Нейтрализация выпускных газов

Снижения уровня выбросов токсичных веществ с выпускными газами двигателей можно достичь такими способами:

1. Правильной организацией рабочего процесса, в первую очередь, процессов смесеобразования и сгорания.

2. Оснащение двигателя системами нейтрализации выпускных газов.

3. Применением топлив, в продуктах сгорания которых находится минимальное количество токсичных веществ.

Способы влияния на рабочий процесс, которые применяются в данное время, приводят чаще всего к снижению мощности двигателей и увеличению расхода топлива.

 

 

Лекция №7

Сжатый обзор развития электрооборудование автомобилей

Электрооборудование современного автомобиля - сложная система, что обеспечивает автоматизацию рабочих процессов, экономию топлива, безопасность движения и улучшение условий труда водителя.

Электронные приборы на автомобиле применяются в настоящее время, как для замены электромеханических Электронные приборы на автомобиле применяются в настоящее время, как для замены электромеханических систем, так и для создания принципиально новых систем автомобильной тематики.

Широкое распространение получили электронные системы зажжения, что обеспечивают более надежную работу двигателя и экономию топлива, снижают токсичность газов, что отработали.

Все увеличивающее количество и мощность потребителей электрической энергии на автомобилях привели к использованию високобежних синхронных генераторов переменного тока с электронными регуляторами напряжения.

Внедряются автоматические системы управления главным освещением, скоростью движения, устройствами предупреждения водителя об опасности или близости препятствий, что существенно повышает безопасность движения.

В настоящее время на некоторых автомобилях устанавливается до 35 индикаторов, наблюдение за который затрудняет работу водителя. Применение электронных систем отображения информации, создания приборов, что интегрируют, что обеспечивают приоритетность информации, что поступает, повышает эффективность ее использования водителем.

Электронные системы используются также для диагностики технического состояния узлов и агрегатов автомобиля и могут не только указывать на неисправность, но и давать водителю рекомендации о целесообразных действиях.

Большое распространение получают микропроцессорные системы управления двигателем (подачей топлива, зажжением, трансмиссией, стабилизацией скорости движения, антиблокировочными устройствами)

Разработана програмно-следящаяа система, что оповещает водителя о маршруте прохождения.

Условия эксплуатации электронных систем на автомобиле жестче, чем в других областях применения электроники. Они определяются большим диапазоном изменения температуры электронных приборов на автомобиле (-60... +150 0С), значительной влажностью, пылью, грязью, вибрацией, ускорением при разгоне. Напряжение в бортовой сети изменчиво. При отсутствии контакта или электролита в аккумуляторной батарее напряжение бортовой сети может достигать 75 В. При пуске же двигателя в холодных условиях, оно падает до 3,5...6 В. При неправильном подключении аккумуляторной батареи изменяется полярность напряжения, что может привести к выходу из строя электронных приборов. В бортовой сети возникают импульсы перенапряжения до 300 В. Негативно действуют на работу электронных приборов магнитные поля, которые возникают внутри автомобиля и на городских улицах, поэтому к разработке электронных устройств автомобиля предъявляются высокие требования.

Впервые электрическая энергия была использована в двигателях внутреннего сгорания в 1860 г. для воспаления горючей смеси. Высокое напряжение для образования электрической искры создавали с помощью самой простой индукционной катушки, что поставлялась от гальванических элементов. Однако через свое несовершенство система не получила распространения.

В 80-х годах XIX век был использован зажжение низковольтного магнета. ЕРС подводилась до двух электродов, расположенных в цилиндре двигателя. В необходимый момент один из электродов отодвигался от неподвижного электрода, и через отверстие, что образовалось, проскакивала искра низкого напряжения, что зажигало рабочую смесь. Всевозможные конструктивные затруднения привели к тому, что такая система «на отрыв» не нашла значительного распространения.

В 1901-1907 годах было создано магнето высокого напряжения, что повсеместно использовалось на автомобилях до 1920-1930 лет, то есть к применению аккумуляторных батарей. Начиная с 30-х годов, магнето используется редко и применяется только на машинах специального назначения. Широкое распространение получила классическая система зажжения.

Последующее развитие двигателестроение привело к разработке новых систем зажжения, потому что классическая система батарейного зажжения не удовлетворяла предъявленным требованиям. Больше всего перспективные в данный момент электронные, бесконтактные и микропроцессорные системы.

Развитие полупроводниковой техники позволило использовать на автомобилях генераторы переменного тока с полупроводниковыми вмонтированными выпрямителями и транзисторными регуляторами напряжения. Генераторные установки развиваются по пути роста их мощности в связи с увеличением количества и мощности потребителей электрической энергии, срока службы и повышения удельных показателей использования активных материалов.

Бензиновые двигатели с небольшим рабочим объемом и низкой степенью сжатия без больших затруднений могли запускать с помощью рукоятки. С 1925 года на автомобилях начали устанавливать систему пуска, что состояла из аккумуляторной батареи, электростартера и коммутационной аппаратуры. Мощность стартера достигла приблизительно 0,5 кВт, что затрудняло пуск холодного двигателя. Номинальные напряжения системы электрооборудование составляли 6 В. Значний шаг вперед в развитии электрооборудование был сделан при внедрении напряжения системы электрооборудование автомобилей 12 В. Це позволило без увеличения габаритных размеров повысить мощность стартеров до 1 кВт и, таким образом, значительно улучшить пуск. В настоящее время мощность стартеров большегрузных автомобилей составляет 10...15 кВт, а емкость аккумуляторных батарей – 200... 240 А*г.

Для освещения применялись свечи, керасиновые лампы, а затем ацетиленовые фары. С повышением скоростей движения автомобилей возникла необходимость в улучшении освещения, и начиная с 1911 года стали появляться фары с лампами накаливания.

.Збільшення автомобильного парка затребовало разработки новых систем освещения. Разработанные и внедренные четырёхфарные и автоматически регулируемые системы освещения, противотуманные фары, галогенные лампы. В системах освещения перспективно используются полупроводниковые осветительные элементы, светоотводи.

Для контроля состояния и работоспособности агрегатов и систем автомобилей и тракторов применяются контрольно-измерительные приборы, который облегчает работу водителя, контролируют состояние и работоспособность агрегатов и систем.

Развитие и усовершенствование электрооборудование автомобиля в настоящее время направлен на решение вопросов повышения топливной экономичности, снижения токсичности газов, что отработали, повышение безопасности движения, создания диагностической бортовой аппаратуры.

Историю развития электронных устройств (ЭП), используемых на автомобильном транспорте, условно можно представить в виде нескольких этапов.

Первый этап (до 1950 года). Основу элементной базы ЭП этого этапа составляли электронные лампы из свойственной им повышенной чувствительностью к вибрациям и ударам, со значительными габаритными размерами и необходимостью дополнительного питания. Условия работы узлов и агрегатов автомобилей ставили препятствия внедрению электронных устройств того времени. Однако, широкое распространение получили автомобильные радиоприемники и радиостанции служебной связи.

Второй этап (в 1950-1980 г.) - этап интенсивной разработки ЭП для автомобилей. Он связан, в первую очередь, с изобретением и широким распространением полупроводниковой элементной базы. В этот период были разработаны и внедренные полупроводниковые выпрямители для автомобильных генераторов, электронные регуляторы напряжения. Появились электронные системы зажжения.

В этот период разрабатываются и внедряются устройства для автоматизации управления автомобилем, увеличивается роль и качество информации водителя о работе отдельных узлов и систем, используются антиблокировочные электронные устройства. Создаются устройства для автоматической поддержки скорости автомобиля.

Третий этап (в 1980-1990 г.) характеризуется, в первую очередь, внедрением электронно-вычислительной техники. На изменение одиночным устройствам пришли МИКРОЭВМ и микропроцессоры.

Четвертый этап (в 1990 - 2000 г.). Появляются комплексные системы управления силовым агрегатом, информационно-диагностические центры, мультиплексные системы связи, системы предупреждения столкновений, навигационные системы, системы обеспечения максимального комфорта для водителя, снижения токсичности.

Электрооборудование современного автомобиля в зависимости от функциональных связей и целевого назначения можно разделить на такие системы:

1) электроснабжение, что обеспечивает электроэнергией всех потребителей;

2) пуска, что осуществляет пуск двигателя внутреннего сгорания автомобиля;

3) зажжение, что обеспечивает воспаление рабочей смеси двигателя;

4) освещение и сигнализации, что создает возможность эксплуатации автомобиля в ночное время и повышает безопасность движения;

5) контрольно-измерительных приборов, информации и диагностики;

6) автоматического управления двигателем и трансмиссией, что обеспечивает экономию топлива, уменьшения токсичности газов, повышения стабильности и надежности работы двигателя и трансмиссии;

7) комфортного оборудования (стеклоочистители, отопители, кондиционеры).

РАЗДЕЛ 1. Системы электроснабжения автомобилей

Система электроснабжения предназначена для питания электрической энергией всех потребителей автомобиля. Она есть из себя совокупность систем генерирования и распределения электроэнергии

Система генерирования электроэнергии содержит в себе источники электроэнергии, устройства регуляции напряжения, защите бортовой украшай узором, управления и контроля, что обеспечивают производство электроэнергии и поддержки ее характеристик в заданных границах на всех режимах работы системы. Система распределения электроэнергии состоит из устройств, которые передают электроэнергию от системы генерирования к потребителям.

Основные элементы системы электроснабжения - генератор, аккумуляторная батарея, регулятор напряжения, и устройства защиты.

Систему электроснабжения выполняют на постоянном токе и, как правило, по однопроводной схеме. Вторым токопроводом в этом случае служат металлические части автомобиля.

Применение однопроводной системы по сравнению с двухпроводной позволяет уменьшить затрату проводов и падений напряжения в линиях. К изъянам однопроводной схемы можно отнести повышенную вероятность коротких замыканий.

1.1 Уклад свинцовых аккумуляторных батарей

Аккумуляторная батарея на автомобиле используется для питания электрического стартера при пуске двигателя внутреннего сгорания, для снабжения энергией потребителей при нетрудящемся двигателе и при работе его на небольшой частоте вращения, а также для общего с генераторной установкой питания потребителей в случае, когда их мощность превышает мощность генератора.

Аккумулятор представляет собой уклад, что превратит электрическую энергию в химическую при заряде и химическую в электрическую при разряде.

По типу применяемого электролита аккумуляторы подразделяются на кислотные и щелочные.

В качестве стартерных аккумуляторных батарей наибольшее распространение получили кислотно-свинцовые, что владеют целым рядом преимуществ перед щелочными аккумуляторами (более большой ККД, ЕРС, ровное 2 В, малое внутреннее сопротивление).

Аккумуляторная батарея - это совокупность последовательно соединенных аккумуляторов (рисунок 1.1).

 

Рисунок 1.1. Стартерна аккумуляторная батарея: I- крышка; 2 -межелементная перемычка; 3 - моноблок; 4 - ребра; 5 - полублок негативных электродов; 6 - сепаратор; 7- полублок позитивных электродов; 8 - предохранительный щиток

 

Аккумуляторная батарея состоит из моноблока, изготовленного из эбонита, полиетилена или других пластмасс и разделенного на ячейки по числу аккумуляторов, в которых содержатся блоки пластин. Hа дни каждой ячейки выполненные ребра, на которые устанавливаются блоки пластин в сборе с сепаратором. В пространстве между ребрами накапливается шлам (активная масса пластин), что на время попереджнее замыкание разноименных пластин. Пластины складываются с peшетки и пористой активной массы, что заполняет ячейке. Для увеличения емкости и уменьшения внутреннего сопротивления в каждом блоке устанавливаются несколько пластин, соединенных между собой.

Количество позитивных пластин в блоке каждого аккумулятора на единицу меньше, чем негативных. Размещение позитивных, пластин между негативными обеспечу равномерную работу обеих сторон позитивных пластин, что уменьшает коробление позитивных пластин и препятствует выпадению активной массы.

Негативные пластины изготовляют более тоньшими, чем позитивные, потому что губчатий свинец, что является основой активной массы, - красивый проводник большой прочности, меньше поддается коррозии. Кроме того, крайние негативные пластины работают только одной стороной. Позитивные и негативные пластины разделены сепараторами, которые исключают замыкание пластин между собой.

Сепараторы - пористые изоляционные прокладки из микропористого эбонита-мипора, стекловолокна и других материалов. Поры в сепараторах позволяют электролиту свободно проникать в активную массу пластин.

1.2 Назначение автомобильных генераторов и требования к ним

Генератор - основной источник электрической энергии на автомобиле, что обеспечивает питание потребителей и заряд аккумуляторной батареи при работе двигателя.

К генераторам относятся такие требования: долговечность и надежность в эксплуатации, малые габаритные размеры, масса и стоимость; большая энергетическая мощность; возможность обеспечения заряда аккумуляторных батарей при малой частоте вращения коленного вала двигателя в режиме холостого хода.

Долгое время применялся генератор постоянного тока. В таком генераторе напряжение снимается из оборотного якоря, а выпрямление осуществляется коллектором, что связано с искрением и сносом коллектора и щеток.

1.3 Уклад автомобильного генератора переменного тока

Генератор переменного тока представляет собой трехфазную синхронную электрическую машину, что состоит из двух основных частей - статора и ротора (рисунок 1.5). Статор состоит из кольцевидного сердечника, набранного из тонких листов электротехнической стали. Внутренняя поверхность статора имеет пазы, в которых вмещаются катушки статорной обмотки.

Обмотка статора - трехфазная и обычно соединяется за схемой «звезда». Концы фаз выводятся на выпрямительный уклад, размещенный внутри корпуса генератора. Ротор служит для образования магнитного потока и состоит из двух половин, закрепленных на валы клювовидними полюсами, между которыми находится цилиндровая обмотка возбуждения. Концы обмотки возбуждения припаяны к контактным перстенькам, расположенным на валы ротора. Клювовидна конструкция полюсов ротора позволяет применить простую обмотку возбуждения и получить при вращении ротора синусоидный магнитный поток. Магнитный поток отдельных полюсов, замыкаючись через сердечник ротора, образует полный магнитный поток генератора, ровный сумме магнитных потоков всех полюсов одинаковой полярности.

 

 

Рисунок. 1.5. Схема генератора переменного тока: 1 -обмотка возбуждение; 2 - клювовидные полюса, 3 - контактные перстеньки; 4 – щёткоудерживатнль, 5 – статор, 6 - трехфазная обмотка статора, 7 - крышка со стороны повода, 8 – шкив, 9 – вентилятор, 10 - крышка со стороны контактных перстеньков

 

 

РАЗДЕЛ 2. СИСТЕМА ЗАЖЖЕНИЯ

2.1 Назначение, классификация и требования к системам зажжения

Система зажжения предназначена для воспаления рабочей смеси в цилиндрах двигателя в соответствии с порядком работы цилиндров. Источником зажжения смеси служит искровой электрический разряд, что возникает между электродами свечи под воздействием импульса высокого напряжения.

К современным системам зажжения подаются такие требования:

- достаточное вторичное напряжение и энергия искрового разряда для воспаления смеси на всех режимах работы двигателя;

- опережение воспаления смеси в цилиндре момента прихода поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ);

- обеспечение топливной экономичности автомобильных двигателя, что связано с необходимостью работы на обедненных рабочих смесях. Надежное воспаление обедненных смесей зависит от увеличения искрового промежутка свечи, что нуждается в последующем повышении напряжения, что развивается катушкой зажжения, и энергии искрового разряда;

- стойкое искрообразование в разнообразных условиях при загрязненных свечах, колебаниях напряжения питания, резких изменениях температуры;

- достаточное повторное напряжение при экранизации систем зажжения;

- стойкая работа при значительных механических нагрузках и вибрации;

- минимально возможный потребляемый ток;

- минимальные размеры и масса аппаратов;

- простота обслуживания аппаратов зажжения;

- минимальные стоимость и трудоемкость их изготовление, технологичность конструкции и связку с их массовым пуском.

Системы зажжения классифицируют таким способом: по средству получения высокого напряжения для зажжения рабочей смеси - системы зажжения от магнета и батарейного зажжения;

- по типу накопителя - систем зажжения с накоплением энергии в индуктивности и емкости;

- по средству коммутации тока в первичной обмотке катушки зажжения - контактно-батарейные, контактно-транзисторные, контактно-тиристорные, бесконтактные транзисторные и тиристорные системы зажжения;

- по признакам нормирования времени накопления энергии - системы с ненормируемым и нормируемым временем накопления энергии в катушке зажжения.

Система зажжения от магнета - это генератор переменного тока с оборотными постоянными магнитами, в котором они конструктивно объединены с индуктивной катушкой и переривачем-распределителем. Зажжение от магнета используется на тракторах и дорожных машинах, в которых отсутствующая аккумуляторная батарея.

В системах батарейного зажжения постоянный ток низкого напряжения (12, 24В) превращается в импульсы высокого напряжения. В качестве источника электрической энергии в таких системах применяется аккумуляторная батарея или генератор.

Системой с накоплением энергии в индуктивности называется система, в которой энергия, необходимая для создания высокого напряжения, аккумулируется в индуктивность первичной обмотки катушки зажжения.

В системах с накоплением энергии в емкости энергия для искрового разряда накапливается в конденсаторе, а в качестве элемента, что коммутует, обычно используется тиристор (тиристорная система зажжения). В этих системах катушка служит только для превращения напряжения.

В системах с ненормируемым временем накопления энергии время накопления энергии определяется параметрами сигнала датчика и зависит от частоты вращения коленного вала двигателя (угол замкнутого состояния контактов или время прохождения тока через катушку зажжения).

В системах с нормируемым временем накопления энергии время накопления энергии незначительно зависит от частоты вращения коленного вала двигателя.

 

Раздел 3. СИСТЕМА ПУСКА

3.1 Назначение и требования к системам пуска двигателя

Для запуска ДВЗ необходимо предоставить коленному валу вращения из определенной (пусковой) частотой, при которой обеспечивается нормальное протекание процессовсмесеобразования, воспаления и горения топлива. Пусковая частота вращения карбюраторных двигателей составляет 40... 50 мин-1. У дизелей частота вращения коленного вала должна быть не менее 100... 150 мин-1, потому что при более медленном вращении сжатый воздух не нагревается к необходимой температуре.

При пуске необходимо перебороть момент сопротивления на трение, момент, создаваемый при сжатии рабочей смеси в цилиндрах, и момент инерции оборотных частей двигателя.

Момент, что крутит, что развивается стартером, зависит от мощности и конструкции двигателя, числа цилиндров, степени сжатия, вязкости смазывала и частоты вращения двигателя стартера. Момент сопротивления зависит от окружающей температуры. Изменение температуры влияет на физико-механические свойства материалов (топлива, масла, охлаждающей жидкости). Наибольших трудностей вызывает пуск двигателя при низких температурах в результате повышения вязкости масла и топлива, снижение его випариваемости. Ухудшения условий для воспаления и сгорания топливно-воздушной смеси, а также характеристик системы зажжения обусловлено спадением напряжения на зажимах аккумуляторной батареи при работе ее в стартерном режиме.

Электрический стартер - машина кратковременного действия. Длительность пуска карбюраторного двигателя составляет 10 с, дизеля - 15. В связи с этим тепловые и электромагнитные нагрузки, которые допускаются для стартера, значительно выше (в 2 раза), чем для машин, которые работают в длительном режиме. Стартер повинный владеть большим моментом, что крутит, для преодоления момента сопротивления двигателя поэтому применяется электродвигатель с последовательным возбуждением. При запуске он развивает больший момент, что крутит, на валу якоря, чем двигатель с ровнобежным возбуждением. Вместе с тем, электродвигатель с последовательным возбуждением при неженатом ходу увеличивает частоту вращения ротора теоретически к бесконечности. Практически рост частоты вращения ротора в этом случае ограничивается наличием механических потерь на трение в подшипниках, щеток на коллекторе и все такое.

В стартерах большой мощности ККД выше, потери на трение относительно меньше, поэтому частота вращения ротора значительно растет. Потому что диаметр якоря стартера большой мощности также большой, то создается опасность "разносительства" якоря при неженатом ходу, то есть вырывание его обмотки из пазов центробежной силой. Поэтому в мощных стартерах для ограничения числа оборотов холостого хода применяют дополнительную ровнобежную обмотку, то есть смешанное возбуждение. Магнитный поток ровнобежной обмотки составляет только 4... 5% общего магнитного потока, поэтому она мало влияет на характеристики двигателя.

В зависимости от конструкции и принципа действия различают стартеры с инерционным и с принудительным электромеханическим перемещением шестирни повода, с принудительным введением шестирни в ущемление и с самовыключением ее после пуска двигателя.

Наибольшее распространение получили в настоящее время стартеры с принудительным введением шестирни и самовыключением ее посла пуска двигателя.

3.2 Уклад стартера

На рисунке 3.1 показанный разрез автомобильного стартера с электромагнитным реле и дистанционным управлением.

Рисунок 3.1. Схема стартера с электромагнитным тяговым реле и дистанционным управлением: 1-контакт зажима; 5-якорь реле; 10-корпус стартера; 11-якорь; 12-обмотка возбуждения; 13-щетка; 14-коллектор; (другие позиции отмечены в тексте)

 

На одном из концов вала находится муфта свободного хода 9 с ведущей шестирней 8. Тяговое электромагнитное реле 3 с помощью рычага перемещает шестирню и вводит ее в ущемление с зубчатым венцом маховика двигателя. Одновременно с перемещением шестирни контактным диском 2 запирается электрическая цепь стартера. Обмотка электромагнитного реле состоит из двух обмоток - что втягивает и удерживает. Кроме тягового реле стартер имеет реле включения, обмотка которого включена на разницу напряжения между батареей и генератором. После пуска, когда генератор начнет работать и разница напряжений между аккумулятором и генератором начнет уменьшаться, реле включения отключает удерживающую обмотку и электромагнит. Тяговое реле стартера 4 исключается, а поворотная пружина 6 выводит шестирню из ущемления с зубчатым венцом маховика двигателя. Одновременно происходит электрическое отключение стартера от батареи.

Корпус стартера и полюсных наконечников изготовляются из листовой электротехнической стали. Обмотки якоря статора и полюсов из медной прямоугольной шины с небольшим количеством витков, изолированных один от одного бумагой и покрытых лаком.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Акимов С.В., Боровских Ю.И., Чижков Ю.П. Электрическое и электронное оборудование автомобилей. - Г.: Машиностроение, 1988.

2. Банников С.П. Электрооборудование автомобилей - М.; Транспорт, 1977.

3. Боровских Ю.И., Гутенев Н.И. Электрооборудование автомобилей. - К.: Высшая школа., 1988.

4. Брюханов А.., Фома А.. Электроника на автомобильном транспорте. - Г.: Транспорт, 1984.

5. Бронштейн М.И. Электрическое и электронное оборудование автомобилей. - К., 1989.

6. Буча бы. Электроника на автомобиле. - Г.: Транспорт, 1979.

7. Василевокий В.И,, Купеев Ю.А. Автомобильные генераторы. - Г.: Транспорт, 1978.

8. Галкин Ю.М. Электрооборудование автомобилей и тракторов. - М.; Машиностроение, 1967.

9. Ильин М.Н., Тимофеев Ю.Л., Ваняев В.Я. Электрооборудование автомобилей. - Г.: Транспорт, 1983.

10. Калашников М.Г., Милютин О.И., Константинов В.Д. Системы электроснабжения транспортных машин. -М.: Машиностроение, 1982.

11. Квайт С.М., Менделевич Я.А.,.Чижков Ю.П. Пусковые качества и системы пуска автотракторных двигателей. - Г.: Машиностроение, 1990.

12. Опарин И.М., Купеев Ю.А., Белов Е.Л. Электронные системы зажигания. - Г.: Машиностроение, 1987.

13. Теория, конструкция и расчет автотракторного электрообо-рудования / Под ред. М.Н.Фесенко. - М.; Машиностроение, 1979.

14. Поляк Д.Г., Есеновский-Лашков Ю.К. Электроника автомо-бильных систем. - Г.: Машиностроение, 1987.

15. Скобелев В.М. Световые приборы автомобилей и тракторов. -М.: Энергоизадат, 1981.

16. Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей. - М.; Транспорт, 1989.

 

 

Лекция №8

Обзорная лекция по дисциплине «Использование эксплуатационных материалов и экономия топливно-энергетических ресурсов»

В настоящее время, когда во всем мире наблюдается рост цен на нефтепродукты, становится острой проблема рационального расходования особенно таких материалов, как топлива и масла. К эксплуатационным материалам, применяемым на автомобильном транспорте, относятся жидкие и газообразные топлива, смазочные и конструкционно-ремонтные материалы, а также специальные жидкости.

Автомобильный транспорт использует значительную часть производимых продуктов переработки нефти и газа. В себестоимости автомобильных перевозок затраты на топливо и смазочные материалы составляют более 20 % и существенно зависят от уровня эксплуатации автотранспортной техники. Правильный выбор и рациональное использование эксплуатационных материалов во многом определяют надежность и долговечность техники, затраты на ее обслуживание и ремонт. Ошибка при выборе моторного масла может привести в лучшем случае к сокращению срока службы двигателя, в худшем - к его поломке.

Выбор и правильное применение масла осложняются зачастую тем, что технической документацией на некоторые машины предусматривается большое число марок смазочных материалов. Поэтому унификация их и использование заменителей могут иметь большое значение для упрощения эксплуатации автомобильной техники.

В автомобиле имеется большое число узлов и механизмов, где применяются пластичные смазки, разнообразие которых также предполагает грамотное их использование. Выбор смазочных материалов более высокого качества, чем требуется, ведет к неоправданному увеличению затрат. Применение же материала с более низкими качествами неизбежно приводит к сокращению сроков службы автомобиля и перерасходу самого материала.

Проблемы использования топлива и смазочных материалов настолько важны, что возникла наука - химмотология, которая изучает свойства, качество и рациональное использование горючих и смазочных материалов в технике, устанавливает требование к горюче-смазочным материалам (ГСМ), что способствует разработке новых сортов, методов испытаний и унификации гсм.

В современном автомобиле число деталей, в конструкции которых применяется резина, доходит до 500. Поэтому необходимо обладать знаниями о правильном использовании резинотехнических изделий, особенно дорогостоящих, таких, как автомобильные шины.

Хорошее лакокрасочное покрытие не только придает автомобилю красивый внешний вид, но предохраняет его кузов от воздействия внешней среды и преждевременного разрушения. Постоянное воздействие снега, дождя, соли, а также песка и мелких камней приводит к старению и постепенному разрушению покрытия. Продолжительность службы кузова легкового автомобиля составляет в среднем 6 лет. Грамотная противокоррозионная обработка современными защитными материалами позволяет продлить этот срок до 12 лет и более.

При изучении данного курса студентам предстоит познакомиться с различными материалами, применяемыми при эксплуатации автомобилей, с физико-химическими свойствами и эксплуатационными качествами, а также предъявляемыми к ним технико-экономическими требованиями. Эти и другие сведения, которые необходимы специалистам автомобильного транспорта для организации рационального использования материалов, позволяют решать конкретные задачи использования материалов как отечественного, так и зарубежного производства.

 

Автомобильные топлива

Автомобильные топлива являются источником тепловой энергии, которая в двигателях внутреннего сгорания преобразуется в механическую. Топлива делятся на жидкие и газообразные. Жидкие топлива подразделяются на бензины и дизельные топлива, а газовые - на сжиженные и сжатые. Основным источником получения жидких и газообразных топлив является нефть.

Нефть представляет собой сложную смесь жидких органических веществ, в которых растворены различные твердые углеводороды и смолистые вещества. Главными элементами нефти являются углерод и водород. Содержание углерода колеблется от 83,5 до 87 %, водорода - от 11,5 до 14 %. Также в нефти присутствуют сера, кислород и азот - в сумме не более 3 %.

Основными компонентами нефти являются углеводороды, которые принадлежат к следующим гомологическим рядам:

С_nН_2n+2 - алканы (насыщенные углеводороды);

С_nН_2n - нафтены (алициклические углеводороды);

С_nН_2n-6 - арены (ароматические углеводороды).

Непредельных углеводородов в сырой нефти нет. Кроме углеводородов в нефти присутствуют кислородные, сернистые и азотистые соединения.

К основным способам получения топлив из нефти относятся прямая перегонка (дистилляция), термический и каталитический крекинги, гидрокрекинг и каталитический риформинг.

Автомобильные бензины.

Требования к качеству бензинов

Автомобильным бензином называют нефтяную фракцию, представляющую смесь углеводородов, которая выкипает при температурах от 40 до 200 °С.

К бензинам предъявляются следующие требования:

- обеспечение нормального и полного сгорания полученной смеси в двигателях (без возникновения детонации);

- образование горючей смеси необходимого состава;

- обеспечение бесперебойной подачи в систему питания;

- отсутствие коррозионного воздействия на детали двигателя;

- незначительное образование отложений в двигателе;

- сохранение качеств при хранении и транспортировке.

Каждое из перечисленных требований выражается одним или несколькими показателями, которые устанавливаются соответствующими ГОСТами.

Свойства и показатели бензинов, влияющие на смесеобразование: показателями бензинов, влияющими на смесеобразование, являются плотность, вязкость, поверхностное натяжение и испаряемость.

Свойства и показатели бензинов, влияющие на подачу топлива: к показателям бензинов, влияющим на подачу топлива кроме давления насыщенных паров относятся показатели содержания воды и механических примесей.

Свойства и показатели бензинов, влияющие на процесс сгорания: различают нормальное, детонационное и калильное сгорание рабочей смеси.

Детонационная стойкость оценивается октановым числом. Октановое число - условный показатель антидетонационной стойкости бензина, численно равный процентному содержанию изооктана С₈Н₁₈, октановое число которого принято за 100, в его смеси с н-гептаном С₇Н₁₆, октановое число которого равно О, эквивалентной по детонационной стойкости испытываемому бензину. Смеси изооктана и н-гептана различных соотношений будут иметь детонационную стойкость от 0 до 100. Например, октановое число бензина равно 80. Это значит, что данный бензин по детонационной стойкости эквивалентен смеси изооктана и н-гептана, в которой изооктана 80 %.

Существуют два метода определения октанового числа: моторный и исследовательский. Для увеличения степени сжатия на единицу необходимо повысить октановое число на 4-8 единиц. Октановое число зависит не только от степени сжатия. Заметное влияние оказывают температура окружающей среды, атмосферное давление и влажность. Так, октановое число может быть снижено на единицу при уменьшении температуры воздуха на 10 "С или атмосферного давления на 10 мм рт. ст. Например, если при температуре окружающей среды -20 °С и атмосферном давлении 760 мм рт. ст. двигателю был необходим бензин с октановым числом 90, то при температуре окружающей среды -10 °С и атмосферном давлении 700 мм рт. ст. достаточно использовать бензин с октановым числом 80.

Современные автомобильные бензины, как правило, готовят смешиванием нескольких компонентов. Это позволяет получать бензин с заданными показателями качества при рациональном использовании свойств каждого компонента. Основными показателями, определяющими компонентный состав бензинов, являются детонационная стойкость и фракционный состав. Качество автомобильных бензинов регламентируется ГОСТами. Состав бензина и другие его показатели зависят от месторождений нефти и технологии ее производства. Маркировка бензинов состоит из буквы А (для автомобильных бензинов), а также цифр, соответствующих минимальному октановому числу, определенному по моторному или исследовательскому методу. Бензины различных марок получают разными способами, и каждая марка предназначена для двигателей с определенной степенью сжатия