Combustibili si lubrifianti - Autovehicule Rutiere

5/24/2018 Combustibili si lubrifianti - Autovehicule Rutiere

1/4

Curs 1: Compozitia combustibililor

Titeiul este la presiunea atmosferica un amestec omogen in faza lichida de hidrocarburi lichhidrocarburi solide, compusi cu sulfuri, O si N si care contine si urme de metale fe, ca, mg, si, mn, ni, cu etc

Ca subst lichide sau identificat in titei peste o 1000 de subst, dintre acestea cea mai mare parte respective p

500 ca masa 50-60% o reprezinta hidrocarburile lichide, acestora li se adauga heterocompusi, peste 250 fiind

ai S. In nr mai mic ,30, sunt cei ai O2 si 30 azotTiteiul mai poate contine hidrocarburi in stare gazoasa cat si alte gaze dizolvate , in cele din urm

compozitia titeiului se vor regasi compusi organo-metalici de metale grele printer care cei mai importanti sunai metalelr enumerate. Aceste metale se vor regasi, de regula sub forma de rezid in cenusa titeiului

Cei care raman in produsele de rafinare sunt nedorite pentru ca provoaca in motor coroziuni, depun

uzuri si scumpesc procesul de rafinare prin aplicarea tehnologiilor de eliminare a metalelor din produsul finit.

Hidrocarburile sunt H+C

Hidrocarburile prezente in titei au de regula pana la 80% de atomi in molecule si mase molecular pan1000. Se stabileste urmatoarea compozitie a titeiului pe elem chimic pure:

C 80-84 %; H2 11-14%; S se spune pana la 5%( max 7-8%); O 0,5%; N H2SO4+4H2D.p.d.v al structurii chimice de baza hidrocarburile din benzina si motorina se grupeaza in 4 mari

chimice:

HC---liniaresaturate(alcani, porofine) CnH2n+2--nesaturate (polefine, monopolefine) CnH2n-2

--- ciclicesaturate(naftene) CnH2n

--nesaturate (aromate, aromatice) CnH2n-6Masura in care una din serile chimice participa la masa unui comb va imprima caracteristicile fiz

chimice de baza .

Alcanii

De regula sunt prezenti in combustibili alcanii avand cel mult 15-20 atomi de carbon in molecula

cazul benzinei primii 4 termeni ai seriei omoloage pot fi prezenti sub forma de gaze dizolvate la presiuatmosferica metan, etan, butan, propan. Acestia nu se gasesc in motorina. Urmatorii termini ai seriei de C5-

sunt bine reprezentati in combustibili . de regula cel putin 55%. Combustibilii in care alcanii participa in


2/4

concentratie ridicata au o buna resist la detonatie, astfel o participatie de 54% alcani conduce la o benzina bcu cifra octanica C0 75 81% alcani-CO95

Sunt cele mai inerte fata de cauciuc si sunt cele mai passive fata de metale.

Datorita structurii liniare adeseori cu structura foarte lunga molec de alcan sunt foarte instabiloxidare, formeaza cu mare usurinta peroxizi si alte prod interne.

Sunt foarte favorabile aprinderii si arderii. Ca si serie chimica sunt cele mai bune d.p.d.v. calo

datorita celui mai bun raport masic 2n+2.

Naftene

Fiind simultan saturate si ciclice tranzitia d.p.d.v.fizico-chimic intre alcani si aromatice. Ca si structurcompune din cicluri de 4,5,6 chiar 7 atomi de carbon. Se plaseaza pe un loc secunda intre cele 4 serii calorif

In functie de titeliul de baza pot fi prezenti in masa comb final ana la 20%Aromatice

Se compun din cilcluri de 6 atomi, cicluri in care legatura intre atomii de carbon sunt alternative simp

duble.Sunt la fel de inerte fata de metale dar exista o puternica dizolvare a cauciucurilor. D.p.d.v caloric

seria cea mai slaba . Au mare lavilitate chimica, polimerizand usor si formand produsi de tip xilen, cum

paracumen cu molecule si mase moeculare enorme. Din acest punct de vedere sunt de nedorit in combus

deoarece moleculele foarte mari au o temperatura de fierbere foarte ridicata si apartinand fractiilor grele.Sunt admise in procent de 20% datorita marilor calitati; de o forma rapid amestecuri legate extrem

neceare regimurilor de reprizaOlefinele

Se regasesc in proportie de 3,5-4%. Este seria chimica cea mai putin dorita deoarece:

- Detoneaza cu mare usurinta- Labilitate chimica mare datorita dublei legaturi;- Se descompun cu usurinta recombinanduse ulterior cu hidrogenul caz in care vor rezulta alcani sau O

acizi grasi sau se recombine intre eipolimelizare;

- Reactivitate chimica de 50 de ori mai mare fata de celelalte serii chimic la formarea smogului-poluantHeterocumpusi

- Combinatii ale O2 care sunt de regula acizi grasi si acizi naftenici- In benzina se gasesc acizi grasi alifatici inferiori cu max 5 at de carbon in molecula- Compusi ai azotului sub forma de variate subst organice neutru care reduc stabilitatea combust la sto

datorita inchiderii la culoare a acestuia

Normele stabilite in 2001 de CE prevad urm bareme maximale pentru heterocompusi:

- Compusi pe baza de Smax 150 ppm-benzine-max 200 ppm-motorine

- compusi de O2max 0,1% (masic), maxim 2%-compusi de N2- max 1%

Sa cautat in permanenta punere la punct de metode care sa permita det participatiei masice pentru fie

hidrocarbura componenta. Inca la nivelul anului 1957 se puteau det participatiei pentru 107 hidrocarburi chimIn prezent prin metode spectofotometrice prin infrarosu si ultraviolete sunt puse la punct metode pe

determinarea a peste 250 hidrocarburi puse in combustibil.

In fapt este mult mai important determinarea participatiei fiecareia dintre celor 4 serii chimice de prin reactii simple la indemana fiec laborator. Aceste metode au la baza aditia sau substitutia unor reactanti.

1 R cu H2S04Ractie exclusiv cu hidrocarburi nesaturate, respectiv din seria aromaticelor si olefin

Participatia celor 2 serii chimice se evalueaza prin diminuarea H2SO4in reactie

2 Metoda cifrei de Brom(Br)

Bromul reactioneaza exclusiv cu olefinele din combustibil prin aditie la dubla legatura labila. Reduccantitatii de Br in react constituie masura participatiei olefinelor

3 Metoda punctului de anilina

Diferenta intre punctele de anilina inainte si dupa sulfurarea comb reprez masura participaromaticelor in comb. Pct de anilina, dupa sulfurarea reprez masura participatiei naftenelor


3/4

Volatilitatea combustibiluluiTrecerea in general a unei subst aflate in faza lichida in faza gazoasa se num vaporizare. Procesul

unul endotermic ,necesitand un raport energetic care raportat la unitatea de masa de subst furnizeaza cald

latenta de vaporizare. Daca vaporizarea are loc doar la suprafata de separatie dintre mediul lichid si cel gazonumeste fierbere. Calitatile de vaporizare influenteaza in cea mai mare masura functionarea motorului. Influ

asupra motorului se poate pune d.p.d.v:

-usurinta pornirii;

-stabilitatea functionala(dispersie ciclica redusa)

-nivelul de uzura al motorului;-concentratia produsilor poluanti;

-functionarea linistita sau dura-violenta.Calitatile de vaporizare se interpreteaza prin :

-curba de distilare fractionata(compozitia fractional a comb)

-presiunea de vapori

Curba de distilare fractionata. Compozitia fractionala.

Pentru o buna intelegere trebuie acceptat ca un combustibil este un amestec omogen de numer

hidrocarburi pure diferite intre ele. Se constata de exemplu ca daca incalzim un volum dat de comb la temp10oC .din acesta au vaporizat 30 de procenta volumice. Daca se mentine aceasta temperatura, se constata c

mai vaporizeaza nimic in plus, indiferent de tipul de mentinere. Ridicand in continuare temp combustibiluluivaporiza noi fractiuni. Practic au evaporat initial doar aceste hidrocarburi pure care au temp proprifierbere100C. Aceste prime fractiuni de combustibil caract printr-un domeniu comun se numesc fractii initCompozitia volumica pe domeniile temp vecine a unui combustibil se numeste compozitie fractionala si se

prin distilare fractionala. Se utilizeaza un volum de 100 ml comb care se supune incalzirii. Se preleveaza in c

experimentului temp coresp la fiecare10 ml de combustibil evaporat pana la epuizarea combustibilului.Standardul fixeaza ca valoare de referinta temp corespunzatoare evaporarii primelor 10 proc

volumice, a primelor 90 procente volumice si acelor 50 de procente volumice , t10, t50, t90 si se num

respectiv temp medii de fierbere a fractiilor initiale medii si finale.

DESEN1-kerosen

2-benzina auto3-white-spirit4-petrol lampant

5-motorina auto


4/4

Curs 2: Presiunea de vaporizare (PV)

Presiunea de vapori a unui combustibil depinde de presiunea de vapori a fiecarui constituiencombustibilului si concentratia respectivului constituient in combustibil.

Se determina pentru evaluarea tendintei de formare a dopurilor de vapori prin conducte (vapour-lo

pentru evaloarea gradului de vaporizare si pentru evaluarea tendintelor de pierdere a fract. usoare la sto

indelungata.Presiunea de vapori reprezinta presiunea la care vaporiii unui lichid coexista cu lichidul care ia generat.

In viziunea normei euopene EN-12 presiunea de vapori a unui combustibil se determina prin metoda saparatul Reid, presiunea astfel determinata se numeste presiune de vapori Reid si se noteaza P.V.R.

Presiunea de vapori Reid reprezinta presiunea dezvoltata de vaporii unui combustibil intr-un recip

cilindric etans incalzit si termostatat la temp. 37,8.Volumul initial al combustibilului este de 150[ml], iar raportul initial intre volumul afectat dezvol

vaporilor si cel al lichidului este 4:1. P.V.R se citeste direct pe un manometru atasat cilindrului dupa stabil

valorii presiunii.

DESEN

Standardul solicita ca volumul mort introdus de comunicatiadintre manometru si cilindru sa fie suficient de mic a.i. sa nu afecteze

determinarea.

Pentru benzinele comerciale autoturismelor romanesti valorileuzuale ale presiunii de vapori Reid sunt cuprinse intre 400 700 [tori],cele mai multe find in jurul valorii 500[tori].

Standardul romanesc prevede 2 limite ale P.V.R:

-benzinele utilizate iarna :PVR600[mmHg];[tori]-benzinele utilizate vara: PVR500[mmHg];[tori]Obs. P.V.R. se determina uzual pentru benzine si alte produse petroliereusoare.

Produsele petroliere usoare contin de regula si gaze dezvoltate care la presiunea specifica determinata

exista doar in faze gazoase si P.V.R determinata conform metodei este in realitate mai mica cu 9 % fatpresiunea de vapori reala.

S-a pus recent la punct o noua metoda (Grabuer) => aparatul Grabuer, metoda are urmatoarele avantaje.Utilizeaza doar 1 ml de combustibil fata de 150 ml [Reid]Permite determinatrea presiunii de vapori pt. diverse temperaturi de incercare a.i. se poate trasa curba Grabue

P.V.G.=P.V.G. (t)

Permite determinarea presiunii de vaporizare si pentru combustibili oxigenati intrucat determinarea se fac

atmosfera ambianta si nu prin imersare in apa ca la metoda Reid.Pt. a raspunde diverselor cerinte impuse de considerente sezoniere si geografice standardele europ

sistematizeaza combaterea in general in 10 clase de volativitate. La prima vedere volativtatea rididcata a u

combustibil afecateaza negativ functionarea motoarelor cu ardere interna la rece explicata prin cresterea pierd

de combustibil sub forma de vapori.In realitate volativitatea ridicata afecteaza pozitiv porinirea la rece , durata incalzirii motorului, consu

de combustibil si calitatea amestecului in general.Pentru interpretarea influientei volativitatii combustibilului asupra functionarii motorului la rece s-au

la punct o seama de criterii ca:

Timp de demaraj

Timp de porinire la rece si la caldPerformantele de accelerare

Functionarea uniforma a motorului (interpretata prin gradul de dispersie critica)

Pt. calificarea combustibilului d.p.d.v al exigentei motorului de vehicule la rece s-au pus la p

urmatorii indici:Indice de agremet la frig (SUA,Braker,1988) definit sub forma :


5/4

Di=1.5t 10% + 3t 50%+t 90%unde: t10,t50,t90 sunt temperaturi de fierbere a frac. Initiale, medii si finale ale combustibilului d

curba de distilare fractionala.

Indice DEMERIT (Europa, Breton, 1984)

DEMERIT= aPVR - 22E(100%)E(100%)= procent volumic de distilare (vaporizare) din combustibili de incercat la temp. de 100.Comportarea la cald a combustibilului d.p.d.v. al cerintelor motoarelor de vehicul este reglementat

indicele de colatilitate (VLI)

VLI=10PV7E70%)unde : PVR [kPa]

E(70%) reprezinta procesul volumic evaporat a respectivului combustibil la temp. de 70Valorile uzuale pt. benzinele auto :VLI=8001250 [-]Combustibilii actuali sunt mai degraba problematici d.p.d.v al comportamentului motorului la c

Producatorii de benzine auto. pun la punct procedee tehnologice pt.: limitarea superioara a volumului presiun

vapori Reid si PVG si VLI.

Caldura latenta d vaporizare (V)Este cunoscut faptul ca trecerea unei substante aflate in stare de agregare lichida catre faza gazoas

face cu un acord energetic. Caldura latenta de vaporizare se defineste ca si cantitatea de caldura necesara uni

de masa de combustibil lichid pt. a trece din faza lichida in cea gazoasa si se masoara in [Kj/Kg com[Kcal/Kg comb.].

Probelma caldurii latenta de vaporizare la formularea unui combustibil nu se pune deoarece de exem

valorile caldurilor latente de vaporizare pt. benzine auto si gazoline si orice hidrocarbura lichida avand d

110 atomi de carbon sunt foarte apropiate. Pt. hidrocarburi lichide usoare si amestecurile lor , structura chiminfluienteaza intr-o foarte mica masura caldura latenta de vaporizare.Problema se pune in cazul motoarelor sport unde uzual se utilizeaza combustibili exclusiv sintetici ( foarte bo

in acetone). La aceste motoare se urmareste imbunatatirea performantelor prin utilizarea de combustibi

caldura latenta de vaporizare foarte mare, acestia au uzual :

5201100 [jg

comb.]pana la 23.5 ori mai mare.Acesti combustibili racesc intens galeria si tubulatura de admisie cu efecte benefice asupra randamen

umplerii.

Densitatea combustibilului ()Este raportul intre masa combustibilului si volumul ocupat de acesta

S[Kg/m3].

Se mai utilizeaza dimensiuni de greutate specifica.In general densitatea unui combustibil are o influi

redusa asupra proprietatilor acestuia si depinde in mica masura de natura chimica a combustibilului.

Ex: Pt. benzine cifra octanica a unei benzine alcanice este mult mai mica decat cea a unei benaromatice chiar daca densitatile lor sunt foarte apropiate.

Densitatea combustibilului este relevanta pt. unele caracteristici (de ex: indicele diesel si continutu

fractii grele), din acest punct de vedere se poate aprecia ca densitatea prezinta importanta pt. Diesel.

Densitatea combustibilului depinde in mod direct de nr. De aomi de carbon din moleculele consti

avand in vedere AC=12, AH=1. Astfe ca acele molecule constituiente caracterizate de un raport de nr. de atde hidrogen mic vor conduce la combustibili cu densitate scazuta.

Din aceasta cauza daca se pune problema influientei structurii chimice asupra densitatii, aceasta pe chimice creste in urmatoarea ordine: alcani (foarte mic)naftene- olefilearomatice(foarte mare)

In tehnica combustibilului densitatea nu se utilizeaza caatare ci cea relativa prin raportarea densi

absolute a unui combustibil la densitatea apei.

Pentru crearea unei pozitii uniformw s-a stabilit ca densitatea apei sa se determine la temp. de 4presiune de 760 [mmHg], iar cea a combustibilului :t=20; p-720[mmHg], caz in care densitatea relativa snota

420[-].


6/4

Daca de exemplu se cunoaste densitatea combustibilului la o temperatura relativa oarecare tdensitatea relativa standard se va calcula cu : C= coeficient care tine seama de variatia de volum a combustibilului la variatia de 1.

Se utilizeaza un sistem propriu de evacuare a densitatii : SUA-scara Baume in care densitatea relativ

masoara in [AP.

D=141.5

60

60131.5 AP

6015.56D=

141.5

15.5615.56

131.5

Produsele petroliere romanesti au densitati relative cuprinse in urmatoarele domenii :

Produs [-]Benzine 0.680.76Petrol 0.750.87Motorine 0.83

0.92

Conform standardului specific de incercare , densitatea relativa a produselor petroliere se determin

balanta specifica Mohr-Westphat (aerometru sau picnometru)

Puterea calorcica a combustibililor [Kj/Kg comb.]Lucru mecanic dezvoltat de un motor depinde evident de cantitatea de caldura degajata prin ard

amestecului.

Cantitatea de caldura degajata prin arderea izobara si izoterma, completa si perfecta a unitatii de mas

combustibil produsele arderii fiind mentinute la presiune si temperatura standardizata constituie putcalorifica masica a combustibilului.

Obs: Puterea calorifica masica a unui combustibil dicteaza valoarea consumului specific efectiv

combustibil.

Structura chimica influienteaza asupra puterii calorice in sensul ca un combustibil care contine multi atomhidrogen in moleculele sale va avea o putere calorica mai mare .

Avem in vedere ca puterea calorifica a elementelor chimice este:

PC=12104

j

g

PCC=3.412104

j

g

Serii chimice: - alcani (Cn H2n+2)

-olfine (Cn H2n-2)-naftine (Cn H2n)

-aromatice (Cn H2n-6)

Puterea calorifica se determina in calorimetru , se observa ca puterea calorifica a unui combusdeterminata in calorimetru este sensibil superioara puterii calorice determinata pe motor ( pe baza bilanttermic al motoruli si consumului orar de combustibil).

Detreminarea experimentala in calorimetru implica mentinerea produsului de ardere (bioxid de car

CO2+ H2O) la temperatura constanta inferioara punctului de fierbere a apei. In calorimetru vaporii de

condenseaza cedand caldura latenta de condensare.

In motor vaporii de apa condensati nu reusesc sa condenseze si evacueaza catre atmosfera raportul cal

al caldurii latente de condensare.


7/4

In motor eliberarea caldurii are la baza arderea unui amestec de combustibil compus din combustibpropriu-zis si aer. Ar fi mai interesant sa determinam puterea calorifica a amestecului si nu puterea calorifi

combustibilului. Aceasta din urma poate imbraca 2 forme :

-PciH2O sub forma de vapori-PcsH2O condensat

In concluzie relevanta pentru functionarea motorului cu ardere interna este puterea calorifica inferioa

amestecului:

Pciam=Pci

1o unde : Lo=cantitatea de aer stoichiometrica necesara arderii complete a unitatii de masa de combustibilo=

88

3C-O

23jgamestec

Unde: H,C,O = participatiile masice ale carbonului, hidrogenului si oxigenului la o unitate de mascombustibil

Obs.: Puterea calorifica a amestecului este constatata pentru toti combustibilii cunoscuti indiferent de stare

de agregare.

Combustibili Pei[Kj/Kg comb] Lo [Kg aer/Kg comb.] Pciam[Kj/Kgamestec]

Benzine 43.830 15.0 2744

Motorine 41.940 14.1 2744

CURS 3: Cifra octanica a benzinelor.Sensibilitatea benzinelor la detonatie.

Se poate obeserva ca una din caile de marire a randamentului termic este cresterea raportulu

comprimare . Pe masura cresterii lui in functie de m.a.s apare fenomenul de detonatie.

Detonatia este chiar motivul pentru care utilizarea unor rapoarte de comprimare mai mari ca 10 nu rationala intrucat motoarele fie detoneaza intens fie cresc costurile acestuia, fie utilizarea unei structuri cont

special.

Pentru un motor datorita tendintei la detonatie cat si intensificarea acestora depind direct

combustibili.Structura chimica a benzinelor influenteaza intr-o mare masura tendinta acestora la deton

Seriile chimice ale aromaticelor naftenelor si olefinelor sunt caracacterizate de moleculele compacte avanbuna rezistenta la detonatie, la polul opus se afla alcanii caracterizati de structuri liniare intinse si care deton

cu usurinta.Functionare m.a.s cu detonatie este insotita de o seama de aspect negative :

- supraincalzirea motorului

- scaderea performantelor in sensul ca de ex comparative cu functionarea fara detonatie la acelasi regimsarcina si turatie motorul detonat va furniza o putere mai redusa

- scaderea economicitatii motorului

- accentuarea uzurilor componentelor cuplelor de frecare

- aparitia unor zgomote specifice de batai metalice de frecventa inalta- aparitia fumului in gazele de evacuare

Arderea de detonatie presupune desfasurarea succesiva a mai multor stadii. Formarea mai multor fronde flacara in jurul unor nuclee de flacara initiala de scanteie electrica.Cond favorabile detonatiei determ

cresterea vitezei acestor fronturi la valori 200..750 m/s .In ce de-al doilea stadiu fronturile de flacara se transforma in unde de soc care penetreaza intregul vo

al camerei de ardere cu viteze in jurul a 1200 m/s. Sub efectul puternic al undei de soc restul amestecului n

arde exploziv in ultimul stadiu, creend undele de detonatie care au viteza de propagare cuprinse intre 1500-3m/s si care la contactul cu peretii camerei de aredere produc batai metalice.

O prima metoda de apreciere a calitatilor antidetonatie ale benzinelor a fost metoda raportului criti

comprimare. Se utilizeaza un motor monocilindric standardizat prevazut constructiv cu posibilitatea de variaraportului de comprimare in sensul cresterii pana la aparitia fenomenului de detonatie.


8/41

Valoarea lui corespunzatoare constituia raportul critic de comprimare. Metoda a fost abandonata

cauza urmatoarelor dezavantaje: erori mari de determinare si reproductibilitate foarte redusa la rezultate.

In present pentru aprecierea sensibilitatii benzinelor de incercat cu un combustibil etalon dpd

sensibilitatii la detonatie.O benzina este cu atat mai resistenta la detonatie cu cat are o cifra octanica mai mare .

Functionarea cu detonatie este nepermisa, de aceea pentru un motor dat trebuie utilizat un combustibil av

cifra octanica minima astfel stabilita incat posibilitatea aparitiei detonatiei la functionarea motorului la re

nominal sa fie eliminata. Pentru acelasi motor se pot utiliza combustibili avand cifra octanica superioara

minime.Acest aspect nu aduce nici un castig dpdv energetic,determinand doar cresterea costurilor de exploatamotorului.

Dpdv economic este rational si exista lucrul acesta sa se utilizeze benzene cu C.O. maxima egala cu coctanica minima conform det celor de mai sus.

OBS : Pentru un motor se pot utiliza si combustibili cu C.O inferioara cifrei octanice minime.Pe

evitarea detonatiei in acest caz trebuie diminuat corespunzator unghiul de avans la unghiul de aprindere s .Combustibilul etalon cu care se compara benzina este compus din 2 hidrocarburi chimic puse din s

chimica a alcanilor care pot intra in combustibilul etalon in proportii diferite si care au calitati diametral op

dpdv al rezistentei la detonatie.

I Referinta izooctan (izomer al octanului) C8H18Este saturat si poseda o molecula cu structura ramificata foarte compacta fapt careia ii confera o fo

buna stabilitate termochimica. In conditiile existente in motor practic nu se formeaza peroxizi si nici alte prode oxidare incomplete. In conluzie are o rezistenta deosebita la detonatie si i se atribuie in mod conventio

valoarea 100 pe scara cifrei octanice.Proprietati fizico-chimice:

- temperatura de inghet -107 C

- temperatura de fierbere +99 C- densitate absoluta 20 C = 0,691 kg/l

II Referinta II normalheptan (alcan )

- este o hidrocarbura saturate liniara constanta cu molecula lunga caracterizata de stabilitate termochim

ridicata- formeaza cu usurinta peroxizi si alte produse de oxidare, incomplete, premargatoare arderii la detonare

- are o rezistenta ridicata la detonatie fapt care pe o scara a cifreo octanice i se atribuie in mod conventional 0Proprietati

- temperatura de congelare -91 C

- temperature de fierbere + 98 C

= 0,689 kg/l la 20 CCifra octanica reprezinta procesul volumic izocor dintr-un amestec omogen in faza lichida de izoocta

normal hectan care are aceeasi sensibilitate la detonatie ca si benzina de incercat in conditii identice standardi

de incercare.Este practic imposibil ca in cadrul experimentarii pe motoarele monocilindru standardizate s

surprinda exact acel amestec etalon care furnizeaza CO. De regula se efectueaza tatonari experimentale p

cand benzina de incercat se incadreaza dpdv al sensibilitatii la obtinerea de amestecuri etalon (unul avand c

octanica mai mica a benzinei de incerat iar celelalte mai mare) intre care in functie de metoda de determinartolereaza o diferenta de 23 unitati de CO. CO a benzinei de incercat se va determina prin interpolare liniara

De ex: o benzina detoneaza similar cu un amestec etalon format din :

-91 ( %vol)izooctan-9 (% vol)normal heptan

In conluzie CO este 91

Metode de derminare a cifrei ocatanice1)Metoda Motor - CO/M

2)Metoda esearch SUA) CO/R


9/4

3) Metoda de drum (SUA)CO/DPrimele 2 metode utilizeaza motoarele monocilindrice experimentale armonizate prin initiative C

(Cooperative Fuel Reserch )

-familia IT-9 (IT-9/2 IT 9/6) (RUS)-familia WAUKESHA (SUA)

Primele 2 metode difera prin conditia de incercare intre cere cele mai importante sunt avansuril

aprindere si turatia de incercare.

motor/ s AC) n(rot/min

Research 13 600 6

Motor 26 900 9

Monocilindrii experimentali sunt in 4 timpi si au raport de comprimare variabile intre 410 pe

motoare vechi si 4..18 motoare noi.

Aceste motoare au preluat solutia de variatie a lui cu cilindru additional de la motorul experime

utilizat pentru determinarea rapoartului critic de compresie.

DESEN

Cilindrul additional 3 este conectat lacamera de ardere a unui cilindru prin canalizatia

2.Variatia raportului de comprimare este adigurataprin deplasarea in interiorul lui 3 a pistonasului 4,

deplasare controalta de mecanismul cu surub 5

actionat din ext de manivela 6. In mod evident

avand in vedere = => CO/R>CO/M.Pentru aceeasi benzina parametrul CO=CO - CO/M se num sensibilitatea combustibilului si pun

evident influenta conditiilor de incerare asupra cifrei octanice.

Conditiile de incercare sunt specifice fiecarei metode.Se mai defineste in practica incercarii benzin

indicele de performanta IP pentru calificarea dpdv al rezistentei la detonatie al benzinelor superoctanica

supercarburant care au in consecinta CO > 100 (motoare sport,motor de aviatie cu piston ). Metodica de inceresti definite ptr reproducerea calitatilor la detonatie al supercarburantilor se utilizeaza supravolume de izoo

si/sau aditivare de TEP (tertraetil de plumb).In acest caz IP=100+3 (CO/M-100) unde cifra octanica difera deuzuala a.i CO/M >100.

Avand in vedere conditia de incercare respective regimul de turatie mai scazut tip Research se p

aprecia ca met R este mai potrivita ptr calificarea benzinelor utilizate pe motoare fol frecvent la regimurilcuplu maxim.Acest regim este unul sensibil dpdv al pct de detonatie. Turbulenta practice nula din camer

ardere a mot cat si radamentul foarte bun det o crestere a tendintei la detonatie.

Pentru benzinele auto produse in Romania standardele de calitate prevad1. CO/R=95CO M =85; CO=13

CO/R= 99COM =87; CO=12

3.CO/DMetoda nu mai presupune incercarea benzinei pe motor experimental de aceasta data benzina se ince

direct pe mot care echipeaza autovehiculul si in concluzie cifra octanica de drum este specifica ptr un autoveh

dat diecarei motorizari in parte. A fost utilizata initial in anii 80 de VAG pentru nevoi interne si a fost ulte

preluata si standardizata de catre americani.Pentru uniformizarea conditiei de incercare s-a stability ca benzina sa se incerce ;a regimul cel mai s

de exploatare al vehiculului dpdv al conditiei la detonatie astfel se verifica sensibiliatea la detonati

sensibilitatea acestuia cu aparatura specifica la bordul autovehiculului in mars la accelerare in prize directa ivit 10-50 mph pe drum perfect orizontal si rectiliniu.Cu alte cuvinte in cadrul acestei incercari se stabi


10/

caloarea minima a cifrei octanice care se poate utilize pe un vehicul, valoare care asigura eliminarea detonatiincercarea autovehiculului in acest regim foarte favorabil detonatiei.

Sub aspect analytic det cifrei octanice de drum a fost asimilata prin met extinsa a curbelor limita

detonatie sau metoda Bordeline modificata.

Curs 4: Cifra cetanica (CC) a motoarelor autoTemperatura de autoaprindere (taa)Temperatura de autoaprindere reprezinta temperatura minima la care un combustibil se autoaprinde

interventia unei surse exterioare de initializare a reactiei de oxidare .Taa reprezinta unii din principalii parametrii ai combustibilului pt. motoarele cu aprindere

comprimare (motorine si petroluri).

Factori de influienta, asupra temperaturii de autoaprindere::

Metoda de determinare prin forma si materialul din care este construita instalatia experimentala.

Natura mediului gazos in care are loc incercarea. Mediul poate fi in functie de metoda , aer, aer comprimatoxigen pur.

Presiunea mediului in care are loc incercarea.

S-a pus in evidenta, ca in domeniul presiunilor realizabile la MAC temperatura de autoaprindere scad

masura cresterii presiunii.In figura se prezinta rezultatele experimentale pt. diversi combustibili la incercarea in aer comprimat,

este considerata cea mai potrivita data find apropierea de conditiile de functionare ale motorului.DESEN

Combustibilii traditionali pt. motoarele de autovehicul au temperaturi de autoaprindere care scad pan

1000 la compresiune de 20 bari, dupa care se manifesta o usoara tendinta de crestere.

De observat ca temperatura de autoapridee a motorului este de 100fata de cea a benzinei, fapt explica util motorizarea in MAC.

Taa depinde de starea tehnica si la oxidarea moleculelor constituiente.Aceste proprietati sunt oareinvers proportionale cu masa moleculara, respectiv cu nr. de atomi de carboni din molecula avand in ve

reprezentarea celor 4 serii chimice de hidorcarburi regasiti in motorine, se poate aprecia ca temperatura

autoaprindere in functie de seriile chimice scade in urmatoare ordine: aromatice, naftene, alcani.

In anumite conditii experimentale se poate stabili o legatura directa intre temperatura de autoaprinde

durata intarzierii autoaprinderii aa.Definita ca intervalul de timp sau unghiular scurs in momentul de inecput al injectiei de combustibil s

al autoaprinderii amestecului [s];[RAC].DESEN

In concluzie durata intarzierii la

autoaprindere reprezinta cel mai importantparametru caracteristic al unui combustibil

in aplicatii diesel.

Cifra cetanica a motorinelor

Motoarele cu aprindere princomprimare necesita combustibil a caruimolecula sa cracheze cu usurinta in

perovizi si alte solutii de oxidare

incompleta si care sa aiba o durata aa rezonabila.Este necesara stabilitrea unui criteriu care sa califice combustibilii din pct de vedere al marimii lui aa

a incercat punerea la punct a unei metode simple de laborator fara rezultate semnificative.

S-a trecut la incercarea motorinelor pe motor experimental. Pentru a se compara motorina cu

combustibil etalon in conditii identice de incercare din pct de vedere al aa, combustibilul etalon este compus


11/

2 hidrocarburi chimic pure in faza lichida la parametrii de stare specifici incercarii si care au calitati diamopude din pct de vedere al intarzierii la autoaprindere.

Durata itarzierii la autoaprindere influenteaza direct urmatoarele caracteristici ala motoarelor:

Stabilitate a functionariiEconomicitatea motorului si uniformitate

Gradul de uzura

Nivelul de zgomot

Scara cifrei cetanice se defineste intre 0 si 100. Cu cat un combustibil are cifra cetanica mai mare cu

acesta va avea o durata aa mai mica, respectiv se va autoaprinde mai usor si la temperaturi mai scazute.Cele 2 hidorcarburi etalon sunt: catan-ul alcan. C16H34

CH3-CH2-CH2--CH2-CH3

De 14 ori

Proprietati fizice:

Temp. congelare = -91Temp. fierbere = +98

20

=0.684kg

l

Datorita structurii liniare si moleculii foarte lungi se descompun cu usurinta in prezenta oxigenuluteroxizi si alte produse de oxidare incompleta.

Are stabilitate termica si la oxidare foarte reduse se autoaprinde foarte usor la teperaturi scazut

atribuie valoarea CC=100.

Alfametal naftalina (C11H10-aromatica)

CH CH

Temp. congelare = +18 CTemp. fierbere = +278 CH3 C CH

20=0.773

kg

l CH CH

C

CH CH

Determinarea structurii compacte cu dublu legatura este foarte stabil termic si la oxidare, problautoaprinderii se poate pune doar dupa separarea totala a hidrogenului de molecula. Se autoaprinde foarte

chiar la presiuni ridicare, i se atribuie pe scara cifrei cetanice CC=0.DEF: Cifra cetanica a unui combustibil lichid reprezinta procesul volumic de cetan dintr-un amestec lic

omogen de cetan si alphametin naftalina (la parametrii de stare atmosferici), care are o aceeasi intarzier

autoaprindere aa) ca si motorina de incercat in conditii identice, stabdardizate de incercare.Observatie!!!! In ameste cetanul si aplhametin naftalina sunt perfect amestecabile intre ele.

Este dificil ca in aplicatia experimentala sa se gaseasca exact aceelasi amestac care are aa identic c

motorinei incercate.

Motorina se incadreaza in doua amsetecuri a caror durata aa se afla in relatia.

aa amestec 1


12/

Deci cifra cetanica se va defini in mod diferit, determinand prin calcul tot in functie de procentul volude cetan x din amestecul etalon.

CC=X+0,15 (100-X)

Unde : x= procent volumic de cetan.Conditiile functionale pt determinare cifrei cetanice dupa ASTM sunt:

-wankesa mono(IT 9-3)

n= 9009 [rot/min]i=13

pi=1031 [bar]Standardul romanesc de fabricatie prevede fabricarea a 3 sorturi de mot. brute:Una avand : CCmin=40 unitati

Celelalte doua: CCmin=48 unitatiLa combustibilii obisnuiti folositi la motoarele Diesel, cifra cetanica variaza intre 4.5si 55. Motorinel

cifra cetanica mai mari de 55 unitati se utilizeaza in conditii speciale (motoarele functioneaza la altitudin fo

mari sau in regim sever tropical)

Motorinele de iarna trebuie sa aiba temperaturi de congelare cuprinse intre -60 si -40 grade celsius.Parametrul realizabil doar de motorinele aromatice, care au cifrele cetanice cuprinse intre 38-40, ace

se aduc in intervalul uzual 45-55 in mod artificial prin aditivare spacifica.

Este de preferat motorina aromatica care sa fie in mod natural la limita de inget.

Instalatia experimentala (motor monocilindric experimental IT9-3)D=82.6 [mm]

S=114.3 [mm]

Vu=652[cm2

= 8 Conditii de incercare :

n= 9009 [rot/min]i=13pi=1031 [bar]ta=1003

ta inj=383Aerul admins in motoare se preincalzeste:

Taer=662Exista 3 metode experimentale care folosesc acelasi IT9-3:

Raportul critic de compresie

Metoda intarzierii la autoaprindereMetoda coincidentei autoaprinderilor

In Romanaia si Europa se foloseste metoda 3 , cifra cetanica obtinuta prin aceasta metoda se not

CC/MC.

INDICELE DIESEL (ID)Metoda cifrei cetanice presupune echiparea cu motor experimental. Indicele diesel este o me

alternativa, simpla, ieftina si eficienta.

S-a pornit de la obesrvatia ca aa cat si CC reflecta compozitia chimica a combustibiluilui respec

participatia seriilor chimice.

Indicel diesel va considera compozitia chimica ca masura a lucrurilor prin doua criterii distincte pent

precizie mai buna.Punctul de anilina: anilina proaspat distilata se dizolva intr-o cantitate precizata de combustibil

temperatura perfect determinata. Aceasta temperatura constituie punctl de anilina a respactivului combustibi


13/

Pe de alta parte s-au obeservat ca participatia aromaticilor in produsul final este invers proportionala cu punde anilina.

Exemplu : Aceton=+94.4[A-m-n=+17.8Densitatea relativa a combustibilului: s-a constatat ca, cresterea participatiei alcanilor in dauna scad

participatiei aromaticelor intr-un combustibil este direct proportionala cu densitatea relativa a acesteia.Ambele criterii evidentiaza participatia aromaticelor in produs final. Indicele diesel, relativ la calitatil

autoaprindere ale motorinei, variaza similar cifrei cetanice.

Cu cat indicele diesel este mai mare, motorina are un comportament mai bun la autoaprindere, respeun aa mai mic.

Se determina in doua moduri:

Cu ajutorul nomogramei stadardizate

DESENNomograma contine 3 scale. Se figureaza pozitiile pentru A si D ale motorinelor incercate pe sca

corespunzatoare si se unesc printr-o derapta care va intersecta scala din mijloc la valoarea indicelui dies

motorinei.

Prin calcul

D=AD

100;A; DAP

A= 95

A32;Scala Baume: D=

141.5

60

60 -131.5= 141.5

15.56

15.56 -131.5

Standardul roman de fabricare, prevede fabricarea a 4 sorturi de motoare cu indicele diesel= intre 576.

Intre cifra cetanica si indicele diesel exista o corelatie foarte buna. Exceptie face cazul in care motoare un continut ridicat de izoalcani. Corelatia intre cifra cetanica si indicele diesel poate fi determinata grafi

nomograma CC=f(ID), dependenta de compozitia chimica de baza a motorinei sau prin relatii empirice gener

CC=0,6666*ID+0,1224*tnf-19,824Unde: tnf = temperatura medie de fabricare a picaturilor [grade C]

Pentru motorine cu compozitii medii cifra cetanica se poate determina pe baza punctului de anilina.


14/

CURS 5: Aditivi pentru combustibiliAcestia sunt substante chimice care adaugate in combustibil in cantitati foarte mici amelioreaza una

calitatile functionale ale combustibilului relativ la cerintele motorului.Acestia ca regula generala trebuie sa nu fie deficitari, sa aiba un cost redus, iar prin adaugare

combustibil sa nu afecteze nici una din celelalte proprietati fizico-chimice si calitati ale combustibilului.

Intr-un combustibil se pot adauga diversi aditivi, fiecare vizand o anumita calitate functionala. Se poate p

deci problema compatibilitatii fizico-chimice a aditivilor dizolvanti in combustibil astfel incat fiecareactioneze independent si sa nu afecteze actiunea celorlalti aditivi.

Clasificare: -pt benzine-pt motorine

Aditivi antidetonantiTetractilul de Plumb ( TEP) Pb(C2H5)4

CH3|

CH2

|

CH3C2PbC2CH3|

CH2

|

CH3

Def. Aditivii antidetonanti sunt substante chimice care adaugate in benzine in concentratii extrem de

amelioreaza substantial cifra octanica a benzinei baza (cea reala) din procesul tehnologic de fabricatie, fa

afecta celelalte calitati functionale ale benzinei.Aditivul imbunatateste comportamentul benzinei la detonatie TEP= cel mai vechi aditiv, utilizand

in Europa si SUA circa 70-80 de ani. Este cel mai eficient aditiv antidetonant. In Romania conform unei reg

Europene a fost scos din uz etapizand in perioada anilor 2005-2008.

Este un lichid incolor mai greu decat apa, avand in concentratii mici un miros dulceag, iaconcentratii mari un miros puternic respingator. Este insolubil in apa, dar perfect solubil in benzine, alcooli, e

acetone si alti solventi organici.Temperatura de fierbere TEP=199

oC.

Scoaterea din uz a TEP se datoreaza faptului ca este foarte otravitor. Patrunde in corpul uman pe

digestiva, respiratorie sau direct prin piele provocand hiperexcitarea sistemului nervos, ingalbenirea p

caderea parului, convulsii, hipotermii.Periculozitatea TEP consta in doza totala extrem de mica si a caracterului cumulativ a acestuia. Odata pat

in organism in cantitati extrem de mici se va regasi in sange sub forma unor compusi perfect stabili. Otrav

repetate cu doze mici de TEP pot conduce prin cumulare la moarte chiar si in cateva zeci de ani.

TEP este foarte eficient in combaterea detonatiei in cantitati extrem de mici. Mecanismul de actiunacestuia este inca subiectul unor discutii contradictorii. De-a lungul istoriei utilizarii sale s-au conturat 2 t

relative la mecanismul de actiune.

Ambele teorii tin cont de faptul ca in prezenta aerului TEP se descompune: Pb(C2H5)4 Pb4C2H5Pb si radical etil disocierea fiind favorizata de actiunea caldurii si a luminii solare sau chiar a razelor ultravioartificiale.

Dizolvarea TEP debuteaza sub aspectul aportului de caldura dupa trecerea acestuia in stare de vap

respectvi peste 200oC si se considera definitiva la 500-600

oC. Acest interval de temperatura este uzual pt regi

termic al motorului.

1. Prima teorie acorda rolul primordial descompunerii peroxizilor organici initiata de primele react

ardere din cilindrii motorului. In camera de ardere Pb rezultat prin desocierea TEP reactioneaza cu O din aaspirat: Pb+O2PbO2bioxid de Pb = se combina ulterior cu peroxizii organici initiali degenerand in com


15/

inerti care atenueaza reactiile in lant specifice detonatiei. In ultima perioada aceasta teorie este tocmai psustinuta.

2. A doua teorie ia in considerare teoria generala a desfasurarii polistadiale a arderii cu deton

Conform acesteia Pb disociat cu TEP favorizeaza aparitia peroxizilor organici reducand intarzierea la aprindflacarilor reci. Radicalul etil actioneaza in stadiile finale inhiband respectiv radicalii formati prin descompun

peroxizilor organici in flacarile reci initiale se inhiba astfel dezvoltarea reactiilor in lant specifice detonatiei

reduce viteza frontului de flacara rece. In ambele cazuri insa plumbul fiind divizat in camera de ardere in s

pura sau sub forma de oxizi participa la reactii din care insa se regenereaza, astfel se explica eficacitatea s

combaterea detonatiei in concentratii extrem de mici.PbO2= compus refractor avand temp de topire inalta-888

oC.

Este posibil ca in anumite regimuri functionale PbO2 sa se afle in stare solida, fapt care favorizdepunerea sa (sub forma de depozite) in camera de ardere pe supape, scaune de supape, ghiduri, pe electr

bujiei. Daca depunerea pe elemente componente ale sistemului de distributie este benefica, Pb si compusi

avand actiuni lubrifiante, depunerea pe peretii camerii de ardere favorizeaza cresterea raportului de comprimiar depunerea pe electrozii bujiei det anularea scanteii, ancrasarea bujiei.

Din acest motiv TEP nu se utilizeaza ca atare si in solutie etil formata din TEP si o substanta antren

(tot un aditiv). Substantele antrenante au rol de a se combina cu Pb si oxizi sai degenerand in substante vola

cu puncte de topire si fierbere mult mai coborate.Substante antrenate: Brom etil (in proportie molara de 2:1 fata de TEP), Dibrometil si Dicloretil.

Observatie Chiar in cazul utilizarii aditionale a substantei antrenante formarea depozitelor de Pb in camerardere nu este exclusa. Experimental s-a constatat ca utilizarea substantelor antrenante reduce depunerea Pb d

10% din cantitatea totala de Pb vehiculata prin camera de ardere catre 2%. ( 10 % din cazul utilizarii exclusiTEP).

S-a constatat experimental ca, cresterea concentratiei de TEP in benzina produce o crestere puterni

depozitelor de Pb in camera de ardere.

Se constata ca la dublarea concentratiei de TEP depozitul se dubleaza la acelasi nr de ore de function

S-a remarcat ca in cazul motoarelor cu alimentare centrala ( monopunct sau carburator) utilizarea TEP

limitata, aceasta distribuindu-se neuniform catre cilindri. Temperatura de topire este foarte apropiatatemperatura finala a fierberii benzinei (200oC), aceasta explicand distribuirea neuniforma catre cilindri

faptul ca pe traiectoria galeriilor de adimisie TEP se

regaseste in faza lichida sub forma de picaturi fine dar cumasa si inertie mare.

Cilindrii de capat sunt favorizati prin efectul

inertional si tinand cont de ordinea de aprindere. Pe dealta parte cilindrii de capat sunt evident cei mai reci.TEP

aflat in concentratie mai mare fiind defavorizat sub


16/

aspectul disocierii. Din acest motiv TEP a fost inlocuit la un moment determinat cu o substanta avtemperatura de fierbere ceva mai scazuta.

TMP ( tetrametil de Pb)temp de fierbere = 110oC.

Pb ( CH3)4CH3

|

CH3PbC3|

CH3TEP si TMP = similare ca disponibilitate, pret de cost si eficienta astfel incat se poate face sub as

fizico-chimic.

TEP TMP

T fierbere [oC] 199 110

T congelare [oC] -130,2 -30,3

Continut de Pb 64 77,5

20 1,66 1,995

Presiunea de vaporizare[la 15

oC]

0,167 17

Presiunea de vaporizare[la 50

oC]

2,01 100

In Europa si SUA utilizarea lor este interzisa, datorita efortului dezactivator al convertoarelor catalobligatorii de utilizat odata cu introducerea normativelor de poluare. Carta mondiala a combustibililor impun

mod strident renuntarea la TEP si TMP, desi tot mai multe state adera la aceasta carta benzinele etilate se

folosi pt perioade greu de estimat in tari din Africa si Asia.

MMT ( mangan metil- pentilcarbodiemil-tricarbomil)

A fost pus la punct in Canada in 1980. Utilizarea sa generalizandu-se incepand cu 1985 in SUA.

Utilizarea sa este foarte controversata evidentiidu-se ca are un nivel de toxicitate ridicat asupra corpuman. Ca si amontaj: eficienta ridicata, ireversibil la efectul antagonist al Sulfului din combustibil in compar

cu TEP si TMP, concentratii scazute in care se adauga in combustibil 18 ml/l combustibil.Atunci cand se discuta toxicitatea Mn cu Pb trebuie tinut cont ca sub aspectul masei cantitatea de M

utilizata in benzine reprezinta cca 12% din cea de TEP la eficienta maxima. ( 0,12-0,14 g/l) la TEP.

In cazul TEP se utilizeaza ca agenti de antrenare:

- Dibrometil C2H4Br2 PbBr2 (T= 373oC)- Dicloretil C2H4Cl2 PbCl2(T= 501oC) , degenerand in reactie cu Pb cu Temp de topire si care pe

antrenarea catre atmosfera a Pb odata cu gazele de evacuare.

In cazul MMT nu a fost pus la punct un agent de antrenare, de ex temp de topire a diclorurii de Mn

mult mai mare MnCl2 1190oC. In cele mai frecvente situatii Mn se regaseste aproape in totalitate pe pe

camerei de ardere, pe electrozii bujiei, pe supape, sub forma unei depuneri particulare intensa brun roscata.

Alti aditivi antidetonanti- Iodul; anilina, metil-anilina; (cu probleme de solubilitate selectiva in benzina)- Eteri, etc (mult mai putin eficienti comparativ cu 3)

Aditivi modificatori ai calaminei (contra depozitelor in CA)Se utilizeaza in mod special pt benzine aromatice aditivate intens impotriva detonatiei. Este cunoscu

acestea sunt sensibile cu atat mai mult cu cat raportul de comprimare este in crestere. In astfel de ca

depozitele sunt corespunzatoare (mari) si pot provoca aprinderi necontrolate de regula preaprin

Preaprinderile se initiaza de la puncte rosii ale calaminei. Pt combatare se utilizeaza acesti aditivi care fix


17/

substante de depozit sub forma de ortofosfat. Depozitul devine inert, fiabil, fiind antrenat adesea in evacuareutilizeaza:

- Metil-fenil-fosfati- Alchil-fosfati- Trimetil-fosfati.

CURS 6: Alti aditivi pentru combustibili

1. Aditivi pt cresterea cifrei cetaniceSe utilizeaza pt motorine imbunatatindu-le comportamentul la autoaprindere atunci cand se adaug

cantitati mici. Cel mai frecvent- azotat de alchil, care de exemplu in concentratie de 1000 ppm ridica

cetanica a motorinei cu 5 unitati. De retinut ca eficienta aditivarii depinde in mare masura de cifra cetani

motorinei de baza, fiind practic dubla pt motorina cu difra cetanica initiala ridicata.

2. Aditivi antioxidanti (inhibitori de oxidare)Se utilizeaza pt benzine in scopul stabilizarii benzinelor olefinice; data fiind instabilitatea ridica

olefinelor acestea, se degradeaza usor radicalii formati regrupandu-se prin polimelizare in molecule imense

alcatuiesc gumele actuale din benzine. Aditivii au actiune stabilizatoare anihiland formarea radicalilor li

activi de tipul R-O2chiar in perioada ruperii catenelor moleculelor de olefine.

Formarea gumelor actuale este posibila doar in prezenta oxigenului, deci acolo unde benzina intra in contacatmosfera.

Produse: fenil-diamina, p-amino-fenoli, amine sulfonate substituite.3. Aditivi dezactivatori de metale

Se utilizeaza pt benzine. S-a constatat ca unele metale (Fe, Cr, V, Ni, Cu, etc) chiar la nivelu

urme chimice au un efect catalizator pt componentii instabili din benzine conducand la baza mecanismdeja prezentat la formarea de gume actuale. Produse: 1-2-propileu diamina, 1-2-etileu diamina.

4. Aditivi detergentiAu rolul de a impiedica formarea depunerilor sub forma de depozit in canalizatiile sistemulu

alimentare al motorului. Ca mecanism de actiune impiedica anumite reactii de polimerizare cat si polarizeventualelor impuritati mecanice. Paleta de produse este foarte variata, acestea fiind specifice motorului M

sau MAC.5. Aditivi anticorozivi (anti-rugina)

Au rolul de a preveni coroziunea componentelor metalice ale sistemului de alimentare la contactu

apa din combustibil. Sunt de regula alcooli, acizi grasi, alchil-fosfati, amino-fosfati, substante care se absor

suprafete metalice ale sistemului de alimentare formand filme protectoare.

6. Aditivi bactericizi+bacteriostaticiExclusiv pt motorine care au tendinta de a se degrada la stocare indelungata din cauza continutulu

bacterii. Prima categorie are rolul de a distruge microorganismele iar cea de a doua de a preveni inmultirea

Cel mai frecvent se utilizeaza substante din categoria imidazolinelor.7. Aditivi antigiuranti

Au rolul de a depusa (cobori) punctul de inghet al apei din combustibil, astfel incat acesta sa

formeze dopuri de gheata la functionarea motorului la temperaturi scazute. Se utilizeaza atat pt benzine cat motorine. Produse din familia alcoolilor, cel mai frecvent utilizat izopropanol, dimetilformamida.Exista si un efect secundar important in sensul ca emulsioneaza apa in combustibil.

8. Aditivi antispumantiSe utilizeaza pt motorine, impiedicand spumarea (in rezervor). Cel mai frecvent: siliconi (poli-

xani), foarte eficienti in concentratii extrem de mici, 10-20 ppm.

9. Aditivi contra incarcarii electrostaticePrevenind incarcarea si descarcarea electrostatica care poate provoca aprinderea benzinei, pe du

transportarii si a depozitarii. AA-3 (Shell). Contine saruri de Crom+sulfosuscinat de Calciu si un poli

organic.


18/4

10. Aditivi pentru protectia scaunelor de supapeIn trecut astfel de aditivi nu erau necesari, supapele si scaunele lor fiind protejate de depunerile de plu

Pb in sine si unii derivati ai sai constituie un foarte bun unguent solid. Cele mai cunoscute produse au la b

metale alcaline ca Sodiu si Potasiu si care in camera de ardere genereaza compusi moi care se descompunsupape si scaune.

In Europa: - Lubrizol (Germania); - Anabex (Slovacia)

11. Aditivi odorizanti

Pentru motorine aditivate cu 6, au la baza principiile parfumeriei clasice, cele mai utilizate fiind

extrase natural, extrasi sintetici, cetane.12. Aditivi contra unor utilizari interzise

Se utilizeaza pt identificarea produselor proprii ale firmei, pt a evidential amestecarea unor proincompatibile voite sau accidentale, pt impiedicarea fraudei cu combustibili subventionati. Produsele fac p

din 2 categorii: - coloranti ( rosu, verde, violet); - trasori chimici (furfurol); produc colorarea intern

combustibilului la contactul cu anumiti reactivi care se introduce in cantitati extreme de mici in combustibverificat.

Combustibili alternativi

Piata combustibililor alternativi este in continua dezvoltare. In 2000 conform Inst. francez al Petrolacestia aveau deja o cota de piata de 1.7% 2%. Din aceasta categorie fac parte: - compusi organici oxigen

alcooli, eteni, esteni); - gaze natural; - hidratii azotului; - hydrogen, etc.Din categoria biocombustibililor:

Compusi oxigenati, se obtin din substante care provin de la vegetale sau animale nefosile, cunoscutedenumirea generic de biomasa. La ora actual acesti din urma comb au perspectivele de dezvoltare cele mai bu

avand in vedere corelati dintre proprietatile lor fizico-chimice si cerintele motorului cat si anumite consider

legate de producerea si stocarea lor si de pretul lor de cost. nu in ultimul rand trebuie amintit ca compoxigenati ca si comb pot avea o serie de avantaje:

-imbunatatirea compusilor oxigenati la motorul cu ardere interna

-imbunatatirea in ansamblu a omogenitatii amestecului si a arderii

-reducerea emisiei poluantePt. toate produsele din aceasta categorie este posibila utilizarea in amestec cu comb baza. Pt. unele di

ele e posibila si utilizarea ca subst chimic pura.Alcoolide regula alcooli monohidroxilici, avand cel mult 4 atomi de C in molecula. ( R-OH)

CH3-OH alcool metilic ( methanol)

C2H5-OH alcool etilic (etanol) CH3-CH2-OH

C3H7-OH alcool propilic (CH3-CH2- CH2-OH )TBA: C4H9-OH alcool butilic tertiar, CH3-CH2- CH2- CH2-OH

Eteri

Derivati functionali din 2 molecule de alcooli sau 2 molecule de fenoli ( R-O-R`) prin eliminarea molecule de apa.

R-OH+R-OH -> R`-O-R+H2O

In cazul metanolului trebuie considerate si utilizarea metanolului ca baza a producerii de H gazo

bordul A.In urma unei reactii de disociere:

CH3-O CO 22

Cei mai utilizati eteri:

MTBE: C2H-O-C4H9ETBE: CH3-O-C4H9TAME: CH3-O-C5H11

Pretul de cost este foarte ridicat si desi dpdv fizico-chimic pot fi utilizati in stare pura acestia se utilizedoar pt aditionarea benzinelor ca aditivi antidetonanti.


19/

EsteriSe utilizeaza pt alimentarea m.a.c fiind esteri metalici ai unor vegetale.

Cei mai utilizati sunt esteri metalici ai unor acizi grasi: oleic, palmitic, stearic, miristic

R`-COO-RUtilizarea acestora pp. modificari si adaptive ale unor sisteme si echipamente ale motorului in sc

compatibilitatii acestora cu proprietatile fizico-chimice ale comb.

Proprietati fizico-chimice ale biocombustibililor

1) PVR Volatilitate-presiune de vaporiPVR a metanolului la t=00C este de 4-5ori mai mica decat a benzinei. Practic metanolul nu vaporizeaza 10

0C. Se estimeaza ca pornirea motorului pe metanol pur este posibila la t>12

0C

In acest scop cel mai frecvent metan se aditiveaza cu produse foarte volatile, proportii masice de 8,5% cuizopropil; -metileter

2) Caldura latenta de vaporizare.CLV a metanolului este cam de 3,5 ori mai mare decat a benzinei.

metanol= 265 kcal/kg

benzina= 80 kcal/kg

Aceasta rezulta ca un amestec echivalent aer-metanol comparative cu aer-benzina necesita si cedvaporizarilor completi a comb in aport de caldura de cca. 7 ori mai mare.

Daca vaporizarea comb se face exclusiv pe baza aportului caloric local al aerului aspirat se ajunge la o ralocala. t = 150

0C pt. metanol), t = 117

0C

Aceasta racire cauzeaza in general la motorul cu alimentare centrala fenomenul de giuraj care inseapractic obturarea sectiunii de curgere ale aerului cu gheata provenind din umiditatea atmosferica.

Cu toate acestea pata calda.

Utilizarea incalzirii locale cu surse auxiliare.Alte proprietati:

CO/CC

Alcoolii au o mare rezistenta la denotatie, avand in general compusi oxigenati > 100. In acelasi tim

autoaprind foarte greu, avand CC scazute.Metanoli:

CC = 0 5Etanoli:

CC= 7 10

Daca se pune problema utilizarii metanolului in stare pura ca si comb diesel se constata in mod paradoxa

se preteaza mai bine la rapoarte mici de comprimare 1416Pt utilizarea alcoolilor la diesel se recurge la aditivarea cu nitrati alchilici care de ex. permit cresterea

pana la valoarea de 52 dar cu o crestere a costului de 30%.

CURS 7: Toxicitatea comb alternativi

Cel mai toxic = metanol. O doza de 510g metanol pur patrunsa in organism pe cale bucala provoaca orbiar doza letala este in functie de rezistenta organismului intre 4075g. Orbirea poate surveni si prin inha

repetate a vaporilor de metanol. Din acest motiv normativele de protectia muncii limiteaza concentratia vapode metanol in aer iar la 250 mg/m

3de aer, iar la concentratia de 300 mg/m

3aer se opreste lucrul. Este fo

periculos si fiindca pot fi evidentiate si efecte cancerigene ale produselor de ardere ale metanolului inferi

insa celor ale benzenului.

Benzenul = cel mai cancerigen carburant, de cca 10ori mai cancerigen , de exemplu decat motorina.


20/

Combustibili pe baza de uleiuri vegetale

Unele uleiuri cum sunt cele de palmier, arahide, soia au proprietati fizico-chimice foarte apropiate de celemotorinei. Altele, floarea soarelui, ricin, rapita, ar putea fi folosite drept comb diesel in stare pura, caz in

trebuiesc considerate o seama de probleme:

1) vascozitatea mult mai mica a uleiurilor vegetale in medie de 40 ori mai mica decat a motorinei la teintalnite uzual in sist de alimentare

2) cifra cetanica mult mai scazuta a uleiurilor vegetale3) puterea calorifica inferioara scazuta aprox cu 15%4) probleme de congelare la temp scazute, astfel temp de filtrabilitate a uleiurilor vegetale este aprox de

mult superioara celei a motorinei

5) formarea de calamine pe injectoare6) efectul coroziv al uleiurilor vegetale7) functionarea cu fum cu miros puternic de acroleina8) capacitatea lubrifianta redusa a uleiurilor vegetaleAceste probleme se rezolva cel mai simplu si ieftin prin amestecarea cu motorina. Procentul in care se

regasi creste pe masura ce proprietatile respectivului ulei sunt mai apropiate de ale motorinei. Uleiul cel potrivit pt inlocuirea motorinei este in fapt un derivat de tipul monoester al uleiului vegetal obtinut prin cra

sau transrterificare.Cel mai apropiat este metil-ester de ulei de soia care a dat rezultate bune pana la participatii de 50%.

CE 590/1999, Standard European reglementeaza adaugarea in motorine de max 5% monoesteri si acizgrasi. Metanolul datorita toxicitatii se admite in prop max 3%, in comb si max 5% in lichidele de spalare parb

Antidotul metanolului = carbonat de amoniu

Hidrogen

Considerat comb viitorului datorita unor avantaje in primul rand H este inepuizabil. pe planeta noa

provine prin disocierea apei: 2H2O2H2 O2Total nepoluant; reactia de oxidare = inversa disocierii

2H2 O2 22O

Proprietati fizico-chimice

- gaz inodor, incolor, insipid, foarte usor

- puterea calorifica inferioara PCIH2= 28570 kcal/kgH2X 4,18 kJ/kcal = 3xPCI- comportamentul in motor = tendinta mare la detonatie chiar si la rapoarte de comprimare mici

- CO = 60

- limite de inflamabilitate foarte largiS-a reusit aprinderea amestecului H- aer in prop de la 475% comparativ de ex. cu 29% la benzina; 5

gaz metan.

Acest aspect care sugereaza ca H poate fi ars cu exces foarte mare de aer pune in evidenta posibilit

reducerii substantiale a nivelului de poluare cu noxe ( NOx).Cele mai importante probleme puse de H sunt legate de producerea, stocarea si transportul sau la bo

autovehiculelor. S-au dezvoltat 2 directii de cercetare pt asimilarea cu H:

1) transportul H imbuteliat la 1530 MPa pt asigurarea unei autonomii echivalente autov., buteliilestocare sunt nepermis de voluminoase si grele.

Pe de alta parte lichefierea H se realizeaza la t= -25470C cu un consum energetic foarte mare.

2) stocarea H la bord sub forma de hidruri metalice; apar probleme de volum si greutate a bateriilostocare. S-a det ca stocarea H echivalent cu 1kg benzina necesita o baterie de stocare din hidrura metalicafier-titan de 15kg.


21/

Dupa ultimele statistici piata lubrifiantilor auto a ajuns la o cota de piata de 50% pe plan mondial, in vrce de ex lubrifiantii industriali la 33%, 17% alti lubrifianti.

Din acest volum cca 75% este reprezentata de lubrifiantii de motor.

O prima clasificare:- uleiuri minerale, semisintetice, sintetice

- lubrifianti semisoliziuneori consecinte pt rulmenti si articulatii

- lubrifianti soliziuneori ca aditivi in suspensie in uleiuri

- pelicule protectoare care se depun pe supraf in contact in cuplele de frecare

Lubrifiantii- produse de foarte inalta tehnologie cu fomulari extrem de complexe si care trebuie sa raspuunor cerinte formulate prin standarde foarte severe.

Constituie o sursa foarte utila de informatii privind comportamentul cuplelor de frecare in regimlubrificatie prin analize periodice de urmarire pe durata serviciului.

Proprietati fizice:

Functiile lubrifiantului1) lubrificatie, ungere a pieselor metalice aflate in contact a.i acestea sunt protejate la uzura si frecarea d

ele se reduce

2) etansare la gaze, lichide, contaminanti3) racire a pieselor metalice4) spalare a supraf metalice in cuple5) protectie chimica la actiunea coroziva a unor lichide, gaze, etc6) transportul impuritatilor, particulelor metalice, depozitelor desprinse catre filtrul de ulei7) transmiterea de energie de miscare in sist auto8) analizarea socurilor la amortizoare si disiparea energiei

1) OnctuozitateaCapacitatea lubrifiantilor de a adera la suprafetele metalice sub forma de pelicula sau filtru separandu-

contact chiar sub actiunea unor presiuni mari. In virtutea onctuozitatii elimina frecarea uscata intre su

conjugate ale unei cuple de frecare asigurand ungerea cel putin in regim limita.

Filmul protector este realizat din molecule active polare. Dispunerea acestora sub forma de filtrurealizeaza ca urmare a unei actiuni fizice si a uneia chimice.

Sub aspect fizic fortele de mentinere a filmului sunt de natura electrostatica realizand absorbtia moleculpe suprafetele metalice. Acest aspect pp o existenta a unor molecule polare. Actiunea chimica denuchemisorbtie se bazeaza pe fortele caracteristice legaturii metalice. In uleiuri se regasesc urm substante

molecule polare: acizi grasi, fenoli, alcooli, etc

2) Vascozitatea dinamicaLa curgerea unui fluid apar forte de frecare intre straturile fluidului; cu cat aceste forte sunt mai mari cu

fluiditatea este mai redusa. Rezistenta generata de straturile interne ale unui fluid aflat in proces de cur

constituie vascozitatea. Abordarea problemei are la baza un model fizic care contine 2 placi plane, paraapartinand la 2 straturi vecine ale curentului de fluid dispuse la distanta h. Actiunea fortei F asupra primei p

det deplasarea ei cu V1pe directia placii. In virtutea rezistentei interioare a fluidului se pune in miscare si pla

2-a cu o viteza V1dar mai mica.

Vascozitatea dinamica reprezinta = []SI= 1

= [ ],[]CGS= 1[P] = 1[ Poise]

1[P] = 10-1

*

Vascozitatea cinematica =

SI= =


22/

SI= 1[st] = 1[stokes]

1[st] = 10-4

[

]1[cst] = 10

-2[st]

3) Vascozitate relativa v [oE], [oEngler]Raportul intre timpii de scurgere ai unui volum dat de

ulei lubrifiant si apa, ambele la to= 20

oC in aparatul Engler.

v = Variatia vascozitatii cu temperatura

Probl foarte importanta data fiind plaja de variatie largaa temp in motor si transmisie. S-au pus la punct numeroase

formule, indici pt modelarea acestei variatii.

WalterUberlode: c = WalterMcloull loglog c) = a-b*logT

unde: - vascozitatea cinematicac= coef a, b pt uleiuri cu > 1,5 CST

T= toabsoluta a uleiului

a,b = coef care se det experimentalA doua relatie = reprez mai facila a variatiei in

coordonate logaritmice, curba de variatie fiind o dreapta.

= T)

CURS 8:Proprietati fizice ale uleiurilor lubrifiante .VascozitateInfluenta temperaturii asupra vascozitatii.

Indicele de vascozitate(IV):-parametru mecanic adimensional.Definirea sa a pornit la obs ca influ

temp asupra vascozitatii este mult mai mare, pentru uleiurile minerale de natura aromatica spre deosebir

natura parafinice a caror vascozitate variaza mai putin .Scara IV utilizeaza 2 referinte:

-ulei parafimic(Pennsylvania):IV=100.-ulei naftenoaromatic(Gulf Coastal):IV=0.

Obs:Cu cat un ulei prezinta o variatie mai redusa a vascozitatii sale cu temperatura mai redusa cu ata

avea un indice de vascozitate mai mare.

Initial Scara IV a fost definita intre 0100; Pe baza avem algoritm:

U=,vascozitate cinematica a uleiului de incercat la L=vascozitate la

a uleiului de incercat (IV=0) dar care are aceeasi vascozitate ca si uleiul de ince

la t=100.H=vascozitate la t=40a uleiului de referinta la t=100.Pe masura dezv si a aplicarii uleiurilor sintetice a fost necesara extinderea IV;IV.

L,H-aceleasi;

Se mentine conditia ca uleiul de referinta si cel incercat sa aiba aceeasi vasc la temp ridicate raport

facandu-se la o valoare a temp mai mare de 100.


23/

IV a fost formulat in diverse variante,cea anterioara fiind cea mai larg raspandita(desen Danis).Obs:La nivelul actual uleiurile minerale au IV cuprins intre 80-97 cele mai performante sintetice si nesinte

hidrocracare, IV-200.

Acestea practic nu prezinta variatii ale vasc cu temp in domeniul de temp in care lucreaza pe motor.avantajoase deci la pornire la rece.

Obs:S-a observat ca uleiurile care pot fi caracterizate ca vasc prezinta de regula cele mai mari variatii avand

un IV scazut.

Variatia vascozitatii cu presiune

In relatiile de dezv toate vascozitatiile se admit in cstS-a observat ca in filmul de ulei la cresterea p creste vasc uleiului.Avand in vedere domeniul larg in

p de strivire a filmului de ulei poate lua valori in cuplele de frecare ale sistemelor A. este important scunoasca variatia vasc cu p influenta cresterii p asupra filmului de ulei dpdv al vasc este similara cu c

scaderii temp.In ambele cazuri vasc uleiului creste ca urmare a scaderii distantelor intermoleculare,ca si in c

anterior s-a observat ca uleiul mai vascoare prezinta o variatie mai importanta a vasc cu p.Aceasta variatie principala cauza care det formarea si mentinerea unui film separator de ulei intre supraf de frecare din contac

mecanice mai ales dintre cuplele din clasa I si II.Aceasta variatie este benefica pt ca compenseaza partial

total pierderile de vasc cauzate de cresterea temp.

Barus

,

.

=vasc dinamica a uleilui pa p de strivire a filmului de ulei p=vasc dinamica a uleiului sub o p de strivire 0.Ambele vasc sunt considerate la aceeasi temp de referinta:=coef de variatie a vasc cu p sau coef de piezovasc. pt uleiuri romanesti

Relatia lui Barus este aplicabila pt p cel mult medii asupra filmului de ulei.Pt toate categoriile de

utilizate in A. Caracteristici ale uleiurilor care privesc comportamentul sau la rece

1.Temperatura de congelare.

-temp cea mai inalta la care uleiul inceteaza sa mai curga pe efect al racirii sale in conditii standardizateincercare.

2.Temperatura de curgere

-t cea mai scazuta la care uleiul isi mentine curgerea pe durata incercarilor de 5 sec pe plan absolut H sub efec

racire in conditii standardizate.3.Vascozitate la rece sub efect de forfecare.

-se det intr-un vas special ,rotativ cu racire.CCS(Cold Craking Simulator) .Are rolul de a avalua comportame

filmului de ulei la pornire rece sub efectul unor incercari mari de forfecare specifice lagarelor paliere.(Obnumai pt ulei de motor).

4.Temperatura de pompabilitate(filtrabilitate)

-se det intr-un vas special de tip M.R.V.(Mimi Rotary Viscozimeter).

Se evalueaza limitele pana la care uleiul poate asigura ungerea lagarelor mot sub efect de racire dpdrezistentei hidraulice al filtrului de ulei si a cresterii vasc uleiului ca urmare a racirii.Utilizate si dpd

circulatiei uleiului prin canalizatiile mici la temp scazute.

5.Comportarea uleiului la oxidare-regimul ridicat de solicitare termica si mecanica a uleiului in motor cat si permanenta sa amestecare cu a

atmosferic favorizeaza cracarea moleculelor de hidrocarburi din ulei cat si catalizarea reactiilor de oxidar

general.Datorita acestor procese u. se degradeaza= se evalueaza din urm parametrii.:-pierderi prin evaporare;

-cresterea vascozitatii;

-cresterea aciditatii,prin acumularea de produsi acizi;


24/

-scaderea rezervei de bazicitate metoda TBH-cresterea cant de insolubile in benzen.

ULEIURI DE MOTORCerintele M fata de L sunt tot mai severe:

1)-a crescut mult in ultimul timp solicitarea termica ,iar in unele zone cele mai fierbinti ale M la t

maxime de 250-300.-au crescut solicitarile mecanice ale M prin dezv retelei de autostrazi care presupun solic indelungi la regim

mari.2)-trafic urban tot mai dificil cu solic alternative a uleiului de tip rece /cald.3)-dezv productiei de motoare economice care presupun u. f subtiri;avantajoase dpdv al economici

dar care sunt sensibile la oxidare.Apare fen de nitro-oxidare favorizat de arderea amestrecurilor sarace spec

motoarelor economice.4)-exigentele tot mai ridicate dpdv al protectiei mediului au eliminat din ulei aditivi antiuzura si care

in totalitate compusi forfatosi cu actiune puternic degradata asupra convertorilor catalitici.Uleiul devine mai l

la uzura si la oxidare.

5.Tendinte de simplificare si rationalizare-se manifasta in 2 directii:

-crearea de retele unice de ulei (MAS-MAC).

-diminuarea rezervei de ulei din baie.Cu toate aceste constrangeri sub p concurentei prod de A si cei de uleiuri au ridicat intervalele de schim

ulei la niveluri nepermis (nejustificat)de mari.

{ Cele mai expuse sunt motoarele diesel rapide supraalimentate pt autot mai ales ca unele cerinte vizav

ulei sunt contradictorii astfel:-sunt necesare uleiuri putin vasc ,econamicoase in contradictie cu cerintele de lubrifiere ale turbinelor de sup

si eventual pompele injector(pompe diuze).

Cele mai ieftine uleiuri sunt cele utilizate in vehicule grele, minerale ,aditivate mediu,intervalele

schimb sunt explicabile prin volumul de ulei rezerva pe unitate de cilindree,minim 3l pe l de cilindree.Cele mai frecvent utilizate sunt uleiurile minerale de tip HD,aditivate superior .O rezistenta mai bun

oxidare si deci intervalele de schimb mai lungi le au uleiurile sintetice si semisintetice de hidrocracare.

Calitatea unui ulei rezida in 3 aspecte:1)-titeiul de baza.

2)-procesul tehnologic de rafinare.

3)-calitatea aditivitarii.

Curs 9: Uleiuri de motorCriterii si specificatii(de clasificare)

Pentru sistematizarea uleiurilor relativ la cerintele de exploatare au aprut criteriile si specificatiileclasificare. Cu exceptia clasificarii SAE care se raporteaza in primul rand la vascozitate si variatia acesteia

temperatura, celelalte specificatii fac referire la:

1- tipul motorului(MAS, MAC, Asipirat, Supraalimentat)2- incarcarea motoruluila priza de putere; incarcarea lagarelor sale

3- temperatura de exploatare

4- proprietati de protectie la uzura5- gradul de protectie chimica a uleiului; incarcarea chimica a acestuia datorita unor produsi

de ardere acizi


25/

6- continutul de cenusa de sulfati(


26/

Pana in 1947 uleiurile de motor erau clasificate in 3 clase: regular; premium; heavy-duty, fara a pretipul motorului.Acest lucru a fost pus la punct prin clasificarea API in 1947 cu modificari important

1952, si 1970 SAE API ASTM(American Society of Testing Materials)

O clasa API se noteaza prin doua simboluri: X si YX-tipul semiciclului S-spark-MAS

C- compresion MAC

Y-nivel de performanta

Y- face referire la: protectia la uzura, volatilitate, si pierderi prin volatilitate, stabilitatea la oxidare, imbunata

economicitatii prin reducerea frecarilorOBS! Un ulei poate satisface exigente petru ambele tipuri de servicii, caz in care simbolizarea sa API v

corespunzatoare SX1 / CX2, MAS+MACMAS- SA-1947; SM-2005

Un ulei este cu atat mai performant cu cat al doilea simbol este mai indepartat de prima litera a alfabetului.

De exemplu un MAS la nivelul anilor 80, 90 poate folosi cusucces un ulei de casa S7

MACCA, CB, CC, CD, CE, CF

CD=satisfacator pt diesel de toate tipurile -1994 cand aceasta clasa a fost inlocuita de clasa CF

CD-2 CF-2pentru motoare in doi timpiCE similara clasei CD dar testele include si incercari suplimentare pe motare Macks si Cummings

CF a redefinit in 1994 testele de incercare cat si performantele care trebuie sa satisfaca motorul. A introdublarea duratei de serviciu a uleiului. Sunt acoperitoare pt toate motoarele diesel dar mai ales pt motarele di

cu injective indirectCF4=presupune teste suplimentare pe motor monocilindru Caterpillar

CG-4; CH-4; CI-4; dedicate m. diesel grele, nivel de performanta ridicat. Ultima clasa introdusa in 200

utilizeaza doar pt motoarele cu EGR

Clasificarea Energy Saver

OBS! Clasificarea API satisface in totalitate exigentele constructorilor de autovehicule din America si Japo

mai ales pentru interval normale de schimb(15000 km sau un schimb pe an)API nu acopera in intregime exigentele constructorilor europeni; pentru unele cazuri de la BMW, MB, V

AUDI;. In astfel de cazuri alegerea unui ulei trebuie sa se raporteze la clasificarea ACEA pt nivel de performsi la SAE pt vascozitate

Primeste in mod special uleiurile care imbunatatesc economicitatea prin reducerea frecarilor

Exista 2 clase: Energy Saving si Energy Saving 2

Incadrarea unui ulei in cele 2 clase se face in functie de marimea cresterii de economicitate comparatie cu economicitatea pe acelasi motor de incercare, lubrifiat insa cu ulei HR-2 testul fiind VI---H

High Reference

Prima clasa- acele uleiuri care det o imbunatatire a economicitatii de (0 - 1,5%)A doua clasa(1,52,7 %)

HR-2 ulei multigrad SAE20W30 Newtonian

Pe baza acestora s-a pus la punct in USA urmatoarea eticheta:


27/

CURS 10: Clasificarea uleiurilor de motor. Clasificarea SAE (Society of Ameri

Engineers) a uleiurilor de motor.

Cea mai veche si mai raspandita clasificare, utilizata in prezent la scara globala si preluata partialintegral de unele standarde nationale. Criteriul de baza al clasificarii este vascozitatea lubrifinatilor sub divcriterii specifice. In 1911 a fost revizuita in numeroase randuri. Este o clasificare deschisa in sensul ca admite

clase care sa reflecte perfectionarea uleiurilor lubrifiante in concordanta cu cerintele tot mai severe. In

continea 10 clase de vascozitate.In 1926, prima revizie, introduce o simplificare a clasificarii prevazand 6 clase cu referire concret

limita de vascozitate la o temperatura unica, fixa. 10, 20, 30, 40, 50, 60.

In 1950, a doua revizie foarte importanta, introduce pentru prima oara trei clase de iarna. Intreaga no

este modificata. Se admit doua temperaturi de referinta fixe pe categorii de clase, la care se prescriu domeniilvascozitate: -18C pentru uleiul de iarna, 98,9C pentru uleiul de vara.

In 1967, urmatoarea revizie modifica temperatura de referinta (iarna, vara), in scopul armoni

sistemului SAE cu SI.

In 1970, se aplica abia incepand cu 1982. Se introducee clasa de uleiuri de iarna 15W la solicitaproducatorilor europeni de lubrifianti si de motoare.

In 1992, se revizuieste radical clasificarea. Se introduc doua noi clase pt uleiul de iarna, 0W si 25W,

decide definitiv clasa provizorie 15W. Se introduce ultima clasa pentru uleiul de vara (60). La acelasi momenintroduce un criteriu suplimentar pentru uleiul de iarna, cel al pompabilitatii cu incercarea uleiului

vascozimetru rotativ CCS (Cold Cranking Simulator) in care se determina vascozitatea uleiului la rece sub e

precizat de forfecare a filmului in conditii similare celor din lagarele motorului in regim de pornire la rece.In 2001, ultima revizie, un nou criteriu pentru uleiul de vara cu determinarea vascozitatii la tempera

ridicata in viscozimetru rotativ anvenfield dupa metoda TS, la 150C sub efort de forfecare corespun z

(SHEAR) unei viteze de deformare a filmului de 106[sec

-1] similar conditiilor celor mai severe din laga

motorului cald.- 6 clase de uleiuri de iarna W(winter): 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W- 5 clase de vara: 20, 30, 40, 50, 60.In prezent criteriile pentru uleiuri sunt urmatoarele:

Uleiuri de iarna:1. Vascozitatea dinamica: maxima la uleiuri la temperaturi negative, pe clase de vascozitate. max[cP]Ex.: 0W, 6200 [cP], la t= -35C.2. Limita de pompabilitate: sub forma temperaturii minime la care vascozitatea dinamica nu creste p

valoarea 6*104[cP]. Aceasta limita este comuna pentru toate uleiurile de iarna. Ex.: 0W, tmin= -40 C.

3. Vascozitatea cinematica minima la cald: 100C). Ex.: 0W, min3,8 [cSt].


28/4

Observatii: un sortiment de ulei clasificat intr-o clasa de iarna satisface simultan limitele specifice clrespective la toate cele 3 criterii.

Uleiuri de vara:1. Vascozitatea cinematica minima: cSt, la temperaturi ridicate, respectiv la t=100C.2. Vascozitatea cinematica maxima: la fel ca la 1.3. Vascozitatea dinamica minima min [cP]): dupa metoda TS, la temperaturi de 150C si vitez

deformare la forfecare de 106[sec

-1].

Observatii: un sortiment de ulei clasificat intr-o anumita clasa de vara satisface simultan toate cele 3 cri

pentru respectiva clasa.

Uleiurile monograd: uleiuri care satisfac criteriile specifice pentru o singura clasa SAE, sunt de re

uleiuri minerale care prezinta o variatie insemnata a vascozitatii cu temperatura si avand in momentul de indicele de vascozitate V100. Ex: SAE 10W, SAE 40

Uleiurile multigrad: uleiuri care satisfac criteriile specifice de vascozitate la 2 clase SAE de regul

clasa de vara si una de iarna. In general uleiurile multigrad satisfac criteriile de vascozitate si pentru toate cla

intermediare celor 2 extreme pe scara SAE.Exista uleiuri minerale superioare de tip multigrad ca si majoritatea celor sintetice. Variatia vascoz

cu temperatura este redusa IV>100, obisnuit IV=150...200. uleiurile multigrad sunt mai scumpe, chiar pentru

minerale se obtin prin superfinisare si aditivare inalta. Uleiurile monograd sunt foarte potrivite pentru motoar

regim stationar. La sarcina, turatie si regim termic constant pe toata durata de exploatare. Uleiurile multigrad potrivite pentru motoare cu schimbari frecvente de regim de functionare, cu variatii ale incarcarii la arbore s

un interval extins de temperaturi. Din acest motiv motoarele de autovehicul solicita un ulei multigrad.Observatii: pentru uleiurile multigrad, cu cat ecartul dintre clasele extreme satisfacute este mai larg

atat variatia vascozitatii cu temperatura este mai redusa. Ex: SAE 10W40 are o vascozitate cu temperatura> S

5W50.DIAGRAMA

Clasificarea autohtona a

uleiurilor de motor

STAS 871/1981 sireactualizari ulterioare [SRS]clasifica uleiurile dupa urmatoarele

criterii:

1. Clasificarea SAE;

2. Destinatia uleiurilor;3. Nivel de performanta.

2.7 clase: - MMAS in 4 timpi; - DMAC in 4 timpi; - M2Tmotoare in 2 timpi; - AVI aviatipiston; - RCrodaj si conservare; - Nmotoare navale; - MGmotoare cu gaze.

3. 5 nivele: - Extra: MAS cu solicitari cel mult medii; - Super 1: MAS cu solicitare normala / M

solicitare moderata, aspiratie normala; - Super 2: MAS / MAC solicitate sever, MAC supraalimentat usoSuper 3: MAS / MAC intens solicitate, MAC supraalimentat de nivel mediu, ulei de tip Long-Life; - SupeMAS / MAC foarte intens solicitate, supraalimentare medie si inalta.

Uleiuri lubrifiante. Constituenti. Uleiuri de baza.

Structura chimica:

- Uleiurile minerale: constituite din HC, distingem urmatoarele clase de constituenti:1. HC alcanice (parafinice), structure liniara, se pot regasi in uleiuri minerale chiar si HC solide alca

dizolvate in suspensie.


29/

2. Naftene (cicloalcani)3. Aromatice (natura benzenica): nu sunt de dorit datorita volatilitatii ridicate la temperaturi spec

functionarii motorului.

4. HC mixte: combinatii intre una din primele 2 categorii cu cea de-a treia (cicleno aromatice), cogrupari alchilice.

5. Rasini si asfaltene: substante putin studiate si cunoscute. In majoritatea cazurilor cu structura policicinrautatesc calitatea, trebuie eliminate. In uleiurile rafinate apar chiar si in procesul de distilare (pt rasini

sunt volatile) sau prin antrenare in asfaltene, nevolatile. In mod obisnuit masa moleculara medie a HC

uleiurile minerale este 300...800, acestea avand intre 20 80 atomi de C in molecula. Rasinile si asfaltenelmolecule mult mai mari. Masa moleculara medie a rasinilor este de 1500 1700 iar a asfaltenelor 30003

Policiclii care contin rasini si asfaltene se grefeaza pe urme de O, S, N, si pe Ni+Va; dupa dezasfaltarea uleise pot regasi urme metalice, in special Vanadium Va. Efectul Va in concentratii foarte mici este ben

conferind moleculelor constituente polaritate electrica si deci tensioactivitate.

Tehnologia uleiurilor minerale.

Uleiurile minerale se obtin din pacura ca reziduu de la distilarea atmosferica a titeiului (primara

vederea obtinerii combustibilului. Pacura se supune distilarii in vid, obtinandu-se fractiuni de ulei si un rezsecundar. Toate acestea se supun dezasfaltarii prin tratare sau barbotare cu propan lichid rezultand precipit

asfaltului si separarea mecanica. In continuare uleiul se supune unui proces de deparafinare, in scopul cobopunctului sau de congelare (variante chimice). Are loc o prima etapa a rafinarii uleiului prin tratare cu solv

selectivi, in special pentru imbunatatirea indicelui de vascozitate IV si scaderea cifrei de cocs (reducreziduului de cenusa) si uleiul se numeste ulei rafinat.

Etapa urmatoare este cea de finisare, se face in doua feluri:

- Hidrogenare catalitica usoara (hidrofinare);- Tratare cu H2SO4+ filtrare cu pamanturi active.Observatie: se poate face si hidrofinare inalta caz in care se obtin uleiuri cu V110, varianta care elim

necesitatea tratarii cu solventi selectivi. Uleiurile rezultate din finisare reprezinta uleiurile de baza.In functie de natura titeiului din care sunt rafinate uleiurile de baza sunt: - parafinice; - naftenic

aromatice.Pentru motor se admit doar primele doua.Cele mai bune produse finale sunt cele rezultate din uleiurile parafinice intrucat:

- au calitati bune de ungere la temperaturi scazute;- variatie redusa a vascozitatii cu temperatura;- volatilitate redusa la temperaturi inalte.Etapa cea mai importanta in procesul de fabricatie consta in selectionarea uleiului de baza.

Calitatea cea mai importanta este rezistenta sa la oxidare. Procesul oxidarii uleiului este cel caaltereaza calitatile, ii schimba culoarea, il face acid, il degradeaza. Procedurile chimice de alegere a uleiulu

baza erau foarte sofisticate, conform unui nou concept, uleiul de baza trebuie sa respecte 3 criterii de baza:

1. constitutia HC de baza definitorie pentru susceptibilitatea la aditivare antioxidanta;2. continutul de S in uleiul de baza, definitoriu pentru rezistenta naturala la oxidare;3. concentratia uleiului in substante prooxidante (combinatii bazice ale azotului). Definitorie pe

durata mentinerii efectului aditivarii antioxidante si al rezervei naturale la oxidare.

Curs 11: Uleiuri minerale

In ultimele 2 decenii s-au facut progrese importante in toate etapele elaborarii uleiurilor minerale dselectionarea titeiului pana la testarea produselor. Scopurile eforturilor de cercetare au vizat ameliorarea vari

vascozitatii cu temp, cresterea rezistentei la oxidare, vascozitate redusa la temperature joase, rezidul de cen

scazut, capacite portanta ridicata a filmului de ulei,volatilitate redusa, puncte de aprindere ridicate.


30/

Uleiurile minerale superioare sunt de 2 tipuri:-rafinate la care se aplica tratarea cu solvent selective. Se aplica aceasta procedura titeiurilor selectionat

extragere chimica adanca, produsul rafinat distileaza intr-un interval mic de temperature. Se obtin uleiur

iv=95-100 cu temperature de congelare


31/

DESENIntervalele de schimb lungi a

uleiurilor de sinteza se explica prin

calitatea naturala f bune ale acestorad.p.d.v al i.v. aditivarea ul de sinteza

pentru ameliorarea iv fie nu este necesara,

fie se face in concentratii foarte mici.

Avem in vedere stabilitatea fizico-

chimica f redusa a aditivilor pentru iv subincarcare de forfecare a filmului

Clasificarea uleiurilor detransmisii

S.A.E

Clasifica uleiurile de transmisii doar in functie de vascozitate fara a tine cont de alta proprietate fizchimica

Exista momentan 7 clase SAE: 70w 75w 80w 85w(4 clase de iarna) 90 140 250(vara)

Clasificarea este una deschisa suportand modificari pe masura actualizarii problematicii legate

vascozitate. Concentratia exista 2 criterii legate de vascozitate care se aplica:

1. temp minima pentru acre uleiul are o vascozitate dinamica care nu coboara sub valoarea 15x

(cp).Ace

temperatura, de ex este de -55 C ptr uleiul SAE 75 W si -12 C ptr SAE 85 W. Criteriul priveste studiat duleiurile de iarna.Pentru det se utilizeaza vascozimetrul rotativ Brookfield.

2. Vascozitatea cinematic la 100 C se aplica ptr toate uleiurile avand caract minimal ptr cele de iarna.As

uleiul SAE 70 W trebuie sa aiba o vascozitate minima 4,1 [cst] la 100 C iar SAE 85 W de 11 [cst] la 100 C

Pentru uleiurile de vara se prevad liniile minime si maxime ale acestui criteriu. Cat priveste valorile minimpentru SAE 90 => 13,5 [cst]

- pentru SAE 250 =>41[cst]

Uleiul 70 W se utilizeaza ptr regimul polar iar cele din 140 si 250 in regim tropical la incercari mecasevere. In mod uzual, pentru autovehicule se fol uleiuri intre 75 -90 W.

Documents

Combustibili si lubrifianti - Autovehicule Rutiere