Динамическая вязкость измеряется величиной силы внутреннего трения.

Динамическую вязкость в 1П имеет такая жидкость, у которой между двумя бесконечно тонкими слоями площадью 1 см, находящимися друг от друга на расстоянии 1 см и перемещающимися с относительной скоростью 1 см/с, возникает сила, равная 1 дине.

От вязкости топлива зависит качество его распыла в цилиндре Дизельного двигателя, дальнобойность струи, четкость начала и конца подачи топлива форсункой. Высокая вязкость топлива приводит к затруднениям при фильтрации, к перебоям подачи топлива насосом, ухудшению распиливания и неполному сгоранию.

Крупные частицы топлива не успевают испариться, поэтому сгорание протекает плохо с образованием большого количества нагара дымного выпуска.

Отрицательно сказывается на работе двигателя и топливо со слишком малой вязкостью. В этом случае нарушается дозировка топлива вследствие его просачивания между плунжером и гильвой насоса высокого давления. Происходит также подтекание топлива через распиливающие отверстия форсунок, и как следствие закоксовывание их. Кроме того, при слишком малой вязкости топлива дальнобойность его струи оказывается недостаточной вследствие чрезмерного распыливания. Поэтому топливо в основном сосредоточивается и сгорает вокруг форсунки вместо равномерного распределения по всей камере сгорания. Недостаточная вязкость приводит к неоднородности рабочей смеси, ухудшению процесса сгорания и перегреву форсунок. Вязкость дизельного топлива и регламентируется как максимальная, так и минимальная. Чем ниже температура, при которой предполагается использовать топливо, тем меньше должна быть вязкость. И Подача к цилиндрам двигателя дизельного топлива при определенных условиях может быть прекращена и без потери текучести. Это может произойти вследствие закупоривания фильтрующих элементов образовавшимися в топливе микрокристаллами парафина или льда. Такая неисправность наиболее вероятна при пуске холодных двигателей, когда подкапотный воздух еще не прогрелся.

Склонность дизельного топлива к образованию микрокристаллов парафина, церезина (высокоплавкие углеводороды) и льда характеризуется температурой помутнения.

Температура помутнения дизельного топлива — это та температура, при охлаждении до которой оно теряет свою прозрачность вследствие выделившихся Микрокристаллов парафина, церезина или льда.

Застывание топлива наступает при дальнейшем понижении температуры на 5—15 °С после его помутнения. При этом из жидкой фазы топлива выпадают твердые парафины и церезины, образуя пространственную кристаллическую решетку, вследствие чего топливо теряет подвижность.

Застывание топлива практически означает невозможность его использования при данной температуре не только для питания двигателя, но и для перекачивания из одного резервуара в другой. Потеря подвижности дизельного топлива характеризуется температурой застывания. Она зависит от состава топлива и от содержания в нем парафиновых углеводородов с большой молекулярной массой.

Температурой застывания называется температура, при которой Дизельное топливо загустевает настолько, что уровень его остается неподвижным в течение 1 мин при наклоне стандартной пробирки с топливом на 45°.

Температура застывания является важнейшим показателем дизельного топлива и определяет возможность его использования при Данной температуре воздуха. Температура застывания установлена, например, для топлив: ДЛ — минус 10°, ДЗ — минус 45° С и ДА — минус 130е С. Минимальная температура воздуха должна быть на 10—; 15° С выше температуры застывания топлива.

Вода в дизельном топливе может послужить причиной нарушения его подачи в цилиндры двигателя при низкой температуре. При плюсовых температурах вода с топливом образует эмульсию, разрушающую фильтрующие элементы фильтров тонкой очистки, а при отрицательной температуре она превращается в кристаллы льда, которые закупоривают топливные фильтры.

Присутствие воды в дизельном топливе нежелательно, особенно в зимнее время.

Определение воды в дизельном топливе может быть качественным и количественным. Качественное определение заключается в охлаждении топлива до —5 °С и проверке его на помутнение вследствие выделения кристаллов льда.

ГОСТами на дизельное топливо для автомобилей не допускается присутствие в нем воды.

Механические примеси могут попасть в дизельное топливо при небрежном его хранении, транспортировании и заправке автомобилей. При этом наиболее опасны механические примеси в виде песка и глинозема, так как, попадая на стенки трущихся деталей, они образуют на них риски, царапины и подвергают ускоренному износу. Самым чувствительным к воздействию механических примесей узлом является плунжерная пара насоса высокого давления, у которой зазор между плунжером и гильзой 0,002—0,003 мм (в 10—15 раз меньше толщины человеческого волоса). Большой вред механические примеси могут нанести и форсунке, вызывая засорение ее сопел (имеющих диаметр сотые доли миллиметра), из-за чего может произойти прекращение подачп топлива и даже обрыв форсунки. Механические примеси засоряют также топливные фильтры, в результате чего затрудняется подача топлива.

Применение дизельного топлива, загрязненного механическими примесями, вызывает необходимость в частом обслуживании, ремонте и замене агрегатов топливной аппаратуры (фильтров, насосов низкого и высокого давления, насосов-форсунок и форсунок).

Чтобы избежать вредных последствий от влияния механических примесей, необходимо соблюдать меры, исключающие возможность засорения дизельного топлива, а также производить его отстой перед заправкой автомобилей.

Стандартами на дизельное топливо механические примеси в нем не допускаются.

Фракционный состав характеризует испаряемость дизельного топлива. У дизельных двигателей смесеобразование происходит за 20— 40° поворота коленчатого вала и составляет всего лишь 0,001-— 0,004 с, т. е. примерно в 10—15 раз меньше, чем у карбюраторных двигателей. Несмотря на то, что температура воздуха в цилиндрах работающего двигателя в начале впрыска достаточно высокая и равна примерно 550—650 °С (при давлении 30—40 кгс/см2, при таком ограниченном времени однородная качественная рабочая смесь может быть получена только при достаточно хорошем распиливании и испаряемости топлива.

Применение дизельного топлива с утяжеленным фракционным составом вследствие плохой его испаряемости приводит к несвоевременному воспламенению и плохому сгоранию, дымному выпуску, смыванию масла со стенок цилиндров, повышенному износу, увеличению отложений, ухудшению топливной экономичности.

Однако нельзя применять дизельное топливо со слишком облегченным фракционным составом, которое состояло бы из углеводородов, плохо самовоспламеняющихся, затрудняющих пуск двигателя, создающих жесткую работу двигателя. Поэтому дизельное топливо должно иметь вполне определенный фракционный состав.

Самовоенламеняемоетью называется способность дизельного топлива воспламеняться без источника зажигания. Самовоспламеняемость топлива оценивается цетановым числом и от нее зависит протекание процесса сгорания топлива в цилиндрах двигателя. Для нормальной работы двигателя необходимо, чтобы топливо самовоспламенялось в определенный момент и в дальнейшем энергично сгорало, вызывая интенсивное, по достаточно плавное нарастание давления, не превышающее 4—6 кгс/см2 на один градус поворота коленчатого вала. В этом случае будет так называемая мягкая работа двигателя, т. е не будет перегрузки его деталей, будет развиваться максимальная мощность и обеспечиваться необходимая топливная экономичность.

Если же топливо самовоспламеняется несвоевременно, а с запаздыванием, то это приводит к жесткой работе двигателя, напоминающей работу карбюраторного двигателя с детонацией. При жесткой работе дизельного двигателя его детали работают с перегрузкой, что приводит к ускоренному их износу и даже поломкам, перерасходу топлива, дымному выпуску и снижению мощности.

При мягкой работе двигателя к началу самовоспламенения в цилиндре находится меньше топлива, чем при жесткой работе. Поэтому нарастание давления после воспламенения будет значительно более резким при большей задержке воспламенения, что и вызывает работу двигателя со стуками. Несмотря на более высокое максимальное давление, при жесткой работе двигателя мощность не увеличивается, гак как индикаторное давление при этом снижается по сравнению с нормальной (мягкой) работой двигателя в первый период самовоспламенения (в конце такта сжатия) и на большей части такта расширения (рабочего хода).

Таким образом, продолжительность периода задержки воспламенения существенно влияет на работу двигателя. При одинаковых двигателях п одинаковых условиях их работы период задержки воспламенения, а следовательно, мягкая или жесткая их работа зависят от самовоспламеняемости топлива, количественно оцениваемой цетановым число м. Цетаповое число дизельного топлива определяют методом сравнения работы стандартного одноцилиндрового двигателя на испытуемом топливе и эталонных смесях.

Эталонную смесь составляют из двух углеводородов, один из которых легко воспламеняется, а второй плохо. В качестве легко воспламеняющегося компонента берут цетан (С16 Н34), являющийся представителем парафиновых углеводородов; его цетановое число принимают за 100. В качестве трудновоспламеняющегося компонента берут а-метилпафталин (С10Н; СН3), являющийся представителем ароматических углеводородов; цетановоо число ос-метилнафта-лина принимают за 0.

Цетановым числом топлива называется показатель его самовоспламеняемости, численно равный процентному (по объему) содержанию цетана в такой его смеси с а-метилнафталином, которая равноценна данному топливу по самовоспламеняемости при испытании в стандартном двигателе.

При работе на испытуемом топливе с углом опережения впрыска 13° подбирается такая степень сжатия, при которой топливо воспламеняется, когда поршень находится в в. м. т. Это фиксируется вспышкой неоновой лампы. Затем при тех же степени сжатия и угле опережения впрыска подбирают эталонное топливо, которое также воспламеняется при положении поршня в в. м. т.

Цетановые числа дизельных топлив зависят от их углеводородного состава, структуры и молекулярной массы. Наиболее высокие цетановые числа у парафиновых углеводородов, более низкие у нафтеновых и самые низкие у ароматических. Однако парафиновые, особенно высокомолекулярные, углеводороды обладают высокими температурами помутнения и застывания, что ограничивает их содержание в дизельном топливе.

Нафтеновые углеводороды являются хорошим компонентом дизельных топлив; они имеют удовлетворительные цетановые числа и температуры застывания. Изомерные углеводороды имеют более низкое цетановое число, чем соответствующие им углеводороды того же ряда нормальной структуры.

Из-за недостаточного цетанового числа в дизельном топливе допускается лишь небольшое количество углеводородов ароматического ряда, хотя они и имеют низкую температуру застывания.

С облегчением фракционного состава дизельных топлив прямой перегонки, как правило, снижаются цетановые числа и, следовательно, ухудшается их самовоспламеняемость.

Дизельным топливом прямой перегонки по эксплуатационным качествам уступают топлива каталитического крекинга и еще в большей мере термического крекинга.

От величины цетанового числа зависят пусковые свойства дизельного топлива. При одинаковом фракционном составе у топлива с более высоким цетановым числом лучшая самовоспламеняемость и двигатель на нем легче пускается. Для облегчения пуска в зимнее время в воздушный патрубок дизельного двигателя вводят пять—восемь капель серного эфира, обладающего высокой самовоспламеняемостью и испаряемостью.

Цетановое число дизельного топлива может быть повышено с помощью высокоцетановых компонентов или специальных присадок. В качестве присадки допускается добавка изопропилнитрата в количестве не более 1%. Однако для современных автомобильных дизельных двигателей нецелесообразно применение топлива с цета-новыми числами, превышающими 50 ед., так как это экономически не оправдывается. Более того, если топливо имеет чрезмерно высокое цетановое число, то первые его порции, попав в цилиндр, тут же воспламеняются и большая его часть впрыскивается не в воздух, а в продукты сгорания, не перемешавшись с еще неизрасходованным воздухом. Поэтому происходит неполное сгорание, дымный выпуск, снижение мощности и ухудшается экономичность.

К числу других факторов (кроме свойств топлива), влияющих на жесткость работы дизельного двигателя, относятся его конструктивные данные и условия работы. Появлению стуков при работе дизельного двигателя способствуют увеличение угла опережения впрыска, снижение частоты вращения коленчатого вала, степени сжатия, температурного режима двигателя, температуры засасываемого воздуха. Жесткая работа дизельного двигателя так же нежелательна, как и работа карбюраторного двигателя с детонацией.

Свойства дизельных топлив, влияющие на интенсивность износа деталей двигателя, затраты на его ремонт и техническое обслуживание

Интенсивность износа деталей двигателя и связанпые с этпм ватраты зависят от коррозионных свойств топлива, самовоспламе-няемости и наличия в нем механических примесей, а ватраты на техническое обслуживание ивдхеняются также от свойств топлива, влияющих на отложения и нагар.

В зависимости от качества топлива интенсивность износа деталей двигателя может возрастать более чем в 2 раза и в таком же соотношении могут изменяться удельные затраты на ремонт на единицу пробега.

Из-за недостаточного качества топлива увеличиваются затраты на техническое обслуживание двигателя, так как появляется необходимость в проведении дополнительных работ или же их приходится выполнять через более короткие межосмотровые пробеги. Кроме увеличения затрат на ремонт и техническое обслуживание двигателя, автотранспортное предприятие терпит убытки от простоев автомобилей во время ожидания или нахождения в ремонте п техническом обслуживании.

Общее содержание серы в дизельном топливе по ГОСТ 4749—73 допускается не более 0,2%, по ГОСТ 305—73 в топливе подгруппы 1 — не более 0,2%, а подгруппы 2 у марок JI, 3 и ЗС — 0 21 — 0,50% и марки А — 0,21—0,4%. Количество меркаптановой серы не должно превышать 0,01% в дизельном топливе любой марки. Присутствие элементарной серы и сероводорода проверяется испытанием па медной пластинке.

Кислотность характеризует содержание в дизельном топливе кислых соединений.