Використання традиційних нафтових палив з добавками

Водень. Перспективним є використання водню як добавки до звичайних вуглеводневих палив.

Додавання водню до бензину дає можливість знизити викиди основних шкідливих компонентів у декілька разів. Додавати водень доцільно і до дизельного палива, що знижує витрати дизельного палива на 30% і, як результат, зменшення шкідливих викидів.

Спирти. Перспективним вважається використання в двигунах бензометанольних та бензоетанольних сумішей – так званих сумішевих палив. Оптимальною вважається 10-15% добавка метанолу або етанолу до бензину.

Значним недоліком при використанні в експлуатаційних умовах таких сумішей є їх низька стабільність, особливо при попаданні в суміш води.

Використання бензометанолових сумішей дає можливість зменшити викиди оксидів азоту і СmНn практично не знижуючи викиди СО. Частіше використовують суміші етанолу і бензину відомі під назвою газохол. Кількість етанолу в цих сумішах становить10-20%. Дослідження токсичності двигунів з іскровим запалюванням на цих сумішах виявили, що в порівнянні з бензином викиди СО зменшуються на 26%, СmНn – на 5%, оксидів азоту – на 6%. Встановлено також, що при використанні газохолу трохи більше зношуються деталі, які містять мідь, а зношування деталей, що містять залізо, хром і алюміній таке ж як і під час роботи на бензині. Етанол часто використовують як присадку для підвищення октанового числа палива.

Вода. Найпоширенішою присадкою до палив нафтового походження, яка впливає на перебіг робочого процесу, енергетичні і екологічні показники двигунів різного призначення, є вода.

В дослідженнях про вплив добавки води в бензинових двигунах на вміст шкідливих речовин у ВГ отримано дещо суперечливі результати. Практично в усіх дослідженнях спостерігається зменшення викидів оксидів азоту і СО, що пояснюється зниженням температури в циліндрах двигуна і покращенням сумішоутворення. В більшості випадків спостерігається збільшення викидів вуглеводнів через зниження температури пристінкового прошарку, де відбувається гасіння полум’я. При випробуваннях дизельних двигунів з нерозділеною камерою згоряння під час роботи на дизельному паливі і з подаванням води у впускний трубопровід в кількості, що дорівнює витраті палива, встановлено зменшення викидів оксидів азоту в 1,6 рази і незначного погіршення економічності. Викиди СО і сажі при цьому збільшуються відповідно у 1,4 і 1,3 рази. Практично в усіх дослідженнях при додаванні води спостерігається підвищення викидів СmНn. При 30%-вій добавці води до дизельного палива вміст бенз(а)пірену зростає в 10 разів.

2. В’язкість і в’язкісно- температурні властивості олив, їх вплив на роботу і зношування двигуна, витрати ПММ, склад відпрацьованих газів. Загущення оливи. Позначення сезонних й всесезонних олив за вітчизняною та міжнародною класифікацією (приклади).

В'язкісно-температурні властивості олив характеризуються в'язкістю, індексом в'язкості (IB) та температурою застигання.

В'язкість оливи, як і в'язкість палива, найчастіше визначають і нормують в одиницях кінематичної в'язкості. З в'язкістю оливи дуже пов'язані ЇЇ низькотемпературні властивості. У нафтових оливах, як і в дизельному паливі, є найбільша кількість високо-плавких твердих вуглеводнів – парафіну та церезину, які при мінусових температурах починають виділятись у вигляді кристалів, що мають вигляд голок або пластин. Кристали переплітаються між собою й утворюють своєрідний каркас, заповнений рідкою оливою. При цьому її в'язкість різко зростає, олива втрачає рухливість і застигає.

Тому, коли підбирають оливу для двигуна або механізму, перш за всезвертають увагу на її в'язкість, від якої залежать:

• витрата потужності на тертя;

• інтенсивність зношування тертьових деталей;

• витрати палива й оливи;

• ущільнення поршневих кілець у циліндрах і, як наслідок, легкість пуску двигуна при низьких температурах та його потужність.

Із підвищенням в'язкості оливи рідинне мащення стає більш стійким, але водночас зростає опір переміщенню деталей, що труться. Чим більша в'язкість оливи, тим більший цей опір.

В'язкість оливи впливає також на:

• її прокачування по трубопроводах і каналах системи мащення (чим нижча в'язкість, тим краще прокачування);

• охолодження тертьових деталей (чим нижча в'язкість, тим кращі циркуляція оливи і відведення теплоти);

• очищення оливи у фільтрах (малов'язка олива легше фільтрується);

• вилучення забруднюючих продуктів з деталей, що змазуються (чим нижча в'язкість, тим краще вилучаються продукти забруднення);

• ущільнення робочих зазорів (олива підвищеної в'язкості краще ущільнює зазори);

• втрати оливи через ущільнення системи мащення (чим вища в'язкість, тим менші втрати).

При нормальній роботі двигуна і використанні загальних (незагу-щених) олив у зв'язку з накопиченням продуктів окиснення та полімеризації оливи і потраплянням у неї продуктів зношування деталей двигуна в'язкість оливи збільшується. При цьому подача оливи до тертьових пар і працездатність системи фільтрації оливи знижуються, а пускові властивості дизеля погіршуються. З іншого боку, через неповне згоряння або внаслідок витікання із системи живлення в оливу працюючого двигуна може потрапляти паливо. Це зменшує її в'язкість, погіршує мащення тертьових з'єднань. Про ступінь розрідження олив паливом і наявність в оливі більш легких паливних фракцій можна судити за температурою спалаху оливи. Зменшення температури спалаху взятої проби оливи (нижче 150 °С) вказує на присутність у ній палива.

В'язкість оливи залежить також від тиску у вузлах тертя та її температури. Якщо тиск у цих вузлах відносно невеликий, то ним можна знехтувати. Проте в сучасних двигунах тиск у деяких тертьвих вузлах досягає 25...30, а іноді й 80 МПа. В цих випадках при конструюванні двигуна слід урахувати вплив тиску на в'язкість оливи.

Для визначення кінематичної в'язкості оливи може також бути використана формула Гуревича.

В 'язкість оливи залежно від температури змінюється в дуже широких межах. За багато років вивчення цієї залежності запропоновано кілька способів побудови в'язкісно-температурних характеристик і формул, що виражають цю залежність. Однак тільки деякі з них дають задовільний збіг результатів розрахунку з даними, одержаними за допомогою віскозіметра.

Для визначення залежності кінематичної в'язкості оливи від температури використовують рівняння Вальтера та російського хіммо-толога Рамайя.

Після його подвійного логарифмування воно набуває вигляду, зручного для побудови спеціальної координатної сітки, в якій в'яз-кісно-температурні характеристики оливи додаються.

На основі формул Вальтера та Рамайя побудовано і надруковано спеціальні координатні сітки, на яких можна швидко побудувати в'язкісно-температурні характеристики різних моторних олив. У діапазоні температур 50...100 °С ці характеристики найлегше будувати в координатах t і v (рис. 5.2).

Якщо нас цікавить температурний діапазон 0...100 °С, то можна скористатися сіткою Вальтера (рис. 5.3).

Для ширшого діапазону температур, наприклад від 1 до 100 °С, можна застосовувати сітку координат Рамайя

Щоб зробити можливим порівняння між собою різних моторних олив, було розроблено системи їх класифікації. Класифікують як моторні оливи створені раніше, так і новостворювані зразки для нових конструкцій двигунів.

Можна вирізнити наступні класифікації:

· Класифікації моторних олив за в'язкістю:

· Класифікація за SAE (англ. Society of Automotive Engineers — Співтовариство автотранспортних інженерів).

· Класифікація моторних олив за якістю:

· класифікація за ACEA (англ. Association des Constructeurs Européens d'Automobiles) — європейська класифікація моторних олив;

· класифікація за API (англ. American Petroleum Institute — Американський інститут нафти) — американська цивільна класифікація моторних олив;

· класифікація за ILSAC — (англ. International Lubricants Standardization and Approval Committee) — класифікація Міжнародного комітету зі стандартизації та апробації моторних олив

· класифікації виробників двигунів, напр. Mercedes-Benz (MB), Volkswagen (VW), Volvo, MAN, Ford, Japanese Automotive Standards Organization (JASO) тощо.