Джерихов. К курсовой по ТО и ремонту

УДК 662.75 (076.5)

Рецензенты: Е. В. Соболев, канд. техн. наук, профессор; О. А. Барков, канд. техн. наук, доцент

Джерихов, В. Б.

Автомобильные эксплуатационные материалы: учебно-методическое пособие к выполнению курсовой работы «Оценка эксплуатационных свойств топ- лив, масел и технических жидкостей на автомобильном транспорте по результа- там физико-химического анализа и разработка мероприятий по экономии горюче- смазочных материалов» / В. Б. Джерихов; СПб. гос. архит.-строит. ун-т. – СПб., 2008. – 87 с.

ISBN 978-5-9227-0082-5

На основе физико-химического анализа сформулированы основные цели и задачи при оценке свойств горюче-смазочных материалов и технических жидкостей, применяемых в эксп- луатации автомобилей. Даны направляющие вопросы и задачи для решения, дающие четкое представление об использовании этих материалов в своей практической деятельности. Приве- дены учебные рекомендации по оценке физико-химического состояния этих материалов.

Предназначено для студентов очного и заочного обучения специальностей 190500 (552100) – эксплуатация транспортных средств, 190601 – автомобили и автомобильное хозяй- ство, 190603 – сервис транспортных и технологических машин и оборудования (автомобиль- ный транспорт), 190701 – организация перевозок и управление на транспорте (автомобильный транспорт), 190702 – организация и безопасность движения, 080502 – экономика и управление на предприятии (автомобильный транспорт).

Табл. 35. Ил. 3. Библиогр.: 11 назв.

Рекомендовано Редакционно-издательским советом СПбГАСУ в качестве учебно-мето-

дического пособия

ISBN 978-5-9227-0082-5

ã Джерихов В. Б., 2008 ã Санкт-Петербургский государственный

архитектурно-строительный университет, 2008

2

Введение

Результаты анализа физико-химических показателей, полученные в лабора- тории, позволяют определить принадлежность испытуемого нефтепродукта к тому или иному типу топлива, масла, смазки или охлаждающей жидкости, его марку и соответствие этого продукта требованиям стандарта.

По значениям этих показателей можно оценить эксплуатационные качества углеводородного продукта, т. е. определить возможность использования его в ра- боте автомобильных механизмов и систем на различных режимах эксплуатации, предвидеть отклонения от нормального режима при их применении. Это дает воз- можность предусмотреть и заранее осуществить комплекс мероприятий по техни- ческому обслуживанию агрегатов, механизмов, узлов и деталей автомобилей.

Результаты лабораторного анализа углеводородных продуктов сводят в пас- порта, в которых приводятся показатели качества по ГОСТу или ТУ. Графы этих паспортов заполняются соответствующими цифровыми выражениями, а графы показателей, которые проверке не подвергались, прочеркивают, и результаты ка- чественных определений записывают текстом – «отсутствует» или «выдержива- ет». После внесения в него данных физико-химического анализа паспорт стано- вится юридическим документом, на основании которого главный инженер, инже- нер по эксплуатации, механик или другое должностное лицо в автотранспортном

предприятии принимает решение о возможности использования углеводородных продуктов.

Для того чтобы по паспорту давать правильную оценку рассматриваемому углеводородному продукту, необходимо хорошо разбираться во всех показателях качества этого продукта, знать допустимые нормы и уметь взаимоувязывать зна- чения показателей качества с работой и состоянием агрегатов автомобиля.

В силу того, что почти все нефтепродукты в процессе хранения и транспор- тировки способны изменять свои качества, продолжительность действия паспор- та ограничивается определенными сроками. Так, паспорт на автомобильный бен- зин считается действительным в течение шести месяцев, на дизельное топливо – один год, на смазочные материалы – два года.

После указанного срока требуется новая оценка качества нефтепродуктов. Студенты, выполняющие курсовую работу, получают в задании паспорта топлив, масел и технических жидкостей, имеющих расхождения с ГОСТом и ТУ.

Исходя из этих условий, студенты обязаны:

1)дать обоснованную оценку эксплуатационным свойствам образцов ГСМ по основным показателям их качества;

2)сравнить данные паспортов со стандартными нормами и установить имеющиеся отклонения;

3)определить отклонения за пределы допустимых норм;

4)сделать заключение о допустимости применения этих материалов в дан-

3

ных условиях эксплуатации и указать возможные последствия в результате их ис- пользования;

5) разработать план мероприятий по экономии ГСМ в условиях автотранс- портного предприятия.

Учебно-методическое пособие окажет помощь студентам при выполнении курсовой работы, сократит время на ее выполнение, позволит освоить методику анализа фактических показателей качества ГСМ в системах автомобилей и приоб- рести необходимые практические навыки.

Глава 1. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ТОПЛИВА

Оценка качества топлива включает:

1)определение принадлежности топлива к тому или иному сорту (бензин, керосин, дизельное топливо и т. д.) и его марки;

2)определение соответствия показателей качества топлива нормам ГОСТ

или ТУ;

3)оценку его эксплуатационных качеств;

4)оценку мероприятий по его улучшению.

1.1. Определение сорта и марки бензина

Сорт топлива определяют по фракционному составу, который во многом определяет его важнейшие эксплуатационные свойства:

∙легкость пуска холодного двигателя;

∙необходимую интенсивность прогрева впускного трубопровода;

∙мощностные показатели;

∙тепловую экономичность;

∙интенсивность изнашивания двигателя.

Схема установки для определения фракционного состава бензина показана на рис. 1.

2

7

3

4 5

6

Рис. 1. Прибор для определения фракционного состава нефтепродуктов:

1 – колба; 2 – термометр; 3 – холодильник; 4 – мерный цилиндр; 5 – малый мерный цилиндр; 6 – электроколбонагреватель; 7 – схема установки термометра в горле колбы (кожух не показан)

В отличие от химически однородных веществ (вода, спирт, эфиры) с посто- янной температурой кипения, зависящей только от барометрического давления, бензин является сложной смесью ряда углеводородов, кипящих при различных температурах. Поэтому для оценки испаряемости бензина определяют зависимость количества испарившегося бензина от температуры.

Зависимость объема перегнанного топлива от температуры дает наглядное представление о фракционном составе топлива (рис. 2).

Для характеристики фракционного состава в стандартах указаны темпера- туры, при которых перегоняются 10, 50 и 90 % бензина, а также температуры на- чала (t°н.п) и конца (t°к.п) его перегонки.

По характерным точкам на кривой фракционного состава можно прибли- женно судить о некоторых эксплуатационных качествах бензина.

Например, температура начала перегонки t°н.п должна быть невысокой, так как зимой при отрицательных температурах это приводит к ухудшению пуска дви- гателя, а летом невысокая температура ведет к образованию паровоздушных про- бок в системе питания, что приводит к остановке двигателя.

Температура перегонки 10 % бензина (t10%) характеризует его пусковые свой- ства, в частности, возможность пуска бензинового двигателя при низких темпе- ратурах воздуха. t°10% не должна превышать 70 °С. Если она будет ниже, то пуск двигателя будет лучше и надежнее, а если будет выше, то его пуск будет затруднен (особенно зимой).

Температура перегонки 50 % бензина (t50%) характеризует необходимую интен- сивность прогрева впускного трубопровода, а также скорость прогрева двигателя и воз- можностьболеебыстрогопрекращенияобогащениягорючейсмесиприпуске.t°50% силь- но влияет на время прогрева и на устойчивость работы двигателя, а следовательно, и на срок его службы. Чем меньше эта температура по сравнению с указанной в ГОСТе, тем меньше время прогрева, а динамика двигателя лучше, работать он будет устойчивее.

Температура перегонки 90 % бензина t°90% (точка росы) характеризует его склонность к конденсации. Чем меньше интервал температур от t°90% до t°к.п – кон- ца перегонки и, следовательно, склонность топлива к конденсации, тем выше ка- чество бензина, лучше его экономичность и меньше износ двигателя. При интер- вале температур от t°90% до t°к.к (конца кипения) тяжелые углеводороды испаряют- ся не полностью. Они остаются в капельножидком состоянии и проникают в кар- тер двигателя, что приводит к увеличению износа, разжижению масла и увеличе- нию расхода бензина.

Таким образом, t°90% и t°к.п достаточно полно характеризуют противоизнос- ные свойства бензина, так как с повышением этих температур увеличивается ко- личество трудноиспаряющихся фракций, попадающих в цилиндр в капельножид- ком состоянии и смывающих масляную пленку с зеркала цилиндра.

Применение бензина с высокой температурой конца перегонки приводит к повышенным износам цилиндров и поршневой группы вследствие смывания масла со стенок цилиндров и его разжижения в картере, а также неравномерного распределения рабочей смеси по цилиндрам. T°к.п должна быть не выше 195 °С, так как при ее увеличении начинается износ двигателя.

6

Рис. 2. Номограмма для эксплуатационной оценки бензинов по данным их разгонки:

1 – область образования паровых пробок; 2 –легкого пуска двигателя; 3 – затрудненного пуска двигателя; 4 –невозможного пуска холодного двигателя; 5 – быстрого прогрева и хорошей динамики двигателя; 6 –медленного прогрева и плохой динамики двигателя; 7 –незначительного разжижения масла; 8 – заметного разжижения масла; 9 –интенсивного разжижения масла в картере

7

Давление насыщенных паров (упругость паров) характеризует испаряемость головных (пусковых) фракций бензинов и, прежде всего, их пусковые качества. Чем выше давление насыщенных паров бензина, тем легче он испаряется и тем быстрее происходит пуск и прогрев двигателя. Однако в карбюраторном двигателе, если бен- зин имеет слишком высокое давление насыщенных паров, испаряемость его из по- плавковой камеры становится настолько большой, что он не доходит до смеситель- ной камеры. Это приводит к ухудшению наполнения цилиндров и возможности об- разования паровых пробок в системе питания двигателя. В результате мощность снижается, двигатель начинает работать с перебоями и может остановиться.

Для более качественного проведения анализа фракционного состава бензи- на, выданного в задании курсовой работы студентам, необходимо заполнить ито- говую таблицу для каждого образца, где показать соответствие основных показа- телей образцов бензина требованиям ГОСТа (табл. 1).

Таблица 1

Соответствие основных показателей бензина требованиям ГОСТа

Таким образом, стандартный бензин применяют по прямому назначению.

Для нестандартных бензинов необходимо сопоставить фактические отклонения от ГОСТа с допустимыми. Допустимые отклонения от норм выбраны так, чтобы не наблюдалось заметного снижения показателей надежности работы автомобиля.

Если бензины не отвечают техническим требованиям, то они могут быть

использованы по прямому назначению после доведения их показателей до норм ГОСТа, например, смешиванием нестандартного бензина с другим бензином, име- ющим запас качества по соответствующим показателям.

Решение о применении всех бензинов (как стандартных, так и нестандарт- ных) принимают после обязательной эксплуатационной оценки их фракционного состава с помощью номограммы, показанной на рис. 3.

Легкость пуска бензинового двигателя непосредственно связана с наличи- ем в бензине легких фракций. Очевидно, что чем больше в бензине низкокипящих углеводородов, тем лучше его пусковые свойства. Поэтому возможность легкого или затрудненного пуска двигателя связывают с испарением при перегонке пер- вых 10 % бензина или температурой перегонки 10 % бензина (t10%).

8

Температура наружного воздуха, °С

Рис. 3. Номограмма для эксплуатационной оценки бензинов по данным их разгонки:

1 – область возможного образования паровых пробок; 2 – легкого пуска двигателя; 3 – затрудненного пуска двигателя; 4 – практически невозможного пуска холодного двигателя; 5 – быстрого прогрева и хорошей приемистости двигателя; 6 – медленного прогрева и плохой приемистости двигателя; 7 – незначительного разжижения масла в картере; 8 – заметного разжижения масла в картере; 9 – интенсивного разжижения масла в картере

Для оценки пусковых свойств бензинов необходимо найти по номограмме два значения температуры наружного воздуха, которые являются нижними грани- цами легкого и затрудненного пуска двигателя. Практически это решают следую- щим образом:

1)на оси абсцисс отмечают точку, соответствующую t10% испытуемого бен- зина (на номограмме t10% взята равной 70 °С);

2)из этой точки восстанавливают перпендикуляр (на рис. 3 – вертикальная пунктирная прямая);

3)находят точку пересечения этого перпендикуляра с наклонными сплош- ными линиями (нижними границами областей, представленных на номограмме);

4)из найденной точки пересечения проводят горизонтальную линию до пересечения с осью ординат и на ней читают ответ.

Например, в рассматриваемом примере легкий пуск холодного двигателя возможен при минимальной температуре наружного воздуха –5 °С, а затруднен- ный пуск – при температуре –15 °С.

После выполнения вышеуказанных действий необходимо оценить испыту-

емый бензин по остальным показателям и записать самую низкую температуру

наружного воздуха, °С, при которой возможно: ∙ образование паровых пробок; ∙ обеспечение легкого пуска двигателя;

9

∙обеспечение затрудненного пуска двигателя;

∙обеспечение быстрого прогрева и хорошей приемистости;

∙незначительное разжижение масла в картере двигателя;

∙заметное разжижение масла в картере двигателя.

Если для установления сорта бензина достаточно воспользоваться данными только фракционного состава, то для определения марки бензина необходимо знать еще октановое число, которое сравнивают с требуемым октановым числом для различных марок бензина согласно ГОСТу. Известно, что индекс марки бензина показывает минимальное октановое число для данной марки.

Далее сравнивают фракционный состав исследуемого образца с требовани- ями ГОСТа и делают окончательный вывод о марке бензина.

Например, по данным табл. 2 октановое число бензина (образец № 1) равно 77, а его фракционный состав характеризуется следующими цифрами: tн.п = 30 °С; t10% = 68 °С; t50% = 117 °С; t90% = 178 °С; tк.п = 195 °С.

Таблица 2

Сравнение данных анализа автомобильного бензина А-76 с нормами ГОСТ 2084–77

*Показатель входит в норму ГОСТа.

**Показатель выходит за пределы допустимых отклонений.

10

Сопоставляя данные фракционного состава с требованиями ГОСТ 2084–77, ГОСТ-Р51105–97 и ТУ 38001165–97, устанавливаем, что используемый образец топлива является автомобильным бензином А-76.

1.2. Определение соответствия показателей качества нормам стандартов

После определения марки бензина нужно сравнить все аналитические пока- затели, которые относятся к качествам испытываемых образцов, с требованиями соответствующего стандарта или технических условий. При сравнении необходимо обратить внимание на установленные пределы значений: «не выше», «не менее», «не более» и т. д., потому что в некоторых случаях значения отдельных показателей качества могут выходить за установленные нормы стандартов. Величина этих от- клонений установлена с таким расчетом, что при применении данного нефтепро- дукта она практически не отражается на его эксплуатационных качествах.

С требованиями ГОСТа сравнивают показатели качества трех образцов ав- томобильных бензинов марки А-76 (см. табл. 2).

Сравнение данных образца № 1 показывает, что все его значения соответ- ствуют нормам стандарта. Следовательно, бензин, представленный образцом № 1, может применяться по прямому назначению.

При сравнении данных образца № 2 с требованиями стандарта видим, что некоторые показатели качества (отмечены одной звездочкой) входят в норму ГОСТа. Сопоставление величины отклонений с допустимыми нормами показыва- ет, что бензин образца № 2 может быть допущен к применению по прямому назна- чению, но с ограничениями.

Почти все показатели качества образца № 3 (отмечены двумя звездочками) выходят не только за нормы ГОСТа, но и за пределы норм допустимых отклоне- ний. Это нестандартный бензин, поэтому он не может применяться по прямому назначению без предварительного исправления. Применение такого бензина мо- жет вызвать ряд серьезных нарушений в работе двигателя и стать причиной раз- личных неисправностей.

1.3. Оценка эксплуатационных качеств топлива

Оценка эксплуатационных качеств топлива связана с особенностями его применения в двигателях данной конструкции в конкретных условиях работы ав- томобилей. Такую оценку производят для любого топлива, но особенно она необ- ходима, если топливо имеет отклонения от норм ГОСТа.

При оценке эксплуатационных качеств топлива показатели физико-хими- ческих свойств следует рассматривать как по группам, так и с учетом условий работы двигателей. Оценка по отдельным показателям или только по одному по- казателю без учета условий работы двигателей может привести к ошибочным, недостаточно полным выводам.

11

Оценку топлива производят исходя из необходимости обеспечить двигателю:

1)достаточную и бесперебойную подачу горючего;

2)хорошее смесеобразование на всех режимах его работы;

3)нормальное сгорание рабочей смеси в камерах сгорания;

4)незначительное проявление или полное отсутствие нагарообразования и коррозии на поверхностях деталей;

5)минимальные износы деталей;

6)экологическую чистоту работы.

Оценка эксплуатационных свойств бензинов и дизельных топлив произво- дится по следующей методике при выполнении курсовой работы.

1.3.1. Методика оценки эксплуатационных свойств бензинов

В учебных целях оценку бензина лучше всего провести на примере образца

№3 (см. табл. 2), так как все его показатели качества не входят в нормы ГОСТа. Условия работы и тип двигателя. Например, автомобили марки ГАЗ-53 осу-

ществляют перевозки зимой при температуре воздуха от –10 до –15 °С. Часть рей- сов проводится в горной местности на высоте от 2,5 км над уровнем моря.

Подача топлива в двигатель. Бесперебойная подача топлива в двигатель обеспечивается отсутствием в нем механических примесей и воды, а также лег- ких фракций, способных образовывать паровоздушные пробки в топливных ма- гистралях системы питания. Механические примеси, а также замерзшая вода в зимнее время, могут вызвать закупорку системы питания и привести к остановке двигателя.

Таким образом, применение бензина образца № 2 может вызвать перебои в подаче топлива из-за наличия в нем следов механических примесей и воды.

Возможность образования паровоздушных пробок оценивают по темпера- туре перегонки, давлению насыщенных паров бензина, температуре воздуха и ат- мосферному барометрическому давлению.

При работе автомобиля на уровне моря образование паровых пробок ис- ключено при условии, если температура перегонки 10 % бензина выше величины 0,5 tв + 46,5, где tв – температура окружающего воздуха. Следовательно, темпера- тура воздуха, при которой в работе двигателя возможны перебои из-за образова- ния паровоздушных пробок, вычисляется по формуле

tв = (t10% – 46,5) ×2.

Используя эту формулу, можно рассчитать температуру воздуха, при которой для бензина образца № 2 возможно образование паровоздушных пробок:

tв = (84 – 46,5) ×2 = 75 °С.

Для эксплуатационной оценки бензинов по данным их перегонки использу- ется номограмма (см. рис. 3), по которой можно оценить возможность образова- ния паровоздушных пробок на высоте 2,5 км над уровнем моря. Для этого на оси абсцисс находят точку 75 °С, которая гарантирует температуру воздуха на уровне

12

моря. Затем из этой точки восстанавливают перпендикуляр до пересечения с на- клонной прямой линией, которая ограничивает область возможного образования паровых пробок. Из точки пересечения проводят прямую, параллельную оси абс- цисс, и снимают показания, которые «говорят», что температура воздуха, при ко- торой возможно образование паровоздушных пробок, будет +58 °С.

Таким образом, в заданных условиях работы автомобилей не будет наблю- даться перебоев в подаче бензина образца № 3 из-за образования паровоздушных пробок.

Пуск холодного двигателя. Пусковые качества бензина оценивают по тем- пературе его перегонки 10 %. Для этого применяются эмпирические формулы.

Например, легкий пуск двигателя возможен при температуре воздуха

tв = t1,2510% - 59 = 1,2584 - 59 = + 8,2 °С.

Практически пуск холодного двигателя также возможен и при температуре воздуха

tв = 0,5 × t10% – 50,5 = 0,5 × 85 – 50,5 = – 8,5 °С.

Но все же такой пуск в заданных условиях эксплуатации может быть затруд- нен и для него понадобится предварительный подогрев.

Однако при оценке пусковых качеств бензина по температуре перегонки 10 % следует обращать внимание на температуру перегонки 50 %. Чем ниже будет эта температура, тем лучше будет обеспечен пуск холодного двигателя.

В нашем случае t50% значительно выше нормы ГОСТа, что подтверждает трудность пуска холодного двигателя на бензине образца № 3.

Устойчивость работы и приемистость двигателя. Скорость прогрева, ус-

тойчивость работы двигателя на холостом ходу, а также его приемистость (т. е. его динамику) при работе на данном бензине всегда оценивают по температуре пере- гонки 50 %. Чем выше будет эта температура, тем хуже будут показатели двигателя.

Для оценки и анализа нашего бензина используется номограмма (см. рис. 3), из которой видно, что при температуре перегонки 50 % всех образцов бензина они находятся в зоне 6 номограммы, т. е. в области медленного прогрева и плохой приемистости. Быстрый прогрев двигателя не обеспечивается, работа его на холо- стом ходу будет неустойчивой, а приемистость – неудовлетворительной.

Разжижение масла в картере двигателя. Способность топлива к полному испарению во впускном трубопроводе и цилиндрах двигателя анализируют и оце- нивают по температурам перегонки 90 % и конца перегонки. Для этих целей так- же используют номограмму (см. рис. 3), на которой видно, что при температуре перегонки 90 % бензина образцов № 2 и 3 они находятся в зоне 9 номограммы, т. е. в области интенсивного разжижения масла в картере. Таким образом, при исполь- зовании бензинов образцов № 2 и 3 в двигателе испарение их будет неполным из-за высокой температуры перегонки 90 %, в результате чего произойдет замет- ное разжижение масла в картере.

13

Сгорание топлива. Из-за повышенного содержания тяжелых фракций в бен- зине образца № 3 не будет его полного испарения и полного сгорания. Следова- тельно, удельный расход горючего будет повышенный.

Склонность бензина к детонационному сгоранию оценивают по октаново- му числу. Детонационную стойкость бензина определяют двумя методами: мотор- ным и исследовательским.

Моторным методом определяют октановое число на установке УИТ-65, позволяющей изменять степень сжатия от 4 до 9, где сравнивают детонационную стойкость исследуемого бензина с эталонными образцами при температуре горю- чей смеси 150 °С и частоте вращения 900 мин–1.

Исследовательским способом определяют детонационную стойкость бен- зина при температуре горючей смеси 25–35 °С (смесь не подогревается) и частоте вращения 600 мин–1. В этом случае в марке бензина присутствует буква «И». Так как определение детонационной стойкости по моторному методу проходит в бо- лее жестких условиях, то результат получается несколько ниже, чем он был бы получен при определении по исследовательскому методу (табл. 3).

В обоих случаях после прогрева двигателя постепенно увеличивается сте- пень сжатия до появления детонации определенной стандартной интенсивнос- ти, определяемой по шкале указателя детонации.

Установлена зависимость между требуемым октановым числом бензина – ОЧ, степенью сжатия – E и диаметром цилиндра двигателя – D:

ОЧ =125,4 − 413Е + 0,183D .

Для увеличения степени сжатия на одну единицу необходимо повысить ок- тановое число на 4–8 единиц.

Октановое число зависит от следующих факторов: 1) от степени сжатия; 2) температуры окружающей среды; 3) атмосферного давления; 4) влажности.

Если температура воздуха уменьшается на 10 °С или атмосферное давление падает на 10 мм рт. ст., то октановое число понижается на одну единицу.

Например, если при температуре окружающей среды –20 °С и атмосферном давлении 760 мм рт. ст. для двигателя был необходим бензин с октановым числом 90, то при температуре окружающей среды –10 °С и атмосферном давлении 700 мм рт. ст. достаточно использовать бензин с октановым числом 80.

14

В нашем случае бензин образца № 3 имеет октановое число 70 вместо ми- нимально необходимого 76. Следовательно, при работе двигателя на этом бензине можно ожидать детонационное сгорание. Однако в условиях высокогорья (1,5–2,5 км над уровнем моря) атмосферное давление понижается, поэтому дето- нация в цилиндрах двигателя будет смягченной или может отсутствовать.

Нагарообразование и вредные отложения в системе питания двигателя.

Способность к нагарообразованиям и отложениям во впускной системе двигателя оценивается по содержанию в топливе фактических смол.

Смолы, образующие липкие остатки, отлагаются на таких деталях, как топ- ливный бак, топливопроводы, бензонасос, карбюратор, стержни впускных клапа- нов. Смолы, осевшие на горячих деталях, образуют твердые отложения, а попав- шие в камеры сгорания цилиндров вызывают образование нагара.

Судить о нагарообразовании в двигателях можно по остатку в колбе после перегонки бензина (см. рис. 2). Если остаток в колбе значительно выше допусти- мого ГОСТом, тогда в двигателе возникает повышенное нагарообразование.

Ориентировочную оценку состояния двигателя по количеству отложений и нагара, а также длительности его нормальной работы в зависимости от содержа- ния фактических смол в топливе можно дать на основании табл. 2.

Например, бензин образца № 3 содержит 35 мг/100 мл фактических смол, при этом образуя увеличенный остаток в колбе после перегонки (2,8 % вместо допустимых 1,5 %). Поэтому при применении такого бензина следует ожидать повышенное засмоление и нагарообразование на деталях двигателя.

Коррозионные свойства бензинов. Наибольшее коррозионное воздействие на детали системы питания двигателей оказывают такие вещества, как вода, водораство- римые кислоты и щелочи, нафтеновые (органические) кислоты, а также сернистые соединения. В бензинах представленных образцов водорастворимые кислоты и ще- лочи отсутствуют, а содержание серы в образцах № 2 и № 3 превышает допустимую норму. Поэтому коррозионные явления можно ожидать на деталях системы питания.

Водорастворимые кислоты и щелочи являются электролитами. Их капли осаждаются на поверхности металлов и вызывают электрохимическую коррозию, продукты которой переходят в топливо и засоряют фильтры.

Для удаления органических кислот из бензина его очищают раствором щело- чи и промывают водой. Если при этом обработка бензина недостаточно эффектив- на, в нем могут оставаться щелочь и вода, которые обязательно будут оказывать коррозионные воздействия на металлические детали. Особенно вредными являют- ся минеральные соли и кислоты. Поэтому их присутствие в бензине не допускается.

Нафтеновые (органические) кислоты, содержащиеся в нефти, при ее пере-

работке попадают в топлива. Они являются слабыми электролитами, обладают невысокой коррозийной активностью, что позволяет оставлять их в нефтепродук- тах, так как они оказывают благоприятное смазывающее воздействие.

Содержание органических кислот в бензине определяется кислотным чис- лом, которое выражается количеством гидроксида калия (КОН), необходимого для нейтрализации органических кислот, находящихся в 100 мл топлива. Кислотное число для бензинов не должно превышать 3 мг КОН на 100 мл.

15

В анализируемом бензине только образец № 3 имеет кислотное число боль- ше нормы, составляющее 3,3 мг/100 мл (см. табл. 2), т. е. возможно образование коррозии и в дальнейшем износ деталей.

Сернистые соединения различают на неактивные и активные. Неактивные сернистые соединения (сульфиды, дисульфиды) при обычных

условиях практически не взаимодействуют с металлами. Наличие неактивных сер-

нистых соединений в бензинах определяют по содержанию элементарной серы после сжигания образца (лабораторная работа № 1). При высокой температуре (во время сжигания) они образуют сернистый газ – SO3, который легко вступает в реакцию соединения с металлами.

Активные сернистые соединения (сероводород, меркаптаны, элементарная сера) вызывают глубокую коррозию металлов. Поэтому их содержание в бензинах не должно превышать 0,0015 % от массы.

Обычно наличие активных сернистых соединений определяют качествен- ным методом – испытанием на медную пластинку, которую погружают в бензин при температуре 50 °С на 3 часа. Если цвет пластинки после ее нахождения в бензине изменился, т. е. стал черным, черно-коричневым или серо-стальным, то бензин испытание не выдержал. При всех других изменениях цвета содержа- ние активных сернистых соединений не превышает допустимых норм.

Для бензинов всех образцов (см. табл. 2) этот показатель соответствует нор- мам ГОСТ, т. е. все образцы испытание на медную пластинку выдерживают, т. е. активных сернистых соединений в образцах бензина нет. Следовательно, глубокой (повышенной) коррозии металла в топливной системе двигателя не ожидается.

Рабочие износы двигателя. Характер рабочих износов двигателя определя- ется наличием тяжелых фракций, т. е. температурой конца перегонки бензина (tк.п). С повышением tк.п количество тяжелых трудноиспаряющихся фракций резко возрастает. Они попадают в цилиндры двигателя в капельно-жидком состоянии, смывают масляную пленку с зеркальной поверхности гильз цилиндров и разжи- жают масло в картере.

Бензины образцов № 2 и 3 имеют температуру конца перегонки (tк.п) соот- ветственно 205 и 212 °С при норме по ГОСТ 195 °С (см. табл. 2). Следовательно, можно ожидать повышения износов деталей двигателя.

Для определения процента износов используем номограмму на рис. 3. При температурах конца перегонки 205 °С и 212 °С они находятся в зоне 9, т. е. в обла- сти интенсивного разжижения масла в картере. При этом за 100 % взяты износы двигателя при работе на бензине с tк.п = 210 °С, а у образца № 3 tк.п = 212 °С, что превышает 100 %. Следовательно, если двигатель будет работать на бензинах об- разцов № 2 и 3, то возможно увеличение износа двигателя примерно на 1–1,2 %.

Общие выводы по оценке эксплуатационных качеств бензина

1.Наиболее приемлемыми для эксплуатации являются бензины образцов

№1 и 2, так как их качество наиболее близко соотносится с нормами ГОСТа.

2.Бензин образца № 3 по своим показателям выходит за рамки норм ГОСТа.

16

Его применение может вызвать ряд серьезных нарушений в работе двигателей, таких как засорение фильтров и бензопроводов; перебои в подаче бензина; затруд- ненный пуск двигателей; детонация в цилиндрах; падение мощности и перегрев двигателя; разжижение масла в картере; повышенное образование нагаров и смо- листых отложений; увеличение рабочих износов.

3.При применении бензина образца № 3 в случае острой нужды требуется проведение ряда регулировок при техническом обслуживании двигателя и огра- ничение времени работы автомобиля на этом топливе.

4.Для применения бензина образца № 3 без ограничений требуется улуч- шение его качества путем отстоя и смешивания его с бензинами, обладающими необходимым запасом качества.

1.4. Мероприятия по подготовке бензина к его применению в двигателях внутреннего сгорания

1.4.1. Подготовка бензина к применению без его исправления

1.Перед заправкой автомобилей бензин должен быть отстоян и отфильтро- ван от механических примесей и частиц льда.

2.Пуск двигателя производить только после предварительного прогрева.

3.Для устранения неполного испарения бензина и разжижения масла в кар- тере необходимо усилить подогрев смеси во впускном трубопроводе.

4.Для устранения детонации в цилиндрах следует установить угол опере- жения зажигания на более позднее зажигание. Проверить правильность установ- ки угла опережения зажигания пробными заездами.

5.Для предотвращения закоксовывания впускного трубопровода необходи- мо ограничить продолжительность работы автомобилей на данном бензине.

1.4.2. Подготовка бензина к применению с его исправлением

Обычно исправление качества бензина производится путем смешивания его с более лучшими сортами.

Большинство свойств бензина, таких как октановое число, плотность, кис- лотность, содержание серы и смол, а также фракционный состав, с достаточной точностью можно считать полноценными. В этом случае показатель качества сме-

си является среднеарифметической величиной показателей качества исходных продуктов. Для расчета смешивания следует пользоваться формулой, выведенной на основании пропорциональной зависимости:

где А – необходимое содержание компонента «а» в смеси, %; Х – значение требуемого показателя качества; Xа – значение показателя качества компонента «а»; Xб – значение показателя качества компонента «б».

Например. Для исправления пусковых качеств бензина образца № 3 приме- няем бензин образца № 1 (см. табл. 2). Используя кривую перегонки бензина (рис. 4), определяем процентное содержание в смеси бензинов образцов № 1 и 3.

q, %

t, °С

Рис. 4. Кривая перегонки бензина: q – количество перегнанного топлива; t – температура разгонки

Порядок определения процентов производится следующим образом: по кри- вой перегонки бензина образца № 3 известно, что при температуре 79 °С перего- няется только Xб = 7 %, вместо минимально допустимых ГОСТом Х = 10 %. У бензина образца № 1 при этой же температуре перегоняется Xа = 17 % (см. рис. 4). Подставив эти значения в формулу, получим

А = 1710 −- 77 ×100 = 30%.

Вывод. Для получения смеси из топлив с температурой перегонки 10 %, рав- ной 79 °С, требуется приготовить смесь из 30 % бензина образца № 1 и 70 % бензина образца № 3.

1.4.3. Предварительная методика решения задач для проведения физико-химического анализа бензинов

Прежде чем анализировать физико-химические свойства предлагаемых об- разцов бензинов, которые необходимо использовать в эксплуатации, нужно гра- мотно обосновать, какие физико-химические явления будут происходить в двига- теле внутреннего сгорания. Для этого студентам предлагается краткая методика решения задач с использованием табл. 4 и 5.

18

Таблица 4

Влияние изменения показателей качества бензина на работу двигателя

19