Лабораторный практикум ЭМ июнь 2012 КРАСНОЯРСК

Таблица 17 Основные характеристики углеводородных и спиртовых топлив

31

В ряде стран применяются метанольные бензины (БМ), однако в условиях эксплуатации возникает ряд проблем, связанных с различием физи- ко-химических свойств бензина и метанола.

Одной из них является низкая стабильность БМ против расслоения. В России разработаны БМ двух видов: всесезонный БМ–15 (с 15% метанола и 7% изобутанола) и БМ–5 (с 5% метанола без стабилизатора) для использования в летний период.

Использование спиртов в чистом виде и в качестве смесей с бензином улучшает экологию на транспорте и увеличивает топливные ресурсы.

Моторные топлива из биомассы. Ферментация (сбраживание) биомассы известна давно, она основана на способности микроорганизмов, прежде всего дрожжей, расщеплять простые сахара в отсутствие кислорода

до этанола и двуокиси углерода: С6Н12О6→2С2Н5ОН+2СО2.

Подвергая анаэробной ферментации сельскохозяйственные и бытовые отходы, можно получать биогаз с высоким содержанием метана. В сжатом или сжиженном виде этот газ можно использовать в качестве моторного топлива.

Растительные топлива и их эфиры. К наиболее известным растительным топливам относятся: соевое масло (OS), пальмовое масло (OP) и его эфиры Grude Palm Oil (CPO) и Grude Palm Stearin (CPS), подсолнечное масло (OSi), рапсовое масло (OR) и его эфиры (EMKOR) способные сгорать в двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия в установившемся режиме работы и смесей рапсового масла со стандартным дизельным топливом в неустановившихся режимах работы двигателя.

Применение растительных топлив лишь частично решает проблему уменьшения выбросов СО2, так как углерод присутствует в молекулах растительных масел и их производных.

Некоторые физико-химические свойства растительных топлив приведены в табл. 18.

Таблица 18

Физико-химические свойства растительных топлив

Наиболее распространенными растительными маслами, над использованием которых проводятся исследования, являются: рапсовое, соевое, подсолнечное и пальмовое. Термическая нестабильность и высокая, вязкость растительных масел затрудняют их применение в качестве альтернативного топлива. Поэтому производятся их эфиры. Метиловые эфиры высших жирных кислот, например, рапсового масла, получаются промышленным способом путем применения процесса алкоголизации эфиров, т. е. с помощью реакции триглицеринов со спиртами в присутствии жирных и основных катализаторов. Для получения эфиров растительных масел используется процесс гидролиза в присутствии катализаторов. Поверхностное натяжение растительного топлива меньше по значению, чем у дизельного топлива, несмотря на его более высокую вязкость.

В табл. 19 представлены основные физико-химические свойства рапсового масла, эфиров рапсового масла по сравнению с дизельным топливом.

Из сравнения физико-химических свойств растительных топлив и их сложных эфиров со свойствами дизельного топлива следует: что их можно применять в двигателях с воспламенением от сжатия.

Таблица 19

Сравнение физико-химических свойств топлив: рапсового масла, рапсовых эфиров и дизельного топлива

Окончание таблицы 19

Генераторный газ. Использование генераторного газа в качестве топлива для автомобильных двигателей началось в первой половине прошлого столетия.

Вэтих автомобилях двигатель работает на продуктах газификации твердого топлива (древесина, торф, древесный и каменный уголь и др.), получаемых в специальном устройстве – газогенераторе. В последние годы в ряде стран возобновился интерес к газогенераторным автомобилям.

Втабл. 20 приведены характеристики генераторного газа полученного из различных видов топлива. При газификации получается окись углерода – основной топливный газ. Кроме того, в продуктах газификации содержатся:

водород – Н2, метан – СН4, двуокись углерода – СО2, кислород – О2, азот – N2. Теплота сгорания газа полученного таким образом находится в пределах 4731 КДж/м3 до 6280 КДж/м3 в зависимости от исходного твердого топлива.

Таблица 20

Характеристика генераторного газа полученного из различных видов топлива

ВРоссии серийно выпускались газогенераторные автомобили, ГАЗ-42

иЗИС-21, на которых устанавливались газогенераторные установки общей массой 360 и 600 кг соответственно. Рост добычи нефти, развитие нефтеперерабатывающей промышленности, а также сложность эксплуатации, снижение мощности двигателя при работе на этом газе, снижение грузоподъемности автомобиля отдали предпочтение нефтяным видам топлива.

Однако за газогенераторными автомобилями до сих пор остается бесспорное преимущество – возможность работы на доступном для всех и дешевом твердом топливе.

2.4. Классификация и особенности применения моторных масел

Основное назначение моторных масел – снижение трения и износа сопряженных деталей двигателя, создание на трущихся поверхностях этих деталей прочной масляной пленки.

Кроме основного назначения смазочные масла выполняют и вспомогательные функции: защита деталей от коррозии, охлаждение трущихся поверхностей, унос абразивных частиц и продуктов износа деталей из зоны трения, отмывание деталей от углеродистых и других липких отложений, поддержание всех вредных примесей в дисперсном состоянии и осаждение их в фильтрах очистки масла.

Перечисленные и другие свойства смазочных масел оцениваются определенными показателями качества, значения которых определяют по соответствующим нормативным документам.

Внастоящее время все виды смазочных масел и рабочих жидкостей вырабатывают из нефтяного сырья – минерального происхождения и синтетические, в отдельных случаях вырабатывают путем смешивания этих двух видов – полусинтетические масла.

Приготовление смазочных масел заключается с производства основы – базового масла и последующего смешивания с присадками, улучшающими его эксплуатационные свойства.

Качество товарного масла зависит от качества базового масла, технологии его производства, назначения и качества вводимых в масло присадок.

Втабл. 21 представлено сравнение свойств минерального и синтетических масел по шести бальной системе оценки.

Воснову классификации смазочных масел (моторных, трансмиссионных, рабочих жидкостей) положены два основных признака: вязкость масла при рабочей температуре, суммарный показатель эксплуатационных свойств масла учитывающий особенности смазываемого механизма и условий эксплуатации.

Внастоящее время общепризнанной в большинстве стран системой

классификации моторных масел по вязкости является спецификация SAE J 300. Вязкость масла по этой системе выражается в условных едини-

цах – степенях вязкости SAE (SAE Viscositu Grade – SAE VG). 35

Таблица 21 Сравнительные характеристики минерального и синтетических масел

Примечание: оценка свойств в баллах: 6 – превосходные; 5 – отличные; 4 – хорошие; 3 – удовлетворительные; 2 – плохие.

36

Численное значение степеней являются условными символами комплекса вязкостных свойств (табл. 22).

Таблица 22 Степени вязкости SAE для моторных масел (SAE J300 APR97)

Примечания: 1 сСт = 1 мм2/с;

*При запуске холодного двигателя, вязкость проворачивания, измеряется на вискозиметре CCS;

**В отсутствии напряжения сдвига, измеряется на вискозиметре

MRV;

***Для масел SAE 0W-40, 5W-40 и 10W-40;

****Для масел SAE 40, 15W-40, 20W-40 и 25W-40.

Классификация SAE J300 используется производителями двигателей для определения степеней вязкости моторных масел пригодных для использования в их двигателях и производителями масел при разработке новых составов, производстве и маркировке готовых продуктов.

Стандартные ряды вязкости:

–зимний ряд: SAE 0W, 5W, I0W, 15W, 20W, 25W;

–летний ряд: SAE 20, 30, 40, 50, 60;

Всесезонные (multigrade) масла, состоят из комбинации зимнего и летнего ряда разделенные знаком «тире» (например, SAE 10W-40), другие

37

виды записи являются неверными, и использование аббревиатуры SAE для них недопустимо (например SAE 10W/40 или SAE 10W40).

Серия всесезонных масел: SAE 0W-20, 0W-30, 0W-40, 0W-50, 0W-60, 5W-20, 5W-30, 5W-40, 5W-50, 5W-60, 10W-30, 10W-40, 10W-50, 10W-60, 15W-30, 15W-40, 15W-50, 15W-60, 20W-30, 20W-40, 20W-50, 20W-60.

На рисунке 1 показаны зависимость вязкости моторных всесезонных и сезонных масел от температуры в системе SAE J 300.

Рис. 1. Зависимость вязкости моторного масла от температуры (сезонных SAE 10W и SAE 40 и всесезонного SAE 10W-40)

Согласно Российской классификации ГОСТ 17479.1–85 класс вязкости моторных масел в марке указывается в соответствии с вязкостью с сСт при температуре 100 ºС, которая принята за рабочую. Кроме этого определяется вязкость зимних и загущенных при температуре минус 18 ºС. Согласно такой классификации масла по вязкости разделены на три группы:

–зимние шесть классов вязкости 33, 43, 53, 63, 6, 8;

–летние шесть классов вязкости 10, 12, 14, 16, 20, 24;

–всесезонные загущенные масла десять классов вязкости 33/8, 43/6, 43/8, 43/10, 53/10, 53/12, 53/14, 63/10, 63/14, 63/16.

Российская классификация моторных масел по вязкости приведена в табл. 23.

38

Между классами вязкости по ГОСТ 17479.1-85 и степенями вязкости по SAE J 300 имеется определенное ориентировочное соответствие (табл.24).

39

Основоположником классификации по назначению и уровням качества можно считать коллектив Американского института нефти (API). Он объединил усилия производителей автомобилей и двигателей, и благодаря этому была создана и развита «Система лицензирования и сертификации моторных масел».

По системе API установлены три эксплуатационных группы моторных масел: API S – для бензиновых двигателей, для каждой новой подгруппы присваивается дополнительная буква по алфавиту: API SA, API SB, API SC, API SD, API SE, API SF, API SG, API SH, API SJ. В настоящее время в основном используются две подгруппы API SH, API SJ.

API С – для дизельных двигателей. Схема обозначения принята подобной, как и для бензиновых двигателей. В этой группе масел в настоя-

щее время широко применяются API CE, API CF, API CF-2, API CF-4, API CG-4, API CH-4.

API EC – энергосберегающие масла производятся на базе легкотекучих масел, предназначены для уменьшения расхода топлива у бензиновых двигателях. Рекомендована к применению подгруппа API SJ/EC.

Универсальные масла для бензиновых и для дизельных двигателей обозначаются двумя символами соответствующих категорий: первый символ является основным, а второй указывает на возможность применения этого масла для двигателя другого типа. Например, API CG-4/SH – масло, оптимизированное для применения в дизельных двигателях, но его можно применять и в бензиновых двигателях, для которых предписывается масло категории API SH и ниже (SG, SF, SE и т. д.)

40