Файл: Гаркави, Н. Г. Эксплуатация средств технического вооружения железнодорожных и дорожных войск учебник.pdf

ет коррозии сернистыми соединениями, выносителем ТЭС, а так­ же продуктами жизнедеятельности микроорганизмов, находящих­ ся в топливах.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И СОРТА БЕНЗИНОВ

Бензины используются в качестве топлива для поршневых дви­ гателей с искровым зажиганием. Двигатели этого типа устанавли­ ваются на автомобилях, бронетранспортерах, тракторах, дорожноэксплуатационных машинах и других видах техники Вооружен­ ных Сил.

Нефтяной промышленностью нашей страны выпускаются два сорта бензинов: автомобильные и авиационные. Автомобильные бензины являются одним из массовых видов горючего, их произ­ водство в десятки раз превышает выпуск авиационных бензинов. Автобензины выпускают следующих марок: А-66, А-72, А-76, АИ-93 и АИ-98. Для первых трех марок октановое число в стандартах нор­ мируется по моторному методу, а для остальных — по исследова­ тельскому.

Все марки автобензинов, кроме АИ-98, подразделяются на лет­ ний и зимний виды. Летние бензины предназначены для примене­ ния во всех районах нашей страны, кроме северных и северо-во­ сточных в летний период эксплуатации, а в южных— всесезонно. Зимние бензины используются в течение круглого года при экс­ плуатации техники в северных и восточных районах и в зимний период в средней климатической зоне.

Автомобильные бензины готовят путем смешения бензиновых фракций прямой перегонки, каталитического крекинга и рифор­ минга с добавлением фракций термического крекинга, полимербензина и газового бензина и добавкой высокооктановых компо­ нентов (алкилата, толуола и пиробензола), антидетонаторов и антиокислительных присадок.

Автобензин А-66 получают путем компандирования низкоокта­ новых бензиновых фракций прямой перегонки и термического кре­ кинга. Этилированный бензин имеет оранжевую окраску. Бензин А-66 применяют для двигателей автомобилей старых моделей

(ГАЗ-51, 63, ЗИЛ-150, 151 и др.).

Автобензин А-72 — неэтилированный, бесцветный, готовят на базе бензиновых фракций каталитического крекинга с добавле­ нием бензина прямой перегонки. Он предназначен для двигателей автомобилей ГАЗ-21— «Волга», ГАЗ-69, «Москвич-407», УАЗ-451, БТР-152, БРДМ, ГТС и их модификаций, а также для двигателей других машин.

Автобензин А-76 получают в основном путем добавления эти­ ловой жидкости к бензину А-72 из расчета, чтобы содержание эти­ ловой жидкости было не более 0,41 г на 1 кг продукта. Этилиро­ ванный бензин имеет зеленую окраску. Бензин А-76 применяют

Г л а в а IS. ДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО

ПРОКАЧИВАЕМОСТЬ

Качество дизельного топлива оказывает большое влияние на надежность и эффективность работы двигателей с воспламенением от сжатия. Влияние это проявляется через эксплуатационные свойства топлива, к важнейшим из которых относятся: прокачиваемость, испаряемость, воспламеняемость и коррозионность.

Прокачиваемость характеризует надежность подачи топлива к двигателю. Она зависит от вязкости, содержания высокоплавкнх высокомолекулярных углеводородов, наличия в топливе воды и

механических примесей.

Повышенная вязкость создает большое сопротивление прохож­ дению топлива через фильтры, трубопроводы, отверстия распыли­ телей форсунок и может привести к нарушению непрерывности его подачи. Это может происходить при низких температурах ок­ ружающего воздуха. Экспериментальные исследования и практи­ ка применения дизельных топлив показали, что их вязкость силь­ но зависит от температуры. Так, при понижении температуры воздуха от + 2 0 до — 2 0 ° С величина вязкости летнего дизельного топлива возрастает в 10, а зимнего — в 5 раз.

Надежная подача топлива в эксплуатационных условиях будет

ки, растет утечка в зазорах деталей топливной системы и снижа­ ется подача топлива. Нижний предел вязкости дизельного топли­ ва при 20° С должен быть 1,5—2,0 сСт.

Причиной ухудшения прокачиваемое™ топлива при низких температурах может явиться выделение из него кристаллов высо­ комолекулярных, в основном, алкановых углеводородов нормаль­ ного строения. Кристаллы находятся в топливе во взвешенном со­ стоянии и вызывают его помутнение. Они забивают фильтры, кра­ ны и другие детали топливной системы машины. Показателем, ха­ рактеризующим прокачиваемость дизельного топлива при низкой температуре, является температура помутнения, т. е. температура, при которой невооруженным глазом наблюдается появление в топ­ ливе кристаллов. При дальнейшем охлаждении микрокристаллы укрупняются и, распространяясь по всему объему топлива, обра­ зуют кристаллический каркас, вследствие чего топливо теряет по­ движность.

Косвенной характеристикой потерн подвижности дизельного топлива является температура застывания, при которой топливо теряет подвижность во время испытаний в стандартных условиях.

Оценку прокачиваемое™ топлив производят также на уста­ новках, моделирующих топливную систему машины.

2 9 3

Вода и механические примеси, содержащиеся в топливе, могут вызвать нарушения в подаче его к двигателю или при сливе — на­ ливе. Вода в дизельном топливе может находиться или в виде эмульсии, или в растворенном состоянии. Особенно большие за­ труднения в прокачке топлива вызывает растворенная вода. При понижении температуры она выделяется пз топлива в виде мель­ чайших частиц (микрокристаллов льда), которые укрупняются и засоряют фильтры, топливопроводы, краны и другие участки топ­ ливной системы машины и средств перекачки. Содержание раство­ ренной воды в топливе зависит от его группового углеводородного состава, температуры и влажности воздуха. При повышении тем­ пературы и влажности воздуха, увеличении концентрации в топ­ ливе ароматических углеводородов количество растворенной воды е нем возрастает. В зависимости от содержания ароматических углеводородов и влажности воздуха количество растворенной во­ ды в дизельном топливе при 20° С может быть в пределах от 0,001

до 0,005 %.

Механические примеси засоряют топливную аппаратуру и вы­ зывают повышенный износ гильз и плунжеров насосов и распыли­ телей форсунок, а также способствуют увеличению отложения на­ гара на деталях двигателя.

Для улучшения прокачиваемости дизельных топлив при низких температурах на нефтеперерабатывающих заводах производят их депарафинизацию и добавление депрессаторов, а е частях и под­ разделениях— тщательное удаление воды и механических приме­ сей, а иногда разбавление дизельного топлива нпзкозастывающпм керосином.

Из депрессаторов к дизельным топливам в нашей стране до­ бавляют депрессатор АзНИИ, понижающий температуру засты­ вания топлив на 7—14° С при концентрации его 0,5%.

ИСПАРЯЕМОСТЬ

Эффективность процесса испарения и сгорания топлива в Дви­ гателе с воспламенением от сжатия в большой степени зависит от качества его распыливания. При весьма ограниченном времени протекания процесса смесеобразования сравнительно полное испа­ рение топлива в дизеле может быть достигнуто лишь при хорошем распыливании. Наряду с высокой степенью (тонкостью) распыливание должно быть однородным. Степень распыливания характе­ ризуется средним радиусом капли, а однородность — отклонением действительных размеров капель от их средней величины. Чем вы­ ше степень и больше однородность распыливания, тем полнее ис­ паряется топливо в двигателе.

Качество распыливания зависит от многих факторов, важней­ шими из которых являются: скорость истечения струи топлива, со­ противление газовой среды и свойства топлива.

294

Важнейшей константой топлива, влияющей на его распилива­ ние, является вязкость. При повышенной вязкости понижается степень и однородность распиливания, а при малой—ухудшается смешение топлива с воздухом. Опыт применения дизельного топ­ лива показывает, что если его вязкость при 20° С находится в пре­ делах 2— 8 сСт, то обеспечивается хорошее распиливание, испаре­ ние и смесеобразование.

Кроме вязкости, на процесс распиливания и смесеобразования влияет поверхностное натяжение топлива, при увеличении кото­ рого качество распиливания ухудшается.

Поверхностное натяжение топлива зависит от его химического и фракционного состава. Оно возрастает при повышении содержа­ ния ароматических углеводородов и смолистых веществ в топливе,

атакже при утяжелении его фракционного состава.

Вотличие от карбюраторных двигателей в дизелях испарение топлива протекает в воздушной среде с высокой температурой. Поэтому для дизелей могут быть использованы топлива более тя­ желого фракционного состава. Однако такие топлива не успевают испариться полностью в камере сгорания даже при высоком ка­ честве распыливания. В то же время топлива легкого фракцион­ ного состава, хотя и испаряются хорошо в двигателе, но имеют плохую воспламеняемость. Следовательно, для быстроходных ди­ зелей наиболее целесообразно применение топлива оптимального фракционного состава, при ко­ тором обеспечивается его хо­ рошее испарение и воспламе­ нение.

Практикой эксплуатации и исследованиями установлено, что дизельное топливо в зави­ симости от вида должно иметь следующие пределы выкипа­

ния: арктическое — 150— 330° С, зимнее — 150-340° С, летнее — 150—360° С.

ВОСПЛАМЕНЯЕМОСТЬ

295

момент воспламенения рабочей смеси (точка 2). Длительность

окисления. Продолжительность первой фазы оказывает очень большое влияние на развитие всего процесса горения.

Вторая фаза начинается с момента повышения давления газов в цилиндре, вследствие воспламенения рабочей смеси (точка 2), и заканчивается в тот момент, когда давление начинает расти мед­ ленно (точка 3). В течение второй фазы происходит подготовка и горение как ранее поступившего топлива, так и топлива, продол­ жающего поступать в камеру сгорания. Длительность второй фа­ зы и величина давления газов зависят от количества поступившего топлива, периода задержки воспламенения, давления и темпера­ туры сжатого воздуха, качества распыливания и смесеобразования.

Процесс горения топлива во зторой фазе принято характеризо­

ление в цилиндре в течение этой фазы изменяется плавно, так как топливо поступает в газовую среду с высокой температурой и по­ этому воспламеняется с небольшим периодом задержки и быстро сгорает.

При нормальном горении топлива в дизеле скорость нараста­ ния давления не превышает определенной для данной конструк­ ции двигателя величины; он работает плавно, без стуков. При низ­ ких температурах окружающего воздуха, использовании плохо воспламеняющегося топлива, работа дизеля сопровождается рез­ кими стуками. Это явление получило название — «жесткая ра­ бота».

При жесткой работе резко увеличивается скорость нарастания давления, что приводит к увеличению силовых нагрузок на основ­ ные детали цилиндро-поршневой группы и шатуны. Жесткая ра­ бота приводит к нарушению нормальных условий эксплуатации двигателя и может вызвать поломку деталей и выход его из строя. Если средняя скорость нарастания давления в дизеле не превы­

Большое влияние на жесткость работы оказывает воспламе­ няемость топлива, характеризуемая периодом задержки воспламе­ нения. Чем больше этот период, тем более жесткая работа наблю­ дается в двигателе. Это обусловливается тем, что увеличивается количество топлива, накапливающегося в камере сгорания и, сле­ довательно, участвующего в сгорании после воспламенения. П-рн этом растет количество промежуточных продуктов окисления (пе­

296

рекисей, активных радикалов), которые при воспламенении вызы­ вают резкое нарастание давления.

Период задержки воспламенения и жесткость работы дизеля в большой степени зависят от химического и фракционного со­ става топлива. Топлива, которые при подготовке к горению бы­ стро образуют активные продукты окисления (перекиси, радика­ лы), будут иметь меньший период задержки воспламенения и обеспечивают более плавную работу дизеля. Лучшей воспламеняе­ мостью обладают алкановые углеводороды нормального строения, легко окисляющиеся в паровой фазе при высоких температурах и образующие большое количество перекисей. При увеличении мо­ лекулярной массы этих углеводородов воспламеняемость их улуч­ шается. Однако высокомолекулярные алканы нормального строе­ ния имеют высокие температуры кристаллизации и поэтому содер­ жание их в дизельных топливах ограничено.

Самой плохой воспламеняемостью в дизелях отличаются аро­ матические углеводороды, имеющие высокие температуры воспла­ менения и довольно хорошую устойчивость против окисления кис­ лородом воздуха. Циклановые углеводороды по воспламеняемости занимают промежуточное положение.

Воспламеняемость дизельных топлив, являющихся сложными смесями, зависит от содержания в них углеводородов различных классов и их строения.

Топлива легкого фракционного состава воспламеняются в ди­ зеле хуже, чем тяжелые, в которых содержится больше высоко­ молекулярных алкановых углеводородов.

Чем лучше воспламеняемость топлива, тем меньше период за­ держки воспламенения, легче пуск двигателя и регулировка про­ цесса сгорания. Однако топлива, имеющие очень высокую воспла­ меняемость, применять нельзя, так как наблюдается дымление и снижается экономичность двигателя, в основном из-за малой ско­ рости сгорания таких топлив.

Оценка воспламеняемости дизельных топлив аналогична оцен­ ке детонационной стойкости бензинов. В качестве эталонных топ­ лив приняты два индивидуальных углеводорода: цетан (нормаль­ ный гексадекан) и а-метилнафталин. Воспламеняемость первого принята за 100 единиц, а второго за 0 (нуль).

Воспламеняемость дизельных топлив выражают в цетановых числах. Цетановым числом дизельного топлива называется пока­ затель его воспламеняемости, численно равный процентному (по объему) содержанию цетана в смеси с а -метилнафталином, кото­ рая по воспламеняемости равноценна испытуемому топливу. Опре­ деление цетановых чисел производится на моторных установках тремя методами: критических степеней сжатия, запаздывания вос­ пламенения и совпадения вспышек. В СССР цетановые числа ди­ зельных топлив определяют по методу совпадения вспышек на установках ИТ-9-3 и ИТ-9-Зм.

2 9 7