Эксплуатационные материалы ДВС

Топлива

Топлива для ДВС – продукты переработки сырой нефти (бензин, дизельное топливо)-

Основная часть его – углеводороды.

Бензин получают путем конденсации легких фракций переработки нефти, выкипающие в пределах 35-195⁰С. Дизельное топливо – до 390⁰С.

Смесь дизельного топлива с остаточными продуктами перегонки (до 80%) перегонки нефти называют тяжелым дизельным топливом, которое используют для малооборотных и среднеоборотных двигателей с предкамерным смесеобразованием.В составе топлива два горючих элемента – углерод С и водород Н, которые входят в различные углеводородные группы:

- парафиновые углеводороды С_n Н_2n+2;

- нафтеновые углеводороды С_n Н_{2n-2 до -4};

- ароматические углеводороды Сn Н_{2n-6 до-12}.

Групповой химический состав характеризуется процентным содержанием различных групп и определяет физико-химические и эксплуатационные свойства топлива.

Следует отметить, что в качестве топлива используют углеводород с n = 1 СН₄ – газ метан, который применяется в сжатом виде на двигателях специально оборудованных для работы на сжатом газе.

Сжиженное газовое топливо состоит из пропана С₃Н₈ и бутана С₄Н₁₀, которое применяется на двигателях специально оборудованных для работы на сжиженном газе.

Процентное содержание пропана и бутана в летнем и зимнем топливах различное.

Бензин.

Характеризуется детонационной стойкостью (октановым числом), которая определяется на специальном двигателе моторным методом (при постоянной нагрузке) и исследовательским (при переменной нагрузке «городской цикл движения»). Бензин маркируeтся: А-76, АИ-92 и т.д., 76 и 92 – октановое число, А – октановое число определено моторным методом, АИ – исследовательским. Для повышения октанового числа в бензин добавляют специальные присадки тетраэтилсвинец и другие.

Дизельное топливо.

Характеризуется цетановым числом, вязкостью и фракционным составом. Цетановое число определяет величину задержки воспламенения топлива. Вязкость влияет на процесс сгорания; чем больще вязкость, тем больше утечки и лучше распыление топлива в цилиндре двигателя и наоборот.

Моторное масло

Требования, предъявляемые к моторным маслам. В поршневых двигателях для смазки деталей используют масла главным обра­зом нефтяного происхождения. Физико-химические свойства масел обусловлены в специальных ГОСТах.

Моторные масла, применяемые в поршневых двигателях, долж­ны обладать рядом специфических свойств. Один из основных пока­зателей моторных масел — вязкость, так как от нее зависит гид­родинамический режим смазки трущихся деталей и механические потери в двигателе. Вязкость масла влияет на прокачиваемость его через зазоры в узлах трения, а следовательно, на отвод теплоты от трущихся поверхностей и охлаждаемых деталей. Масла с малой вязкостью при прочих равных условиях лучше отводят теплоту и быстрей выносят продукты износа трущихся деталей.

С вязкостью масла связан его расход вследствие выгорания. Из-за насосного действия поршневых колец масло попадает в ка­меру сгорания и сгорает там. В камеру сгорания масло может про­никнуть также и через зазоры между стержнями клапанов и их направляющими. Масла с большей вязкостью выгорают в меньшем количестве. Вязкость масла оценивается кинематической вязкостью при температуре 100° С в сантистоксах и не должна резко изме­няться в диапазоне температур от 90 до 120° С.

При граничном трении коэффициент трения зависит не от вяз­кости масла, а от содержания в масле поверхностно-активных ве­ществ, способных адсорбироваться на трущихся поверхностях. Ад­сорбированная пленка препятствует непосредственному контакту трущихся поверхностей, что уменьшает силу трения и износ. Спо­собность масла обеспечивать смазывающее действие в условиях граничного трения называют маслянистостью. Для форсированных двигателей и двигателей, работающих длительное время на неуста­новившихся режимах, желательно применять масла с высокой мас­лянистостью.

Способность масла вызывать коррозию омываемых им деталей двигателя зависит от количества содержащихся в нем кислот и оп­ределяется кислотным числом. Кислотное число представляет собой количество миллиграммов щелочи КОН, необходимой для нейтра­лизации органических кислот в 1 г масла, которое должно быть ми­нимальным.

Моторное масло, попадая в камеру сгорания или соприкасаясь с раскаленными деталями двигателя, окисляется с образованием различных твердых или смолистых веществ, количество которых оп­ределяется зольностью, и коксуемостью его. Масло должно обладать способностью выносить из зазоров между трущимися поверхностя­ми продукты износа и другие твердые частицы. Это свойство масла называют моющей способностью.

В процессе длительной работы в двигателе масло подвергается воздействию высоких температур, кислорода воздуха и других аг­рессивных газов, содержащихся в продуктах сгорания, которые прорываются в картер через уплотнения. Способность масла сохра­нять, основные эксплуатации-онные свойства в течение длительного времени называют стабильностью.

Чистые минеральные масла не обладают всеми предъявляемыми к ним требованиями. Поэтому к моторным маслам добавляют вещества, называ-емые присадками, которые существенно улучшают эксплуатационные свойства масел.

Присадки по действию на масла можно разделить на следую­щие группы: вязкостные, повышающие вязкость масел и улучшаю­щие их вязкостно-температурные свойства; депрессорные, понижаю­щие температуру застывания масел; моющие (детергенты), не до­пускающие образования на деталях двигателей нагаров, лаков и осадков; антиокислительные, повышающие стабильность масел; противокоррозионные, снижающие агрессивность масел; противоизносные, улучшающие смазочные свойства масел и предохраняю­щие трущиеся детали двигателей от задира; многофун-кциональные, способные одновременно улучшать два или несколько эксплуатаци­онных свойств масел. Количество присадок может доходить до 20 % и составлять до 80% стоимости масла.

Сорт применяемого для смазки масла зависит от типа двигате­ля, условий его работы и материалов, используемых для подшип­ников кривошипно-шатунного механизма. Для деталей, работающих с большими нагрузками на кривошипно-шатунный механизм и имеющих подшипники из свинцовистой бронзы, применяют масла с большей маслянистостью и вязкостью и высокими антикоррозион­ными свойствами.

Классификация масел по ГОСТ 17479—72 учитывает особеннос­ти конструкций двигателей, их назначение и условия эксплуатации. Согласно этой классификации, например, расшифруем масло М12В: буква М показывает принадлежность его к моторным маслам, пред­назначенным для поршневых д. в. с.; число 12 — кинематическую вязкость при температуре 100° С; буква В после числа —группу масел и соответствующую ей присадку.

Новая классификация предусматривает шесть групп масел, имеющих определенное назначение: масла группы А предназначены для карбюратор-ных и малофорсированных дизелей, работающих на малосернистом топливе; масла группы Б — для форсированных карбюраторных и малофорсирован-ных дизелей, работающих на топливах с содержанием серы до 0,5%; масла группы В — для высокофорсированных карбюраторных двигателей, а также форсирован­ных дизелей, работающих на топливах с содержанием серы 0,5—1,0%; масла группы Г — для высокофорсированных дизелей, работающих на топливах с содержанием серы до 1%; масла груп­пы Д — для тех же целей, но при особенно малом расходе масла, до 2 г/(кВт-ч); масла группы Е — для судовых и стационарных дви­гателей, работающих на тяжелых топливах с содержанием серы до З%.

Европейская классификация моторных масел

Вязкость – одна из основных характеристик моторных масел, определяющая температурные пределы их работоспособности. При низкой температуре вязкость должна быть не слишком высокой, чтобы двигатель легко пускался и масляный насос надежно прокачивал масло по системе смазки. При высокой температуре вязкость должна быть не слишком мала, чтобы масляная пленка надежно защищала трущиеся поверхности.

Классификация SAE (Общество автомобильных инженеров США) содержи т шесть классов зимних и пять летних масел. Зимние масла имеют обозначение «W» - winter – зима. Все сезонные масла должны соответство-вать по низкотемпературным свойствам одному из зимних классов и одному из летних. Они имеют двойное обозначение, например SAE 10W-30? SAE 15W-40 и т.д.

Прокачиваемость- способность масляного насоса прокачать масло по системе смазки при минимальной температуре масла.

Проворачиваемость – способность стартера проворачивать вал двигателя при минимальной температуре масла.

Классификация по SAE моторных масел

Класс вязкости по SAE	Прокачиваемость при температуре, 0С	Проворачиваемость при температуре, 0С	Кинематическая вязкость, мм2/с при 1000С
0W 5W 10W 15W 20W 25W	-35 -30 -25 -20 -15 -10	-30 -25 -20 -15 -10 -5	3,8 3,8 4,1 5,6 5,6 9,3 5,6 9,3 12,5 16,3 21,9

Аналоги вязкостных классов моторных масел по классификациям ГОСТ и SAE

ГОСТ	SAE	ГОСТ	SAE	ГОСТ	SAE
3з 4з 5з 6з	5W 10W 15W 20W	3з/8 4з/6 4з/8	5W/20 10W/20 10W/20	4з/10 5з/10 5з/12 6з/10 6з/12 6з/14 6з/16	10W/30 15W/30 15W/30 20W/30 20W/30 20W/40 20W/40

Классификация моторных масел по эксплуатационным свойствам.

Классификация API (Американский институт нефти) подразделяет моторные масла на две категории: «S» (service) и «C» (commercial). К первой относятся масла, применяемые в бензиновых двигателях, а ко второй дизельные масла. Обозначения класса складывается из начальной буквы, обозначающей категорию и второй буквы, обозначающей уровень эксплуатационных свойств. Чем ближе к началу латинского алфавита вторая буква, тем ниже требования к свойствам данного масла (самые низкие уровни SA и CA сегодня практически не применяются).

Классы дизельных масел CD и CF подразделяются на масла для 2- и 4- тактных дизелей, обозначаемых дополнительной цифрой, например CD 11 или CF-2 CF-4.