ЗГОРАННЯ СУМІШІ, ТА ОЦІНКА САМОСПАЛАХУВАННЯ, ЦЕТАНОВЕ ЧИСЛО

Використання палива підвищеної в’язкості призводить до погіршення якості сумішоутворення, утворюються значні краплі. Чим швидкохідніше двигун, тим вище вимоги до в'язкості. На випар в'язкості палива затрачується більший час, воно не може цілком згоріти, що викликає підвищені нагароутворення, димленння. Відпрацьовані гази стають чорними, більш токсичними, підвищується витрата палива.

Кращими властивостями володіє паливо середньої в'язкості (2/5…4,0 мм2/см при 20°С). Його використання дозволяє одержати дрібні й однорідні по складу краплі, поліпшити процеси випару, сумішоутворення і спалювання палива. При негативній температурі таке паливо має кращу текучість по паливопроводам, через фільтри тонкого очищення, насоси високого тиску. Менше затрачується енергії на перемогу внутрішнього тертя.

Крім в'язкості для забезпечення експлуатації дизелів у холодний час року велике значення мають низькотемпературні властивості палива. При поступовому охолодженні паливо від прозорого стає каламутним. Зовнішній вигляд його змінюється через випадання твердих вуглеводнів.

Низькотемпературні властивості оцінюють температурами початку кристалізації і застигання (ГОСТ 20287-74). Температурою помутніння називають ту, при якій губиться фазова однорідність палива. Поступово при, подальшому охолодженні кількість твердої фази збільшується, кристали ростуть. Температуру, при якій у паливі з'являються перші кристали, видимі не озброєним оком, називають температурою початку кристалізації або помутніння. Температура повної втрати рухливості зветься температурою застигання. Для літніх сортів дизельного палива температура помутніння повинна бути не вище -5°С, а зимніх-25...30°С. Якщо в паливі утримується вода, то воно помутніє при 0...1°С. Температура застигання повинна бути на 5...10°С нижче помутніння. Чим менше ця різниця, тим краще якість палива.

Значення температури помутніння, кристалізації і застигання залежать від хімічного складу дизельного палива. У парафінових вуглеводнів ця температура звичайно висока, часто позитивна. З цієї причини нафти парафінової основи використовують для одержання літніх сортів дизельного палива. Багато нафтенових вуглеводнів мають низьку температуру застигання (нижче - 50° С) , із їхніх нафт, що містять, одержують зимові сорти палива. Ароматичні вуглеводні мають високу температуру застигання, а крім того, викликають підвищене нагароутворення, тому їхня наявність у дизельному паливі небажана.

Використовувати паливо можна тільки при температурі навколишнього повітря вище точки помутніння. Температура застигання повинна бути принаймні, на 10°С нижче можливої температури експлуатації. Якщо застосовувати зимою літнє або змішане паливо, то кристали, що випадають, будуть забивати систему живлення дизеля, подача палива порушиться або припиниться.

Фракційний склад дизельного палива так само, як і бензину, визначають (ГОСТ 2177-82) нагріванням 100 мл палива в спеціальному приладі; пари, що утворяться, прохолоджують, конденсат збирають у мірний циліндр. У процесі розгонки фіксують температуру википання 50 і 96% палива.

3 фракційним складом палива тісно пов'язана температура спалаху, при якому пари нафтопродукту з повітрям утворять пальну суміш, що спалахує при піднесенні вогню. Визначають температуру спалаху (ГОСТ 6356-75) у приладі закритого типу. Паливо нагрівають і періодично підносять до його поверхні запальну лампочку. Температуру спалаху фіксують по моменті появи полум'я, що швидко зникає. Дизельне паливо легкозаймиста рідина, температура спалаху для різних марок складає 35...80°С.

Від температури спалаху залежить пожежна небезпека при транспортуванні, збереженні і застосуванні дизельного палива. Сучасні дизельні палива мають досить низьку температуру спалаху (35... 40°С).

Такий показник як випаровування впливає на повноту згоряння, економічніть його використання, пуск і роботу двигуна, нагар і лакоутворення, спрацьовуваність двигуна, склад відпрацьованих газів, витрати мастила.

Такий показник як випаровування залежить від фракційного складу. Ящо в паливі 50% - це середні вуглеводні, то температура початку википання і кінця википання забирає 96% палива. Коли паливо важкого фракційного складу, то воно до кінця кипіння не встигає повністю випаровуватись і отже згоріти. Це призводить до перевитрати палива, токсичності газів і т.д.

В дизельних двигунах немає примусового запалення робочої суміші, тому велику роль в оцінці якості ДП відіграє температура самозаймання. Температура самозаймання – це нижча температура нагрівання палива, при якій воно загорається без стороннього джерела вогню.Ця температура залежить від фракційного складу. Чим вище паливо, тим нижча температура самозаймання.

Паливо надходить до циліндра двигуна, але спалахує не відразу, минає деякий час поки паливо перемішується з повітрям, випаровується, нагрівається до температури спалаху, а тоді вже починає горіти.

Це період затримки самозаймання. Спочатку з’являється голубе світіння , це холодне полум’я. Потім температура робочої суміші підвищується, виникає самозаймання – гаряче полум'я.

І ось на цей період затримки самозаймання впливають властивості палива, його хімічний і фракційний склад.

Для визначення самозаймання палива введено поняття цетанового числа, яке вказує на швидкість підвищення тиску при згорянні рідкого палива в поршневих двигунах і виражається в одиницях еталонної шкали.

Як еталонні палива використовують п-цетан (п-гексадекан) і ароматичний вуглеводень α-метилнафталін.

Це число цетану прийнято за 100, тому що він має дуже малий період затримки самозаймання. α-метилнафталін має великий період затримки самозаймання і його цетанове число умовно прийнято за 0.

Цетановим числом – називається процентний (об’ємний) вміст п-цетану в суміші з α-нафталіном яка за самозайманням аналогічна досліджуваному паливу.

Наприклад якщо дизельне паливо має цетанове число 45, це значить, що за самозайманням воно еквівалентне штучній суміші еталонних палив, яка містить 45% цетану і 55% - α-метилнафталіну.

Цетанове число ДП залежить від його хімічного складу, здатності до окислення. Найшвидше окислюються і розпадаються п-парафіни, тому вани і мають найвищі цетанові числа. Ароматичні вуглеводні мають високу температуру самозаймання, тому вони ведуть до зниження цетанового числа.

Для підвищення цетанового числа дизельних палив використовують різні присадки – нітрати, пероксиди. Чим менше цетанове число, тим жорсткіша робота двигуна.

Для сучасних дизельних двигунів треба користуватися паливами з цетановим числом 45-50,що забезпечить м’яку роботу двигуна. При цетановому числі 40 і нижче двигун працює жорстко, підвищується токсичність відпрацьованих газів. Підвищення цетанового числа вище 50 не вплаває на поліпшення роботи двигуна, а втрати палива збільшуються.