Марки дизельного топлива и их характеристики – виды, сорта, классы, экологические стандарты Евро, признаки качества

Содержание

характеристики, основные виды и показатели

Сегодня все больше автолюбителей предпочитают авто с дизельными моторами. Основная причина – экономичность, надежность, простота эксплуатации. Но есть и недостатки, которые перечеркивают все плюсы – плохое топливо для дизельных двигателей и нехватка знаний о солярке у отечественных автолюбителей. Как следствие, возникает множество проблем в эксплуатации – загрязнение топливной системы, снижение мощности двигателя, замерзание солярки в морозную погоду и так далее. Чтобы избежать неприятностей, стоит знать о дизтопливе как можно больше и главное – уметь его выбирать.

Характеристики дизельного топлива

Содержание статьи

По своей структуре топливо для дизельных двигателей отличается от привычного бензина. В народе такой состав называется «соляркой». По сути, это смесь углеводородов, которые формируются путем перегонки нефтепродуктов и выбора из них необходимых фракций. В основе дизельного топлива углеводороды, которые отличаются высокой температурой кипения – около 300-350 градусов Цельсия.
Столь разные составы бензина и дизеля объясняют и различность подходов в работе двигателей. К примеру, в бензиновом моторе воспламенение топлива происходит от искры (источник последней – свеча зажигания). Для бензина ключевое значение имеет устойчивость к детонации, то есть октановое число. В свою очередь, дизельный двигатель работает за счет создания более мощной степени сжатия.

Основной параметр, характеризующий качество смеси – цетановое число. Именно по нему можно судить, насколько быстро воспламеняется дизтопливо в цилиндре силового узла. Чем больше цетановое число, тем меньше затрат времени на воспламенение горючей смеси и тем эффективнее работа двигателя. Собственно, цетановое число отображает временную задержку между впрыском топливной смеси в камеру сгорания цилиндров и ее воспламенением.

В случае если цетановое число ниже 40, то работа двигателя будет неудовлетворительной. Появляются сильные задержки при воспламенении, падает мощность, возникает детонация, снижается общий ресурс мотора. У топлива нормального качества цетановое число должно находиться на уровне 48-52. Что касается солярки более высокого качества, то ее цетановое число и вовсе может достигать 53-55.
Российские стандарты в отношении соляры считаются одними из самых «мягких». Здесь допускается применение дизельного топлива с цетановым числом от 48 единиц и выше (для зимнего топлива). Но есть исключения. К примеру, для некоторых зимних видов солярки, имеющих депрессорные присадки в составе, разрешается выпуск и продажа соляры с описываемым нами параметром от 40 и более.
Хотелось бы отметить, что слишком высокое цетановое число – также не очень хорошо. К примеру, если показатель будет превышать отметку «60», то топливо просто не будет успевать сгорать, повышается дымность выхлопа, увеличивается «прожорливость» транспортного средства и так далее.

Ещё кое-что полезное для Вас:

Основные виды топлива для дизельных двигателей

Часто новички забывают о главном недостатке солярки – его способности замерзать уже при небольшом морозе. В такой ситуации авто не заведется, а для решения проблемы приходится применять целый комплекс мер по прогреву основных элементов и повышению температуры солярки в системе. Чтобы этого не допустить, важно правильно выбирать дизельное топливо, знать его виды и особенности.
Из основных классов солярки можно выделить:

1. Летнее дизтопливо

Его особенность – жидкое состояние при температуре от «нуля» градусов Цельсия и более. К основным параметрам можно отнести:

  • цетановое число, как правило, от 45 градусов Цельсия и более;
  • вязкость. При температуре 20-22 С составляет 4-6 кв. мм/с;
  • плотность. При температуре 20-22 С составляет до 850-860 кг/куб метр;
  • температура полного замерзания – от -10 градусов Цельсия и ниже. На практике такое топливо может застывать и раньше (от -3-5 градусов Цельсия).

Главный недостаток летнего топлива – появление конденсата влаги внутри бака, отслаивание влаги и ее скопление в нижней части емкости. Подобная особенность доставляет массу проблем автолюбителям:

  1. летом водная «пробка» может блокировать топливную систему и привести к сбоям в работе;
  2. зимой влага замерзает и обездвиживает авто даже при минимальном морозе.Вот почему еще до наступления холодов летнюю солярку нужно полностью сливать из бака и заменять его на более качественный зимний состав.
2. Зимняя солярка 

Данный вид солярки пользуется наибольшей популярностью в России. При этом нельзя забывать о главной его особенности – замерзании при достижении 30 градусов мороза. Для регионов с суровой зимой такое топливо для дизельных двигателей – не лучший вариант.
К основным характеристикам зимнего дизтоплива можно отнести:

  • цетановое число – от 44-45;
  • плотность – до 830-840 кг/кубический метр;
  • вязкость – от 1,9 до 4,9-5,0 кв.мм/с.

Параметры вязкости и плотности приведены для температуры 20-22 градусов Цельсия.ъ

3. Арктическая 

Это лучший вариант для районов, где температура на улице может опускаться намного ниже тридцати градусов. Такая солярка способна достойно выдержать морозы до -50 градусов Цельсия, что существенно ниже, чем у конкурентов. Из основных характеристик арктического топлива можно выделить:

  • цетановое число – от 40;
  • плотность – до 820-830 кг/куб. метр;
  • вязкость – от 1,5 до 4,0 кв. мм/с.

Параметры вязкости и плотности, как и в предыдущих случаях, приведены для температуры в 20-22 градуса Цельсия.

Видео: Как завести замерзший дизельный мотор?!

Стандарты экологичности топлива для дизелей

  1. Евро-3 – это уже устаревший стандарт дизельного топлива, который был актуален до 2005 года (в ЕС). После появления новых требований Евро-3 перестало удовлетворять нормам, и было снято с производства;
  2. Евро-4 – сравнительно новый стандарт, который пришел на смену вышедшего из оборота стандарта Евро-3. В ЕС Евро-4 начал использоваться с 2005 года. С начала 2013 года весь транспорт, который завозится в Россию, должен соответствовать данному классу. Единственное исключение – авто, выпущенные до конца 2012 года. Для них еще допускается соответствие более старому стандарту;
  3. Евро-3. В ближайшее время планируется вообще запретить эксплуатацию авто со стандартом ниже Евро-4;
  4. стандарт Евро-5 является самым новым. В ЕС его соблюдение обязательно для грузовых авто, выпущенных начиная с 10.2008 года, а для легковых авто – с 09.2009 года. Действует стандарт и на территории РФ. В частности, он распространяется на все автомобили, которые ввозятся на территорию государства;
  5. К особому виду топлива можно отнести биодизель. Его особенность – наличие в составе животных и растительных жиров. Собственно, сама структура дизтоплива является полностью натуральной, а состав является результатом переработки сои, рапса и прочих растений. Особенность топлива в том, что оно может применяться как в чистом виде, так и в качестве специальной добавки к обычным видам топлива.

Распознать биодизель можно по специальному обозначению. Так, в США о наличии биодизеля в составе можно судить по наличию буквы «В» в названии. Далее стоит цифра, которая показывает процентное содержание специального состава в общей массе. Что касается цветанового числа, то для такого вида топлива оно составляет около 50-51.

Эксплуатационные показатели дизельного топлива

К основным показателям топлива для дизельных двигателей можно отнести:

  1. Цетановое число (о нем мы говорили выше). Его величина позволяет судить о будущих экономических показателях силового узла и его мощности. Чем больше данный параметр, тем лучше работает двигатель;
  2. Фракционный состав позволяет определить, насколько качественно будет сгорать топливо, какова токсичность отработанных газов, каким будет уровень дымности и так далее;
  3. Низкотемпературные свойства. Данный параметр определяет температуру замерзания топлива и особенности его хранения;
  4. Вязкость и плотность. От этих характеристик зависит, насколько качественной будет подача топлива к двигателю, его распыление и фильтрация;
  5. Температура вспышки. Этот параметр определяет, насколько безопасно использовать дизтопливо в дизельных моторах;
  6. Уровень чистоты. Чем чище соляра, тем больший ресурс будут иметь различные фильтры авто и ЦПГ силового узла;
  7. Наличие серы. Подобная примесь может привести к образованию коррозии, повышенному нагару и износу на внутренних элементах двигателя и топливной системы.
Вывод

Если вы отдали предпочтение автомобилю с дизелем, то важно как можно больше знать о топливе для них, особенностях его выбора и эксплуатации. В этом случае можно добиться лучшей экономичности авто, исключить проблемы с лишней водой в баке и замерзанием топлива.

avtomotoprof.ru

Дизельное топливо: виды, характеристики и очистка

Дизельное топливо (солярка) представляет собой нефтепродукт, являющийся результатом перегонки нефти. Смешивание гидроочищенных и прямогонных фракций в определенных пропорциях (компаундирвание) определяет конкретную марку солярки. Обычно смесь делается из прямогонного дизельного топлива прямой и первичной перегонки и легкого газойля, получаемого путем каталитического крекинга.

Дизельное топливо: основные виды

В соответствии с ГОСТ, при перегонке нефти могут получаться три марки дизельного топлива:

  • Л(летнее дизельное топливо) – для температуры выше 0 °С;
  • З(зимнее дизельное топливо) для температуры до -20-30 °С;
  • А(арктическое) для самых низких температур, до -50 °С.

Каждый вид солярки предполагает нормированное содержание серы и серных соединений, а также определенную температуру замерзания.

Одним из существенных недостатков использования дизельного топлива является необходимость перехода с летнего вида на зимний и наоборот при существенном изменении погодных условий. Основное отличие состоит в предельной температуре окружающей среды, при которой дизельное топливо еще обладает необходимыми эксплуатационными свойствами. Например, зимнее дизельное топливо можно использовать при температуре -30ºС. Для районов с более суровым климатом необходимо арктическое дизельное топливо, сохраняющее свои качества даже при температуре -50ºС.

В теории отличить летнее дизельное топливо от зимнего можно по цвету, но на практике это не так просто. Основная разница состоит в кинематической вязкости. Этот показатель для зимнего дизельного топлива меньше, что обусловлено отличиями во фракционном составе.

Оборудование для снижения содержания серы в дизельном топливе

Многих искушает более низкая оптовая цена на летнее дизельное топливо. В результате нередки случаи, когда зимой в бак заливается именно летнее топливо. Делать этого не стоит, даже если вы проживаете в регионах с относительно теплым климатом, где температура окружающей среды редко опускаются ниже нуля на протяжении года. Все дело в том, что дизельное топливо содержит немало серы и парафина. Летом это практически не сказывается, но вот при наступлении морозов летнее дизельное топливо начинает густеть, что является следствием выпадения кристаллов парафина. В результате двигатель запускается очень плохо. Также при температуре ниже -10ºС возможно замерзание летнего топлива с образованием ледяных пробок в топливопроводах. Их появление приводит к остановкам двигателя.

Для понижения содержания серы и очистки дизельных топлив от различных примесей рекомендуется использовать установки типа УВР торговой марки GlobeCore. Данное оборудование позволяет осветлять дизельные топлива, удалять из них соединения сероводорода, снижать концентрацию серы и парафинов, удалять непредельные углеводороды. После обработки дизельного топлива на установках УВР оно повторно не окисляется и не темнеет.

Характеристики дизельного топлива

Существует множество различных параметров и характеристик дизельного топлива: фракционный состав, кинематическая вязкость, температура перегонки, цетановое число, густота при 20°С, йодистое число, коэффициент фильтрации, содержание воды, массовая часть серы и серных соединений, концентрация смол, содержание механических примесей, предельная температура фильтрации, температура замерзания, химическая стабильность, кислотность, температура вспышки, коксуемость, зольность и другие. Рассмотрим более подробно самые основные характеристики дизельного топлива.

  • Цетановое число (детонационная стойкость) характеризует работу двигателя с точки зрения воспламенения дизельного топлива и его сгорания. От цетанового числа, в свою очередь, зависит мощность, дымность и шумность двигателя. Эталоном определения детонационной стойкости или цетанового числа является цетан или н-гексадекан. Значение цетанового числа для цетана при этом устанавливается на уровне 100, а аналогичный показатель альфаметилнафталина – на уровне 0. Для солярки обычный диапазон значений цетанового числа колеблется от 40 до 50. Фактически, эта цифра означает срок задержки возгорания (отрезок времени от подачи топлива в цилиндр до его воспламенения). Более высокое цетановое число означает меньший период воспламенения, и, соответственно, лучшее горение топлива. Более высокое цетановое число повышает экологичность выхлопа. Однако если этот показатель превышает 60, то не происходит прирост мощности двигателя. В свою очередь, солярку с низким цетановым числом производить проще, поэтому на практике изготавливают дизельное топливо с цетановым числом не менее 40-45. Оно определяется аналогично октановому числу бензина, то есть, используя моторный или же исследовательский метод. Корректировать цетановое число можно с помощью специальных технологий.
  • Плотность и вязкость дизельного топлива определяют процесс испарения и образования смесей в двигателе.
  • Низкотемпературные характеристики дизельного топлива (предельная температура фильтрации, температура застывания, температура помутнения) также являются важными параметрами. Что касается температуры застывания, то она составляет порядка -10 °С для летних марок и не выше -35 °С для зимних марок, в соответствии с ГОСТом. Температура помутнения составляет обычно около -5 °С.
  • Химическая стабильность дизельного топлива – это его способность к сопротивлению окислению в процессе хранения. Окисление приводит к образованию осадка на дне бака с топливом, во избежание чего добавляются специальные присадки.

Тем не менее, качество топлива определяется не только вышеприведенными показателями. Попадание в топливо, а соответственно, в двигатель, воды, различных механических и прочих примесей приводит к негативному эффекту. Самой простой способ борьбы с этой проблемой – заправляться только на надежных автозаправочных станциях, успевших хорошо себя зарекомендовать. Такие АЗС заинтересованы в приобретении только качественной продукции, чтобы гарантировать неизменно высокое качество конечному потребителю.

Способы очистки дизельного топлива

Для улучшения характеристик дизельного топлива применяются следующие способы:

  • Способ фильтрации;
  • Способ сепарации.

Приобретение солярки в сомнительных местах, на собственный страх и риск, к сожалению, редко является лучшим вариантом, и отстаивание с фильтрацией в этом случае не поможет, поскольку оно требует определенное время, оборудование и опыт.

Фильтрация

Фильтрация топлива очень важна. Каждый раз, когда происходит заправка топливом, в горловину топливного бака может попасть пыль, которая способна нанести значительный ущерб трущимся поверхностям двигателя и всей системе питания. Пыль через форсунки может проникнуть в цилиндры двигателя, засорять каналы распылителя форсунки. Это может привести к тому, что мощность двигателя упадет из-за нехватки топлива в камере сгорания двигателя. Строение фильтра несложное. Состоит он из корпуса, в котором находиться фильтрующий элемент, обычно это бумага, целлюлоза или волокна синтетические. Назначение и возможности фильтров различные. При выборе фильтра главное выбрать нужный фильтр для фильтрации, в ином случае от фильтра пользы не будет. Более универсальные фильтры способны задерживать не только твердые частицы, но и воду, которая содержится в топливе. При использовании таких фильтров очень важно следить за его состоянием. Наполненный водой, он не будет пропускать топливо. В этом случае неочищенное дизельное топливо пойдет в обход фильтра, что приведет к неправильной работе двигателя и его возможной поломке. Выбор фильтра очень важный и сложный процесс. Самый простой совет: покупать фильтры только известных производителей. Бывает, вам предлагают новый продукт. В этом случае следует попросить справочные документы и внимательно ознакомиться с ними. Встречаются фильтры, характеристики которых просто слишком великолепны. Задумайтесь, а на самом деле это так? К тому же, на рынках достаточно много подделок известных марок. Будьте внимательны при покупке фильтра.

Сепарация

Сепарация – это та же фильтрация, но более надежная. В случаях, когда дизельное топливо имеет повышенную загрязненность, обычные фильтры не могут очистить его полностью. В этом случае на помощь приходят сепараторы, которые способны очистить топливо от вредных веществ, независимо от количества их содержания в топливе. Как и фильтры, сепараторы так же могут удалять из топлива не только твердые частицы, но и воду. В отличие от фильтров, сепараторы более сложная вещь. По принципу действия сепараторы бывают двух видов: механические и химические. Сепараторы отделяют воду и вредные вещества от топлива и откладывают их на дне очистителя. Часто в сепараторах используется специальная бумага Aquacon, которая способна задерживать водную эмульсию очень больших объемов. Если отработанный фильтр просто меняется на новый, то сепаратор будет служить дольше, если за ним ухаживать. Обычно, достаточно промывать сепаратор и очищать дно, на котором откладывались вредные вещества. Эти простые периодические действия способны вернуть их нормальную работоспособность.

globecore.ru

Бензин и дизельное топливо | Автомобильный справочник

 

Бензин и дизельное топливо — продукты дистилляции сырой нефти. Они состоят из множества различных углеводородов. Температура кипения бензина находится в диапазоне от 30 до 210 °С, а дизельного то­плива — от 180 до 370 °С. Дизельное топливо воспламеняется в среднем при температуре приблизительно 350 °С (нижний предел — 220 °С), то есть значительно при меньших температурах, по сравнению с бензином (в среднем-500 °С).

 

Содержание

 

 

Характеристики автомобильного топлива

 

Теплотворная способность топлива

 

Обычно чистая теплотворная способность Hобуславливает энергетическое содержание топлива; она соответствует используемому количеству теплоты, выделяемому во время полного сгорания. Полная теплотворная спо­собность Hg, с другой стороны, определяет полную теплоту, включая как механически создаваемое тепло, так и тепло, выделяемое при конденсации водяных паров. Однако, этот компонент не учитывается примени­тельно к автомобилям.

Чистая теплотворная способность дизель­ного топлива, равная 42,9-43,1 МДж/кг, не­много выше, чем у бензина (40,1-41,9 МДж/кг).

Окислители, то есть, топлива или компо­ненты топлива, содержащие кислород, такие как спиртовые топлива, эфир или метиловые эфиры жирной кислоты, имеют меньшую теплотворную способность, чем чистые угле­водороды, поскольку кислород, присутству­ющий в этих соединениях, не способствует процессу сгорания. Поэтому двигатель, име­ющий сопоставимую мощность с мотором, питаемым обычным топливом, имеет повы­шенный расход топлива.

Теплота сгорания топливовоздушной смеси

 

Теплота сгорания топливовоздушной смеси определяет выходную мощность двигателя. При стехиометрическом соотношении воздух/топливо теплота сгорания для сжижен­ных газообразных и жидких автомобильных топлив составляет примерно 3,5-3,7 МДж/м3.

Содержание серы в автомобильном топливе

 

В интересах сокращения эмиссии диоксида серы SO2 и защиты каталитических нейтра­лизаторов отработавших газов, содержание серы в бензине и дизельном топливе было ограничено с 2009 года до 10 мг/кг на всей территории Европы. Топливо, соответствую­щее этому предельному значению, известно как «топливо, свободное от серы». Таким об­разом, достигается обессеривание топлива. До 2009 года для использования в Европе было разрешено, введенное в начале 2005 года, использование топлива с содержанием серы <50 мг/кг. Германия занимает лидирую­щие позиции в обессеривании топлива — уже с 2003 года, под действием мер в области на­логообложения, в этой стране используется топливо, свободное от серы.

В США, предельное значение содержания серы в бензинах, выпускаемых в промыш­ленном масштабе, с 2006 года ограничивается величиной 80 мг/кг, при этом среднее значение для общего количества проданного и импортированного топлива составляет 30 мг/кг. Отдельные штаты, например, Кали­форния, установили более низкие ограниче­ния.

Кроме того, с 2006 года в США выпуска­ется свободное от серы дизельное топливо (содержание серы составляет максимум 15 мг/кг, ULSD — дизель с ультранизким со­держанием серы). К концу 2009 года, однако, только 20% топлива имело содержание серы не более 500 мг/кг.

Содержание серы в сертифицированном топливе служит основанием для изменения регулирующих документов.

 

 

Бензины

 

В Германии продаются следующие бензины: Normal, Super и Super Plus. Отдельные по­ставщики заменили Super Plus на топливо с октановым числом 100 (V-Power 100, Ultimate 100, Super 100), у которых, кроме октанового числа, были изменены присадки.

В США бензин продается под марками Regular и Premium; они примерно сопо­ставимы, соответственно, с выпускаемыми в Германии Normal и Super. Бензины Super или Premium, благодаря более высокому ароматическому содержанию основы и добавлению компонентов, содержащих кисло­род, демонстрируют высокое сопротивление детонации и имеют более предпочтительное применение в двигателях с более высокой степенью сжатия.

Переформулированный бензин — термин, используемый для описания бензина, кото­рый, благодаря измененному составу, отли­чается меньшими испаряемостью и эмиссией отработавших газов, чем обычный бензин. Требования к переформулированному бен­зину приводятся в Законе о чистом воздухе, принятом в США в 1990 году. Этот закон регламентирует, например, меньшие значения давления насыщенных паров, содержания ароматиков и бензола и температуры выкипа­ния. Он также предписывает использование присадок, очищающих топливную систему от загрязнений и отложений.

 

 

Топливные стандарты для бензинов

 

Европейский стандарт EN 228 (2008) опре­деляет требования к неэтилированному бен­зину для использования в двигателях с искро­вым зажиганием. Определенные для каждой страны отдельные значения изложены в на­циональных приложениях к этому стандарту. Этилированный бензин в Европе запрещен. Технические требования США к топливам для двигателей с искровым зажиганием содер­жатся в ASTM D4814 (ASTM — Американское общество по испытанию материалов).

Большинство топлив для двигателей с ис­кровым зажиганием, которые продаются се­годня, имеют в своем составе компоненты, которые содержат кислород (окисляются). В этом отношении особое практическое зна­чение получил этанол, так как «Директива биотоплива ЕС» предусматривает минималь­ный объем выпуска для возобновляемого топлива (см. Альтернативные виды топлива).

Многие страны определили минимальные доли для биогенных компонентов в бензинах, которые достигнуты по большей части за счет использования биоэтанола. Но также исполь­зуются и эфиры, произведенные из мета­нола или этанола — МТВЕ (метилбутиловые эфиры) и ЕТВЕ (этилбутиловые эфиры), их добавляют в Европе до 15% по объему.

Добавление спиртов может привести к не­которым трудностям. Спирты увеличивают испаряемость, могут повредить материалы, используемые в топливной системе, напри­мер, могут вызвать распухание эластомера и коррозию. Кроме того, в зависимости от содержания алкоголя и температуры, появ­ление даже небольшого количества воды мо­жет привести к расслоению и формированию водной спиртовой фазы.

Эфиры в бензине

 

Эфиры не сталкиваются с проблемой рас­слоения. Эфиры, обладая более низким дав­лением насыщенных паров, более высокой теплотворной способностью и более высоким октановым числом, чем этанол, являются хи­мически устойчивыми компонентами с хоро­шей физической совместимостью. Поэтому они демонстрируют преимущества с точки зрения, как логистики, так и работы двигателя. По причинам большей устойчивости и боль­шего сохранения СO2, при установлении квот для биогенного топлива, в основном отдается предпочтение ЕТВЕ. Существующие заводы МТВЕ переоборудуются на производство ЕТВЕ.

В европейском стандарте бензина EN 228 содержание этанола ограничено 5% по объему (Е5). В Америке примерно одна треть всех бензинов содержит этанол — до 10% по объему (Е10), для которого дав­ление насыщенных паров, превышающее приблизительно 7 кПа, разрешено согласно американскому стандарту ASTM D4814.

В настоящее время на европейском рынке не все транспортные средства оборудованы материалами, позволяющими функциони­ровать с Е10. Европейский стандарт для Е10 продолжает действовать. Чтобы позво­лить топливу Е10 быть введенным на немец­ком рынке, в апреле 2010 года был издан стандарт Е DIN 51626-1:2010-04. Он уста­навливает, в дополнение к характеристикам Е10, требования, охраняющие существую­щий стандарт с максимальным содержанием этанола 5% по объему для транспортных средств, которые не являются совместимыми с Е10. В Бразилии бензин всегда содержит этанол в количестве 22-26% по объему.

 

 

Характеристики бензинов

 

Плотность бензинов

 

Европейский стандарт EN 228 ограни­чивает плотность бензинов диапазоном 720-775 кг/м3. Поскольку топливо повышен­ного качества, в основном, включает более вы­сокую пропорцию ароматических соединений, оно имеют большую плотность, чем высокоо­ктановый бензин, а также обладает немного более высокой теплотворной способностью.

Антидетонационные свойства (октановое число)

 

Октановое число определяет детонационную стойкость бензина (сопротивление детона­ции). Чем выше октановое число, тем больше сопротивление детонации. Наибольшей де­тонационной стойкостью обладает изооктан, его стойкость принимается за 100 единиц, наименьшей — п-гептан, стойкость которого принимается равной нулю.

Октановое число топлива определяется на стандартизированном испытательном двига­теле. Численное значение соответствует про­порции (в % по объему) изооктана в смеси изооктана и п-гептана, которая демонстри­рует то же самое сопротивление детонации, как топливо, которое будет испытываться.

Исследовательский и моторный методы определения октанового числа

 

Октановое число, определяемое испыта­ниями по исследовательскому методу, имеет сокращение RON (исследовательское октановое число). RON характеризует дето­национную стойкость бензинов при исполь­зовании их в двигателях, работающих в усло­виях неустановившихся режимов (движение по городу). Октановое число, определяемое испытаниями по моторному методу, имеет сокращение MON (моторное октано­вое число). MON определяет детонационную стойкость топлива при высоких скоростях.

Моторный метод отличается от исследова­тельского метода использованием предвари­тельно подогреваемых смесей, более высокой частотой вращения коленчатого вала двигателя и переменным распределением зажигания, таким образом, созданием более строгих тепловых тре­бований к топливу при испытании. Значения MON для одного и того же топлива ниже, чем RON.

Увеличение сопротивления детонации

 

Нормальный (неочищенный) бензин прямой гонки показывает низкие антидетонацион­ные свойства. Только смешиванием такого бензина с различными компонентами нефтеперегонки, обладающими сопротивлением детонации, (преобразованные компоненты) можно получить топливо с высоким октано­вым числом, подходящим для современных двигателей. Можно увеличить сопротивление детонации, добавляя компоненты, содержа­щие кислород, такие как спирты и эфиры.

Присадки, содержащие металл, способ­ные увеличить октановое число (например, ММТ — метилциклопентадиенил трикарбонил марганца), формируют золу вовремя сгора­ния и поэтому используются очень редко.

Испаряемость бензинов

 

Для обеспечения успешной эксплуатации двига­теля бензины должны удовлетворять достаточно жестким требованиям по испаряемости. С одной стороны, автомобильное топливо должно со­держать большое количество высоколетучих соединений для обеспечения надежного запуска холодного двигателя, но, с другой стороны, име­ются ограничения по испаряемости топлива, с тем чтобы не ухудшать эксплуатацию и запуск прогре­того двигателя. Кроме того, потери топлива за счет испарения, в соответствии с действующими нор­мативными актами по охране окружающей среды, должны быть на низком уровне. Испаряемость бензинов определяется различными способами.

Стандарт EN 228 классифицирует испаряе­мость топлив по классам, различающимся по уровням давления насыщенных паров, зависи­мости температуры испарения от индекса обра­зования паровой пробки VLI. В зависимости от местных климатических условий в европейских странах разработаны свои национальные стан­дарты испаряемости автомобильного топлива. Различные значения испаряемости устанавли­ваются в стандартах для лета и зимы.

Температура перегонки бензинов

 

Для того чтобы оценить действие топлива, необходимо рассмотреть различные значения температуры перегонки. Стандарт EN 228 опре­деляет предельные значения, установленные для испаряемых объемов топлива при 70, 100 и 150 °С. табл. «Технические характеристики бензинов в соответствии со стандартом DIN EN 228 (действует с ноября 2008 года)». Объем испаряемого топлива при 70 °С должен быть достаточным для того, чтобы гарантировать легкий запуск холодного двига­теля (это было важно для карбюраторных дви­гателей). Однако, объем перегоняемого при этой температуре топлива не должен быть слишком большим, иначе на горячем двигателе в топливе будут образовываться пузырьки пара. Объем топлива, перегоняемого при 100 °С, определяет характеристики прогретого двигателя, влияю­щие на ускорение и реакцию двигателя, на­гретого до нормальной рабочей температуры. Объем топлива, перегоняемого при 150 °С, должен быть достаточно высоким, чтобы минимизировать разжижение моторного масла. В особенности это важно для холодного двига­теля, когда плохо испаряемые нелетучие компо­ненты бензина могут пройти из камеры сгорания по стенкам цилиндров в моторное масло.

 

 

Давление насыщенных паров

 

Давление насыщенных паров, измеряемое при температуре 37,8 °С (100 °F), в соответ­ствии со стандартом EN 13016-1, является показателем безопасности, при котором то­пливо может прокачиваться из топливного бака автомобиля и закачиваться в него. У давления насыщенных паров существуют пределы, прописанные в технических требо­ваниях. В Германии, например, это максимум 60 кПа летом и максимум 90 кПа зимой.

При разработке системы впрыска топлива также важно знать давление насыщенных паров при более высоких температурах (80-100 °С), поскольку повышение давления насыщенных паров из-за примеси спиртов, например, особенно становится очевидным при более высоких температурах. Если давле­ние насыщенных паров превышает давление впрыска, например, из-за роста температуры двигателя во время эксплуатации автомо­биля, это может привести к сбоям, вызван­ным формированием пузырьков пара.

Фракционный состав бензина

 

По фракционному составу, выражаемому в относительном объеме испаряемого топлива, оценивается склонность топлива к перегонке.

Падение давления в топливной системе (например, во время движения автомобиля в условиях высокогорья), сопровождающееся повышением температуры топлива, способствует испаряемости топлива и изме­нению фракционного состава, приводящим к ухудшению условий эксплуатации. Стан­дарт ASTM D4814 устанавливает, например, для каждого класса испаряемости темпера­туру, при которой отношение пара к жидко­сти не должно быть больше 20.

Индекс образования паровой пробки

 

Индекс образования паровой пробки (VLI) является математически рассчитываемой общей суммой десятикратного давления на­сыщенных паров (в кПа при 37,8 °С) и семи­кратного объема топлива, которое испаряется при 70 °С. С помощью этого дополнительного предельного значения можно ограничить ис­паряемость топлива так, чтобы в итоге мак­симальные значения давления насыщенных паров и температуры конца кипения не могли быть достигнуты в ходе производства то­плива.

 

 

Присадки в бензины

 

Присадки добавляются для улучшения ка­чества топлива, чтобы противодействовать ухудшению работы двигателя и токичности отработавших газа во время эксплуатации автомобиля. Пакеты присадок в основном используются в сочетании с отдельными компонентами с различными признаками. Чрезвычайная осторожность и точность тре­буются при испытании присадок и определе­нии их оптимальных составов и концентраций. Следует избегать нежелательных побочных эффектов. Присадки обычно добавляются к индивидуально маркируемым топливам на бензозаправочных станциях нефтеперерабатывающего завода, когда автоцистерны заполнены (дозирование конечного состоя­ния). Введение присадок в топливный бак ав­томобиля подвергает транспортное средство риску технических сбоев, если эти присадки несовместимы с конструкцией автомобиля.

Ингибиторы загрязнения топливной системы (моющие присадки)

 

Системы подачи топлива автомобильного двигателя (топливные форсунки, пусковые клапаны) необходимо предохранять от за­грязнений и осадочных отложений. Под­держание этих систем в незагрязненном состоянии является обязательным условием безопасной эксплуатации двигателя и сни­жения до минимума содержания токсичных компонентов в отработавших газах. Для до­стижения этого в топливо добавляются спе­циальные моющие присадки.

Ингибиторы коррозии для бензинов

 

Проникновение извне воды/влажности может привести к коррозии компонентов топливной системы. Коррозия может быть эффективно устранена добавлением ингибиторов корро­зии, которые формируют тонкую защитную пленку на металлической поверхности.

Стабилизаторы окисления для бензинов

 

Присадки, противодействующие старению топлива (антиоксиданты) добавляются в то­пливо, для того чтобы улучшить его стабильность во время хранения. Эти присадки предотвращают быстрое окисление топлива кислородом воздуха.

Дизельное топливо

 

Топливные стандарты для дизельного топлива

 

Требования для дизельных топлив в Европе устанавливает стандарт ЕN 590 (2009). Наиболее важные характеристки дизельных топлив изложены в табл. «Основные технические характеристики дизельных топлив в соответствии со стандартом DIN EN 590 (действует с октября 2009 года)». Даже особые марки дизельных топлив, продаваемые на некоторых бензозаправочных станциях (на­пример, Super, Ultimate, V-Power), удовлетво­ряют этому стандарту. У всех этих дизельных топлив существуют различия в основных ха­рактеристиках и в составе присадок. V-Power содержит 5% по объему синтетического ди­зельного топлива.

 

 

В соответствии со стандартом EN 590, в дизельное топливо допускается добавлять до 7% по объему биодизеля (FAME — мети-лэфиры на основе жирных кислот), качество которого предусмотрено нормами EN 14214 (2009). Добавка биодизеля улучшает сма­зывающую способность топлива, но также уменьшает стабильность к окислению. С це­лью проверки стабильности к окислению, в 2009 году был дополнен стандарт EN 590, в который также был включен параметр за­паса по старению, измеряемый как индукци­онный период при 110 °С, составляющий, по крайней мере, 20 часов в условиях испыта­ний, определенных нормами EN 15751.

Стандарт США для дизельных топлив ASTM D975 определяет меньшее число характеристик и устанавливает менее стро­гие ограничения. Он разрешает добавлять максимум 5% по объему биодизеля, который должен удовлетворять требованиям стандарта ASTM D6751.

 

 

Характеристики дизельного топлива

 

Цетановое число и дизельный индекс

 

Цетановое число (CN) характеризует вос­пламеняемость дизельного топлива. Чем выше цетановое число, тем больше тенден­ция топлива к воспламенению. Поскольку дизельный двигатель обходится без по­даваемой извне искры зажигания, топливо должно воспламеняться спонтанно (само­воспламенение) и с минимальной задержкой воспламенения при впрыскивании в горячий воздух, сжатый в камере сгорания. Цетано­вое число, равное 100, соответствует легко воспламеняемому н-гексадекану (цетану), а цетановое число, равное 0, соответствует медленно воспламеняющемуся альфаметилнафталину. Цетановое число дизельного топлива определяется на стандартизирован­ном одноцилиндровом испытательном дви­гателе CFR (CFR — объединенный комитет по изучению моторных топлив). Степень сжатия измеряется с постоянной задержкой воспла­менения. Сравниваемые топлива, содержа­щие цетан и альфаметилнафталин, испыты­ваются с установленной степенью сжатия. Содержание цетана в смеси изменяется, пока не будет получена та же самая задержка вос­пламенения. Содержание цетана в процентах определяет цетановое число.

Цетановое число, превышающее 50, более предпочтительно для оптимальной работы современных двигателей, особенно в усло­виях холодного старта. Высококачественные дизельные топлива содержат большой про­цент парафинов с высокими цетановыми числами. Наоборот, ароматические углево­дороды имеют низкую воспламеняемость.

Еще одним параметром воспламеняемо­сти топлива является дизельный индекс, который вычисляется на основе плотности топлива и различных точек на кривой кипе­ния. Этот чисто математический параметр не принимает во внимание влияние присадок, улучшающих свойства цетана, на воспламе­няемость. Для того чтобы ограничить регу­лирование цетанового числа посредством присадок, улучшающих свойства цетана, цетановое число и дизельный индекс были включены в список требований стандарта EN 590. Топливо, цетановое число которого уве­личено присадками, улучшающими свойства цетана, действует по-другому во время сгора­ния в двигателе, чем топливо с тем же самым естественным цетановым числом.

Температурный диапазон изменения фракционного состава

 

Температурный диапазон изменения фрак­ционного состава топлива, то есть темпера­турный диапазон, при котором испаряется топливо, зависит от состава топлива. Низкая точка кипения делает топливо более под­ходящим для использования в условиях хо­лодного климата, но также означает более низкое цетановое число и плохая смазы­вающая способность. Это увеличивает риск изнашивания компонентов системы впрыска. Однако, если точка кипения высокая, это мо­жет привести к большей эмиссии сажи и по­явлению нагара в распылителях форсунок. Это, в свою очередь, вызывает образование отложений в результате химического раз­ложения нелетучих топливных компонентов в отверстиях и колодце распылителя и добав­ление остаточных продуктов сгорания. Когда точка кипения выше, возможно протекание топлива по стенкам цилиндров и смешива­ние с моторным маслом. Поэтому процент нелетучих топливных компонентов не дол­жен быть слишком высоким. Ограничение добавки биодизеля до максимальных 7% по объему также вызвано его высокой точкой кипения (320-360 °С).

Предел фильтрации дизельного топлива

 

Осаждение кристаллов парафина при низких температурах может привести к забиванию то­пливного фильтра и, в конечном счете, к пре­рыванию подачи топлива. В худшем случае макрочастицы парафина начинают выпадать при 0 °С или при еще больших температурах. Пригодность топлива для использования в холодное время оценивается «пределом фильтрации» (CFPP). Европейский стандарт EN 590 регламентирует показатель CFPP для различных классов дизельных топлив, и, кроме того, это предельное значение может быть установлено отдельными государствами-членами ЕС, в зависимости от преобладающих географических и климатических условий.

Прежде, владельцы автомобилей с ди­зельным двигателем иногда добавляли в то­пливный бак высокооктановый бензин, чтобы улучшить показатели дизельного топлива на холоде. Эта практика не требуется в настоя­щее время, когда топливо соответствует стан­дартам, и это может в любом случае привести к повреждению, особенно в системах с то­пливным впрыском под высоким давлением.

Точка воспламенения дизельного топлива

 

Точка воспламенения — температура, при которой количество испарений топлива, на­копившихся в атмосфере, оказывается достаточным для воспламенения топливовоз­душной смеси. Соображения безопасности (при перевозке и хранении топлив) диктуют необходимость соответствия дизельного топлива требованиям стандарта класса A III «Опасные материалы», где определено, что точка воспламенения должна быть выше 55 °С. Добавление в дизельное топливо менее 3% бензина оказывается достаточным для того, чтобы возгорание горючей смеси могло произойти при комнатной температуре.

 

 

Плотность дизельного топлива

 

Энергетическое содержание дизельного то­плива в единице объема увеличивается с ро­стом плотности. Учитывая постоянное срабаты­вание форсунок (то есть, постоянный впрыск определенного количества топлива), исполь­зование топлива с плотностью, изменяющейся в широких пределах, вызывает изменение со­става смеси (изменение коэффициента избытка воздуха λ) из-за колебаний теплотворной спо­собности топлива. Когда двигатель работает на топливе, у которого имеется большой разброс по плотности, это приводит к увеличению эмис­сии сажи; если плотность топлива уменьша­ется, этот параметр также снижается. Поэтому должны соблюдаться требования к низкому разбросу плотности дизельного топлива.

Вязкость дизельного топлива

 

Вязкость дизельного топлива — мера сопротивления течения топлива из-за внутреннего трения. Если вязкость слиш­ком мала, это приводит к увеличенным потерям утечек топлива, большему нагреванию системы впрыска и усиленному риску изнашивания и ка­витационной эрозии. Слишком большая вяз­кость, имеющая место, например, при исполь­зовании чистого биодизеля (FAME), вызывает пиковое давление впрыска при высоких темпе­ратурах в таких, например, топливных системах, как электронно-управляемые насос-форсунки, по сравнению с нефтяным дизельным топливом. И наоборот, система впрыска топлива не может развивать допустимое пиковое давление при использовании нефтяного дизельного топлива. Высокая вязкость также изменяет форму рас­пыла из-за формирования больших капель.

Смазывающая способность дизельного топлива

 

Смазывающая способность дизельных то­плив важна не столько при гидродинами­ческом трении, сколько при смешанном. Применение новых гидрогенизированных и десульфированных дизельных топлив с улучшенными экологическими характеристиками приводит к повышенному износу топливных насосов высокого давления.

Десульфирование также приводит к уда­лению компонентов топлива, которые важны для обеспечения смазывающей способности. В топливо приходится добавлять специ­альные присадки, улучшающие смазочную способность, чтобы избежать этих проблем. Стандарт EN 590 предписывает обеспечение минимальной смазочной способности, опре­деляемой диаметром пятна изнашивания, ко­торый должен составлять максимум 460 мкм при испытаниях на установке с высокочастот­ным возвратно-поступательным движением рабочего органа (установка HFRR).

Показатель углеродистых отложений

 

Показатель углеродистых отложений характери­зует свойство дизельного топлива образовывать нагар на поверхностях выпускного отверстия топливных форсунок. Механизм образования на­гара имеет комплексный характер и не поддается простому описанию. Продукты испарения дизель­ного топлива оказывают незначительное влияние на образование нагара (закоксовывание).

Общее загрязнение

К общему загрязнению относятся суммарные включения нерастворимых посторонних ма­крочастиц в топливе, таких как песок, продукты коррозии, и нерастворимых органических компо­нентов, включая продукты старения полимеров, содержащихся в топливе. Стандарт EN 590 допу­скает максимальное общее загрязнение топлива 24 мг/кг. Имеющие большую твердость силикаты, которые содержатся в минеральной пыли, осо­бенно разрушительны для топливных систем впрыска высокого давления с узкими распыливающими отверстиями. Даже фракция твердых ма­крочастиц с допустимым общим уровнем загрязнения может вызывать эрозионное и абразивное изнашивание (например, в соленоидных клапа­нах). Изнашивание такого рода приводит к утечке клапана, что понижает давление впрыска, ухуд­шает работу двигателя и увеличивает эмиссию твердых частиц с отработавшими газами. Типич­ные европейские дизельные топлива содержат приблизительно 100000 макрочастиц на 100 мл. Особенно критичные размеры макрочастиц — 4-7 мкм. Поэтому необходимы высокоэффективные топливные фильтры с хорошей эффективностью фильтрации, с тем чтобы предотвратить ущерб, наносимый макрочастицами.

Вода в дизельном топливе

 

Дизельное топливо может абсорбировать воду в количестве приблизительно 100 мг/кг при комнатной температуре. Предел растворимости определяется составом дизельного топлива, его присадками и окружающей температурой. Стандарт EN 590 допускает максимальное со­держание воды в топливе 200 мг/кг. Хотя во многих странах бывает более высокое содержа­ние воды в дизельном топливе, исследование рынка показывает, что содержание воды редко превышает 200 мг/кг. Образцы часто не обнару­живают воды, или обнаружение является непол­ным, так как вода оседает на стенках в форме нерастворенной «свободной» воды, или она скапливается на дне топливного бака. Принимая во внимание, что растворенная вода не повреждает топливную систему впрыска, нужно иметь ввиду, что даже очень небольшое количество свободной воды за короткий период времени может вызвать изнашивание или коррозионное повреждение компонентов системы впрыска.

 

 

Присадки в дизельное топливо

 

Присадки к автомобильным бензинам нахо­дят применение и для дизельного топлива. Различные вещества объединены в пакеты присадок, чтобы одной добавкой достигнуть множества целей. Поскольку полная концентрация комплекта присадок в топливе не превышает 0,1%, физические характеристики топлива — такие как плот­ность, вязкость, и фракционный состав — остаются неизменными.

Присадки, повышающие смазывающую способность

 

Смазывающую способность дизельных топлив с бедными свойствами смазывания, вызван­ными, например, процессами гидратации во время десульфирования, можно улучшить, до­бавляя в топливо жирные кислоты или глице­риды. Биодизель также содержит глицериды как побочный продукт. В этом случае, в дизельное топливо, если оно уже содержит какую-то добавку биодизеля, присадки, улучшающие сма­зывающую способность, можно не добавлять.

Присадки, повышающие цетановое число

 

Присадками, повышающими цетановое число, являются спиртовые производные сложных эфиров азотной кислоты, добавление которых приводит к сокращению задержки воспламенения. Эти присадки по­могают, особенно во время холодного пуска, предотвратить увеличение шума сгорания (шум двигателя) и сильное дымление.

Присадки, повышающие текучесть

 

Присадки, повышающие текучесть, состоят из полимерных материалов, которые пони­жают предел фильтрации. Они, в основном, добавляются в зимний период, чтобы гаран­тировать безотказную работу двигателя при низких температурах. Хотя эти присадки не могут предотвратить выпадение парафино­вых кристаллов в дизельном топливе, они могут строго ограничить их рост. Размеры об­разуемых кристаллов становятся настолько маленькими, что они могут проходить через поры топливного фильтра.

Моющие присадки

 

Моющие присадки чищают систему подачи топлива с целью формирования эффектив­ной рабочей смеси; замедляют образование отложений на поверхностях выпускного от­верстия форсунок топливного насоса.

Ингибиторы коррозии

 

Ингибиторы коррозии, покрывающие поверх­ности металлических деталей, повышают коррозионную стойкость металлических эле­ментов топливной системы двигателя.

Антипенные присадки

 

Добавление антипенной присадки позволяет избежать чрезмерного вспенивания топлива, когда автомобиль быстро заправляется го­рючим.

В следующей статье я расскажу об альтернативных видах топлив.

Рекомендую еще почитать:

press.ocenin.ru

ГОСТ 305-82. Характеристики дизтоплива по ГОСТу

На качество работы двигателя и всей топливной системы не в последнюю очередь влияют свойства топлива. Сегодня производители в России предлагают и дизтопливо ГОСТ 305-82. Государственный стандарт, разработанный еще в 1982 году, уже устарел, как, впрочем, и само топливо, которое по нему до недавнего времени изготавливали.

ГОСТ 305-82

Созданный еще в Советском Союзе, этот стандарт, который регламентирует изготовление ДТ, является межгосударственным. Он определяет как технические условия производства, так и характеристики топлива, которое предназначалось для автомобилей, промышленных агрегатов и судов с быстроходными дизельными двигателями.

Современное топливо, изготовленное по международным европейским стандартам, практически вытеснило с рынка солярку, для производства которой использовался старый ГОСТ. Дизтопливо ЕВРО, кроме того что имеет значительно более высокие эксплуатационные характеристики, еще и намного экологичнее.

Впрочем, и сегодня считается (по крайней мере на постсоветском пространстве), что горючее, в котором можно применять различные разрешенные присадки, имеет некоторые преимущества из-за своей универсальности и широкого диапазона рабочих температур.

Область применения

Дизтопливо (ГОСТ 305-82) использовалось до недавнего времени для военной, сельскохозяйственной техники, дизельных судов и грузовых автомобилей старого образца.

Этим топливом пользовались для отопления малоэтажных зданий, расположенных далеко от центрального теплоснабжения. Сочетание низкой цены и достаточно высокой энергоэффективности позволяло экономить затраты на содержание домов.

Почему в прошлом? Государственный стандарт 1982 года заменен на ГОСТ 305-2013, вступивший в действие с января 2015 года. И в нем четко указано, что дизтопливо ГОСТ 305-2013 не реализуется через АЗС общего пользования и предназначено для быстроходных и газотурбинных двигателей как внутри страны, так и в странах Таможенного союза (Казахстане и Белоруссии).

Основные преимущества

Итак, главные достоинства – это универсальность и рабочие температуры. Кроме того, преимуществами старой доброй солярки считают ее эксплуатационную надежность, проверенную десятилетиями; возможность длительного хранения без ухудшения технических характеристик; повышение мощности двигателя.

Дизтопливо ГОСТ 305-82 легко фильтруется, содержит незначительное количество сернистых соединений и не разрушает детали двигателя.

Бесспорным преимуществом солярки является ее низкая цена по сравнению с другими видами жидкого топлива.

Главный недостаток

Главным недостатком горючего, из-за которого, собственно, и ограничено его использование, является низкий класс экологичности. Дизтопливо ГОСТ 305-82 (2013) принадлежит к классу К2. А на сегодняшний день на территории РФ запрещены к обращению даже виды топлива с классом экологичности К3 и К4.

Марки дизтоплива

Старый ГОСТ устанавливал три марки топлива, новый же — четыре. Также несколько отличаются температурные диапазоны их использования и характеристики.

Параметры (ГОСТ) дизтоплива летнего (Л): эксплуатационная температура — от минус 5 °С, температура вспышки для дизельных двигателей общего назначения – 40°С, для газотурбинных, судовых и тепловозных — 62°С.

Такая же температура вспышки у межсезонного топлива (Е), рабочие температуры которого начинаются с минус 15°С.

Зимнее топливо (З) используется при температурах до минус 35°С и до минус 25°С. И если в технических условиях 1982 года диапазон рабочих температур определялся температурой застывания топлива, то в новом документе речь идет о температуре фильтрации – минус 35°С и минус 25°С соответственно.

Арктическое (А) дизтопливо ГОСТ 305-82 можно было использовать, начиная с температуры минус 50°С. В новом документе этот предел подняли на пять градусов, называется уже рекомендованная температура от 45°С и выше.

Виды дизтоплива

Дизтопливо ГОСТ 52368-2005 (ЕВРО) делится по массовому содержанию серы на три вида:

  • I – 350 мг;
  • II – 50 мг;
  • III – 10 мг на один кг горючего.

В ГОСТ 305-82 дизтопливо в зависимости от процентного содержания серы делится на виды:

  • I — топливо всех марок, в котором доля серы не больше 0,2%;
  • II — дизтопливо с содержанием серы для марок Л и З — 0,5%, а для марки А — 0,4%.

Новый ГОСТ 305-2013, приближаясь к международным стандартам, делит топливо на два вида по массовому содержанию серы вне зависимости от марки. К виду I относится горючее с содержанием серы 2,0 г, а к виду II – 500 мг на килограмм топлива.

Даже вид II содержит серы в полтора раза больше, чем топливо вида I, соответствующее международным стандартам.

Большое количество серы – это вредные выбросы в атмосферу, но и хорошие смазывающие свойства топлива при этом.

Условные обозначения

В ГОСТ 305-82 топливо маркировалось заглавной буквой Л, З или А (летнее, зимнее или арктическое соответственно), массовой долей серы, температурой вспышки летнего и температурой застывания зимнего топлива. Например, З-0,5 минус 45. Сорта высший, первый или без него, характеризующие качество топлива, указываются в паспорте на партию.

Дизтопливо (ГОСТ Р 52368-2005) маркируется буквами ДТ, указывается сорт или класс в зависимости от значения температур фильтруемости и помутнения, а также вид топлива I, II или III.

Для Таможенного союза существует свой документ, регламентирующий требования к топливу, в том числе и его условное обозначение. Он включает буквенное обозначение ДТ, марку (Л, З, Е или А) и коэффициент экологичности от К2 до К5, показывающий содержание серы.

Поскольку документов много, понятие сортности в них разное, а характеристики более подробно указываются в паспорте качества, то сегодня не редкость объявления типа «Продажа дизтоплива трубного сорт 1 ГОСТ 30582005». То есть все параметры и качество горючего соответствуют указанному стандарту, кроме содержания серы.

Основные характеристики дизтоплива

Самыми важными эксплуатационными показателями, которыми характеризуется дизтопливо ГОСТ 305-82 (2013), являются: цетановое число, фракционный состав, плотность и вязкость, температурные характеристики, массовые доли различных примесей.

Цетановое число характеризует воспламеняемость топлива. Чем выше этот показатель, тем меньше времени проходит от впрыска топлива в рабочий цилиндр до начала его горения, а следовательно, меньше длительность прогрева двигателя.

От фракционного состава зависит полнота сгорания топлива, а также токсичность отработанных газов. При перегонке дизельного топлива фиксируется момент полного выкипания определенного количества горючего (50% ли 95%). Чем тяжелее фрикционный состав, тем уже диапазон температур и выше нижний порог кипения, а значит, позднее происходит самовоспламенение горючего в камере сгорания.

Плотность и вязкость влияют на процессы подачи и впрыска топлива, его фильтрование и эффективность.

Примеси влияют на износ двигателя, коррозионную стойкость топливной системы, появление в ней налета гари.

Предельная температура фильтруемости – это такая низкая температура, при которой загустевшее топливо перестает проходить через фильтр с ячейками определенного размера. Еще один температурный показатель – это температура помутнения, при которой начинает кристаллизоваться парафин, то есть мутнеет дизтопливо.

Характеристики ГОСТ 305-2013 устанавливает для всех марок одинаковые: цетановое число, массовую долю серы, кислотность, йодное число, зольность, коксуемость, загрязнение, содержание воды. Отличия касаются температурных показателей, вязкости и плотности топлива. В ГОСТ 305-82 были отличия еще и по коксуемости.

Технические требования к дизтопливу

Итак, цетановое число для всех марок топлива равно 45, содержание серы — либо 2,0 г, либо 500 мг на один кг. Это самые важные показатели, характеризующие горючее.

Плотность дизтоплива по ГОСТ меняется от 863,4 кг/куб. м для горючего марок Л и Е до 833,5 кг/куб. м для марки А, кинематическая вязкость – от 3,0-6,0 кв. мм/с до 1,5-4,0 кв. мм/с соответственно.

Фракционный состав характеризуется диапазоном температур от 280°С до 360°С для топлива всех марок, за исключением арктического, для которого температуры выкипания находятся в пределах от 255°С до 360°С.

Характеристики (новый ГОСТ) дизтоплива летнего ничем не отличаются от характеристик межсезонного горючего, за исключением предельной температуры фильтруемости.

Температура вспышки зимнего топлива для дизельных двигателей общего назначения – 30°С, для газотурбинных, судовых и тепловозных — 40°С, арктического – 30°С и 35°С соответственно.

Отличия дизтоплива ГОСТ 305-82 (2013) и ЕВРО

Еще в 1993 году европейские стандарты качества устанавливали цетановое число не ниже 49. Спустя семь лет стандарт, который определял технические характеристики топлива ЕВРО 3, установил более жесткие показатели. Цетановое число должно быть более 51, массовая доля серы – меньше 0,035%, а плотность – меньше 845 кг/куб. м. Стандарты ужесточились в 2005 году, а сегодня действуют международные, установленные в 2009 году.

Сегодня в РФ производится дизтопливо ГОСТ Р 52368-2005 с цетановым числом выше 51, содержанием серы меньше 10 мг/кг, температурой вспышки от 55°С, плотностью в пределах от 820 до 845 кг/куб. м и температурой фильтруемости от плюс 5 до минус 20°С.

Даже сравнивая первые два показателя, можно сделать вывод о несоответствии дизтоплива ГОСТ 305-2013 современным требованиям экологии.

Требования безопасности

Поскольку дизельное топливо — жидкость горючая, то меры безопасности касаются, прежде всего, защиты от возникновения пожара. Достаточно всего 3% его паров в общем объеме воздуха в помещении для того, чтобы спровоцировать взрыв. Поэтому высокие требования предъявляются к герметизации оборудования и аппаратуры. Защищенными выполняются электропроводка и осветительные приборы, инструменты используются только те, которые не высекают даже случайно искру.

Важными для соблюдения техники безопасности и условий хранения дизтоплива ГОСТ 305-82 (2013) являются температурные показатели, касающиеся способности к горению.

Марка топлива

Температура самовоспламенения, °С

Температурный предел воспламенения, °С

верхний

нижний

Летнее, межсезонное

300

119

69

Зимнее

310

105

62

Арктическое

330

100

57

Особенно важно соблюдение мер безопасности и температурных режимов в местах длительного хранения многих тысяч тонн дизельного топлива, например на электростанциях.

Характеристики дизтоплива для электростанций

Дизельные электростанции и сегодня используют горючее по ГОСТу 305-82. Оборудование на них установлено как отечественного производства, так и зарубежное.

Зарубежные производители не рекомендуют, но и не запрещают использовать дизтопливо ГОСТ 305-82 (2013) с высоким содержанием серы 0,5% и 0,4 %.

Например, компания F.G.Wilson к использованию рекомендует высший и первый сорта всех марок топлива с цетановым числом от 45, содержанием серы не больше 0,2%, воды и присадок – 0,05%, плотностью 0,835 — 0,855 кг/куб. дм. Этим характеристикам соответствует горючее вида I ГОСТ 305-82 (2013).

В договоре на поставку дизельного топлива на электростанцию обязательно указываются его физико-химические свойства: цетановое число, плотность, вязкость, температуру вспышки, содержание серы, зольность. Механические примеси и вода не допускаются вообще.

Для проверки качества поставленного горючего и соответствия его характеристик установленным государственным стандартом пределам определяют содержание нежелательных примесей и температуру вспышки. Если в работе оборудования наблюдаются сбои и его детали интенсивно изнашиваются, определяют и остальные показатели.

ГОСТ 305-82 устарел и заменен, но и новый документ, введенный в действие с начала 2015 года, не так заметно изменил требования к дизельному топливу для быстроходных двигателей. Может быть, когда-нибудь такое горючее запретят к использованию вообще, но сегодня его еще используют как на электростанциях, так и на тепловозах, тяжелой военной технике и грузовых автомобилях, парк которых сохранился еще со времен Советского Союза.

fb.ru

Дизельное топливо: виды, свойства, применение, марки

Дизельное топливо – это продукт перегонки нефти, состоящий из углеводородов с высокой температурой кипения от 200 до 350 С. Прозрачная и немного вязкая жидкость различных оттенков желто-коричневого цвета. Используется как основной вид топлива для дизельных двигателей и газодизелей.

Использование

Совершенствование качества дизельного топлива позволяет с каждым годом расширять сферу его использования.

Практически весь современный грузовой транспорт работает на дизельном топливе: грузовые автомобили, тепловозы, морские и речные корабли, военная техника и сельскохозяйственное оборудование, стационарные и передвижные электростанции, автономные отопительные системы с дизельными электрогенераторами. Известны в Европе и легковые автомобили с дизельным двигателем. Как показали исследования, экономия топлива составляет около 40% и безопасность выхлопных газов значительно выше.

Свойства

  • Воспламеняемость топлива – это время, которое проходит между попаданием топлива в цилиндр и началом его горения. Чем этот промежуток времени меньше, тем меньше длительность прогрева двигателя. Определяется цетановым числом. Если оно превышает 55 — сильно увеличивается дымность выхлопных газов.
  • Вязкость зависит от наличия парафина в сырье. Чем выше температура, тем ниже вязкость. От нее зависят смазывающие характеристики дизтоплива.
  • Плотность. Это способность вещества не смешиваться с водой. Чем выше плотность, тем больше при сгорании вырабатывается энергии.
  • Содержание серы. Чем больше серы, тем меньше коррозионная стойкость всей топливной системы.
  • Температура фильтруемости – это такая температура, при которой топливо либо совсем не проходит, либо проходит через фильтр очень медленно.

Классы дизтоплива

С 2015 года дизтопливо в соответствии с европейским стандартом разделили на экологические классы, которые зависят от содержания в нем серы. Выделяют К3, К4 и К5, соответственно количество серы не должно в них превышать 350, 50 и 10 мг/кг. Если количество серы превышает предельно допустимое количество, такое дизтопливо не рекомендуется использовать, т.к. увеличивается загрязнение окружающей среды, ускоряется износ всей топливной системы.

Марки дизтоплива

Исходя из эксплуатационных характеристик выделяют четыре типа, которые называются по заглавным буквам алфавита:

  • Летнее (Л), к нему относятся сорта топлива А, В, С, D с предельной температурой фильтруемости от +5 до -10°С. Это дизтопливо нельзя использовать при температурах ниже 0°С.
  • Межсезонное (Е), к нему относятся сорта Е и F, с температурой фильтруемости до -20°С, используется весной и осенью.
  • Зимнее (З) — с температурой фильтруемости от -20 до -38°С и применяется при температуре воздуха не ниже — 20°С.
  • Арктическое (А) — с предельной температурой фильтруемости — 44°С и температурой окружающей среды до минус 50°С.

В последнее время сфера применения дизтоплива расширяется, улучшается его качество, появляются новые источники получения, а значит и новые марки.

Дата публикации: 19.08.2016

Похожие записи:

nacep.ru

Характеристики дизельного топлива – Основные средства

С. Подгурский

Дизельное топливо – это та субстанция, которая заставляет работать движители машин. Без него промышленность попросту встала бы. Именно это топливо, которое мы каждый день заправляем в бак автомобиля, приносит нам порой большие проблемы.

Рудольф Дизель (1858–1913) был талантливым изобретателем и инженером, но удачи в жизни это ему не принесло. В 1893-м он разработал и изготовил двигатель внутреннего сгорания с к.п.д. 26%. Это более чем вдвое превышало к.п.д. паровых двигателей того времени. В 1898 г. он продемонстрировал двигатель, который работал на арахисовом масле и имел к.п.д. 75%. В 1913 г. Р. Дизель внезапно погибает при странных обстоятельствах, возможно, это было самоубийство, но это только одна из версий. Дизель направлялся в Англию, чтобы организовать там производство и эксплуатацию своих двигателей, и упал за борт парохода. Вскоре после гибели изобретателя началась Первая мировая война, и немецкие подводные лодки с дизельными двигателями стали сеять смерть и разрушение в рядах флота Антанты.

Работы Дизеля продолжили другие первопроходцы, в частности Клесси Л. Камминс. До 1920-х гг. дизельные двигатели были в основном стационарными и работали на биотопливе. В 1920-х годах стали применяться и двигатели, работающие на более жидких видах топлива, которые производила зарождающаяся нефтеперерабатывающая промышленность. Началось время нефтяных магнатов и быстрого развития дизельных технологий.

Современные дизели имеют более высокую мощность и к.п.д., оборудованы турбонаддувом и более экономичны, чем их далекие предшественники. Эти усовершенствования стали результатом широкого применения электроники и в свою очередь сделали необходимым применение топлива и масел более высокого качества.

Использование топлива – непростой вопрос. Разобравшись во всех тонкостях, можно предотвратить неисправности и сэкономить немало средств за время эксплуатации машины. Дизельное топливо характеризуется рядом качеств, которые в совокупности и определяют эффективность его работы. Нельзя сказать, какое из них более важное, чем другие. Все они способствуют выполнению функций топлива в процессе сгорания. Каковы же эти функции? Прежде всего топливо – источник энергии, но этим его функции не ограничиваются. Топливо охлаждает камеру сгорания, а также смазывает трущиеся поверхности деталей и очищает форсунку. Рассмотрим некоторые характеристики дизельного топлива.

Цетановое число. Этот показатель характеризует способность дизельного топлива воспламеняться после впрыска в камеру сгорания двигателя, т. е. определяет период задержки воспламенения смеси от впрыска в цилиндр до начала горения. Чем выше цетановое число, тем легче топливо воспламеняется, тем короче задержка и тем более спокойно и плавно горит топливовоздушная смесь.

Большинство производителей двигателей рекомендуют использовать дизельное топливо с цетановым числом не менее 40. От величины цетанового числа зависят пусковые качества при холодном пуске, скорость прогрева двигателя и равномерность его работы. В Европе выпускают дизельное топливо с цетановым числом около 51, в Японии – приблизительно 50.

Согласно российскому стандарту цетановое число летнего и зимнего дизтоплива должно быть не менее 45, поэтому мощность современных дизелей зарубежного производства (которыми оснащают и зарубежную, и отечественную технику), рассчитанных на «европейское» или японское дизельное топливо, может несколько снижаться при работе на российской солярке. К тому же на дизтопливе с более низким цетановым числом двигатели работают жестче.

Удивительный факт: налоговая политика в нашей стране такова, что чем выше цетановое число дизтоплива (и октановое – бензина), тем выше акцизный налог, т. е. ситуация парадоксальная – государство не поощряет промышленность к производству высококачественного топлива! Если же предприятие все-таки производит высокоцетановое топливо, цена его для потребителей резко возрастает по сравнению с низкокачественным топливом. Таковы «гримасы» неразумной налоговой политики.

Фракционный состав. Иногда, чтобы улучшить низкотемпературные качества, дизтопливо разбавляют керосином, т. е. более легкими фракциями нефти, имеющими более низкую температуру кипения. Использование разбавленного керосином топлива приводит к повышенному расходу и снижению мощности, двигатели работают жестче, сокращается их ресурс. Особенно чувствительны к такому топливу турбодизели с непосредственным впрыском.

Вязкость. Это еще один важный параметр, мера «жирности» дизельного топлива. Частицы вязкого топлива меньше разлетаются, т. е. от этой характеристики зависит форма распыляемого форсункой факела, а от формы факела зависит протекание процесса сгорания топлива. Процесс сгорания должен идти как можно более равномерно. Это означает, что температура по всей камере сгорания должна быть одинаковой, без «холодных» и «горячих» зон. Это в свою очередь означает снижение уровня токсичности отработавших газов (ОГ) при сохранении прочих рабочих характеристик двигателя. Уровень токсичных окислов азота NOx повышается, когда сгорание происходит при высоких температурах, поэтому понижение температуры позволяет понизить их содержание в ОГ и продлить ресурс двигателя, поскольку «горячие точки» порождают зоны концентрации напряжений. В результате такого перегрева поршни и гильзы могут разрушиться. К сожалению, переход на менее вязкое топливо наряду с положительным эффектом имеет и отрицательные последствия. Чтобы обеспечить смазывание деталей топливной аппаратуры, вязкость дизтоплива должна быть не ниже 1,3 сСт. Чрезмерно жидкое топливо не обладает достаточной вязкостью, чтобы смазывать детали топливного насоса, и это может стать причиной проблем: топливный насос может выйти из строя либо продукты износа деталей топливного насоса – твердые частицы – попадут в топливо и повредят детали системы питания, располагающиеся после насоса. И то, и другое нежелательно.

Смазывающая способность и содержание серы. Топливо уменьшает силу трения деталей в топливных насосах и форсунках, а также поршня о зеркало цилиндра. Загрязняющие вещества также снижают смазывающую способность топлива. Особенно сильное влияние в этом плане оказывает вода.

Твердые частицы могут стать причиной ускоренного износа деталей и выхода из строя агрегатов системы питания. Методики определения смазывающих свойств топлива не настолько глубоко разработаны, как это должно быть. Существует две стандартные методики проверки этого свойства: методы HFRR (стендовые испытания на высокочастотное возвратно-поступательное движение) и SBLOCLE (трение шарика в цилиндре), однако ни один из методов не дает однозначно точных результатов.

Исследования показали, что побочным эффектом процессов гидроочистки, использующихся для удаления из топлива соединений серы, является снижение содержания соединений, от которых зависят смазывающие свойства топлива. В Европе и США особенно обострилась проблема смазывающих свойств в последние годы в связи с ужесточением норм содержания серы в топливе: сразу же возросло количество неисправностей топливных насосов высокого давления.

Содержание серы – главный «экологический» показатель дизтоплива. Продукты сгорания серы при взаимодействии с водой образуют кислоты. Сера причиняет ущерб не только природе, но и двигателю – продукты ее сгорания провоцируют коррозию металла, а при контакте их с моторным маслом образуются твердые отложения (двигатель закоксовывается).

Согласно российскому ГОСТу содержание серы в дизтопливе не должно превышать 0,2%. Европейские и московские городские требования жестче – не более 0,05%. Некоторые отечественные нефтеперерабатывающие заводы уже начали выпуск дизтоплива с содержанием серы не более 0,035%, однако считается, что российское дизтопливо с низким содержанием серы обладает плохой смазывающей способностью, и для компенсации этого недостатка производители вводят в него противоизносные присадки.

Коэффициент фильтруемости. Исключительно важный параметр, характеризующий наличие в дизтопливе механических примесей, воды, смолистых веществ и парафинов, влияющих на эффективность и надежность работы топливной аппаратуры. Он определяется по степени засорения тарированного бумажного фильтра после пропускания через него 20 мл топлива при атмосферном давлении. По российскому ГОСТу коэффициент фильтруемости дизтоплива должен быть не менее 3,0. У дизельного топлива высшего сорта коэффициент фильтруемости не превышает 2,0. Как вы понимаете, особенно чувствительны к чистоте топлива дизели зарубежного производства. Срок службы бумажных топливных фильтров сильно зависит от степени загрязнения топлива. По некоторым данным, при изменении коэффициента фильтруемости от 3,0 до 2,0 срок службы фильтров увеличивается более чем вдвое.

Посторонние примеси в топливе. Некоторые посторонние вещества присутствуют в топливе изначально (например, сера), другие появляются после переработки нефти. В дизельном топливе могут размножаться микроводоросли и бактерии! Если микроорганизмы сильно размножатся, они могут засорить топливную систему и вывести из строя форсунки и насосы. Это случается, если цистерны топливозаправщиков не проходят регулярную обработку. В перечне работ, выполняемых при обслуживании топливных цистерн, обязательно должны быть предусмотрены меры по предотвращению размножения микроорганизмов. И все же следует точно убедиться, прежде чем применять средства уничтожения микроорганизмов, что они не повлияют отрицательно на полезные свойства дизельного топлива.

Еще одно вещество, оказывающее отрицательное влияние на качества дизельного топлива, – это парафин. Он ухудшает сгорание и засоряет систему питания. Для растворения парафина в солярку иногда добавляют спирт, но делать это категорически не рекомендуется! Смесь спирта с дизтопливом взрывоопасна! Кроме того, добавка небольшого количества спирта ухудшит смазывающую способность. Надо отметить также, что при добавлении спирта увеличивается цетановое число топлива.

Наиболее часто встречающийся вид посторонних примесей – твердые частицы, например пыль. Пыль может попадать в топливо, если не соблюдать правила эксплуатации топливозаправщика, например, использовать грязную палку в качестве топливоизмерительного щупа.

В поисках панацеи. Какие же меры нужны, чтобы предотвратить неисправности машин, связанные с использованием топлива? Как выстроить отношения с компанией, поставляющей топливо? Проще всего застраховаться от этих проблем – четко указать в договоре, что поставщик отвечает за качество доставленного (а не полученного на нефтеперерабатывающем заводе!) топлива. Многие руководители парков техники применяют эту меру довольно успешно. В настоящий момент поставщики топлива дорожат клиентами, особенно крупными, и готовы взять на себя ответственность за качество, тем более что хорошее топливо стоит дороже. В хозяйствах, где обращают должное внимание на качество топлива, его регулярно проверяют в лаборатории и в случае обнаружения некондиции меняют поставщика.

Если топливо поступает некачественное и применить описанные выше меры невозможно, будет сложно «найти виноватого» и все может окончиться неприятным судебным разбирательством, после которого, скорее всего, обе стороны останутся неудовлетворенными. Бывает и так, что топливная компания не имеет собственного транспорта и пользуется услугами стороннего автоперевозчика, который вносит неизвестное слагаемое в данное уравнение. Условия хранения топлива на месте доставки также могут быть неудовлетворительными, и если цистерны, в которые сливают топливо, плохо очищают, топливо будет попадать в баки машин уже грязным.

В стремлении выдержать рыночную конкуренцию мелкие поставщики топлива идут на поставки некачественного топлива. Даже если топливо не загрязнено, оно может не соответствовать требованиям стандарта по иным характеристикам.

Итак, есть масса возможностей, при которых качество топлива может ухудшиться, а выход в том, чтобы улучшать качество топлива как можно ближе к моменту его заправки в баки машин. Организовать и контролировать этот процесс должен тот, кто больше всего заинтересован, – конечный пользователь. Известно два способа решения проблемы, и каждый имеет сторонников и противников. Один способ – это фильтрация и сепарация, второй – применение присадок. Эти методы мы рассмотрим в следующей статье.

os1.ru

виды, марки, основные показатели качества

В настоящее время в России находится в эксплуатации более 40 млн единиц автомобильного транспорта. Большая часть парка машин оснащена бензиновыми (карбюраторными или инжекторными) двигателями внутреннего сгорания.

Современный автомобильный бензин должен удовлетворять требованиям, обеспечивающим экологичную и надежную работу двигателя:

• иметь хорошую испаряемость, позволяющую получить однородную топливовоздушную смесь оптимального состава при любых температурах;

• иметь групповой углеводородный состав, обеспечивающий устойчивый, бездетонационный процесс сгорания на всех режимах работы двигателя;

• не изменять своего состава и свойств при длительном хранении и не оказывать вредного воздействия на детали топливной системы, резервуары, резинотехнические изделия и т.п.

Автомобильный бензин — это легковоспламеняющаяся горючая жидкость, в состав которой входят углеводороды, выкипающие при температуре от 35 до 200 °С. Важнейшим свойством бензина является его способность в состоянии газообразной смеси воспламеняться и сгорать со скоростью распространения фронта пламени 25 — 35 м/с. В некоторых случаях процесс горения может приобрести взрывной, детонационный характер. Мгновенное сгорание рабочей смеси нежелательно, так как вызывает вибрацию и перегрев деталей двигателя, преждевременный их износ, снижение мощности.

Способность бензина противостоять взрывообразному горению называется детонационной стойкостью. Она оценивается октановым числом. Для любого бензина октановое число определяют путем подбора смеси из двух эталонных углеводородов: изооктана — октановое число 100, и нормального гептана с октановым числом, равным 0, которая по детонационным свойствам эквивалентна испытуемому бензину. Процентное содержание в этой смеси изооктана принимают за октановое число.

Одним из принципов классификации различных марок бензина является октановое число. Существуют два метода его определения: исследовательский (ОЧИ — октановое число по исследовательскому методу) и моторный (ОЧМ — октановое число по моторному методу). Моторный метод лучше характеризует антидетонационные свойства бензина в условиях форсированной работы двигателя и его высокой теплонапряженности, исследовательский — при эксплуатации двигателя в городе, когда работа его связана с относительно невысокими скоростями, частыми остановками и меньшей теплонапряженностью.

В России производятся автомобильные бензины пяти марок (ГОСТ 2084-77): А-72, А-76, АИ-91, АИ-93 и АИ-95. Буква «И» в маркировке указывает на применение исследовательского метода при определении октанового числа, цифры — октановое число. Бензин А-72 практически не вырабатывается из-за отсутствия техники, которая бы его потребляла. Наиболее велика в производстве доля бензина марок А-76, А-92, который вырабатывается по ТУ 38.001 165 — 97. Кроме перечисленных в ГОСТ 2084—77 в России производятся также автомобильные бензины марок А-80, А-96, АИ-98.

Для повышения детонационной стойкости (повышения октанового числа) в процессе компаундирования можно увеличить в бензине долю высокооктановых компонентов. Однако это весьма дорогостоящий способ, поэтому используют более дешевый — введение в состав бензина специальных химических соединений — антидетонаторов. Наиболее эффективным антидетонатором является тетраэтилсвинец (ТЭС) — вещество крайне ядовитое. Чтобы предупредить образование в двигателе нагара, тетраэтилсвинец вводят вместе с выносителем. В результате образуются летучие вещества, которые удаляются из двигателя с отработавшими газами. При этом соединения свинца попадают в атмосферу, почву, воду, отравляя их.

Смесь тетраэтилсвинца с выносителем называется этиловой жидкостью. Бензин, содержащий этиловую жидкость, называется этилированным. Чтобы предупредить отравление им, этилированный бензин окрашивают в различные цвета.

Тетраэтилсвинец в качестве основного компонента антидетонатора (АД-ТЭС) используется уже 80 лет. Однако затраты на санитарно-гигиенические мероприятия, связанные с применением АД-ТЭС, более чем в 10 раз превышают экономический эффект от его применения. В США, ФРГ, Франции, Японии, Швеции и ряде других стран ТЭС запрещен. В России его перестали выпускать в 2001 г., и его применение тоже практически запрещено.

В настоящее время этилированный бензин заменяется неэтилированным. Это связано с использованием в автомобилях каталитических нейтрализаторов отработавших газов. Оксиды свинца разрушают нейтрализатор и выводят его из строя через несколько часов работы двигателя.

Нейтрализаторы обеспечивают соблюдение экологических требований к автотранспортным средствам, которые регламентируются правилами Европейской экономической комиссии ООН (табл.).

Требования Европейской экономической комиссии ООН к автомобильному бензину

Параметры Euro-2 Euro-3 Euro-4
Максимальное содержание, %:
бензола 5,0 1,0 1,0
серы (для Euro -3, -4 в промилле, %о) 0,05 150 30
ароматических углеводородов 42 30
олефиновых углеводородов 18 14
кислорода 2,3 2,7
Фракционный состав:
до 100°С перегоняется, %, не менее 46 46
до 150°С перегоняется, %, не менее 75 75
Давление насыщенных паров, кПа, не более 60 60
Наличие моющих присадок Обязательно Обязательно

Эти правила периодически пересматриваются в сторону ужесточения. Каждая новая модификация правил получает условное обозначение: Euro-1 (1993 г.), Euro-2 (1996 г.), Euro-3 (2000 г.), Euro-4 (предполагается принять в 2005 г.).

После того как правительство России подписало соглашения Euro-1 и Euro-2, был разработан ГОСТ Р 51105 — 97 на автомобильные бензины, требования которого соответствуют требованиям европейского стандарта EN 228. Единственное отличие в том, что в ГОСТ введен низкооктановый бензин АИ-80 (А-76), необходимость производства которого вызвана наличием в стране большого парка устаревших автомобилей. ГОСТ Р 51105 —97 вступил в силу с 1 января 1999 г. Он устанавливает следующие марки неэтилированных бензинов: «Нормаль-80», «Регуляр-91», «Премиум-95», «Супер-98». Разработан ГОСТ 51313 — 99 «Бензины автомобильные. Общие технические требования» — введен в действие с 1 июля 2000 г.

Октановое число бензина можно повысить, вводя либо антидетонаторы, либо присадки (добавки).

Антидетонаторы увеличивают октановое число, действуя как катализаторы на процесс сгорания топлива, поэтому их применяют в очень малых количествах по отношению к единице топлива. В этом качестве используются производные ферроцена (торговое название ФК-4, в 1994 г. разрешен Госстандартом РФ). Около 10 % валового производства бензина составляет бензин, содержащий ФК-4. Однако повышение нормативного содержания этого антидетонатора в бензине приводит к отложению абразивных частиц оксида железа на деталях камеры сгорания двигателя, в том числе на свечах зажигания, что вызывает различные неполадки.

Очень эффективен антидетонатор на основе циклопентадиенилтрикарбонила марганца — АД-ЦТМ. При его использовании износ двигателей в 1,5 раза меньше, чем при применении АД-ТЭС. Недавно Госстандарт РФ разрешил использование АД-ЦТМ. Наиболее перспективными можно считать антидетонаторы на основе карбонилов металлов.

В отличие от антидетонаторов присадки увеличивают октановое число бензина за счет своего количества. Присадки, как правило, имеют собственное октановое число выше 100.

В качестве октаноповышающих добавок в настоящее время используются метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), этанол, метил-циклопентадиэтилтрикарбонил марганца (МЦТМ) и этил-трет-бутиловый эфир (ЭТБЭ). МТБЭ, например, повышает октановое число, а также снижает уровень СО в отработавших газах и способствует более полному сгоранию углеводородов.

Большие мощности по производству МТБЭ имеются в США, Индии, Тринидаде, Великобритании, во Франции, в последние годы в Китае. У нас в стране производство МТБЭ организовано на предприятии «Нижнекамскнефтехим». Недостатком МТБЭ является гигроскопичность, усиленный износ двигателя вследствие образования нагара, плохая совместимость с резинами и другими эластомерами. Кроме того, его высокая концентрация в бензине приводит к увеличению в выбросах концентрации формальдегида, оксида азота, ацетальдегида. Поэтому в Японии установлен норматив введения МТБЭ — не более 7 %. Аналогичные ограничения существуют и в странах Западной Европы.

ЭТБЭ — наиболее устойчивая присадка, она может быть использована даже как альтернативное топливо, однако ее промышленное производство пока не налажено.

За рубежом для улучшения эксплуатационных свойств автомобильного бензина широко используют многофункциональные присадки, уделяя особое внимание моющим. Применение моющих присадок обеспечивает нормальную работу двигателя при его эксплуатации. Впервые бензин с моющими присадками был разработан фирмой SHEVRON в 1954 г., но широкое распространение они получили лишь с введением принудительной системы вентиляции картера.

В России промышленное производство моющих и многофункциональных присадок к автомобильному бензину до 90-х годов отсутствовало. В середине 90-х годов ВНИИ НП разработал бензольную многофункциональную присадку «Афен» — композицию аминоамидов с добавлением поверхностно-активного вещества и бинарного растворителя. «Афен» предотвращает образование льда и коррозию топливной системы, смывает смолистые отложения в карбюраторе автомобиля и предотвращает их образование, что обеспечивает экономию бензина до 5 % и в 1,5 раза снижает концентрацию оксида углерода в отработавших газах. По моющим свойствам «Афен» не уступает зарубежным аналогам. Позже тем же институтом была разработана модификация «Афена» — многофункциональная присадка «Автомат» на базе более доступного сырья. По результатам испытаний она допущена к применению. На бензин с этой присадкой получен гигиенический сертификат.

Ассортимент присадок (добавок) и антиокислителей, используемых в России

Антидетонационные присадки (добавки)

Хайтек-3000 (фирма Ethyl)…………………….До 50 мг/л Мп

АвтоВЭМ (ТУ 38.401-58-185-97)…………..До 1,3%

Феррада (ТУ 38.401-58-186-97)……………..До 1,3 % (37 мг/л Fe)

АПК (ТУ 38.401-58-189-97)………………….До 0,3% (37 мг/л Fe)

ФероЗ (ТУ 38.401-58-83-94)………………….До 0,02% (37 мг/л Fe)

АДА (ТУ 38.401-58-61-93)…………………….До 1,3%

БВД (ТУ 38.401-58-228-99)…………………..До 1,9%

БОКЭ (ТУ 38.401-58-244-99)…………………До 5 %

МАФ (ТУ 38.401-1045-96)…………………….До 3,5 % (37 мг/л Fe)

Фэтерол ТУ 2421-009-04749189-95)………До 15%

МТБЭ (ТУ 103704-90)…………………………..До 15%

ДАКС (ТУ 0251-003-02066612-96)………….До 3,5 %

Октан-Максимум (ТУ 38.401-144-97)……3-7 мг/л Fe

Моющие и многофункциональные присадки

Хайтек 4449 (фирма Ethyl)…………………….0,035-0,06%

Керопур 3222 (фирма BASF)………………….0,035-0,06%

SAP 9500 (фирма Shell)…………………………0,035 %

Автомат (ТУ 38.401-58-171-96)……………..0,05%

Афен (ТУ 38.401743-89)……………………….0,05%

Антиокислители

Агидол-1 (ТУ 38.5901237-90)………………..До 0,1 %

Агидол-12 (ТУ 38.30216371-88)……………..До 0,3%

Наряду с октановым числом качество бензина формирует его фракционный состав, то есть преобладание той или иной группы углеводородов в природной нефти или в нефтепродуктах, а также присутствие в них серу-, азот- и кислородсодержащих соединений.

Если, к примеру, в бензине есть примесь серы, при его сгорании образуются сернистые соединения, которые загрязняют окружающую среду, вызывая появление «кислотных дождей». Водорастворимые кислоты и щелочи недопустимы, так как они вызывают коррозию двигателя.

Жидкие парафиновые углеводороды (от С5 до С15) почти все при перегонке нефти попадают в бензиновый дистиллят. Если в бензине присутствует значительное количество парафиновых углеводородов так называемого нормального строения, то есть таких, в которых атомы углерода соединены в виде прямой цепочки, качество бензина низкое. И наоборот, парафиновые углеводороды изомерного строения, с разветвленной цепочкой углеводородных атомов, имеют высокое октановое число, а бензин, содержащий такие углеводороды, отличается хорошей октановой характеристикой.

Содержание в бензине цикланов весьма желательно, так как они имеют более высокие октановые числа, чем парафиновые углеводороды нормального строения.

Ароматические углеводороды — бензол, толуол, ксилол, этил-бензол и другие — являются ценным сырьем для производства высокооктанового бензина, они обладают высокими октановыми числами.

Однако усиленное применение ароматических компонентов вместо этиловой жидкости для повышения октановой характеристики бензина может привести к увеличению выбросов ароматических углеводородов, в частности бензола, с отработавшими газами. Поэтому применение неэтилированного бензина на автомобилях без каталитических нейтрализаторов недопустимо.

С фракционным составом бензина связаны такие характеристики двигателя, как его пуск, образование паровых пробок в системе питания, прогрев и приемистость, экономичность и долговечность работы.

Пусковые характеристики двигателя улучшаются по мере увеличения содержания в бензине низкокипящих фракций. Однако при этом увеличивается вероятность образования паровых пробок. При нагревании бензина в системе питания двигателя его низкокипящие углеводороды испаряются, образуя пары, объем которых примерно в 150—200 раз больше объема жидкого бензина. Подача бензина в цилиндры из-за снижения массовой производительности уменьшается, горючая смесь обедняется, что приводит к потере мощности двигателя или даже к прекращению его работы.

Как устранить эти явления? Для бензина установлены ограничения на содержание низкокипящих фракций, регламентированы температура начала кипения бензина (для летних сортов), температура перегонки его 10 %, а также давление насыщенных паров. Кроме того, чтобы избежать образование паровых пробок, следует использовать марку бензина, соответствующую сезону.

Для бензина с высоким содержанием низкокипящих фракций характерны большие потери при хранении и транспортировании. Такой бензин может приводить к обледенению карбюратора, так как быстро испаряющиеся низкокипящие фракции отнимают теплоту из воздуха, в котором происходит испарение, и от металлических деталей впускной системы карбюратора. Чем больше низкокипящих фракций в бензине, тем ниже температура топливо-воздушной смеси.

С учетом противоречивых требований к фракционному составу бензина у нас в стране вырабатывают два вида бензина — зимний и летний. Автомобильный бензин, за исключением марки АИ-98, подразделяется на летний — для применения во всех районах, кроме северных и северо-восточных, в период с 1 апреля по 30 сентября (в южных районах допускается применять летний вид бензина в течение всего года), и зимний — для применения в течение всех сезонов в северо-восточных районах, а в остальных районах с 1 октября по 31 марта. Эти виды бензина имеют оптимальный фракционный состав для определенных температурных условий и позволяют без осложнений эксплуатировать автомобили в различное время года в различных географических районах и климатических условиях.

От наличия в бензине тяжелых фракций углеводородов в значительной мере зависят долговечность двигателя и его экономичность. Количество тяжелых фракций углеводородов обусловливает температуры конца кипения и перегонки 90 % бензина. Если эти температуры достаточно высоки, то тяжелые фракции не успевают испаряться во впускной системе и поступают в цилиндры двигателя в жидком виде. В результате часть их не успевает сгорать — экономичность двигателя снижается.

Тяжелые фракции бензина, осевшие на стенках цилиндра, смывают масло с трущихся поверхностей и ухудшают условия их смазки, они попадают в картер двигателя и снижают вязкость масла, что также увеличивает износ двигателя. Несгоревшее в цилиндре топливо откладывается на поверхности камеры сгорания и поршней в виде нагара, который инициирует детонацию, калильное зажигание и другие нарушения в работе двигателя.

Поэтому, чем ниже температура конца кипения бензина и перегонки его 90 %, тем лучше бензин, двигатель долговечнее и экономичнее. Для бензина установлены нормы температуры перегонки его 90 % и конца его кипения: для летнего — соответственно не выше 180 и 195 °С, для зимнего — соответственно не выше 160 и 185 °С.

В процессе хранения бензин подвергается различным химическим превращениям, ведущим к ухудшению его эксплуатационных свойств. Способность бензина противостоять этим химическим превращениям называют химической стабильностью. Химическая стабильность бензина определяется главным образом содержанием в нем непредельных углеводородов, которые в силу их химической структуры легко взаимодействуют с кислородом воздуха, образуя высокомолекулярные смолистые вещества. На процесс окисления влияют также содержащиеся в бензине неуглеводородные соединения.

Оседая на штоках и тарелках клапанов, в камере сгорания при высокой температуре смолистые вещества превращаются в твердые отложения — нагары. Это приводит к нарушениям в работе двигателя и, как следствие, к снижению его мощности и экономичности. Поэтому необходимы ограничения на содержание в бензине высокомолекулярных смол.

Нагарообразование в двигателе возрастает также с увеличением содержания в бензине тетраэтилсвинца, серы и ароматических углеводородов. Содержание свинца и серы в бензине строго регламентируется. Ароматические углеводороды вследствие своей высокой детонационной стойкости являются желательной составляющей бензина, но из-за повышенного нагарообразования их количество в бензине следует ограничить.

Новыми нормативными документами предусмотрено ужесточение требований к показателям качества. Бензин с улучшенными экологическими свойствами должен содержать: бензола 1 — 3%, серы не более 0,03 %, ароматических углеводородов не более 45 %, олефиновых углеводородов не более 20 % и применяться только с моющими присадками. Кроме того, принято решение, что автомобильный бензин, выпускаемый не по ГОСТ, а по ТУ, проходит обязательную сертификацию на соответствие ГОСТ 51313—99.

В России эксплуатируется значительное число импортного дизельного автотранспорта. Предполагается, что дизели будут устанавливаться и на отечественных автомобилях УАЗ и «Газель». В Европе доля продаж машин, оснащенных дизелями, в среднем достигла почти 30 % (в Германии она составляет 85 %).

Дизельное топливо используется как на передвижных, так и на стационарных установках с дизелем, характеризующимся большими экономичностью, приемистостью, надежностью, долговечностью, меньшей пожароопасностью.

Работа дизеля существенно отличается от работы двигателя карбюраторного. Топливо подается в камеру сгорания через форсунки в капельно-жидком состоянии, смешивается с воздухом и воспламеняется от сжатия.

В качестве дизельного топлива используется нефтяная фракция, основу которой составляют углеводороды с температурой кипения 170 — 360 °С (против 35 — 200 °С для бензинов). В ней содержится по массе 87 % углерода, 13 % водорода, до 0,5 % серы, незначительное количество кислорода и азота. По внешнему виду дизельное топливо — это жидкость от желтого до темно-коричневого цвета с высокой удельной теплотой сгорания (примерно 43 МДж/кг), что позволяет автомобилям с дизельными двигателями иметь большой запас хода. По объемам производства дизельное топливо находится на втором месте, несколько уступая топочному мазуту и в 1,8 раза превосходя автомобильный бензин.

Дизельное топливо должно удовлетворять следующим требованиям:

• для обеспечения хорошего смесеобразования в цилиндрах двигателя иметь определенный фракционный состав. Так, 50 % зимнего дизельного топлива должны выкипать при температуре до 250 °С, летнего — до 280 °С. Чем больше в топливе легкокипящих фракций, тем быстрее оно испаряется после впрыска, обеспечивая лучшую полноту сгорания, малую дымность и более легкий пуск двигателя;

• хорошо течь, что необходимо для бесперебойной подачи в камеру сгорания, облегчения фильтрации и хорошего смесеобразования. Текучесть топлива характеризуется вязкостью при температуре 20 °С;

• температура застывания должна обеспечивать надежность работы двигателя зимой. При температуре ниже установленного значения нарушается прокачиваемость дизельного топлива и невозможна его подача в цилиндры двигателя. Температура застывания летнего топлива должна быть не выше минус 10 °С, зимнего — не выше минус 35 °С, арктического — не выше минус 55 °С;

• быстро воспламеняться и плавно сгорать. Воспламенение топлива, поданного в камеру сгорания, происходит не сразу. Между моментом впрыскивания и воспламенением происходит распыление топлива, перемешивание его с воздухом, нагревание, испарение и окисление. В результате накапливается тепло, повышается температура — топливо воспламеняется. Температуру, до которой нужно нагреть топливо в смеси с кислородом воздуха, чтобы началось его горение, называют температурой самовоспламенения. Чем ниже температура самовоспламенения, тем легче запускается холодный двигатель;

• иметь диапазон цетанового числа (ЦЧ) 45 — 50 единиц. Чем короче период задержки самовоспламенения, тем плавнее и эффективнее сгорает топливо. Этот период оценивается цетановым числом, т.е. процентным содержанием (по объему) цетана (ЦЧ-100) в искусственно приготовленной смеси с α-метилнафталином (ЦЧ-0). Для повышения ЦЧ, особенно для топлива, используемого при низких температурах, к нему добавляют специальные присадки — изопропилнитраты.

Кроме того, дизельное топливо должно обладать способностью обеспечивать чистоту топливоподающей системы, деталей двигателя, не вызывать их коррозии, полностью сгорать, не образуя дыма, быть стабильным при хранении. Эти свойства в стандартах нормируются такими показателями качества, как коксовое число, температура вспышки, фильтруемость, наличие механических примесей и воды, содержание серы, кислотность.

Коксовое число характеризует способность топлива при температуре 800 — 900 °С без доступа воздуха образовывать твердый остаток — кокс. Коксуемость зависит от наличия в топливе смолистых соединений, его вязкости и фракционного состава.

Температура вспышки определяет степень пожароопасности топлива при транспортировании, хранении и применении. Желательно, чтобы она была как можно более высокой.

Фильтруемость дизельного топлива показывает его способность предотвращать засорение фильтров и характеризуется специальным коэффициентом. Чем ближе коэффициент фильтруемости к единице, тем выше качество дизельного топлива.

Содержание механических примесей и воды в дизельном топливе приводит к износу деталей и образованию ледяных пробок в зимнее время года.

Отечественная нефтеперерабатывающая промышленность в соответствии с ГОСТ 305 — 82 вырабатывает дизельное топливо трех марок:

Л — летнее, применяется при температуре окружающего воздуха выше 0 °С;

3 — зимнее, применяется при температуре до минус 30 °С;

А — арктическое, применяется при температуре до минус 50 °С.

Содержание серы в дизельном топливе марок J1 и 3 не должно превышать 0,2 %, марки А — 0,4 %. Для экспорта в соответствии с ТУ 38.401-58-110—94 производится дизельное топливо с содержанием серы 0,2 %.

Коррозионные свойства (кислотность) топлива зависят от содержания в нем органических кислот и серы, содержание их строго ограничивается.

Дизельные топлива, как и бензины, имеют условные обозначения. Например, Л-0,2-40: летнее, содержание серы 0,2%, температура вспышки 40 °С; 3-0,4-35: зимнее, содержание серы 0,4 %, температура застывания минус 35 °С. В обозначение арктического топлива входит только содержание серы.

В последние годы получило распространение наиболее эффективное в условиях России дизельное топливо. Зимнее дизельное топливо с депрессорными присадками (ТУ 38.101889—81) марки ДЗп получают на базе летнего дизельного топлива путем добавления присадки на основе сополимеров этилена с винилацетатом. Присадка обеспечивает снижение температуры застывания до минус 30 °С. В районах с холодным климатом (температура до минус 45 °С) используется топливо, вырабатываемое по ТУ 38.401-58-6— 92. Экологически чистое дизельное топливо (ТУ 38.1011348—89) имеет показатель содержания серы 0,05 и 0,1 %. Такое топливо получают гидроочисткой дизельного топлива. Городское дизельное топливо (ТУ 38.401-58-170—96) предназначено для использования в Москве. Оно отличается от экологически чистого пониженными дымностью и токсичностью отработанных газов на 30 — 50%. Низкотемпературные свойства этого топлива также улучшены.

Похожие статьи

znaytovar.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о