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. 

Поэтому вся система электрооборудования автомобиля разведена только плюсовым проводом, а роль минусового провода выполняет кузов автомобиля. Это определяет ограничения на применение электродуговых сварочных агрегатов при проведении ремонтных кузовных и некоторых других работ. Возможно использование сварочных агрегатов полуавтоматического типа при обязательном отключении потребителей от источников тока.
К источникам электроэнергии относятся аккумуляторная батарея (АБ) и генератор постоянного тока (ГПТ).



Аккумуляторная батарея представляет собой коробку, которую можно снять и поставить. При этом необходимо учитывать посадочные размеры установочного гнезда. Она предназначена для хранения электрической энергии постоянного тока обеспечения ею потребителей при неработающем двигателе и как аварийная, при выходе из строя генератора. Она разделена на банки, внутри которых размещены специальные пластины, взаимодействие которых с электролитом, залитым в банку, обеспечивает появление и хранение электрического тока. Электролит – это серная кислота, разведенная дистиллированной водой до плотности 1,25 – 1,27 г/ см3.
Выведенные по краям АБ клеммы с обозначениями на них (+) или (-), дают возможность подключить к ним потребителей, не путая полярности. Аккумуляторные батареи маркируются следующим образом, например: 6СТ55П.

6 – количество банок

СТ – батарея стартерного типа, с пусковым током более 200 А.

55 – номинальная емкость в А/ч.

П – вид исполнения корпуса (пластмассовый).

Разряжать батарею более, чем на 50% нельзя, это приведет к необратимым процессам внутри нее. В процессе эксплуатации батарею необходимо подзаряжать (заряжать). При движении длительное (более 2 часов) время это происходит от работающего генератора. В стационарных условиях батарею можно зарядить с помощью специального зарядного устройства. Кроме того, при активном разряде и заряде батареи в электролите выкипает дистиллированная вода, которую необходимо доливать.

Генератор представляет собой электрическую машину, которая приводится в движение - вращение его ротора - от двигателя. Он предназначен для выработки электрической энергии постоянного тока при работе двигателя и обеспечения этой энергией всех потребителей. Это основной вид выработки и потребления электроэнергии. При превышении выработанной электроэнергии над потреблением избыток направляется на подзарядку АБ.

ПОТРЕБИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ.

К ним относятся:

Внешние световые приборы (ВСП)

Система зажигания

Система пуска двигателя

Контрольно-измерительные приборы и освещение салона, багажника и капота.

Стеклоочистители и стеклоомыватели.

Дополнительные электрические устройства.

Внешние световые приборы

К ним относятся:

Габаритные огни – спереди белого цвета, сзади красного цвета, немигающие.

Освещение заднего номерного знака – белого цвета, сзади, включается вместе с включением габаритных огней.

Фары ближнего и дальнего света. Цвет белый. Включаются поочередно (сначала ближний, затем дальний), только после включения габаритных огней. Могут мыть отдельными, объединенными в одну блок-фару, а также быть совмещенными в одной лампе, с разными нитями освещения.

Световые указатели поворота. Оранжевого цвета, мигающие, расположены спереди, сзади и по бокам. Могут выполнять дополнительную функцию – аварийная сигнализация, когда мигают одновременно все шесть световых указателей поворота.

Фонари сигналов торможения – сзади, два, немигающих, красного цвета.

Фонари заднего хода – сзади, один или два белого цвета, немигающие.
Дополнительно могут на некоторых автомобилях могут быть установлены противотуманные фары – спереди две, белого цвета, немигающие. Задний противотуманный фонарь, один, красного цвета, немигающий. 

Система зажигания

Рабочая смесь в цилиндрах карбюраторного двигателя воспламеняется электрической искрой, которая проскакивает между электродами свечи зажигания. Воздушный промежуток между электродами свечи имеет боль-шое электрическое сопротивле-ние, поэтому между ними необходимо создать высокое напряжение, чтобы вызвать искровой разряд. Искровые разряды должны появляться при определенном положении поршней и клапанов в цилиндрах и чередоваться в соответствии с установленным по-рядком работы двигателя.

Эти требования обеспечиваются системой зажигания, состоящей из источников тока (аккумуляторная батарея и генератор), катушки зажигания, прерывателя-распределителя, конденсатора, свечей зажигания (по количеству цилиндров), выклю-чателя (замка) зажигания (имеет четыре положения), проводов высокого и низкого напряжения.

Замок зажигания, который имеет четыре положения: выключено, стоянка, зажигание, стартер. В замок зажигания вставляется ключ зажигания. 

С помощью этого ключа зажигания можно выбрать режим использования автомобиля следующим образом.

В положении «выключено» ключ можно вынуть и вставить. Противоугонное (механическое) устройство включено. Автомобиль завести нельзя. Потребители электрической энергии по укороченной схеме, обеспечивающей потребности водителя при стоянке автомобиля, подсоединены к аккумуляторной батарее.

В положении «стоянка» на некоторых автомобилях ключ можно вынуть и вставить, а на некоторых это невозможно. Противоугонное (механическое) устройство выключено. Автомобиль завести нельзя. Потребители электрической энергии по укороченной схеме, обеспечивающей потребности водителя при стоянке автомобиля, подсоединены к аккумуляторной батарее.

В положении «зажигание» ключ вынуть нельзя. Это основное положение ключа, в котором он находится все время, пока работает двигатель. Автомобиль завести можно. Все потребители электрической энергии подсоединены, при неработающем двигателе к аккумуляторной батарее, а после пуска двигателя к генератору. 

Положение «стартер» подпружинено так, чтобы после пуска двигателя ключ возвращался в положение «зажигание». После пуска отпущенный ключ возвращается в положение «зажигание», где находится все время, пока двигатель работает. Возврат ключа обязателен, так как скорость вращения стартера значительно меньше, чем скорость вращения маховика после пуска двигателя. Если маховик и стартер останутся в зацеплении, это может привести к выходу из строя стартера. 

Поворот ключа на небольшой угол вызывает вращение стартера и пуск двигателя. Для того чтобы остановить двигатель ключ необходимо повернуть в положение «стоянка» или «выключено».



Система пуска двигателя

Она обеспечивает пуск двигателя с помощью стартера, приводящего во вращение маховик КШМ при обязательной подаче электрической энергии на катушку зажигания и далее по цепи.
Если система пуска двигателя не обеспечивает его пуск по причинам, связанным с разряженностью АБ, двигатель можно запустить резервным способом. Таких способов может быть несколько:

При помощи другой АБ

При помощи нескольких лиц, толкающих автомобиль

При помощи буксирующего автомобиля

На спуске с толчка.

Контрольно-измерительные приборы

К ним могут быть отнесены КИП, устанавливаемые в стандартном исполнении:

Спидометр

Указатель уровня топлива

Указатель температуры охлаждающей жидкости

Указатель давления масла

Указатель заряженности аккумуляторной батареи

Лампа (лампы в виде стрелок) сигнализирующая о включении световых указателей поворота (мигает)

Лампа, сигнализирующая о включении габаритных огней (ближнего света)

Лампа, сигнализирующая о включении дальнего света

Лампа, сигнализирующая о включении стояночного тормоза (мигает) и неисправности тормозной системы (горит).

Дополнительные электрические устройства

К ним можно отнести:

Звуковой сигнал

Освещение панели приборов управления

Радиоприемник, магнитола и т.п.

Электростеклопакет

Выдвижные антенны и т.д.






Часть 2.

Расчет норм расхода топлива на автомобильном транспорте

Задание №1. Нормирование линейного расхода топлива для легковых автомобилей

1. Легковые автомобили

Марка автомобиля

Топливо

Норма ,л/100км

Пробег(S),км

Коэффициент D.

Зил - 41047

Б

26,5

300

4а;8б;12а;5



На основе базовой нормы расхода топлива на 100 км пробега произвести расчет нормативного расхода топлива при пробеге легкового автомобиля. Для легковых автомобилей нормируемое значение расхода топлива рассчитывается по следующему уравнению



где QH-нормативный расход топлива, литры;

      





2. Автобусы



Марка автомобиля

Топливо

Норма ,л/100км

Пробег(S),км

Условия эксплуатации

Штатный отопитель









Коэффициент D

Норма расхода ,л/час

Время работы Т, час

ЛиАЗ-525617

Д

45,5

290

17;4в;8а;12а

2,5

7

 

На основе базовой нормы расхода топлива на 100 км пробега произвести расчет нормативного расхода топлива при перевозке пассажиров автобусами.

Для автобусов нормируемое значение расхода топлива рассчитывается по следующему уравнению



где  QH - нормативный расход топлива, литры;

       







Задание №2. Нормирование линейного расхода топлива для грузовых бортовых автомобилей, тягочей, самосвалов и специального подвижного состава

1.Грузовые бортовые автомобили



Марка автомобиля

Топливо

Пробег(S),км

Норма расхода ,л/100км

Норма расхода ,л/100км

Объем работы W,ткм

Коэффициент D

КамАЗ-5320

Д

310

25,0

1,3

3200

8а;12а;16;11б;6а



На основе базовой нормы расхода топлива и особенностей конструкции бортовых автомобилей произвести расчет нормативного расхода топлива при выполнении транспортной работы путем перевозки грузов. 

Для грузовых бортовых автомобилей и автопоездов  нормируемое значение расхода топлива рассчитывается по следующему уравнению:

                               





где  QH - нормативный расход топлива, литры;

       

л/100км



     

,

      - масса груза, т;

      - пробег с грузом, км;

       D - поправочный коэффициент (суммарная относительная надбавка или     

       снижение) к норме в процентах; 





      



2. Тягачи

Марка автомобиля

Топливо

Пробег(S),км

Норма расхода ,л/100км

Норма расхода ,л/100км

Объем работы W,ткм

Коэффициент D

КрАЗ-6444

Д

535

37

2

7890

8б;16;12б;6а



На основе базовой нормы расхода топлива и особенностей конструкции тягочей  производим расчет нормативного расхода топлива при выполнении транспортной работы путем перевозки грузов. 

Для седельных тягочей  нормируемое значение расхода топлива рассчитывается по следующему уравнению:  









где  QH - нормативный расход топлива, литры;

       

 л/100км



     

      - объем транспортной работы, ткм:

,

      - масса груза, т;

      - пробег с грузом, км;

       D - поправочный коэффициент (суммарная относительная надбавка или     

       снижение) к норме в процентах; 







3. Самосвалы 



Марка автомобиля

Топливо

Пробег(S),км

Норма расхода ,л/100км

Норма расхода ,л

Число ездок

Коэффициент D

САЗ-3505

Б

170

26

0,25

12

8б;12б;16;11б





Для автомобилей-самосвалов и самосвальных автопоездов  нормируемое значение расхода топлива рассчитывается по следующему уравнению:  



                           

где  QH - нормативный расход топлива, литры;

                          л/100км

      







3