Температура горения дизельного топлива и бензина

Камера сгорания

Ключевая цель при ее проектировании заключается в том, чтобы обеспечить достаточное смешивание топлива и воздуха для смягчения воздействия областей, богатых горючим, и позволить двигателю достичь своих показателей производительности и выбросов. Обнаружено, что турбулентность в движении воздуха внутри камеры сгорания полезна для процесса перемешивания и может быть использована для достижения этой цели. Вихрь, создаваемый впускным отверстием, может усиливаться, а поршень может создавать сдавливание, когда он приближается к головке цилиндра, чтобы обеспечить больше турбулентности во время акта сжатия благодаря правильной конструкции чаши в головке поршня.

Конструкция камеры сгорания оказывает наиболее значительное влияние на выбросы твердых частиц. Она также может влиять на несгоревшие углеводороды и СО. Хотя выбросы NOx зависят от конструкции чаши , свойства объемного газа играют очень важную роль в уровнях их выхлопных газов. Однако из-за компромисса с NOx / PM конструкции камер сгорания должны были развиваться по мере уменьшения пределов выбросов NOx. В основном это требуется, чтобы избежать увеличения выбросов PM, которые в противном случае могли бы возникнуть.

Читать также: Лицензия такси выдается на машину или человека

Табличные значения

Основные измерения для дизтоплива проводятся при окружающей температуре +20С. Это обусловлено ГОСТом. Также следует учитывать марки горючего, ведь они имеют свои физические характеристики. Если необходимо значение вне зависимости от температуры, то можно его узнать из следующей таблицы.

Исходя из значений, очевидно, что плотность зимнего дизельного топлива явно меньше, чем параметр для летней марки топлива. Таким образом обеспечивается лучшая текучесть жидкости и снижается температура ее застывания.

По установленным стандартам летняя марка должна в нормальных условиях иметь удельный вес 8440 Н/м3. Аналогичный показатель для зимнего д/т определяется 8240 Н/м3.

Можно самостоятельно взвесить четко отмеренный литр горючего. Он должен дойти до отметки на весах в пределах 830-860 г, в зависимости от типа.

В Средней полосе данный тип на АЗС предлагается с апреля по начало-середину осени

Важно, чтобы окружающая температура не фиксировалась ниже -5С (при -6С возникает помутнение). Когда значение опускается ниже -7-8С, то существенно повышается риск замерзания жидкости

В результате возникают засоры в трубопроводах.

Область кипения дизельного топлива

Значение области кипения влияет на параметры, которые важны для рабочего -поведения- дизельного топлива. Хотя расширение этой обрасти в сторону низких температур и приведет к тому, что топливо будет применимо для работы при низких температурах, но цетановое число в то же время уменьшится и это ухудшит, в частности, смазывающие свойства. Это ухудшение смазывающих свойств увеличит риск износа деталей системы впрыска. Если, с другой стороны, конечная температура кипения увеличивается, что желательно для достижения полноты использования нефти, то это может привести к увеличению выбросов серы и закоксовыванию форсунок (осаждение результатов сгорания).

Оптимизация

Важным параметром для оптимизации системы сгорания дизельного топлива в двигателе является доля доступного воздуха, участвующего в этом процессе. Коэффициент К (отношение объема поршневой чаши к зазору) является приблизительной мерой доли воздуха, доступного для сгорания. Уменьшение рабочего объема двигателя приводит к уменьшению относительного коэффициента К и к тенденции ухудшения характеристик сгорания. Для данного смещения и при постоянной степени сжатия коэффициент K можно улучшить, выбрав более длинный ход. На подбор соотношения диаметра цилиндра к двигателю может повлиять фактор K и ряд других факторов, таких как упаковка двигателя, отверстия и клапаны и так далее.

Формулы расчета плотности, веса и объема дизтоплива

Для расчета плотности, массы и объемного количества солярки используются онлайн-калькулятор или расчетные формулы. Для подсчета параметров необходимо учитывать температуру окружающей среды и уточнять сорт горючего, залитого в резервуар. При подсчете учитывается корректировочный коэффициент и разница в температурах (между измеренной и эталонной). Полученный результат является примерным, поскольку измерительное оборудование имеет погрешность. Точные данные определяются только в ходе лабораторного анализа.

Формула определения веса ДТ

Для определения веса используется уравнение вида m=р*V, где:

• m — расчетная масса (в кг или т);
• р — приведенная к температуре плотность;
• V — объем резервуара, в котором хранится горючее.

Для определения вместимости требуется измерить габариты емкости, а затем высчитать объем по формулам. На нефтебазах используются цистерны, в которых нанесены метки, указывающие на полное заполнение емкости. На внешней стороне цистерны имеется заводская маркировочная табличка, на которой указаны объем и погрешность измерения.

Формула определения объема ДТ

Для определения объема используется уравнение вида V=m/p, где:

• m — заявленная масса груза (в кг или т);
• р — приведенная к температуре плотность;
• V — объем резервуара, в котором хранится горючее.

Масса указывается в сопроводительных документах на груз. Приложенная документация должна содержать раздел, указывающий сорт доставленного горючего. Если параграф отсутствует, то производится расчет плотности при помощи ареометра и поправочных коэффициентов (для определения веса при нормативной температуре 20°С).

Формула определения плотности ДТ

Для определения плотности используется уравнение вида p=m/V, где:

• m — заявленная масса груза (в кг или т);
• р — приведенная к температуре плотность;
• V — объем цистерны с топливом.

Масса определяется по сопроводительным документам или путем взвешивания автоцистерны или иной емкости (необходимо знать вес пустой емкости или порожнего автомобиля). Для расчета объема используется метка, нанесенная внутри емкости. Вместимость можно уточнить, слив жидкость в поверенный резервуар. Затем производится определение плотности, которая приводится к эталонным значениям путем суммирования или вычитания поправочного коэффициента, умноженного на разницу температур.

Чем измеряется плотность бензина

Входящие в состав присадки определяют температуру кипения и замерзания. Из курса физики мы помним, что плотность есть не что иное, как отношение массы к объему, и исчисляется величина в килограммах на кубический метр. Обычно из-за разбега заявленных и итоговых показателей и возникают основные разногласия между производителем и оптовым потребителем

Важно понимать, что плотность топлива не отображает качество. Все измерения должны проходить в одинаковых условиях, то есть, при одной и той же температуре окружающей среды

Средние значения:

Во время покупки топлива каждый водитель вправе поинтересоваться, согласно какому стандарту происходил замер этого параметра. Ныне действующий ГОСТ определяет температуру в 15 градусов по Цельсию, когда прежний стандарт допускал 20 градусов. Произвести её замер можно даже в гаражных условиях. Достаточно заполнить емкость бензином, взвесить и полученный результат разделить на литры – конечная цифра и есть плотность.

Процедура выглядит примерно так:

• берем любую градуированную емкость, которую можно взвесить;
• взвешиваем её и записываем результат;
• заполняем емкость 100 мл топлива;
• вновь взвешиваем, после из второго результата вычитаем первый;
• полученную цифру делим на объем находящегося в емкости топлива.

Простой и быстрый метод – использовать специальное приспособление. Одним из таковых приборов считается ареометр – устройство, которое с целью замера реализует принцип Архимеда. К тому же ареометр позволяет определить концентрацию и количество примесей. Он состоит из стеклянного цилиндра: с одной стороны трубка с округлым дном, с другой небольшого диаметра трубка с маркировкой. По показаниям шкалы и количеству вытеснившему количеству жидкости легко определить искомый параметр.

Дизельный двигатель

Он назван в честь изобретателя Рудольфа Дизеля. Является двигателем внутреннего сгорания, в котором воспламенение впрыскиваемого топлива вызывается повышенной температурой воздуха в цилиндре из-за механического сжатия. Дизель работает, сжимая только воздух. Это повышает температуру воздуха внутри цилиндра до такой степени, что распыленное топливо, впрыскиваемое в камеру сгорания, самовозгорается.

Это отличается от двигателей с искровым зажиганием, таких как бензиновый или газовый (использующий газообразное горючее, а не бензин). В них используют свечу зажигания для воспламенения топливовоздушной смеси. В дизельных двигателях свечи накаливания (подогреватели камеры сгорания) могут применяться для облегчения запуска в холодную погоду, а также при низкой степени сжатия. Оригинальный дизель работает по циклу постоянного давления постепенного сгорания и не производит звукового удара.

Различия дизельного топлива и солярки

Дизельное горючее топливо является смесью парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов, а также их производных, которые имеют усреднённый показатель молекулярной массы на отметке 120—230 а. е. м. Составляющие склонны к выкипанию при нагреве до температуры 170—380 °C. Затем дизтопливо проходит процесс очистки, после чего в него добавляются определённые присадки. Конечный продукт получает показатель вязкости на отметке около 2—4,5 мм²/с.
Солярка представляет собой соляровое масло, выступая продуктом прямой перегонки нефти.

Солярку можно использовать в качестве топлива только применительно к отдельным типам дизельных двигателей. Такое топливо имеет показатель вязкости на отметке 5—9 мм²/с. Температура кипения составляет около 240—400 °C. Горючее подобного типа подходит для применения в низкооборотистых тихоходных дизельных моторах, которые ставятся на дизельные тепловозы, суда и трактора. Дизельное топливо отличается большим количеством углеводородов, имеет более низкую температуру кипения и значительно меньшую вязкость. Солярка более вязкая, температура выкипания данного продукта также оказывается выше. Наличие серы в солярке обязательно при использовании дизелей с механическими плунжерными насосами. Бессерная солярка увеличивает износ плунжерной пары. Продаваемую на заправках бессерную солярку (для CDI, TDI) можно использовать в «тракторных дизелях» добавляя в топливо моторное масло в количестве 1—5 %. Бессерная солярка используется только для CDI, TDI с электронным впрыском.

Экологические требования к дизельному топливу

В последнее десятилетие 20 в. наметилась тенденция ужесточения экологических требований.
Отечественные нормы содержания серы, цетанового числа и фракционного состава ниже
европейских.

Вязкость топлива за рубежом рассчитывается, принимая в расчет температуру +40°С, и
составляет 2,0-4,5 мм2/с. Содержание сернистых соединений постепенно снижено до 0,001%. В
РФ действует прежняя норма 0,2%.

Массовая доля ароматических углеводородов не должна превышать 10% для соответствия
требованиям экологической безопасности. Однако способы перегонки нефти, применяемые на
территории России, позволяют не выходить за пределы 23-28%.

Норма цетанового числа в Европе — 51, РФ — 45, а для СТБ 1658-2006 — 49. Ассоциация
европейских автомобильных компаний внесла предложение утвердить показатель 58.

Фракционный состав для большинства видов достигает +360°С и совпадает с европейской
нормой.

Как работает мочевина в двигателе

Для того чтобы снизить вред, который наносят окружающей среде выхлопы дизтоплива, была
разработана система очистки. Одним из компонентов, благотворно влияющим на состав
дизеля, является мочевина. Благодаря ей удается удерживать уровень токсичности
отработанных веществ в соответствии с нормами Евро-4, Евро-5 и Евро-6.

Объяснить принцип работы можно на примере технологии Bluetec. Раствор AdBlue заливается
в отдельный бак. Система впрыска обеспечивает подачу в выпускную трубу. В качестве
мочевины для обработки состава дизеля использован карбамид.

Смесь выхлопных газов и аммиака попадает в нейтрализатор и подвергается воздействию
температуры +300°С и нейтрализующего слоя. При данных условиях возникает химическая
реакция, которая приводит к разложению азотистых соединений на азот и воду. Прочие
токсичные элементы также сгорают.

Данная система очистки имеет ряд преимуществ:

1. Безвредность. Это избавляет от необходимости уменьшать мощность двигателя, т.к. все
выхлопы разлагаются на органические вещества.
2. Соответствие европейским стандартам, что позволяет избегать расходов, связанных с
повышенным налогообложением и штрафами на территории вне РФ.
3. Экономное расходование. Средний показатель — 1л/1000 км. Если объем двигателя
большой, то на 1000 км понадобится 20 л нейтрализатора.
4. Доступность реагента. В продаже мочевина имеется в готовом виде. Можно приобрести и
органический, и искусственный раствор, расфасованный по 20 л. Стоимость 1 канистры —
7-10 евро.

Однако нужно учесть, что топливо, подходящее для реакции с мочевиной, должно быть
низкосернистым. Для использования нейтрализатора нужно специальное оборудование, что
приводит к дополнительным расходам на его внедрение и обслуживание. Раствор начинает
замерзать при -12°С, что делает невозможным его применение в условиях суровых российских
зим.

Особенности перевода бензина разных марок из литров в тонны

Чтобы правильно провести расчёт, нужно знать значения плотности требуемой марки нефтепродукта исходя из таблицы. Лучше всего, конечно, взять пробу топлива и измерить плотность горючего при установленной температуре по действующим нормам.

В среднем, плотность горючего при 20 ºС составляет 0,75 г/л. Используя данные справочника, выполнив простой расчёт, получаем, что объём одной тонны бензина составляет от 1282 до 1429 литров.

Чтобы выполнить более точные расчёты необходимо вносить поправку на температуру, т.к. плотность по стандарту в справочниках указана с учётом температуры от плюс 15 до плюс 20 ºС. В случае, когда температура выходит за границы этого диапазона, требуется учитывать поправку на температуру.

Плотность углеводородов

Чтобы при заданной температуре точно рассчитать с помощью этих данных плотность углеводорода, понадобятся данные средних поправок на температуру:

Как считать:

1. Из паспорта на бензин берём плотность горючего при температуре плюс 20 oС.
2. Определяем среднюю температуру топлива в бензоцистерне.
3. Вычисляем разницу между плюс 20 oС и средней температурой топлива.
4. По столбцу поправки на температуру находим поправку на 1oС, которая соответствует плотности выбранного топлива при плюс 20 oС.
5. Умножаем температурную поправку на разность температур.
6. Вычитаем полученное в пункте 5 число из величины плотности при плюс 20 oС, если средняя температура топлива в бензоцистерне выше плюс 20 oС. Или прибавляем это число, если температура горючего ниже плюс 20 oС.

Например, плотность бензина при плюс 20 oС из паспорта на бензин составляет 0,801 г/см3. Температура топлива в бензоцистерне плюс 25 oС. Из таблицы берём плотность горючего при данной температуре. Получаем:

1. Разница в температурах: 25 oС – 20 oС = 5 oС.
2. Поправка на температуру на 1 oС из таблицы для плотности 0,801 г/см3 равна 0,765 * 10-3 г/см3.
3. Вычисляем поправку на температуру на 5 oС: 0,765 * 10-3 * 5 = 0,003825 г/см3, или примерно 0,0038 г/см3.
4. Определяем требуемую плотность горючего при температуре плюс 25 oС (вычитаем поправку, т.к. температура топлива в бензоцистерне выше плюс 20 oС): 0,801 — 0,0038 = 0,7972 г/см3.

Вопрос, как правильно перевести литры бензина в тонны, оказался не слишком сложным.

Температура вспышки дизельного топлива

Температура вспышки — это температура, при которой воспламеняемая жидкость дает достаточное количество пара в окружающий ее воздух, чтобы смесь воздуха с парами над поверхностью жидкости могла быть воспламенена от источника воспламенения. Из соображений безопасности (транспортировка, хранение) дизельное топливо должно иметь класс безопасности AIII, т.е. оно — должно иметь температуру вспышки выше 55°С. К примеру, содержание бензина в концентрации менее 3%!в дизельном топливе может уменьшить температуру вспышки до такого уровня, что воспламенение возможно при комнатной температуре.

На что влияет состав ДТ

Одной из важнейших характеристик, на которую влияет состав ДТ, является показатель
цетанового числа. Он дает информацию о том, насколько быстро происходит воспламенение
горючей смеси. Чем выше число, тем более плавно проходит процесс.

На количество единиц влияет соотношение углеводородов. Чем больше парафиновых
углеводородов, тем выше цетановое число. Если становится больше ароматических элементов,
оно снижается.

Если показатель меньше 40, это приводит к тому, что вследствие задержки воспламенения
повышается давление. Это отрицательно сказывается на износе оборудования.

Чтобы избежать этого, в ДТ добавляют легковоспламеняющиеся фракции. К таким присадкам
относятся нитросоединения, перекись углеводородов, синтин. Вводят их с помощью установки
типа УСБ, которая смешивает ДТ и цетаноповышающие присадки. Гарантийный период, в
которой можно не опасаться расслоения, — 180 дней.

Виды топлива, в которых цетановое число 45-51, считаются премиальными. При их горении
выделяется малое количество дыма, благодаря чему снижается экологический вред от
применения дизелей.

Если число свыше 60 единиц, дымность увеличивается, т.к. не все элементы сгорают.
Повышается расход топлива.

Состав горючего влияет и на все прочие характеристики:

1. Температура кипения и застывания. Чем холоднее погода, тем больше углеводородных
фракций требуется в топливе. Используются депрессионные присадки, не влияющие на
температуру помутнения. Это подходит не для всех видов двигателей.
2. Долговечность работы двигателя. Чем меньше нафтановых углеводородов и смол,
водорода и других примесей, тем более щадящим будет эксплуатация мотора.
3. Испаряемость. Становится выше, когда смолистых соединений меньше.
4. Химическая стабильность — способность не окисляться при длительном хранении.

Почему зимой расход дизтоплива больше

При низких температурных показателях расход горючего значительно увеличивается из-за затрат на прогрев агрегата перед началом работы и повышенного трения в холодном двигателе. После начала движения расход солярки не превышает летние показатели, а, возможно, и уменьшается т.к. крутящий момент при малых оборотах понижает пробуксовку колес по снежному покрытию. Ощутимую нагрузку оказывает густое масло в редукторах. При низкой температуре удельный вес воздуха становится выше, это способствует изменению состава рабочей смеси. Также холодный воздух повышает коэффициент лобового сопротивления, это увеличивает расход дизтоплива на несколько процентов каждые 100 км пути.

Добавки (присадки)

Улучшение качества путем добавления присадок, что является обычной практикой для бензина уже в течение многих лет, стало недавно популярным и для дизельного топлива (дизельное топливо марок Super и Premiom). Используются в основном такие добавки, которые оказывают множественное действие:

• присадки для улучшения воспламенения увеличивают цетановое число и отвечают, в частности, за более «мягкое» сгорание;
• моющие присадки (детергенты) используются для предотвращения закоксовывания форсунок;
• ингибиторы (замедлители) коррозии необходимы для предотвращения коррозии металлических деталей (в случае попадания воды в топливную систему);
• антивспенивающие присадки служат для облегчения заполнения топливного бака.

Общая концентрация присадок обычно не превышает 0,1%, так что такие физические характеристики топлива как плотность, вязкость и кривая кипения не изменяются.

Классы топлива Евро

Дизельное топливо класса Евро

Система экологических стандартов Евро изначально распространялась только на территорию Евросоюза. Сейчас в России тоже введена эта система. Каждый следующий экологический стандарт содержит более жесткие требования к качеству топлива и самому автомобилю. На территории РФ запрещено продавать топливо евро 2, а так же евро 1. Запрет начал действовать с начала 2013 года. Официально же действуют стандарты, соответствующие евро 3 и евро 4. Переход на дизельное топливо евро 5 планируется совершить к 2014 году. На территории Евросоюза уже начинается подготовка к следующему этапу. Новый стандарт, евро 6, начнет действовать с 2015 года.

Стандарты топлива Евро (сравнительная характеристика)

Политика Евро направлена на уменьшение содержания в выхлопных газах нежелательных и вредных веществ. Имеются ввиду сернистые соединения, угарный газ и полиароматические углеводороды, такие как бензол. В таблице приведены требования к различным видам дизельного топлива.

Дизельное топливо евро 3

Согласно ГОСТ Р 52368-2005, по предельному содержанию серы экологическому  стандарту Евро 3 соответствует дизельное топливо вид I. В том же ГОСТе вводится понятие «сорт», которое характеризует температуру фильтруемости (ТФ), то есть температуру, при которой топливо перестает проходить через стандартный фильтр с нужной скоростью. Для территорий с умеренным климатом выделяют 6 сортов дизельного топлива:
— сорт A, ТФ +5°С;
— сорт B, ТФ 0°С;
— сорт C, ТФ -5°С;
— сорт D, ТФ -10°С;
— сорт E, ТФ -15°С;
— сорт F, ТФ -20°С.

Характеристикам более привычного летнего дизельного топлива соответствует дизельное топливо евро сорт С, зимнему типу соответствует дизельное топливо евро сорт Е.

Топливо евро 3 можно назвать идеальным с точки зрения сочетания цены и качества. Оно стоит дешевле, чем Евро 4 и 5, но при этом ненамного уступает этим стандартам по уровню очистки. Как правило, компании продают дизельное топливо прямо от производителя, причем обычно поставщиками являются Лукойл, ТНК-BP, Газпром-нефть, КИНЕФ, Ново-Уфимский НПЗ.
У трейдеров, осуществляющих оптовые продажи, вы можете купить любое количество дизельного топлива стандарта Евро 3.

Дизельное топливо евро 4

Экологический стандарт Евро 4 в России действует только на ввозимые автомобили. Дизельное топливо этого уровня характеризуется более низким содержанием серы и полиароматических углеводородов. В результате уменьшается объем выбросов в атмосферу вредных веществ и сажи. Такое топливо сгорает более полно, снижая уровень шума двигателя и предотвращая возникновение коррозийных процессов. Дизельное топливо Евро 4 дополнительно содержит присадки, уменьшающие износ автомобиля. Купить Евро 4 можно для любого современного дизельного автомобиля, если хотите улучшить его работу.

Дизельное топливо Евро 5

В Евросоюзе этот экологический стандарт действует с 2009 года. Поэтому все автомобили, которые изготовлены в европейских странах в течение последних 4 лет работают на дизельном топливе не ниже Евро 5. И грузовые, и легковые автомобили оснащены специальными фильтрами и нейтрализаторами, поэтому использование менее чистого топлива может быстро вывести двигатель из строя.