Materiale de Exploatare

CUPRINS

1. CONSIDERAŢII GENERALE DESPRE ŢIŢEI 71.1. Compoziţia chimică a ţiţeiului1.2. Metode de prelucrare ale ţiţeiului1.3. Rafinarea produselor petroliere

2. BENZENE PENTRU AUTOVEHICULE 132.1. Caracteristici fizico-chimice şi de exploatare ale benzinelor

2.2. Notaţia şi asortimentul modern ale benzinelor3. MOTORINE PENTRU AUTOVEHICULE 20

3.1 Caracteristici fizico-chimice şi de exploatare ale motorinelor

3.2. Notaţia şi asortimentul modern ale motorinelor4. COMBUSTIBILI ALTERNATIVI 26

4.1 Combustibili gazoşi4.2. Alcooli 4.3. Combustibili lichizi sintetici din cărbune 4.4. Combustibili din uleiuri vegetale

5. CONSIDERAŢII GENERALE ASUPRA LUBRIFIANŢILOR PENTRU AUTOVEHICULE34

5.1 Funcţiile îndeplinite de lubrifianţi5.2 Clasificarea şi compoziţia lubrifianţilor5.3 Aditivarea lubrifianţilor

6. CARACTERISTICI FIZICO-CHIMICE ŞI DE EXPLOATARE ALE ULEIURILOR37

6.1 Caracteristici de viscozitate şi la temperaturi joase6.2 Caracteristici anticoroziune ale uleiurilor 6.3 Stabilitatea la oxidarea termică şi proprietăţile detergenţa-dispersivitate a uleiului

6.4. Proprietăţile de ungere ale uleiurilor6.5. Caracteristici antispumante ale uleiurilor6.6. Proprietăţile de dezemulsionare ale uleuirilor6.7. Stabilitatea fizică a uleiului6.8. Compatibilitatea uleiului cu garniturile de etanşare

6.9. Caracteristicile prezenţei aditivilor în ulei7. ULEIURI PENTRU MOTOARE, TRANSMISII

ŞI ULEIURI HIDRAULICE 457.1. Particularităţile condiţiilor de lucru ale uleiurilor7.2. Clasificările moderne ale uleiurilor pentru motoare

7.3. Clasificările moderne ale uleiurilor pentru transmisii cu angrenaje

7.4. Clasificările moderne ale uleiurilor (fluidelor) pentru transmisii automate (ATF)

7.5. Clasificările uleiurilor hidraulice 7.6. Degradarea uleiurilor

8. UNSORI CONSISTENTE (PLASTICE) 598.1. Proprietăţile fizico-chimice şi de exploatare ale unsorilor

8.2. Notaţia şi asortimentul modern ale unsorilor plastice

9. LICHIDE TEHNICE ŞI MATERIALE COSMETICE AUTO63

9.1. Lichide pentru sistemele de răcire ale motoarelor9.2. Lichide pentru sistemele hidraulice de frânare şi mecanismele de funcţionare ale ambreiajelor

9.3. Lichide de amortizoare9.4. Lichide de demarare (Starting Fluide)9.5 Lichide (uleiuri) de spălare9.7. Materiale cosmetice auto

3

1. NOŢIUNI GENERALE DESPRE ŢIŢEI

1.1. Compoziţia chimică a ţiţeiului

Actualmente, sursa principală de obţinere a combustibililor şi uleiurilor pentru autovehicule este ţiţeiul, care reprezintă un lichid cu o compoziţie chimică compusă. El conţine 84...87% de carbon, 12...14% de hidrogen, restul, 1...5% de sulf, 1...3% de oxigen, 0...1% de azot. Carbonul şi hidrogenul, prezenţi în ţiţei, formează hidrocarburi CnHm în cantitate de mii de tipuri. De exemplu, benzinele conţin 500–600 tipuri de hidrocarburi cu 5...11 atomi de carbon în moleculă, motorinele sunt alcătuite din hidrocarburi cu 12...20 de atomi de carbon, iar uleiurile conţin 20...50 de atomi.

În fig. 1.1 este prezentată clasificarea hidrocarburilor.

Fig. 1.1. Clasificarea hidrocarburilorHidrocarburile alcanice (parafinice, metanice). Formula generală a alcanilor este CnH2n+2 (n = 1, 2, 3, ...). În

dependenţă de aranjamentul moleculelor în spaţiu există alcani (parafine) cu structură liniară (normală) şi desfăşurată (izomeră).

Parafinele normale sunt compuse din molecule, aranjate în lanţ, cu monolegături liniare între ele. De exemplu, formula generală a octanului normal este C8H18, şi posedă următoarea structură moleculară în spaţiu:

.

Izoparafinele posedă monolegături laterale între molecule.De exemplu, structura izooctanului:

Parafinele normale (alcanii) sunt binevoite în motorinele de vară, datorată sensibilităţii înalte la autoaprindere şi stabilităţii chimice, însă sunt mai puţin dorite în benzine, având rezistenţă mică la detonaţie şi în uleiuri, posedând proprietăţi nesatisfăcătoare de lubrifiere. La temperaturi joase parafinele normale provoacă tulburarea şi congelarea produselor petroliere, de aceea, sunt limitate în motorinele de iarnă şi lubrifianţi, fiindcă agravează proprietăţile lor.

Izoparafinele posedă o rezistenţă înaltă la detonaţie, ce le face dorite în benzinele de calitate înaltă, însă, având o sensibilitate joasă la autoaprindere sunt limitate în motorine.

Hidrocarburile nesaturate. Hidrocarburile nesaturate sunt prezente cu duble şi triple legături între molecule.

4

Alchenii (olefinele) cu formula generală CnH2n posedă o dublă legătură între molecule, de exemplu, CH2 = CH2 –

etenă.Alcadienii cu formula generală CnH2n-2 posedă cel puţin două legături duble între molecule, de exemplu, CH2 = CH – CH = CH2 – butilena.Alchinii cu formula generală CnH2n-2 posedă o legătură triplă, de exemplu, triplena: Apariţia legăturilor duble în molecula olefinelor cu structură normală sporeşte sensibil rezistenţa la detonaţie, în

comparaţie cu hidrocarburile saturate. Hidrocarburile nesaturate posedă o stabilitate chimică foarte joasă, provocând aptitudini de polimerizare şi de

oxidare sporită, ceea ce micşorează durata de depozitare a produselor petroliere.Conform cerinţelor standardelor EURO conţinutul de hidrocarburi nesaturate în benzine este limitat, însă sunt

utilizate pe larg la obţinerea combustibililor şi uleiurilor sintetice (procesele de achilare, polialfa-olefine).

Hidrocarburile aromatice (arenii). Hidrocarburile aromatice cu formula generală CnH2n-6k posedă unul sau câteva inele benzenice (k = numărul de inele). Pentru aceste hidrocarburi este caracteristic duble legături între molecule. În cazul în care hidrocarbura este prezentată de un singur inel se numeşte monociclică, iar de mai multe inele – policiclice.

De exemplu: benzenul C6H6 posedă un inel benzenic (k = 1), iar naftalina C10H8 posedă două inele benzenice (k = 2).

Hidrocarburile aromatice pot avea şi legături laterale saturate sau nesaturate, de exemplu, xilolul C8H10.Hidrocarburile aromatice posedă rezistenţă înaltă la detonaţie şi stabilitate chimică, însă sensibilitate mică la

autoaprindere. O cantitate sporită în benzine provoacă depuneri de calamină şi sporeşte conţinutul de hidrocarburi în gazele de eşapament, de aceea, conţinutul lor în benzine este limitat de standardele EURO.

Conţinutul aromaticilor în uleiuri influenţează considerabil viscozitatea uleiului la variaţia temperaturii. Nu este dorită prezenţa acestor hidrocarburi în motorine, fiindcă provoacă funcţionare violentă a motorului.

Hidrocarburile aliciclice (ciclanii). Cicloalcanii cu formula generală CnH2n sunt reprezentaţi prin existenţa unui inel cu o singură legătură între molecule. De exemplu:

Pentru cicloalcheni este caracteristic formula generală CnH2n-2 şi existenţa a două inele cu monolegături între molecule etc. Exemple:

Pentru cicloalchini este caracteristic formula generală CnH2n-4 şi existenţa a trei inele cu monolegături între molecule.Pentru ciclani în general este caracteristic formula generală Cn H2n-2(k-1) şi monolegături între molecule: monociclice

– un inel, (k = 1), policiclice – două şi mai multe inele (k = 2, 3, 4...).Ciclanii pot să posede şi lanţuri laterale, de exemplu:

Ciclanii ocupă un loc intermediar între hidrocarburele parafine şi aromatice şi mai des sunt prezente în uleiuri. Ei sunt doriţi în motorina de iarnă datorită temperaturii joase de cristalizare, care ameliorează proprietăţile lor.

5

Compuşii cu sulf. Compuşii cu sulf se clasifică în: activi (sulf liber S, hidrogen sulfurat H2S, mercaptani RSH (R-radical de hidrocarbură) şi pasivi sau neactivi (sulfuri R-S-R, polisulfuri R- (S)n –R, teofene (C2H2)2S etc.).

Prezenţa compuşilor activi de sulf în combustibil este nedorită, fiindcă ei pot uşor intra în reacţie cu metalele, provocând coroziunea ultimelor. Prezenţa compuşilor pasivi (neactivi) de sulf în combustibil este limitată (nu provoacă coroziunea directă, însă pot forma soluţii, care corodează metalele).

Prezenţa compuşilor pasivi în uleiuri ameliorează proprietăţile lor antiuzură şi antigripare. În combustibili în rezultatul procesului de ardere se formează anhidridă sulfuroasă şi sulfurică

care provoacă corozie gazoasă a pieselor sistemului de eşapare al motorului şi poluarea mediului ambiant, de aceea este strict limitat conţinutul de sulf în combustibil de cerinţe EURO.

În rezultatul arderii hidrogenului se formează apa. Anhidrida sulfuroasă şi sulfurică reacţionează cu apa cu

formarea acizilor minerali:

Diminuarea completă a compuşilor de sulf din combustibil economic nu este convenabilă, iar prezenţa unor

compuşi în uleiuri ameliorează proprietăţile lor antiuzură şi antigripare.

Compuşii cu oxigen. Acizii organici R–COOH şi oxiacizii OH–R–COOH cu masa moleculară mai înaltă ameliorează proprietăţile de ungere ale uleiurilor. Hidrogenul poate fi înlocuit cu metale prin formarea sărurilor ce provoacă corodarea metalelor şi, în primul rând, celor neferoase. Acizii organici şi oxiacizii participă la formarea depunerilor în mecanisme şi, în primul rând, în motor.

Fenolii R-OH (R – radical aromatic) reprezintă un lichid foarte otrăvitor. Gumele în uleiuri ameliorează proprietăţile de ungere, însă prezenţa gumelor în combustibili şi uleiuri provoacă

formarea depunerilor (precipitaţilor, lacurilor, calaminei). Gumele sunt instabile şi provoacă formarea asfaltenelor, carbenelor şi carboidelor.

Asfaltenele sunt substanţe solide, se dizolvă în uleiuri şi nu se dizolvă în combustibili.În uleiuri de transmisie ameliorează proprietăţile de ungere, însă prezenţa în combustibili şi în uleiuri provoacă

formarea depunerilor în mecanisme.Carbenele şi carboidele sunt substanţe solide şi insolubile. Provoacă uzura abrazivă şi formarea depunerilor în

mecanisme.Compuşii cu azot în ţiţei sunt prezenţi prin: piridină C5H5N, hinolină C7H7N, amoniac NH3 etc. Posedă un miros

neplăcut şi foarte negativ influenţează asupra catalizatoarelor în procesul de prelucrare a ţiţeiului. Compuşii neorganici în ţiţei sunt prezenţi de la 100 până la 300 mg/l în formă de săruri (cloruri, sulfuri etc.) şi de

apă, care provoacă corodarea metalelor şi degradarea catalizatoarelor în procesul de prelucrare a ţiţeiului. Sunt eliminate totalmente din ţiţei prin deshidratare şi desărare chiar în prima etapă de prelucrare a ţiţeiului.

1.2. Metode de prelucrare a ţiţeiului

Sunt practicate două metode de prelucrare a ţiţeiului: fizică şi chimică.Metoda fizică constă în prelucrarea ţiţeiului fără schimbarea structurală a hidrocarburilor, iar distilarea fracţionată se

petrece la temperaturile de fierbere a fracţiilor. Cea mai răspândită metodă de prelucrare fizică este distilarea directă a ţiţeiului în atmosferă şi în vid.

La distilarea în atmosferă, ţiţeiul încălzit până la temperatura de 360ºC într-un cuptor tubular fig. 1.2, este îndreptat în partea de jos a coloanei de fracţionare atmosferică. Pe înălţimea coloanei sunt aranjate despărţituri – talere cu orificii şi ajustaje acoperite cu capace în formă de clopote (fig. 1.2, b).

Aburii, ridicându-se în sus pe coloană, se răcesc, condensându-se lângă ajustaje, unde se formează un lichid omogen, care conţine hidrocarburi cu aceleaşi temperaturi de fierbere. Ca rezultat al distilării atmosferice se produce cocs petrolier, bitum, păcură, uleiuri, motorină, petrol reactiv (kerosin), benzină neetilată şi gaze.

Benzina, obţinută prin această metodă în limitele de doar numai 10...15%, posedă o activitate chimică ridicată, o stabilitate joasă la detonaţie, de aceea, în continuare ea este supusă unei prelucrări chimice – etilării. Ca produs rezidual în procesul de fracţionare atmosferică al ţiţeiului este păcura, utilizată la producerea bitumului, uleiurilor, cocsului petrolier etc.

În instalaţiile de prelucrare a ţiţeiului se obţine gaz hidrogenat care serveşte ca materie primă la sinteza chimică şi este folosit ca combustibil general.

Păcura, ca rămăşiţă reziduală, trecând prin cuptorul tubular cu vid, se încălzeşte la temperaturi înalte şi este transportată în partea inferioară a coloanei de rectificare pentru producerea uleiurilor distilate, din care apoi se produc uleiuri de ungere. Vidul se foloseşte pentru a evita descompunerea hidrocarburilor.

Gudron sau semigudron sunt numite rămăşiţele distilării păcurii de uleiurile distilate şi sunt utilizate ca combustibil la focare, pregătirea bitumului, ca uleiuri cu viscozitatea înaltă şi materie primă al procesului de cracare.

Metoda chimică. La prelucrarea ţiţeiului, prin folosirea metodelor chimice, structura hidrocarburilor se schimbă esenţial, de aceea proprietăţile fizice şi chimice ale produselor prelucrării faţă de proprietăţile materiei prime diferă esenţial.

6

Cele mai răspândite metode chimice, folosite la obţinerea combustibilului sunt: cracarea, reformarea, izomerizarea, alchilarea, polimerizarea.

Fig. 1.2. Schema fluxului tehnologic de fabricare şi prelucrare a combustibililor (a) şi secţiune prin coloana de fracţionare (b):

1 – rezervor de ţiţei; 2 – cuptor; 3 – coloană de fracţionare; 4 – rezervor de gaz; 5 – compresor; 6 – fracţionare gaze;

7 – alchilare; 8 – reformare; 9 – separare; 10 – tratare termică; 11 – cracare termică; 12 – cracare catalitică;

13 – hidratare catalitică; 14 – solvent furforol; 15 – purificare; 16 – hidratare; 17 – aditivare a uleiurilor; 18 – deasfaltare (ulei rezidual); 19 – cracare a rezidirilor;

20 – fabricare bitum.

Procesul de cracare constă în descompunerea moleculelor compuse şi grele în molecule mai simple şi uşoare care formează gazul, benzina, combustibilul reactiv (petrolul) şi motorina.

Schema procesului de cracare poate fi reprezentată prin exemplul următor:

.cetan octan octen

tc = 287 C tc = 126 C tc = 126 C.

Actualmente sunt utilizate trei feluri de procese de cracare: termic, catalitic şi hidrocracare.La cracarea termică (fig. 1.3) descompunerea moleculelor se petrece la temperatura de 480-550ºC şi presiunea 4...7

MPa. În calitate de materie primă serveşte semigudronul, rămăşiţă la producerea uleiurilor. Benzinele obţinute prin

această metodă posedă o stabilitate mică la detonaţie, fiindcă conţin hidrocarburi nesaturate.

7

Fig. 1.3. Schema dispozitivului de cracare termică (a) şi catalitică (b).La cracarea catalitică (fig. 1.3, b) descompunerea moleculelor se efectuează la temperatura de 450...500 ºC şi

presiunea de 0,05...0,07 MPa în prezenţa catalizatorului (silicat de aluminiu sau ţeolite).În calitate de materie primă este folosit gudronul, semigudronul şi distilaţi de ulei. Benzinele obţinute prin această

metodă posedă rezistenţă destul de înaltă la detonaţie, datorită îmbogăţirii cu hidrocarburi aromatice şi izoparafinice. Hidrocracarea este cea mai modernă metodă de prelucrare chimică a ţiţeiului. Descompunerea moleculelor se

petrece la temperatura de 350...450 C, presiunea de 3...14 MPa în prezenţa hidrogenului şi catalizatorului (molibden sau platină). În dependenţă de condiţiile de petrecere a procesului (temperatură, presiune), utilizarea tipului de catalizator (silicate de aluminiu sau ţeolit) şi a materiei prime (distilaţi în vid, gudron sau semigudron) se obţin benzine de o calitate înaltă, motorine, combustibili pentru motoare cu reacţie, uleiuri.

Reformarea reprezintă procesul de transformare a hidrocarburilor parafine normale şi a hidrocarburilor naftenice (cicloalcanice) în hidrocarburi aromatice şi izoparafine cu o rezistenţă înaltă la detonaţie. În calitate de materie primă serveşte benzina obţinută prin distilare primară a ţiţeiului.

Izomerizarea este un proces de transformare structurală a hidrocarburilor parafine normale în izomerii lor cu rezistenţă înaltă la detonaţie. În calitate de materie primă serveşte benzina cu compoziţie fracţională uşoară, obţinută în rezultatul distilării primare a ţiţeiului.

Alchilarea – procesul de alipire a moleculei de hidrocarburii nesaturate la molecula hidrocarburii parafine sau aromatice cu obţinerea unei molecule saturate mai grele cu rezistenţă înaltă la detonaţie, de exemplu

Ca materie primă servesc gazele degajate în procesul fizic de prelucrare a ţiţeiului. Polimerizarea. În rezultatul polimerizării olefinelor cu 3...4 atomi de carbon se obţin produse lichide (benzine) cu

rezistenţă înaltă la detonaţie, de exemplu, dimersol cu RON = 97. Materia primă–gazele olefine, obţinute în rezultatul efectuării proceselor de cracare. Polimerizarea (olegomerizarea) olefinelor este utilizată şi pentru obţinerea uleiurilor sintetice (polialfaolefine).

1.3. Rafinarea produselor petroliere

Distilaţii de combustibili şi de uleiuri, obţinuţi prin diverse metode, necesită rafinarea pentru diminuarea compuşilor care înrăutăţesc calitatea produselor petroliere. În fig. 1.4 şi fig. 1.5 se prezintă metodele de rafinare a combustibililor, respectiv a uleiurilor.

Fig. 1.4. Clasificarea metodelor de rafinare a combustibililor Fig. 1.5. Clasificarea metodelor de rafinare a uleiurilor

8

Rafinarea cu acizi de sulf H2SO4 este metoda cea mai veche şi mai scumpă. Este utilizată pentru diminuarea hidrocarburilor nesaturate, gumelor, compuşilor cu azot şi cu sulf, cu excepţia lui H2S şi S.

Hidrocarburile nesaturate se polimerizează sub influenţa catalizatorului H2SO4. La fel gumele se polimerizează cu formarea asfaltenelor, o parte din care se dizolvă în acid sulfuric, însă majoritatea se comprimă cu formarea gudronului acid. Acidul sulfuric concentrat este un oxidant foarte puternic.

Rafinarea cu alcalină se utilizează pentru diminuarea acizilor organici, compuşilor activi cu sulf (hidrogenul sulfurat – H2S, mercaptanul, sulful liber) şi pentru neutralizarea acidului sulfuric după rafinarea cu acid.

Compuşii diminuaţi sunt decantaţi şi înlăturaţi de la produsul petrolier rafinat, apoi produsul este spălat cu apă pentru înlăturarea rămăşiţelor de alcalină.

Rafinarea selectivă cu dizolvanţi polari constă în utilizarea dizolvanţilor (nitrobenzol, furfurol, fenol), care dizolvă compuşii cu sulf, cu azot şi hidrocarburile policiclice aromatice şi-i transformă în produse reziduale, nedezvoltând alţi compuşi.

Rafinarea selectivă cu dizolvanţi nepolari (propan şi butan lichizi) este destinată pentru înlăturarea rămăşiţelor de prelucrare a ţiţeiului – gudronului, hidrocarburilor aromatice, asfaltenelor şi a primit denumirea de deasfaltizare.

Rafinarea cu absorbanţi. Procedeul constă în absorbirea selectivă de porii absorbanţilor a acizilor organici, gumelor, hidrocarburilor nesaturate (are loc polimerizarea), rămăşiţelor de H2SO4, gudronului acid, nitrobenzolului, furfurolului şi fenolului.

În calitate de absorbanţi sunt utilizate luturile albe –Gumbrin, Nalcichin, Trepel etc., după denumirile regiunilor de unde provin. Pot fi utilizaţi şi absorbanţi sintetici.

Deparafinisarea. Procesul este destinat pentru diminuarea hidrocarburilor parafine cu masă moleculară înaltă şi constă în amestecarea produsului petrolier cu aceton (CH3COOH3), apoi răcirea amestecului până la temperatura de -50 ...-40 C cu înlăturarea, prin filtrare, a cristalelor de hidrocarburi parafine formate.

Hidrorafinarea reprezintă unul din procesele moderne de rafinare şi constă în transformarea compuşilor de sulf, azot şi oxigen în fază gazoasă uşor înlăturată sub acţiunea hidrogenului la temperaturi de 300...400 ºC şi presiuni de 2...5 MPa în prezenţa catalizatorului (compuşi de aluminiu – cobalt - molibden şi aluminiu – nichel - molibden.).

9

2. BENZINE PENTRU AUTOVEHICULE

2.1. Caracteristici fizico-chimice şi de exploatare ale benzinelor

Caracteristici antidetonaţie ale benzinelor. Cauza principală a arderii cu detonaţie este formarea şi acumularea în amestecul aer-combustibil a compuşilor

primari de oxidare ale hidrocarburilor – peroxizilor R-O-O-R şi hidroperoxizilor R-O-O-H, care sunt foarte activi şi se descompun în ultima fază de ardere. La oxidarea ulterioară sunt formate aldehide, acizi organici, alcooluri şi alţi compuşi. Produsele finale la oxidarea hidrocarburilor sunt bioxidul de carbon CO2 şi apa H2O.

Procesele de oxidare a hidrocarburilor au un caracter de lanţ. Concomitent cu formarea produselor finale sunt restabiliţi şi peroxizi (hidroperoxizi), care din nou se descompun cu degajarea căldurii şi provoacă formarea focarelor noi ale reacţiilor de oxidare. În rezultatul reacţiilor care se repetă în continuu se formează lanţuri cu un număr mare de centre active, care provoacă auto accelerarea reacţiilor. În momentul când concentraţia peroxizilor (hidroperoxizilor) atinge concentraţia critică pentru tipul dat de combustibil are loc arderea cu explozie a amestecului cu formarea undelor de şoc cu viteza propagării 2000÷2500 m/s, care lovindu-se de pereţii camerei de ardere şi reflectându-se de mai multe ori de la ele, provoacă vibraţii cu distrugerea pieselor motorului în primul rând a pistonului.

Factorii principali care iniţiază arderea cu detonaţie sunt: presiunea şi temperatura amestecului în camera de ardere, durata aflării amestecului în condiţiile de presiune şi temperatura amestecului în camera de ardere, durata aflării amestecului în condiţiile de presiune şi temperatură înaltă, compoziţia chimică a combustibilului. Restul factorilor sunt, de regulă consecinţă a acţiunii factorilor numiţi. Cea mai înaltă rezistenţă la detonaţie posedă hidrocarburile aromatice şi izoparafine, însă creşterea concentraţiei hidrocarburilor aromatice de la 25% la 50% sporeşte intensitatea formării calaminei de 3 ori. Apariţia legăturii duble în molecula hidrocarburilor olefine sporeşte sensibil rezistenţa la detonaţie în comparaţie cu hidrocarburile saturate respective.

Fig. 2.1. Influenţa compoziţiei chimice a benzinei asupra rezistenţei la detonaţie1 – hidrocarburile parafine normale; 2 – hidrocarburile izoparafine; 3 – hidrocarburile aromatice

Rezistenţa benzinei la detonaţie este apreciată cu cifra octanică (număr octanic), care reprezintă procentul de izooctan (cifra octanică = 100) într-un amestec etalon cu heptanul normal (cifra octanică = 0), care posedă aceeaşi rezistenţă la detonaţie ca şi combustibilul încercat.

C8H18 – hidrocarbură izoparafină C7H16 – hidrocarbură parafină normală

10

Fig. 2.2. Octanometru

SHATOX SX – 100MM

Regimul de determinare a cifrei octanice motor MON (motor octanic number) corespunde funcţionării motorului unui autocamion încărcat care se deplasează pe drumuri interurbane în condiţiile de relief muntos. Regimul de determinare a cifrei octanice de cercetare RON (research octanec number ) corespunde funcţionării motorului unui autoturism care se deplasează în condiţiile de oraş: opriri dese, utilizarea incompletă a puterii motorului etc. şi este respectiv mai moderat decât regimul pentru determinarea MON, cifrei octanice motor RON pentru aceeaşi benzină este mai mare decât MON. Diferenţa dată caracterizează sensibilitatea benzinei la metoda de încercare. La staţiile de alimentare pe continentul american este utilizată notaţia „indice antidetonaţie”, care se determină cu relaţia:IAD=(RON+MON)/2.

Metode de apreciere a cifrei octanice Metodă directă (de arbitraj). Se stabileşte regimul standard respectiv de funcţionare a unui motor cu un cilindru

alimentat cu combustibilul încercat. Apoi, schimbând gradul de comprimare al motorului, se obţine apariţia începutului arderii cu detonaţie de o anumită intensitate fixată cu ajutorul traductoarelor. În continuare se selectează un amestec atalonic de izooctan cu heptan normal, care în condiţiile analogice va detona cu aceeaşi intensitate şi în acelaşi regim.

În Federaţia Rusă sunt utilizate instalaţiile UTI-65 şi UTI-85, în SUA şi ţările Europene – instalaţia ASTMCFR F-2U.

Metode indirecte 1. Metoda indirectă în baza măsurării permeabilităţii dielectrice a benzinei încercate şi

compararea cu benzine etalon (fig.2.2). Caracteristicile respective ale combustibililor etalon (testate) sunt păstrate în blocul electronic al instalaţiei.

Dezavantajul principal al acestei metode este precizia joasă. 2. Metodă indirectă în baza spectrometriei infraroşii în rezultatul căruia se

determină compoziţia benzinei încercate şi automat este calculată cifra octanică reieşind din valorile cifrelor octanice şi conţinutului componentelor respective ale combustibilului. În SUA este utilizată de exemplu instalaţia PETRO SPEC GS-1000.

Metode de sporire a rezistenţei benzinei la detonaţie

3. Metoda indirectă, în baza formării în instalaţie a proceselor identice cu procesele petrecute în camera de ardere a motorului. În camera respectivă a instalaţiei se formează temperatura înaltă, în rezultatul căreia se petrece reacţia termochimică la intensitatea căreia se calculează automat cifra octanică (instalaţia OKM-1 Ukraina).

Aditivarea benzinelor cu antidetonanţi metaloorganici este bazată pe întreruperea reacţiilor în lanţ de oxidare a hidrocarburilor combustibilului, micşorând procesul de formare a moleculelor active de peroxid (hidroperoxid). Cel mai vechi antidetonant metaloorganic este tetraetilplumb (TEP) Pb (C2H5)4, mai rar a fost utilizat tetrametilplumb (TMP) Pb (CH3)4. Procesele petrecute în camera de ardere sunt următoarele:

; ;

O

11

||

hidroperoxid aldehidă (produs foarte activ) (produs slab activ)

Oxidul de plumb PbO format se decantează în camera de ardere. Pentru înlăturare este utilizat evacuatorul, de exemplu bromură de etil C2H5Br:

Amestecul de TEP şi bromura de etil au primit denumirea de lichid etilic şi, benzinele respective, sunt benzine etilate. În ultimul timp sunt utilizaţi antidetonanţi metaloorganici în baza de ferrocene Fe(C5H5)2. Concentraţia de ferrocene reprezintă 180 g la 1t de benzină, care sporeşte cifra octanică cu 4...5 unităţi (fig. 2.3).

Fig. 2.3. Creşterea cifrei octanice a benzinei în dependenţă de concentraţia de ferrocene.

Federaţia Rusă produce antidetonanţi în baza de ferrocene de mai multe tipuri: FK-4, Oktan-maximum, FERO-3, MAF, Ferrada, SOA, Standard 1 etc.

Antidetonanţi metaloorganici în baza de mangan: ciclopentadienilterţcarbonil de mangan C5H5Mn(CO)3 şi metilciclopentadienilterţcarbonil de mangan C6H7Mn(CO)3 sunt cunoscuţi din anii 60 ale secolului XX. De exemplu Federaţia Rusă produce antidetonanţi în baza de Mangan HI-TECH-98; HI-TECH-20 şi SUA respectiv HI TEC 3000 şi HI TEC 3062.

Concentraţia de mangan 100 g/1t de combustibil sporeşte cifra octanică cu 3...5 unităţi.Trebuie de menţionat, că aditivarea benzinelor cu antidetonanţi metaloorganici în baza de Pb, Fe şi Mn provoacă

formarea intensivă a calaminei în camera de ardere a motorului cu oxizi de Pb, Fe şi Mn şi, în primul rând, pe electrozii bujiilor, durata funcţionării cărora se micşorează până la 5...7 mii km. Consecinţa mai gravă a utilizării antidetonanţilor metaloorganici este poluarea mediului ambiant cu noxe metalice. De exemplu, în 1975 (vârful utilizării TEP-ului) în atmosferă s-a poluat de la 150 până la 200 mii tone de plumb, care se adună în organismul omului, provocând boli grave inclusiv cancer. Hartia Internaţională a Producătorilor de Combustibil din 1998 respinge utilizarea antidetonanţilor metaloorganici. Cerinţele EURO4 şi EURO5 strict limitează conţinutul de Pb în benzine 0,005 g/l maximum. (GOST 2084-

77 pentru benzina A-76 etilată 0,24 g/kg).Standardele Federaţiei Ruse limitează

concentraţia de Fe până la 37 mg/1l şi de Mn până la 18 mg/1l. În afară de antidetonanţi metaloorganici sunt utilizaţi aditivi fără cenuşă cu rezistenţă înaltă la detonaţie în baza de monometilanilină (MMA) C6H5NHCH3. Concentraţia 1...1,8 % de MMA sporeşte cifra octanică cu 5...6 unităţi. Federaţia Rusă produce aditivi în baza de MMA: BVD, Kaskad 3M, DAKS, ADA, EXTRALIN etc.

12

Aditivarea benzinelor cu oxigenaţi. La oxigenaţi se referă alcoolii alifatici C1...C4 şi ester dialchili. Ca oxigenaţi sunt utilizaţi în primul rând alcoolii etilici C2H5OH (etanolul) şi alcoolii metilici CH3OH (metanolul). Sporirea rezistenţei detonaţii este legată cu concentraţia ridicată de oxigen cee ce aduce la arderea mai deplină a hidrocarburilor, la micşorarea căldurii de ardere; mai eficient este transferul de căldură din camera de ardere şi în rezultat se micşorează temperatura maximală de ardere. Însă concentraţia sporită de oxigen provoacă creşterea în gazele de eşapament a aldehizilor toxice, de aceea concentraţia maximală a oxigenului 2,7 %. Prezenţa în alcooli a grupei hidroxile OH sporeşte activitatea chimică, ce provoacă corodarea, în primul rând a metalelor neferoase. Alcoolii sunt hidroscopici, absorbînd apa şi, ca rezultat, creşte agresivitatea corozivă, provocând stratificarea amestecului benzină-alcool. Pentru stabilizarea amestecului sunt utilizaţi stabilizatori – alcooli alifatici C3...C12 (propanol, butanol, izopropanol etc.). Standardul European EN 228 limitează conţinutul de metanol ca oxigenat în benzină cu 3% şi conţinutul de etanol cu 5%.

Alte tipuri de oxigenaţi utilizaţi în prezent sunt esteri.

Terţbutilmetilesterul (TBME) este toxic – în rezultatul arderii are loc poluarea cu metanol a solului şi a bazinelor acvatice, de aceea în occident mai mult este utilizat terţbutiletilesterul (TBEE). Utilizarea oxigenaţilor micşorează emisia cu gazele arse a lui CO cu 32,5% şi CH cu 14,5%.

Anamegatorii (magneţi lichizi) în benzine asigură arderea mai deplină a combustibilului. Lanţurile laterale ramificate ale moleculei hidrocarburii, în perioada de oxidare fără flacără, se distrug neformând peroxizi. Oxidarea în perioada de ardere se petrece mai uşor, oxigenul mai activ înlocuieşte hidrogenul reacţionând o parte mai mare a hidrocarburilor.

Ukraina produce anamegatorii de tip „Adizol”.

2.1.2. Caracteristici de volatilitate ale benzinelor

Presiunea de vapori VP reprezintă presiunea vaporilor de combustibil într-un vas închis, când vaporizarea lichidului şi condensarea vaporilor sunt în stare de echilibrare. Presiunea de vapori este determinată la t = 37,8 oC (fig. 2.4.) şi caracterizează stabilitatea fizică a benzinei, proprietăţile de pornire şi formarea dopurilor de vapori în sistemul de alimentare al motorului. Cu creşterea VP creşte volatilitatea combustibilului şi respectiv proprietăţile de pornire ( fig.2.5.), însă cresc pierderile combustibilului de la vaporizare în perioada de stocare, depozitare şi de alimentare şi este mai înaltă probabilitatea formării dopurilor de vapori în sistemul de alimentare al motorului. De aceea valoarea presiunii de vapori pentru benzine de vară (VP=45...60 KPa) este mai joasă decât de iarnă (VP = 60...90 KPa). Compoziţia fracţionată a benzinei este apreciată prin

temperatura iniţială de distilare (Ti); temperatura de distilare a 10% din volum (T10) sau procentul evaporat la 70oC (E 70); temperatura de distilare a 50% din volum (T50) sau procentul evaporat la 100oC (E100); temperatura de distilare a

13

Fig. 2.4. – Instalaţie pentru determinarea presiunii de vapori a

benzinei:1- manometru; 2-apă; 3-vapori de benzină;

4-benzină testată

Fig. 2.5. Influenţa VP la pornirea motorului la rece:

1 – zona de pornire admisibilă a motorului rece; 2 – zona de pornire

inadmisibilă a motorului rece

90%din volum (T90) sau procentul evaporat la 180oC (E 180) sau la 150oC (E 150); temperatura finală de fierbere Tf; reziduu de distilare.

Temperatura iniţială de distilare, temperatura de fierbere a 10% din volum şi procentul evaporat la 70oC în primul rând caracterizează proprietăţile de pornire ale benzinei (fig. 2.6)

Fig. 2.6. Influenţa Ti, T10 şi E 70 la pornirea motorului la rece. 1-zonă de pornire admisibilă a motorului la rece; 2- zonă de pornire inadmisibilă a motorului la rece

Cu creşterea Ti şi T10 şi respectiv scăderea E70 creşte stabilitatea fizică a benzinei şi mai joasă este probabilitatea formării dopurilor de vapori.

Temperatura de distilare a 50% din volum şi procentual evaporat la 100oC caracterizează durata încălzirii motorului după pornire, capacitatea de repriză a motorului şi omogenitatea amestecului. Micşorarea T50 şi respectiv majorarea E100 îmbunătăţesc capacităţile sus numite se (fig. 2.7).

Temperatura de distilare a 90% din volum, procentul evaporat la 150oC (180oC) şi temperatura finală de fierbere influenţează nemijlocit asupra consumului de combustibil, puterii motorului, uzurii cilindrului motorului, lichefierii uleiului în baie de ulei (fig. 2.7).

Fig. 2.7. Influenţa T50, T90 şi Tf la încălzirea, capacitateareprizei motorului lichefierii uleiului uzurii

şi a economicităţii motorului1 – zona de încălzire rapidă şi capacitate satisfăcătoare a reprizei motorului; 2 – zona de încălzire şi capacităţii de repriză a motorului nesatisfăcătoare; 3 – zona de lichefiere neînsemnate a uleiului; 4 – zona de lichefiere moderată a uleiului; 5 -

zona de lichefiere intensivă a uleiului; 6 – uzura relativă a cilindrului motorului; 7 – consumul relativ de combustibil.

Integral, volatilitatea benzinei este caracterizată de indicele de volatilitate care poate fi determinat cu relaţia:

În dependenţă de valoarea caracteristicilor de volatilitate (E70,E100, E150, VP, VLI), standardul European EN 228 clasifică benzinele în următoarele clase: A, B, C, D, E, F. Cea mai joasă volatilitate posedă benzinele de clasa A (clima

caldă) şi, respectiv cea mai mare volatilitate posedă benzinele clasei F (clima rece)

Densitatea combustibilului. După valoarea densităţii se poate indirect de determinat gradul de amestecare a benzinei cu alte produse petroliere şi este utilizată, la staţiile de alimentare, ca indicator de transformare a mărimilor de masă în mărimi de volum a combustibilului lichid.

2.1.3. Stabilitatea chimică a benzinei

Sub acţiunea oxigenului aerului, luminii, căldurii se petrec reacţiile de oxidare şi polimerizare ale hidrocarburilor combustibilului şi în primul rând nesaturate cu transformarea componenţilor combustibilului:

Acizii organici şi oxiacizii provoacă corodarea metalelor neferoase, gume şi asfaltene, provoacă formarea depunerilor în motor, iar carbenele şi carboidele reprezintă substanţe solide şi provoacă uzura pieselor.

14

Stabilitatea chimică a benzinei este apreciată prin conţinutul de olefine în benzine, în % şi prin stabilitate înaltă la oxidare (perioada de inducţie), în minute. Hidrocarburile olefine sunt nesăturate şi foarte active la reacţiile de oxidare şi polimerizare, însă posedă o rezistenţă înaltă la detonaţie. În conformitate cu cerinţele standardului european EN 228 (EURO 4 şi EURO 5) conţinutul de olefine în benzine este limitat la 18%.

Stabilitatea la oxidare reprezintă timpul, în minute, pe durata căruia hidrocarburile combustibilului aflat la temperatura 100 oC şi presiunea 0,7 MPa nu încep oxidarea în prezenţa oxigenului pur (fig. 2.8). Stabilitatea chimică determină durata depozitării benzinelor. Pentru a rezerva benzina pe o durată mai îndelungată este necesar ca perioada de inducţie a benzinei să fie nu mai mică de 600...900 minute. Majoritatea benzinelor produse în conformitate cu EN 228 posedă stabilitate la oxidare - 360 minute.

2.1.4. Caracteristicile fizico-chimice ce influenţează formarea depunerilor, corodării şi uzurii pieselor motorului

Conţinutul de gume, (mg/100ml) provoacă depuneri în motor. Precipitaţii sunt depuneri de temperaturi joase şi se depun pe pereţii rezervoarelor de combustibil, filtrelor, conductelor, pompei de combustibil care pot deranja funcţionarea motorului.

Locurile sunt depuneri de temperaturi medii, se depun în galeria de admişi, mărind rezistenţa la umplerea cilindrilor motorului şi micşorând transferul de căldură. Depuneri de lac pe tija supapei de admisie ( fig. 2.9) deranjează funcţionarea

bună a mecanismului de supape, care poate provoca suspendarea supapelor.Depunerile de calamină în camera de ardere micşorează volumul camerei şi transferul de căldură de la gazele de ardere, ridicând temperatura şi presiunea în cameră şi respectiv provoacă arderea combustibilului cu detonaţie. Conţinutul de gume în benzine în perioada depozitării creşte în rezultatul oxidării şi polimerizării a hidrocarburilor. Este considerat faptul că resursa motorului

scade cu 20..25%, dacă cantitatea de gume în benzină va depăşi norma de 2..3 ori.Indice de neutralizare (mg KOH/100ml) caracterizează conţinutul de acizi organici în

benzină, care provoacă procesul de corodare asupra metalelor neferoase şi reprezintă cantitatea de mg KOH necesară pentru neutralizarea acizilor organici în 100 ml de combustibil.

Coroziune pe lamela de cupru caracterizează conţinutul în combustibil a compuşilor activi cu sulf (hidrogen sulfurat H2S, mercaptane RSH), care nemijlocit provoacă corodarea

metalelor. Lamela de cupru şlefuită este introdusă, pe o durată de 3 ore, în benzina încercată la temperatura de 50oC, după aceea aspectul ei este comparat cu lamele etalon cu determinarea clasei respective (1, 2, etc.).

Conţinutul de sulf, în %, mg/kg, ppm, (vezi capitolul 1). Determinarea conţinutului de sulf este bazată pe arderea unui volum de combustibil şi determinarea

cantităţii de anhidridă sulfuroasă SO3 formată. La temperaturi înalte are loc corodarea gazoasă (supraîncălzirea motorului), iar la temperaturi joase (perioada de încălzire a motorului) – electrochimica (fluidă). Există temperatură optimală, la care viteza de corodare este minimă.

Conţinutul de apă provoacă îmbâcsirea filtrelor, formarea gheţii la temperaturi joase şi corodarea metalelor, participă ca catalizator la formarea precipitaţiilor. În benzine cu oxigenaţi provoacă stratificarea amestecului benzină-alcool.

Conţinutul de impurităţi mecanice provoacă uzura pieselor sistemului de alimentare şi a cilindrului motorului, participă la formarea depunerilor şi îmbâcsirea filtrelor.

Metodele de determinare a conţinutului de apă şi impurităţilor mecanice în combustibil sunt studiate şi utilizate la efectuarea lucrărilor de laborator.

Electrizarea combustibililor. Ca rezultat al frecării combustibilului lichid cu pereţii metalici, cu aerul, cu ţesături metalice şi textile, în procesele de transportare şi alimentare, provoacă tensiuni electrostatice, care pot ajunge până la 3000 V. O scânteie electrică poate fi declanşată şi la 200...500 V. Evitarea descărcărilor electrice se efectuează prin legarea la pământ a cisternelor, rezervoarelor şi prin compartimentarea cisternelor de transportare.

2.2. Notaţia şi asortimentul modern a benzinelor

Unificarea benzinelor în Europa are loc în conformitate cu cerinţele standardului EN 228 şi cu cerinţele ecologice EURO. În conformitate cu EN 228 sunt produse benzinele REGULAR (RON=91..92), PREMIUM (RON 95) şi SUPER (RON 98...100). cerinţele ecologice EURO sunt date în tab. 2.1.

Tabelul 2.1. Cerinţele ecologice EURO privind calitatea benzinelor

Denumirea caracteristicilorValoarea caracteristicilor

EURO 21996

EURO 32000

EURO 42005

EURO 52009

1. Conţinut de plumb, mg/l, max 13 5 5 52. Conţinut de sulf, max.: % mg/kg (ppm) 0,05 0,015 0,005 0,001

3. Conţinut de benzen, %, max.5005

1501

501

101

4. Conţinut de hidrocarburi aromatice, %, max. - 42 35 355. Conţinut de hidrocarburi nesaturate olefine, - 18 18 18

15

Fig. 2.9. Depuneri pe supapa de admisie

%, max.

Standardul interstatal ale ţărilor CSI GOST 31077-2002 prevede fabricarea benzinelor Normal 80, Regular 91, Regular 92, Premium 95 şi Super 98 cu cerinţele ecologice EURO 2. Pentru benzinele Normal 80 şi Regular 91 se permite utilizarea antidetonanţilor în baza de mangan.

Standardul Federaţiei Ruse GOST R 51866-2002 (EN 228-99) prevede fabricarea benzinelor neetilate Regular Euro-92, Premium Euro-95 şi Super Euro-98 cu cerinţele ecologice EURO 3. Data implementării standardului - 1.01.2008.

Parţial sunt produse şi benzinele în conformitate cu standardul vechi GOST 2084-77 de tip A-76, AI-93 în care litera A indică benzina pentru automobile, cifrele 76 şi 93 indică valoarea cifrei octanice RON (prezenţa literei I) sau MON (lipsa literei I).

Legislaţia Federaţiei Ruse permite producerea benzinelor în conformitate cu prescripţiile tehnice (TU) cu conţinutul de Fe până la 37 mg/1l, de Mn până la 18 mg/1l şi de Pb până la 0,15 g/1l.

În tabelul 2.2 sunt date caracteristicile benzinei moderne Super 100 cu cerinţele ecologice EURO 5 propuse pe piaţa Republicii Moldova de SA „PETROM-MOLDOVA”.

Tabelul 2.2. Caracteristica benzinei SUPER 100

Caracteristica U. M.Valoare

Min. Max.1 2 3 4

Densitate (la 15 °C) kg/m3 720 775Cifra octanica Research, COR 100Cifra octanica Motor, COM 88Continut de plumb mg/l 5Continut de benzen % (V/V) 1Continut de sulf mg/Kg 10Continut de gume (spalare cu solventi)

mg /100ml 5

Aspect limpede si transparentCoroziune pe lama de cupru cotare clasa 1Stabilitate la oxidare minute 360Distilare:evaporat la 70 °C (E70) % (V/V)

vara 20,0 48,0iarna 22,0 50,0

evaporat la 100 °C (E100) 46,0 71,0evaporat la 150 °C (E150) 75,0Punct final de fierbere °C 210Reziduu la distilare % (V/V) 2,0Presiunea de vapori, VP: KPa

vara 45,0 60,0iarna 60,0 90,0

1 2 3 4Indice de volatilitate

vara 1000iarna 1250

Tipul de hidrocarburi continute: - olefine- aromatice

% (V/V)18,035,0

Continut de oxigen % (m/m) 2,7Continut de compusi oxigenati % (V/V)

- metanol 0,5- etanol 5- alcool izopropilic 10- alcool izobutilic 10- alcool tert-butilic 7- eteri 15- alti compusi oxigenati 10

16

3. MOTORINE PENTRU AUTOVEHICULE

3.1 Caracteristici fizico-chimice şi de exploatare ale motorinelor

Caracteristici de viscozitate şi de volatilitate ale motorinelor. Viscozitatea reprezintă rezistenţa dintre straturile lichidului la deplasarea lor reciprocă sub acţiunea forţei exterioare. Forţa de frecare interioară F f între două straturi (fig. 3.1) este calculată cu relaţia.

;

unde S – suprafaţa stratului, m2;dv/dh–gradientul vitezei de mişcare a straturilor în direcţia h, s-1; η – coeficientul de frecare interioară sau viscozitatea dinamică, Pa·sViscozitatea cinematică reprezintă raportul dintre viscozitatea dinamică şi densitatea la aceeaşi temperatură:

Unitatea de măsură pentru viscozitatea cinematică în sistemul SI este m2/s, mai des sunt utilizate unităţile de măsură mm2/s sau centistox (cSt). Fiindcă mărimea viscozităţii variază în dependenţă de temperatura (fig. 3.2.), viscozitatea cinematică a motorinei este normată la temperatura de 40oC (în

standardele mai vechi la 20oC).Motorină cu o viscozitate prea înaltă la temperaturi joase deminează

pompabilitatea, cauzând rezistenţă mare la deplasarea motorinei în conducte, prin filtre, orificiile injectorului etc. Este înrăutăţită formarea amestecului: jetul de combustibil al injectorului are o penetraţie slabă, se micşorează suprafaţa de evaporare a combustibilului şi, ca urmare, se va forma fumul bleau cu miros înţepător. Toate acestea măresc durata întârzierii la autoaprindere, prin urmare, măresc consumul de combustibil şi funcţionarea violentă a motorului.Viscozitatea prea joasă a motorinei va favoriza pulverizarea foarte fină însă va pierde proprietăţile de ungere, ne asigurând etanşarea cuplului pompei de

injecţie. Se va forma fum negru, caracteristic lipsei de oxigen. Arderea se va petrece cu exces de combustibil în jurul injectorului.

Volatilitatea motorinei este determinată de compoziţia fracţionată care în rândul său este apreciată cu % (V/V) condensat la 250oC, E250, % (V/V) condensat la 350oC E350 şi 95% condensat la temperatura respectivă T95, oC.

E250 caracterizează proprietăţile de pornire, durata perioadei de încălzire şi capacitatea de repriză a motorului. E350 şi T95 caracterizează

vaporizarea totală (nivelul vaporizării) în cilindrul motorului şi ca rezultat calitatea arderii, toxicitatea gazelor de eşapament, lipsa spălării uleiului de pe pereţii cilindrului şi lipsa lichefierii uleiului în baie de ulei al motorului.

În conformitate cu standardul European EN 590 (EURO4 şi EURO5) E 250 max. 65%, E 350 minim 85% şi T95 max. 360oC.

Caracteristici de autoaprindere a motorinei Procesul de autoaprindere a combustibilului în camera de ardere a motorului Diesel trece prin câteva etape: injectarea combustibilului, pulverizarea combustibilului, reacţiile prealabile de oxidare a hidrocarburilor combustibilului înainte de autoaprindere, autoaprinderea şi arderea motorinei. Autoaprinderea motorinei injectate în cilindrul motorului este iniţiată sub influenţa oxigenului, temperaturii ridicate a aerului comprimat şi căldurii degajate la etapa de oxidare prealabilă a hidrocarburilor. Durata etapei de oxidare prealabilă a hidrocarburilor numită perioadă de întârziere a autoaprinderii, influenţează esenţial la procesul de ardere şi funcţionarea motorului. Dacă perioada întârzierii autoaprinderii este relativ scurtă, motorina injectată în cilindru arde cu o creştere de presiune în cilindru lentă. În cazul în care perioada de oxidare prealabilă este lungă, în cilindru este pregătită pentru autoaprindere o cantitate mare de combustibil, arderea se petrece cu creşterea de presiune bruscă în camera de ardere – motorul funcţionează violent (rigid). Este nedorită şi o durată prea scurtă de întârziere a autoaprinderii, fiindcă combustibilul injectat nu formează un amestec omogen pe tot volumul camerei de ardere şi este autoaprins nemijlocit lângă injector şi porţiunile următoare de combustibil sunt injectate în gazele arse, provocând o ardere incompletă.

Durata perioadei de întârziere a autoaprinderii depinde în primul rând de sensibilitatea combustibilului la autoaprindere care este apreciată de cifra cetanică (număr cetanic) CC. Cifra cetanică a motorinei este procentul de cetan normal (CC- 100) într-un amestec etalon cu α-metilnaftalină (CC=0) care posedă aceeaşi sensibilitate la autoaprindere ca şi motorina încercată.

17

Fig. 3.1. Schema de interacţiune la curgerea

lichidului

Fig. 3.2. Caracteristica viscozitatea-temperatura a

motorinei: 1 – motorina de vară; 2 – motorina de iarnă

Funcţionarea violentă a MAC-ului şi consumul specific de combustibil în dependenţă de cifra cetanică CC sunt reprezentate în fig. 3.3

Corecţia cifrei cetanice CC cu cifra octanică RON şi MON a combustibilului este următoare:

Cifra cetanică a combustibilului poate fi determinată prin două metode: directă şi indirectă.

Fig. 3.3. Influenţa cifrei cetanice la funcţionarea violentă a motorului şi consumului specific de combustibil:1- creşterea relativă a presiunii în camera de ardere a motorului;

2- consumul specific de combustibil.

Metoda directă (metoda arbitraj) – cifra cetanică a motorinei este determinată la motorul monocilindric de tip IT9-6, IT9-2m prin coincidenţa autoaprinderilor motorinei încercate şi combustibilului etalon. La motorul monocilindric alimentat cu motorina încercată este instalat unghiul de avans la injecţie faţă de PMS egal cu 13o RAC şi gradul de comprimare pentru cazul în care autoaprinderea se petrece exact în PMS. După aceea motorul va funcţiona cu amestecul etalon selectat, în aşa mod, încât autoaprinderea va avea loc tot în PMS. Procentul de cetan normal în amestecul etalon va indica valoarea cifrei cetanice a combustibilului.

Metoda indirectă, analogic determinării cifrei octanice a benzinelor, este bazată pe determinarea permeabilităţii dielectrice a motorinei încercate şi compararea cu motorine etalon.

Sensibilitatea motorinei la autoaprindere şi respectiv cifra cetanică poate fi sporită prin optimizarea compoziţiei chimice a combustibilului (creşterea cantităţii de hidrocarburi respective) şi prin aditivarea motorinei cu promotoare de autoaprindere în bază de alchilnitraţi R-O-N-O2 şi alchilperoxizilor R-O-O-R1. Principiul de acţionare este bazat pe descompunerea uşoară a moleculelor alchilnitraţilor sau hidroperoxizilor pe legăturile O-O sau N-O. Radicalele libere formate R-O- iniţiază autoaprinderea combustibilului.

Utilizarea promotoarelor de autoaprindere este limitată deoarece provoacă micşorarea punctului de inflamabilitate şi sporirea cocsificării motorinei. La fel alchilnitraţii provoacă sporirea emisiilor de NOx cu gazele de eşapament. Cifra cetanică a motorinei calculată sau determinată până la aditivarea cu promotoare de autoaprindere a primit denumirea indice cetanic ic, care practic reglează calitatea motorinei la etapa intermediară de fabricare.

;

unde T10, T50 şi T90 – temperaturi de distilare ale 10%, 50% şi 90% din volumul motorinei, oC.

unde ν20 – viscozitatea cinematică la 20oC, mm2/s (cst); ρ20 – densitatea combustibilului la 20oC, g/cm3.

18

Cetan normal (hidrocarbură

parafină normală)

α-metilnaftalină(hidrocarbură aromatică)

Proprietăţile de pornire la temperaturi joase şi indirect sensibilitatea motorinei la autoaprindere caracterizează indicele diesel ID

unde ρ15 – densitatea combustibilului la 15 oC, g/cm3;A – punct de anilină, oC.Punctul de anilină este temperatura critică de solvabilitate a combustibilului în anilină C 6H5NH2 în proporţie 1:1: la

temperaturi mai înalte componenţii formează o soluţie omogenă, divizându-se la temperaturi mai joase. Corelaţia aproximativă a cifrei cetanice CC cu indicele diesel ID este următoarea:

CC=12,9+0,66·ID

Caracteristici la temperaturi joase. Caracteristicile motorinei la temperaturi joase sunt: punctul de tulburare, temperatura limită de filtrare şi punctul de curgere(de congelare).

Tulburarea motorinei este provocată de formarea micro- cristalelor de hidrocarburi parafine. Temperatura la care microcristalele formate pot îmbâcsi filtrul fin standard de combustibil se numeşte temperatura limită de filtrare sau indice de filtrabilitate, oC. La temperaturi mai joase viscozitatea motorinei creşte, microcristalele de parafină cresc, formând o structură, care exclude curgerea combustibilului – motorina, îşi pierde fluiditatea. Punctul de curgere este temperatura la care suprafaţa A a motorinei într-o epruvetă înclinată la 45o nu se schimbă în timp de o minută (fig. 3.4)

Fig. 3.4. Schema determinării punctului de curgere a motorinei a – motorina în fază lichidă; b – motorina în fază solidă (congelată)

Metode de micşorare a temperaturilor de tulburare, curgere şi de filtrare: micşorarea temperaturii finale de fierbere a combustibilului de la 360oC până la 320oC, în procesul de fabricare,

însă se obţine o cantitate mai mică a produsului final şi, respectiv, metoda nu este efectivă din punct de vedere economic;

deparafinizarea motorinei provoacă concomitent scăderea sensibilităţii motorinei la autoaprindere şi, respectiv, cifrei cetanice;

aditivarea motorinelor cu depresanţi: moleculele depresantului se decantează pe microcristalele formate de parafină şi nu permit împreunarea lor în conglomeraţi mari;

adăugarea kerosenului sau benzinei în motorine: provoacă scăderea cifrei cetanice şi înrăutăţirea proprietăţilor de ungere ale motorinei, de aceea concentraţia de kerosen (benzină) nu depăşeşte 10...15%;

încălzirea filtrului fin de combustibil sau combustibilului în rezervor cu utilizarea metodelor fără flacără deschisă.

Caracteristici anticalamină şi antiincendiu ale motorinei Depunerea calaminei pe pulverizatorul injectorului agravează calitatea pulverizării esenţiale, schimbă jetul de

combustibil, iniţiază fumul gri în gazele de eşapament, micşorează economicitatea de funcţionare a motorului. Ancrasarea acului injectorului poate defecta complet funcţionarea lui.

Depunerea calaminei în camera de ardere a motorului la fel înrăutăţeşte transferul de căldură ce provoacă supraîncălzirea motorului.

Aptitudinea motorinei la formarea calaminei este apreciată cu un şir de indicatori.Cifra de iod, gI2/100g reprezintă cantitatea de iod care întră în reacţie cu hidrocarburile nesaturate. Hidrocarburile

nesaturate sunt instabile – se oxidează şi se polimerizează cu formarea acizilor organici şi gumelor. În standardele moderne este utilizată caracteristica - stabilitate la oxidare.

Reziduu de carbon sau cifra de cocs reprezintă procentul de cocs format după vaporizarea şi descompunerea combustibilului fără acces de aer la temperaturi de 800...900oC. Pentru încercare este utilizat 10% reziduu distilat al motorinei (fig. 3.5)

Cenuşa reprezintă procentul de cenuşă format în rezultatul arderii combustibilului într-un vas deschis.Caracteristica antiincendiu este punctul de inflamabilitate – temperatura minimală la care produsul petrolier încălzit în

condiţiile strict determinate (într-un vas închis pentru combustibili şi deschis pentru uleiuri) degajează o cantitate de vapori necesară pentru formarea cu aer un amestec care se aprinde brusc de la flacăra deschisă.

19

Fig. 3.5 Curba distilării motorinei

Temperatura minimală, la care vaporii se aprind de la flacăra deschisă şi arde pe o durată mai îndelungată, se numeşte punct de aprindere. În conformitate cu EN 590 (EURO4 şi EURO5) punctul de inflamabilitate minim al motorinei - 55oC.

Caracteristici anticorodare şi antiuzură ale motorinelor Coroziune pe lamela de cupru, conţinut de sulf şi indice de neutralizare ca caracteristici anticorodare sunt descrise în cap. 2.

Conţinutul de impurităţi mecanice provoacă uzură cilindrilor motorului şi elementelor de refulare ale pompei de injecţie şi ale injectorului. La fel impurităţile mecanice participă la formarea calaminei şi la îmbâcsirea filtrelor sistemului de alimentare.

Conţinutul de apă provoacă coroziunea metalelor, îmbâcsirea filtrelor şi formarea gheţii în timp de iarnă, însă

temperaturile înalte din camera de ardere favorizează înlăturarea calaminei (carbonului): .

Contaminare totală, mg/kg caracterizează contaminarea motorinei cu compuşi organici şi neorganici insolubile. În conformitate cu EN 12662 o porţiune de combustibil 250...500g este filtrat la temperatura 40oC prin filtrul cu membrană la

presiune 2...5 kPa şi calculată contaminarea ,

unde M – masa filtrului cu impurităţi, mg;m – masa filtrului curat, mg;MC – masa porţiunii de combustibil încercat, g.În standardul Federaţiei Ruse GOST 305 pentru aprecierea contaminării totale cu compuşii organici şi neorganici

insolubili este stipulat coeficientul de filtraţie. Prin filtrul de hârtie consecutiv sunt trecute 10 porţiuni de combustibil încărcate a câte 2 ml fiecare. Coeficientul de filtraţie este determinat ca raportul dintre timpul de trecere prin filtru a ultimei porţiuni de combustibil la timpul de trecere a primei porţiuni. Cu cât acest raport este mai aproape de unitate, cu atât mai joasă este contaminarea combustibilului.

Capacitatea de lubrifiere a motorinei este apreciată prin determinarea diametrului corectat al petei de uzură, μm. În baza metodei este utilizată oscilarea cu amplitudine foarte mică a unei bile pe suprafaţa lamelei metalice acoperite cu motorina încercată, în condiţiile de temperatura 60 oC şi sub sarcina stabilită.

3.2. Notaţia şi asortimentul modern al motorinelor

Unificarea cerinţelor privind calitatea motorinelor în Europa este efectuată în conformitate cu standardul EN 590 (EURO 1, 2, 3, 4 şi 5).

Cerinţele respective pentru climă moderată sunt date în tab. 3.1 şi pentru clima rece şi arctică în tab. 3.2.Standardul Federaţiei Ruse GOST 52368 – 2005 (EN 590÷2004) corespunde cerinţelor EURO 4 şi EURO 5 (tab. 3.1

şi 3.2) cu excepţia conţinutului de sulf a primului tip de combustibil – 350 mg/kg (EURO3).

20

Tabelul 3.1.Caracteristica motorinelor EURO DIESEL 4 şi EURO DIESEL 5 (pentru climă moderată)


minim maxEURO 4 EURO 5 EURO 4 EURO 5

1 2 3 4 51. Cifra cetanică 51 512. Indice cetanic 46 463. Densitatea la 15oC, kg/m3 820 820 845 845

4. Hidrocarburi aromatice policiclice, % 11 11

5. Conţinut de sulf, mg/kg 50 106. Punct de inflamabilitate, oC 55 55

7. Reziduu de C – cifra de cocs (în 10% rezidiu de distilare, %)

0,3 0,3

8. Cenuşă, % 0,01 0,019. Apă, mg/kg 200 20010. Contaminare totală, mg/kg 24 2411. Coroziune pe lamela de cupru (3h la 50oC), cotare

clasă 1 clasă 1 clasă 1 clasă 1

12. Stabilitate la oxidare, g/m3 25 25

13. Capacitatea de lubrifiere (diametrul corectat al petei de uzură (wsd 1,4) la 60oC, μm)

460 460

14. Viscozitatea cinematică la 40oc, mm2/s (cst) 2,0 2,0 4,5 4,5

15. Distilare % (v/v) condensat la 250oC% (v/v) condensat la 350oC95% condensat la temperatura, oC

85 85

65

360

65

36016. Conţinut FAME, % 5 5

17. Temperatura limită de filtrabilitate (CFPP), oC

clasa A clasa B clasa C+5 0 -5

clasa D clasa E clasa F-10 -15 -20

Tabelul 3.2. Cerinţele specifice privind calitatea motorinelor pentru climă rece şi arctică


clasa 0 clasa 1 clasa 2 clasa 3 clasa 4

1. Cifra cetanică, minim 49 49 48 47 47

2. Indice cetanic, minim 46 46 46 43 43

3. Densitatea la 15oC, kg/m3 800-845 800-845 800-840 800-840 800-840

4. Viscozitatea cinematică la 40oc, mm2/s

1,5-4,0 1,5-4,0 1,5-4,0 1,4-4,0 1,2-4,0

5. Distilare % (v/v) condensat la 180oC, max.% (v/v) condensat la 340oC, min.

1095

1095

1095

1095

1095

6. Punctul de tulburare, oC, max.

-10 -16 -22 -28 -34

7. Temperatura limită de filtrare (CFPP), oC, max.

-20 -26 -32 -38 -44

21

Federaţia Rusă produce motorine în conformitate cu GOSTul 305, de exemplu L – 0,2 – 62; Z – 0,1 – minus 30; A – 0,12. Litera L – indică motorină de vară (летнее), litera Z – motorină de iarnă (зимнее) şi literă A – motorină arctică. Cifrele urmate după litere indică conţinut de sulf, %. Pentru motorina de vară suplimentar este indicat punctul de inflamabilitate, oC şi pentru motorine de iarnă respectiv punct de curgere, oC.

La staţia de alimentare poate fi utilizată şi notaţia motorinei de tip „motorina EN 590/350 ppm” motorina EN 590/10 ppm în care 350 ppm, 10 ppm etc. este indicat conţinutul de sulf, mg/kg (ppm – particule părţi de milion).

Caracteristici ecologice ale motorinelor în conformitate cu standardele EURO sunt date în tab. 3.3.

Tabelul 3.3. Caracteristici ecologiceprivind calitatea motorinelor


EURO 21996

EURO 32000

EURO 42005

EURO 52009

1. Cifra cetanică, minim 46 51 51 512. Indice cetanic, minim 46 46 463. Densitatea, kg/m3: min., max.

820845

820845

820845

4. Conţinut de sulf, % mg/kg (ppm)

0,05500

0,035350

0,00550

0,00110

5. Conţinut de hidrocarburi poliaromatice, %, max.

11 11 11

22

4. COMBUSTIBILI ALTERNATIVI

4.1 Combustibili gazoşi

Gazul petrolier lichefiat LPG (Liquified Petrolium Gaz) este format din propan C3H8 şi butan C4H10:

Hidrocarburile propanul şi butanul sunt obţinute în rezultatul proceselor de prelucrare a ţiţeiului. Lichefierea propanului are loc la presiunea de 0,716 MPa şi respectiv a butanului la 1,03 MPa.

Tabelul 4.1. Caracteristica gazelor petroliere lichefiate pentru automobile

Denumirea caracteristicilor

Valoarea caracteristicilorLPG GOST 27578 GPL AUTO PETROMPBA* PA* Tip A Tip B

1. Compoziţia: propan; %hidrocarburi nesaturate, total, %diene, % molsulf, % hidrogen sulfurat, %

2. Cifra octanică MON Presiunea de vapori, excedentară, MPa la temperatura:

40, C45, C

- 35, C3. Presiunea de vapori excedentară la150 kPa min. la o temperatură, oC 5. Temperatura aerului ambiant la utilizare, oC

5010

6-

0,010,003

96

-1,6-

-

Până la -20

9010

6-

0,010,003

98

--

0,07

-

-20…-30

35

0,50,01

Negativ98

1,55--

-10

-

65

0,50,01

Negativ98

1,55--

-5

-* PBA - propan-butan auto, PA - propan autoPentru butan şi propan сaracteristic este formarea a două faze lichide - abur deasupra suprafeţei libere de lichid, în cazul

apariţiei presiunii de vapori saturaţi - presiunii vaporilor în prezenţa fazei lichide în butelie.În procesul umplerii buteliei primele doze de gaz repede se vaporizează, umplând volumul liber al buteliei şi formând

în ea presiune. În timpul utilizării, presiunea din butelie se micşorează, provocând vaporizarea instantanee a gazului până când vaporii gazului lichefiat nu vor atinge punctul de saturaţie, ce permite stocarea propanului şi butanului în butelie în volum necesar.

Presiunea vaporilor creşte odată cu creşterea temperaturii aerului atmosferic (fig.4.1):Creşterea presiunii măreşte esenţial volumul gazului, care se află în stare

lichidă. În cazul umplerii depline a buteliei cu gaz cu fază lichidă, creşterea temperaturii poate provoca distrugerea buteliei. De aceea este necesar de umplut butelia la un volum de aproximativ 90 %.

Gazul comprimat natural CNG (Compressed Natural Gas) este format din metan CH4 (MON = 110) şi este stocat pe bordul automobilului sub presiunea de 20 MPa.

Caracteristicile CNG, în conformitate cu standardul interstatal CSI „Газ топливный компримированный для двигателей внутреннего сгорания.

Технические условия”, sunt prezentate în tab. 4.2.

23

Fig. 4.1. Dependenţa presiunii vaporilor gazelor de

temperatură

Tabelul 4.2. Caracteristica gazului comprimat

Denumirea caracteristicilorValoare caracteristicilor

la P=0,1013MPa şi la t=20 C

Metoda de încercare

1. Puterea calorică, kJ/m3, min. 31800 GOST 226672. Cifra octanică calculată MON, minim

105

MON:CH4=110C2H6=108C3H8=105C4H10=94

3. Conţinutul max.:hidrogen sulfurat, g/m3

mercaptane, g/m3

impurităţi mecanice, g/m3

componente nearzătoare, % oxigen, %vapori de apă, %

0,020,0361,07,01,09,0

GOST 22387.2GOST 22387.2GOST 22387.4GOST 23781GOST 23781GOST 20060

Numărul de automobile cu utilizarea gazului comprimat, în ţările Comunităţii Europene după prognoză în anul 2020 va depăşi 23,5 mln sau 10% din parcul total de automobile.

Avantajele LPG şi CNG în comparaţie cu benzinele: mai înaltă rezistenţa la detonaţie; mai ieftin; distribuţie mai uniformă între cilindrii motorului; lipseşte lichefierea uleiului în baia de ulei şi spălarea peliculei de ulei de pe cilindri şi respectiv mai joasă uzura pieselor; mai înaltă puterea calorică; mai mic conţinutul de CO şi CH în gazele de eşapament.

Dezavantajele LPG şi CNG în comparaţie cu benzinele mai joasă este umplerea cilindrilor şi ca rezultat scăderea puterii motorului cu 15-20 %; mai înaltă este temperatura de ardere (benzina -750 C, LPG-990 C, CNG-1325 C) şi ca rezultat mai înalt conţinutul de NOx în gazele arse şi mai înaltă uzura supapelor de evacuare; mai înaltă temperatura aprinderii (benzina – 230-480 C, metan - 537-600 C, propan – 450-465 C, butan – 475-585 C) şi ca rezultat mai joase sunt proprietăţile de pornire (gaz lichefiat minus 5 C, minus 7 C, gaz comprimat natural +3 C minus 1C); este mai inflamabil; la utilizarea CNG se micşorează capacitatea automobilului (masa unei butelii de oţel este de 93 kg) şi parcursul cu o alimentare (volumul unei butelii 10m3 – echivalent 10 l de benzină). În prezent se utilizează şi butelii de mase plastice cu masa de 56 kg; staţiile de alimentare cu CNG sunt mai compuse în comparaţie cu staţiile de benzină.

Gazul natural lichefiat este format din metan lichefiat la temperatura de minus 162 C. Temperatura aceasta trebuie să fie păstrată şi pe bordul automobilului în rezervor izotermic.

Gazele de generator sau sintez-gaz sunt obţinute nemijlocit pe bordul automobilului din combustibili solizi. (fig. 4.2).

În zona I este efectuată arderea combustibilului solidC+O2CO2+97650 kcal; 2H2+O2 = 2H2O+57810 kcal.Temperatura în zona dată în rezultatul degajării căldurii creşte până la 1350 - 1400 C.În zona II are loc restabilirea CO2 şi H2O

CO2+C2CO minus 38690 kcal; H2O+CCO+H2 minus 28380 kcal.Temperatura în această zonă scade până la 1000 C.În zona III se petrece un proces de cocsificare, în rezultatul căruia sunt obţinute H2, CH4, CO , gume, cocs.

Temperatura în această zonă scade păna la 400-500C.

24

Fig. 4.2. Schema generatorului de gaze

În zona IV are loc preuscarea combustibilului solid la temperatura 150-200 C.Sintez-gazul (CO+H2) obţinut este răcit, purificat şi utilizat ca combustibil gazos pentru MAS.Cele mai multe automobilele înzestrate cu generatoare de gaz au fost utilizate în anii 1930 - 1950

În prezent sunt firme care produc instalaţiile respective În fig. 4.3 este prezentat un autovehicul, înzestrat cu astfel de instalaţie.

Hidrogenul – cel mai răspândit gaz pe pământ, însă lipseşte în stare liberă. În prezent peste 50 % de hidrogen se obţine din gazul natural prin conversie.

Aburii de apă la temperaturi de 800 -1000C se amestecă cu metanul la o presiune înaltă şi în prezenţa catalizatorilor, eliberând hidrogenul:

CH4 + H2OCO + 3H2; CH4 + 1/2O2CO + 2H2;

CO + H2OCO2 + H2

În procesul de cocsificare a combustibililor solizi are loc procesul de gazificare la temperaturi de 800-1300 C, fără acces de aer cu formarea H2, CO, CH4 ca produse secundare.

Cea mai mare cantitate de hidrogen se conţine în apă. Un km3 de apă din ocean conţine 1,13∙108 t de H2. Din apă hidrogenul poate fi obţinut în rezultatul electrolizei:

Pentru a obţine hidrogenul din apă este necesară o cantitate de energie care este mai mare decât a cea obţinută în rezultatul arderii hidrogenului în motor.

Hidrogenul poate fi obţinut din biomase, în rezultatul gazificării termice fără acces de aer, la temperaturi de 500-800 C sau în rezultatul activităţii bacteriilor.

Puterea calorică a hidrogenului este de trei ori mai mare decât a combustibililor lichizi însă pentru arderea unui kg de hidrogen este necesar de trei ori mai mult oxigen şi, ca rezultat, puterea calorică a amestecului aer-hidrogen este mai joasă decât a combustibililor petroliere. Temperatura de ardere a hidrogenului este de 590 C, mai înaltă decât a benzinei (230-480 C).

Amestecurile de aer – hidrogen sunt caracterizate cu o zonă largă de ardere (4∙∙∙75 % din volum) şi de explozivitate (13,8∙∙∙din volum) ce înrăutăţeşte proprietăţile antiincendiare şi antiexplozive.

Hidrogenul este cel mai ecologic combustibil – în rezultatul arderii se obţine apă distilată, însă aerul conţine azot, de aceea în gazele de eşapament sunt prezenţi compuşii azotului NOx.

La bordul automobilului hidrogenul poate fi stocat în formă lichidă, în rezervor criogenic, la o temperatură de minus 253 C - temperatura de lichefiere a hidrogenului. Pentru lichefierea hidrogenului este necesar de un consum mare de energie. Eficient este stocarea hidrogenului în formă de hidruri metalice MeH. Metoda este bazată pe capacitatea unor metale (aliaje) şi compuşi intermetalici de a absorbi reversibil şi selectiv cantităţi mari de hidrogen. Absorbirea este

25

Fig. 4.3. Automobilul cu generator de gaz

efectuată la presiuni ridicate: de exemplu, pentru aliajul FeTi la presiunea de 1 MPa consumul de energie este de 10 ori mai mic decât la lichefiere. Eliberarea hidrogenului poate fi efectuată cu încălzirea moderată sau crearea unei depresiuni.

Dezavantajul este masa înaltă a acumulatorului de hidrogen. De exemplu, containerul cu LaNi5H6 care conţine 0,5 kg de hidrogen are masa de 40-45kg.

Mai moderne sunt structurile metaloorganice MOFs şi carcasele covalentoorganice COFs, care posedă suprafaţă specifică foarte înaltă şi densitatea foarte mică: un gram de MOF s posedă suprafaţa totală de pori 4500 m2. În ţările Comunităţii Europene, după prognoza în 2020, peste 11,8 mil (5%) de automobile vor utiliza hidrogenul.

Biogazul – produs gazos obţinut în rezultatul fermentării fără acces de aer a produselor organice: verdeaţă, băligar, apele de scurgere ale sistemelor de canalizare etc. Fermentarea (descompunerea) deşeurilor organice are loc în rezultatul activităţii bacteriilor psihofile (la temperaturi 5-20 C), mezofile (la temperaturi 30-42 C) şi termofile (la temperaturi 54-56 C). Compoziţia biogazului este formată din metan CH4 – 55-70%, bioxid de carbon CO2 – 28-43% şi parţial hidrogen H2, hidrogen sulfurat H2S etc. În procesul de rafinare a biogazului se elimină CO2, H2S. Dintr-o tonă de materie primă poate fi obţinut 80-100 m3 de biogaz cu capacitatea calorică 5500-6000 kcal/m3 (CH4 în conducte 7000 kcal/m3). Parţial gazul obţinut este utilizat pentru încălzirea materiei prime, iniţiind activitatea bacteriilor respective.

La staţiile de prelucrare a apelor de scurgere din sistemul de canalizare în localitate cu 100 mii de locuitori se obţine zilnic 2500 m3 de biogaze. Concomitent este evitată poluarea mediului ambiant şi se obţin îngrăşăminte organice de calitate înaltă.

Pentru automobile biogazul este utilizat ca gaz comprimat analogic cu gazul comprimat natural.În 2006, în Suedia a fost construită cea mai mare uzină pentru obţinerea biogazului pentru automobile. Anual creşte

volumul vânzărilor automobilelor de biogaz. În ţările Comunităţii Europene, după prognoză în 2020 peste 18,8 mil (8%) de automobile vor utiliza biogaz.Condensaţii gazoşi reprezintă un amestec de hidrocarburi care, în condiţiile subterane, la presiuni mari, se află în

formă de gaze şi extraşi la suprafaţa pământului trec în fază lichidă.Federaţia Rusă produce motorine în baza de condensaţi gazoşi de tip GŞL- de vară şi GŞZ – de iarnă.

4.2. Alcooli

Din mai multe tipuri de alcooli R-OH pentru motoare auro pot fi utilizaţi metanol şi etanol.Metanolul CH3OH este un produs obţinut din gaze, cărbune, lemn etc. în rezultatul conversiei catalitice cu

îmbogăţirea ulterioară cu hidrogen.

Fig. 4.4. Schema obţinerii metanoluluiEtanolul C2H5OH (bioetanolul) este un produs obţinut din biomase (sfeclă de zăhar, cartofi, orez, grâu, porumb etc.),

care conţin zahăr şi amidon ca rezultat al fermentării şi distilării ulterioare. În calitate de combustibil pentru automobile este utilizat bioetanolul nerectificat.

Un litru de bioetanol poate fi obţinut din 14,3 kg de trestie de zahăr; 11,8 kg de sfeclă de zahăr; 9 kg de cartofi; 2,92 kg de orez, grâu, porumb. Biomasele obţinute de la un hectar de pământ echivalează cu aproximativ 2 tone de combustibil de ţiţei.

Avantajele alcoolilor în comparaţie cu benzinele:- posedă rezistenţă înaltă la detonaţie (C2H5OH MON>99);- asigură ardere mai stabilă şi mai completă în camera de ardere a motorului, mai amplă este umplerea cilindrilor;- în rezultatul arderii mai complete, emisiile de CO şi CH în gazele de eşapament sunt mai mici; concentraţia

hidrocarburilor aromatice policiclice în gazele arse este mult mai joasă;- având o temperatură de ardere mai joasă emisiile de NOx sunt mai mici;- resursele pentru obţinerea bioetanolului sunt regenerabile.

Dezavantajele alcoolilor în comparaţie cu benzinele:- puterea calorică este cu 30-40% mai joasă şi ca rezultat consumul de combustibil creşte de 2 ori;- prezenţa în alcooli a grupei hidroxile-OH sporeşte activitatea chimică, ce provoacă corodarea, în primul rând, a

metalelor neferoase Pb, Sn, Cu (la automobilele braziliene unele piese din Cu şi Zn sunt înlocuite cu Ni);- influenţă negativă asupra materialelor garniturilor utilizate pentru MAS cu benzină;- căldura de vaporizare de 3 ori mai mare, presiunea de vapori mai joasă, lipsesc fracţiunile uşoare posedând

proprietăţi nesatisfăcătoare de pornire şi funcţionare nesatisfăcătoare a motorului la temperaturi joase (pentru îmbunătăţirea proprietăţilor de pornire în alcooli se adaugă 4-6% de izopentan sau 6-8 % de dimetilester);

- alcoolii sunt hidroscopici – prezenţa apei provoacă corodarea metalelor;- mai înaltă este emisia aldehizilor cu gazele de eşapament;

26

- metanolul este otrăvitor.

Cele mai mari succese în domeniul utilizării bioetanolului a atins Brazilia. În anul 1974, în timpul crizei mondiale de combustibil dependenţa de la importul ţiţeiului a alcătuit 86 %, în 2005 – 4 %. La sfârşitul anului 1980 5 mln de automobile au fost înzestrate cu sisteme de alimentare cu boietanol şi 9 mln cu sisteme benzină-bioetanol. În prezent majoritatea automobilelor în Brazilia folosesc ca combustibil amestec (¼ bioetanol şi ¾ benzină). Anual Brazilia produce peste 16 mln. litri de etanol cu preţ de cost cel mai jos în lume.

În Comunitatea Europeană, ponderea utilizării bioetanolului în structura combustibililor este de 2,75…5,75 %. În occident este utilizat combustibilul sub denumirea „GAZOHOL” E10 (10%C2H5OH + 90% benzină), E85 (85%

C2H5OH + 15 % de beznă), M15 (15% CH3OH+85 %benzină). În Federaţia Rusă în conformitate cu GOST R 52201-2004 „Tопливо моторное этанольное для автомобильных двигателей с принудительным зажиганием. Бензанолы ” sunt combustibili cu conţinutul 5-10 % de C2H5OH şi 90-95% de benzină.

4.3. Combustibili lichizi sintetici din cărbune

Combustibilii lichizi sintetici din cărbune pot fi obţinuţi prin utilizarea metodelor de piroliză, hidrogenare, gazificare şi lichefiere cu dizolvanţi organici.

Piroliza este un proces de descompunere termică la temperaturi înalte fără acces de aer al combustibililor organici, inclusiv cărbunele. În rezultatul procesului se obţine cocs (semicocs), gume şi gaze (CO, H2, CH4). Gumele obţinute reprezintă un amestec de hidrocarburi care este supus distilării ulterioare cu obţinerea combustibililor lichizi.

Hidrogenarea reprezintă saturarea carbonului din cărbune cu hidrogen cu transformarea combustibilului solid într-un produs lichid - ţiţei sintetic (ţiţeiul conţine 12-15% de hidrogen, cărbune de pământ - 5% ).

Procesul de hidrogenare a cărbunelui se petrece în reactoare sub presiuni şi temperaturi ridicate (fig. 4.5)

Fig. 4.5. Schema procesului de hidorogenare a cărbunelui

În rezultatul distilării amestecului de hidrocarburi (ţiţeiul sintetic) se obţine (benzină 30%, motorină 40%, uleiuri 8% şi gaze 20%). Dintr-o tonă de cărbune şi 200 m3 de hidrogen se obţine 600 kg de ţiţei sintetic.

În prezent procesul de hidrogenare nu este răspândit datorită utilajului şi tehnologiei scumpe şi unui consum înalt de energie. În anul 1943 în Germania au fost obţinute cca. 4 mil. t. de combustibil sintetic din cărbune prin hidrogenare.

Gazificarea cărbunilor este efectuată în rezultatul prelucrării cărbunilor cu oxigen şi aburi de apă (fig. 4.6).

Fig. 4.6. Obţinerea sintez-gazului Sintez-gazul este utilizat ca materie primă pentru transformarea în combustibili lichizi (fig. 4.7)

27

Fig. 4.7. Schema obţinerii combustibilului lichid din sintez-gaz

Procesul FIŞER-TROPŞ reprezintă reacţiile de formare a hidrocarburilor din CO şi H2 în prezenţa catalizatorului:

În rezultatul distilării ulterioare a amestecului de hidrocarburi (CnH2n+2 ) se obţin motorine şi combustibili pentru turbine.

MOBIL-PROCESÎn anii 70 al secolului XX specialiştii firmei MOBIL au inventat o clasă de ţeolite sintetice ZSM, care sunt utilizaţi

ca catalizatori pentru modificarea metanolului sau sintez-gazului (bicatalizatori), la temperaturi de 350-400 °C şi presiune 1,5 MPa , într-un amestec de hidrocarburi alifatice şi aromatice (C5...C11), care fierbe în limitele de temperaturi caracteristice pentru benzine.

Lichefierea cărbunelui poate fi efectuată cu dizolvanţi organici, care posedă capacitatea de donor de hidrogen, în prezenţa catalizatorului (magnetită, pirită etc.). Ca dizolvanţi organici sunt utilizaţi tetralină, crezolul. De exemplu, amestecul de tetralină şi crezol la temperatura de 427° şi presiunea 13,8 MPa dizolvă până la 75 % de cărbune brut cu obţinerea combustibililor gazoşi şi lichizi. Compania Sasol Synfuels formată în mijlocul secolului XX, în Republica Africană de Sud, astăzi este un lider mondial în domeniul tehnologiilor obţinerii combustibililor sintetici din cărbune, prelucrând anual peste 47 mln tone de cărbune şi producând 7 mln tone de combustibili lichizi.

4.4. Combustibili din uleiuri vegetale

Uleiurile vegetale (triglicide) reprezintă esterii compuşi ale glicerinei şi acizilor organici graşi cu formula generală (RCOOCH2CH(COOR') CH2COOR″). Pentru obţinerea uleiului vegetal sunt utilizate zeci de tipuri de plante oleaginoase. Cantitatea medie de ulei produsă la un hectar este dată în tab.4.3.

Tabelul 4.3. Plantele oleaginoase şi cantitatea de ulei produsă la ha.

Denumirea planteiCantitatea de ulei,

kg/haDenumirea plantei

Cantitatea de ulei, kg/ha

1. Soia2. Alune3. Seminţe de dovleac4. Coriandru5. Muştar6. Cuscută7. Susan8. Şofran9. Dovleac10. Copac de ulei

374405449450481490585653665790

11. Floarea soarelui12. Arahide13. Mac14. Rapiţa15. Măslin16. Ricin17. Avocado18. Cocos19. Palmier20. Plante acvatice

8018879789991019118822172260500090000

28

În Europa combustibilul pentru automobile se obţine din rapiţă. Schema obţinerii combustibilului din rapiţă (biodieselului) este prezentată în fig.4.8.

Fig. 4.8. Schema obţinerii biodieseluluiReacţia de esterificare:

Ulei vegetal Metanol Glicerină Metilesteri ai acizilor graşi

Pentru construcţia unei uzine cu o productivitate anuală de 100 mii tone de biodiesel, sunt necesare investiţii capitale în sumă de (12...20)∙109 euro. Cerinţele, privind calitatea biodieselului obţinut din uleiuri vegetale, sunt stipulate în standardul european EN14214-2003 „FATTY ACID METHYL ESTERS, FAME” (tab.4.4.).

29

Tabelul 4.4. Caracteristici ale biodieselului FAME (EN142214)

Denumirea caracteristicilorValoarea caracteristicilormin max

1. Conţinut de esteri, %2. Densitate la 15 °C, kg/m3

3. Viscozitatea cinematică la 40°C, mm2/S (cst)4. Punct de inflamabilitate, °C5. Sulf, mg/kg (ppm)6. Cifra cetanică7. Cenuşă sulfurată, %8. Apă, mg/kg9. Contaminarea totală, mg/kg10. Corodarea lamelei de cupru (3h la 50°C)11. Stabilitate la oxidare la 110°C, h12. Indice de neutralizare, mg KOH/g13. Cifra de iod, mgI/100 ml14. Metanol, %15. Monogliceride, %16. Digliceride, %17. Terţgliceride, %18. Glicerină liberă, %19. Glicerină, total, %20. Metale alcaline (Na+K), mg/kg21. Fosfor, mg/kg

96,5860

3,5120

51

Clasa 16

900

5

10

0,0250024

Clasa 1

0,51200,20,80,20,20,020,25

510

Tabelul 4.5. Producerea biodieselului în anul 2006

Denumirea ţării Volumul producerii, mii t Denumirea ţării Volumul producerii, mii t

1. SUA2. Germania3. Italia4. Franţa5. Spania6. Cehia

22002681857775224203

7. Polonia8. Austria9. Estonia10. Lituania11. LetoniaTotal ţările CE

15013420108

6069

Biodieselul posedă un nivel scăzut al emisiilor nocive, ceea ce îl indică drept combustibil ideal în zone de păduri, rezervaţii naturale şi în oraşele intens poluate. Prin ciclul de producere şi utilizare a biodieselului se emite cu 80% mai puţin CO2, cu aproximativ 100% mai puţin SOx, se reduce cu 90% nivelul total al hidrocarburilor nearse. Singurul agent poluant emis rămâne NOx, a cărui concentraţie poate fi mai mare.

Biodieselul, nimerind în floră nu aduce pagube naturii, în timp de 28 de zile el este deplin descompus în rezultatul activităţii microorganismelor.

30

5. LUBRIFIANŢII FOLOSIŢI LA AUTOVEHICULE NOŢIUNI GENERALE

5.1 Funcţiile îndeplinite de lubrifianţi

Lubrifianţii, care sunt utilizaţi în autovehicule au un rol bine determinat, îndeplinind funcţiile de: ungere (lubrifiere) într-un intervalul larg de temperaturi în procesele de pornire, încălzire şi funcţionare; de răcire; de etanşare; de protecţie chimică.

Funcţia de ungere constă în realizarea între piesele ce se găsesc în mişcare relativă a unei pelicule de lubrifiant în scopul de a reduce forţele de frecare, uzura şi de a preveni griparea. Procesele de frecare ale suprafeţelor influenţează direct asupra valorii randamentului mecanic al motorului, deci asupra performanţelor de putere şi economicitate, precum şi asupra uzurii şi degradării pieselor, deci asupra fiabilităţii.

Funcţia de răcire constă în evacuarea, cu ajutorul lubrifiantului, a unei importante cantităţi de căldură din zona de frecare a suprafeţelor şi concomitent în spălarea şi îndepărtarea produselor uzurii pieselor, impurităţilor mecanice ce pot proveni din mediul ambiant.

Funcţia de etanşare are un conţinut complex: existenţa lubrifiantului între piesele setului motor formează o peliculă, care asigură o etanşare energetică a camerei de ardere cu implicaţii directe asupra puterii şi economicităţii motorului asupra consumului de ulei şi al degradării acestuia.

Funcţia de protecţie chimică se manifestă prin proprietatea lubrifianţilor de a forma la suprafaţa pieselor, cu care vin în contact, a unor pelicule aderente şi persistente, care au şi rolul de a proteja suprafeţele metalice de acţiunea corozivă a factorilor externi şi interni cu aceiaşi importanţă atât pe timp de funcţionare cît şi pe timp de depozitare.

5.2 Clasificarea şi compoziţia lubrifianţilor

Lubrifianţii, în dependenţa de starea de agregare, se clasifică în: lubrifianţi lichizi (uleiuri), lubrifianţi semisolizi (unsori plastice) şi lubrifianţi solizi (grafit, MoS2 etc.).

Fig. 5.1 Clasificarea uleiurilor pentru autovehicule după destinaţie

În dependenţa de originea bazei uleiurile pot fi vegetale, minerale, sintetice şi semisintetice. Uleiurile vegetale au fost larg utilizate în tehnică, începând cu secolul de bronz până în anii 60 al secolului XX. Uleiurile minerale sunt obţinute din ţiţei prin diferite metode (cap. 1).

Uleiurile sintetice sunt compuşii organici sau elemente organici, obţinute din diferite tipuri de materie primă - ţiţei, cărbune, gaze, esteri etc. Sunt cunoscute zeci de tipuri de uleiuri sintetice din care cea mai largă răspândire au primit hidrocarburile sintetice (poliαlfaolefine, oligomerii olefinelor), dialchilbenzenice (aromatică alchilată, alchilbenzene), neopentilice (esteri polioli), diesteri, polialchilenglicolice (poliglicoli, poliesteri), fluorcarburi, fosfororganice (esterii ale acidului fosforic), silicoane (siloxane, polisiloxane, poliorganosiloxane).

Poli-α-olefinele (PAO) au primit cea mai largă răspândire în calitate de uleiuri sintetice pentru motoare. Formarea moleculei cu lanţ de polialfaolefină (proces de oligomerizare) are loc în rezultatul ruperii unei legături duble şi unirea ulterioara moleculelor olefinelor între ele. De exemplu, în rezultatul procesului de oligomerizare a hidrocarburii olefine

, în prezenţa catalizatorului (alumosilicate), se obţine ulei sintetic

. Poli-α-olefinele posedă proprietăţi de lubrifiere şi stabilitatea la oxidare înaltă. Punct

de curgere – minus 60 minus 80oC.

31

Aromatica alchilată este un produs obţinut ca rezultat al alipirii hidrocarburei olefine la hidrocarbură aromatică, cu formarea moleculei cu o masă moleculară mai mare. De exemplu, alchilarea naftalinei cu hidrocarbură olefină C10H20:

Aromatica alchilată posedă viscozitate înaltă la temperaturi ridicate, punct de curgere mai jos de minus 53 oC, stabilitate înaltă la oxidare şi volatilitate joasă. Au primit o largă răspândire în regiunile cu climă rece.

Uleiurile neopentilice sunt obţinute în rezultatul esterificării alcoolilor neopentilice cu acizi organici monocarboxili:

alcool acid organic ester compus (ulei neopentilic)

Uleiurile neopentilice se deosebesc de uleiurile minerale din ţiţei prin stabilitate la oxidare şi indice de viscozitate mai înalta. La fel, mai bune sunt proprietăţile de ungere şi posedă punctul de curgere mai mic.

Diesterii şi poliglicolii reprezintă produse sintetice cu următoarele formule generale:

Diesterii şi poliglicolii posedă proprietăţi înalte antiuzură şi antioxidare, având punctul de curgere mai jos (minus 40...minus 45oC) şi indice de viscozitate 135...180.

Fluorcarburile şi silicoanele reprezintă produse sintetice cu următoarele formule generale:

Uleiurile fosfororganice pot fi de tip diesteri (RO)2 P(O)OH sau monoesteri RO P(O)(OH)2..

Peste 80% din uleiurile sintetice utilizate sunt: poli-α-olefine - 45%, uleiuri neopentilice - 25% şi poliglicoli - 10%.

Uleiurile semisintetice. Pentru obţinerea uleiurilor semisintetice (mai corect parţial sintetice) sunt utilizaţi uleiuri minerale de înaltă rafinare în amestecuri cu poli-α-olefine şi esteri.

Unsorile plastice sunt produse obţinute în rezultatul dispersării îngroşătorului într-un lubrifiant lichid (ulei mineral sau sintetic) şi aditivate cu adaosuri pentru asigurarea proprietăţilor necesare (fig. 5.2):

Fig. 5.2. Compoziţia unsorilor plastice

32

Îngroşătorul formează carcasa spaţială care reţine în sine uleiul cu aditivi (fig. 5.3)

Fig. 5.3. Structura unsorilor plastice cu îngroşător

În funcţie de destinaţie unsorile pentru autovehicule sunt clasificate în trei grupe: de antifricţie (lubrifiante), de protecţie (anticoroziune) şi de etanşare.

Îngroşătorii unsorilor se clasifică: săpunuri metalice Ca, Na, Li, Ba, Zn, Al; săpunuri complexe metalice; hidrocarburi solide (parafină, cerezină); neorganice (produse naturale) – luturi bentonite şi silicagel (SiO2) cu proprietăţile de absorbţie foarte înalte; organice– policarbomidă şi pertetrafluoretilenă (PTFE).

Săpunul metalic este obţinut din acizi organici graşi conform reacţiei:

5.3. Aditivarea lubrifianţilor

Pentru îmbunătăţirea proprietăţilor de exploatare ale lubrifianţilor sunt utilizaţi aditivi, în cotă de până la 30%, ca adaosuri lubrifiantului de bază. De exemplu, formularea unui ulei de motor:

ulei de bază – 70...90 %; aditiv pachet de performanţă - 5...20 %; modificator de viscozitate – 0...20 %; depresant al punctului de curgere – 0...1 %.

Aditivii, după destinaţie şi funcţiile îndeplinite, se clasifică în patru grupe:1. Pentru protejarea suprafeţelor metalice:

aditivi antiuzură şi antigripare; modificatori de frecare; inhibitorii oxidării şi coroziunii; detergenţi; dispersanţi.

2. Pentru protejarea uleiului: antispumanţi; antioxidanţi.

3. Pentru lărgirea domeniului de utilizare depresanţi (anticongelanţi); modificatori de viscozitate (îngroşători).

4. Aditivi multifuncţionali pentru ameliorarea simulantă a mai multe proprietăţi.

33

6. CARACTERISTICI FIZICO-CHIMICE ŞI DE EXPLOATARE ALE ULEIURILOR

6.1 Caracteristici de viscozitate şi la temperaturi joase

Viscozitatea constituie elementul hotărâtor, care determină calitatea ungerii şi pierderile mecanice dintr-o cuplă cinematică în regim hidrodinamic de ungere.

Viscozitatea cinematică a uleiurilor în conformitate cu SAE (Societatea Inginerilor Auto SUA) şi GOSTul 17479.1-85, 17479.2-85 este normată la temperaturile: 100 oC sau 210 oF şi minus 17,8oC sau 0 oF pentru uleiurile de motor (tab. 6.1) şi transmisii (tab. 6.2) şi, respectiv, în conformitate cu ISO VG la 40 oC, pentru uleiurile hidraulice (tab. 6.3).

Viscozitatea convenţională ENGLER, măsurată în oE (grade Engler), reprezintă raportul dintre timpul scurgerii a 200 ml de produs petrolier, la temperatura de încercare şi timpul scurgerii a 200 ml de H2O distilată la temperatura 20 oC.

Viscozitatea convenţională SAYBOLT, măsurată în SUS (secunde universal Saybolt), reprezintă timpul scurgerii a 60 cm3 de produs petrolier prin orificiul calibrat al instalaţiei standard.

Valorile viscozităţii convenţionale SAYBOLT, în conformitate cu SAE, sunt prezentate în tab. 6.1 şi 6.2.Corelaţia dintre viscozitatea cinematică şi cea convenţională Engler se determină cu următoarele relaţii: până la 3,2 ºE:

şi mai mare de 3,2 ºE : .

Corelaţia dintre viscozitatea cinematică şi cea convenţională Saybolt se determină cu următoarele relaţii: până la

100 sus: , mai mare de 100 sus: .

Valoarea viscozităţii uleiului este neunivocă pentru îndeplinirea funcţiilor respective. Creşterea viscozităţii ameliorează condiţiile de frecare fluidă la temperaturi de lucru, garantează etanşarea mai bună a cuplelor, însă cresc pierderile mecanice, agravează circulaţia uleiului în sistemul de ungere (motor), înrăutăţeşte transferul de căldură şi evacuarea produselor de uzură.

Tabelul 6.1. Clasificarea uleiurilor pentru motoare conform viscozităţii

Clasa de viscozitate în conformitate cu SAE

J 300

Clasa de viscozitate în conformitate cu

GOSTul 17479.1-85

Viscozitatea cinematică la minus 17,8oC (0oF), mm2/s,

max.

Viscozitatea cinematică la 100oC, mm2/s

Viscozitatea convenţională Saybolt

la 210 oF (98,9oC), SUS

min max. min max.

SAE 0W - 3,8 - 38,8 -

SAE 5W 3z 1250 3,8 - 38,8 -

SAE 10W 4z 2600 4,1 - 39,7 -

SAE 15W 5z 6000 5,6 - 44,6 -

SAE 20W 6z 10400 5,6 - 44,6 -

SAE 25W - 9,3 - 56,9 -

SAE 206 5,6 7,0 44,6 49,18 7,0 9,3 49,1 56,9

SAE 3010 9,3 11,5 56,9 64,712 11,5 12,5 64,7 68,4

SAE 4014 12,5 15,0 68,4 77,916 15,0 16,3 77,9 83,1

SAE 50 20 16,3 21,9 83,1 106,7

SAE 60 24 21,9 26,1 106,7 124,4

34

Tabelul 6.2. Clasificarea uleiurilor pentru transmisii conform viscozităţii

Clasa de viscozitate în conformitate cu SAE J 306

Clasa de viscozitate în conformitate cu

GOSTul 17479.2-85

Viscozitatea cinematică la 100oC,

mm2/s

Viscozitatea convenţională Saybolt la 210oF (98,9oC), SUS

min max min max

SAE 70W 4,1 - 39,7 -SAE 75W 9 4,1 - 39,7 -SAE 80W 12 7,0 - 49,1 -SAE 85W 12 11,0 - 62,9 -SAE 80W 7,0 11,0 49,1 62,9SAE 85W 11,0 13,5 62,9 72,2SAE 90 18 13,5 24 72,2 118SAE 140 34 24,0 41 118 192SAE 250 41,0 192

Tabelul 6.3. Clasificarea uleiurilor hidraulice conform viscozităţii

Clasa de viscozitate în conformitate cu ISO VG

Clasa de viscozitate în conformitate cu GOSTul

17479.3-85

Viscozitatea cinematică la 40oC, mm2/s

min. max.ISO VG 2 - 1,98 2,42ISO VG 3 - 2,88 3,52ISO VG 5 5 4,14 5,06ISO VG 7 7 6,12 7,48ISO VG 10 10 9,00 11,00ISO VG 15 15 13,5 16,5ISO VG 22 22 19,8 24,2ISO VG 32 32 28,8 35,2ISO VG 46 46 41,4 50,6ISO VG 68 68 61,2 74,8ISO VG 100 100 90,0 110ISO VG150 150 135 165ISO VG 220 - 198 242ISO VG 320 - 288 352ISO VG 460 - 414 506ISO VG 680 - 612 748

În dependenţă de construcţia mecanismului, condiţiile de lucru, gradul de uzură a pieselor este selectat pentru utilizarea uleiurile cu viscozitate mică, garantând condiţiile de frecare fluidă pentru orice regim de funcţionare.

Cu cât mai înaltă este clasa de prelucrare a suprafeţei piesei, cu atât mai mică este înălţimea proeminenţelor şi, respectiv, mai joasă viscozitatea necesară a uleiului. Cu cât mai mare este viteza de alunecare a pieselor în cuplul de frecare, cu atât mai joasă trebuie selectată viscozitatea uleiului. Cu sporirea sarcinii specifice în cuplu de frecare, se micşorează grosimea stratului de ulei, – pentru ungere sunt necesare uleiuri cu viscozitate mai mare (uleiuri pentru transmisii cu angrenaje). La temperaturi mai joase ale aerului ambiant sunt utilizate uleiuri cu viscozitate mai joasă. Regimul de funcţionare al mecanismului (pornirea la temperaturi reci, supraîncălzirea etc.) îndatorează de a cunoaşte nu numai valoarea viscozităţii la regimul de lucru (100 oC, 40 oC), dar şi dependenţa viscozităţii de temperatura uleiului (fig. 6.1 şi 6.2)

Fig. 6.1. Caracteristica temperatură-viscozitate a uleiului

35

1 - ;

2 - ;

3 - ;

4 - .

Fig. 6.2. Cerinţe faţă de proprietăţile viscozitate-temperatură

Pentru caracterizarea uleiurilor, din punct de vedere al variaţiei viscozităţii cu temperatura, este utilizat indicele de

viscozitate VI, care se determină cu relaţia: ;

unde L – viscozitatea cinematică a uleiului etalon la 40 oCcu VI = 0, care are aceeaşi viscozitate cinematică la 100oC ca şi uleiul încercat, mm2/s (fig. 6.3);

U - viscozitatea cinematică a uleiului încercat la 40oC, mm2/s;H – viscozitatea cinematică a uleiului etalon la 40 oC cu VI=100

care are aceeaşi viscozitate cinematică la 100oC ca şi uleiul încercat, mm2/s (fig. 6.3)

Cu cât indicele de viscozitate are valoare mai ridicată cu atât mai puţin variazăte viscozitatea cu temperatura şi, deci uleiul se consideră mai bun. Pentru sporirea indicelui de viscozitate sunt utilizaţi modificări de viscozitate (îngroşători): poliizobutilenă, polimetacrialat etc.

Temperatura, la care brusc creşte viscozitatea sau are loc cristalizarea hidrocarburilor parafine concomitent cu creşterea viscozităţii şi, respectiv, uleiul îşi pierde fluiditatea (se congelează) se numeşte punct de curgere. Pomparea uleiului congelat nu poate fi

efectuată.Viscozitatea dinamică maximă, exprimată în şi determinată în condiţiile de temperaturi diferite, în

dependenţa de clasa de viscozitate SAE (tab. 6.4) şi gradientul dv/dh (fig. 3.1) ridicat, care corespund funcţionării rulmenţilor arborelui cotit şi arborelui cu came la pornirea motorului rece şi caracterizează posibilitatea obţinerii turaţiilor de pornire la rece ale motorului.

Viscozitatea dinamică maximă, exprimată în µPa şi determinată în condiţiile de temperaturi diferite, în dependenţă de clasă de viscozitate SAE şi gradientul dv/dh de valoare joasă, care corespund condiţiilor de curgere a uleiului în baia de ulei până şi în interiorul sorbului pompei de ulei la pornirea motorului rece şi caracterizează debitarea uleiului la cuplurile de frecare (pompabilitatea).

Pentru uleiurile de transmisie este normată viscozitatea dinamică maximă exprimată în şi determinată în condiţiile de temperaturi diferite în dependenţa de clasă de viscozitate SAE şi gradientul dv/dh de valoare joasă, care corespund condiţiilor de lucru ale agregatelor transmisiei autovehiculelor în regim de pornire la rece.

Viscozitatea dinamică minimă, exprimată şi determinată în la temperatura de 150 oC pentru diferite clase de viscozitate SAE şi gradientul dv/dh foarte înalt, apreciază încărcarea rulmenţilor arborelui cotit al motorului în condiţiile de temperaturi sporite ale uleiului la supraîncălzirea motorului.

36

Fig. 6.3. Caracteristica viscozitatea-temperatura pentru

determinarea indicelui de viscozitate VI

Tabelul 6.4. Clasificarea SAE J 300

Cla

sa d

e vi

scoz

itat

e S

AE Viscozitatea la temperaturi joase

Viscozitatea la temperaturi înalte

Viscozitatea dinamică maximă, la

temperatura oC


temperatura oC


temperatura oC

Viscozitatea dinamică maximă, la temperatura 150 oC

Ulei de iarnă pentru motoare

Ulei de iarnă pentru motoare

Ulei de iarnă pentru transmisii

Ulei de vară şi multigrad pentru

motoare

Viscozimetru CCS Viscozimetru MRV Viscozimetru BrucfildSimulatorul

rulmentului conic0 W 6200 la - 35oC 60000 la – 40oC5 W 6500 la - 30oC 60000 la - 35oC10 W 7000 la - 25oC 60000 la - 30oC

15 W 7000 la - 20oC 60000 la - 25oC

20 W9500 la -15oC 60000 la - 20oC

25 W 13000 la- 10oC 60000 la - 15oC

20 2,630 2,940 2,9*; 3,7**50 3,760 3,770 W 150000 la – 55oC

75 W150000 la – 40oC

80 W 150000 la – 26oC

85 W 150000 la – 12oC

* Pentru SAE 0W/; 5W/; 10W/;** Pentru SAE 15W/; 20W/; 25W/.Determinarea viscozităţii dinamice se efectuează cu viscozimetre rotative de diferite tipuri. Rezistenţa lichidului la

curgere este apreciată în funcţie de momentul la rotirea rotorului viscozimetrului. Gradientul dv/dh poate fi schimbat în funcţie de gabaritele rotorului, jocului dintre rotor şi stator sau în funcţie de

turaţiile rotorului:

,

unde - viteza unghiulară a rotorului, s-1; R1 – raza exterioară a rotorului, m;

R2 – raza interioară a statorului, m. Viscozitatea dinamică, pentru aprecierea posibilităţii obţinerii turaţiilor de pornire la rece ale motorului, este

determinată cu viscozimetru rotativ CCS (simulatorul rotirii la rece).Viscozitatea dinamică, pentru aprecierea pompabilităţii uleiului la temperaturi joase, este determinată cu

viscozimetru MRV.Viscozitatea dinamică la temperatura 150oC este determinată cu simulatorul rulmentului conic (ASTMD 4683).

Gradientul dv/dh foarte înalt se obţine datorită jocurilor foarte mici dintre rotorul şi statorul viscozimetrului.Viscozitatea dinamică a uleiurilor pentru transmisie este determinată cu viscozimetrul rotativ de tip Brukfild.

6.2 Caracteristici anticoroziune ale uleiurilor

Una din funcţiile uleiului constă în protejarea suprafeţelor metalice de coroziune. Provocarea coroziunii are loc ca rezultat al acţionării factorilor interni şi externi. Factorul intern principal este compoziţia chimică a uleiului. Compuşii activi cu sulf direct provoacă coroziunea metalelor, de aceea necesită eliminarea lor în procesul de rafinare a uleiurilor. Conţinutul compuşilor activi cu sulf este apreciat cu proba (coroziunea) pe lamela de cupru, petrecută timp de 3 ore la 50 oC.

Din camera de ardere a motorului cu gazele arse, în baia de ulei, nimeresc produsele de oxidare ale sulfului SO x , azotului NOx şi hidrogenului H2O, formând acizi minerali H2SO3, H2SO4, HNO3. La utilizarea benzinelor etilate, în baie de ulei, nimereşte şi produsul descompunerii bromurii de etil HBr.

37

În rezultatul proceselor de oxidare ale hidrocarburilor uleiului se formează acizi organici. Aciditatea uleiului, în rezultatul prezenţei acizilor minerali şi acizilor organici este apreciată cu indicele de neutralizare (cifra de aciditate totală TAN), care reprezintă cantitatea de alcalină KOH, exprimată în mg necesară pentru neutralizarea acizilor într-un g de ulei (mgKOH/g).

Pentru neutralizarea acizilor uleiurile sunt aditivate cu aditivi cu caracter alcalin (de exemplu, sulfonaţii). Concentraţia aditivilor respectivi este apreciată cu alcalinitate (cifra de bazicitate totală TBN), exprimată în mgKOH/g.

Pentru neutralizarea acizilor în ulei este necesar ca TBNTAN. În cazul în care diferenţa dintre TBN şi TAN devine nulă, uleiul trebuie să fie înlocuit cu unul proaspăt.

Agresivitatea corozivă a uleiurilor asupra cuzineţilor arborelui cotit poate fi apreciată cu coroziunea pe lamela de plumb. Se determină pierderea specifică a greutăţii lamelei în condiţiile aflării lamelei în ulei timp de 50 ore la temperatura de 140oC. Pierderea greutăţii se exprimă în g/m2. Agresivitatea corozivă a uleiului creşte sensibil în prezenţa apei.

6.3. Stabilitatea la oxidarea termică şi proprietăţile detergenţă-dispersivitate a uleiului

Stabilitatea la oxidare termică caracterizează procesul de oxidare a uleiurilor la temperaturi relativ ridicate. Ca urmare a oxidării uleiului apar următoarele efecte:

creşterea viscozităţii uleiului; formarea unor substanţe solubile în ulei care se pot depune pe suprafaţa pieselor, în special pe coliviile

rulmenţilor agregatelor de transmisie, pe mantaua pistonului, în canalele segmenţilor, formând lacuri dure, blocând segmenţii şi micşorând coeficientul de transferare a căldurii spre exterior;

formarea unor substanţe insolubile, care împreună cu apa emulsionată formează, la temperaturi mai scăzute, mâlul, ce poate înfunda instalaţia de ungere, se depune în baia de ulei pe pereţii carterului;

formarea unor compuşi cu caracter acid, capabili să producă coroziunea pieselor; schimbarea culorii uleiului.Pentru aprecierea stabilităţii la oxidare termică a uleiurilor pentru motoare se determină timpul în minute în care se

formează pelicula de lac în instalaţie specială la temperatura 250 oC sau este determinată creşterea viscozităţii uleiului la încărcarea în motor special Petter W-1.

Indirect, stabilitatea la oxidare a uleiurilor pentru motoare este apreciată cu perioada de inducţie la formarea reziduului într-o instalaţie specială şi exprimată în ore. Pentru aprecierea stabilităţii la oxidare termică a uleiurilor pentru transmisii se determină creşterea, în % a viscozităţii uleiului la temperatura de 100 oC sau 50 oC, şi formarea rezidiului în ester, în %. Uleiul este încercat la temperatura de 140 oC, într-un timp de 20 h.

Cea mai efectivă metodă de sporire a proprietăţilor antioxidare ale uleiurilor este aditivarea cu antioxidanţi (ditiofosfaţii metalelor, fenoli, amine etc.).

Dispersivitatea - capacitatea uleiului de a menţine în suspensie produsele de degradare a uleiului şi de oxidare a combustibilului cu acţionarea împotriva formării oricăror depuneri în motor, cu excepţia calaminei.

Detergenţa - capacitatea uleiului de a împiedica alipirea impurităţilor la suprafaţa pieselor şi este apreciată în note de merit, de la 0 (cea mai joasă), conform unor scări speciale de diverse culori cu care sunt comparate depunerile pe mantaua pistonului (fig. 6.4), care a funcţionat timp de 2 ore într-un monobloc, rotit de un motor electric.

Fig. 6.4. Aprecierea detergenţii uleiului

Detergenţa–dispersivitatea este conferită uleiurilor de aditivi speciali: cu cenuşă – sulfonaţi, fenolaţi, saliţilaţi de bariu, calciu, magneziu şi fără cenuşă – compuşi pur organici fără metale (sucţinimide, sopolimeri etc.).

Aditivarea uleiurilor cu detergenţi–dispersanţi protejează piesele motorului de la depuneri de mâl şi lacuri.Detergenţii, care conţin aditivi metalici sporesc conţinutul de cenuşă, la arderea uleiului în camera de ardere a

motorului, ceea ce provoacă formarea depunerilor de cenuşă şi, ca rezultat, scurtcircuirea electrozilor bujiilor, apariţia preaprinderilor, uzurii abrazive a cilindrilor etc. De aceea concentraţia detergenţilor cu aditivi metalici este limitată.

38

6.4. Proprietăţile de ungere ale uleiurilor (caracteristici tribologice)

Proprietăţile de ungere este o denumire generală a mai multora proprietăţi – antifricţie, antiuzură şi antigripare. Proprietăţile antifricţie caracterizează capacitatea uleiului de a micşora pierderile mecanice în procesele de frecare

ale pieselor şi sunt apreciate cu coeficientul de frecare. Pentru a îmbunătăţi proprietăţile antifricţie, uleiurile sunt aditivate cu modificări de frecare (disulfură de molibden, ditiofosfaţi de molibden, boraţi, compuşi cu grafit etc.).

Proprietăţile antiuzură sunt asigurate de onctuozitate – capacitatea uleiului de a forma pe suprafaţa piesei metalice cu care vine în contact, a unei pelicule adsorbente foarte persistente.

Moleculele polare ale uleiului în procesul de mişcare haotică nimeresc în câmpul electric al suprafeţei metalice de frecare şi formează un strat de adsorbţie orientat (fig. 6.5).

Fig. 6.5. Formarea peliculei adsorbente orientate la suprafaţa de frecare

Sarcinile de acelaşi semn provoacă cu efectul electrostatic de pană. Substanţele cu proprietăţi polare , care oferă o mai bună onctuozitate sunt gumele, asfaltenele, compuşii cu sulf, acizii organici cu masă moleculară mare.

Proprietăţile antiuzură ale uleiului sunt apreciate cu indicele de uzură şi sarcina critică. Indicatorii respectivi sunt determinaţi cu maşina de frecare cu patru bile (fig. 6.6), cufundate în uleiul testat 3: trei bile 1, amplasate în planul orizontal şi o bilă fixată în arborele rotitor 2 al instalaţiei.

Fig. 6.6. Maşina de frecare cu patru bile1 – bile fixă; 2 – arbore rotitor; 3 - ulei testat

Indicele de uzură (Du) reprezintă valoarea medie aritmetică a diametrelor petelor de uzură ale bilelor în plan orizontal, în mm în condiţiile de sarcină axială, temperatură şi duratei încercării stabilite.

Sarcina critică (Pk) reprezintă sarcina minimă, în N, la care diametrele petelor de uzură cresc brusc.Proprietăţile antigripare – capacitatea uleiului de a forma la suprafaţa piesei metalice a unei pelicule chemosorbente

(fig. 6.7)Prezenţa în ulei a compuşilor cu sulf, clor şi fosfor formează la

suprafaţa metalelor pelicule chimice stabile de sulfuri, cloruri şi de fosfaţi, care fiind mai maleabile la temperaturi înalte previn sudarea proeminenţilor şi, respectiv, griparea suprafeţelor de contact.

Proprietăţile antigripare ale uleiurilor sunt apreciate cu indicatorii: sarcina de sudare şi indicele de gripare.

Sarcina de sudare (Ps) – sarcina minimă, în N, la care are loc oprirea automată a maşinii de frecare cu patru bile ca rezultat al sudării bilelor.

Indicele de gripare (Ig) – raportul mediu dintre valorile sarcinilor axiale şi uzura relativă a bilelor la sarcini înainte de sudare. Indicele de gripare caracterizează eficienţa proprietăţilor antigripare în intervalul între sarcina critică şi sarcina de sudare.

39

Fig. 6.7. Suprafeţele de contact ale pieselor unse

1 – pelicula absorbentă;2 – pelicula chemosorbentă

Tabelul 6.5. Proprietăţile de ungere ale uleiurilor de transmisie

Denumirea Valoarea caracteristicilor

TSz-9ghip TM5-12 TSp-15K TAD-17IIndice de gripare, min 50 58 55 58Sarcina de sudare, N, min 3283 3480 3479 3687

Indice de uzură la 20 oC, sarcina axială 392 N şi durata încercării 1,0 h, mm, max

0,90 0,50 0,50 0,40

Sarcina critică, N, min 1235 - - -

6.5. Caracteristici antispumante ale uleiurilor

Saturaţia uleiului cu gaze se numeşte aeraţie. Aeraţia cauzează spumarea uleiului. Spumarea uleiului aduce la: micşorarea pompabilităţii; agravarea proprietăţilor de ungere; oxidarea intensă a uleiului datorită creşterii suprafeţei de contact dintre aer şi ulei; sporirea agresivităţii corozive a uleiului.Spumarea uleiului se intensifică cu creşterea conţinutului gumelor şi apei în ulei.Aptitudinea uleiului de formare a spumei este apreciată prin metoda de suflare a unui volum de aer prin ulei cu viteza

stabilită şi determinarea ulterioară a volumului de spumă formată, în cm3, la diferite temperaturi, indicate în standarde.Pentru a preveni spumarea, uleiurile sunt aditivate cu polisiloxane (silicoane). Efectul negativ de la prezenţa

silicoanelor în ulei este înrăutăţirea onctuozităţii cu formarea în camera de ardere a SiO2, care este abraziv.

6.6. Proprietăţile de dezemulsionare ale uleiurilor

Apa în ulei formează emulsie, care reprezintă un amestec dispersat în formă de picături de apă foarte mici. Emulsia înrăutăţeşte proprietăţile de ungere ale uleiului, intensifică coroziunea metalelor, distruge aditivii cu formarea depunerilor onctuoase, care îmbâcsesc filtrele şi canalele de ulei. Emulsionarea uleiului se intensifică în prezenţa gumelor, particulelor de carbon, sărurilor acizilor organici.

Capacitatea uleiului de a fi separat din emulsie este apreciată cu cifra de deemulgare – timpul marcat, în minute, în care din emulsie ulei-apă, formată în condiţiile strict determinate, are loc separarea uleiului în cantitate stabilită. Pentru distrugerea emulsiilor sunt utilizaţi dezemulsionatori, de exemplu soluţie de gudron acid neutralizat.

6.7. Stabilitatea fizică a uleiului Stabilitatea fizică a uleiului reprezintă capacitatea uleiului de aşi menţine neschimbată compoziţia fracţionată,

inclusiv, în procesul de lucru în mecanisme, la temperaturi ridicate. În rezultatul vaporizării fracţiunilor uşoare creşte viscozitatea uleiului şi capacitatea de a forma depuneri. Cea mai joasă volatilitate şi, respectiv, stabilitate fizică posedă uleiurile sintetice (fig. 6.8)

Stabilitatea fizică a uleiului, indirect, este apreciată de punctul de inflamare – temperatură minimă la care uleiul încălzit în instalaţia standard (fig. 6.9) degajează o cantitate de vapori necesară pentru formarea cu aerul un amestec, care

se aprinde brusc de la flacără deschisă. Cu cât mai înalt este punctul de inflamare, cu atât mai înaltă este stabilitatea fizică a uleiului.

Punctul de inflamare, la fel caracterizează pericolul de inflamabilitate al uleiului şi, indirect, prezenţa combustibilului în el. Existenţa combustibilului în ulei se manifestă pe trei căi:

scăderea viscozităţii uleiului; scăderea punctului de inflamare; creşterea nivelului uleiului în baia de ulei.

6.8. Compatibilitatea uleiului cu garniturile de etanşare

Compatibilitatea uleiului este apreciată prin cufundarea materialelor garniturilor în ulei la temperatura de lucru şi analizarea modificărilor intervenite prin umflarea sau dizolvarea locală. În standarde este normată creşterea volumului în rezultatul umflării, %.

6.9 Caracteristicile prezenţei aditivelor în ulei

40

Fig. 6.8. Volatilitatea uleiurilor în dependenţă de originea bazei şi de

temperatură1, 2 – uleiuri minerale; 3, 4 – uleiuri sintetice în

bază de esteri

Fig. 6.9. Instalaţie pentru

determinarea punctului de

inflamare

Cifra de bazicitate totală (alcalinitatea) indirect caracterizează concentraţia aditivelor cu caracter alcalin pentru neutralizarea acizilor în ulei şi este exprimată în mg KOH/1g.

Cenuşa – cantitatea de impurităţi neorganice (reziduu cărbunos) rămase după arderea probei de ulei, în % raportată la masa uleiului. Determinarea cenuşii sulfurate se efectuează prin prelucrarea dublă a reziduului cărbunos cu acid sulfuros H2SO4, ulterior uscat la temperaturi stabilite.

Cenuşa caracterizează concentraţia aditivilor metaloorganici în ulei şi posibilitatea formării depunerilor. Conţinutul elementelor activi Ca, Ba, P, Zn, Cl, S caracterizează concentraţia şi componenţa aditivelor în ulei,

exprimată în %, care pot fi determinate prin analiza spectrală. Analiza spectrală mai poate servi: la determinarea acumulării în ulei a produselor uzării pieselor de frecare – Fe, Pb, Cu, Al etc.; la determinarea în ulei a produselor de impurificare din exterior Si, K etc. Cu ajutorul analizei spectrale pot fi determinate concomitent, la o singură încercare, până la 28 de elemente, ca bază servind proprietăţile fiecărui element de a forma o linie individuală de absorbţie, care ocupă o anumită poziţie în spectru. Cantitativ, conţinutul de elemente se determină prin compararea intensităţii înnegririi liniilor spectrale ale elementelor din proba de ulei încercat cu liniile respective ale probelor etalon.

Pentru uleiurile proaspete este normată culoarea în unităţi ŢNT. În instalaţie standard (fig. 6.10) culoarea uleiului încercat este comparată vizual cu diferite filtre de lumină colorate. Fiecare filtru are număr respectiv care corespunde unităţii respective ŢNT.

7. ULEIURI PENTRU MOTOARE, TRANSMISII ŞI ULEIURI HIDRAULICE

41

Fig. 6.10. Calorimetru pentru determinarea culorii uleiului

7.1. Particularităţile condiţiilor de lucru ale uleiurilor pentru autovehicule

Uleiurile pentru motoarele auto lucrează în condiţii extrem de dificile. Alţi lubrifianţi – uleiurile de transmisie şi unsorile consistente, utilizate în automobile, îşi îndeplinesc funcţiile în condiţii relativ mai uşoare, modificându-şi proprietăţile în măsură mai mică.

Uleiurile de motor permanent sunt supuse unor sarcini termice şi mecanice, destul de înalte, datorită multiplelor cuple, care posedă condiţii de ungere diferite. De exemplu, presiunea în pelicula de ulei dintre suprafaţa cilindrului şi suprafaţa de lucru a segmentului variază brusc în limitele 0,15...0,3 MPa, în zona segmentului de compresie şi în limitele 0,5...1,3 MPa, în zona segmentului de ulei, iar viteza pistonului variază de la 0 până la cca. 15 m/s. În unele împrejurări presiunea în pelicula de ulei poate atinge valoarea de 2,0 MPa. Temperatura filmului de lubrifiant variază în limitele 270...280 C, în canalul segmentului superior de compresie, iar la supraalimentare această temperatură poate ajunge 300...350 C .

În cazul în care cupla "cilindru-segment de piston" este uzată scăpările de gaze sunt mai mari şi, atunci, temperatura poate atinge 450 C la MAS şi 500...700 C la motoarele diesel.

Fusurile şi cuzineţii arborelui cotit lucrează în condiţii grele-la temperaturi ale peliculei de ulei de 150...160 C şi presiuni specifice foarte înalte. Temperatura uleiului din baia de ulei, la astfel de condiţii de funcţionare, nu scade mai jos de 80...100 C.

Concomitent uleiul este reacţionat chimic cu oxigenul în contact cu aerul, este contaminat de gazele de ardere, contaminat de alte gaze şi de combustibilul infiltrat în baia de ulei, datorită pompajului segmenţilor.

În astfel de condiţii „neconfortabile” uleiul trebuie să îndeplinească, pe o durată îndelungată de funcţionare, următoarele funcţii:

formarea unui film stabil (o peliculă) onctuos pe suprafeţele pieselor contactate, excluzând un contact metalic la nivelul microaspirităţior (griparea suprafeţei) şi asigurând reducerea uzurii suprafeţelor;

ermetizarea eficientă a camerei de ardere, excluzând sau reducând la minim scăpările de gaze spre baia de ulei;

eliminarea de căldură, degajată de la arderea combustibilului şi frecărilor dintre piese; răcirea suprafeţelor pieselor;

preîntâmpinarea depunerilor de calamină şi formări de lacuri; preîntâmpinarea procesului de corodare a pieselor; preîntâmpinarea decantărilor; menţinerea depunerilor de pe urma îmbătrânirii şi uzurii în

formă de emulsie stabilă; evacuarea acestor depuneri din zona de frecare; neutralizarea acizilor, formaţi la oxidarea uleiului şi arderea combustibilului.

Pentru îndeplinirea cu succes ale acestor funcţii uleiul de bază este amestecat cu adausuri de compuşi chimici activi, numiţi aditivi. În prezent, uleiurile contemporane conţin până la 15...20 % de compuşi chimici.

Una din particularităţile condiţiilor de funcţionare a uleiurilor de transmisie (faţă de uleiurile de motor) constă în durata de timp mai mică în contact cu suprafeţele încălzite la temperaturi înalte şi, respectiv, mai puţin sunt oxigenate. Temperaturile de lucru ale uleiurilor de transmisie se află în limitele 80…100 C, în unele cazuri, pentru condiţiile grele de lucru, pot ajunge până la 125…140 C. De obicei această temperatură este fixată în volum, iar în zonele de contact a dinţilor roţilor dinţate temperatura poate depăşi 250 C. În acest caz hidrocarburile uleiului sunt supuse, în afară de oxidare, degradării termice.

Alte particularităţi ale condiţiilor de funcţionare constau în aceea că uleiurile de transmisie lucrează cu sarcini specifice şi viteze de alunecare foarte înalte ale pieselor cuplelor de frecare. De exemplu, presiunile specifice în zona contactului dintre dinţii roţilor dinţate pot atinge 200…600 MPa, în angrenaje spiralo-conice – 1000…2000 MPa, iar cele mai încărcate sunt angrenajele hipoide până la 4000 MPa. În aceste condiţii de sarcină vitezele relative de alunecare pot atinge 5…10 m/s. Ţinând cont de aceste particularităţi, uleiurile de transmisie trebuie să posede proprietăţi înalte antiuzură şi antigripare.

42

Satisfacerea acestor cerinţe este asigurată de pelicula de ulei cu o viscozitate optimă şi un conţinut de compuşi pe bază de bitum, aditivi eficienţi cu conţinut de sulf, clor şi fosfor; introducerea în unele uleiuri petroliere a uleiurilor vegetale.

Nu se recomandă utilizarea, în calitate de uleiuri de transmisie, uleiurile de motor, care posedă viscozitate mai mică şi proprietăţi antiuzură şi antigripare mai joase.

Uleiurile de transmisie lucrează în limite largi de temperaturi (de la temperaturi negative până la +80…+140 C), de aceea uleiurile trebuie să posede caracteristici înalte viscozitate-temperatură.

Valorile maxime ale viscozităţii dinamice ale uleiurilor de transmisie, pentru ca automobilul să poată accelera fără încălzirea prealabilă a uleiului din agregate, trebuie să fie 350…450 Pa·s, în angrenajele spiralo-conice şi 500…600 Pa·s pentru angrenajele hipoide.

Funcţia de bază a uleiurilor hidraulice constă în transmiterea energiei mecanice de la sursa de iniţiere spre locul de utilizare, prin asigurarea variaţiei valorilor sau direcţionarea forţei hidraulice.

Modificările permanente constructive asupra mecanismelor de acţionare hidraulică sunt efectuate, ţinând cont de următoarele tendinţe:

creşterea presiunii de lucru a fluidelor hidraulice şi, legată de acest fenomen, extinderea limitelor superioare termice de exploatare a fluidelor; reducerea greutăţii mecanismului sau creşterea puterii specifice în raport cu greutatea mecanismului, ceea ce va spori mai intensiv exploatarea fluidului; minimizarea jocurilor de lucru dintre piesele contactate, ceea ce va creşte cerinţele către puritatea lichidelor de lucru.

În scopul asigurării acestor tendinţe uleiurile hidraulice contemporane trebuie: să posede o viscozitate optimă şi caracteristici viscozitate-temperatură bune într-un diapazon

larg de temperaturi; să posede proprietăţi antioxidante înalte şi stabilitate tehnică şi chimică ridicată; să protejeze piesele mecanismului de acţionare hidraulică de corodare; să posede proprietăţi înalte de filtrare; să posede proprietăţi înalte de dezemulsionare şi antispumă; să posede proprietăţi înalte de onctuozitate; să posede proprietăţi compatibile cu materialele presetupelor.

7.2. Clasificările moderne ale uleiurilor pentru motoare

Clasificarea SAE J 300 (Society of Automotive Engineers) clasifică uleiurile conform clasificărilor de viscozitate convenţională Saybolt în trei grupe (fig. 7.1)

Fig. 7.1. Clasificarea uleiurilor SAEValorile viscozităţii în dependenţă de clasa de viscozitate sunt prezentate în tab. 6.1.Uleiul multigrad reprezintă uleiul care satisface cerinţele mai multor clase de viscozitate. De

exemplu, un ulei 10W-40 va asigura o pornire la rece similară unui ulei din clasa 10W şi se comportă la temperaturi ridicate ca un ulei din clasa 40.

Pentru determinarea limitelor de temperaturi ale aerului, la care este recomandată utilizarea uleiului de clasa respectivă, poate fi utilizată aşa numită regula „de minus 35”, de exemplu: uleiul SAE 10W-40 este destinat în următorul interval de temperaturi, în ºC ale aerului (-25: ( 10 – 35) … +40). Mai precise sunt recomandările firmelor – producătoare ale automobilelor.

43

Clasificarea API (American Petrolium Institute) clasifică uleiurile conform nivelului de performanţă şi domeniilor de utilizare. Conform acestei clasificări uleiurile pentru motoare sunt divizate în patru grupe:

API S urmată de o literă – uleiuri pentru motoare cu aprindere prin scânteie MAS în patru tipuri (S – spark, service);

API C urmată de o literă – uleiuri pentru motoare Diesel MAC (C - compression); API T urmată de o literă – uleiuri pentru MAS în doi timpi; API EC urmată de o cifră romană - uleiuri cu componente de economicitate.

Categoria EC (cu componente de economicitate – modificatori de frecare): API EC I – economicitatea combustibilului în comparaţie cu ulei etalon nu mai puţin de 1,3%; API EC II – idem nu mai puţin de 2,7%;

API EC III – idem nu mai puţin de 3%.

Clasificarea uleiurilor pentru motor conform API este dată în tab. 7.1.

Tabelul 7.1. Clasificarea uleiurilor pentru motoare conform APIClasa uleiului conform

APIAnul implementării

Tipul şi regimurile de funcţionare a motorului

Notă

1 2 3 4Categoria S* - pentru MAS în 4 timpi

API SC 1964

Motoare pentru autoturisme şi autocamioane cu solicitări moderate şi

uşor ridicate

API SD 1968Motoare pentru autovehicule cu

funcţionarea în condiţii relativ grele

API SE 1972Motoare pentru autoturisme cu

funcţionarea în condiţii grele, motoare forţate

API SF 1980Motoare supraforţate cu funcţionarea în

condiţii greleEste permisă utilizarea

benzinei cu TEP

API SG** 1989 La felBenzină fără TEP

şi cu oxigenaţiAPI SH** 1992 La felAPI SJ** 1996 Motoare moderneAPI SL** 2001 La felAPI SM** 2004 La fel

Categoria T* - pentru MAS în 2 timpi

API TAMotoare pentru motorete şi cositoare de

gazon

API TBMotoare cu putere mică pentru

motociclete

API TC**Motoare cu turaţii înalte pentru motorete şi cositoare de gazon

API TD** Motoare suspendate pentru bărci

Categoria C* - pentru MAC în 4 timpi

API CC 1961Motoare cu funcţionarea în condiţii

moderate

Continuare Tabelului 7.1.

44

1 2 3 4

API CD 1965 Motoare fără şi cu supraalimentare Poate fi utilizată motorină cu conţinut ridicat de sulf

API CE 1987Motoare supraforţate fără şi cu

supraalimentare

API CF-4** 1990Motoare supraforţate cu turaţii înalte cu supraalimentare pentru autocamioane

Corespund cerinţelor ridicate privind toxicitatea gazelor de

ardere

API CG-4** 1995Motoare suprasolicitate cu turaţii înalte

pentru autocamioane Combustibil cu conţinut de

sulf până la 0,05%

API CH-4** 1999Motoare suprasolicitate cu turaţii înalte

pentru autocamioane magistraleCorespund cerinţelor Euro II

API CI-4** API CI-4 plus**

20022004

Motoare cu recircularea gazelor de eşapament EGR

API CJ-4** 2007 Motoare moderneCategoria C* - MAC în 2 timpi

API CD-II 1987 Motoare moderat solicitate Asigură uzura minimă

API CF-2** 1994 Motoare suprasolicitateAsigură uzura şi formarea

lac minimală

* Cu cât literele care urmează după S,T şi C sunt mai avansate în alfabet, cu atât nivelul de performanţă al uleiului este mai ridicat ** Categoriile în vigoare

Clasificarea JASO (Japanes Automotive Standards Organization) clasifică uleiurile conform nivelului de performanţă şi domeniilor de utilizare în trei grupe:

JASO DX urmată de o cifră – uleiuri pentru MAC suprasolicitate în 4 timpi; JASO M urmată de o literă – uleiuri destinate MAS în 4 timpi pentru motociclete; JASO F urmată de o literă – uleiuri pentru MAS în 2 timpi.Clasificarea uleiurilor pentru motor conform JASO este prezentată în tab. 7.2.

Tabelul 7.2. Clasificarea JASOClasa JASO Caracteristica uleiului Notă

Categoria DX – pentru MAC în 4 timpi

JASO DX-1 Ulei de calitate înaltă pentru MAC suprasolicitateInclude proceduri de încercare SUA, Europa şi Japonia

Categoria F – pentru MAS în 2 timpiJASO FA Proprietăţi de exploatare de nivel mai micJASO FB Proprietăţi de exploatare de nivel mediuJASO FC Proprietăţi de exploatare de nivel înalt

Categoria M– pentru MAS în 4 timpi pentru motocicleteJASO MA Ulei cu coeficient de frecare ridicatJASO MB Ulei cu coeficient mai mic de frecare

Clasificarea IL SAC (SUA şi Japonia)Clasificarea IL SAC clasifică uleiurile pentru MAS în patru timpi ale autoturismelor (tab. 7.3).

45

Tabelul 7.3. Corespunderea clasificărilor IL SAC şi APIClasa în conformitate cu

IL SACClasa în conformitate cu

APIClasa în conformitate cu

IL SACClasa în conformitate

cu API

GF 1 SH GF 3 SLGF 2 SJ GF 4 SM

Clasificarea europeană ACEA (Association des Constructeurs Eropeens of Automotive)Europa produce motoare, care diferă de cele americane prin: forţare şi turaţii mai înalte; masa motoarelor mai mică; puterea specifică mai înaltă; volumul uleiului la o unitate de putere mai mic.

Clasificarea ACEA a fost implementată în anul 1996 şi modificată în anii 1998, 1999, 2002 şi 2004.În conformitate cu ACEA – 2004 uleiurile pentru motor sunt clasificate, conform destinaţiei, în 3

grupe: ACEA A/B – uleiuri pentru MAS (litera A) şi MAC (litera B) a autoturismelor şi camioanelor

de tonaj mic; ACEA C – uleiurile pentru motoare cu neutralizarea gazelor de eşapament; ACEA E – uleiuri pentru MAC a autocamioanelor şi autobuzelor.Caracteristica uleiurilor în conformitate cu ACEA – 2004 este prezentată în tab. 7.4.

Tabelul 7.4. Clasificarea ACEA - 2004

A/B: Uleiuri pentru motoarele cu benzină şi diesel ale autoturismelor

A1/B1 Uleiuri, destinate motoarelor cu benzină (A) şi diesel (B) ale autoturismelor, furgonetelor, care permit utilizarea uleiurilor cu viscozitate joasă (2,6 – 3,5 MPas) la temperaturi şi viteze de alunecare relativă înalte

A3/B3 Uleiuri cu proprietăţi înalte stabile, destinate motoarelor cu capacitate mare cu benzină (A) şi diesel (B) ale autoturismelor, furgonetelor şi, care la propunerile producătorului pot avea un interval mai îndelungat de schimb, un an întreg de folosire a uleiurilor cu viscozitate joasă, utilizat în regimuri grele de exploatare dacă este determinat de producătorul motorului

A3/B4 Uleiuri cu proprietăţi înalte stabile, destinate motoarelor cu capacitate mare cu benzină (A) şi diesel (B) ale autoturismelor, furgonetelor cu injectare directă de combustibil şi, care se impun condiţiilor din categoria B3

A5/B5 Uleiuri cu proprietăţi înalte stabile, destinate motoarelor cu capacitate mare cu benzină (A) şi diesel (B) ale autoturismelor, furgonetelor, cu un interval mai îndelungat de schimb, cu posibilitatea de a utiliza uleiuri cu viscozitate joasă (2,6 – 3,5 MPas), la temperaturi şi viteze înalte de alunecare.

C: Uleiuri compatibile cu neutralizatoarecatalitice de gaze

C1 Uleiuri cu proprietăţi înalte stabile, destinate motoarelor cu capacitate mare cu benzină (A) şi diesel (B) ale autoturismelor, furgonetelor echipate cu DPF (Filtru pentru Particule motor Diesel, Diesel Particuler Filter) şi TWC (Three Way Catalyst, Triplu Neutralizator Catalist), care admit utilizarea uleiurilor cu viscozitate joasă, mai mare de 2,9 MPa·s , la temperaturi şi viteze relative înalte. Asigură o resursă mai mare a catalizatorului TWC şi a filtrului DPF şi o economicitate de combustibil.

C2 Uleiuri cu proprietăţi înalte stabile, destinate motoarelor cu capacitate mare cu benzină (A) şi diesel (B) ale autoturismelor, furgonetelor echipate cu DPF şi HTWC, care admit utilizarea uleiurilor cu viscozitate joasă, mai mare de 2,9 MPa·s, la temperaturi şi viteze relative înalte. Asigură o resursă mai mare a catalizatorului TWC şi a filtrului DPF şi o economicitate de combustibil.

C3 Uleiuri cu proprietăţi înalte stabile, destinate motoarelor cu capacitate mare cu benzină (A) şi diesel (B) ale autoturismelor, furgonetelor echipate cu DPF şi TWC. Asigură o resursă mai mare a catalizatorului TWC şi a filtrului DPF şi o economicitate de combustibil.

E: Uleiuri pentru motoarele puternice ale autocamioanelor şi autobuzelor

46

E2

Uleiuri destinate motoarelor Diesel pentru autocamioane, fără supraalimentare, care lucrează în regimuri medii şi grele, cu interval normal de schimbare. Uleiuri ale categoriei SHPD (SuperHigh Performans Diesel), corespund cerinţelor MB 228.1, MAN 271.

E4

Uleiuri cu proprietăţi înalte stabile, care asigură o curăţare mare a pistoanelor, reduc efectiv uzura şi împiedică creşterea viscozităţii la contaminarea cu funigine, sunt stabile la îmbătrânire. Sunt recomandate motoarelor Diesel, care corespund cerinţelor EURO I, EURO II şi EURO III şi lucrează în condiţii foarte grele. Asigură o periodicitate mai îndelungată de schimb conform recomandaţiilor producătorului. Pot fi folosite în motoarele fără filtru de particule (DPF), în motoare cu recircularea gazelor(EGR) şi în motoare, echipate cu catalizator selectiv a gazelor MOx (SCR NOx reduction system). Corespund cerinţelor MB 228.5, MAN M3277.

E6

Uleiuri cu proprietăţi înalte stabile, care asigură o curăţare mare a pistoanelor, reduc efectiv uzura şi împiedică creşterea viscozităţii la contaminarea cu funigine, sunt stabile la îmbătrânire. Sunt recomandate motoarelor Diesel, care corespund cerinţelor EURO I, EURO II şi EURO III, EURO IV şi lucrează în condiţii foarte grele. Asigură o periodicitate mai îndelungată de schimb conform recomandaţiilor producătorului. Pot fi folosite în motoarele cu şi fără filtru de particule (DPF), în motoare echipate cu catalizator selectiv a gazelor (SCR NOx reduction system). Mai ales satisfac cerinţele motoarelor echipate cu filtru de particule şi care funcţionează cu combustibil cu conţinut de sulf puţin (max 50 ppm.)

E7

Uleiuri cu proprietăţi înalte stabile, care asigură o curăţare ipecabilă a pistoanelor, anticipează lustruirea (griparea) cilindrilor, uzarea şi depunerile pe turbocompresor; reduce creşterea viscozităţii la contaminarea cu funigine; sunt stabile la îmbătrânire. Sunt recomandate motoarelor Diesel, care corespund cerinţelor EURO I, EURO II şi EURO III, care lucrează în condiţii foarte grele. Asigură o periodicitate mai îndelungată de schimb conform recomandaţiilor producătorului. Pot fi folosite în motoarele fără filtru de particule (DPF), în motoare cu recircularea gazelor(EGR)n şi în motoare, echipate cu catalizator selectiv a gazelor NOx (SCR NOx reduction system).

Pe viitor poate fi adăugată o clasă pentru motoarele cu combustibil gazos, care necesită proprietăţi specifice.

Până la 1996 a fost utilizată clasificarea europeană CCMC (Committe Constructeurs Market Communication). În conformitate cu CCMC uleiurile pentru motor sunt clasificate în 3 grupe, conform destinaţiei şi nivelului de performanţă:

CCMC G urmată de o cifră (G1, G2, G3, G4, G5) – uleiuri pentru MAS în patru timpi; CCMC D urmată de o cifră (D1, D2, D3, D4, D5) – uleiuri pentru MAC ale autocamioanelor şi

autobuzelor; CCMC PD urmată de o cifră (PD1, PD2) – uleiuri MAC ale autoturismelor.Cu cât cifrele care urmează după G, D şi PD sunt mai mari, cu atât nivelul de performanţă al

uleiului este mai ridicat.

Tabelul 7.5. Dinamica clasificării ACEA

47

ACEA - 1996 ACEA - 1998 ACEA - 1999 ACEA - 2002 ACEA - 2004

A1 – 96A2 – 96A3 – 96

--

A1 – 98A2 – 96 ediţ. 2

A3 – 98

-

A1 – 98A2 – 96 ediţ. 2

A3 – 98--

A1 – 02A2 – 96 ediţ. 3

A3 – 02RezervatA5 - 02

-----

B1 – 96B2 – 96B3 – 96

--

B1 – 98B2 – 98B3 – 98B4 - 98

-

B1 – 98B2 – 98B3 – 98B4 - 98

-

B1 – 02B2 – 98 ediţ. 2B3 – 98 ediţ. 2

B4 - 02B5 - 02

-----

-----

-----

-----

-----

A1/B1 – 04A3/B3 – 04A3/B4 – 04A5/B5 - 04

---

---

---

---

C1 – 04C2 – 04C3 - 04

E1 – 96E2 – 96E3 – 96E4 – 96

---

E1 – 96 ediţ. 2E2 – 96 ediţ. 2E3 – 96 ediţ. 2E4 – 96 ediţ. 2

---

-E2 – 96 ediţ. 3E3 – 96 ediţ. 3

-E5 – 99

--

-E2 – 96 ediţ. 4E3 – 96 ediţ. 4

-E5 – 02

--

-E2 – 96 ediţ. 5

-E4 – 99 ediţ. 3

-E6 – 04E7 - 04

Clasificarea internaţională GLOBAL. Clasificarea GLOBAL include cerinţele EMA (Asociaţia companiilor-producătoare de motoare - SUA), JAMA (Asociaţia japoneză a producătorilor de automobile) şi ACEA (Asociaţia europeană a producătorilor de automobile).

În conformitate cu clasificarea GLOBAL uleiurile pentru motor sunt clasificate în 2 grupe, conform destinaţiei şi nivelului de performanţă:

GLOBAL DLD urmată de o cifră (DLD 1, DLD 2, DLD 3) – uleiuri pentru MAC ale autoturismelor şi camioanelor de tonaj mic;

GLOBAL DHD urmată de o cifră (DHD 1, DHD 2) – uleiuri pentru MAC ale autocamioanelor.De exemplu GLOBAL DHD 1 uneşte cerinţele API CH-4, ACEA E5-99 şi JASO DX 1.În sfera militară sunt utilizate clasificările ale SUA MIL-L.MIL-L-46152 este destinată uleiurilor pentru motoarele mijloacelor de transport militare cu MAS şi MAC, care sunt

exploatate în condiţii moderate.MIL-L-2104 este destinată uleiurilor pentru mijloacele de transport militare tactice cu MAC supraalimentate în

cazurile excepţionale pot fi utilizate şi pentru MAS.Variantele moderne ale specificaţiei MIL-L se indică cu adăugarea literei respective, de exemplu MIL-L-2104 D.Clasificarea GOST17479.1-85 Notaţia uleiurilor pentru motoare în conformitate cu GOSTul 17479.1 este prezentată

conform schemei

GOSTul 17479.1 clasifică uleiurile conform claselor de viscozitate cinematică în 3 grupe: uleiuri de vară – 8, 10, 12, 14, 16, 20, 24; uleiuri de iarnă – 3z, 4z, 5z, 6z, 6, 8; uleiuri multigrade – 5z/12, 6z/10, 6z/14 etc.Valorile viscozităţii cinematice în dependenţa de clasă de viscozitate sunt prezentate în tab. 6.1.Clasificarea uleiurilor conform destinaţiei şi nivelului de performanţă este prezentată în tab. 7.6.

Tabelul 7.6. Clasificarea uleiurilor pentru motoare conform domeniului de utilizare

Notaţia în conformitate Domeniul de utilizare recomandat

48

cu GOSTul 17479.1-85grupa subgrupa

A* - Pentru MAS neforţate

B*B1

Pentru MAS (cifra 1) cu forţare uşoară.Corespunde API SC

B2Pentru MAC(cifra 2) cu forţare uşoarăCorespunde API CA

VV1

Pentru MAS cu forţare medieCorespunde API SD

V2Pentru MAC cu forţare medieCorespunde API CB

GG1

Pentru MAS supraforţateCorespunde API SE

G2Pentru MAC supraforţate fără supraalimentare moderată. Corespunde API CC

D

D1Pentru MAS supraforţate care lucrează în condiţiile severe. Corespunde API SF

D2Pentru MAC supraforţate şi cu supraalimentare care lucrează în condiţiile severe sau la utilizarea combustibilului cu conţinut ridicat de sulf. Corespunde API CD

EE1

Pentru MAS supraforţate care lucrează în condiţiile mai severe decât pentru uleiurile grupei D1. Corespunde API SG.

E2Uleiurile posedă o înaltă dispersivitate şi înalte proprietăţi antiuzură. Corespunde API CF-4.

* Uleiurile învechite şi în prezent nu se produc. Notaţia uleiului în conformitate cu GOST 17479.1-85 prevede şi ridicarea informaţiei suplimentare, de exemplu în notaţia M-10-G2(k) litera K indică destinaţia uleiului pentru automobile KamAZ.

Clasificarea asociaţiei inginerilor auto a Rusiei STO AAI 003-98. Clasificarea STO AAI 003-98 clasifică uleiurile conform destinaţiei în două grupe: grupa B pentru MAS şi grupa D pentru MAC:

B1 – uleiuri pentru MAS autocamioane; B2 – uleiuri pentru MAS autoturisme fabricate până la 1996; B3 – uleiuri pentru MAS autoturisme fabricate după 1996; B4 – uleiuri de perspectivă (cu cerinţe ecologice sporite); D1 – pentru MAC autocamioane fără supraalimentare; D2 – pentru MAC autocamioane cu şi fără supraalimentare; D3 – pentru MAC autocamioane cu supraalimentare, care lucrează în condiţii severe şi cu

cerinţe sporite ecologice.

Clasificarea SR – 13464 / 2001 (România). Notaţia uleiurilor pentru motoare în conformitate cu SR – 13464 / 2001 este prezentată conform schemei:

Se disting următoarele clase în conformitate cu destinaţia uleiului: M – ulei pentru MAS în 4 timpi; D – ulei pentru MAC în 4 timpi; MG – ulei pentru motoare cu gaze; M-2t – ulei pentru MAS în 2 timpi; D-2t – ulei pentru MAC în 2 timpi.

Clasificarea uleiurilor după nivelul de performanţă şi domeniile de utilizare:

49

Super 1 – uleiuri pentru MAS cu solicitări medii şi MAC cu solicitări uşoare – corespunde API SD/CB;

Super 2 – uleiuri pentru MAS cu solicitări severe şi MAC cu solicitări medii severe – corespunde API SE/CC;

Super 3 – uleiuri pentru MAS cu solicitări foarte severe şi MAC supraalimentate cu solicitări foarte severe – corespunde API SF/CD;

Super 4 – uleiuri idem super 3 cu proprietăţi de exploatare mai înalte şi cu periodicitatea schimbării mai îndelungate – corespunde API SG/CE;

Super 5 – uleiuri moderne cu proprietăţi de exploatare înalte – corespunde API SH/CF

Clasificările firmelor producătoare de automobile Firmele producătoare de automobile înaintează cerinţe suplimentare faţă de calitatea uleiurilor, numai în cazul exploatării, în conformitate cu cerinţele specificaţilor respective, firmele producătoare de automobile asumă garanţii corespunzătoare.De exemplu: Firma Mercedes-Benz (MB) publică aşa numitele liste ale materialelor lubrifiante testate şi aprobate de firmă:

Buletin 226.0/1: uleiuri mono/multigrade pentru motoare M.A.C. utilizate la autoturisme şi la autocamioane fără supraalimentare;

Buletin 226.5: uleiuri mono/multigrade pentru toate tipurile M.A.C. autocamioane fără supraalimentare cu periodicitate lungă de schimbare;

Buletin 227.5: coincid eu cerinţele indicate în buletin 227.1, însă aceste uleiuri pot fi utilizate şi pentru M.A.S.

Buletin 228.0/1: uleiuri mono/multigrade pentru M.A.C. pentru toate tipurile, inclusiv şi pentru M.A.C. folosit la autocamioane cu supraalimentare.

Buletin 228.2/3: uleiuri mono/multigrade pentru M.A.C. cu periodicitatea mare de schimbare.Firmele Volkswagen (VW); AUDI utilizează specificaţiile 501.1, 500.00,505.00.

Specificaţia 501.01: uleiuri monograd pentru M.A.C. şi M.A.S. fără supraalimentare,Specificaţia 500.00: uleiuri multigrade pentru M.A.C. şi M.A.S. fără supraalimenlare.Specificaţia 505.00: uleiuri multigrade pentru M.A.C. cu supraalimentare.Firma MÂN:Specificaţia MÂN 270: uleiuri monograde.Specificaţia MÂN 271: uleiuri multigrade.Specificaţia MÂN QC13-017: uleiuri de tip SHPD.Firma VOLVO:Specificaţia VOLVO VDS: uleiuri multigrade pentru M.A.C., inclusiv şi pentru motoare

supraalimentate.Specificaţia VOLVO VDS2: uleiuri multigrade pentru M.A.C. de tip SHPD.

7.3. Clasificările moderne ale uleiurilor pentru transmisii cu angrenaje Clasificarea SAE J 306 clasifică uleiurile conform claselor de viscozitate convenţională Saybolt

în trei grupe: uleiuri de iarnă – 70W, 75W, 80W, 85W; uleiuri de vară – 80, 85, 90, 140, 250; uleiuri multigrade – 70W/85; 75W/90; 80W/90 etc.Valorile viscozităţii în dependenţa de clasă de viscozitate sunt prezentate în tab. 6.2.Utilizarea uleiurilor pentru transmisii cu angrenaje în funcţie de condiţiile climaterice este

prezentată în tab. 7.7.

Tabelul 7.7. Recomandările la utilizarea uleiurilor pentru transmisii în dependenţa de condiţiile climaterice

50

Clasa de viscozitate SAE

Temperaturile aerului recomandate

Clasa de viscozitate SAE

Temperaturile aerului recomandate

75w/8075w/9080w/85

minus 40…+35oCminus 40…+35oCminus 26…+35oC

80w/9085w/90

90

minus 26…+35oCminus 12…+45oCminus 10…+40oC

Conform API uleiurile, după nivelul de performanţă şi domeniile de utilizare, se clasifică (tab. 7.8):

Tabelul 7.8. Clasificarea uleiurilor pentru transmisii conform destinaţieiClasa API Destinaţia şi componenţa uleiului

GL-1

Utilizat în punţile motoare cu angrenaj conic, conice-elicoidale sau melcate şi pentru transmisii uşor solicitate. Sunt aditivate cu antioxidanţi, antispumanţi şi antiuzură fără componenţi antigripare. (t*<90oC; P*= 900…1600 MPa)

GL-2Utilizat în transmisii cu angrenaj melcat, care funcţionează în condiţiile GL – 1, dar cu cerinţe mai înalte faţa de proprietăţile de ungere. Aditivate cu aditivi antiuzură. (t<130 oC; P< 2100 MPa)

GL-3

Destinat transmisiilor cu angrenaje conice-elicoidale, funcţionează în condiţii moderate, severe de viteză şi sarcini. Posedă proprietăţi antiuzură şi antigripare mai înalte faţă de GL-2 (t<+150 oC; P< 2500 MPa)

GL-4Destinate pentru angrenaje hipoide din transmisiile autovehiculelor care funcţionează cu viteze mari şi cupluri mici, cu viteze mici şi cupluri mari. Obligatorie este prezenţa aditivilor antigripare cu eficienţă înaltă. (to<+150oC; P< 3000 MPa)

GL-5

Destinat pentru angrenajele hipoide din transmisiile autovehiculelor care funcţionează cu viteze mari şi sarcini de şoc. Necesită conţinerea mare de aditivi antigripare cu sulf şi fosfor. (t<+150 oC; P> 3000 MPa)

GL-6

Destinat pentru angrenajele hipoide din transmisiile autovehiculelor care funcţionează cu viteze ridicate şi sarcini de şoc şi cupluri mari. Necesită conţinerea mai mare de aditivi antigripare cu sulf şi fosfor faţă de uleiurile GL – 5.

MT-1 Destinat pentru agregate suprasolicitate. Echivalent GL-5, însă posedă stabilitatea termică ridicată.

PG-2Destinat pentru transmisii punţilor motoare ale autocamioanelor şi autobuselor de capacitate foarte mare.

*t – temperatura în volum; P – presiunea în contact.

Clasificarea ZF (Zahnradfabric Friedrichshafen) clasifică uleiurile pentru transmisii cu angrenaje, conform destinaţiei:

ZF TE-ML 01 – uleiuri pentru cutii de viteze nesincronizate; ZF TE-ML 02 – uleiuri pentru transmisii mecanice ale autocamioanelor; ZF TE-ML 05 – uleiuri pentru punţile motoare ale tehnicii de teren; ZF TE – ML 06 – uleiuri pentru transmisii şi sisteme hidraulice ale tractoarelor; ZF TE – ML 11 – uleiuri pentru cutiile de viteze ale autoturismelor; ZF TE – ML 12 – uleiuri pentru punţii autoturismelor, autocamioanelor şi autobuzelor; ZF TE – ML 13 – uleiuri pentru agregatele ZF ale mijloacelor de transport NATO.

Clasificarea GOST 17479.2.-85 - uleiuri pentru transmisii cu angrenaje. Notaţia uleiurilor conformitate cu GOST 17479.2 este prezentată conform schemei:

51

GOST 17479.2-85 clasifică uleiurile conform nivelului de performanţă şi domeniilor de utilizare în 6 clase: TM1, TM2, TM3, TM4, TM5 şi TM6, care corespund claselor API, respectiv GL1, GL2 etc.

În conformitate cu GOSTul 17479.2-85 sunt prevăzute următoarele clase de viscozitate cinematică: 9, 12, 18 şi 34. Valorile viscozităţii cinematice ale uleiurilor în dependenţa de clasă de viscozitate sunt prezentate în tab. 6.2

Clasificarea uleiurilor conform GOSTului 23652-85. În conformitate cu GOSTul 23652 sunt prevăzute următoarele tipuri de uleiuri pentru transmisii cu angrenaje: TAP – 15v; TSp – 14 ghip; TSp – 15k; TAD – 17 I; TSzp9. Literele respective în notaţia uleiurilor indică: T – ulei pentru transmisii; A – pentru automobile; S – ulei de rafinare selectivă; P – ulei ce conţine pachet de aditivi; D – ulei cu periodicitatea de schimbare îndelungată; V – ulei produs din ţiţei din regiunea Volgograd; ghip – ulei pentru transmisii hipoide, I – ulei ce conţine aditivi de import; Z – ulei de iarnă.

Cifrele respective în notaţia uleiurilor indică valoarea viscozităţii cinematice a uleiului la 100oC exprimată în mm2/s (cst).

Clasificarea SR – 13464/2001 - uleiuri pentru transmisii cu angrenaje. Notaţia uleiurilor în conformitate cu SR–13464/2001 este prezentată conform schemei:

Nivelul de performanţă EP1 corespunde API GL3; EP2 – API GL 4; EP3 – API GL5; EP4 – API GL6.

Specificaţia militară a USA MIL-L-2105 (MIL-L-2105 A, B, C, D) este destinată uleiurilor pentru transmisii cu angrenaje mijloacelor de transport militare.

7.4. Clasificările moderne ale uleiurilor(fluidelor) pentru transmisii automate (ATF)

Clasificările General Motors (GM). În anul 1949 prima firma a elaborat un lichid special pentru transmisii automate ATF-A, care a fost utilizat la toate cutiile de viteză fabricate în lume. În 1957 specificaţia a fost reexaminată şi a primit denumirea de Type A Suffix A (ATF TASA). În anul 1967 a fost implementată clasificarea Dextron B (GM 6032M), mai târziu Dextron II (GM 6137 M), Dextron II D (GM D 22818), Dextron II E (GME 25367), Dextron III şi Dextron IV. Clasificările Dextron III şi Dextron IV, corespund cerinţelor pentru uleiurile destinate autotransformatorului controlat electronic.

General Motors a implementat clasificarea Allison: C1, C2, C3 şi C4 (Allison – secţia GM pentru fabricarea transmisiilor), care determină cerinţele faţă de uleiurile utilizate în condiţii severe la autocamioane şi tehnica de teren. În prezent, lichidele Allison C1 şi Allison C2, sunt înlocuite cu Dextron II, iar Allison C3 – cu MIL-L-2104 D.

Clasificările Ford. În anul 1959 firma a implementat standardul de firmă M2C33 – A/B, mai târziu M2C33 – D, F (Type F), G (Type G). În anul 1987 au fost implementate clasificările EAPM-2C166-H (Type H) şi Mercon. Uleiurile Mercon sunt compatibile cu GM Dextron II şi Dextron III.

52

Sunt utilizate şi specificaţiile Ford M2C CJ, M2C 166H. Cea mai modernă este specificaţia Ford New Mercon.

Clasificările ZF (Zahnardfabric Ffriedrichshafen). Firma ZF a lansat următoarele clasificări pentru ATF:

ZF TE-ML 03 – uleiuri pentru hidrotransformatoarele maşinilor de lucru; ZF TE-ML 09 – uleiuri pentru cutiile automate; ZF TE-ML 10 – uleiuri pentru mecanisme de tip „Transmatic”; ZF TE – ML 11 – uleiuri pentru cutiile automate; ZF TE – ML 14 – uleiuri pentru cutiile de viteză ale automobilelor comerciale (Ecomat).Mai puţin sunt utilizate clasificările firmelor-producătoare europene şi japoneze: MB 2366,

VOLVO 97335, MAN-339-tip C, Nissan Malic Fluid D.Clasificarea SR-871 (România). În conformitate cu SR–871 uleiurile pentru transmisii automate

se notează cu literele TA, urmate de valoarea medie a viscozităţii cinematice exprimată în mm2/s (cst) la 40oC, de exemplu ulei TA 20.

Clasificarea OST (Rusia). În conformitate cu standardele profesionale (OST) ale Federaţiei Ruse sunt fabricate: ulei A pentru cutiile automate şi ulei MGT pentru cele hidromecanice.

7.5. Clasificările uleiurilor hidraulice

Clasificarea ISO. Notaţia uleiurilor în conformitate cu ISO este prezentată conform schemei:

În conformitate cu ISO 6074/7, pentru uleiurile hidraulice, sunt prevăzute următoarele clase de viscozitate:VG 2, 3, 5, 7, 10, 15, 22, 32, 46, 68, 100, 150, 220, 320, 460, 680, 1000 şi 1500.

Valorile viscozităţii cinematice la 40oC, în dependenţa de clasă de viscozitate, sunt prezentate în tab. 6.3. Clasele uleiurilor, conform nivelului de performanţă şi domeniilor de utilizare, sunt date în tab. 7.9.

Tabelul 7.9. Clasificarea uleiurilor hidraulice după destinaţie

Clasa de destinaţie

Clasa de viscozitate ISO VG

Destinaţia uleiului. Componenţa

HH10, 15, 22, 32, 46, 68,

100, 150

Destinat pentru sistemele hidraulice, care funcţionează la presiuni < 15 MPa şi la temperaturi < 80oC. Uleiurile nu sunt aditivate

HL10,15,22,32,46,68,100,

150

Destinat sistemelor hidraulice cu diferite tipuri de pompe care funcţionează la presiuni < 25 MPa şi la temperaturi < 90 ºC. Sunt aditivate cu antioxidanţi şi anticoroziune

HM10, 15, 22, 32, 46, 68,

100, 150

Condiţii corespunzător sistemelor hidraulice cu diferite tipuri de pompe care funcţionează la presiuni > 25 MPa şi la temperaturi > 90 oC. Sunt aditivate cu antioxidenaţi, anticoroziune şi antiuzură. Uleiurile sunt bine rafinate

HV 15, 22, 32, 46, 68, 100Idem HM îngroşate cu aditivi anticongelanţi (depresanţi)

Clasificarea GOSTului 17479.3.-85 Notaţia uleiurilor hidraulice în conformitate cu GOSTul 17479.3 este prezentată conform schemei

53

Sunt prevăzute următoarele clase de viscozitate ale uleiurilor hidraulice pentru autovehicule: 5, 7, 10, 15, 22, 32, 46, 68, 100 şi 150 care corespund claselor respective ISO VG.

. Tabelul 7.10. Corespunderea claselor de destinaţie

conform GOSTului 17479.3 şi ISO 6074/7

Clasă de destinaţie GOST 17479.3-85

A B VV,

cu agenţi de îngroşare

Clasă de destinaţie ISO 60 74/7

HH HL HM HV

Clasificarea SR-871 (România). În conformitate cu SR-871, pentru notaţia uleiurilor hidraulice, pe primul loc este indicată litera H (hidraulic), urmată de valoarea viscozităţii cinematice la 40 oC exprimată în mm2/s (cSt). Literele EP indică funcţionarea uleiului la extrem presiunii.

Clasificarea ZF. Firma ZF a lansat următoarele clasificări pentru ZF: ZF TE-ML 08 – uleiuri pentru mecanismele de direcţie fără amplificator hidraulic; ZF TE-ML 09 – uleiuri pentru mecanismele de direcţie cu amplificator hidraulic; ZF TE-ML 07 – uleiuri destinate acţionărilor auxiliare hidraulice şi mecanice inclusiv pentru

maşini în construcţii.

7.6. Degradarea uleiurilor

În procesul îndeplinirii funcţiilor de serviciu, în rezultatul acţiunii factorilor interni şi externi (fig. 7.2), are loc modificarea structurii şi compoziţiei uleiului. Procesul de modificare a caracteristicilor fizico-chimice ale uleiului, în perioada de depozitare şi funcţionare a mecanismelor a primit denumirea degradarea uleiului.

Fig. 7.2. Factorii de degradare a uleiurilor

În rezultatul oxidării şi polimerizării hidrocarburilor uleiului are loc formarea acizilor organici, gumelor, asfaltenelor, carbenelor şi carboidelor, care provoacă creşterea viscozităţii şi intensifică procesele de coroziune şi de formare a depunerilor în mecanisme. În rezultatul vaporizării se micşorează volumul uleiului în baia de ulei şi se schimbă compoziţia fracţionată a uleiului.

În baia de ulei pătrund gazele arse din camera de ardere a motorului, care conţin oxizi de sulf şi de azot, apă, particule de carbon şi produse de oxidare parţială a combustibilului. Oxizii de sulf şi de azot formează cu apa acizii H2SO4, HnNOx, care provoacă coroziunea pieselor. Produsele de oxidare parţială a combustibilului participă la formarea depunerilor, particulele de carbon provoacă uzura pieselor.

Degradarea lubrifianţilor în serviciu are loc şi în rezultatul contaminării cu produsele de altă natură: pulbere, produse de uzură ale pieselor, apa absorbită din aerul umed, apa din sistemul de răcire al motorului, combustibil nevaporizat din camera de ardere a motorului.

Pulberile şi produsele de uzură provoacă uzura intensivă a pieselor contactate, participă la formarea depunerilor şi la îmbâcsirea filtrelor sistemului de ungere. Apa provoacă coroziunea pieselor, fenomenul de hidroliză – descompunerea în

54

prezenţa apei a anumitor tipuri de aditivi, deemulsionează uleiul şi îmbâcseşte filtrele sistemului de ungere. Aditivii din ulei au o perioadă de acţiune limitată – are loc reducerea eficienţei aditivilor ca rezultat al reacţiilor chimice şi reducerea fizică a lor în rezultatul filtrării uleiului. Procesul de degradare al uleiurilor este progresiv, cu atât mai intens, cu cât condiţiile de serviciu sunt mai severe.

Firmele-producătoare de automobile stabilesc periodicitatea schimbării uleiurilor degradate în dependenţă de nivelul de performanţă al uleiului şi în dependenţă de condiţiile de exploatare ale automobilelor fără a lua în considerare starea reală a uleiului la momentul schimbării. Mai eficientă, din punct de vedere economic şi tehnic, va fi schimbarea uleiului în funcţie de calitatea reală a lui, determinând caracteristicile fizico-chimice:

variaţia viscozităţii la 50oC sau la 100 oC, %; indice de viscozitate, min; conţinut de apă, %, max.; contaminarea cu produsele insolubile, % (pentanul precipită produsele de oxidare şi particulele solide benzenul-

separarea numai particulelor solide); conţinut de combustibil, %, max; punct de inflamabilitate, oC, min; creşterea cifrei de aciditate totale CAT, mg KOH/g, max.; scăderea cifrei de bazicitate totale CBT, mg KOH/g, min; conţinutul elementelor activi Ca, Ba, Zn, Cl, % min.Limitele admisibile ale valorilor caracteristicilor fizico-chimice pot fi stabilite de firme-producătoare de autovehicule.

8. UNSORI CONSISTENTE (PLASTICE)

8.1. Proprietăţile fizico-chimice şi de exploatare ale unsorilor

55

La selectarea unsorii trebuie de ţinut cont de proprietăţile de exploatare: limita de rezistenţă, viscozitate, punctul de picurare, stabilitate fizico-chimică şi mecanică, proprietăţile de protecţie şi anticorozive etc.

Limita de rezistenţă reprezintă presiunea minimă, la care unsoarea începe să curgă, pentru mişcarea straturilor structurale. Limita de rezistenţă caracterizează rezistenţa unsorilor de a curge prin neetanşările angrenajelor, de a pătrunde la suprafeţele de lucru.

Unsorile cu limită de rezistenţă mică sînt aruncate de pe suprafeţele acţionate la viteze mai mici. Sub greutatea proprie, unsorile favorizează scurgerea de pe suprafeţele verticale, prost sunt reţinute în angrenajele râu etanşate.

Limita de rezistenţă ridicată îngreunează accesul de pătrundere a unsorii la suprafeţele de frecare.Limita de rezistenţa este determinată cu plastometrul prin metoda de scurgere a unsorii printr-un capilar sub presiune.

Pentru unsorile destinate automobilelor limita de rezistenţă sa află între 0,3...1,5 kPa la temperaturi de exploatare şi nu mai mică de 0,1...0,3 kPa la supraîncălzire.

Viscozitatea efectivă a unsorilor este un indice care indică situaţia, când unsoarea este lichefiată sub acţiunea presiunii şi temperaturii, care distrug carcasa plastică. Deci, ea este de natură structurală.

Există diferenţă între viscozitatea lichidului şi viscozitatea unsorii plastice.Viscozitatea unsorilor depinde nu numai de temperatură, ci şi de viteza relativă a pieselor de frecare (dependenţă

invers proporţională), de aceea ea este numită viscozitate efectivă. Cu cît viteza relativă este mai mare, cu atât viscozitatea unsorii se micşorează (atinge valorile viscozităţii uleiurilor), iar la terminarea acţiunii viscozitatea revine la cea iniţială.

Viscozitatea efectivă apreciază pompabilitatea unsorii prin conducte spre zonele de ungere, pierderile de energie la frecare în mecanisme şi puterea de pornire în cazul în care viscozitatea unsorii este maximă.

Punctul da picurare este o proprietate care limitează condiţiile de utilizare în raport cu temperatura de exploatare. El reprezintă temperatura, la care se desprinde prima picătură din unsoarea consistentă, aflată într-o instalaţie specială de încercare.

Selectarea unsorii trebuie efectuată astfel încât temperatura de exploatare să fie mai mică cu 15... 20 °C decât punctul de picurare.

Stabilitatea coloidală reprezintă capacitatea unsorii de a fi păstrată starea coloidală fără epuizarea uleiului component în timpul depozitării şi utilizării.

Stabilitatea coloidală este determinată într-un aparat special conform cantităţii uleiului epuizat din unsoare, exprimat în procente.

Vaporizarea - unul din indicii stabilităţii fizice a unsorii Caracterizează vaporizarea uşoară a componenţilor lichizi şi este apreciată conform valorii presiunii vaporilor săturaţi sau cantităţii de ulei evaporat într-o unitate de timp.

Stabilitatea termică caracterizează proprietatea unsorii de a-şi păstra starea coloidală sub acţiunea temperaturii.În timpul exploatării unsoarea se consolidează, ceea ce micşorează accesul ei spre zonele de ungere, îngreunând

mişcarea relativă a pieselor mecanismelor.Stabilitatea chimică este un indice care apreciază rezistenţa unsorii la acţiunea chimică: rezistenţa unsorii contra

oxidării în timpul depozitării şi utilizării.Oxidarea provoacă consolidarea unsorii, schimbarea culorii, apariţia unor produse corozive.Stabilitatea chimică este determinată prin cantitatea de oxigen, absorbită la oxidarea unsorii în condiţii standard, şi

cantitatea de produse oxidate.Stabilitatea la acţiunea apei caracterizează câteva proprietăţi: dizolvarea în apă - capacitatea de a absorbi vaporii de

apă din mediul ambiant (hidroscopicitate); permeabilitatea - capacitate de pătrundere a vaporilor de apă prin stratul de unsoare; stabilitatea la acţiunea apei în picături sau injectare.

Stabilitatea la acţiunea apei este determinată prin introducerea unsorii în apă rece ori caldă (fierbinte) sau a unei plăci unse cu un strat de unsoare sub duş de apă, precum şi cântărirea unsorii (plăcii unse) după o duratăde timp de păstrare într-o cameră cu 100% umiditate etc.

Prezenţa apei în unsori este absolut necesară pentru stabilizarea sistemului coloidal, dar numai în proporţii stricte: în limitele 0,2. ..2 % în dependenţă de tipul îngroşătorului.

Stabilitatea mecanică - o caracteristică integrală a unsorii, care apreciază rezistenţa unsorii la acţiune mecanică, în rezultatul căreia poate fi distrusă structura unsorii

Proprietăţile de protecţie sunt apreciate după gradul de protecţie a suprafeţelor unse de acţiunea corozivă a mediului cu umiditate înaltă.

Capacitatea de corodare a unsorilor este determinată prin introducerea unei plăci în unsoare şi aprecierea proprietăţilor corozive după un timp de expunere la temperatură înaltă

Urmele corozive pe placă nu sunt admisibile.Penetraţia caracterizează capacitatea unsorii de a se opune expulzării ei dintre piesele unse, precum şi uşurinţa de a o

introduce în aceste zone. Valoarea penetraţiei este inclusă în simbolizarea unsorii, în condiţii de laborator este determinată prin adâncirea unui

con standard în proba de unsoare (în zecimi de mm), la temperatura de 25 °C-, sub acţiunea greutăţii proprii a conului, timp de 5 sec.

8.2. Notaţia şi asortimentul modern ale unsorilor plastice

Notaţia unsorilor plastice, în conformitate cu GOSTul 23258-78, este prezentată conform schemei ce urmează:

56

Codul domeniului de utilizare:U – de uz special; Z – de protecţie (anticorozivă); A –de armătură (de etanşare); R – de filet; V – de vid; S – de uz

general până la 70oC (solidol); O – de uz general până la 110oC; M – multifuncţională; J - rezistenta la temperaturi înalte; N – pentru temperaturi joase.

Codul îngroşătorului: Ba – săpun de bariu; Ca – săpun de calciu; Li – săpun de litiu; Na – săpun de natriu; Zn – săpun de zinc; cMe – săpun complex metalic (cLi, cCa etc.); T – hidrocarburi solide; Pg – pigment colorant; Bn – bentonit; Si – silicagel.

Amestec din doi sau mai mulţi îngroşători se indică prin cratimă: Ca-Na, Li-Pg etc.

Tabelul 8.1. Caracteristica unsorilor plastice în dependenţă de tipul îngroşătoruluiTipul (codul)

îngroşătoruluiRezistenţă

la apăProprietăţi de

protecţieTemperaturi de lucru,

oCCaracteristica unsorii

Ca Foarte înaltă Bune -30…+50 De uz generalcCa Medie Medii -50…+200 Multifuncţională

Na Joasă Joase -30…+100 Pentru temperaturi ridicate

Li Foarte bună Medii -30…+130 MultifuncţionalăcLi Bună Medii -30…+150 MultifuncţionalăT Bună Foarte înalte Până +80 De protecţieBa Bună Bune Peste 150 Multifuncţională

Bn Bună Bune -20…+200 Stabilitate chimică înaltă

Si Bună Bune -50…+250 Stabilitate chimică înaltă

Intervalul temperaturilor de utilizare se indică în formă de fracţie: la numărător este indicată temperatura minimală de utilizare fără semnul „minus”, iar la numitor – temperatura maximală. Mărimea acestor temperaturi este micşorată de 10 ori. De exemplu, 4/12 indică, că unsoarea poate fi utilizată la temperaturi de lucru minus 40…+120oC.

Codul uleiului de bază se indică în cazul utilizării uleiurilor sintetice sau semisintetice: U – hidrocarburi sintetice; nu – amestec de ulei mineral şi hidrocarburi sintetice; k – silicone; e – esteri compuşi; ne – amestec de ulei mineral şi esteri compuşi.

Codul adaosurilor: g – grafit; d – disulfură de molibden; s – praf de plumb; m – praf de cupru; ţ – praf de zinc; T – alţi ingridienţi.Clasa de penetraţie este indicată în conformitate cu GOSTul 5346-78 (tab. 8.2.).

Tabelul 8.2. Clase de penetraţie ale unsorilor plastice în conformitate cu GOSTul 5346-78

Valoarea penetraţiei la 25oC, x 0,1mm

Clasa penetraţieiValoarea penetraţiei la

25oC, x 0,1 mmClasa penetraţiei

400…430 00 175…205 4355…385 0 130…160 5310…340 1 85…115 6265…295 2 Mai mică de 70 7220…250 3

Cea mai joasă consistenţă posedă unsorile de clasa 00 şi, respectiv, cea mai înaltă – clasa 7.

Notaţia unsorilor plastice în conformitate cu standardul DIN 51825 este prezentată conform schemei ce urmează:

57

Codul destinaţiei unsorii: K – pentru rulmenţi; G – pentru angrenaje închise; OG – pentru angrenaje deschise; M – unsoare de etanşare.

Codul aditivilor: P – aditivi pentru micşorarea coeficientului de frecare şi uzuri; F – adaosuri solide, de exemplu MoS2, grafit.

Codul uleiului de bază se indică numai în cazul utilizării uleiurilor sintetice: E – esteri compuşi; HC – hidrocarburi sintetice; Sl – silicoane; FK – fluorcarburi; PH – în baza esterilor acidului fosfatic; X – alte tipuri de uleiuri.

Clasa de penetraţie (tab. 8.3) se indică în conformitate cu NLGI (Naţional Lubricating Grease Institute - SUA).

Tabelul 8.3. Clasificarea penetraţiei NLGI

Valoarea penetraţiei la 25oC, x 0,1 mm

Clasa penetraţieiValoarea penetraţiei la

25oC, x 0,1mmClasa penetraţiei

445…475 000 220…250 3400…430 00 175…205 4355…385 0 130…160 5310…340 1 85…115 6265…295 2

Tabelul 8.4. Codurile temperaturilor maxime de utilizare şi codurile rezistenţei la spălare cu apă a unsorilor

CodulTemperatura maximă

de utilizare, oC

Codul rezistenţei la

spălare cu apă*Codul

Temperatura maximă de utilizare,

oC

Codul rezistenţei la

spălare cu apă

C 60 0 sau 1 la 40oC N 140

Se

stab

ileş

te s

upli

men

tar

D 60 2 sau 3 la 40oC P 160

E 80 0 sau 1 la 40oC P 180

F 80 2 sau 3 la 40oC S 200

G 100 0 sau 1 la 90oC T 220

H 100 2 sau 3 la 90oC U > 220

K 120 0 sau 1 la 90oC

M 120 2 sau 3 la 90oC

Notă: * 0 – spălare lipseşte; 1 – spălare neînsemnată; 2 – spălare moderată; 3 – spălare intensă.

Notaţia unsorilor plastice în conformitate cu ISO 6743-9 este prezentată conform schemei ce urmează:

58

Codul temperaturii minime de utilizare: A – 0oC; B – minus 20oC; C – minus 30oC; D – minus 40oC; E – mai jos de minus 40oC.

Codul temperaturii maxime de utilizare: A – + 60 oC; B – + 90 oC; C – + 120 oC; D – + 140 oC; E – +160 oC; F - + 180 oC.

Tabelul 8.5. Codul protecţiei anticorodare şi codul climei pentru utilizare

Codul unsorii Codul climei*Codul protecţieianticorodare**

A L LB L MC L HD M LE M MF M HG H LH H MI H H

* L – clima uscată; M – clima umedă; H – climă foarte umedă.** L – fără protecţie; M – protecţie de apă dulce; H – protecţie de apă sărată.

Codul utilizării la extrem presiuni EP: A – fără extrem presiuni; B – la extrem presiuni.

Notaţia unsorilor plastice în conformitate cu STASul 4951 (România) este prezentată conform schemei ce urmează:

Codul destinaţiei unsorii: UM – unsoare multifuncţională; TJ – unsoare pentru temperaturi joase; RUL – unsoare pentru rulmenţi; AR – unsoare pentru protecţia suprafeţelor metalice.

Firmele-producătoare de lubrifianţi, de regulă, produc pentru autovehicule unsori plastice multifuncţionale cu îngroşători în bază de săpunuri de Li, cLi, Li-Ca, de exemplu:

TOTAL MULTISEP 2 KP2K-25 DIN 51825; L-X-BCEB2 ISO 6749-9; NESTE SUPERLIX EP2 KP2N-30 DIN 51825; L-X-CDIB2 ISO 6749-9; SHELL CASSIDA GREASE KPHC2K-30 DIN 51825; L-X-CC-EB2 ISO 6749-9; LITOL 24 MLi 4/12-3 GOST 23258.

Pentru rulmenţi cu ace ai articulaţiei cardanice sunt recomandate unsorile Nr. 158 cu notaţia ULi-Pg 4/12-1 şi FIOL-2U cu notaţia ULi 4/12 – dt2, pentru rulmenţi ai articulaţiilor cu viteze unghiulare identice este recomandată unsoarea ŞRUS–4 cu notaţia ULi 4/12-2. Unsoarea ŞRB-4 este destinată pentru articulaţiile suspensiei şi direcţiei. Pentru gresarea arcurilor în foi se recomandă unsoarea de grafit cu notaţia S Ca 2/6-g3.

9. LICHIDE TEHNICE ŞI MATERIALE COSMETICE AUTO

Clasificarea lichidelor tehnice este prezentată în fig. 9.1

59

Fig. 9.1. Clasificarea lichidelor tehnice pentru autovehicule

9.1. Lichide pentru sistemele de răcire ale motoarelor

Apa, ca agent de răcire, posedă o capacitate termică înaltă şi viscozitate redusă, asigurând transferul bun de căldură. La fel, apa este accesibilă, nu este toxică şi inflamabilă, însă posedă şi unele dezavantaje:

posedă temperaturi nesatisfăcătoare: de fierbere (100 ºC) şi de congelare (0 oC); la congelare volumul apei creşte cu 8…10 %, provocând formarea crăpăturilor (fisurarea) blocului motorului; provoacă coroziunea metalelor şi formarea pietrei de cazan în sistemul de răcire.

Capacitatea de formare a depunerilor de piatră este determinată de cantitatea de săruri, dizolvate în apă şi apreciată cu aşa numita duritatea apei D, care este caracterizată prin conţinutul ionilor de calciu Ca2+ şi magneziu Mg2+. Duritatea apei poate fi carbonată (temporară), necarbonată (permanentă) şi generală.

Duritatea carbonată este determinată de prezenţa în apă a hidrocarbonaţilor de calciu Ca(HCO3)2 şi magneziu Mg(HCO3)2. Tipul dat de duritate poate fi înlăturată complet prin fierberea apei şi de aceea a primit denumirea de duritate temporară.

Duritatea necarbonată este determinată de prezenţa în apă a sărurilor de calciu şi magneziu ale acizilor sulfurici, clorhidrici şi azotici – CaSO4, MgSO4, CaCl2, MgCl2, Ca(NO3)2, Mg(NO3)2 şi silicatelor CaSiO3, MgSiO3. Duritatea necarbonată nu poate fi înlăturată prin fierberea apei, de aceea se numeşte duritate permanentă.

Sărurile respective provoacă formarea pietrei de cazan în cazul în care concentraţia lor depăşeşte limita de saturare la vaporizare a apei în sistemul de răcire. Gipsul CaSiO3 posedă solubilitate maximă, la temperatura de 15oC, iar la creşterea în continuare a temperaturii solubilitatea scade şi gipsul precipită.

Duritatea generală este determinată de concentraţia totală de ioni de Ca2+ şi Mg2+.

Unităţile de măsurare ale durităţii. În practica internaţională sunt utilizate mai multe unităţi de măsurare ale durităţii: mol/m3, echiv–µg/l, grad german (do), grad francez (fo), grad american sau ppmCaCO3(µg/l CaCO3).

Duritatea generală D, în echiv– µg/l este determinată cu relaţia:

Tabelul 9.1. Corelaţia unităţilor de măsură ale durităţii apei

echiv-µg/l mol/m3 grad german do

grad francez fo

grad americanppmCaCO3

(µg/l CaCO3)

1,000 1,000 2,804 5,005 50,050 50,050

Dacă duritatea apei este mai mică de 4 echiv-mg/l, ea este moale, are duritate moderată la 4…8 echiv-mg/l, posedă o duritate mare la 8…12 echiv-µg/l şi este foarte dură, când acest indice depăşeşte 12 echiv-µg/l. Gradul de duritate a apei se poate aprecia prin metode chimice precum şi prin metode simple: la spălare cu săpun apa moale formează spumă stabilă, apa cu o duritate medie formează spumă numai după o spălare îndelungată, iar în apă dură spuma nu se formează. Aprecierea gradului de duritate se poate face conform izvorului de provenienţă a apei: apa de ploaie şi zăpadă este foarte moale; apa din râuri şi lacuri, de obicei, primăvara şi vara este moale, iar iarna posedă duritate medie; apa subterană este dură şi foarte dură.

Metode de dedurizare a apei. Dedurizarea este procesul de înlăturare din apă a ionilor de Ca2+ şi Mg2+.Cea mai simplă metodă este dedurizarea termică – fierberea apei timp de 30…45 minute, urmată de răcire şi filtrare.

Metoda aceasta permite înlăturarea durităţii carbonată a apei.

60

O largă răspândire a primit dedurizarea apei cu ajutorul reactivelor: sodă caustică NaOH (1g/5l), terţfosfatul de natriu (2,6 g/20l), crompic K2Cr2O7 sau Na2Cr2O7 (30…100 ml concentrat 10% la 1l de apă); praf de trilon B

(2g/1l).Dedurizarea apei poate fi efectuată cu ajutorul filtrelor cu membrană cu capacitate selectivă de trecere – sunt trecuţi

ionii de Na şi K şi opriţi ionii de Ca2+ şi Mg2+ .O altă metodă de dedurizare este prelucrarea apei cu raze magnetice. Apa, fiind acţionată de un câmp magnetic, î-şi

schimbă proprietăţile fizico-chimice şi, în special, structura sărurilor formate la încălzirea ei. Precipitaţiile de piatră sunt friabile şi uşor înlăturate prin filtrare.

Metode de înlăturare a pietrei de cazan. Pentru înlăturarea pietrei de cazan sunt utilizate următoarele soluţii: acidul lactic tehnic (600g/10 l),bicromatul de potasiu (200g/l), praful de trilon B(20g/ l).

Firmele producătoare de materiale de exploatare produc o serie de detergenţi pentru înlăturarea pietrei de cazan din sistemul de răcire: AGA II geap 7 minutes radiator flush, F&W prestone super flash radiator, Sitranol, Avtoocitistiteli 1, BBF ZAO Himproect etc.

Lichidele antigel (antifrizuri) pot fi în baza de săruri, alcooli, glicerină, glicoli.Lichidul în baza de săruri reprezintă o soluţie de sare CaCl2 sau NaCl în apă. De exemplu, soluţie 20 % de sare de

bucătărie îngheaţă la temperatura (-20 oC), însă posedă foarte înaltă agresivitate corozivă şi, în prezent, nu sunt utilizate (antifriz ASOL).

Corelaţia temperaturii de congelare şi concentraţia alcoolilor în apă este prezentată în tab. 9.2.

Tabelul 9.2. Caracteristica lichidelor antigel în baza de alcooli

Concentraţia alcooluluiPunct de congelare, oC

Metanol CH3OH Etanol C2H5OH Izopropanol C3H7OH10 -5 - 3 -220 -12 -7 -730 -20 -12 -1240 -34 -21 -1850 -43 -30 -2260 -40 -2370 -52 -2680 -67 -32

Alcoolii posedă foarte înaltă volatilitate (temperatura de fierbere a metanolului 64,5 oC, etanolului 78oC, izopropanolului 82,7oC) şi sunt uşor inflamabile.

La temperaturi joase, în legătură cu sporirea sensibilă a viscozităţii, lichidele antigel în bază de glicerină posedă proprietăţi nesatisfăcătoare, fiind manifestate prin micşorarea pompabilităţii ceea ce înrăutăţeşte transferul de căldură. La temperaturile de congelare a antifrizului de minus 35…minus 40oC concentraţia necesară a glicerinei în apă este de 60…70 %. În baza de glicerină a fost produs antifrizul VG-40.

În prezent au primit răspândire lichidele antigel în bază de glicoli CnH2n(OH)2 şi, în primul rând, în bază de etilenglicol CH2(OH)CH2(OH). Punctul de congelare (cristalizare) al etilenglicolului este de minus 11,7oC.

În funcţie de concentraţia etilenglicolului în soluţie cu apa, punctul de cristalizare al soluţiei la început scade, iar mai departe din nou creşte (fig. 9.2).

61

Fig. 9.2. Corelaţia dintre concentraţia etilenglicolului în apă şi punctul de cristalizare

Soluţia apă-etilenglicol posedă şi o influenţă negativă asupra funcţionării motorului, de aceea antifrizul este aditivat cu până la 40 de aditivi de diferite tipuri (tab. 9.3).

Tabelul 9.3. Influenţe negative şi aditivarea lichidului antigelFactorii cu influenţă negativă

Consecinţe Tipul aditivului

Oxigen dizolvat Corodarea metalelor Inhibitorii coroziunii

Bioxid de carbon dizolvat Corodarea metalelor Inhibitorii coroziunii

Oxidarea şi descompunerea termică a etilenglicolului

Formarea acizilor de tip (HOCH2-CHO), (HOOC-COOH), (OHC-COOH) etc. şi, respectiv corodarea metalelor. Formarea precipitaţiilor

Inhibitorii coroziuniiAntioxidanţiAditivi în baza de alcaline pentru neutralizarea acizilorDisperanţi

Spumarea Micşorarea transferului de căldură

Antispumanţi

Influenţa negativă asupra cauciucurilor

Umflarea cauciucurilor Aditivi de protecţie

Săruri de duritate a apei* Depuneri de piatră de cazan Agenţi de dedurizare a apei

Micşorarea capacităţii de ungereUzura rulmenţilor pompei de lichid

Aditivi antiuzură

Notă * în unele cazuri producătorii permit dizolvarea concentratului de etilenglicol în apă nededurizată. Influenţa corozivă a antigelului asupra metalelor este limitată de cerinţele standardelor respective ( tab. 9.4). Soluţie

de etilenglicol şi apă 1:1 la temperaturi ridicate este de 200 de ori mai agresivă decât apa simplă.

Tabelul 9.4. Limitări ale influenţei corozive a antigelului asupra metalelor

Denumirea metalului

Cup

ru

Ala

mă

Oţe

l

Fon

tă

Alu

min

iu

Ali

aj d

e li

pit

62

Variaţia greutăţii etalonului, g/m2, max (GOST 28084-89)

0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2

Variaţia greutăţii etalonului, mg, max (ASTMD 4985 ASTMD 3306)

10 10 10 10 30 30

Piesele din cupru, alamă şi aliajul de lipit formează grupa radiatorului şi, respectiv, piesele din oţel, fontă şi aluminiu formează grupa motorului.

După principiul de acţionare inhibitorii coroziunii metalelor pot fi de trei tipuri: de pasivizare (de anod), de precipitare (de catod) şi de adsorbire.

Inhibitorii de anod formează pelicula de oxizi la suprafaţa metalelor.Inhibitorii de catod formează substanţe insolubile care izolează o parte din suprafaţa catodului de soluţia agresivă.Inhibitorii de adsorbire reprezintă substanţe cu sarcini de polarizare, care sunt atrase la suprafaţa metalului şi,

respectiv, protejează această suprafaţă.Inhibitorii coroziunii, pentru lichidele antigel, în funcţie de compoziţie, convenţional pot fi clasificate în trei grupe

(fig. 9.3)Inhibitorii în bază de nutriţii, fosfaţii şi boraţii sunt compuşi toxici şi în prezent sunt folosiţi pentru lichidele antigel

de generaţie anterioară. Inhibitorii în bază de metasilicate MeSiO3 formează un strat de protecţie anticoroziv pe toată suprafaţa sistemului de

răcire (sunt inhibitori de adsorbţie).În rezultatul descompunerii metasilicatelor se formează reziduu abraziv de SiO3 care provoacă îmbâcsirea canalelor

înguste ale sistemului de răcire şi uzura rulmenţilor pompei de lichid. Grosimea stratului de protecţie format este comparativ mare (până la 0,5 µm) ceea ce înrăutăţeşte efectul transferului de căldură.

Inhibitorii coroziunii în bază de carboxilaţi R2Me(OCOR’)2 sunt inhibitorii de generaţie nouă (au primit răspândire din anii 90 ale secolului XX). Carboxilaţii formează stratul de protecţie cu o grosime de până la 0,1 µm numai în locurile apariţiei coroziunii. Ca rezultat se micşorează consumul aditivilor şi este mai eficient transferul de căldură.

Lichidele antigel, care conţin aditivi anticoroziune, de diferite grupe, sunt incompatibile.

63

Fig. 9.3. Clasificarea inhibitorilor de coroziune pentru lichide antigel

Gradul de agresivitate corozivă a lichidului antigel indirect ester apreciat de indicele pH, care poate fi determinat în dependenţă de culoarea hârtiei de turnesol. Culoarea roz corespunde valorilor pH = 1…5 (mediu acid), prin aceasta demonstrând că aditivii anticoroziune sunt degradaţi complet. Neschimbarea culorii hârtiei de turnesol corespunde valorilor pH = 6…7 (mediu neutru) – inhibitorii coroziunii sunt parţial uzaţi. Culoarea verde corespunde valorilor pH = 7…9 (mediu alcalin) – concentraţia inhibitorilor de coroziune este normală. Culoarea albastră (violetă) corespunde valorilor pH 10 – concentraţia sporită a aditivelor cu caracter alcalin (creşte coroziunea aluminiului). Rezerva capacităţii anticoroziune (alcalinice) poate fi apreciată cu cantitatea necesară de acid clorhidric (0,1 N) pentru neutralizarea alcalinei.

Calitatea lichidelor antigel în baza de etilenglicol este reglementată de standardele respective, din care cea mai largă răspândire au primit: ASTMD 3306 şi ASTMD 4985 (SUA); VW G11, G12, G12 plus şi G13; GOST 28084-89.

Caracteristica lichidelor antigel moderne, în bază de etilenglicol, care corespund cerinţelor standardelor sus numite, este prezentată în tab. 9.5.

Lichidele în bază de etilenglicol, faţă de apă, se deosebesc prin: căldura specifică mai joasă cu 15…20% şi viscozitate mai înaltă de 3…4 ori, micşorând capacitatea efectivă de

răcire; gradul mai mare de destindere volumetrică la încălzire, de aceea este necesară umplerea sistemului de răcire la 92…

94 % sau utilizarea vasului de expansiune; punctul de fierbere mai înalt, de aceea în timpul funcţionării motorului, în primul rând, este evaporată apa din lichidul

sistemului de răcire; permeabilitate ridicată ce sporeşte cerinţele, privind ermecitatea îmbinărilor respective din sistemul de răcire; formarea acizilor şi precipitaţiilor la temperaturi ridicate ca rezultat al descompunerii termice a etilenglicolului; degradarea aditivilor; toxicitate sporită.

Tabelul 9.5. Caracteristica lichidelor antigel moderne

Denumirea caracteristiciiValoarea caracteristicilor

OJK Tosol Torsa

OJ-40 Tosol 103 Torsa

RAVENOL Clacelf Auto Supra

TOTAL Clacelf Supra

64

1. Culoare AlbastrăRoşie

strălucitoarePortocalie Galbenă luminiscentă

2. Punct de cristalizare, oC, max

minus 35 (la diluarea cu apă distilată 1:1)

minus 40minus 37 (la diluarea cu

apă distilată 1:1)minus 37 (la diluarea cu

apă distilată 1:1)

3. Densitatea la 20oC, kg/m3 1115…1135 1075…1085 1116 1114

4. Punct de fierbere, oC, min160 (108 la diluarea cu apă distilată 1:1)

108172 (110 la diluarea cu

apă distilată 1:1)170 (110 la diluarea cu apă distilată 1:1)

5. Indicele pH 7,5…9,5 7,5…9 8,3 8,5

6. Alcalinitate (cm3HCl 0,1 N), minim

10 (pH=5,5) 10 (pH=5,5) 6,2 (pH=3,5) 6,2 (pH=3,5)

7. Spumare: volumul spumei, cm3, max; stabilitatea spumei, S, max 30

3

30

3

50

5

50

5

Punctul de cristalizare (congelare) a antifrizului poate fi determinat cu ajutorul hidrometrului sau, indirect, cu areometrul, prin determinarea densităţii lichidului la temperatura de 20 oC. Corelaţia densităţii şi temperaturii de fierbere a lichidului cu concentraţia TOSOL-A la temperatura de cristalizare a antifrizului este prezentată pe fig. 9.4.

Lichidele antigel în bază de etilenglicol sunt foarte toxice, de aceea, în prezent tot mai largă răspândire primesc lichide în bază de propilenglicol CH3CH(OH)CH2(OH), de exemplu, antifrizul modern EKO-PRO. Propilenglicolul nu este toxic şi se utilizează în industria alimentară şi farmaceutică, însă mai scump decât etilenglicol.

Lichide antigel în baza de etilenglicol şi propilenglicol sunt reciproc incompatibile.

Fig. 9.4. Corelaţia densităţii şi temperaturii de fierbere a lichidului cu concentratul TOSOL-A la temperatura de cristalizare

Durata de funcţionare a lichidelor antigel, în sistemul de răcire, constituie 2…5 ani în dependenţa de calitatea aditivelor. Cea mai mare durată posedă lichidele cu inhibitori de coroziune în bază de carboxilaţi.

9.2. Lichide pentru sistemele hidraulice de frânare şi mecanismele de funcţionare ale ambreiajelor

65

Fiabilitatea de funcţionare a sistemelor hidraulice de frânare şi mecanismelor de antrenare ale ambreiajelor, în mare măsură, depinde de calităţile fluidului utilizat, care trebuie să corespundă următoarelor cerinţe:

să aibă variaţie cât mai mică a viscozităţii în intervalul de temperaturi – 40…+100 oC; să asigure lipsa coroziunii pieselor metalice şi umflării elastomerilor; să posede capacitate de ungere a pieselor de frecare; să aibă punctul de fierbere şi de inflamabilitate cât mai ridicate, iar punctul de curgere cât mai jos; să posede compresibilitate minimă şi stabilitate chimică maximă.Lichidele pentru sistemele hidraulice de frânare, în dependenţa de originea bazei se clasifică: lichide în bază de uleiuri; lichide în bază de glicoli; lichide în bază de silicoane.

Lichide de frână în bază de uleiuri. Cel mai vechi lichid utilizat în Moldova este BSK, care reprezintă o soluţie de 50% de ulei de ricină şi 50% de alcool butilic de culoare roşie.

Posedă capacităţi bune de ungere, însă la temperaturi relativ înalte (peste 115 oC) alcoolul butilic fierbe şi în sistemul de frânare se formează dopuri de vapori, micşorând siguranţa la frânare.

Un alt neajuns al soluţiilor de ulei de ricină şi alcool butilic este temperatura înaltă de cristalizare a uleiului (-20 oC) la care se formează coagulanţii, care pot îmbâcsi conductele sistemului de frânare. Este inadmisibilă pătrunderea în lichidul BSK a apei, care provoacă stratificarea lichidului şi micşorarea temperaturii de fierbere.

Lichide de frână în bază de glicoli. Majoritatea lichidelor pentru sistemele hidraulice de frânare, utilizate în prezent, sunt în bază de glicoli R-(OH)2 (compuşi de diferite tipuri).

Lichidele în bază de glicoli posedă temperatura de fierbere sporită (205…260oC), posedă capacitate bună de ungere şi proprietăţi înalte la temperaturi joase. Dezavantajul principal al lichidelor în bază de glicoli este hidroscopicitatea – absorbirea apei, inclusiv, în rezultatul difuziunii prin conductele flexibile ale sistemului de frânare şi, ca rezultat, are loc micşorarea punctului de fierbere a lichidului (fig. 9.5).

Fig. 9.5. Dependenţa punctului de fierbere al lichidului de frâna de concentraţie a apei

Lichidele în bază de silicoane. Îîn comparaţie cu lichidele în bază de glicoli şi uleiuri lichidele în bază de silicoane nu absorb umezeala, însă proprietăţile de ungere sunt mai joase şi posedă o compresibilitate mai înaltă. Proprietăţile de ungere ale silicoanelor sunt îmbunătăţite prin aditivarea lor cu aditivi speciali.

Caracteristicile respective ale lichidelor pentru sistemele hidraulice de frânare sunt stabilite în conformitate cu standardele respective.

Standardul FMVSS 116 reglementează cerinţele, privind protecţia de coroziune a suprafeţelor metalice. Proprietăţile anticoroziune sunt asigurate prin aditivarea lichidului cu inhibitori de coroziune.

Standardele DOT (Departament of Transportation, USA), SAE şi ISO conţin un minim de cerinţe: punct de fierbere a lichidului pur (ERBP), punct de fierbere a lichidului cu umiditatea de 3,5 % (WERBP), viscozitate şi indice pH etc. (tab. 9.6).

Tabelul 9.6. Caracteristicile principale ale lichidelor pentru sistemele hidraulice de frânare

Standardul Valoarea caracteristicilor

66

Pun

ctul

de

fier

bere

, o C,

min

ER

BP

Pun

ct d

e fi

erbe

re

al li

chid

ului

cu

3,5

% a

pă, o C

, min

W

ER

BP

Vis

cozi

tate

a ci

nem

atic

ă la

10

0o C, m

m2 /s

, min

Vis

cozi

tate

a ci

nem

atic

ă la

50

o C, m

m2 /s

, min

Vis

cozi

tate

a ci

nem

atic

ă la

m

inus

40o C

. m

m2 /s

, max

Lichide în baza de ulei de ricină: OIL RICHT BSK 115 - - 9,0 2500Lichide în baza de glicoli: ISO 4925

205 140 1,5 5 1500SAE J 1703 205 140 1,5 5 1800DOT 3 205 140 1,5 5 1500DOT 4 230 155 1,5 5 1800DOT 5.1 260 180 1,5 5 1900Lichide în bază de silicoane DOT 5/SAE J 1705

260 180 1,5 5 900

Lichidele de frână în bază de ulei de ricină, de glicoli şi de silicoane sunt reciproc incompatibile (nu pot fi amestecate reciproc).

Pe piaţa Moldovei sunt comercializate mai multe tipuri de lichide de frână: Shell Donax YB (DOT 4), Shell Donax B (DOT 3), Рос DOT 4, Нева DOT 3,Томь DOT 3, Роса DOT 4, Торса DOT 4.

9.3. Lichide de amortizoare

Lichidele de amortizoare sunt lichide de lucru destinate pentru utilizarea în amortizoare telescopice, amortizoare cu pârghii şi alte tipuri de amortizoare hidraulice.

Lichidele de amortizoare trebuie să corespundă următoarelor cerinţe: să aibă punct de congelare cât mai jos; să posede viscozitatea optimală (10…12 mm2/s) şi variaţia cît mai joasă a viscozităţii cu temperatura; să nu influenţeze negativ asupra garniturilor din elastomere şi pieselor metalice; să posede calităţi antispumante

Lichidele de amortizoare reprezintă un amestec format, de regulă, din uleiuri minerale de viscozitate joasă (de transformator, de fusuri, de turbină) şi silicoane. Au primit răspândire mai multe tipuri de lichide pentru amortizoare hidraulice: АЖ-12 T, АЖ-12 M, ГРЖ-12, МГП 10, МГП-12, Славол АЖ, Lukoil АЖ, etc. (tab. 9.7).

Tabelul 9.7. Caracteristica lichidelor pentru amortizoare

Denumirea caracteristicilor

Valoarea caracteristicilor

АЖ

-12

M*

ГР

Ж-1

2*

МГ

П-1

2* (

Сл

авол

)

Lu

koi

l АЖ

Liq

ui M

oly

Zen

tral

hid

rau

lic

Oil

1.Viscozitatea cinematică la 100oC, mm2/s, min 3,6 3,9 3,9 - 6,6

2.Viscozitatea cinematică la 50oC, mm2/s, min 12 - 12 12 -

3.Viscozitatea cinematică la 40oC, mm2/s, minim - 16…20 - - 20,2

4.Viscozitatea cinematică la 20oC, mm2/s, max.800 800 800 800

1100 (la –40oC)

5. Indice de viscozitate, min 120 - - 120 3246. Punct de inflamabilitate în creuzet deschis, oC, min 140 140 140 140 150

7. Punct de curgere, oC, max. -50 -50 -43 -50 -50* АЖ – амортизаторная жидкость; ГРЖ – гидравлическая рабочая жидкость; МГП – масло гидравлическое с присадками.

9.4. Lichide de demarare (Starting Fluide)

67

Pentru ameliorarea pornirii motoarelor, la temperaturi joase, sunt utilizate fluide de o compoziţie mixtă, care posedă o inflamabilitate şi volatilitate înaltă (ester etilic), care asigură o aprindere lentă (hidrocarburi şi izopropilnitraţi cu temperaturi de fierbere joase), care evită uzura cilindrilor în procesul de pornire (ulei de motor cu aditivi ).

Tabelul 9.8. Compoziţia lichidelor de demarare

ComponenteConcentraţia componentelor, %

АРКТИКА(pentru MAS)

ХОЛОД Д 40(pentru MAC)

1. Ester etilic 45…60 602. Amestec de hidrocarburi cu temperaturi de fierbere joase

35…55 15

3. Izopropilnitrati 1…5 155. Ulei de motor cu aditivi 2 10

9.5. Lichide (uleiuri) de spălare

Pentru curăţarea şi spălarea sistemului de ungere al motorului sunt utilizate uleiuri speciale de spălare, care posedă capacitate înaltă de dizolvare a depunerilor onctuoase şi depunerilor moi de carbon. Lichidul (uleiul) conţine componenţi activi, care cu moleculele sale active, atrag molecule neactive ale depunerilor din motor cu ajutorul unei forţe de atracţie în câmpul electric, format între moleculele active ale uleiului de spălare şi ale depunerilor.

Sistemul de ungere este curăţat prin funcţionarea motorului pe o durată scurtă (5…15 minute) cu lichidul (uleiul) de spălare la regimul de mers în gol sau cu sarcina minimă la temperatura lichidului de răcire 50…70 oC. Firmele – producătoare realizează în prezent mai multe tipuri de uleiuri (lichide) de spălare:

HI GEAR 5 MINUTE MOTOR FLUSH (SUA),LIQUI MOLI OL-SCHAMM SPULING (Germania),

ULEI TNK-PROMO (Rusia), LUKOIL LK-VOLNA (Rusia) etc.În cazul utilizării uleiurilor moderne de calitate înaltă sistemul de ungere al motorului nu necesită spălarea la

schimbarea uleiului.9.6. Materiale cosmetice auto

Clasificarea materialelor cosmetice pentru autovehicule este prezentată pe fig. 9.6.Detergenţii sunt destinaţi pentru spălarea şi curăţarea acoperirilor cu vopsea, geamurilor, parbrizului, căptuşelii,

exteriorului motorului, pieselor decorative etc. Şampoanele pentru autovehicule conţin agenţi tensioactivi şi de protecţie a acoperirilor cu vopsea şi adaosuri de lustruire: KARCHER CLEANOL (Germania), SUPERWASH şi LUX (Rusia), DLS 125 (Italia) etc. Spumele active (spume fără contact) sunt detergenţii în bază de agenţi tensioactivi moderni şi adaosurilor speciale pentru sporirea capacităţii de spălare. Spuma acoperă suprafaţa caroseria autovehiculului în formă de „zăpada” ( fig. 9.7).

Fig. 9.6. Clasificarea preparatelor cosmetice auto

68

Fig. 9.7. Depunerea spumei active pe suprafaţa autovehiculului

Spălarea autovehiculelor „fără contact” elimină uzura abrazivă a acoperirilor cu vopsea în procesul de spălare.Curăţătorii în forma concentrată sau spray elimină de pe caroserie petele de gume (TW, Efect, Luxoil etc.), petele

excrementelor păsărilor (Hors, HG, Luxoil etc), amprentele insectelor (Hors, Luxoil etc.) şi mugurii pomilor.Detergenţi pentru jante din diverse aliaje şi din magneziu dizolvă şi elimină rapid murdăria veche de pe orice tip de

jante (TW, HG etc.).Detergenţii pieselor frânelor şi ambreiajului sunt destinaţi pentru curăţirea de murdărie a garniturilor de fricţiune şi

pieselor metalice ale frânelor şi ambreiajului (ABRO, Kerry etc.).Detergenţi (curăţătorii) ai motorului sunt preparate efective pentru degresarea suprafeţelor exterioare ale motorului,

pentru dizolvarea şi eliminarea murdăriilor, depunerilor de ulei şi de lichide tehnice arse (Mannol SCT Motor-Kaltreiniger, Lukoil, KW Engine Fooming Degreaser şi mai performant Jet Go Tuff Engine Degreaser cu capacitatea de curăţare 99,5%).

Preparatele dezinfectante se folosesc pentru curăţarea şi dezinfectarea mijloacelor de transport destinate pentru transportarea produselor alimentare.

Pentru curăţarea parbrizelor, geamurilor, lunetei (sticlei din spate) şi a farurilor sunt utilizaţi curăţătorii sticlelor care elimină murdăriile, asigurând transparenţă înaltă (Luxoil, VELV, Kerry etc.). Pentru curăţarea parbrizelor, pe timp de iarnă sunt utilizate lichide în baza de alcooli (etilic, izopropilic) şi aditivi (Автоочиститель 2, Pingo Frost Scutz, Luxoil Gold etc.).

Detergenţii pentru curăţarea interioară a autovehiculului sunt destinaţi pentru înlăturarea prafului, murdăriilor, petelor de ceai, cafea, lapte, sucuri, sânge, cerneală, gume etc. Restabilesc culoarea iniţială, posedă un miros plăcut, protejează piesele căptuşelii de degradare (Universal-Cleaner, Textyle-Cleaner, HG etc.).

Pentru aerisirea interiorului autovehiculului sunt utilizaţi aerisitori şi dezodoranţi care nimicesc mirosuri de tutun, umezeală, putregai etc. (DEO PARFUMS ELF, AUTOFRECH nr. 47 etc.).

Preparate pentru întreţinerea anvelopelor restabilesc aspectul exterior, protejează de formarea crăpăturilor (fisurilor) şi de degradare (Блеск-ЛР, Black Rubber etc.).

Pentru întreţinerea acoperirilor cu vopsea sunt utilizate materiale de lustruire şi de protecţie.Materialele de lustruire abrazivă conţin particule, care înlătură un strat foarte subţire (microni) oxidat în rezultatul

acţiunii mediului ambiant. Înlăturarea stratului permite a netezi zgârieturile mici. Pentru acoperi cu vopsea „metalic” şi „sidef ” pot fi utilizate materiale abrazive speciale cu semnul „Metallic Finish Restorer”.

Materialele colorante de lustruire conţin pigmenţii de culoarea iniţială a vopselei. În procesul prelucrării suprafeţei ele acoperă complet microfisurile şi zgârieturile acoperirii. Sunt utilizaţi pentru înviorarea culorii caroseriei, însă nu posedă proprietăţi de protecţie. Materialele de lustruire de protecţie conţin adaosuri de teflon, uretan şi de alţi compuşi sintetici. În procesul de lustruire are loc reacţia de polimerizare cu stratul superior al acoperirii de vopsea cu formarea stratului de protecţie.

Materialele în bază de ceară restabilesc aspectul lucios al acoperirii cu vopsea. Pentru protejarea de coroziune a locaţiilor greu accesibile ale autovehiculului (uşi, praguri, suporturi etc.), sunt utilizate materiale speciale pentru prelucrarea anticoroziune a caroseriei: МОВИЛЬ, PRETECTEUR ANTI-ROUILLE ELF etc.

Materialele antipietriş, în bază de cauciuc, sunt destinate pentru protejarea parţii de jos a caroseriei de acţiunea pietrişului, pietrelor, nisipului în procesul de deplasare al autovehiculului.

Preparatele antiploaie formează pe suprafaţa geamurilor şi oglinzilor un strat transparent şi superlunicos din polimeri, care respinge apă şi zăpada.

Agenţii antigheaţă imediat înlătură gheaţa de pe sticle (Luxoil DE-ICER), yalele încuietoarelor şi îmbinările uşilor îngheţate (Luxoil, Elf Degivrant).

Pentru evitarea aburirii geamurilor, oglinzilor, aparatelor optice, ochelarilor sunt utilizaţi dezaburitori, care asigură înaltă vizibilitate în condiţiile de aer umed (Astrohim, Kerry, Abro).

În componenţa preparatelor pentru degriparea şuruburilor ruginite cu denumirea „cheie fluidă” sunt incluşi agenţi foarte activi, care asigură distrugerea oxizilor şi ruginii în interiorul îmbinărilor cu filet. Posedă înaltă capacitate de pătrundere.

Ermeticurii pentru reparaţia rapidă a pneurilor (Energy Tyre Saver) sunt destinaţi pentru înlăturarea temporară a străpungerilor în pneuri. Balonaşele sunt înzestrate cu vârfuri cu filet, care se înşurubează pe ventilul camerei de aer sau pneului

69

Documents

Materiale de Exploatare