Преимущества и недостатки топливной системы дизельного двигателя. Топливо дизельного двигателя


Дизельное топливо

Описание дизельного топлива

Дизельное топливо - жидкий нефтепродукт, применяемый в качестве топлива в дизельных двигателях внутреннего сгорания. Дизельное топливо в обиходе часто называют «соляркой» (от немецкого Solaröl - солнечное масло). Это более тяжелая, по сравнению с бензином, фракция, образующаяся в процессе прямой перегонке нефти. Физически дизельное топливо - трудноиспаряющаяся, относительно вязкая жидкость желтоватого цвета, похожая на жидкое моторное масло.

Дизельный двигатель.

История производства дизельного топлива

Дизельное топливо - сравнительно молодой вид горючего. Большая потребность в недорогом жидком топливе для двигателей возникла в период индустриализации конца XIX – начала XX века, в эпоху интенсивного развития машиностроения. Особый интерес к поискам новых доступных видов топлива появился во время Первой мировой войны, одержать победу в которой могла страна, обладавшая большим количеством ресурсов, в том числе, и энергетических.

Первым нашел применение тяжелым фракциям нефти Рудольф Дизель

Ученые всего мира понимали, что новый вид топлива должен быть жидким, так как изобретение механизма эффективной и бесперебойной подачи сухого топлива в двигатель представляло еще большую проблему, чем поиски новых видов горючего.

Первым нашел применение тяжелым фракциям нефти Рудольф Дизель. В изобретенном им двигателе в цилиндрах сжимался чистый воздух, а горючее впрыскивалось позже, после сжатия. Именно благодаря этому обстоятельству тяжелое топливо сгорало в раскаленном воздухе так же эффективно, как и более легкий бензин. Это открытие и стало первым шагом на пути создания дизельных двигателей, которые мы сейчас активно используем.

Изначально дизельное топливо использовалось наряду с бензином. Однако после топливно-энергетического кризиса человечество отметило, что, благодаря конструкции дизельных двигателей топливо в них сгорает более полно, а следовательно, более эффективно. Именно этому его качеству мы обязаны современному распространению дизельных двигателей и их применению в легковых автомобилях.

На раннем этапе дизельные двигатели были громоздкими, относительно маломощными, дымными и шумными. Однако со временем от этих недостатков удалось избавиться, в том числе, и благодаря работе над улучшением дизельного топлива. Серьезным шагом в этой области стало изобретение различных присадок, помогающих улучшить качество дизтоплива, а также разработка новых способов очистки.

Виды дизельного топлива

В процессе перегонки нефти получают дизтопливо трех видов: летнее, зимнее и арктическое. Разница между ними заключается в плотности и так называемой температуре вспышки. Чем плотнее топливо, тем легче оно застывает. При застывании выделяется парафин, который способен блокировать топливную магистраль, оседая в фильтрах.

Одним из последних достижений в области развития дизтоплива стало его изготовление из растительных материалов

Летнее дизтопливо применяют при температуре выше 0 °C, так как застывать оно начинает уже при -5 °C. Зимняя солярка используется при температуре воздуха не ниже -30 °C (застывает при -35 °C). Арктическое топливо используется, как правило, в экстремальных условиях при температуре окружающей среды не ниже -50 °C (температура застывания составляет -55 °C).

Альтернативные виды дизельного топлива

Одним из последних достижений в области развития дизтоплива стало его изготовление из растительных материалов. Если удастся найти недорогое сырье для изготовления биоэтанола, дизельное топливо станет относительно дешевым и экологически чистым.

Сейчас изготавливается такое топливо чаще всего из рапса, но иногда в качестве сырья используют пальмовое масло или водоросли.

Плюсы и минусы дизельного топлива

Дизельное топливо, по сравнению с другими видами горючего, характеризуется, в первую очередь, экономичностью. При сгорании относительно количества топлива выделяется большое количество тепла - при использовании дизеля экономия может достигать 20-30%. Еще одной положительной характеристикой дизельного топлива является низкий уровень воспламеняемости, что делает это топливо относительно безопасным, особенно по сравнению с бензином.

Когда-то считалось, что дизельные моторы отличаются большой шумностью, но сейчас по звуку практически невозможно отличить дизельный двигатель от бензинового

В данный момент идет борьба за производство дизтоплива с низким содержанием серы, и современное дизтопливо, при условии использования двигателей с катализаторами, практически безопасно для окружающей среды. Когда-то считалось, что дизельные двигатели отличаются большой шумностью, но благодаря новой системе впрыска высокого давления Common Rail по звуку практически невозможно отличить современный дизельный мотор от бензинового.

Основным недостатком дизельного топлива всегда было и сейчас остается подверженность изменениям при снижении температуры окружающей среды. Замена летнего топлива зимним – обязательное условие эксплуатации дизельного двигателя, в противном случае он просто не запустится. Даже при условии использования зимнего топлива при низких температурах запуск двигателя без предварительного подогрева может быть затрудненным.

Плохое дизельное топливо (с высоким содержанием серы) имеет тенденцию вступать в химическую реакцию с моторным маслом. Именно поэтому в рекомендациях большинства производителей по эксплуатации дизельных двигателей в странах, к примеру, СНГ до сих пор содержится инструкция, в соответствии с которой менять масло следует значительно чаще, чем в других регионах, так как случаи продажи некачественного топлива по-прежнему нередки.

К недостаткам использования дизельного топлива можно отнести более дорогое техническое обслуживание и ремонт двигателей, требующих большей точности при производстве в виду более высокой степени сжатия в цилиндрах.

Особенности использования дизельного топлива

Для использования дизтоплива с невысоким содержанием серы необходимы противоизносные присадки высокого качества.

Сернистые соединения и вода создают агрессивную среду, в которой при условии высокого давления образуется серная кислота. Во избежание поломок двигателя необходимо периодически заменять топливные фильтры и следить за состоянием масла, катализаторов и сажевых фильтров

Еще один бич дизельных двигателей – примеси воды. В случае попадания воды в топливо образуются водяные пробки, блокирующие работу двигателя. В наиболее современных топливных системах применяют фильтры очистки топлива с сепараторами, позволяющими отделить воду и собрать ее в резервуаре с целью последующего слива.

В дизтопливе могут находиться и размножаться бактерии и микроводоросли. При активном размножении они могут засорить и полностью вывести из строя топливную систему. Но перед тем как применять средства борьбы с микроорганизмами, нужно убедиться, что они не скажутся отрицательным образом на качестве дизельного топлива.

Необходимо регулярно сливать отстой из фильтра (если это предусмотрено) и мыть топливный бак.

blamper.ru

Как работает топливная система дизельного двигателя?

В дизельном моторе поступающая смесь загорается самостоятельно. То есть, в этом процессе не участвует искра зажигания. Свечи накаливания, устанавливаемые в цилиндрической головке устройства, необходимы для выполнения важной функции. Главной их задачей является нагревание воздуха, который находится внутри камеры сгорания, когда мотор автомобиля еще полностью не прогрет.

Нагревание воздуха с помощью свечей накаливания немного облегчает возгорание смеси.

Когда же мотор будет запущен, свечи накаливания должны быть отключены в обязательном порядке. В противном случае их нагревательные элементы накалятся, и свечи могут сломаться.

Дизельный двигатель

Требования к дизельной топливной смеси

Топливная система дизельного двигателя сможет нормально функционировать только в том случае, если топливо будет подобрано правильно. Использовать бензин не следует, поскольку он не совмещает в себе всех необходимых характеристик.

Дизельное топливо имеет такие преимущества:

  • Оно обладает большей вязкостью по сравнению с бензином, из-за чего оно медленнее воспламеняется;
  • При этом температура кипения жидкости является более высокой, а, следовательно, происходит испарение меньшего количества вещества;
  • Кроме того, из-за специального состава, самовоспламенение становится менее выраженным, а это очень важно для моторов с высокими оборотами. Особенно это заметно при расходе горючего. Также большую роль состав играет и для эксплуатационных характеристик машины. Способность дизельного горючего к самовоспламенению обычно измеряется с помощью цетанового числа. Так, чем оно выше, тем быстрее произойдет самовоспламенение вещества. Как правило, дизельное топливо, которое применяется в автомобилях, не обладает цетановым числом выше 50 единиц;
  • Одним из главных условий нормальной работы устройства считается чистота смеси. Ведь если в нем будут иметься какие-то посторонние частички, то впрыск горючего будет происходить с некоторыми затруднениями. В результате работа системы будет нарушена. Поэтому следует использовать специальный фильтр, который служит для очистки горючего от различных механических частичек, воды, а также органических примесей.

Условия нормальной работы системы

Топливная система дизельного двигателя

Чтобы топливная аппаратура дизельных двигателей работала устойчиво, должны быть соблюдены такие условия:

  • Высокое давление и температура камеры сгорания;
  • Смешивание жидкости с воздухом в оптимальном объеме;
  • Угол опережения впрыска обязательно должен соответствовать частоте вращения коленчатого вала;
  • Параметры воздуха также должны находиться на наиболее благоприятном для работы аппаратуры уровне. Ведь здесь после впуска топлива и его сжатия определяются все необходимые параметры. К таковым относятся: степень сжатия мотора, температура стенок на головке поршня, наполнение камеры воздухом, а также установление его количества.

Наиболее заметное отличие дизельных автомобилей состоит в следующем: степень сжатия, показывающая, насколько уменьшилась емкость цилиндра во время холостого хода, является другой.

Как правило, в бензиновом двигателе она не превышает 10, а в дизельных моторах это число может быть увеличено до 20 и более. Ведь чем выше этот параметр в двигателе, чем больше температура камеры сгорания, тем легче осуществляется воспламенение топливно-воздушной смеси. А соответственно, запуск мотора также происходит намного быстрее, что увеличивает его эксплуатационные характеристики.

Строение системы

Топливная аппаратура состоит из таких элементов:

  1. комплект форсунок;
  2. насос высокого давления;
  3. трубопровод, работающий даже при очень высоком давлении, который соединяет форсунки.

За счет угла опережения впрыска можно узнать, за какую величину, измеряемую в градусах, начинается впрыск топливной смеси в цилиндр. Давление воздуха в системе может быть повышено из-за использования механического или инерционного наддува. Дизельные моторы обычно оснащаются турбокомпрессорами, что необходимо для повышения экономичности в работе устройства, благодаря использованию энергии выхлопных газов, которые еще не успели выйти наружу.

Устройство

Топливная аппаратура включает:

  • распылитель, имеющий несколько отверстий, через которые струя жидкости попадает в камеру сгорания;
  • форсунка, которая состоит из распылителя и механизма регулировки давления;
  • топливный фильтр, очищающий вещество, которое поступает на ТНВД, что защищает систему впрыска от повреждений.

Для чего нужна топливная система?

Назначение аппаратуры заключается в следующем: с помощью механизма происходит транспортировка топлива к форсункам. Это происходит под высоким давлением, которое составляет несколько десятков мегапаскалей.

Важно учитывать, что количество нагнетаемой жидкости не должно быть выше или ниже установленной нормы. То есть, оно должно полностью соответствовать параметрам двигателя. Именно поэтому на ТНВД устанавливается специальный всережимный регулятор. Продолжительность впрыска, а также количество горючего, сосредоточенного в камере, определяются положением цилиндра аппаратуры. А вот начало и конец впрыска можно определить за счет прохождения плунжером необходимых отверстий, которые имеет цилиндр. Еще одним очень важным фактором работы системы считается давление начала открытия форсунки, которое и определяет уровень впрыска.

Регулировка топливной аппаратуры

Этот процесс заключается в том, чтобы диагностировать и отремонтировать форсунки, а также ТНВД. Выполнить такую процедуру в домашних условиях очень сложно, ведь она не только требует определенных умений и навыков – для ее выполнения могут понадобиться специальные инструменты.

Диагностировав систему своевременно, можно предостеречь себя от столкновения с проблемами различного рода. Только после нахождения «слабого звена» можно начинать выполнение и других действий.

Конечно, некоторые операции по ремонту топливной системы можно попытаться осуществить самостоятельно. Однако в таком случае возможен риск повреждения деталей, а значит, усугубления ситуации. Да и вообще, для этого процесса нужно специальное дорогостоящее оборудование, которое не целесообразно покупать только для одного единичного случая.

Похожие статьи:

autodont.ru

Топливо для дизельных двигателей. Основные требования к дизельному топливу

Параметр

«Топливо дизельное. Технические условия»

ГОСТ Р 52368-2005.

«Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия»

Технический регламент «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному топливу…»

Цетановое число, ед., не ниже

для холодного и арктического климата: классы 1,2 – 49,0, класс 3 – 48,0, классы 4,5 – 47,0

Класс 2 – 45,0

Класс 3, 4, 5 – 51,0

Для ДТ для холодного и арктического климата – 47,0

Полициклические ароматические углеводороды, % по массе, не более

Не нормированы

Класс 2 – не нормированы;

Класс 3 и выше – 11,0

Массовая доля серы, ppm, не более

Вид I – 5000 (для арктического ДТ - 4000)

Вид II - 2000

Вид I – 350; вид II – 50; вид III – 10

Класс 2 – 500; класс 3 – 350; класс 4 – 50;

класс 5 - 10

Температура вспышки в закрытом тигле, 0 С, не выше

Для дизелей общего назначения: летнее – 40, зимнее – 35, арктическое – 30

для арктического климата – 30

Смазывающая способность: скорректированный диаметр пятна контакта, мкм, не более

Не нормируется

Предельная температура фильтруемости, 0 С, не ниже

Летнее – 5

зимнее, арктическое –

не нормируется

Для умеренного климата по сортам:

А: 5; В:0; С:-5;

D:-10; E:-15;F:-20

Для холодного климата: -20

Для арктического климата: -38

Современный дизель очень чувствителен к качеству топлива. Не нужно заправлять старый дизель современной соляркой, а новый – древней. Евро IV допускает содержание серы только 50 ppm (то есть 50 частей на миллион), а Евро V вообще выводит на предел определяемости – 10 ppm.

(Кстати, надпись «ЕВРО IV на колонке – чаще всего маркетинговый ход. Такого в наших ГОСТах нет!»).

Это соответственно в 100 и в 500 раз меньше. У «ЛУКОЙЛА» всего 60 ppm. В современных нормативных документах на дизтопливо жестко нормируется его смазывающая способность – характеристика противоизносных свойств (диаметр пятна контакта). Вместо серы и сернистых соединений роль смазки выполняют специальные присадки (У «ЛУКОЙЛА» пятно контакта самое маленькое – 268 мкм – это хорошо). Для рабочего процесса любого дизеля важны не содержание серы, канцерогенов (полициклические ароматические углеводороды – потенциальные носители канцерогенов – бенз(а)пирена) или смазывающая способность, а его состав, цетановое число, вязкость, плотность, коэффициент поверхностного натяжения, наличие катализаторов горения. Кроме того, важной задачей является снижение смол, механических примесей, воды и т.д. Концентрация 0,01-0,03% (100-300 ppm) – это вполне приемлемый и безопасный уровень содержания серы.

10. Контроль качества дизельного топлива

Кинематическая вязкость. В топливах для быстроходных дизельных двигателей нормируется кинематическая вязкость при 20 °С, а для тихоходных - при 50 °С. При данных температурах в соответствии с требованием ГОСТ 33-66 вязкость можно определять в вискозиметрах типа ВПЖ-1, ВПЖ-2 и Пинкевича. Вискозиметры ВПЖ-1 рекомендуются для определения вязкости прозрачных (просвечивающихся) жидкостей при положительных температурах, а ВПЖ-2 и Пинкевича как при положительных, так и отрицательных температурах. Вискозиметры выпускаются с разными диаметрами капилляров, что позволяет определять вязкость от 0,6 до 30 000 сСт. Вискозиметр нужно подбирать так, чтобы время движения жидкости при проведении опыта было не менее 200 и не более 600 с. Вязкость дизельных топлив определяют при 20 °С.

Вязкость дизельных топлив должна быть оптимальной . Как слишком малая вязкость, так и слишком большая нарушают работу топливоподающей аппаратуры, процессы смесеобразования и сгорания топлива. В ГОСТах на топлива для быстроходных дизельных двигателей нормируются нижний и верхний пределы кинематической вязкости при 20 °С.

При пониженной вязкости топливо просачивается через зазоры в плунжерной паре топливного насоса, нарушается дозировка топлива, уменьшается цикловая подача. Топливо может подтекать через отверстия форсунок, что вызывает повышенное нагарообразование. Топливом смазываются прецизионные пары топливного насоса, при уменьшении вязкости смазочные свойства ухудшаются, что может привести к повышенному износу топливной аппаратуры.

Давление, создаваемое ТНВД настолько велико, что смазывающие свойства дизельного топлива для его деталей жизненно важны.

При распыливании маловязкого топлива образуются более мелкие и однородные по размеру капли. Это улучшает процессы испарения, смесеобразования и сгорания. При отрицательных температурах топливо с невысокой вязкостью обладает лучшей текучестью в трубопроводах, фильтрах тонкой очистки, насосах, затрачивается меньше энергии на преодоление внутреннего трения.

Если топливо обладает большой вязкостью , то при распыливании образуются крупные капли, поэтому требуется больше времени на испарение, что приводит к неполному сгоранию топлива и дымлению двигателя, увеличивается нагарообразование, повышается расход топлива. Особенно сильно влияет повышенная вязкость на пусковые свойства зимой. При повышении температуры вязкость уменьшается незначительно, а при отрицательных температурах резко повышается (рис. 4).

Рис. 4. Зависимость вязкости дизельных топлив от температуры

Чем выше началь ное значение вязкости (+20 °С), тем сильнее изменения, происходящие при понижении температуры, что приводит к резкому возрастанию сопротивления при движении жидкости по топливопроводам, в результате чего может нарушаться нормальная подача топлива и работа насоса высокого давления. Поэтому вязкость зимних сортов дизельных топлив должна быть меньше, чем летних.

Испытаниями установлено, что оптимальная вязкость топлив для быстроходных дизелей при 20 °С находится в пределах 2,0-6,0 сСт, причем летние топлива должны иметь вязкость ближе к верхнему пределу, а зимние - к нижнему.

Низкотемпературные свойства. Важной эксплуатационной характеристикой дизельного топлива являются его низкотемпературные свойства, которые определяют подвижность топлива при отрицательных температурах. Низкотемпературные свойства оцениваются температурами помутнения, начала кристаллизации и застывания.

Температурой помутнения называют температуру, при которой теряется фазовая однородность топлива. Визуально топливо начинает мутнеть из-за выделения мельчайших капелек воды, микроскопических кристаллов льда или твердых углеводородов. Постепенно при понижении температуры количество твердой фазы увеличивается, кристаллы растут. Температуру, при которой в топливе появляются первые кристаллы, видимые невооруженным глазом, называют температурой начала кристаллизации. Температура полной

tehnashop.ru