Топливо для автотракторных дизелей

§ 18 Эксплуатационные требования Дизельные двигатели очень широко распространены во многих отраслях народного хозяйства. Они работают как на передвижных, так и на стационарных установках. Существует много различных конструкций дизелей, раз­личающихся мощностью, скоростью движения поршня, частотой вращения коленчатого вала, условиями смесе­образования и т. д. Широкое распространение дизелей обусловлено их значительными преимуществами по сравнению с карбюраторными: высокая экономичность, использование более тяжелого, а, следовательно, и более дешевого топлива, меньшая пожарная опасность, значи­тельно более высокая приемистость, надежность и долговечность в эксплуатации. Дизельные двигатели уста­навливают на тракторах, комбайнах, самоходных шасси, а также на большегрузных автомобилях.

В сельскохозяйственном производстве главным обра­зом используют быстроходные двигатели, скорость дви­жения поршня в которых превышает 6,5 м/с, а частота вращения вала — более 1000 об/мин. В связи с очень широким их распространением основное внимание будет уделено рассмотрению топлива именно для таких двига­телей. В то же время в сельском хозяйстве находят при­менение и тихоходные двигатели (дизельные электриче­ские станции, некоторые стационарные установки), ко­торые менее требовательны к качеству топлива.

Рабочий процесс дизелей существенно отличается от процесса карбюраторных двигателей: здесь топливо смешивается с воздухом непосредственно в камере сго­рания. Принципиально иные процессы смесеобразования и сгорания предъявляют и специфические требования к качеству топлива.

Быстроходные дизели имеют высокую степень Сжа­тия (ε=16-20). В них сжатый в цилиндре до 3,0—5,0 МПа (30—50 кгс/см²) и нагретый за счет сжатия до 600—800⁰С воздух через форсунку, работающую под высоким давлением, впрыскивается порция топлива. В цилиндре топливо перемешивается с горячим возду­хом. За очень короткий промежуток времени (20—25° поворота коленчатого вала) осуществляются все слож­нейшие процессы смесеобразования и сгорания топлива. Естественно, чем быстроходней двигатель, тем меньше время, отводимое на эти процессы. При равной частоте вращения коленчатого вала в карбюраторных двигате­лях на смесеобразование и сгорание отводится в 10—15 раз больше времени, чем в дизелях. Таким образом, в быстроходных дизельных двигателях за чрезвычайно ко­роткий промежуток времени топливо должно быть хоро­шо распылено, подано в камеру сгорания и перемешано с горячим воздухом. После смесеобразования топливо испаряется, происходят химические процессы окисления углеводородов, протекают предпламенные реакции, в результате которых оно самовоспламеняется и сгорает.

Надежная и экономичная работа двигателей воз­можна только при правильном подборе топлива, уста­новке оптимального угла опережения впрыска, когда сгорание полностью заканчивается через несколько гра­дусов поворота коленчатого вала после в. м.т. и не про­исходит догорания во время рабочего хода. В противном случае появляется черный выхлоп, падает мощность, повышается удельный расход топлива.

Чтобы в быстроходных дизельных двигателях обес­печивалось полное и качественное горение, топливо должно отвечать следующим эксплуатационным требо­ваниям:

хорошо прокачиваться для бесперебойной и надеж­ной работы насоса высокого давления (иметь оптимальную вязкость и необходимые низкотемпературные свой­ства, не содержать воды и механических примесей;

обеспечивать тонкий распыл и хорошее смесеобразо­вание, для чего нужны оптимальные вязкость и фракци­онный состав;

полностью сгорать, не образуя дыма, чтобы двигатель легко запускался и «мягко» работал (это зависит от цетанового числа, вязкости и фракционного состава);

не вызывать повышенного нагарообразования на кла­панах, кольцах и поршнях, зависания иглы и закоксовывания распылителей форсунки (зависит от химического и фракционного состава, способов и глубины очистки);

не вызывать коррозии резервуаров, топливопроводов, топливоподающей системы и деталей двигателя (зависит от количества сернистых соединений, органических и минеральных кислот, воды);

при сгорании выделять, возможно, большее количе­ство тепла и быть стабильным (не менять свойства при длительном хранении).

Остановимся на перечисленных требованиях. В них неоднократно упоминается вязкость топлива, поэтому начнем рассмотрение с вязкостных свойств.