Автомобильное топливо, смазочные материалы и технические жидкости
Автомобильные бензины, которые являются топливом для карбюраторных двигателей, должны удовлетворять определенным требованиям, основными из которых являются: быстрое образование топливно-воздушной (горючей) смеси необходимого состава; сгорание рабочей смеси с нормальной скоростью (без детонации); минимальное коррозирующее воздействие на детали системы питания двигателя; небольшие отложения смолистых веществ в системе питания двигателя; минимальное отравляющее воздействие на организм человека и окружающую среду; сохранность первоначальных свойств в течение длительного времени.
Важнейшим свойством бензина является детонационная стойкость, характеризующая его способность сгорать в цилиндрах двигателя без детонации. Детонацией называется сгорание рабочей смеси в цилиндрах двигателя со скоростью, превышающей скорость звука. В рабочей смеси образуются углеводородные перекиси, которые самовоспламеняются и сгорают со сверхзвуковой скоростью 1500–2500 м/с (при нормальном сгорании 10–35 м/с). Это явление сопровождается резкими металлическими стуками, перегревом и падением мощности двигателя. При детонации в двигателе возникают ударные нагрузки, которые могут стать причиной его разрушения.
Показателем, определяющим детонационную стойкость бензина, является октановое число. Чем октановое число выше, тем меньше вероятность детонации. Кроме октанового числа на возникновение детонации при работе двигателя влияют такие факторы, как перегрев двигателя, большая нагрузка при малой частоте вращения коленчатого вала, ранняя установка зажигания. Из конструктивных факторов, влияющих на возникновение детонации, необходимо отметить такие, как форма камеры сгорания, расположение свечей зажигания, диаметр цилиндра, а также очень важный параметр двигателя – степень сжатия.
Для каждого типа карбюраторного двигателя допускается применение бензина со строго определенным октановым числом, которое обусловливается степенью сжатия двигателя. Чем выше степень сжатия, тем больше октановое число бензина.
Октановое число определяют моторным и исследовательскими методами, суть которых заключается в сравнении работы одноцилиндрового двигателя на испытуемом бензине и эталонном топливе, в качестве которого используют смесь двух углеводородов – изооктана и гептана. Октановое число изооктана принимают равным 100 единицам, а гептана – нулю. Если составлять смесь из этих углеводоров в определенном процентном соотношении, то оно и будет характеризовать октановое число. Так, смесь из 76 % изооктана и 24 % гептана будет равноценна бензину с октановым числом 76.
Для испытания бензина моторным методом вначале запускают двигатель на испытуемом бензине и доводят его при повышении нагрузки до возникновения детонации, затем переводят питание двигателя на эталонную смесь, имеющую октановое число, примерно на две единицы больше, чем у бензина. Если в фиксированном режиме нагрузки детонация не появится, двигатель переводят на другую смесь, которая с октановым числом меньше на две единицы, и снова наблюдают за возникновением детонации. При ее появлении подсчитывают октановое число как среднее арифметическое октановых чисел двух взятых эталонных смесей. Для того, чтобы испытания были достоверными, их проводят трижды.
Исследовательский метод испытания бензина по схеме проведения идентичен моторному. Различие заключается лишь в режиме нагрузки на двигатель, которая устанавливается несколько меньшая, чем при моторном методе. В результате детонация возникает при использовании эталонных смесей с большим содержанием изооктана, поэтому октановое число, которое получают исследовательским методом, будет на несколько единиц выше. Например, октановое число бензина А-76, которое определяют по моторному методу, соответствует бензину АИ-80.
Когда испытание проводят исследовательским методом, то при маркировке бензина после буквы А, означающей, что бензин является автомобильным, следует буква И. Отсутствие этой буквы указывает, что испытания были проведены моторным методом. Для повышения октанового числа добавляют специальные присадки – этиловую жидкость с антидетонатором ТЭС (тетраэтилсвинец). Бензин с антидетонационной присадкой называется этилированным и в отличие от обычных бензинов окрашивается.
ГОСТ 2084-77 предусматривает выпуск бензинов: А-72, А-76, АИ-91, АИ-93 и АИ-95. В дополнение к вышеуказанному ГОСТу имеются и несколько технических условий (ТУ), согласно которым могут выпускаться бензины: АИ-80, АИ-92, АИ-96 и АИ-98. Допускается выпуск бензинов: А-76, АИ-80, АИ-91, АИ-92 и АИ-96 с использованием этиловой жидкости.
В зависимости от испаряемости бензины могут быть летними, зимними и внесезонными.
В обозначении бензинов с улучшенными экологическими свойствами и присадками содержится аббревиатура ЭКп, например АИ-95 ЭКп.
Чтобы повысить конкурентоспособность бензинов и довести их качество до европейских стандартов в России введен ГОСТ Р 51105-97, который предусматривает выпуск бензинов «Нормаль-80», «Регулятор-91», «Премиум-95», «Супер-98». Бензин «Нормаль-80» предназначен для использования наряду с бензином А-76. Неэтилированный бензин «Регулятор-91» можно применять вместо этилированного бензина АИ-93. Бензины «Премиум-95» и «Супер-98» отвечают европейским стандартам и предназначены для современных импортных автомобилей.
Дизельное топливо представляет собой сравнительно вязкую жидкость желтоватого цвета со слабым характерным запахом. К дизельным топливам предъявляют те же требования, что и к бензинам, плюс специфические различия, обусловленные особенностями смесеобразования и воспламенения: сохранение текучести и определенной вязкости при возможно более низких температурах с целью обеспечения надежной подачи в цилиндры двигателя, хорошие смесеобразование и воспламеняемость при впрыскивании в камеру сгорания.
Воспламеняемость является технико-эксплуатаци онным свойством дизельного топлива. Она характеризует способность паров в определенных условиях воспламеняться без источника зажигания. Показателем воспламеняемости является цетановое число. Цетановое число оказывает решающее влияние на легкость пуска и характер работы двигателя. Чем цетановое число больше, тем легче пуск двигателя и мягче его работа. Цетановое число равно объемному содержанию цетана в такой смеси с aметилнафталином, которая при стандартных условиях испытания имеет одинаковую воспламеняемость с исследуемым топливом. Воспламеняемость дизельного топлива, как и бензина, оценивается путем сравнения работы одноцилиндрового двигателя на эталонном топливе и на испытуемом. В качестве эталонного топлива применяют смесь углеводородов цетана и a-метилнафталина.
Воспламеняемость цетана принимают за 100 единиц, воспламеняемость a-метилнафталина – за нуль. Составляя эталонное топливо из этих углеводородов в разных соотношениях, можно при работе одноцилиндрового двигателя на испытуемом топливе и на эталонном добиться одинаковой их воспламеняемости. В этом случае процентное содержание цетана в эталонном топливе будет численно равно цетановому числу испытуемого топлива. Цетановое число дизельных топлив составляет 45–58 единиц. В зависимости от условий применения дизельные топлива делятся на летние (Л), зимние (З), северные (С) и арктические (А). Летние топлива могут применяться при температуре воздуха выше 0, зимние – от 0 до 20 °C, северные – от 20 до 35 °C, арктические – от 35 °C и ниже. Если зимнего топлива для легковых автомобилей нет, допускается использование летнего топлива в смеси с низкооктановым бензином (до 30 % бензина). Однако работа двигателя при этом будет жесткой и износ его и топливной аппаратуры увеличится.
В связи с ужесточением норм на экологические показатели работы дизельных двигателей в настоящее время в России введены ТУ на выпускаемые дизельные топлива. Такие дизельные топлива имеют обозначения ДЭК-Л и ДЭК-З. Дизельные экологически чистые топлива (ДЭК) имеют более высокое цетановое число и меньшее содержание серы. Например, у ДЭК-Л цетановое число 49 (у ДЛ 45), содержание серы 0,05 % против 0,2 % у ДЛ.
Надежность, безопасность и ресурс эксплуатации современных автомобилей находятся в большой зависимости от качества и свойств применяемых смазочных материалов.
Моторные масла– это масла, предназначенные для поршневых двигателей внутреннего сгорания. Их главная функция – уменьшение трения и износа деталей двигателя. Однако моторные масла должны обеспечивать выполнение и других не менее важных функций: предотвращение прорыва газов из надпоршневого пространства в картер путем уплотнения лабиринта поршневых колец и обеспечения их подвижности; охлаждение поршней, подшипников коленчатого вала и других деталей; защита двигателя от коррозии; предотвращение образования нагара и лакообразных отложений, нарушающих теплоотвод от поршней и подвижность поршневых колец; нейтрализация кислот, образующихся при окислении масла и сгорании топлива; предотвращение выпадения осадков в картере, маслопроводах, на сетке маслоприемника, под крышкой механизма газораспределения и привода агрегатов; обеспечение быстрого увеличения давления в смазываемых узлах при холодном пуске двигателя.
