Керосин состоит из более тяжелых углеводородов, выкипающих при температуре 290-300°С. Еще более тяжелыми фракциями являются газойль и соляровое масло. Температура выкипания углеводородов газойлевой фракции достигает 380°С, а солярового масла — 500°С.
Для карбюраторных двигателей основным топливом служит бензин, а в двигателях с воспламенением от сжатия используется дизельное топливо, основанное на смеси фракций нефти, температура кипения которых не выходит за пределы 350°С. В крупных стационарных дизелях находят применение тяжелые моторные топлива, состоящие из смеси солярового масла и мазута. Газотурбинные двигатели работают на керосине.
Нефтяное топливо в основном состоит из химических элементов: углерода С и водорода Н. Содержание углерода колеблется в пределах 85 ÷ 87%, а водорода — 13 ÷ 15%. В небольших количествах они содержат кислород О, азот N, серу S и следы воды. Эти элементы входят в нефтепродукты в виде химических соединений, главными из которых являются углеводороды, составляющие следующие группы (ряды): алканы, цикланы и ароматические углеводороды бензольного ряда.
Перечисленные группы углеводородных соединений различаются структурой молекул. Молекулы алканов, например, имеют цепное строение (незамкнутые цепи), в молекулы цикланов входят замкнутые кольца (циклы) атомов углерода с простой валентной связью, а молекулы ароматического ряда характеризуются наличием шести -членного циклического ядра с более сложной валентной связью между атомами углерода.
Групповой состав углеводородных соединений оказывает большое влияние на физико-химические свойства топлив, предопределяя возможности их использования в определенных типах двигателей.
Для топлив карбюраторных двигателей важнейшим качеством является, например, детонационная стойкость. Если детонационная стойкость топлива не соответствует выбранной (завышенной) степени сжатия, то нормальное протекание процесса сгорания нарушается. Сгорание приобретает взрывной характер, порождающий ударную волну давления, которая распространяется в цилиндре со сверхзвуковой скоростью. Удары детонационной волны о стенки цилиндра и поршень при многократном отражении вызывают вибрацию стенок, воспринимаемую как характерный резкий детонационный стук. Работа двигателя с детонационным сгоранием недопустима, так как ухудшает его показатели и приводит к разрушению некоторых ответственных деталей кривошипно-шатунного механизма.
Детонационная стойкость топлив зависит от группового состава углеводородных соединений. Чем больше в топливе ароматических соединений, тем выше его детонационная стойкость.
Антидетонационные свойства топлив оцениваются октановым числом путем сравнения топлив с эталонами. В качестве эталонов приняты изооктан (и—C8H18), обладающий хорошими антидетонационными свойствами, и нормальный гептан (н — С7Н16) с низкими антидетонационными свойствами. Октановое число топлива принимается численно равным процентному содержанию изооктана в такой смеси с нормальным гептаном, которая оказывается равноценной данному топливу по детонационной стойкости при испытаниях в стандартных условиях. Октановые числа (о. ч.) современных бензинов находятся в пределах 70 ÷ 100 единиц.
Для топлив, применяемых в дизелях, важнейшим качеством является самовоспламеняемость, определяющая степень жесткости работы двигателя, о которой можно судить, например, по резкости характерного стука, возникающего при работе дизеля. Самовоспламеняемость дизельных топлив оценивается цетановым числом, которое определяют путем сравнения работы стандартного двигателя на испытуемом топливе и па смеси эталонных топлив. В качестве эталонов используются цетан (С16Н34) из группы алканов с хорошей воспламеняемостью и альфа-метилнафталин (С10Н7СН3), являющийся ароматическим углеводородом, стойким против самовоспламенения. Цетановое число топлива принимается численно равным процентному содержанию цетана в такой смеси с альфа-метил нафталином, которая по самовоспламеняемости оказывается равноценной испытуемому топливу.
Чем выше содержание алканов в дизельном топливе, тем выше его склонность к самовоспламенению и тем мягче, без сильных стуков работают дизели. Цетановое число (ц. ч.) дизельных топлив составляет примерно 45—50 единиц.
Газообразные моторные топлива широко используются для питания как транспортных, так и стационарных силовых установок.
Топлива, предназначенные для транспортных газовых двигателей, должны обладать высокой теплотой сгорания, так как иначе трудно обеспечить достаточный запас топлива при ограниченных габаритах и весе транспортных средств и их силовых устройств. Для стационарных силовых установок это требование не является существенным, поскольку они могут питаться непосредственно от источников получения газа.
В качестве газообразного топлива в двигателях внутреннего сгорания используют природные, промышленные и газогенераторные газы. Природные газы получают из скважин подземных газовых месторождений и на промыслах добычи нефти (промысловые или нефтяные газы); промышленные газы представляют собой продукты переработки нефти, твердых горючих ископаемых (например, при выжиге кокса в доменном производстве, в ряде химических производств и т. д.); газогенераторные газы получают путем газификации различных твердых топлив в газогенераторных установках.
Природные и промышленные газы в зависимости от их агрегатного состояния при использовании в качестве топлива подразделяют на два класса или группы: сжимаемые (или сжатые) и сжижаемые (или сжиженные). Эти названия групп носят условный характер, так как при глубоком охлаждении сжиженными могут быть и газы первого класса, имеющие низкую критическую температуру.
К сжимаемым относятся следующие газы: метан СН4, водород Н2, окись углерода СО и их смеси. Эти газы при нормальной температуре остаются в газообразном состоянии при сжатии их до любого высокого давления. Они хранятся в специальных баллонах под давлением в 200 кГ/см2 (≈ 20 Мн/м2). По теплоте сгорания их подразделяют на высококалорийные, среднекалорийные и низкокалорийные.
Высококалорийные газы состоят в основном из метана и имеют низшую теплоту сгорания 5500 ÷ 9000 ккал/м3 (≈ 22—36 Мдж/м3). В эту группу входят газы природные, нефтяные (промысловые) и канализационные, получающиеся при переработке сточных вод городских канализационных систем. Сюда же относится метановая фракция коксового газа.
Среднекалорийные газы содержат много водорода и окиси углерода; низшая теплота сгорания их составляет 3500 ÷ 5500 ккал/м3 (≈ 14,2—22 Мдж/м3). В основном это коксовый газ, получаемый в больших количествах при выжиге кокса.
Низкокалорийные газы характеризуются небольшим содержанием горючих компонентов, состоящих в основном из окиси углерода— 20 ÷ 30%. На инертные компоненты (балластную часть) этих газов приходится до 65%, поэтому низшая теплота сгорания их находится в пределах 1000 ÷ 3500 ккал/м3 (≈ 4—14,2 Мдж/м3). В эту группу входят доменный и различные силовые (генераторные) газы. Используются они без предварительного сжатия в основном в стационарных силовых установках.
К сжижаемым газам относятся: этан С2Н6, пропан С3Н8, бутан С4Ню. этилен С2Н4, пропилен С3НС, бутилен С4Н8 и другие компоненты нефтяных (промысловых) и промышленных газов. Низшая теплота сгорания этих газов находится в пределах 14000 ÷ 26000 ккал/м3 (56—104 Мдж/м3) — сжижаются они при обычных температурах и относительно невысоких давлениях. Это выгодно отличает их даже от высококалорийных сжимаемых газов, так как позволяет обходиться более тонкостенными баллонами, рассчитанными на рабочее давление, не превышающее 16 ÷ 20 кГ/см2 (≈ 1,6—2,0 Мдж/м2).
В качестве топлива для транспортных двигателей применяются в основном пропано-бутановые смеси.
Газообразные топлива по сравнению с бензином обладают более высокими октановыми числами, составляющими 90 ÷ 120 единиц, что позволяет повышать степень сжатия в двигателях без опасения вызвать детонационное сгорание. При работе на газообразном топливе в поршневых двигателях заметно уменьшается также износ стенок цилиндров, меньше накапливается отложений, улучшается смесеобразование, вследствие чего облегчается пуск и обеспечивается более полное сгорание топлива в цилиндрах. Поэтому газообразное топливо целесообразно использовать в автомобильных двигателях.
В поршневых двигателях с внешним смесеобразованием можно использовать только некоторые из перечисленных видов моторных топлив — газообразные и жидкие, обладающие сравнительно хорошей испаряемостью, например бензин. При использовании топлив с недостаточной испаряемостью нельзя получить на входе в цилиндры горючую смесь с нужным паросодержанием, что нарушает смесеобразование и расстраивает нормальное протекание рабочего цикла в двигателе. С точки зрения ассортимента потребляемых топлив более предпочтителен поэтому способ внутреннего смесеобразования. Двигатели с внутренним смесеобразованием при соответствующей организации процессов могут практически работать на любых жидких моторных топливах, начиная от легких, высокооктановых бензинов до тяжелых погонов нефти. Такие многотопливные двигатели получают все большее распространение.
3. Виды технических жидкостей применяемые в процессе эксплуатации автотранспортной техники.
Моторные масла
Смазочные масла - это фракции нефти, содержащие углеводороды, с температурами кипения свыше 350 градусов. Они легче воды (плотность при 20градусах в пределах 870-950 кг/м^3) и практически в ней не растворяются.
Все масла нефтяного происхождения делятся в соответствии с ГОСТ 4.21- 71 на 4 типа: моторные, трансмиссионные, специальные и различного назначения.
Для смазывания узлов автомобиля в основном используются масла первых двух типов. Автомобильные смазочные масла выполняют следующие функции: уменьшают износ деталей, снижают потерю энергии на трение, обеспечивают герметизацию зазоров между4 деталями, отводят тепло циркулирующим маслом от нагретых деталей, выводят из зон трения продукты износа и переносят их в фильтрующее устройство систем смазки, защищают металлические поверхности от коррозии.