатации 360 °С, зимнего - 340 °С, для арктических условий - 330 °С. Эти контрольные значения t96 определены ГОСТом на дизельное топливо.

Наиболее важным эксплуатационным свойством является воспламеняемость дизельных топлив, которая в значительной степени определяет легкость пуска (воспламенение паров в камере сгорания без источника зажигания) и характер работы дизельного двигателя. О воспламеняемости дизельных топлив судят по длительности первой стадии горения - периоде задержки самовоспламенения (ПЗВ), представляющей собой время от начала впрыска топлива до появления первых очагов пламени, т. е. включает время, затрачиваемое на распад топливной струи на капли, частичное их испарение и смешение паров топлива с воздухом (физическая составляющая), а также время, необходимое для завершения предпламенных реакций, и формирование очагов самовоспламенения (химическая составляющая). Физическая составляющая времени задержки воспламенения зависит от конструктивных особенностей двигателя, а химическая - от свойств применяемого топлива.

Склонность дизельного топлива к самовоспламенению оценивается по цетановому числу (ЦЧ), которое определяется на стандартной установке с одноцилиндровым дизельным двигателем.

Количественное определение цетанового числа основано на методе совпадения вспышек в цилиндре испытуемого топлива с эталонными топливами, воспламеняемость которых известна. Для регистрации вспышек используется специальный индикатор воспламенения, устанавливаемый в головке двигателя. В момент воспламенения под действием высокого давления в индикаторе замыкается электрический контакт и зажигается неоновая лампа, посредством которой и осуществляется регистрация вспышки. В качестве эталонных топлив используется цетан (С16Н34) и б-метилнафталин (С11Н10). Воспламеняемость цетана принята за 100 единиц, а б-метилнафталина - за нуль. Цетановым числом испытуемого топлива называется процентное (по объему) содержание цетана в эталонной смеси с б-метилнафталином, при которой обеспечивается при равной степени сжатия одинаковое значение ПЗВ. Цетановое число дизельных топлив составляет 45…58 единиц, однако оптимальное значение цетанового числа соответствует диапазону 40...50 ед.

В ряду важнейших показателей дизельных топлив является способность сохранять чистоту топливной аппаратуры и деталей двигателя, что вызвано образованием отложений нагара на форсунках с последующим изменением факела распыла, ухудшением смесеобразования, снижением экономичности двигателя и повышением дымности его выхлопа.

На способность дизельных топлив образовывать отложения влияют количественное содержание смолистых веществ и сернистых соединений, наличие непредельных и ароматических углеводородов, а также плотность и испаряемость.

В эксплуатационных условиях наибольший вред приносит присутствие в дизельном топливе смол. Основную часть смол составляют примеси, остающиеся после очистки нефтяных дистиллятов. Их количество контролируется так же, как и в бензинах - по содержанию фактических смол. В товарных дизельных топливах содержание фактических смол ограничено величиной 30...40 мг на 100 см3 топлива.

С повышением содержания в дизельных топливах непредельных углеводородов их стабильность при хранении снижается, а склонность к нагарообразованию возрастает. Поэтому количество непредельных углеводородов в дизельном топливе контролируется с помощью так называемого йодного числа. Йодное число представляет собой количество йода, реагирующее в определенных условиях с испытуемым топливом. Йодное число пропорционально содержанию непредельных углеводородов, в связи с чем в товарных дизельных топливах его величина не должна превышать 6 г йода на 100 г топлива.

При увеличении содержания в топливе ароматических углеводородов во всех случаях повышается образование нагара. Этому же способствует наличие серы и сернистых соединений.

В настоящее время основную часть дизельных топлив производят из сернистых нефтей. Поэтому основным методом контроля наличия активной серы являются коррозионные испытания на медную пластинку. Кроме того, дополнительно контролируется содержание меркаптановой серы, а также сероводорода. По этой причине, а также из-за ряда других отрицательных последствий содержание серы в дизельных топливах должно быть не более 0,2...0,5 % (в зависимости от вида топлива), меркаптановой серы - не более 0,01 %, а сероводород должен отсутствовать.

При сгорании дизельного топлива содержащиеся в нем сернистые соединения образуют окислы серы SO2 и SО3. При высокой температуре окислы серы корродируют металлы в газовой фазе. При низкой температуре они растворяются в конденсирующейся из продуктов сгорания воде, образуя коррозионно-агрессивные сернистую и серную кислоты.

Из-за комплексного характера склонности дизельных топлив к нагарообразованию для его более полной оценки используются показатели коксуемости и зольности. Коксуемостью называется свойство топлива образовывать отложения при нагреве до 800-900 °С без доступа воздуха. Продукты коксования (кокс) состоят в основном из углерода и высокомолекулярных соединений. Они отлагаются в виде твердого нароста главным образом на горячих деталях, не контактирующих непосредственно с зоной горения (внутри форсунок, на юбках поршней в области поршневых колец и др.). Контроль коксуемости осуществляется по содержанию кокса в 10 %-ном остатке топлива после перегонки, количество которого не должно превышать 0,3 % по всем маркам топлив.

После полного сгорания топлива в воздухе образуется минеральный остаток - зола, вызванный присутствием в топливе различных неорганических примесей. Из-за абразивных свойств золы она не только увеличивает нагар, но и ведет к повышенным износам в двигателе. Поэтому допустимое содержание золы в товарных дизельных топливах - зольность - ограничивается 0,01 %.

Как и в случае бензинов, причиной коррозионной агрессивности дизельных топлив является наличие таких соединений, как водорастворимые кислоты и щелочи, органические кислоты и сернистые соединения.

Присутствие водорастворимых кислот и щелочей в дизельных топливах не допускается. Содержание остальных агрессивных соединений в дизельных топливах контролируется, как и в бензинах, по показателю кислотности. Кислотность не должна превышать 5 мг КОН для нейтрализации 100 мг топлива.

Наличие прецизионных деталей в топливной аппаратуре и высокая тонкость фильтрации в дизельных двигателях предъявляют повышенные требования к чистоте дизельных топлив: в них не должно содержаться воды и механических примесей. Однако практика эксплуатации автомобилей свидетельствует о частых отклонениях от этих требований.

Прежде всего, при транспортировке, хранении и заправке возможно попадание в топливо атмосферной пыли, влаги, продуктов коррозии и осмоления топлива, а также других загрязнителей. В результате, как свидетельствуют обследования, содержание механических примесей и воды в баках автомобилей может достигать соответственно 0,06 и 0,12 % по массе.

Вода в дизельном топливе может послужить причиной нарушения его подачи в цилиндры двигателя при низкой температуре. При плюсовых температурах вода с топливом образует эмульсию, а при отрицательной она превращается в кристаллы льда, которые закупоривают топливные фильтры. ГОСТ на дизтопливо не разрешает присутствия в нем воды.

Содержание механических примесей зависит от степени запыленности воздуха: при сильной запыленности оно увеличивается в процессе эксплуатации в 2...3 раза.

При недостаточной водной промывке после щелочной очистки топлива в нем могут находиться натриевые мыла нафтеновых кислот - нафтенаты. Нафтенаты не растворяются в дизельных топливах и представляют собой студнеобразную массу, способную забивать бумажные фильтрующие элементы.

Присутствие в топливе всех видов загрязнителей контролируется таким показателем качества, как коэффициент фильтруемости. Он определяется на специальном приборе по степени забивки бумажного фильтра при протекании (фильтровании) испытуемого топлива. Коэффициент фильтруемости равен отношению времени (длительности) фильтрования последних 2 мл (десятой порции) испытуемого топлива ко времени фильтрования его первых 2 мл. Для товарных топлив величина коэффициента фильтруемости не должна превышать 3.

Соблюдение норм на коэффициент фильтруемости дизельного топлива обеспечивает минимальное содержание в нем всех видов загрязнителей и необходимую работоспособность топливной системы дизеля. В случае необходимости очистка топлива от загрязнения может быть осуществлена с помощью отстаивания и фильтрации.

Особенностью дизельных топлив является наличие довольно большого количества углеводородов, прежде всего парафиновых, с высокой температурой застывания. При понижении температуры эти углеводороды начинают выпадать из топлива в виде кристаллов, топливо мутнеет. Поэтому температуру, при которой топливо теряет прозрачность, вследствие начала процесса кристаллизации называют температурой помутнения. Хотя топливо при этом еще хорошо прокачивается, образующиеся микрокристаллы при низкой температуре подкапотного пространства (например, в период пуска) могут забить фильтр тонкой очистки и привести к прекращению подачи топлива. Поэтому принято, чтобы температура помутнения топлива была на 5...10 °С ниже температуры воздуха, при которой эксплуатируется автомобиль.

При дальнейшем охлаждении топлива количество микрокристаллов растет, они начинают сращиваться и образуют пространственную жесткую решетку, в результате чего топливо теряет текучесть. Температурой застывания называется такая температура, при которой находящееся в пробирке дизельное топливо при охлаждении в определенных условиях не изменяет положения мениска при наклоне пробирки на 45° в течение минуты. Образовавшуюся кристаллическую структуру можно разрушить с помощью перемешивания, однако при его прекращении топливо быстро вновь застывает. Для обеспечения нормальной работы дизеля температура застывания должна быть на 10...15 °С ниже температуры окружающей среды. Этот показатель служит приблизительным ориентиром при определении возможных предельных условий применения топлив, и в большей мере по этому показателю судят о возможностях заправки, транспортирования, слива и налива топлива.

Еще одним показателем, характеризующим дизельное топливо, является температура вспышки, которая ограничивает содержание в топливе наиболее легких фракций и характеризует его огнеопасность. Температура вспыш-ки - это та наименьшая температура, до которой нужно нагреть дизельное топливо в закрытом тигле, чтобы его пары образовали с воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Температура вспышки должна быть не ниже 35 °С для всех марок дизельного топлива.

3.2 Способы повышения качества дизельных топлив

Для улучшения эксплуатационных свойств дизельных топлив и расширения их ресурсов (увеличения выхода из нефти) все большее распространение находят различные присадки. Однако следует помнить, что присадки различных марок обладают различной эффективностью.

Так, уже более полувека для улучшения воспламеняемости и повышения цетанового числа дизельных топлив применяют в промышленных масштабах активирующие присадки. В качестве этих присадок наибольшую известность получили такие кислородосодержащие соединения, как органические перекиси, различные эфиры азотной кислоты (этилнитрат, изопропилнитрат, циклогексилнитрат) и др. Механизм их действия основан на образовании после реакций с топливом перекисей, разложение которых ускоряет предпламенные процессы и сокращает ПЗВ.

Наиболее интенсивный прирост цетанового числа наблюдается при добавлении 1...2 % активирующих присадок. Так, введение 1 % изопропилнитрата повышает цетановое число дизельного топлива на 10...13 ед., в связи с чем он используется для улучшения воспламеняемости и пусковых свойств зимних арктических дизельных топлив, получаемых с помощью каталитического крекинга. Добавление 1,2...1,5 % циклогексилнитрата к этилированному бензину позволяет использовать его в качестве топлива для быстроходных дизелей. С помощью различных активирующих присадок возможно использование в дизелях и таких низкоцетановых топлив, как метанол и этанол.

В связи с ограниченными ресурсами дизельных топлив для улучшения их низкотемпературных свойств используют депрессорные присадки. Эти присадки позволяют значительно снизить температуру застывания, улучшить прокачиваемость топлива при низких температурах и мало влияют на температуру помутнения. Наиболее эффективными депрессорными присадками являются соединения полимерного типа, среди которых промышленное применение получили сополимеры этилена с винилацетатом. При введении в концентрации 0,02...0,1 % присадки снижают температуру застывания дизельных топлив на 20...30 °С.

В связи со склонностью дизелей к дымлению применяются специальные антидымные присадки. Среди таких присадок наиболее эффективны соединения бария, способствующие уменьшению размеров частиц образующейся сажи и ее более быстрому и полному сгоранию. При добавлении барийсодержащих присадок к дизельным топливам содержание сажи в отработавших газах может быть уменьшено на 70...90 %, а выбросы в атмосферу канцерогенных веществ - на 60...80 %. Бариевые присадки не изменяют мощностные и экономические показатели дизеля и существенно не влияют на износ деталей топливной аппаратуры. Наибольшее применение эти присадки нашли при работе дизелей в шахтах, карьерах и других трудновентили-руемых местах.

3.3 Ассортимент и маркировка дизельных топлив

Автомобильные двухтактные и четырехтактные дизельные двигатели относятся к типу быстроходных дизелей, они более требовательны к качеству топлива, чем тихоходные транспортные и стационарные дизельные двигатели. Для автомобильных дизельных двигателей в соответствии с ГОСТ 305-82 выпускаются следующие марки дизельного топлива: Л (летнее), З (зимнее) и А (арктическое). Эти топлива предназначены для использования на всех моделях быстроходных дизельных и газотурбинных двигателей наземной и судовой техники. Каждая марка топлива делится на две подгруппы: с содержанием серы, не более: 0,2 % - для всех марок первой подгруппы; 0,4 % - для марки А или 0,5 % - для марки Л и З второй подгруппы [1-3, 7, 8, 15].

Топливо Л предназначено для дизелей, эксплуатирующихся при температуре окружающего воздуха 0 °С и выше. Дизельное топливо марки З выпускается двух видов: с температурой застывания не выше -35 °С и - 45 °С и предназначено для использования при температуре окружающего воздуха -20 °С и выше, второе - с температурой воздуха -30 °С и выше. Температура застывания арктического дизельного топлива не превышает -55 °С. Оно предназначено для дизелей, работающих в суровых условиях Севера и Сибири при температуре воздуха -50 °С и выше. В случае отсутствия зимнего топлива для легковых автомобилей допускается использование летнего топлива в смеси с низкооктановым бензином (до 30 % бензина). Однако работа двигателя при этом будет жесткой и износ двигателя и топливной аппарату-ры увеличится.

Основные показатели качества данных топлив приведены в таблице 8.

При обозначении летнего дизельного топлива к его марке (ДЛ) добавляются цифры, обозначающие содержание в нем серы и температуру вспышки. В условное обозначение зимнего топлива входят марка и цифры, соответствующие массовой доле серы и температуре застывания. При обозначении арктического топлива к его марке (ДА) добавляется только цифра, указывающая содержание серы.

В связи с ростом парка дизельных автомобилей увеличивается потребность в дизельном топливе, поэтому стоит вопрос о ресурсах для его производства. Существенное расширение ресурсов дизельного топлива может быть достигнуто прежде всего за счет углубления его отбора от нефти с повышением конца кипения на 25...30 °С. Такое топливо получило название дизельного топлива утяжеленного фракционного состава (УФС). Оно предназначено для обеспечения эксплуатации автотракторной техники в летний период и отличается от топлива ДЛ главным образом более высокими температурами застывания и помутнения. Из-за наличия тяжелых фракций при использовании топлива УФС наблюдается некоторое увеличение его расхода (на 2...3 %), повышение нагарообразования и снижение ресурса работы фильтрующих элементов.

Вторым направлением увеличения ресурсов дизельных топлив является добавление легких бензиновых фракций. Такие топлива называются топливами широкого фракционного состава (ШФС). Бензин может добавляться и в утяжеленное дизельное топливо, в этом случае оно получило название топлива расширенного фракционного состава (РФС). Топливо РФС содержит до 10 % бензиновых фракций прямой перегонки и вторичных процессов. Фракционный состав топлива РФС по температуре выкипания 50 и 90 % аналогичен топливу УФС, однако в этом случае из-за наличия бензиновых фракций дополнительно лимитируется 10 %-ная точка перегонки.

В настоящее время в связи с ужесточением норм на экологические показатели работы дизельных двигателей в России введены ТУ на выпускаемые дизельные топлива, которые предназначены на экспорт и для использования в современных дизельных автомобилях. Такие дизельные топлива имеют обозначения ДИТО-ЭЛ, ДИТО-ЭЗ. Дизельные экологически чистые топлива (ДЭ) имеют более высокое цетановое число и меньшее содержание серы. Например, у ДИТО-ЭЛ цетановое число - 49 (у ДЛ - 45), содержание серы 0,05 % (против 0,2 % у ДЛ).

Данные ТУ предусматривают следующие виды дизельных топлив, показатели качества которых приведены в таблице 9.

В Европе технические условия на дизельное топливо определяются национальными стандартами и общеевропейским стандартом EN 590. Основные технические требования этого стандарта приведены в таблице 10 [12].

В настоящее время в соответствии с EN 590 Мозырским НПЗ разработаны ТУ 38.401-58-296-2001, которые предусматривают выпуск трех сортов дизельного топлива.

Для улучшения смазывающего эффекта в состав топлива вводят смазывающие присадки. Основные показатели качества, характеризующие дизельное топливо, представлены в таблице 11.

Таблица 8. Основные показатели качества дизельных топлив

Таблица 9. Основные показатели дизельного топлива

Таблица 10. Основные характеристики дизельных топлив

Таблица 11. Основные характеристики дизельных топлив

3.4 Методы оценки качества дизельных топлив

Оценка дизельного топлива по внешнему виду и определение его плотности выполняется теми же методами, которые рассмотрены и описаны применительно к бензинам. Дополнительно следует отметить следующее.

Наличие растворенных смол в дизельном топливе придает ему окраску. В зависимости от количества смол и их состава цвет топлива, определяемый в стеклянных цилиндрах диаметром 40…55 мм, изменяется от желтого до светло-коричневого. Чем светлее топливо (меньшая интенсивность окраски), тем меньше в нем смолистых веществ и тем выше его качество.

Запах у дизельного топлива нерезкий из-за более тяжелого фракционного состава. Зимние и, особенно, арктические сорта дизельного топлива мало отличаются по фракционному составу от керосинов, поэтому по запаху они в определенной степени могут быть схожи с керосином.

Плотность дизельного топлива стандартизирована при 20 °С и равна 860, 840 и 830 кг/м3 соответственно для летнего, зимнего и арктического топлива.

Капля дизельного топлива после испарения оставляет на листе чистой бумаги жирное пятно, в то время как бензин испаряется бесследно или почти бесследно.

Загрязненность дизельного топлива механическими примесями может быть обнаружена путем пропускания примерно одного литра топлива через светлую фильтровальную бумагу. По задержанному фильтром количеству примесей можно судить о его загрязненности.

Физическая стабильность у дизельного топлива более высокая, чем у бензина, поэтому при соблюдении условий хранения первоначальное качество дизельного топлива практически не ухудшается.

Вода также отслаивается от топлива и оседает на дне посуды, что и позволяет установить ее присутствие. В неотстоявшемся топливе вода вызывает его помутнение.

Автохозяйства, получающие дизельное топливо на нефтебазах, могут контролировать его качество по паспорту, выдаваемому снабжающей организацией. Сопоставляя значения физико-химических показателей по паспорту с техническими условиями, можно установить соответствие данной партии топлива требованиям технических условий. При этом в зимний период особое внимание следует обращать на вязкостно-температурные показатели, определяющие возможность использования топлива при низких температурах.

Контрольные вопросы

1. Приведите требования, предъявляемые к дизельному топливу.

2. Перечислите показатели физико-химических свойств дизельных топлив, дайте им характеристики и назовите способы определения.

3. Перечислите марки дизельного топлива и дайте им характеристику, назовите способы определения.

4. Охарактеризуйте способы контроля качества дизельных топлив.

4. Особенности использования альтернативных видов топлив

К альтернативным топливам можно отнести:

- метанол, денатурированный этанол и др. спирты;

- смеси, содержащие не менее 70 % (обычно 85 %) спирта с бензином или дизельным топливом;

- природный газ (сжатый или сжиженный);

- сжиженный нефтяной газ;

- водород;

- жидкие топлива, полученные из угля и биологических материалов.

Также к альтернативным топливам условно можно отнести электрическую и солнечную энергию.

По данным Американского информационного отдела Комитета по энергетике в США эксплуатируются 518919 автомобилей, использующих альтернативное топливо (на конец 2002 г.). При этом в статистику не вошли автомобили с двигателями, которые могут работать как на бензине, так и на смеси Е 85. Таких автомобилей в США в 2000 г. насчитывалось более 2 млн 600 тыс.

Данные тенденции присущи также европейским и южным странам, в частности, производством автомобилей, работающих на альтернативных топливах, занимаю...