Топливо дизельное А-0,4 ГОСТ 305-82. 1 страница

Здесь А – арктическое; 0,2 или 0,4 – массовая доля серы, %.

Таблица 4.1

Дизельные топлива

Показатель ГОСТ 305-82 ТУ 38.001355-86 Л З А ДТ УФС Концентрация фактических смол, мг/100 см топлива, не более         Коксуемость 10 % остатка, %, не более 0,20 0,30 0,30 Не регламентируется Коэффициент фильтруемости, не более       То же о 3 Плотность при 20 С, кг/м, не более

Примечание.

Дизельное топливо марок Л, З, А высшего сорта выпускается со следую-

щими показателями: массовая доля серы не более 0,2 %; концентрация факти-

ческих смол не более 25 мг/100 см3 топлива; йодное число не более 5 г йода на

100 г топлива; зольность не более 0,008 %; коксуемость, %, не более, для топ-

лива Л – 0,20, для З и А – 0,30; коэффициент фильтруемости не более 2.

ДТ УФС – дизельное топливо утяжеленного фракционного состава. В от-

личие от стандартного имеет более высокую температуру конца кипения и тем-

пературу перегонки 50 % объема; предназначено для применения в летний пе-

риод при температуре +5°С и выше.

5. Топливо для двигателей газобаллонных автомобилей

5.1. Состав и свойства газообразных топлив

Кроме автомобилей, работающих на жидких топливах (бензине

и дизельном), есть автомобили, двигатели которых работают на газо-

образных топливах. Сырьем для производства газообразных топлив

могут служить горючие природные газы, добываемые из газовых и

нефтяных месторождений. Кроме того, газообразные топлива полу-

чают из промышленных газов при переработке нефти, твердых горю-

чих ископаемых (коксовый газ) и газов, получаемых при переработке

растительных веществ и биомасс, в том числе и городской. Городской

или канализационный газ является продуктом переработки сточных

вод городских канализационных систем.

Основным компонентом этих топлив являются углеводороды с

числом атомов углерода в молекуле от 1 до 4 (табл. 5.1).

Углеводороды с двумя двойными связями (бутадиен) или одной

тройной связью (ацетилен и его производные) в составе газовых ав-

томобильных топлив практически не применяются. В природных га-

зах газовых месторождений и в попутных газах нефтяных месторож-

Октановое число по мо- торному методу по ис- следо- ватель- скому методу Метан СН4 16,04 0,554 -82,1 -161 104,0 --- Этан С2Н6 30,05 1,038 32,3 -94 99,5 116,3 Пропан С3Н8 44,06 1,523 95,7 -44 96,3 111,9 Бутан С4Н10 58,08 2,007 152,8 -0,5 90,1 95,8 Изобутан С4Н10 58,08 2,007 134,0 -10 98,0 102,1 Этилен С2Н4 28,05 0,968   -104 91,0 106,3 Пропилен С3Н6 42,08 1,453 91,6 -47 84,9 102,6 Бутилен С4Н8 56,10 1,937 144,0 -5   91,4 Изобутилен С4Н8 56,10 1,937 143,3 -6 88,0 101,0

дений содержатся предельные углеводороды только парафинового

ряда; олефиновые углеводороды практически отсутствуют.

Природные газы из газовых месторождений почти целиком со-

стоят из метана (С Н4) от 82 до 98 % с небольшой примесью этана

(С2Н6) до 6 %, пропана (С3Н8) до 1,5 % и бутана (С4Н10) до 1 %.

Попутные газы нефтяных месторождений в основном состоят

из метана от 40 до 85 %, а пропан и бутан в больших количествах до

20 % каждый.

Промышленные газы имеют более разнообразный состав. Они

содержат как предельные парафиновые, так и олефиновые углеводоро-

ды. Количество и строение этих углеводородов всецело зависят от сы-

рья и технологического процесса на перерабатывающих предприятиях.

Таблица 5.1

Углеводороды газообразных топлив и их свойства

В зависимости от физических свойств углеводородов газообраз-

ные топлива условно делятся на две группы – сжатые и сжиженные

газы. С учетом этого на автомобилях применяются баллоны и топ-

ливная аппаратура, соответственно, разной конструкции.

Критическая температура (см. табл. 5.1) – это минимальная

температура, выше которой углеводороды при любом давлении не

могут быть переведены в жидкое состояние.

Температура кипения – это температура, при которой давление

пара над плоской поверхностью жидкости становится равным внеш-

нему давлению и начинается кипение. При нормальном атмосферном

давлении (101325 Па, или 760 мм рт. ст.) температура кипения назы-

вается нормальной температурой кипения или точкой кипения.

Сжатые газы – это автомобильные газовые топлива, критическая

температура которых ниже обычных температур эксплуатации авто-

мобилей.

Сжиженные газы (под определенным давлением) – это горю-

чие газы, критическая температура которых выше или равна обыч-

ным температурам эксплуатации автомобилей.

Преимущества газового топлива. Применение газового топлива

на автомобильном транспорте расширяет топливные ресурсы страны.

Газовое топливо особенно выгодно применять в районах добычи и по-

лучения газа, а также в районах пролегания трубопроводов. Это позво-

ляет высвободить часть транспорта от перевозки жидкого топлива, что

сократит затраты на газовое топливо для автомобильного транспорта

более чем в 2 раза. Себестоимость перевозок при работе автомобильно-

го транспорта на газовом топливе будет ниже в сравнении с работой его

на бензине. Эффективность применения газового топлива будет выше

при увеличении масштабов применения и совершенствовании конст-

рукции газобаллонной аппаратуры. Помимо более низкой стоимости

газового топлива в сравнении с жидким автомобиль, работающий на га-

зе, будет обладать рядом других преимуществ.

Прежде всего это топливо более полно сгорает в цилиндрах дви-

гателя, и отработавшие газы намного меньше загрязняют окружаю-

щее пространство ядовитыми и дурнопахнущими веществами. В от-

работавших газах снижается содержание окиси углерода (СО) в 3–4

раза, окислов азота (NO×) в 1,2–2 раза, углеводородов (СН) в 1,1–1,4

раза и в 5–7 раз соединений серы.

Газовое топливо не смывает масло со стенок цилиндров, не раз-

жижает его в картере, не ухудшает условий смазки двигателя. Поэто-

му износы двигателей, работающих на газе, ниже, чем двигателей,

работающих на жидком топливе. Ресурс двигателя, работающего на

газе, увеличивается в 1,25–2,00 раза, в 2–3 раза увеличивается ресурс

свечей зажигания, в 2–4 раза – срок службы масла; одновременно на

30–40 % снижается его расход на угар.

Недостатком газового топлива является необходимость со-

хранить на автомобиле традиционную систему питания двигателя.

Универсальность устраняет простои автомобиля и дает возможность

работать на том или ином виде топлива в зависимости от его наличия.

В то же время универсальность приводит к усложнению и удорожа-

нию конструкции, технического обслуживания, ремонта, кроме того,

вызывает необходимость соблюдать дополнительные меры безопас-

ности. Все это приводит к неполному использованию преимуществ

газового топлива.

Газовая система питания двигателя утяжеляет конструкцию авто-

мобиля. Для заправки газобаллонных автомобилей требуется строи-

тельство дорогих газонаполнительных станций. Пуск двигателя зимой

затруднен из-за более высокой температуры воспламенения топливо-

воздушной смеси, а также меньшей скорости распространения пламе-

ни. В момент пуска усложняется обогащение рабочей смеси.

Мощность конвертированного – универсального двигателя сни-

жается на 3–4 % при работе на сжиженном газе и на 9–15 % при ра-

боте на сжатом газовом топливе. Одновременно возрастает на 8–12 %

средний эксплуатационный расход топлива.

В специально спроектированных двигателях для работы на газо-

вых топливах можно реализовать такие положительные качества газо-

вого топлива, как высокая детонационная стойкость и способность ус-

тойчиво работать на бедных смесях. В таких двигателях представляется

возможным использовать турбонаддув. Литровая мощность таких дви-

гателей может быть увеличена на 15–25 %, а удельный расход топлива

уменьшен на 10–12 % по сравнению с бензиновым прототипом.

5.2. Сжатые газовые топлива

Сжатые газовые автомобильные топлива получают из природ-

ного газа, основным компонентом которого является метан. Метан

наиболее легкий из углеводородов и представляет собой газ без цвета

и запаха. Метан легче воздуха, поэтому при утечках в помещениях

скапливается под потолком, имеет высокую детонационную стой-

кость, равную 104 октановым моторным единицам.

Для создания необходимого запаса сжатые газообразные топли-

ва хранятся на автомобиле в баллонах под давлением до 20 МПа. С

этой же целью используют только высоко – или среднекалорийные

газы. Однако и при этих условиях запас хода автомобиля, работаю-

щего на сжатом газе, не превышает 200–250 км, что в 2 раза ниже,

чем у автомобилей, работающих на бензине. Использование газа под

большим давлением требует применения тяжелых, высокопрочных

баллонов из высококачественных сталей. Масса одного баллона объ-

емом 50 л, в который входит 10 м3 газа при атмосферном давлении,

составляет: из углеродистой стали 70 кг, а из легированной 50 кг. По-

этому полезная грузоподъемность автомобиля снижается на 14–16 %

по сравнению с базовой моделью. Теплотворная способность газо-

воздушной смеси ниже бензовоздушной, из-за чего мощность двига-

теля, работающего на сжатом газе, снижается на 18–20 %.

Эффективность применения газобаллонных автомобилей, рабо-

тающих на сжатом газе, может возрасти в результате применения

двигателей с повышенной степенью сжатия, улучшения наполнения

цилиндров рабочей смесью за счет применения впускного трубопро-

вода увеличенного сечения и без подогрева, а также увеличения про-

ходного сечения впускных клапанов. Масса баллонов может быть

уменьшена за счет применения высококачественных легированных

сталей, титана, легких сплавов и композиционных пластмасс, упро-

ченных оплеткой из высокопрочных материалов.

Деление газов на сжатые и сжиженные условно, так как и сжатые

газы при глубоком охлаждении можно перевести в жидкое состояние.

В начале 80-х годов ХХ века для автомобилей ЗИЛ и ГАЗ были

разработаны и находились в опытной эксплуатации криогенные нако-

пители – 160-литровые топливные баки с вакуумной термоизоляцией,

в которых жидкий метан при температуре –160°С хранился при давле-

нии 0,15 МПа до 5 суток практически без потерь. Эти работы имеют

большое перспективное значение, так как позволяют накопить опыт и

создать производственную базу криогенной техники для последующе-

го использования этого опыта при работе на сжиженном водороде.

Стоимость криогенных топливных баков высокая, почти соиз-

мерима со стоимостью автомобиля. Поэтому для некоторых катего-

рий транспортных средств (автобусов, такси), для которых время сто-

янки с выключенным двигателем ограниченно, можно подобрать та-

кую термоизоляцию, при которой испарение жидкого метана за счет

подвода тепла от окружающей среды будет меньше или соответство-

вать расходу его двигателем.

Такие накопители будут значительно проще, дешевле и надеж-

нее в эксплуатации. Заправка таких автомобилей топливом может

осуществляться периодически перед началом рабочей смены или по

мере необходимости от передвижного заправщика. Применение го-

родских автобусов или сельскохозяйственной техники с такими сис-

темами хранения жидкого метана позволит значительно расширить

область применения природного газа.

Показатели ГОСТ 27577-87 ТУ 51-16.6- А Б Низшая теплота сгорания, МДж/м 32,6-36,0 33,8 33,6 Плотность по отношению к воздуху, кг/м 0,56-0,62 0,586 0,611 Октановое число по моторному методу   103,0 102,3 Концентрация сероводорода, г/м, не более 0,02 0,02 0,02 Концентрация меркаптановой серы, г/м, не более 0,036 0,016 0,016 Масса механических примесей, г/м, не более 0,001 0,001 0,001 Суммарная объемная доля негорючих компонентов, включая кислород, %, не более 7,0 0 – 4 4 – 7 Содержание воды, г/м 0,009 0,009 0,009

5.2.1. Ассортимент природных газовых топлив

ГОСТ 27577–87 регламентирует сжатый топливный природный

газ для газобаллонных автомобилей одного сорта без указания марки

(табл. 5.2). Выпускается также сжатый природный газ марок А и Б по

ТУ 51-16.6–83, предназначенный для применения в качестве топлива

для газобаллонных автомобилей. Содержание метана по объему в га-

зе марки А составляет (95±5) %, а марки Б (90±5) %.

Таблица 5.2

Сжатый природный газ

Избыточное давление сжатого природного газа в момент оконча-

ния заправки баллона должно быть 19,0 – 19,6 МПа. Температура газа,

заправляемого в баллон, должна быть не выше + 40°С при температуре

окружающего воздуха выше +35°С. Температура заправляемого газа

должна быть не более, чем на 5°С выше температуры воздуха.

Давление газа в баллонах определяют после окончания каждой

заправки автомобиля с помощью манометров класса точности не ни-

же 2,5. Температуру сжатого природного газа при заправке опреде-

ляют по требованию потребителя.

Метод измерения количества отпускаемого газа должен обеспе-

чивать измерение с относительной погрешностью не более ± 5 %.

Сжатый природный газ относится к группе веществ, способных

образовывать с воздухом взрывоопасные смеси. Взрывоопасная кон-

центрация воспламенения смеси метана с воздухом (по объему):

нижний предел – 5 %, верхний предел – 15 %.

Параметры Пропан Бутан Бензин Химическая формула С3Н8 С4Н10 среднее С8Н18 Молекулярная масса       о Плотность жидкой фазы при температуре 15 С и атмо- сферном давлении, кг/л 0,51 0,58 0,73 о Температура кипения при атмосферном давлении, С -42 -0,5 не ниже Низшая теплота сгорания, МДж/кг       Пределы воспламеняемости в смеси с воздухом при нормальных атмосферных условиях, % объема:       нижний 2,4 1,8 1,5 верхний 9,5 8,5 6,0 Октановое число       Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, кг 15,8 15,6 14,7

5.3. Сжиженные газовые топлива

Газы, способные к сжижению в условиях реальных температур

эксплуатации автомобилей, получают в процессе прямой перегонки

нефти и в виде побочного продукта при деструктивной переработке

продуктов прямой перегонки. При деструктивной переработке керо-

синовых, газойлевых и соляровых фракций газовая компонента со-

ставляет примерно 30 % от выхода бензина.

К сжиженным газовым автомобильным топливам относятся газы,

имеющие относительно высокую критическую температуру и состоя-

щие в основном из фракций пропана (С3Н8) и бутана (С4Н10) с приме-

сями этилена, пропилена, бутилена. В смесях этих газов в небольших

количествах могут содержаться пропен, бутен, изобутен и изобутан.

При нормальном атмосферном давлении и температуре выше 0°С эти

газы находятся в газообразном состоянии, но при сравнительно не-

большом повышении давления (до 0,8–1,6 МПа) и обычной темпера-

туре они переходят в легкоиспаряющуюся жидкость.

Энергетические качества газовоздушной смеси незначительно

уступают бензовоздушной смеси, поэтому при переводе двигателя с

бензина на газ его мощность снижается, но не более чем на 3–4 %.

Физико-химические свойства основных сжижаемых газов про-

пана, бутана и бензина приведены в табл. 5.3.

Таблица 5.3

Сравнительные характеристики пропана, бутана и бензина

Сжиженные газы обладают большим коэффициентом объемного

расширения. Поэтому для исключения чрезмерного увеличения давле-

ния в топливном баллоне при его заполнении объем паровой подушки

должен быть не менее 10 % от полного объема баллона. Давление на-

сыщенных паров паровой подушки зависит от температуры наружного

воздуха и состава смеси необходимой пропорции, на рис. 5.1 область

возможного давления насыщенных паров ограничена кривыми 1 и 2.

Давление насыщенных паров бутана составляет 0,1 МПа при

0°С и 0,17 МПа при 15°С (кривая 1), а давление насыщенных паров

пропана при этих же температурах соответственно равно 0,56 и 0,9

МПа (кривая 2 рис. 5.1). Давление насыщенных паров смеси этих га-

зов будет лежать между кривыми 1 и 2.

1,6

1,5

1,4

1,3

1,2

1,1

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

Рис. 5.1. Зависимость давления насыщенных паров

пропана и бутана от температуры:

1 – кривая бутана; 2 – кривая пропана

Пропан перестает переходить в газ и остается в жидком состоя-

нии при температуре ниже –42°С, а для бутана эта температура равна

–0,5°С. Поэтому в смеси пропана и бутана, предназначенных для при-

менения в качестве автомобильного топлива в зимних условиях, для

лучшей испаряемости должен преобладать пропан.

Подача сжиженного газа из баллона в смеситель карбюратора

осуществляется под давлением паров газа в паровой подушке. Для

того чтобы газовые баллоны и газовая аппаратура имели небольшую

массу, давление насыщенных паров должно быть минимальным, но

достаточным для надежной подачи топлива. На практике такое дав-

ление должно быть не менее 0,1 МПа. Для запуска холодного двига-

теля парообразное топливо берется из верхней части баллона. После

прогрева двигателя питание переключается на жидкую фазу, и топли-

во подается в редуктор-испаритель. Постоянно работать на паровой

подушке нельзя из-за недостаточной испаряемости топлива даже ле-

том, так как испарение ведет к понижению температуры сжиженного

газа и падению давления в баллоне до уровня, не обеспечивающего

подачу газа в смеситель карбюратора. Кроме того, постоянная работа

на паровой подушке приведет к тому, что пропановая составляющая

газовой смеси будет уменьшаться быстрее, что в конце концов может

привести к тому, что в баллоне останется один бутан.

Эффективным способом повышения удельных показателей дви-

гателей, работающих на сжиженных газах, является непосредствен-

ный впрыск сжиженного газа на впускной клапан или во внутренний

объем цилиндра. Это позволит использовать теплоту испарения сжи-

женного газа для понижения температуры рабочей смеси, для увели-

чения массового заряда цилиндра. Снижение температуры заряда ци-

линдра позволит дополнительно повысить степень сжатия двигателя.

В этом случае литровая мощность может возрасти в среднем на 30 %,

а топливная экономичность на 20 %.

Сжиженный газ обладает способностью растворять жир, масло и

краску, он деформирует резину. Поэтому в трубопроводах низкого

давления резиновые шланги выполнены из бензомаслостойкой рези-

ны или синтетических материалов.

Некоторую опасность представляет собой сжиженный газ, по-

павший на тело человека. Под действием быстроиспаряющегося газа

на теле может возникнуть обморожение.

5.3.1. Ассортимент сжиженных газовых топлив

Для газобаллонных автомобилей, работающих на сжиженном

газе, ГОСТ 20448–80 предусматривает выпуск двух марок газов:

СПБТЗ (смесь пропана и бутана техническая зимняя) и СПБТЛ (смесь

пропана и бутана техническая летняя). По ГОСТ 27578–87 преду-

смотрен выпуск топлива ПА (пропан автомобильный) и ПБА (про-

пан-бутан автомобильный). Компонентный состав этих газовых топ-

лив приведен в табл. 5.4.

Газ марки ПА применяется в зимний период в тех климатических

районах, где температура воздуха опускается ниже -0°С. Рекомендуе-

мый температурный интервал применения ПА – от –20 до –35°С. До-

пускается применение этого газа при температуре не выше +10°С.

Показатель ГОСТ ГОСТ 20448-80 ПА ПБА СПБТЗ СПБТЛ высший сорт первый сорт высший сорт первый сорт Массовая доля компонентов, %:             сумма метана, этана и этилена, не более НР НР     5,5   пропан 90±10 50±10 не менее 75 % не менее 75 % НР НР сумма бутанов и бутиленов, не более НР НР НР НР     сумма непредельных углеводо- родов, не более     НР НР НР НР Объемная доля жидкого остат- о ка при плюс 20 С, % не более НР НР 0,7   1,6   Избыточное давление насы- щенных паров, МПа, при:             о +45 С, не более НР 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 о -20 С НР 0,07 0,16 0,16 НР НР о -35 С 0,07 НР НР НР НР НР Массовая доля серы и серни- стых соединений, % не более 0,01 0,01 0,013 0,015 0,013 0,015 В том числе сероводорода, не более 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003

Газ марки ПБА применяется во всех климатических зонах при