Самовоспламеняемость дизельного топлива и сгорание смеси
Под самовоспламеняемостью дизельного топлива понимают его способность воспламеняться без постороннего источника зажигания.
Распыленное топливо, поступающее в цилиндр, воспламеняется за счет теплоты от сжатия воздуха в цилиндре. Но от момента поступления первых капель топлива до их воспламенения проходит некоторое время, называемое периодом задержки самовоспламенения. За этот период топливо проходит подготовку к воспламенению: происходит его испарение и нагрев. Чем больше этот период, тем больше за это время в цилиндр поступит топлива, и воспламенение охватывает сразу большой объем топлива. Вследствие этого значительно повышается давление в цилиндре и нагрузки на детали. Двигатель работает жестко. Принято считать, что если давление увеличивается более чем на 0,6 МПа (6 кг/см2 ) на каждый градус поворота коленчатого вала, то работа двигателя считается жесткой.
С другой стороны, если период задержки воспламенения очень маленький, то работа двигателя будет мягкой, но при этом снижается полнота сгорания, увеличивается расход топлива, дымность отработанных газов и нагарообразование.
Склонность дизельного топлива к самовоспламенению оценивается цетановым числом ( ЦЧ ). Его численное значение зависит от химического состава топлива. Если ЦЧ топлива выше, то у него меньше период задержки самовоспламенения, легче запускается двигатель, обеспечивается более мягкая его работа. И наоборот, если ЦЧ низкое, то период задержки самовоспламенения его большой, и работа двигателя будет жесткой.
Для определения ЦЧ топлива проводят сравнение работы двигателя на нем и на смеси двух эталонов: цетана и альфаметилнафталина. Цетан имеет очень малый период задержки самовоспламенения и его ЦЧ принимается за 100; альфаметилнафталин имеет большой период задержки самовоспламенения и его ЦЧ принимается за 0. Цетановое число испытуемого топлива численно равно процентному содержанию ( по объему ) цетана в такой его смеси с альфаметилнафталином, которое по характеру сгорания (самовоспламенению) равноценна испытуемому топливу.
Испытания топлива для определения ЦЧ проводят на одноцилиндровых моторных установках типа ИТ 9 методом совпадения вспышек. Сначала пускают двигатель установки и устанавливают стандартный режим работы, после чего переводят двигатель на испытуемое топливо. Изменяя степень сжатия, добиваются начала самовоспламенения точно в ВМТ. Затем подбирают такую смесь цетана с альфаметилнафталином, чтобы она самовоспламенялась также в ВМТ. Процентное содержание цетана в такой смеси дает ЦЧ топлива.
Оптимальным ЦЧ дизельных топлив является 45..50 единиц.
При этом летом можно успешно пользоваться топливом с ЦЧ равным 40, а зимой, для обеспечения запуска холодных двигателей, требуется ЦЧ более 45 единиц. В то же время топлива с температурой застывания ниже –45 0С характеризуются ЦЧ, равным примерно 40.