Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости

Раздел: Техника

Экономическая эффективность применения топлив и смазочных материалов приобретает все большее значение в связи с увеличением использования двигателей внутреннего сгорания в народном хозяйстве. Поэтому потребление топлив и смазочных материалов возрастает в таком объеме, что экономия или перерасход даже доли процента их в масштабах всего народного хозяйства приводит к весьма ощутимым изменениям топливного баланса.

При определении эффективности применения этих материалов необходимо учитывать затраты труда и материалов на всех этапах — от добычи исходного сырья до получения эффекта их применения. Так, повышенную стоимость этих материалов необходимо компенсировать более эффективным их использованием. Очень важно, чтобы одновременно с увеличением производства топлива его качество обеспечивало большую топливную экономичность, больший ресурс и безотказность двигателей.

Поэтому инженер-химмотолог, разрабатывающий новый вид топлива или улучшающий показатели качества уже существующих топлив и смазочных материалов, должен всегда иметь в виду получение итоговой экономической эффективности этих продуктов. Этот принцип оценки экономической эффективности должен быть положен в основу оценки новой конструкции двигателя, особенно если его создание требует применения топлив и смазочных материалов со специфическими, более высокими показателями качества.

Особенно внимательного подхода требуют принципиально новые конструкции двигателей, существенно изменяющие традиционные требования к эксплуатационным материалам. Например, разрабатываемый двигатель отличается от существующего более совершенной конструкцией и технологией изготовления, применением более дорогих материалов, но в то же время предъявляет значительно меньшие требования к важнейшим показателям топлива, а следовательно, к его стоимости, тем самым расширяя сырьевые ресурсы. В этих случаях прогнозирование итоговой народнохозяйственной эффективности массового использования таких двигателей имеет первостепенное значение.

В настоящее время разработан ряд методических рекомендаций экономических прогнозов, и их выполнение на самых ранних стадиях разработки эксплуатационных материалов, а также при создании новых конструкций двигателей следует считать обязательным.

В последнее время уделяют большое внимание функционально-стоимостному анализу (ФСА) при оценке экономической эффективности как новых машин и механизмов (в том числе и двигателей внутреннего сгорания), так и применяемых при их эксплуатации топлив и смазочных материалов. Принцип этого анализа состоит в следующем. Оптимальным признается такое техническое решение, которое обеспечивает минимальные производственные затраты при определенном заданном качестве исполнения тех или иных функций. При экономической оценке топлив и смазочных материалов, это условие состоит в обеспечении минимальных производственных затрат при соблюдении заданных стандартом показателей качества топлива или смазочного материала.

В общем виде метод ФСА состоит из трех элементов: анализа функций исследуемого материала (например, новой марки топлива), анализа производственных затрат и анализа качества исполнения этих функций, включая эксплуатационные расходы при применении нового материала. Например, при ФСА нового бензина на базе системного подхода определяют минимально допустимый уровень показателей качества, регламентируемых действующим стандартом (октановое число, фракционный состав, допустимое количество серы, смол, кислотность, индукционный период и т. д.). Анализируют только те функции, которые прямо или косвенно отражаются на показателях двигателя, его мощности, топливной экономичности, долговечности, токсичности бензина и отработавших газов и др.

После анализа функций исследуют производственные затраты для обеспечения этих функций. Причем учитывают не только стоимость технологического процесса, обеспечивающего выполнение этих функций, но и стоимость сырья: его добычи, доставки, предварительной подготовки.

Существуют достаточно определенные зависимости между показателями качества топлива и топливной экономичностью двигателя. Основным показателем является детонационная стойкость топлива, которая для двигателей с искровым зажиганием определяет максимально ДОПУСТИМУЮ степень сжатия двигателя, а степень сжатия,

в свою очередь, определяет топливную экономичность двигателя. Из теории двигателя известна зависимость использорания теплоты от степени сжатия, а следовательно, от октанового числа топлива. Причем детонационная стойкость топлива при заданной степени сжатия должна соответствовать оптимальному значению угла one-

режения зажигания и состава горючей смеси При этом важно знать зависимость эффективного КПД бензинового автомобильного двигателя от детонационной стойкости топлива при максимально допустимой степени сжатия, оптимальном угле ояережения зажигания и составе горючей смеси, обеспечивающей максимальную топливную экономичность.

Кроме детонационной стойкости на топливную экономичность бензиновых двигателей оказывает влияние испаряемость топлива. Чем лучше испаряемость топлива, тем более гомогенная горючая смесь поступает в цилиндры двигателя, равномернее ее распределение по цилиндрам, более полно протекает .троцесс сгорания, выше индикаторный КПД двигателя, а следовательно, выше его топливная экономичность.

Исследуя влияние топлив на экономические показатели дизелей, следует проследить закономерности, связьиающие топливную экономичность и склонность топлива к самовоспламенению, т. е. с его цетановым числом и фракционным составов. На базе экспериментальных исследований анализируют зависимость таких важнейших показателей дизеля, как мощность, удельний расход топлива, скорость нарастания давления и время пуска, от цетанового числа и количества топлива, перегоняемого до заданной температуры.

Значительного улучшения экономических показателей применения топлив и смазочных материалов можно добиться обеспечением должного порядка в организации служб транспортировки, хранения и заправки. Установлено, что только от испарения, особенно в условиях жаркого климата, можно потерять до 2 % бензина за период от его производства до момента заправкв в баки транспортных средств. В настоящее время принимают все возможные меры по сокращению этих потерь. Например, окраска резервуаров для хранения бензина в алюминиевый цвет может уменьшить потери на испарение почти на 35 % (по сравнению с потерями от испарения в емкостях, окрашенных в темные цвета).

Установлено, что техническое состояние автомобилей, тракторов и других транспортных средств, на которых в качестве силовой установки используют двигатели внутреннего сгорания, оказывает заметное влиягие на расход топлива и смазочных материалов. Особенно сильно влияют на перерасход топлива пониженное давление воздуха в шинах, неправильная регулировка подшипников ступиц колес.

Нарушение правильных регулировок клрбюраторов, систем за* жигания или топливной аппаратуры дизелей может привести к увеличению расхода топлива до 40 % и более. Современная система технического обслуживания автомобильной и другой транспортной техники с ее совершенными приборами диагностирования и контроля позволяет свести эти потери к минимуму.

Большое значение здесь приобретут средства электроники как на самих автомобилях, так и в системах технического обслуживания и диагностирования. Современные автомобили, на которых установлены комплексные микропроцессорные системы управления двигателем и трансмиссией, позволяют улучшить топливную экономичность на 30—35 %. Основным преимуществом этих систем является возможность автоматического поддержания оптимальных программ дозирования топлива, угла опережения зажигания и теплового режима двигателя, а также установка наивыгоднейшей передачи в зависимости от режима и условий движения автомобиля.

Большие резервы экономии топлива кроются в повышении культуры и мастерства вождения автомобиля. Специальное изучение этого вопроса показало, что вследствие оптимизации стиля вождения автомобиля можно добиться экономии топлива до 20 %.

Существенным резервом экономии смазочных материалов является регенерация (восстановление) отработанных моторных масел, когда на специальных установках производится очистка этих масел от накопившихся в них загрязнений, топливных фракций, продуктов старения, отработавших компонентов присадок.

Если регенерации подвергается масло без присадок, то его показатели практически полностью восстанавливаются; если регенерируется масло с присадками, то перед применением его следует или заново легировать соответствующими данной марке присадками, или смешать со свежим маслом данной марки. В этом случае содержание регенерированного масла в смеси должно быть не более 20 %.

Большое значение для снижения стоимости эксплуатации двигателей имеет расход масла. В результате совершенствования конструкции двигателей, в частности, цилиндропоршневой группы и смазочной системы, расход масла за последние 20 лет уменьшился вдвое с 5—6 % от расхода топлива до 2—3 % в зависимости от типа и совершенства конструкции двигателей.

Расход масла при эксплуатации двигателей складывается из двух основных компонентов — угара и замены. Количество угара масла в основном зависит от совершенства конструкции, технического состояния ее и условий эксплуатации. Периодичность смены масла — от совершенства фильтрации и стабильности показателей его качества. Специальные марки масел могут без замены работать 20— 25 тыс. км пробега автомобиля. Массовые товарные масла при соответствующем уровне технического обслуживания автомобилей работают без замены до 10 тыс. км пробега.

Для некоторых отечественных автомобильных двигателей при применении масла М-бд/ЮГ]. периодичность смены масла может быть доведена до 50 тыс. км.

Вместе с тем экономический эффект достигается не только в результате уменьшения расхода масла. Исследованиями, проведенными в последние годы, установлено, что наиболее ощутимый экономический эффект может быть получен благодаря улучшению качества масла и связанного с этим увеличения коэффициента технической готовности автомобилей, уменьшения стоимости технического обслуживания и увеличения межремонтных пробегов.

Для определения экономического эффекта от применения нового моторного масла взамен масла, рекомендованного заводом-изготовителем, необходимо сравнить изменение приведенных затрат на его

производство с изменением этих затрат при его применении в реальных условиях эксплуатации.

В масштабах всего народного хозяйства даже незначительное изменение разности приведенных затрат дает значительный положительный или отрицательный экономический эффект, так как более половины всех выпускаемых в нашей стране масел составляют смазочные материалы для двигателей внучреннего сгорания. При оценке экономического эффекта использования пластичных смазывающих материалов большое значение имеет их коллоидная стабильность.

Современные марки пластичных смазывающих материалов на литиевых загустителях при надежной герметичности узла трения могут работать без замены несколько лет. Созданы, например, ступицы колес автомобилей, в которых пластичный смазывающий материал не заменяют в течение всего срока эксплуатации. Есть также конструкции шаровых шарниров, смазка которых в процессе эксплуатации не производится. Заложенный в них при сборке пластичный смазывающий материал нормально работает в течение всего срока эксплуатации автомобиля.

Применение долгоработающих смазочных материалов обеспечивает экономический эффект не только благодаря экономии самих материалов, но и вследствие экономии трудозатрат при техническом обслуживании.