Литература по Механике и для Механиков / Для 3-го курса / Voznitskiy_-_Sudovye_dvigateli_vnutrennego_sgora (2)

310_________________________________ Судовые двигатели внутреннего сгорания

►С 11 августа 2006 г. максимальное содержание серы в топливе, используемом пассажирскими судами на регулярных рейсах в порты или из портов ЕС, когда они находятся в территориальных водах Ев­ росоюза, особых экономических зонах и районах контроля загрязне­ ний, включая Северное море и Английский канал, не должно превы­ шать 1,5%.

►С 11 августа 2006 г. максимальное содержание серы 0,2% при­ менимо только к используемому на территории ЕС морскому газойлю, вязкость и плотность которого попадает в пределы, установленные для марок DMX и DMA по стандарту ISO 8217:2005. Это требование будет действовать до 31 декабря 2007 г.

►С 1 января 2008 г. до 31 декабря 2009 г. максимальное содержа­ ние серы 0,1 % применимо к используемому на территории ЕС морско­ му газойлю, вязкость и плотность которого попадает в пределы, уста­ новленные для марок DMX и DMA стандартом ISO 8217 -.2005.

►Максимальное содержание серы в морском дизельном топливе марок DMB и DMC, продаваемом на рынке стран - членов ЕС после 11 августа 2006 г., не должно превышать 1,5%. Смысл этого требова­ ния состоит в том, чтобы позволить использовать морское дизельное топливо в Районах Контроля Выбросов SOx, если тяжелого малосер­ нистого топлива не хватает.

►С 1 января 2010 г. перестает действовать требование к макси­ мальному уровню серы в морском газойле (марки DMA и DMX). Мак­ симальное содержание серы в продаваемом на рынке стран ЕС морс­ ком газойле не должно превышать 0,1%. Содержание серы во всех сор­ тах морского топлива, используемого судами у причалов портов ЕС и судами внутреннего плавания, не должно превышать 0,1%. Это отно­ сится к любому топливу, используемому в главных и вспомогательных двигателях и котлах. Это требование не распространяется на суда, стоя­ щие у причала в соответствии с опубликованным расписанием менее двух часов, и суда, остановившие все двигатели и использующие бере­ говое питание.

Практические последствия вступления в силу Директивы Евро­ пейского парламента 2005/33/ЕС:

►Портнадзор (Port State Control) в странах Евросоюза будет вклю­ чать Приложение VI к МАРПОЛ и Директиву Евросоюза ЕС 2005/33/ ЕС в перечень судовых проверок.

►Судовладельцы должны убедиться, что используемый в преде­ лах ЕС газойль (DMA и DMX) содержит не более 0,2% серы (не более 0,1% серы после 1 января 2008 г.).

►Судовладельцы, использующие морское дизельное топливо, дол­ жны удостовериться в том, что марки этого топлива точно указаны в бункерных расписках и коммерческой документации (например, DMB или DMC по ISO 8217:2005).

►Судовладельцы должны удостовериться в том, что пассажир­ ские суда, работающие на регулярных рейсах в портах ЕС, используют в пределах Евросоюза топливо с содержанием серы не более 1,5%.

►Судовладельцы должны помнить о том, что после 1 января 2010 г. максимальное содержание серы в топливе, используемом в портах ЕС, не должно превышать 0,1 %. Это требование повлияет на объем танков, план трубопроводов, работу двигателей и котлов в порту и должно будет приниматься во внимание на стадии разработки проектов новых судов.

Глава 12 МАСЛА, СИСТЕМЫ СМАЗКИ

§ 12.1. Свойства и характеристики масел

Используемое в ДВС масло выполняет несколько функций, к чис- \ лу которых в первую очередь относятся:

1.Снижение трения и уменьшение износа во всех его видах, включая и коррозию.

2.Охлаждение путем отвода тепла из зон трения.

3.Удаление образующихся продуктов износа и загрязняющих при-

месей.

4.Обеспечение уплотнения цилиндропоршневой группы в зоне s поршневых колец.

Требования к маслам.

Исходя из изложенного, а также учитывая высокий уровень фор­ сировки современных двигателей, используемые в них моторные мас­ ла должны обладать следующими эксплуатационными свойствами и характеристиками:

►необходимой вязкостью и стабильными вязкостно-температур­ ными характеристиками, низкой испаряемостью;

►хорошо противостоять воздействию высоких давлений в зонах трения; высокими антиизносными свойствами, обеспечивающими продолжительную работу цилиндров, поршневых колец, подшипников и пр.; ►высокими термостабильностью и сопротивляемостью окисле­ нию, чтобы противостоять окислению и образованию в масле высоко­

молекулярных соединений и их отложению в двигателе; ►детергентно-диспергирующими свойствами, обеспечивающи­

ми сохранение двигателя чистым, особенно в зоне цилиндропоршне­ вой группы и в картере;

телях масла не свидетельствует. Вязкость непосредственно определяет эффективность смазки, ее способность создавать пленку между тру­ щимися поверхностями, тем самым предотвращая их непосредствен­ ный контакт, изнашивание и рост температур в зоне контакта.

Чем выше вязкость, тем выше прочность пленки, тем более вы­ сокие удельные давления она выдерживает, тем самым обеспечивая наиболее благоприятный режим гидродинамической смазки. Но в тоже время нельзя не учитывать того, что с ростом вязкости масла растут потери на трение и ухудшается растекание масла, затрудняется его движение в узких щелях и каналах, что может привести к масляному голоданию в наиболее удаленных точках смазки, чаще всего встречаю­ щемуся при пуске холодного двигателя.

Чем ниже вязкость, тем тоньше и слабее пленка масла между трущимися поверхностями, тем больше вероятность ее локального разрушения и касания поверхностей. В то же время использование масел

с низкой вязкостью несет в себе и ряд преимуществ, связанных с умень­ шением потерь на трение, повышением текучести масла, улучшением отвода тепла из зоны трения.

Опыт эксплуатации двигателей показывает, что применение вяз­ ких масел увеличивает потери масла на угар. Объяснение этому зак­ лючается в том, что высоковязкие масла обладают большей склоннос­ тью к нагарообразованию, а это, в ряде случаев, влечет за собой поте­ рю подвижности и уплотняющей функции поршневых колец. Итогом является увеличение прорыва газов в картер, в ходе которого происхо­ дит сгорание части масляной пленки на зеркале цилиндра и унос ее в виде пара и газов через вентиляционную систему картера.

Низкая вязкость масла также отрицательно влияет на его расход. В этом случае увеличивается заброс масла в камеру сгорания, где оно сгорает и вместе с выхлопными газами уходит в атмосферу.

Масла повышенной вязкости рекомендуется применять в двигате­ лях, режим эксплуатации которых сопряжен с высокими нагрузками, характеризующимися большими давлениями на поверхности трения и высокими температурами. Необходимость в применении более вязких масел может возникнуть также, если двигатель основную часть време­ ни работает на низких оборотах, при которых несущая способность масляного клина между трущимися поверхностями слабая и при воз­ растании нагрузок существует опасность его разрушения. В случаях, когда эксплуатация сопряжена с работой двигателя на высоких оборо­ тах, но с малыми нагрузками, предпочтение отдается маловязким мас­ лам, обеспечивающим меньшие потери на трение.

Следует также учитывать, что вязкость большинства масел суще­ ственно зависит от температуры, с ее повышением вязкость снижает­ ся, а со снижением - растет. В зависимости от химического состава масла и методов очистки базовой основы (Base-Stock) эта зависимость различна. Так, вязкость масел парафинового основания наиболее ста­ бильна, более зависимы от температуры масла нафтенового основа­ ния. Для суждения о вязкостно-температурной зависимости масел мож­ но воспользоваться данными по вязкости, которые в сертификатах обыч­ но приводятся при двух температурах - 40° С (100° F) и 100° С (210° F). С этой же целью часто используют показатель - Индекс вязкости.

Индекс вязкости (VI.) представляет собой эмпирическую безраз­ мерную величину, характеризующую вязкостно-температурную зави­ симость масел. Масла с высоким индексом вязкости (100 и более) ха­ рактеризуются относительно малым падением вязкости при повыше­ нии температуры, малый индекс вязкости свидетельствует о существен-

Температура вспыш ки и испаряемость.

Температурой вспышки (flash point temp.) является та наинизшая температура, при которой нагреваемое масло испаряется и образую­ щиеся пары, перемешиваясь с воздухом, создают смесь, вспыхиваю­ щую при поднесении к ней пламени. Температура вспышки масел обыч­ но лежит в пределах 200-230° С.

Основу смазочных материалов составляют фракции нефти, выки­ пающие при 200-500° С. Их нагревание в двигателях и механизмах приводит к потере легких фракций, что вызывает изменение углеводо­ родного состава, ухудшение вязкостно-температурных свойств, повы­ шение температуры застывания и, что наиболее важно, - повышенный расход масла. Об испаряемости масла судят по фракционному составу и температуре вспышки. Чем ниже t , тем легче фракционный состав, тем при более низкой температуре выкипают легкие фракции, тем, сле­ довательно, выше будет расход масла.

г

§ 12.1.1. Классификация моторны х масел

Классификация и маркировка моторных масел, принятая в России.

В соответствии с действующей в России классификацией мотор­ ные масла разделяют на группы в зависимости от того, для какого типа двигателя и его уровня форсировки они рекомендуются.

Рассмотрим для примера расшифровку масла марки М 16Е60. Буква М означает моторное масло, цифра 16 - вязкость масла, равная 16 сСт при 100°С, Е - группа масла, цифра 60 - щелочность, соответствую­ щая 60 мг КОН/г масла.

Амотоциклетные нефорсированные двигатели

Цилиндровые масла для малооборотных

Едизелей с лубрикаторной системой смазки

Классификация моторных масел по API (СШ А и Европа). Масла для бензиновых и дизельных двигателей классифициру­

ются в зависимости от содержания в них пакета присадок и опреде­ ляемых ими моторных свойств по категориям в соответствии с требо­ ваниями Американского нефтяного института - API, разработанными совместно API, SAE и ASTM (Американское общество испытания ма­ териалов).

М асла для бензиновых двигателей.

API SF - хорошие противоизносные и противоокислительные свой­ ства, удовлетворяет требованиям автомобилестроителей 1980-1988 гг. Более не используется.

318 Судовые двигатели внутреннего сгорания

API SG - лучшая защита от отложений, окисления масла и износа двигателя по сравнению с SF. Удовлетворяет требованиям автомобиле­ строителей для моделей 1990-1993 гг.

API SH - лучшая защита от отложений, окисления, износа, ржав­ чины и коррозии в сравнении с другими маслами. Удовлетворяет тре­ бованиям для моделей 1994 г. и позже.

М асла для дизелей.

API СС1для умеренного и тяжелого режимов эксплуатации ди­ зелей без наддува - в настоящее время снимается с производства.

API CD2 - для тяжелых режимов эксплуатации, для дизелей с над­ дувом - также снимается с производства. Защищает от высоко- и низ­ котемпературных отложений, износа, ржавчины и коррозии. Удов­ летворяет общим требованиям двигателе строителей 1960-1990 гг., в настоящее время снимается с производства, заменяется маслами груп­ пы CF.

API СЕ - для тяжелых режимов эксплуатации дизелей с турбонад­ дувом, выпускаемых с 1983 г., может заменять масло СС.

API CF - улучшенные характеристики по сравнением с маслом CD, рекомендуется при использовании высокосернистых топлив.

API CF-4 - для высокоскоростных четырехтактных дизелей. API CG-4, СН и CI - для дизелей выпуска 1995 г. и далее, предназ­

начается для малосернистых топлив и удовлетворяет требованиям Стан­ дарта ЕРА по эмиссии выхлопа.

Цилиндровые масла классификацией API не рассматриваются. По отечественной классификации к ним относятся масла группы Е.

Классификация моторных масел по АСЕА (Европа).

В европейских странах классификация масел по эксплуатацион­ ным показателям часто осуществляется по API либо на основе требо­ ваний европейских изготовителей автомобильных двигателей - АСЕА, принятых в 1996 г.

§ 12.1.2. Состав масел

Базовые компоненты.

Основу масел составляют базовые компоненты, обеспечивающие их смазывающие свойства и имеющие минеральное (нефтяное) или синтетическое происхождение. Однако самые высококачественные,

'Согласно принятой в России классификации этот класс масел соответствует отечественным маслам группы Г .

2Этот класс масел соответствует отечественным маслам группы Д.

чисто минеральные или синтетические масла ранее перечисленными свойствами в полной мере не обладают. При использовании их в совре­ менном высокофорсированном двигателе и особенно при работе на тяжелом топливе масло будет быстро деградировать, терять свои свой­ ства, будут иметь место интенсивная коррозия и износ, потеря ресур­ са, а в отдельных случаях - поломки. Поэтому в базовую основу совре­ менных масел вводится тот или иной комплекс присадок, призванных существенно улучшить их качественные характеристики.

Минеральная базовая основа масел состоит из продуктов перера­ ботки нефти, называемых Base Stock Oils, которые представляют со­ бой дистилляты узкого фракционного состава, прошедшие ряд слож­ ных и дорогостоящих операций очистки. Для получения Base Stock Oils обычно используют нефти парафинового основания, это обеспе­ чивает наличие у масла высокого индекса вязкости, т.е. пологую вязко­ стно-температурную зависимость. Минеральные масла находят пре­ имущественное применение в судовых двигателях и механизмах, при­ чина - доступность и значительно более низкая стоимость.

Синтетическая базовая основа получается синтезом химических соединений определенного состава, обеспечивающего заранее задан­ ные свойства. В первую очередь это относится к вязкостно-темпера­ турным характеристикам. Синтетические масла обладают значительно более высоким индексом вязкости, их вязкость мало меняется при по­ вышении температуры. И наоборот - при снижении температуры вяз­ кость масла увеличивается ненамного. Кроме того, синтетическая ос­ нова обеспечивает более высокую термическую стабильность масла и хорошую сопротивляемость окислению, низкую испаряемость и хоро­ шую текучесть при отрицательных температурах. Поэтому синтети­ ческие масла незаменимы при эксплуатации двигателей в Арктике и, учитывая их высокую стоимость, нецелесообразны для использования на судах. Нужно также иметь в виду, что часть синтетических масел включает эфиры, наличие которых вызывает разбухание резиновых и пластиковых уплотнений. При изношенных уплотнениях отмечается усиление протечек.

Присадки.

Для улучшения моторных свойств масел и обеспечения их эффек­ тивной работы в современных высокофорсированных двигателях в их базовую основу вводятся химические соединения, получившие наиме­ нование присадок (additives).

К их числу относятся присадки: повышающие индекс вязкости (V.I. improvers'), противоокислительные (oxidation inhibitors), щелоч­