Оценка самовоспламеняемости дизельных топлив

Оценка  самовоспламеняемости дизельных топлив

При квалификационных испытаниях дизельного топлива оцени­вают показатели, характеризующие воспламеняемость его паров от постороннего источника (пламени) и их самовоспламеняемость в среде окислителя (кислорода  воздуха) в результате разогрева  при адиабатическом сжатии в двигателе. Температура, до которой необходимо нагреть топливо в смеси с  кислородом воздуха, чтобы начался  процесс горения, называет­ся температурой самовоспламенения. Воспламеняемость характеризуется цетановым числом, которое определяет задержку воспламенения  топлива и процесс его сгора­ния, а также склонность топлива к  самовоспламенению, что для дизельного двигателя очень важно. Температура  воспламенения и период задержки воспламенения зависят от содержания и строения углеводородов, входящих в со­став топлива. Алканы термически наименее устойчивы, они быст­ро  распадаются и окисляются с образованием легковоспламеня­ющихся продуктов  неполного окисления. Поэтому цетановые  числа алканов самые высокие, причем наибольшие цетановые числа  имеют соединения нормального строения. Использование топлива, содержащего  трудно окисляющиеся парафиновые углеводороды изомерного строения и ароматические  углеводороды, определяет жесткую работу двигателя. Жесткая работа двигателя  наблюдается при увеличении перио­да задержки воспламенения и оценивается  она по нарастанию дав­ления при  повороте коленчатого вала на Г. Считается, что при нарастании давления на Г  поворота колен­чатого вала до 0,25...0,50 МПа двигатель работает мягко, при  на­растании давления до 0,6...0,9 МПа  — жестко, а при нарастании давления более 0,9 МПа — очень жестко. При  жесткой работе двигателя поршень  подвергается повышен­ному ударному воздействию. Это вызывает увеличенный износ  гателя и приводит к другим отрицательным  последствиям.На рис. 3.4 показана схема  воспламенения и горения в  камере сгорания дизельного двигателя. Зависимость давления в цилиндре от угла поворота коленчатого вала приведена на рис. 3.5. Склонность дизельного топлива к самовоспламенению  и созда­нию жесткой работы двигателя  оценивается цетановым числом, для  определения которого используется смесь эталонных топлив, состоящая  из цетана и а-метилнафталина. При  этом склонность к самовоспламенению  цетана принимают за 100, а

аметилнафта-лина —  за нуль.

      Рис. 3.4. Схема нормального протекания процессов воспламенения

      и горения в камере сгорания дизельного двигателя:

      1,2—  развитие факела впрыскиваемого топлива; 3 — появление на периферии

      факела  очагов воспламенения; 4, 6 — распространение пламени по всему объему

      поданного топлива при продолжающемся впрыске  новых доз топлива;  7, 8 —

      догорание топлива после окончания впрыска

      

      Рис. 3.5. Развернутая индикаторная диаграмма работы быстроходного дизельного двигателя:

      1 — мягкой; 2 — жесткой; А — начало впрыска; В— воспламенение; С — конец впрыска 

        

      Цетановое число топлива определяют сопоставляя  испытуемый образец с эталонным  на установке ИТ9-3 (рис. 3.6).

      Цетановым числом называют условный показатель самовоспламеняемости дизельного топлива, равный процентному содержанию цетана в такой его смеси с а-метилнафталином, которая имеет такой же период задержки самовоспламенения, как и испытуемый образец.

      Оптимальное цетановое число дизельных топлив находится в интервале 40...50. Применение топлив с цетановым числом менее 40 приводит к жесткой работе двигателя, а более 50 — к увеличению удельного расхода топлива в результате уменьшения полноты его сгорания.

      Летом можно применять топлива с  цетановым числом, равным 40, а зимой  для обеспечения холодного пуска  двигателя требуется топливо  с цетановым числом не менее 45.

      Повышение цетанового числа дизельных топлив достигается двумя способами:

      одновременным увеличением концентрации нормальных парафинов и снижением содержания ароматических углеводородов;

      введением специальных кислородосодержащих  присадок (органических перекисей, сложных эфиров азотной кислоты — этилнитрата, изопропилнитрата или цеклогексилнитрата).

Так, добавление 1 % изопропилнитрата в зимнее, арктическое и низкоцетановое топлива, полученные посредством каталитического крекинга, повышает их цетановые числа на 10...12 единиц. Установлено также, что эта присадка улучшает пусковые характеристики топлива при низких температурах и уменьшает нагарообразование в двигателе.

 

Пластичные смазки и их классификация

Пластичные смазки использовались еще в XIV веке до н.э. египтянами для осей деревянных колесниц. Изготавливали их из оливкового масла, смешивая его с известью. Современные  смазки представляют собой многокомпонентные  структуры, отвечающие многим, зачастую противоречивым требованиям, которые  выдвигает специфика работы различных  узлов.  
Пластичные смазки используют для уменьшения трения и износа узлов, в которых создавать принудительную циркуляцию масла нецелесообразно или невозможно. Легко проникая в зону контакта трущихся деталей, смазки удерживаются на трущихся поверхностях, не стекая с них, как это происходит с маслом. Смазки применяются также в качестве защитных или уплотнительных материалов.

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ СМАЗОК.

К достоинствам следует  отнести способность удерживаться, не вытекать и не выдавливаться из негерметизированных узлов трения, более широкий, чем у масел, температурный  диапазон применения. Перечисленные  достоинства позволяют упростить  конструкцию узлов трения, следовательно, уменьшить их металлоемкость и стоимость. Некоторые смазки обладают хорошей  герметизирующей способностью и  хорошими консервационными свойствами.

Основными недостатками являются удержание продуктов механического  и коррозионного износа, которые  увеличивают скорость разрушения трущихся поверхностей, и плохой отвод тепла  от смазываемых деталей.  
 
СОСТАВ ПЛАСТИЧНЫХ СМАЗОК.

Масло является основой  смазки, и на него приходится 70–90% от ее массы. Свойства масла определяют основные свойства смазки.

Загуститель создает  пространственный каркас смазки. Упрощенно  его можно сравнить с поролоном, удерживающим своими ячейками масло. Загуститель  составляет 8–20% от массы смазки.

Добавки необходимы для  улучшения эксплуатационных свойств. К ним относятся:

• присадки — преимущественно те же, что используются в товарных маслах (моторных, трансмиссионных и т. п.). Представляют собой маслорастворимые поверхностно-активные вещества и составляют 0,1–5% от массы смазки;
• наполнители — улучшают антифрикционные и герметизирующие свойства. Представляют собой твердые вещества, как правило, неорганического происхождения, нерастворимые в масле (дисульфид молибдена, графит, слюда и др.), составляют 1–20% от массы смазки;
• модификаторы структуры — способствуют формированию более прочной и эластичной структуры смазки. Представляют собой поверхностно-активные вещества (кислоты, спирты и др.), составляют 0,1—1% от массы смазки.

ОСНОВНЫЕ  ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА СМАЗОК.

• Пенетрация (проникновение) – характеризует консистенцию (густоту) смазки по глубине погружения в нее конуса стандартных размеров и массы. Пенетрация измеряется при различных температурах и численно равна количеству миллиметров погружения конуса, умноженному на 10.
• Температура каплепадения – температура падения первой капли смазки, нагреваемой в специальном измерительном приборе. Практически характеризует температуру плавления загустителя, разрушения структуры смазки и ее вытекания из смазываемых узлов (определяет верхний температурный предел работоспособности не для всех смазок).
• Предел прочности на сдвиг – минимальная нагрузка, при которой происходит необратимое разрушение каркаса смазки и она ведет себя как жидкость.
• Водостойкость – применительно к пластичным смазкам обозначает несколько свойств: устойчивость к растворению в воде, способность поглощать влагу, проницаемость смазочного слоя для паров влаги, смываемость водой со смазываемых поверхностей.
• Механическая стабильность – характеризует тиксотропные свойства, т.е. способность смазок практически мгновенно восстанавливать свою структуру (каркас) послу выхода из зоны непосредственного контакта трущихся деталей. Благодаря этому уникальному свойству смазка легко удерживается в негерметизированных узлах трения.
• Термическая стабильность – способность смазки сохранять свои свойства при воздействии повышенных температур.
• Коллоидная стабильность – характеризует выделение масла из смазки в процессе механического или температурного воздействия при хранении, транспортировке и применении.
• Химическая стабильность – характеризует в основном устойчивость смазок к окислению.
• Испаряемость – оценивают количество масла, испарившегося из смазки за определенный промежуток времени, при нагреве до максимальной температуры применения.
• Коррозионная активность – способность компонентов смазки вызывать коррозию металла узлов трения.
• Защитные свойства – способность смазок защищать трущиеся поверхности металлов от воздействия коррозионно-активной внешней среды (вода, растворы солей и др.).
• Вязкость – определяется величинами потерь на внутреннее трение в смазке. Фактически определяет пусковые характеристики механизмов, легкость подачи и заправки в узлы трения.

Пластичные смазки по консистенции занимают промежуточное  положение между маслами и  твердыми смазочными материалами (графитами).

Несмотря на отсутствие в качестве критериев разбивки на классы других характеристик смазок, эта классификация признана основополагающей во всех странах. Некоторые производители  указывают в документации не только класс смазки, но и уровень пенетрации. 
 
КЛАССИФИКАЦИЯ ПЛАСТИЧНЫХ СМАЗОК.

Следует отметить, что  не все нижеперечисленные классификации  являются общепринятыми для отечественных  и зарубежных производителей. 
 
Классификация по типу масла (основы)

• На нефтяных маслах (полученных переработкой нефти).
• На синтетических маслах (искусственно синтезированных).
• На растительных маслах.
• На смеси вышеперечисленных масел (в основном нефтяных и синтетических).

Классификация по природе загустителя

• Мыльные — это смазки, для производства которых в качестве загустителя применяют мыла (соли высших карбоновых кислот). В свою очередь, их подразделяют на натриевые (созданы в 1872 г.), кальциевые и алюминиевые (созданы в 1882 г.), литиевые (созданы в 1942 г.), комплексные (например, комплексные кальциевые, комплексные литиевые) и др. На мыльные приходится более 80% всего производства смазок.
• Углеводородные — смазки, для производства которых в качестве загустителя используются парафины, церезины, петролатумы и др.
• Неорганические — смазки, для производства которых в качестве загустителя используются силикагели, бентониты и др.
• Органические — смазки, для производства которых в качестве загустителя используются сажа, полимочевина, полимеры и др.

Классификация по области применения.

В соответствии с ГОСТом 23258-78 смазки делятся на следующие  группы.

• Антифрикционные — снижают силу трения и износ различных трущихся поверхностей.
• Консервационные — предотвращают коррозию металлических поверхностей механизмов при их хранении и эксплуатации.
• Уплотнительные — герметизируют и предотвращают износ резьбовых соединений и запорной арматуры (вентили, задвижки, краны).
• Канатные — предотвращают износ и коррозию стальных канатов.

В свою очередь, антифрикционная  группа делится на подгруппы: смазки общего назначения, многоцелевые смазки, термостойкие, низкотемпературные, химически  стойкие, приборные, автомобильные, авиационные  и т.д.

В автомобилях наибольшее распространение получили антифрикционные  смазки многоцелевые (Литол-24, Фиол-2М, Зимол, Лита) и антифрикционные смазки автомобильные (ЛСЦ-15, Фиол-2У, ШРБ-4, ШРУС-4, КСБ, ДТ-1, № 158, ЛЗ-31).

Классификация смазок по консистенции (густоте).

Разработана NLGI (Национальный институт смазочных материалов США). Согласно этой классификации смазки делят на классы в зависимости  от уровня пенетрации (см. выше) — чем  больше численное значение пенетрации, тем мягче смазка. Классификация NLGI пластичных смазок по консистенции приведена в табл. 8.1 (соответствует  сортам по DIN 51818. DIN — Институт стандартов Германии).  
 
НАИМЕНОВАНИЕ СМАЗОК.

В бывшем СССР до 1979 г. наименования смазок устанавливали  произвольно. В результате одни смазки получили словесное название (Солидол-С), другие — номер (№ 158), третьи — обозначение  создавшего их учреждения (ЦИАТИМ-201, ВНИИНП-242). В 1979 г. был введен ГОСТ 23258-78 (действующий  в настоящее время в России), согласно которому наименование смазки должно состоять из одного слова и  цифры.

За рубежом фирмы-производители  вводят наименование смазок произвольно  из-за отсутствия единой для всех классификации  по эксплуатационным показателям (за исключением  классификации по консистенции). Это  привело к появлению огромного  ассортимента пластичных смазок (по различным  оценкам несколько тысяч наименований).  

 

Источники и потребители  электрической энергии

На любом автомобиле огромное значение имеет степень обеспечения потребителей электрическим током. Его использование определяется как принципом действия двигателя внутреннего сгорания, так и необходимостью обеспечения комфортности и условий перевозки пассажиров и груза.

ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ.

В то же время не любой  источник электрической энергии  можно установить на автомобиле. Он должен быть компактным, достаточно мощным и иметь длительный срок эксплуатации. На автомобиле используется электрическая энергия постоянного тока, как наиболее оптимальная с точки зрения ее хранения и выработки. Однако постоянный ток имеет особенность, которая заключается в том, что полярность подсоединения потребителей к источникам постоянна.