Устройство автомобилей





Дизельные топлива




В системе питания дизелей используют жидкое топливо, которое получают в результате прямой перегонки нефти при температуре 230…380 ˚С. Такое топливо назвают дизельным топливом или дизтопливом.
Для получения необходимых свойств к дизельному топливу прямой перегонки добавляют керосиногазойлевые фракции различных технологических процессов переработки нефти и газовых конденсатов.

В среде автомобилистов дизельное топливо нередко называют соляркой, но мало кто знает, что солярка - его первоначальное название, поскольку еще в позапрошлом веке более тяжелую фракцию, образующуюся при перегонке нефти, называли «солярол» (от немецкого «Solaröl» - «солнечное масло»).
В середине прошлого века в нашей стране выпускался нефтепродукт под официальным названием Соляровое масло, использовавшийся в качестве топлива в системе питания дизелей с невысокой частотой вращения коленчатого вала. Поэтому название дизельного топлива «солярка», «соляра» до сих пор используется в разговорной речи.

В зависимости от условий применения выпускают три марки дизельного топлива:

  • Л (летнее) – для температуры окружающего воздуха 0 ˚С и выше;
  • З (зимнее) – для температуры окружающего воздуха минус 20 ˚С и выше;
  • А (арктическое) – для температуры окружающего воздуха минус 50 ˚С и выше.

Эти топлива отличаются между собой фракционным составом, вязкостью, плотностью, температурами застывания, помутнения и другими показателями.

Ввиду особенностей устройства системы питания дизелей топливо для них должно обладать хорошими смазывающими свойствами, достаточной прокачиваемостью и особенно фильтруемостью.

В соответствии с требованиями межгосударственного стандарта ГОСТ 305-82 «Топливо дизельное. Технические условия» (в настоящее время устарел) кинематическая вязкость дизельного топлива при 20 °C для летних сортов должна быть в пределах 3,0...6,0 сСт (сантистоксов), для зимних сортов - 1,8...5,0 сСт, для арктических сортов - 1,5...4,0 сСт.
дизельные топлива Указанный стандарт требует также отсутствия воды во всех марках топлива. Вода, попавшая в дизельное топливо, отслаивается при хранении и скапливается внизу, поскольку дизельное топливо имеет меньшую плотность. Если вода попадает в систему питания дизеля, двигатель глохнет и для приведения его в рабочее состояние требуется тщательная очистка топливопроводов и приборов системы.

С 2005 г. в России действует новый государственный стандарт на дизельное топливо - ГОСТ Р 52368-2005. Он полностью соответствует спецификации европейского стандарта EN 590-2009 (или ЕВРО-5EN 590). Согласно требованиям нового стандарта в дизельном топливе жёстко нормируется содержание серы в виде различных сернистых соединений - меркаптанов, сульфидов, дисульфидов и др.
Понижение содержания серы в дизельном топливе, как правило, приводит к снижению его смазывающих качеств, поэтому для дизельных топлив с очень низким содержанием сернистых соединений обязательным условием является наличие смазывающих присадок.

***

Цетановое число дизельного топлива

Основной показатель дизельного топлива - цетановое число, характеризующее способность топлива к воспламенению в камере сгорания, т. е. его воспламеняемость. Цетановое число равно объёмному содержанию цетана в смеси с α-метилнафталином, которое в стандартных условиях имеет одинаковую воспламеняемость по сравнению с исследуемым топливом.

Температура вспышки для автомобильного дизельного топлива должна быть не выше 70 °C.

Температура вспышки горючей жидкости - это минимальная температура, при которой воспламеняющаяся жидкость выделяет достаточное количество паров, чтобы образовать воспламеняющуюся смесь с воздухом над поверхностью горючей жидкости (при нормальном атмосферном давлении).
Если температура вспышки горючей жидкости выше максимальной температуры окружающей среды, то взрывоопасная смесь не образуется. Следует учитывать, что температура вспышки смеси различных воспламеняющихся жидкостей может быть ниже, чем температура вспышки её отдельных компонентов.

Температура вспышки дизельного топлива может быть в диапазоне от 52 °С до 96 °С в зависимости от типа двигателя, для которого оно применяется и условий его работы. Поскольку дизтопливо применяется в двигателях с высокой степенью сжатия, дизельное топливо должно обладать высокой температурой вспышки и низкой температура самовоспламенения.

Цетановое число топлива определяет мощностные и экономические показатели дизельного двигателя.

Диапазон значений цетанового числа используемых в двигателях дизельных топлив колеблется от 40 до 55. Фактически, эта цифра означает отрезок времени от подачи топлива в цилиндр до его воспламенения.
Более высокое цетановое число означает меньшее время воспламенения, и, соответственно, лучшее горение топлива, что повышает экологичность выхлопа. Однако если этот показатель превышает 60, то прироста мощности двигателя не происходит.

Применение топлива с низким цетановым числом приводит к увеличенному периоду задержки или запаздыванию самовоспламенения. В этом случае в камере сгорания накапливается большая масса топлива, которая затем мгновенно сгорает (взрывное горение).

При этих условиях давление в цилиндре нарастает скачкообразно, дизель работает жестко (слышится металлический стук), вследствие этого возрастает нагрузка на коренные подшипники, повышается их износ, что приводит к преждевременному выходу подшипников из строя.

При нормальном цетановом числе период запаздывания воспламенения топлива мал, оно воспламеняется сразу же при входе в камеру сгорания. Давление в цилиндре нарастает плавно, двигатель работает мягко, без стуков и процесс сгорания топлива в цилиндре идет нормально.

Дизельное топливо с чрезвычайно высоким цетановым числом (выше 70...75) не успевает полностью перемешиваться с воздухом, процесс сгорания происходит при недостаточном количестве воздуха, вследствие чего топливо догорает в процессе такта рабочего хода, из-за чего падает экономичность дизеля, появляется дымный выхлоп, увеличивается нагарообразование и т. д.

***




Физические свойства дизельных топлив

Физические свойства дизельных топлив регламентируются упомянутым выше ГОСТ 305-82.

Летнее дизельное топливо

Летнее дизельное топливо должно иметь плотность не более 860 кг/м3 и температуру вспышки - плюс 62 °C. Температура застывания должна быть не ниже минус 5 °C.
Летнее топливо получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 180...360 °C.

Зимнее дизельное топливо

Зимнее дизельное топливо должно иметь плотность не более 840 кг/м3 и температуру вспышки - плюс 40 °C. Температура застывания зимнего дизельного топлива не должна превышать минус 35 °C.

Получают зимнее дизельное топливо смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 180...340 °C.
Также зимнее дизельное топливо получается из летнего дизельного топлива добавлением специальной депрессорной присадки, которая снижает температуру застывания топлива, практически не влияя на температуру предельной фильтруемости.

В условиях кустарных и частных АЗС чаще всего зимнее дизельное топливо получают, добавляя в летнее дизельное топливо до 20% керосина, при этом эксплуатационные свойства топлива практически не меняются.

Арктическое дизельное топливо

Арктическое дизельное топливо имеет плотность не более 830 кг/м3 и температуру вспышки - плюс 35 °C. Температура застывания такого топлива - не выше минус 55 °C.
Получается арктическое топливо смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 180...320 °C.
Пределы кипения арктического топлива примерно соответствуют пределам выкипания керосиновых фракций, поэтому данное топливо, по сути, - утяжеленный керосин.

Однако чистый керосин имеет низкое цетановое число (35-40) и недостаточные смазывающие свойства, что неприемлемо для нормальной работы ТНВД и форсунок, поскольку смазывающие свойства дизтоплива используются для снижения трения в узлах и приборах системы питания.
Для улучшения смазывающих свойств арктического дизельного топлива в него добавляют минеральные моторные масла и цетаноповышающие присадки.

Существует и другой способ получения арктического дизельного топлива - депарафинизация летнего дизельного топлива, который требует применения специального оборудования и является более дорогим по сравнению с использованием керосина в качестве добавки.

классификация и маркировка дизельных топлив

Плотность дизельного топлива

Важным физическим свойством дизельного топлива является его плотность. Чем выше плотность топлива, тем больше энергии вырабатывается в процессе его сгорания и, соответственно, возрастают показатели эффективности и экономичности.
Автомобиль, заправленный более плотным дизельным топливом, имеет больший запас хода по времени работы двигателя и пробегу.
Обычно плотность дизельного топлива в нормальных условиях (при температуре плюс 20 °C) находится в пределах 0,825...0,845 г/см3.

Плотность дизельного топлива, как и других веществ, зависит от температуры окружающего воздуха - при понижении температуры плотность увеличивается, объем топлива уменьшается (происходит усадка).

Для определения изменения объема топлива при колебаниях температуры внешней среды на практике можно использовать простой способ, описываемый формулой: «Один литр на каждую тонну топлива при изменении температуры на один градус». Разумеется, при этом следует учитывать, что при повышении температуры объем увеличивается, а при снижении - уменьшается.

***

Обозначение и маркировка дизельных топлив

В 2011 г. в рамках Технического регламента Таможенного союза Белоруссии, Казахстана и России приняты новые обозначения марок дизельного топлива, которые включают следующие группы знаков, расположенных в определенной последовательности через дефис:

Первая группа: буквы ДТ - дизельное топливо для автомобильных дизельных двигателей.
Вторая группа: буквы, обозначающие климатические условия применения

  • Л - летнее (температура фильтруемости не определяется);
  • Е - межсезонное (-15 °С);
  • З - зимнее (-20 °С);
  • А - арктическое (-38 °С).

Третья группа: символы, обозначающие экологический класс дизельного топлива.

  • К2 - содержание серы не более 500 мг/кг;
  • К3 - содержание серы не более 350 мг/кг, (соответствует ГОСТ Р 52368-2005 вид I);
  • К4 - содержание серы не более 50 мг/кг, (соответствует ГОСТ Р 52368-2005 вид II);
  • К5 - содержание серы менее 10 мг/кг, (соответствует ГОСТ Р 52368-2005 вид III).

Таким образом, группа символов ДТ-З-К5 согласно ТР ТС 013/2011 обозначает дизельное топливо автомобильное зимнее экологического класса 5 (соответствует Евро-5).

В результате одновременного использования производителями и потребителями двух стандартов: ГОСТ Р 52368-2005 и ТР ТС 013/2011, - на рынке дизельного топлива РФ произошло смешение понятий и обозначений. Поэтому одно и то же топливо можно найти под обозначением как Сорт F вид III (в соответствии со спецификацией Евро-5), так и ДТ-З-К5. Многие российские производители указывают обе маркировки в паспортах качества.

классификация и маркировка дизельных топлив

Необходимо отметить, что в настоящее время (с 2014 г.) в России запрещено использование дизельного топлива экологического класса К2, с 1 января 2015 г. выведено из обращения топливо класса К3, а с 1 января 2016 г. на территории Российской Федерации разрешен выпуск и обращение дизельного топлива экологического класса не ниже К5.

С 1 июля 2014 года в России введен в действие ГОСТ Р 55475-2013 «Топливо дизельное зимнее и арктическое депарафинированное». Это топливо производится с применением современного метода каталитической депарафинизации. В соответствии с данным ГОСТом, дизельное топливо для районов с холодным климатом обозначается следующим образом:

  • ДТ-З-К3 (К4, К5) - для температуры до минус 32 °С;
  • ДТ-З-К3 (К4, К5) - для температуры до минус 38 °С;
  • ДТ-А-К3 (К4, К5) - для температуры до минус 44 °С;
  • ДТ-А-К3 (К4, К5) - для температуры до минус 48 °С;
  • ДТ-А-К3 (К4, К5) - для температуры до минус 52 °С.

При этом выпуск и использование дизельного топлива по ГОСТ Р 52368-2005 не ограничивается.

Согласно принятой ООН системе классификации опасных грузов дизельные топлива относятся к подклассу 3.3 третьего класса опасности (легковоспламеняющиеся жидкости) и имеют порядковый номер в системе - 1202.
Образец оформления знака опасности, устанавливаемый на транспортных средствах, перевозящих дизельное топливо, показан на рисунке 1 .

***

Современная маркировка дизельного топлива

Старый ГОСТ 305-52, который действовал с середины прошлого века, предусматривал простую классификацию дизельного топлива по маркам: летнее топливо, зимнее дизельное топливо и арктическое топливо. В настоящее время сорта дизельного топлива маркируются по ГОСТ Р 52368-2005, разработанном в соответствии с европейскими стандартами ЕВРО 5, а именно – спецификации EN 590. Этими стандартами уделяется больше внимания показателям массовой доли серы в дизтопливе.

Дизтопливо изготавливают зимних и летних сортов, маркируют по сере и, кроме того, летние — по температуре вспышки, зимние — по температуре застывания.
Обозначение марок дизтоплива начинается, как правило, с одной из трех букв: Л (летнее), 3 (зимнее) или А (арктическое).
Затем идет цифра 0.2, 0.4 или 0.5, обозначающая максимально допустимое содержание серы в процентах. Далее идет цифра, которая для летнего дизтоплива характеризует температуру вспышки в закрытом тигле, а для зимнего — температуру застывания.
С целью исключения ошибок "минус" перед значением температуры пишется словом, а не знаком "-".

Виды дизельного топлива

В настоящее время в России и за рубежом можно встретить различные маркировки дизельного топлива, не всегда удобных для понимания. В таблице 1 приведены наиболее часто встречающиеся виды дизельного топлива, расшифровка их обозначения и маркировки.

Таблица 1. Виды дизельного топлива и его маркировка

Вид топлива и его маркировка
Иностранная маркировка
Характеристика топлива
Дизтопливо
Л-0.2-40
Summer diesel
L-0.2-40
Летнее дизтопливо для автотракторных дизелей. Имеет границы кипения от 180°С до 360°С. Температура застывания не выше минус 10°С, температура помутнения минус 5°С, его применение возможно при температурах воздуха выше 0°С. Содержание серы не более 0.2%. Кинематическая вязкость при 20°С может меняться от 3 до 6 сантистокс. Температура вспышки в закрытом тигле — не ниже +40°С.
Дизтопливо
Л-0.5-40
Summer diesel
L-0.5-40
Показатели те же, что у Л-0.2-40, но содержание серы — не более 0.5%.
Дизтопливо
Л-0.2-62
Summer diesel
L-0.2-62
Летнее дизтопливо для мало- и среднеоборотных тепловозных и судовых дизелей, имеет те же показатели, что Л-0.2-40, но температура вспышки в закрытом тигле — не ниже +62°С.
Дизтопливо
Л-0.5-62
Summer diesel
L-0.5-62
Показатели те же, что у Л-0.2-62, но содержание серы — не более 0.5%.
Дизтопливо
А-0.2
Arctic diesel
A-0.2
Арктическое дизтопливо. Имеет границы кипения от 180°С до 330°С. Температура застывания — не выше минус 55°С, его применение возможно при температурах воздуха выше минус 50°С. Содержание серы — не более 0.2%. Кинематическая вязкость при 20°С может меняться от 1.5 до 4 сантистокс. Температура вспышки в закрытом тигле для А-0.2, предназначенного для мало- и среднеоборотных тепловозных и судовых дизелей, не ниже +35°С, для автотракторных дизелей — не ниже +30°С. А-0.2 не может содержать более 0.01 меркаптановой серы.
Дизтопливо
А-0.4
Arctic diesel
A-0.4
Арктическое дизтопливо. Показатели те же, что у А-0.2, но содержание серы — не более 0.4%.
Дизтопливо арктическое экологически чистое Arctic diesel ecologicaly safe
Показатели те же, что у А-0.2, но содержание серы — не более 0.05% для топлива I вида и не более 0.1% — для топлива II вида.
Дизтопливо ДЛЭЧ Diesel summer ecologicaly safe
Дизтопливо летнее, экологически чистое. Изготавливается методом гидрокрекинга, имеет границы кипения от 180°С до 360°С. Имеет повышенное значение цетанового числа, которое должно быть не менее 53. Температура застывания не выше минус 10°С, температура помутнения — минус 5°С, применение ДЛЭЧ возможно при температурах воздуха выше 0°С. Содержание серы не более 0.05% для топлива I вида и не более 0.1% для топлива II вида. Кинематическая вязкость при 20° может меняться от 3 до 6 сантистокс. Температура вспышки в закрытом тигле не ниже +65°С. Плотность при 20°С не более 0.845 г/см3.
Дизтопливо ДЗп Winter diesel DZp
Дизтопливо зимнее с депрессорной присадкой. Изготавливается на базе летнего дизельного топлива Л-0.2-40 или Л-0.5-40, температура застывания которых снижена за счет добавления депрессорной присадки. Имеет границы кипения от 180°С до 360°С. Температура застывания не выше минус 35°С, температура помутнения минус 5°С, применение ДЗп возможно при температурах воздуха выше минус 15°С. Содержание серы не более 0.2% для топлива I вида и не более 0.5% для топлива II вида. Кинематическая вязкость при 20°С может меняться от 3 до 6 сантистокс. Температура вспышки в закрытом тигле не ниже +40°С. Плотность при 20°С не более 0.86 г/см3.
Дизтопливо ДЗЭ Winter diesel (export grade)
Дизтопливо зимнее экспортное. Имеет границы кипения от 180°С до 360°С. Может содержать депрессорные присадки. Температура застывания — не выше минус 35°С, применение ДЗЭ возможно при температурах воздуха выше минус 30°С. Содержание серы — не более 0.2%. Кинематическая вязкость при 20°С может меняться от 2.7 до 6 сантистокс. Температура вспышки в закрытом тигле — не ниже +60°С. Плотность при 20°С — не более 0.845 г/см3.
Дизтопливо ДЛЭ Summer diesel (export grade)
Дизтопливо летнее экспортное. Имеет границы кипения от 180°С до 340°С. Температура застывания не выше минус 10°С, температура помутнения минус 5°С, применение ДЛЭ возможно при температурах воздуха выше 0°С. Содержание серы не более 0.2%. Кинематическая вязкость при 20°С может меняться от 3 до 6 сантистокс. Температура вспышки в закрытом тигле не ниже +65°С. Плотность при 20°С не более 0.845 г/см3.
Дизтопливо
3-0.2 минус 35
Winter diesel
Z-0.2 minus 35
Зимнее дизтопливо. Имеет границы кипения от 180°С до 340°С. Температура застывания не выше минус 35°С, температура помутнения минус 25°С, его применение возможно при температуре воздуха выше минус 20°С. Содержание серы не более 0.2%. Кинематическая вязкость при 20°С может меняться от 1.8 до 5 сантистокс. Температура вспышки в закрытом тигле для 3-0.2, предназначенного для мало и среднеоборотных тепловозных и судовых дизелей, не ниже +40°С, для автотракторных дизелей не ниже +35°С.
Дизтопливо
3-0.5 минус 35
Winter diesel
Z-0.5 minus 35
Показатели те же, что у 3-0.2 минус 35, но содержание серы — не более 0.5%.
Дизтопливо
3-0.2 минус 45
Winter diesel
Z-0.2 minus 45
Показатели те же, что у 3-0.2 минус 35, но температура застывания не выше минус 45°С, температура помутнения — не выше 35°С и применение его возможно при температуре воздуха выше минус 30°С.
Дизтопливо 3-0.5 минус 45 Winter diesel Z-0.5 minus 45
Показатели те же, что у 3-0.2 минус 45, но содержание серы — не более 0.5%.
Дизтопливо малосернистое №2 Low sulphur №2 oil
Производится и потребляется на рынке США. Содержание серы не выше 0.05%. Цетановое число в зависимости от региона меняется от 40 до 45. Плотность при 20°С 0.87 г/см3. Температура вспышки в закрытом тигле не менее 54°С.
Дизтопливо "ГОМ" Gasoil motuer
Французское зимнее дизтопливо. Цетановое число для автомобильного дизельного топлива равно 48, а для печного топлива с этим же названием — 40. Содержание серы — не более 0.3%.
Дизтопливо "Джапан-А" Gasoil Japan-A
В состав топлива входят газойли каталитического крекинга и гидрокрекинга. Содержание серы — до 0.5%. Температура помутнения — минус 5°С для летнего вида топлива и минус 10°С для зимнего вида. Цетановое число — не ниже 45.
Дизтопливо "Джапан-Б" Gasoil Japan-В
В состав топлива входят только легкие газойли атмосферной перегонки. Содержание серы — до 0.5%. Температура помутнения — минус 5°С для летнего вида топлива и минус 10°С для зимнего вида. Цетановое число — не ниже 50.
Дизтопливо "Сингапур регулар" Gasoil Singapore regular
0.5pct, gasoil Singapore regular 1.0pct
Дизтопливо с содержанием серы 0.5% или 1% в зависимости от марки. Температура помутнения — от +6°С до +15°С. Кинематическая вязкость при 20°С может меняться от 1.8 до 5.5 сантистокс. Цетановое число равно 48. Плотность, как правило, равна 0.845 г/см3.

***

Стоимость дизельного топлива

Стоимость дизельного топлива в разных странах может варьировать в достаточно широких пределах, и зависит она стоимость дизельных топлив от собственных нефтяных ресурсов и мощностей по их переработке, налоговых сборов и субсидий, а также от экономического благосостояния страны.
В странах с развитой экономикой и высоким уровнем жизни населения цена любого топлива, в том числе дизельного, существенно выше, чем в слаборазвитых странах и странах, производящих и экспортирующих нефть. Некоторое исключение составляет США, где цены на нефтепродукты, несмотря на богатую экономику, относительно низкие.

Средняя цена дизельного топливо по всему миру (на конец сентября 2016 г.) составляет 0,86 долларов (американских) за литр.
Конечно же, цена дизельного топлива разных марок и сорта может существенно отличаться от базовой.

В качестве примера ниже приведена средняя стоимость дизельного топлива в отдельных странах (в американских долларах за литр):

  • Иран - 0,10 USD
  • Саудовская Аравия - 0,19 USD
  • Казахстан - 0,36 USD
  • Россия - 0,54 USD
  • Беларусь - 0,61 USD
  • США - 0,62 USD
  • Украина - 0,70 USD
  • Китай - 0,83 USD
  • Австралия - 0,93 USD
  • Германия - 1,23 USD
  • Франция - 1,25 USD
  • Израиль - 1,51 USD
  • Норвегия - 1,61 USD

У нас в стране можно ориентироваться по цене дизельного топлива в столичном регионе и Москве – здесь (по состоянию на конец сентября 2016 года) оптовая цена на дизельное топливо составляет 28…32,5 рубля, розничная – в среднем 35 рублей за литр.

Благодаря современным средствам информационных коммуникаций купить дизельное топливо любого качества и в любом количестве можно посредством поставщиков, предлагающих нефтяную продукцию через Интернет.

***

Система питания карбюраторного двигателя