Как оценивается самовоспламеняемость 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 1˚.

Считается, что при нарастании давления на 1˚ 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 кривошипно-шатунного механизма, снижает экономичность двигателя 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 α-метилнафталина. При этом склонность к самовоспламенению цетана

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. 3.6. Общий вид моторной установки ИТ9-3 для определения цета­новых чисел дизельных топлив

принимают за 100, а α-метилнафталина — за нуль.

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.

Источник

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, № 000, 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).

В бывшем СССР до 1979 г. наименования смазок устанавливали произвольно. В результате одни смазки получили словесное название (Солидол-С), другие — номер (№ 000), 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.

ПОТРЕБИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ.

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

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.

Расчет норм расхода топлива на автомобильном транспорте

Задание №1. Нормирование линейного расхода топлива для легковых автомобилей

1. Легковые автомобили

Норма ,л/100км

Источник