Кафедра автомобильного транспорта

ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра автомобильного транспорта

Д.А. Дрючин, Н.Н.Якунин

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

по дисциплинам

"Автомобильные эксплуатационные материалы"

"Комплектующие изделия и эксплуатационные материалы"

 

 

Оренбург 2001

Рецензент - кандидат технических наук, доцент Фаскиев Р.С.

Дрючин Д.А., Якунин Н.Н.

Д 78 Автомобильные эксплуатационные материалы: Учебное пособие.

- Оренбург: ОГУ, 2001. - 146 с.

Учебное пособие содержит конспект лекций, перечень вопросов для самоконтроля знаний, список рекомендуемой литературы и справочный материал для дисциплин "Автомобильные эксплуатационные материалы" (специальность 150200) и "Комплектующие изделия и эксплуатационные материалы" (специальность 230100).

Д

ã Дрючин Д.А., 2001

ã Якунин Н.Н., 2001

ã ОГУ, 2001

автомобиль эксплуатация материал бензин масло жидкость

 

Содержание

 

1. Введение. Классификация эксплуатационных материалов

.1 Введение

.2 Классификация эксплуатационных материалов

.3 Вопросы для самопроверки

. Автомобильные бензины

.1 Сгорание топлива в двигателе

.2 Эксплуатационные требования к автомобильным бензинам

.3 Свойства автомобильных бензинов

.3.1 Карбюрационные свойства

.3.2 Антидетонационные свойства

.3.3 Коррозионные свойства

.3.4 Стабильность топлива

.4 Ассортимент бензинов

.5 Вопросы для самопроверки

. Дизельные топлива

.1 Эксплуатационные требования к качеству дизельных топлив

.2 Сгорание смеси и оценка самовоспламеняемости дизельных топлив

.3 Показатели и свойства дизельных топлив, влияющие на подачу и смесеобразование

.3.1 Низкотемпературные свойства

.3.2 Вязкостные свойства

.3.3 Испаряемость

.4 Механические примеси и вода в дизельных топливах

.5 Коррозионные свойства дизельных топлив

.6 Ассортимент и маркировка дизельных топлив

.7 Вопросы для самопроверки

. Альтернативные виды топлив

.1 Газообразные топлива

.1.1 Сжиженные газы

.1.2 Сжатые газы

.1.3 Водород

.1.4 Преимущества и недостатки применения газовых топлив

.2 Синтетические спирты

.3 Метилтретичнобутиловый эфир

.4 Газовые конденсаты

.5 Вопросы для самопроверки

. Смазочные масла

.1 Общие понятия о трении и износе

.2 Основные требования к качеству масел

.3 Свойства смазочных масел

.3.1 Вязкостные свойства

.3.2 Смазывающие свойства

.3.3 Противоокислительные и диспергирующие свойства

.3.4 Защитные и коррозионные свойства

.4 Особенности синтетических смазочных материалов

.5 Особенности работы масла в гидромеханических передачах

.6 Изменение свойств масел при эксплуатации

.7 Контроль качества и оценка старения масел

.8 Пути снижения расхода смазочных масел

.9 Существующие системы классификации смазочных масел. Взаимозаменяемость с зарубежными аналогами

.9.1 Классификации моторных масел

.9.1.1 Отечественная классификация моторных масел

.9.1.2 Зарубежные классификации моторных масел

.9.2 Классификации трансмиссионных масел

.9.2.1 Отечественная классификация трансмиссионных масел

.9.2.2 Зарубежная классификация трансмиссионных масел

.10 Вопросы для самопроверки

. Утилизация отработавших нефтепродуктов

.1 Классификация нефтеотходов

.2 Правила обращения с нефтеотходами

.3 Методы регенерации отработанных нефтяных масел

.4 Вопросы для самопроверки

. Пластичные смазки

.1 Общие сведения о структуре, составе и принципах производства смазок

.2 Основные эксплуатационные свойства пластичных смазок

.3 Ассортимент пластичных смазок и их применение

.4 Вопросы для самопроверки

. Технические жидкости

.1 Охлаждающие жидкости

.1.2 Вода, как охлаждающая жидкость

.1.2 Низкозамерзающие охлаждающие жидкости

.2 Жидкости для гидравлических систем

.2.1 Тормозные жидкости

.2.2 Амортизаторные жидкости

.3 Пусковые жидкости

.4 Вопросы для самопроверки

. Конструкционно-ремонтные материалы и технологии их использования

.1 Пластические массы

.2 Клеящие материалы и герметики

.3 Прокладочные материалы

.4 Изоляционные материалы

.5 Вопросы для самопроверки

. Лакокрасочные материалы. Окраска автомобилей. Средства для ухода за автомобилем

.1 Требования к лакокрасочным покрытиям

.2 Строение лакокрасочного покрытия и требования к основным материалам

.3 Классификация лакокрасочных материалов

.4 Технология окраски кузовов автомобилей. Вспомогательные материалы

.5 Химические средства для ухода за автомобилем

.5.1 Моющие средства

.5.2 Чистящие средства

.5.3 Полирующие средства

.6 Вопросы для самопроверки

. Средства защиты от коррозии, технологии и области применения

.1 Заводская антикоррозионная защита

.2 Основные профилактические мероприятия при эксплуатации

.3 Вопросы для самопроверки

. Нормирование расхода топлив и смазочных материалов

.1 Права, обязанности и полномочия структур управления при нормировании расхода топлив и смазочных материалов

.2 Нормирование расхода топлив для автомобилей общего назначения

.3 Последовательность нормирования расхода топлива для различных категорий автомобилей

.3.1 Последовательность нормирования расхода топлива для легковых автомобилей

.3.2 Последовательность нормирования расхода топлива для автобусов

.3.3 Последовательность нормирования расхода топлива для бортовых грузовых автомобилей

.3.4 Последовательность нормирования расхода топлива для самосвалов

.4 Нормирование расхода топлива для специальных автомобилей

.5 Нормирование расхода смазочных материалов и специальных жидкостей

.6 Вопросы для самопроверки

. Учёт расхода горюче-смазочных материалов. Отчётная документация в АТП

.1 Учёт поступления и расходования топлива в количественном и денежном выражении

.2 Расчёт фактической себестоимости единицы топлива

.3 Учёт пробега автомобиля

.4 Учёт расхода смазочных материалов

.5 Вопросы для самопроверки

. Приёмка, хранение, транспортировка, отпуск и рациональное использование эксплуатационных материалов

.1 Порядок приёмки нефтепродуктов

.2 Хранение нефтепродуктов

.3 Транспортировка нефтепродуктов

.4 Отпуск нефтепродуктов

.5 Методы повышения эффективности использования горюче-смазочных материалов

.6 Вопросы для самопроверки

Список использованных источников

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

 

Введение

 

Так как автомобильный транспорт потребляет значительную часть жидкого топлива, проблема экономии горюче-смазочных материалов для этой отрасли является наиболее острой. В связи с повышением роли и значения ГСМ в экономике страны, как фактора увеличения надёжности, долговечности и экономичности работы техники, возникла потребность иметь научную основу их применения. Это привело к появлению на стыке ряда научных дисциплин новой прикладной отрасли науки, получившей название "химмотология" от слов "химия", "мотор" и "логос" (наука). Химмотология - это направление науки и техники, занимающееся изучением эксплуатационных свойств и качеств топлив, смазок и специальных жидкостей, теорией и практикой их рационального применения в технике.

Химмотологию сегодня рассматривают, как составную часть единой взаимосвязанной четырёхзвенной системы: конструирование и изготовление техники - разработка и производство ГСМ - эксплуатация техники - химмотология. С учётом эксплуатационных условий применения ГСМ на автомобильном транспорте эта система (двигатель - топливо - смазочное масло - эксплуатация) может быть охарактеризована следующей сложной взаимосвязью между её звеньями (рисунок 1.1).

 

Рисунок 1.1 - Химмотологическая четырёхзвенная система: топлива - смазочные материалы - двигатели - эксплуатация

Один из основных разделов химмотологии - это теория и практика применения ГСМ на автомобильном транспорте, что является основным содержанием данного курса.

Вопросы для самопроверки

1 Какими направлениями занимается химмотология, как наука и как область практической деятельности?

1 Что представляет собой четырёхзвенная система: топлива - смазочные материалы - двигатели - эксплуатация?

2 Каким образом классифицируются автомобильные эксплуатационные материалы?

 

Автомобильные бензины

Карбюрационные свойства

Плотность. Под плотностью понимают массу вещества, отнесённую к единице его объёма. Плотность бензина (как и его вязкость) влияет на расход топлива через калиброванные отверстия жиклёров карбюратора. Уровень бензина в поплавковой камере также зависит от плотности. Для автомобильных бензинов плотность при 20 ⁰С должна находиться в пределах от 690 до 750 кг/м³.

Плотность топлива определяется ареометром, гидростатическими весами и пикнометром.

Плотность бензина с понижением температуры на каждые 10 ⁰С возрастает примерно на 1 %. Зная температуру при которой была определена плотность можно привести её к стандартной температуре (+20 ⁰С):

 

r₂₀ = r_t + g (t - 20), (2.2)

где: r_t - плотность испытуемого продукта при температуре испытаний, кг/м³;

t - температура испытания, ⁰С;

g - температурная поправка плотности (определяется по расчётной таблице, находится в пределах от 0,515 до 0,910 кг/м³).

Вязкость (внутреннее трение) - свойство жидкостей, характеризующее сопротивление действию внешних сил, вызывающих их течение.

Величина вязкости может быть выражена в абсолютных единицах динамической, кинематической вязкости или в условных единицах.

В системе СИ за единицу динамической вязкости h принята вязкость такой жидкости, которая оказывает сопротивление 1Н взаимному сдвигу двух слоёв жидкости площадью 1 м², находящихся на расстоянии 1 м один от другого и перемещающихся с относительной скоростью 1 м/с.

Единица измерения динамической вязкости [кг/(м_*с)].

Кинематическая вязкость - это динамическая вязкость, разделённая на плотность жидкости, определённой при той же температуре.

 

n_t = h_t /r_t. (2.3)

 

За единицу кинематической вязкости в СИ принят квадратный метр в секунду [м²/с]. Наиболее часто используется мм²/с.

Условной вязкостью называется вязкость, выраженная в условных единицах, получаемых на различных вискозиметрах. Пересчёт условной вязкости (⁰ВУ_t) (градусов Энглера ⁰Е_t) в кинематическую производится по следующей формуле:

n_t = 0,07319 ⁰ВУ_t - 0,631 / ⁰ВУ_t. (2.4)

Вязкость оказывает превалирующее влияние на весовое количество топлива, протекающее через жиклёр в единицу времени. Снижение температуры вызывает увеличение вязкости бензина, а это вызывает снижение его расхода. Расход бензина через жиклёр при изменении температуры от 40 до - 40 ⁰С снижается на 20 - 30 %.

Поверхностное натяжение - характеризуется работой, необходимой для образования 1 м² поверхности жидкости (т.е. для перемещения молекул жидкости из её объёма в поверхностный слой площадью в 1 м²) и выражается в Н/м. Поверхностное натяжение, наряду с вязкостью, влияет на степень распыливания бензина. Чем меньше его величина, тем меньших размеров получаются капли. Поверхностное натяжение всех автомобильных бензинов одинаково и при +20 ⁰С равно 20 - 24 мН/м (в 3,5 раза меньше чем у воды).

Испаряемость. Под испаряемостью топлива понимают его способность переходить из жидкого состояния в парообразное.

Испарение топлива является необходимым условием его сгорания, так как смешивается с воздухом и воспламеняется только паровая фаза. Автомобильные бензины должны обладать такой испаряемостью, чтобы обеспечивать лёгкий пуск двигателя, его быстрый прогрев и полное сгорание бензина после этого, а также исключить образование паровых пробок в топливной системе.

Практически испаряемость топлив для двигателей оценивают, определяя их фракционный состав методом разгонки на стандартном аппарате (для бензинов измеряют ещё и давление насыщенных паров). Бензин, представляя собой смесь углеводородов, не имеет фиксированной температуры кипения: он испаряется в интервале температуры 35 - 195 ⁰С.

При разгонке фиксируют следующие характерные температурные точки: температура начала кипения, температуры выкипания 10 % (t₁₀), 50 % (t₅₀), 90 % (t₉₀) топлива и температуру конца кипения. Характерные температурные точки приводят в стандартах и паспортах качества.

Содержание лёгких фракций в топливе характеризуется температурой выкипания 10 %. Эти фракции определяют пусковые свойства топлива, чем ниже температура выкипания 10 % топлива, тем они лучше. Для зимнего топлива t₁₀ должна быть не выше 55 ⁰С. Но при использовании зимнего вида бензина в летний период возможно образование паровых пробок в топливоподающей системе.

Качества горючей смеси при разных режимах работы двигателя, продолжительность прогрева, приёмистость зависят от испаряемости рабочей фракции, которая по стандарту нормируется 50 % - ной точкой. Чем ниже температура этой точки, тем однороднее состав рабочей смеси по отдельным цилиндрам, тем устойчивее работает двигатель, улучшается его приёмистость.

Температура выкипания 90 % топлива характеризует его склонность к конденсации. Склонность топлива к конденсации тем меньше, чем меньше интервал от t₉₀ до температуры конца кипения, когда испаряются тяжёлые углеводороды. Поскольку тяжёлые углеводороды испаряются не полностью, то, оставаясь в капельно-жидком состоянии, они могут проникать через зазоры между цилиндром и поршневыми кольцами в картер двигателя, что приводит к смыванию смазочной плёнки, увеличению износа деталей, разжижению масла, увеличению расхода топлива.

Давление насыщенных паров. Давление паров испаряющегося бензина на стенки герметичной ёмкости называют давлением (упругостью) насыщенных паров. Давление насыщенных паров возрастает с при повышении температуры.

Стандартом ограничивается верхний предел давления паров до 67 кПа летом и от 67 до 93 кПа зимой. Бензины с высокой упругостью паров склонны к повышенному образованию паровых пробок в топливоподающей системе; их использование влечёт за собой снижение наполнения цилиндров, падение мощности. Увеличиваются также потери от испарения такого бензина при хранении на складах и в топливных баках.

Низкотемпературные свойства. Температура застывания автомобильных бензинов обычно ниже минус 60 ⁰С, поэтому этот показатель для них не регламентируется. Но при эксплуатации двигателя в условиях низких температур могут возникнуть осложнения связанные с образованием в бензинах кристаллов льда. Установлено, что с понижением температуры растворимость воды в бензинах уменьшается. При быстром охлаждении излишняя влага, не успевшая перейти в воздух, выделяется в виде мелких капель, которые при отрицательных температурах превращаются в кристаллы льда. Забивая фильтры, кристаллы нарушают подачу бензина в двигатель.

 

Антидетонационные свойства

Детонационная стойкость, оцениваемая октановым числом (ОЧ), - важнейшее свойство топлива, обеспечивающее работу двигателя без детонации.

Октановым числом топлива называют процентное содержание (по объёму) изооктана в искусственно приготовленной смеси, состоящей из изооктана (ОЧ = 100) и нормального гептана (ОЧ = 0), по своей детонационной стойкости равноценной испытуемому топливу.

Определяют ОЧ моторным и исследовательским методами. Моторным методом ОЧ определяют на одноцилиндровой установке ИТ 9 - 2М, позволяющей проводить испытания с переменной степенью сжатия от 4 до 10 единиц. Исследовательским методом детонационную стойкость бензина определяют на установке ИТ9 - 6 в режиме работы легкового автомобиля при его движении в условиях города. Разница в ОЧ, определённых по исследовательскому и моторному методам, составляет 7 - 10 единиц (при исследовательском методе ОЧ больше).

ОЧ указывают на всех марках бензина. При его определении исследовательским методом в маркировке ставится буква "И", например АИ - 93.

Детонационная стойкость бензина зависит от его группового состава и от того на какой смеси работает двигатель. В топлива, антидетонационные свойства которых не соответствуют эксплуатационным требованиям, добавляют высокооктановые компоненты или специальные присадки - антидетонаторы.

В качестве высокооктановых компонентов применяют вещества, обладающие хорошими антидетонационными свойствами: бензол, этиловый спирт, продукты каталитического крекинга, риформинга и др.

Наиболее распространённой присадкой - антидетонатором, в настоящее время, является тетраэтилсвинец Pb(C₂H₅)₄ (ТЭС).

Установлено, что ТЭС действует, как антидетонатор только при высоких температурах, когда он начинает распадаться с образованием атомного свинца. Механизм действия ТЭС, как антидетонатора описывается следующими выражениями:

 

Pb(C₂H₅)₄ ® Pb + 4C₂H₅, (2.5)

Pb + O₂ ® PbO₂. (2.6)

 

Двуокись свинца вступает в реакцию с перекисями, разрушая их и образуя малоактивные продукты окисления углеводородов и окись свинца.

 

R - CH₂ - OOH + PbO₂ ® COH + PbO + H₂O + ½ O₂. (2.7)

 

Окись свинца, взаимодействуя с кислородом воздуха, снова окисляется в двуокись свинца, которая вновь способна реагировать с перекисной молекулой. Этим объясняется высокая эффективность малых количеств антидетонатора.

Наиболее существенным недостатком ТЭС является его высокая токсичность.

В чистом виде ТЭС не применяют, так как это может привести к отложению окислов свинца в камере сгорания. В бензин вводят этиловую жидкость, представляющую собой смесь ТЭС с выносителями и красителями. Бензин с этиловой жидкостью называют этилированным. Искусственное окрашивание такого бензина предупреждает о его ядовитости (А - 76 жёлтый; АИ - 93 оранжевый, АИ - 98 голубой).

Токсичность ТЭС, несмотря на его хорошие антидетанационные свойства, обуславливает необходимость разработки новых не токсичных, или менее токсичных антидетонаторов.

 

Коррозионные свойства

Топливо вызывает коррозию металлов и в жидком и в газообразном состоянии, коррозионное воздействие оказывают и продукты его сгорания.

От углеводородов топлива металлы не корродируют, коррозии способствует наличие в топливе коррозионно-агрессивных соединений: водорастворимых (минеральных) кислот и щелочей, активных сернистых соединений, воды, органических кислот.

Вода, а также водорастворимые кислоты и щёлочи в товарных бензинах отсутствуют, могут попасть при транспортировке и хранении.

Органические кислоты всегда содержатся в топливе (менее активны по сравнению с неорганическими), но их содержание заметно возрастает при длительном хранении. Содержание органических кислот характеризуют кислотностью. Этот показатель нормируют количеством щелочи (в миллиграммах), потребной для нейтрализации кислот, содержащихся в 100 мл топлива.

Сернистые соединения по коррозионной агрессивности подразделяют на активные и неактивные. Их содержание в топливе отрицательно сказывается на таких его свойствах, как стабильность, способность к нагарообразованию, коррозионная агрессивность и др. Сернистые соединения способствуют повышению коррозионной агрессивности продуктов сгорания, приводят к повышению твёрдости нагара. Присутствие данных соединений в топливе крайне нежелательно. Максимальное содержание серы в отечественных бензинах регламентируется соответствующими стандартами и составляет 0,12 %.

Стабильность топлива

Под стабильностью топлива понимают его способность сохранять свойства в допустимых пределах для конкретных эксплуатационных условий. Условно различают физическую и химическую стабильность топлива. Физическая стабильность - способность топлива сохранять свой фракционный состав и однородность.

Химическая стабильность - способность топлива сохранять свой химический состав. В результате окисления бензинов в процессе хранения образуются растворимые органические кислоты и смолистые вещества. Содержанием фактических смол - продуктов реакций окисления, полимеризации и конденсации определяют степень осмоления бензинов. При содержании фактических смол в пределах, допускаемых стандартами (7 - 15 мг/100мл), двигатели длительное время работают без повышенного смоло- и нагарообразования. Способность бензина сохранять свой состав неизменным при соблюдении условий перевозки, хранения и использования (стабильность) оценивают индукционным периодом. Этот показатель оценивают по времени в минутах от начала окисления бензина до активного поглощения им кислорода в лабораторной установке при искусственном окислении бензина (t = 100 ⁰C, в атмосфере сухого чистого кислорода при давлении 0,7 МПа). Это время для бензинов находится в пределах от 600 до 900 мин. Для повышения химической стабильности применяют гидроочистку бензинов и вводят в их состав специальные многофункциональные антиокислительные присадки.

 

Ассортимент бензинов

 

Отечественный ассортимент автомобильных бензинов включает следующие марки: А - 76, АИ - 92, АИ - 93, АИ - 95, АИ - 98. Каждая марка, кроме АИ - 95 и АИ - 98, подразделяется на два вида - зимний и летний.

По отдельным техническим условиям выпускается неэтилированный бензин АИ - 95 "Экстра" для применения в автомобилях высшего класса. Объёмы его производства незначительны.

В промышленно развитых странах применяются в основном два вида бензинов - "Премиум" с октановым числом по исследовательскому методу 97 - 98 (О.Ч.И. 97 - 98) и "Регуляр" с О.Ч.И. 90 - 94.

Решением Совета стран ЕЭС от 20.03.85 г. на перспективу утверждён единый неэтилированный бензин "Премиум" с О.Ч.И. 95 (О.Ч.М. 85). В настоящее время все новые модели автомобилей за рубежом переводятся на использование только неэтилированного бензина.

 

Вопросы для самопроверки

1 Что понимают под термином "сгорание" применительно к автомобильным двигателям?

Что характеризует параметр называемый коэффициентом избытка воздуха?

Что такое теплота сгорания топлива?

В чём заключается отличие между высшей и низшей теплотой сгорания топлива?

Опишите структуру процесса сгорания двигателя с искровым зажиганием.

От каких факторов зависит скорость сгорания в двигателях с искровым зажиганием при нормальном развитии процесса?

Чем характеризуется детонационное сгорание рабочей смеси?

Каковы основные причины возникновения детонации?

Перечислите основные эксплуатационные требования, предъявляемые к автомобильным бензинам.

Какие свойства автомобильных бензинов оказывают влияние на процесс смесеобразования?

Как влияет плотность бензина на показатели работы двигателя?

Каким образом определяется плотность жидких нефтепродуктов?

Что характеризует свойство жидкостей называемое вязкостью?

В каких единицах может быть выражена вязкость жидкостей?

Дайте определение динамической вязкости жидкости.

Как связаны между собой динамическая и кинематическая вязкость жидкости?

Что называется условной вязкостью жидкости?

Как влияет вязкость бензинов на показатели работы двигателя?

Что характеризует свойство жидкости называемое поверхностным натяжением?

Как влияет поверхностное натяжение бензинов на показатели работы двигателя?

Каким образом характеризуется испаряемость бензинов?

Какое влияние оказывают показатели испаряемости автомобильных бензинов на эксплуатационные характеристики двигателя?

Что характеризует свойство жидкости называемое давлением насыщенных паров?

Как влияет давление насыщенных паров на эксплуатационные качества бензинов?

Дайте определение параметру называемому октановым числом топлива?

Какие существуют методы определения октанового числа?

От чего зависит детонационная стойкость бензинов?

Назовите основные методы повышения детонационной стойкости автомобильных бензинов.

Перечислите основные достоинства и недостатки применения тетраэтилсвинца, как присадки - антидетона.

От каких факторов зависят коррозионные свойства бензинов?

Что понимают под стабильностью топлива?

От каких факторов зависит стабильность автомобильных топлив?

Назовите основные марки бензинов отечественного и зарубежного производства, приведите пример их маркировки.

 

Дизельные топлива

3.1 Эксплуатационные требования к качеству дизельных топлив

 

Дизельное топливо - это нефтяная фракция, основу которой составляют углеводороды с температурами кипения в пределах от 200 до 350 ⁰С.

Рабочий процесс в дизельных двигателях принципиально иной чем в карбюраторных. В воздух сжатый в цилиндре до 3 - 7 МПа и нагретый за счёт высокого давления до 500 - 800 ⁰С, под высоким давлением (до 150 МПа) через форсунку впрыскивается топливо. Сложные процессы смесеобразования и сгорания осуществляются за очень небольшой промежуток времени, соответствующий 20 - 25⁰ поворота коленчатого вала (в 10 - 15 раз меньше чем в карбюраторных двигателях).

Для обеспечения в быстроходных дизельных двигателях полного и качественного сгорания топлива к нему предъявляются следующие эксплуатационные требования:

· хорошая прокачиваемость;

· обеспечение тонкого распыла и хорошее смесеобразование;

· уменьшение нагарообразования;

· отсутствие коррозионного воздействия на элементы топливоподающей системы и детали двигателя;

· химическая стабильность.

 

Низкотемпературные свойства

Низкотемпературные свойства дизельных топлив характеризуются двумя температурами: температурой застывания и температурой помутнения.

Температурой помутнения называют температуру, при которой топливо теряет прозрачность в результате выпадения кристаллов н-парафиновых углеводородов или микрокристаллов льда. При этом топливо не теряет текучести. Микрокристаллы, задерживаясь на фильтрующем патроне в фильтре тонкой очистки, образуют непроницаемую для топлива парафиновую плёнку, в результате чего подача топлива прекращается.

Бесперебойная подача обеспечивается при температуре помутнения топлива на 5 - 10 ⁰С ниже температуры воздуха, при которой эксплуатируется автомобиль. Потерю подвижности нефтепродуктов вследствие образования из кристаллизующихся углеводородов каркаса или структурной сетки принято называть застыванием. Температурой застывания называют температуру, при которой дизельное топливо не обнаруживает подвижности в стандартном приборе под углом 45⁰ в течение 1 мин. Самая низкая температура, при которой может применяться дизельное топливо, должна быть выше температуры застывания на 10 - 15 ⁰С.

В эксплуатации низкотемпературные свойства дизельных топлив могут быть улучшены путём добавления присадок - депрессаторов или реактивного топлива.

Вязкостные свойства

Повышенное или пониженное значение вязкости (для топлив различных марок n₂₀ от 1,8 до 6 мм²/с) приводит к нарушению работы топливоподающей аппаратуры, а также процессов смесеобразования и сгорания топлива.

При пониженной вязкости: в результате проникновения топлива через зазоры в плунжерной паре уменьшается цикловая подача и снижается давление впрыска; подтекание топлива через отверстия форсунки увеличивает нагарообразование; ухудшаются смазочные свойства топлива, вследствие чего, возрастает интенсивность изнашивания элементов топливной аппаратуры. Как следствие, возрастает расход топлива, падает мощность двигателя.

Повышенная вязкость топлива приводит к ухудшению качества смесеобразования, при распыливании образуются крупные капли и длинная струя с малым углом.

Возрастает продолжительность этапа испарения, топливо сгорает не полностью, увеличивается его расход, повышается нагарообразование, возникает дымление.

На процесс смесеобразования влияют также плотность топлива и поверхностное натяжение. Их роль в этом процессе как в дизельных двигателях, так и в карбюраторных одинакова.

 

Испаряемость

Испаряемость оказывает решающее влияние на протекание второй стадии смесеобразования - испарение топлива (её определяют при разгонке на стандартном аппарате).

По ГОСТ 305 - 82 испаряемость топлива, характеризуемая фракционным составом, определяется двумя температурами - выкипания 50 и 96 % топлива (t₅₀ и t₉₆). Температура начала кипения отечественных дизельных топлив находится в пределах 170 - 200 ⁰С, а конца перегонки (t₉₆) - 330 - 360 ⁰С.

Показатель t₅₀ в какой-то степени характеризует пусковые качества дизельных топлив. Показатель t₉₆ указыват на содержание в топливе трудноиспаряющихся фракций, которые ухудшают смесеобразование и вызывают неполное сгорание.

Вопросы для самопроверки

 

1 Какими особенностями характеризуются процессы смесеобразования и сгорания в дизелях.

Перечислите основные требования, предъявляемые к качеству дизельных топлив.

Какие характерные точки и периоды можно выделить на индикаторной диаграмме, описывающей процесс сгорания в дизельном двигателе?

Какое влияние оказывает период задержки воспламенения топлива на показатели работы двигателя?

Каким образом оценивается жёсткость работы дизельного двигателя?

Каким образом оценивается самовоспламеняемость дизельного топлива?

Дайте определение показателю называемому цетановым числом.

В каких пределах находится цетановое число у дизельных топлив, применяемых для быстроходных дизелей, как влияют отклонения от нормы на показатели работы двигателя?

Какие существуют методы повышения цетанового числа?

Какими показателями характеризуются низкотемпературные свойства дизельных топлив?

Назовите основные методы улучшения низкотемпературных свойств дизельных топлив.

Как влияют отклонения вязкости дизельного топлива от нормы на показатели работы двигателя?

Какие свойства дизельного топлива оказывают влияние на процесс смесеобразования?

Каким образом оцениваются низкотемпературные свойства дизельного топлива?

Каким образом характеризуется испаряемость дизельных топлив?

Какое влияние оказывают показатели испаряемости дизельных топлив на эксплуатационные характеристики двигателя?

Назовите основные мероприятия, позволяющие снизить содержание воды и механических примесей в дизельном топливе.

От каких факторов зависят коррозионные свойства дизельных топлив?

Назовите основные методы нейтрализации коррозионного воздействия продуктов сгорания дизельных топлив на детали двигателя.

Каким образом классифицируются и маркируются дизельные топлива отечественного производства?

 

Альтернативные виды топлив

Газообразные топлива

 

В настоящее время наибольшее распространение получили два вида газообразного топлива: сжиженный нефтяной газ (СНГ) и сжатый природный газ (СПГ). Существует ещё сжиженный природный газ, но он не получил широкого распространения из-за сложности криогеннных установок, необходимых для перевода газа в жидкое состояние.

 

Сжиженные газы

Основные компоненты сжиженных газов - это пропан С₃Н₈, бутан С₄Н₁₀ и их смеси. Получают их из газов, выходящих из буровых скважин вместе с нефтью и из газообразных фракций, получаемых при переработке нефти.

Оба углеводорода при небольшом давлении (без охлаждения) можно перевести в жидкое состояние. К примеру, при +20 ⁰С пропан сжижается при 0,716, а бутан - при 0,103 МПа.

Сжиженные газы хранят в баллонах, рассчитанных на рабочее давление 1,6 МПа. В таких условиях даже чистый пропан находится в жидком виде, что позволяет эксплуатировать автомобили на СНГ круглогодично на всей территории страны, кроме южных районов в летнее время (где t выше 48,5 ⁰С). Для газобаллонных автомобилей в соответствии с ГОСТ 20448 - 90 выпускают сжиженные газы двух марок: СПБТЗ (смесь пропана и бутана техническая зимняя) и СПБТЛ (смесь пропана и бутана техническая летняя). В таблице 1 приведён состав этих газов.

 

Таблица 4.1 - Состав сжиженных газов

Содержание газов, % по массе	СПБТЗ	СПБТЛ
Метан, этан и этилен
Пропан и пропилен
Бутан и бутилен

 

В состав СНГ добавляют специальные вещества - одоранты, обладающие сильным запахом, так как СНГ обычно не имеют запаха и цвета, и обнаружить их утечку очень трудно. Наиболее распространённый одорант - этилмеркаптан С₂Н₅SH, его ощущают уже при концентрации 0,2 г на 1000 м³ воздуха или газа.

Автомобили, работающие на сжиженном газе, имеют такой же запас хода, как и автомобили, работающие на бензине. Сжиженные газы транспортируются в обычных автомобильных или железнодорожных цистернах. Заправка ими автомобилей осуществляется с помощью простых газозаправочных устройств. Автомобили, работающие на СНГ не рекомендуется запускать при температуре ниже -5 ⁰С. При низких температурах снижается надёжность газового оборудования, запуск двигателя затруднён.

Препятствием для дальнейшего расширения применения СНГ в качестве топлива является ограниченность ресурсов сжиженного нефтяного газа и большая ценность его, как сырья для химической промышленности. Более перспективен в этом плане сжатый природный газ. Следует учитывать огромные запасы этого газа, его дешевизну и высокий уровень развития газовой промышленности.

 

Сжатые газы

Основные компоненты сжатых газов - метан СН₄, окись углерода СО и водород Н₂ - получают преимущественно из природных газов (возможно получение из попутных, нефтяных, коксовых и других газов).

При высокой температуре, даже при высоком давлении эти газы не могут быть сжижены: для этого необходимы низкие температуры.

Для сжатого газа применяют газобаллонные установки, рассчитанные на работу при высоком давлении - 20 МПа.

Для заправки автомобилей применяют две марки сжатого природного газа (СПГ) - А (95 % СН₄ по объёму) и Б (90 % СН₄ по объёму).

На автомобиле СПГ храниться в толстостенных стальных баллонах ёмкостью по 50 литров. Батарея таких баллонов имеет достаточно большой вес (около 500 кг), в результате чего снижается грузоподъёмность автомобиля. Это же обстоятельство является основным препятствием использования СПГ на легковых автомобилях. Дальность ездки на одной заправке газом значительно меньше по сравнению с заправкой бензином и не превышает 200 - 250 км.

Более перспективной считают криогенную технологию хранения СПГ на автомобиле. Это направление является этапным на пути создания водородных двигателей

СПГ воспламеняется при температуре 630 - 645 ⁰С, что в три раза выше температуры воспламенения бензина. Эт