Оценка склонности дизельного топлива к самовоспламенению. Влияние цетанового числа на работу дизеля.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Кафедра "Автомобили и автомобильное хозяйство"

Контрольная работа

по дисциплине "Эксплуатационные материалы"

Вариант № 21

Выполнил: студент гр. 660873 Пещеров С.С.

Проверил: к.т.н., доц. каф. АиАХ Н. В. Григорьева

Тула 2012

Аннотация

В курсовой работе раскрываются некоторые вопросы по курсу эксплуатационные материалы, в том числе о цетановом числе дизельных двигателей и как оно влияет на самовоспламенение. Также рассматриваем вопрос о пластических смазках и о гибридных двигателей автомобильного транспорта. Еще рассчитываем нормы расхода топлива для легковых, грузовых машин, автобусов и специальной техники.

Содержание

Введение………………………………………………………………………. 4

Оценка склонности дизельного топлива к самовоспламенению. Влияние цетанового числа на работу дизеля……………………………………………. 5

Пластичные смазки многоцелевые и термостойкие………………………. 10

Использование электрической и других видов энергии на автомобильном транспорте……………………………………………………………………... 15

Задание №1. Нормирование линейного расхода топлива для легковых автомобилей и автобусов……………………………………………………… 20

Задание № 2. Нормирование линейного расхода топлива для грузовых

бортовых автомобилей, тягачей, самосвалов и специального подвижного состава…………………………………………………………………………. 21

Библиографический список……………………………………………….. 25

Введение

В связи с ежегодным ростом количества автомобилей в стране приходится неуклонно увеличивать добычу и переработку нефти, вводить в действие новые месторождения сырья, расположенные в труднодоступных районах. Поэтому экономия продуктов переработки нефти является одним из перспективных направлений решения топливно-энергетической проблемы и рассматривается как задача государственной важности.

Автомобильный транспорт потребляет значительную часть жидкого топлива, смазочных материалов и специальных технических жидкостей и в этой связи проблема экономного применения этих материалов стоит наиболее остро. Наряду с увеличением выпуска более экономичных дизельных автомобилей, совершенствованием технического уровня выпускаемых бензиновых двигателей важное значение приобретает поиск путей замены дорогих видов топлива более дешевыми, перевода автомобилей на газовое топливо, повышение качества эксплуатационных материалов и их экономии за счет рационального применения в процессе эксплуатации автомобиля.

Постоянный рост числа автомобилей приводит не только к сокращению запасов сырья для производства топлив – нефти, но и к накоплению в окружающей среде вредных веществ, поступающих с отработанными газами. При сгорании бензина и дизельного топлива выделяются вредные для человека и окружающей среды вещества виде отработавших газов. Расширить сырьевую базу автомобильных топлив и одновременно уменьшить вредное воздействие на экологию позволяет использование альтернативных топлив на основе газообразных углеводородов и перспективных смесей.

Задание №1. Нормирование линейного расхода топлива

Для легковых автомобилей и автобусов

Легковые автомобили

Для легковых автомобилей нормируемое значение расхода топлива рассчитывается по следующему уравнению

Q_H = 0,01· H_S · S· (1 + 0,01·D),

Q_H – нормативный расход топлива, литры;

H_S – базовая норма расхода топлива на пробег автомобиля, л/100 км;

S – пробег автомобиля, км

D – поправочный коэффициент (суммарная относительная надбавка или снижение) к норме в процентах.

№ п/п	Марка автомобиля	Топливо	Норма (HS), л/100 км	Пробег (S), км	Коэффициент D,
	ЗИЛ – 41047	Б	26,5		4а; 8б; 12а; 5
					20+10+35+10

Автобусы

На основе базовой нормы расхода топлива на 100 км пробега произвести расчет нормативного расхода топлива при перевозке пассажиров автобусами. Для автобусов нормируемое значение расхода топлива рассчитывается по следующему уравнению:

Q_H = 0,01· H_S · S· (1 + 0,01·D) + Н_ОТ · Т, (2)

Q_H – нормативный расход топлива, литры;

H_S – транспортная норма расхода топлива на пробег автобуса, л/100 км (с учетом нормируемой по классу и назначению автобуса загрузкой пассажиров);

S – пробег автобуса, км;

D – поправочный коэффициент (суммарная относительная надбавка или снижение) к норме в процентах;

Н_ОТ – норма расхода топлива при использовании штатных независимых отопителей на работу отопителя (отопителей), л/час;

Т – время работы автомобиля с включенным отопителем, час.

№ п/п	Марка автомобиля	Топливо	Норма (HS), л/100 км	Пробег (S), км	Условия эксплуатации	Штатный отопитель
Коэффициент D,	Норма расхода НОТ, л/час	Время работы Т, час
	ЛиАЗ-525617	Д	45,5		17; 4в; 8а; 12а	2,5
					10+5+35

Задание № 2. Нормирование линейного расхода топлива для грузовых

Тягачи

На основании базовой нормы расхода топлива и особенностей конструкции тягачей выполнить расчет нормативного расхода топлива при выполнении транспортной работы путем перевозки грузов.

Для седельных тягачей нормируемое значение расхода топлива рассчитывается аналогично грузовым бортовым автомобилям и автопоездам с прицепами и полуприцепами по формуле.

Q_H = 0,01· (H_san · S + Hw · W)·(1 + 0,01·D),

Q_H – нормативный расход топлива, литры;

S – пробег автомобиля или автопоезда, км;

H_s – базовая норма расхода топлива на пробег автомобиля (тягача) в

снаряженном состоянии, л/100 км (H_san = Hs, л/100 км, для одиночного

автомобиля, тягача);

H_w – норма расхода топлива на транспортную работу, л/100 ткм,

W – объем транспортной работы, ткм:

D – поправочный коэффициент (суммарная относительная надбавка или снижение) к норме в процентах.

№ п/п	Марка автомобиля	Топливо	Пробег (S), км	Норма расхода НSAN, л/100 км	Норма расхода НW, л/100ткм	Объем работы W, ткм	Коэффициент D,
	КрАЗ-6444	Д		37,0			8б;16;12б;6а
							10+10+50+15

Самосвалы.

Для автомобилей-самосвалов и самосвальных автопоездов нормируемое значение расхода топлива рассчитывается по следующему соотношению:

Q_H = 0,01 · H_sanc · S· (l + 0,01· D) + H_z · Z,

Q_H – нормативный расход топлива, литры;

S – пробег автомобиля-самосвала или автопоезда, км;

H_sanc – норма расхода топлива автомобиля-самосвала или самосвального

автопоезда:

H_z – дополнительная норма расхода топлива на каждую ездку с грузом автомобиля-самосвала, автопоезда, л;

Z – количество ездок с грузом за смену;

D – поправочный коэффициент (суммарная относительная надбавка или снижение) к норме в процентах.

№ п/п	Марка автомобиля	Топливо	Норма расхода НSAN, л/100 км	Пробег S, км	Норма расхода НZ, л	Число ездок Z	Коэффициент D,
	САЗ-3505, -3504	Б	26,0		0,25		8б;12а;16;11б
							10+35+10+40

Библиографический список.

1. Ананьев С.И., Безносов В.Г., Беднарский В.В. Эксплуатационные материалы для автомобилей и транспорта: Учебное пособие. – Ростов н/Д: Феникс, 2006. – 384 с.

2. Баранов А.А.. Купор Н.В., Петров В.И. Эксплуатационные материалы: Учебное пособие. – Тула: ТулГУ, 2005. – 60 с.

3. Ваванов В.В., Вайншток В.В., Гуреев А.А. Автомобильные пластичные смазки. – М.: Транспорт, 1986. – 144 с.

4. Климов К.И. Антифрикционные пластичные смазки. – М.: Химия, 1988. – 160 с.

5. Кузнецов А.В. Топливо и смазочные материалы: Учебник для вузов. - М.: КолосС, 2004. – 199 с.

6. Мягков Ю.В., Петров В.И., Григорьева Н.В. Выбор и эксплуатация автомобильных смазочных масел: Учебное пособие. – Тула: ТулГУ, 2006. – 160 с.

7. Покровский Г.П. Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости. Учебник для втузов. – М.: Машиностроение, 1985. – 170 с.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Кафедра "Автомобили и автомобильное хозяйство"

Контрольная работа

по дисциплине "Эксплуатационные материалы"

Вариант № 21

Выполнил: студент гр. 660873 Пещеров С.С.

Проверил: к.т.н., доц. каф. АиАХ Н. В. Григорьева

Тула 2012

Аннотация

В курсовой работе раскрываются некоторые вопросы по курсу эксплуатационные материалы, в том числе о цетановом числе дизельных двигателей и как оно влияет на самовоспламенение. Также рассматриваем вопрос о пластических смазках и о гибридных двигателей автомобильного транспорта. Еще рассчитываем нормы расхода топлива для легковых, грузовых машин, автобусов и специальной техники.

Содержание

Введение………………………………………………………………………. 4

Оценка склонности дизельного топлива к самовоспламенению. Влияние цетанового числа на работу дизеля……………………………………………. 5

Пластичные смазки многоцелевые и термостойкие………………………. 10

Использование электрической и других видов энергии на автомобильном транспорте……………………………………………………………………... 15

Задание №1. Нормирование линейного расхода топлива для легковых автомобилей и автобусов……………………………………………………… 20

Задание № 2. Нормирование линейного расхода топлива для грузовых

бортовых автомобилей, тягачей, самосвалов и специального подвижного состава…………………………………………………………………………. 21

Библиографический список……………………………………………….. 25

Введение

В связи с ежегодным ростом количества автомобилей в стране приходится неуклонно увеличивать добычу и переработку нефти, вводить в действие новые месторождения сырья, расположенные в труднодоступных районах. Поэтому экономия продуктов переработки нефти является одним из перспективных направлений решения топливно-энергетической проблемы и рассматривается как задача государственной важности.

Автомобильный транспорт потребляет значительную часть жидкого топлива, смазочных материалов и специальных технических жидкостей и в этой связи проблема экономного применения этих материалов стоит наиболее остро. Наряду с увеличением выпуска более экономичных дизельных автомобилей, совершенствованием технического уровня выпускаемых бензиновых двигателей важное значение приобретает поиск путей замены дорогих видов топлива более дешевыми, перевода автомобилей на газовое топливо, повышение качества эксплуатационных материалов и их экономии за счет рационального применения в процессе эксплуатации автомобиля.

Постоянный рост числа автомобилей приводит не только к сокращению запасов сырья для производства топлив – нефти, но и к накоплению в окружающей среде вредных веществ, поступающих с отработанными газами. При сгорании бензина и дизельного топлива выделяются вредные для человека и окружающей среды вещества виде отработавших газов. Расширить сырьевую базу автомобильных топлив и одновременно уменьшить вредное воздействие на экологию позволяет использование альтернативных топлив на основе газообразных углеводородов и перспективных смесей.

Оценка склонности дизельного топлива к самовоспламенению. Влияние цетанового числа на работу дизеля.

Свойства и показатели дизельного топлива, влияющие на самовоспламенение и процесс сгорания

Воспламеняемость дизельного топлива.

Воспламеняемость ДТ - это его способность самовоспламеняться внутри цилиндров двигателя, после его впрыска под большим давлением в сжатый и нагретый воздух.

Воспламеняемость ДТ зависит от температуры в очаге воспламенения. При этом мельчайшие капли топлива смешиваются с кислородом, испаряются и начинается процесс сгорания, т.е. самовоспламенение начинается без какого-либо источника зажигания.

Температура самовоспламенения зависит от химического состава ДТ, т.е. от содержания и строения углеводородов, входящих в его состав.

Время между началом впрыска и самовоспламенением называют периодом задержки самовоспламенения.

Весь этот период состоит из:

1) Из физической составляющей, т.е. из затраченного времени:

· на распад топливной струи;

· на образование мельчайших капель;

· на их нагрев и испарение;

· на смешивание их паров с кислородом воздуха.

2) Из химической составляющей, т.е. из затраченного времени:

· на завершение предпламенных реакций;

· на формирование очагов самовоспламенения.

Физическая составляющая задержки самовоспламенения зависит от конструктивных особенностей двигателя.

Химическая составляющая зависит от свойств применяемого дизельного топлива.

Исходя из вышесказанного можно сделать вывод, что период задержки самовоспламенения у разных топлив неодинаковый. Некоторые ДТ воспламеняются сразу после впрыска, а другие спустя некоторое время.

В первом случае, когда период задержки самовоспламенения небольшой, то в цилиндр двигателя поступает относительно небольшое количество топлива и сгорание происходит с постоянной скоростью и равномерным давлением образовавшихся газов над поршнем.

Парафиновые углеводороды (алканы) входящие в состав молекул ДТ будут менее устойчивы и поэтому они быстро распадаются и окисляются с образованием продуктов неполного окисления. Двигатель при сгорании такого топлива работает мягко и устойчиво, т.к. давление нарастает плавно.

Но если этот период будет сокращаться, то это приводит к ухудшению процесса смесеобразования, и как следствие, к снижению мощности и экономичности двигателя.

Во втором случае, когда период задержки воспламенения больше первого, то в цилиндр успевает поступить большое количество топлива. И оно из-за создавшегося большого давления и температуры в цилиндре, воспламеняется с момента впрыска, т.е. в таком топливе обычно содержатся парафиновые углеводороды изомерного строения, а также ароматические углеводороды. Сгорание носит взрывной характер. Давление повышается мгновенно, скачкообразно, рывками. Это явление напоминает детонацию в бензиновых двигателях.

Такая работа дизельного двигателя называется жесткой, при которой поршень подвергается повышенному ударному воздействию. Механизмы двигателя изнашиваются, снижается его мощность и экономичность, падает КПД.

Вывод:

Исходя из вышесказанного можно утверждать, что период задержки самовоспламенения определяется характером предпламенных процессов окисления (окисей, альдегидов, кетонов). То есть, чем больше в топливовоздушной смеси накопиться продуктов окисления, тем меньше будет период задержки самовоспламенения.

Следовательно, для воспламенения дизельного топлива от сжатия без постороннего источника зажигания необходимо, чтобы температура от которой ДТ самовоспламеняется была бы ниже температуры, до которой нагревается сжатый в цилиндрах воздух ( 500…550С).

Наиболее высокую температуру самовоспламенения имеют арены (~ 600С), а наиболее низкую - алканы (до 500С).

Поэтому для нормальной работы дизельного двигателя необходимо применять топлива с оптимальной длительностью периода задержки самовоспламенения.

Цетановое число дизельного топлива.

Склонность дизельного топлива к самовоспламенению характеризуется величиной цетанового числа. В топливе присутствуют два углеводорода: цетан C16H34, б-метилнафталин C16H7CH. Самовоспламеняемость первого углеводорода - цетана - условно принята за 100 ед., а второго - за 0 ед. Смешивая их, можно получить смесь с самовоспламеняемостью от 0 до 100 ед.

Таким образом, цетановое число - это условный показатель самовоспламеняемости дизельного топлива, равный процентному содержанию цетана в смеси с б-метилнафталином, которая имеет период задержки самовоспламенения, как и испытуемый образец.

Оптимальное цетановое число ДТ находится в интервале 40…50. Если применять топливо с цетановым числом менее 40, то двигатель будет работать жестко.

Если применять топливо с цетановым числом более 50, то это приведет к увеличению удельного расхода топлива и оно будет сгорать не полностью.

Для работы дизельных двигателей в нормальном режиме требуется топливо, у которого цетановые числа будут: летом - не менее 45 (если будет ниже, то будет жесткая работа двигателя); зимой - 50.

Если летом использовать топливо с цетановым числом выше 45, то двигатель будет работать мягко.

Если использовать ДТ с цетановым числом выше 60, то такое топливо будет нерентабельным, т.к. жесткость работы двигателя будет изменяться незначительно, но удельный расход топлива возрастет. Это объясняется тем, что при повышении цетанового числа выше 55, период задержки самовоспламенения будет настолько коротким, что топливо воспламениться вблизи впрыска из форсунки. Оно не успеет перемешаться с воздухом, и часть воздуха, находящегося дальше от места впрыска не будет участвовать в процессе сгорания. В результате топливо сгорит не полностью и экономичность двигателя понизится.

Для того, чтобы ДТ всегда обеспечивало бы необходимую самовоспламеняемость, поэтому возникает необходимость в повышении цетанового числа.

Для этого существуют два метода:

1) изменение химического состава топлива, т.е. одновременное увеличение концентрации нормальных парафинов (алканов) СnН2n+2 и уменьшение ароматических углеводородов (аренов) CnH2n-6;

2) введение специальных кислородсодержащих присадок в дизельное топливо (органических перекисей, сложных эфиров азотной кислоты - этилнитрата, изопропилнитрата, цеклогексилнитрата).

Цетановое число зависит от содержания и строения углеводородов, входящих в состав дизельного топлива.

Цетановые числа самые высокие у парафиновых углеводородов (алканов), а самые низкие имеют ароматические углеводороды.

Все углеводороды, входящие в состав ДТ по высоте цетанового числа располагаются следующим образом:

· 1 место занимают - алканы;

· 2 место занимают - циклоалканы;

· 3 место занимают - изоалканы;

· 4 место занимают - арены.

То есть, чем выше место углеводорода, тем будет выше цетановое число топлива.

Таким образом, повышение содержания Н-алканов приводит к увеличению цетанового числа. Однако, Н-алканы имеют высокую температуру кристаллизации, что приводит к ухудшению низкотемпературных свойств дизельного топлива.

Поэтому надежность пуска холодного дизельного двигателя зависит в большей степени от конструкции двигателя и режима пуска, чем от цетанового числа дизельного топлива.

Если температура в камере сгорания будет ниже 350…400?С, то горючая смесь уже не будет в состоянии самовоспламениться. Для того, чтобы она смогла самовоспламениться, необходимо, чтобы частота вращения коленчатого вала двигателя была 100…120 мин-1. то есть, чем выше пусковая частота вращения коленала, тем выше будет температура сжимаемого воздуха, от которой условия пуска будут возрастать.

Для ускорения процесса самовоспламенения дизельного топлива в него вводят кислородсодержащие присадки, такие как: органические перекиси, сложные эфиры азотной кислоты, которые способствуют выделению активного кислороды. Они, попадая в камеру сгорания, за счет активного кислорода, ускоряют образование перекисей, от разложения которых ускоряется процесс самовоспламенения.

Например, если в зимнее ДТ добавлять 1% изопропилнитрата, то возрастает цетановое число на 10…20 ед., что улучшает пусковые свойства этого топлива в зимнее время. При этом уменьшается нагарообразование в цилиндрах.

Если добавлять в дизельное топливо бензиновые фракции, то цетановое число снижается.

Существует эмпирическая зависимость цетанового числа ДТ от его октанового числа бензина:

Чем выше октановое число, тем ниже его цетановое число и наоборот.