ВПЛИВ ВЛАСТИВОСТЕЙ ДИЗПАЛИВА НА УТВОРЕННЯ ВІДКЛАДЕНЬ У ДВИГУНІ

Важлива властивість дизельного палива – його можливість забезпечувати чистоту двигуна і паливної апаратури. Ця властивість залежить від хімічного і фракційного складу палива. Перше – це утворення нагарів на стінках камери згорання, клапанах і т.д. Вони мають вигляд твердих утворень темного кольору, лакових плівок. На утворення нагарів впливає вміст асфальто-смолистих речовин, сірчаних сполук, ароматичних вуглеводнів.

Особливо сірка, її вміст в паливі сприяє збільшенню нагарів, лаків. Якщо в паливі є сірка 0,006%, то за 80 годин роботи утворюється 2,1 г відкладень. (Сірки 0,85% то відкладення складають 5,8 г).

Сірчані сполуки викликають корозію деталей двигуна і інші несправності. Основну масу дизельних палив виробляють з сірчаних нафт. При перегонці одержують дистиляти з вмістом сірки 1,3%. Доводять до 0,2-0,5%.

Кислотніть ДП залежить від вмісту органічних кислот. Вони вимірюються в мгКОН. Збільшення від 4 мгКОН/100мл. палива до 50 мгКОН/100мл знижує потужність двигуна більш ніж в 4,5 рази.

Сірка згорає, дає SO₂, SO3, потім утворюють H₂SO₄ і H₂SO₃. Це викликає корозію.

Здатність палива зберігати чистоту системи. що палив-подає, деталей двигуна і не викликати утворення відкладень — один з важливих експлуатаційних показників.

Високою хімічною стабільністю відрізняються дизельні палива, одержувані при разгонці нафти з низьким змістом сірчистих з’єднань. Навіть після збереження протягом п’яти і більш років вони практично не змінюють своїх якостей, у той час як дизельні палива, що містять значні кількості олефинов і меркаптанів, істотно змінюють свої властивості в тих же умовах.

Через закоксовування отворів розпилювачів форсунок погіршується розпил палива і його подача, а іноді вона і зовсім припиняється. У камері згоряння, на клапанах, у глушителях і на інших деталях накопичується нагар, звідси перегрів двигуна, зниження його потужності й економічності.

Утворення нагару і смолистих відкладень залежить не тільки від стану і режиму роботи дизелів, але і від якості палив. Найбільшу шкода приносить присутність у них смолистих речовин. Впливають також в'язкість, вуглеводневий і фракційний склад.

Фактичні смоли, що містяться в дизельних паливах — це домішки, що залишаються після очищення базових дистилятів. Тому що дизельні палива містять неграничні вуглеводні в невеликих кількостях, смол при збереженні в них утвориться небагато. На утворення нагару в камері згоряння впливає неповний випар палива з важким фракційним складом і погане його розпилювання через підвищену в’язкість. Неповне згоряння палива приводить до утворення високотемпературних відкладень, продукти яких осідають на гарячих деталях. На процес нагароутворення впливають зольність і кількість неорганічних механічних домішок, що містяться в паливі, його стабільність.

Такі фактори, як жорсткість теплового режиму і несправність паливної апаратури, створюють умови для утворення в камері згоряння вуглистих відкладень. Найбільший вплив на цей процес робить падіння тиску упорскування, через що різко погіршується якість розпилювання. От чому не рекомендується тривала робота дизелів на малих оборотах.

Динаміка нагромадження нагарів знаходиться в залежності від коксового числа (коксівності), вмісту сірки, фактичних смол, зольності і кількості механічних домішок, нерідко також і від схильності палива до лакоутворенню

Коксове число характеризує здатність палива утворювати вуглистий залишок при високотемпературному (800 - 900ºС) розкладанні палива без доступу повітря. Недостатня глибина очищення палива, насамперед від смолисто-асфальтенових з'єднань, підвищена в'язкість і важкий фракційний склад збільшують коксівність палива.

Що утвориться після спалювання палива в повітрі при температурі 800— 850°С мінеральний залишок — зола не тільки бере участь в утворенні нагарів, але і підвищує знос деталей двигуна. Її кількість обмежується 0,01%.

Схильність палив до лакоутворенню оцінюють по змісту лаку в міліграмах на 10 мол палива, випаровуючи невелику кількість палива в спеціальному лакоутворювачі при температурі 250°С.

Для дизельних палив, що містять продукти крекінгу, обмежується кількість фактичних смол (у зимових видах не більш 30, а в літніх не більш 40 мг на 100 мол палива) і нормується йодне число. Це зв'язано з тим, що в продуктах каталітичного крекінгу, що додаються в дизельні палива в обсязі до 20% з метою збільшення його виробництва, можуть бути малостабільні неграничні вуглеводні.

Йодне число відповідає кількості йоду в грамах, здатного приєднатися до 100 мл нафтопродукту. При визначенні створюються такі умови, коли йод здатний реагувати тільки з олефинами, тому цей показник характеризує одну зі сторін хімічної стабільності нафтопродуктів. Йодне число тим вище, чим більше в паливі олефинов, воно не повиннео перевищувати 6 м йоду на 100 м палива (зимових і літніх видів).

Причини корозійності дизельних палив — вони повинні володіти мінімальним корозійним впливом на метали — ті ж, що і бензинів (наявність водорозчинних кислот і лугів, органічних кислот і сірчистих з'єднань). Мінеральні кислоти і луги виявляють по реакції водяної витяжки, а активні сірчисті з допомогою проби на мідну пластинку. Присутність водорозчинних кислот і лугів у дизельних паливах не допускається. Кислотність відповідно ДО ДЕРЖСТАНДАРТУ 305—82 не повинна перевищувати 5 мг КІН для нейтралізації 100 мол палива. Наявність у паливах сірчистих з'єднань небажано. Активних сірчистих з'єднань (сірководню, елементарної сірки, меркаптанової сірки) при випуску палива з заводу повинно міститися так мало, щоб корозійні іспити — проба на мідну пластинку — давали негативні показання. У цьому випадку впливу на корозійну агресивність палива немає.

Надлишкова кількість меркаптанів у паливі (у 2 рази і більш) збільшує корозійний знос плунжерних пар і деталей форсунок. Крім того, здатність меркаптанів при їхньому надходженні в зону форсунок утворювати смоли в результаті реакцій окислювання, поряд зі смолами, що утворяться тут з олефинов, і фактичними смолами, що маються в паливі, приводить до осадження на запірних голках лакової плівки (згодом це викликає зависання голок).

Через високу корозійну активність і малу хімічну стабільність меркаптанів для забезпечення ретельного контролю за їхньою наявністю в паливах, крім якісного аналізу (іспиту на мідну пластинку) , недостатньо чуттєвого до них, проводять ще і кількісний (визначають зміст меркаптанової сірки потенціометричним методом). Вміст меркантанової сірки в паливах не повинне перевищувати 0,01%.

В даний час нафтопродукти роблять в основному із сірчистих нафт (запаси малосірнистих нафт обмежені). У результаті їхньої перегонки одержують газойлеві і солярові дистиляти зі змістом сірки до 1,0—1,3%. Сірку з дистилятів видаляють досить складним шляхом — каталітичним обезсірюванням, що дозволяє знизити її зміст до 0,2—0,5% (такий зміст сірки допускає ДСТ 305—82). Ті активні органічні кислоти і сірчисті з'єднання, що безпосередньо не взаємодіють з металами і наявність яких у невеликих кількостях у паливах для швидкохідних дизелів допускається, є основними “винуватцями” корозії його деталей при згорянні палива.

Установлено, що підвищення змісту сірки в паливах з 0,2 до 0,6% приводить до збільшення зносу гільз циліндрів і поршневих кілець у середньому на 15%, а до 1,0% — у 1,5 рази. Ступінь впливу сірчистої корозії на двигуни різних конструкцій залежить від їхній теплонапруженості. Більш піддані корозії форсовані швидкохідні дизелі.

Газова корозія знижується в міру розширення газів у циліндрі дизеля і зменшення їхньої температури. Однак у результаті взаємодії сірчистого і сірчаного ангідридів з парами води утворять агресивні сірчисті і сірчані кислоти. Вони викликають дуже сильну хімічну корозію нижнього пояса гільзи циліндра, а потрапляючи з газами, що відробили, у картер двигуна, змішуються з олією і поширюючи по всій системі змащення, уражають підшипники, шийки валів і інші деталі.

Найбільш уразливі підшипники зі свинцюватої бронзи, схильної до руйнування навіть під дією слабких органічних кислот. Скорочення часу на пуск і прогрівши дизельних двигунів, з одного боку, і підтримка в експлуатаційних умовах оптимального теплового режиму, з іншого боку — важливі фактори зниження корозійного зносу.

Дія кислот, що руйнує, нейтралізують додаванням у дизельні олії протикорозійних присадок, з яких найбільш ефективний нафтенат цинку (0,25—0,30 %). Дизельні палива зі змістом сірки більш 0,2% застосовують тільки за умови, що двигун працює на олії з антикорозійною присадкою.

Довговічна і надійна робота автомобільних двигунів можлива тільки при використанні високоякісних палив, що відповідають вимогам стандартів. Якість палив визначається складним комплексом параметрів, контрольованих стандартними методами. Вони повинні бути точними, простими і швидкодіючими.

Після одержання на нафтопереробному заводі якість палив у процесі збереження, транспортування і перекачування безупинно погіршується. Бензини при неправильному збереженні поступово втрачають низькокипячі фракції, у результаті чого знижується їхня випаровуваність у двигунах. При обсягу парової фази значно прискорює процеси окислювання, утрати палив зростають і якість їх швидко погіршується.

При збереженні і транспортуванні палив найбільш сильно погіршуються такі показники якості, як фракційний склад, зміст фактичних смол, кислотність у бензинів, вміст смол у дизельних палив.

У етильованих бензинах змінюється зміст ТЕС, що обумовлено низькою стабільністю ТЕС і його здатністю розкладатися під впливом кисню повітря й інших факторів.

Гарантійні терміни збереження палив установлені відповідними ДСТ чи ТУ. Однак на автомобільні бензини не встановлені гарантійні терміни збереження, тому на підставі багаторічного досвіду збереження рекомендовані оптимальні терміни збереження бензинів у різних кліматичних зонах.

Для бензинів, що містять неграничні вуглеводні, установлені мінімальні терміни збереження. Бензини, стабілізовані антиокислювачем, а також отримані прямою перегонкою і, отже, не утримуючих неграничних вуглеводнів, можна зберігати протягом більш тривалого періоду (2—4 роки в наземних резервуарах). Терміни збереження бензинів у напівзаглибленних резервуарах у середній і північної кліматичних зонах також збільшені (3,5—5 років), що порозумівається більш низькими середніми температурами збереження. Зі зменшенням місткості резервуарів терміни збереження бензинів зменшуються. Наприклад, у каністрах автомобільні бензини А-72 і А-76 у південній зоні можна зберігати лише півроку.

При подальшому збереженні відбувається значне погіршення їхньої якості.

Значне збільшення витрати палива викликає наступні фактори:

- зниження зусилля затягування форсунки (на кожні 3 Мпа недозатягування — до 3%, а на 6—7 МПа — до 20-25%);

відхилення від оптимальної величини кута випередження упорскування (на 2—3° по куті повороту колінчатого вала — до 2—-2,5%);

- знос плунжерних пар, закоксованість голок форсунок і отворів розпилювачів (на 30—40 г/л. с. ч);

- порушення встановленого рівня олії, що заливається в коробку передач, роздавальну коробку і задній міст, застосування олій з порушенням заводських рекомендацій (наприклад, при використанні в зимовий час літньої трансмісійної олії — 4-—10%);

- зниження тиску в шинах (на 0,05 Мпа — до 4—5%, на 0,1 Мпа — до 10%); запиленість повітря, що надходить.

Дизельні палива менш вогненебезпечні, чим бензини, тому що їх відрізняють більш низькі тиски насичених пар і менша випаровуваність.