Топливо для дизельных двигателей
Дизельные двигатели очень широко распространены во многих отраслях 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 автомобилях, тракторах, комбайнах.
В 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 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. В них сжатый в цилиндре до 3,0—5,0 МПа и нагретый за счет сжатия до 600—800° С 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:
1) хорошо прокачиваться для бесперебойной и надежной работы насоса высокого давления (иметь оптимальную вязкость и необходимые низкотемпературные свойства, не содержать воды и механических примесей;
2) обеспечивать тонкий распыл и хорошее смесеобразование, для чего нужны оптимальные вязкость и фракционный состав;
3) полностью сгорать, не образуя дыма, чтобы двигатель легко запускался и «мягко» работал ;
4) 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);
5) не вызывать коррозии резервуаров, топливопроводов, топливоподающей системы и деталей двигателя (зависит от количества сернистых соединений, органических и минеральных кислот, воды);
6) при сгорании выделять возможно большее количество тепла и быть стабильным (не менять свойства при длительном хранении).