Curs 1: Compozitia combustibililor

Titeiul este la presiunea atmosferica un amestec omogen in faza lichida de hidrocarburi lichide, hidrocarburi solide, compusi cu sulfuri, O si N si care contine si urme de metale fe, ca, mg, si, mn, ni, cu etcCa subst lichide sau identificat in titei peste o 1000 de subst, dintre acestea cea mai mare parte respective peste 500 ca masa 50-60% o reprezinta hidrocarburile lichide, acestora li se adauga heterocompusi, peste 250 fiind cei ai S. In nr mai mic ,30, sunt cei ai O2 si 30 azot

Titeiul mai poate contine hidrocarburi in stare gazoasa cat si alte gaze dizolvate , in cele din urma in compozitia titeiului se vor regasi compusi organo-metalici de metale grele printer care cei mai importanti sunt cei ai 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, depuneri, 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 pana la 1000. 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 <1%; “urme” chimice de metale 150-350 ppm

MAS formuleaza asupra combust ca si prima cerinta volatilitatea ridicata de peste 300 de hidrocarburi chimice pure. Fiecare din acestea au insa temp de fierbere inferioara val de 200°C

Motorina este un amestec omogen lichid de ca 250 de hidrocarburi chimice pure caract insa fiecare dintre ele de temp de fierbere cuprinse intre 225 si 400°C

Atomul de carbon are pe ultimul strat de valenta 4 electroni iar cel de hydrogen un singur electron. Pentru a forma structuri chimice stabile respective structura de octet pentru carbon si de dublet de hydrogen acestea se pot lega in urm config H |H-C-H cea mai simpla hidrocarbura ch4 | H

Se stabileste ca fiind indice calitativ al titeiului cat si al benzinelor si al motorinelor continutul de sulf; cu exceptia sulfului comb comerciali nu contin practice nici un element daunator motorului. Sulful se poate regasi in combustibili sub forma de mercaptani,sulfuri,disulfuri, sulf liber si hidrogen sulfurat(h2s). toate aceste combinatii degenereaa in motor in prod extreme de aggressive dpdv al coroziunii. Cel mai periculos este este H2S, care in prezenta a apei :H2S+4H2O->H2SO4+4H2

D.p.d.v al structurii chimice de baza hidrocarburile din benzina si motorina se grupeaza in 4 mari serii chimice:HC---liniare—saturate(alcani, porofine) CnH2n+2

--nesaturate (polefine, monopolefine) CnH2n-2

--- ciclice –saturate(naftene) CnH2n

--nesaturate (aromate, aromatice) CnH2n-6

Masura in care una din serile chimice participa la masa unui comb va imprima caracteristicile fizico-chimice de baza .

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

cazul benzinei primii 4 termeni ai seriei omoloage pot fi prezenti sub forma de gaze dizolvate la presiunea atmosferica metan, etan, butan, propan. Acestia nu se gasesc in motorina. Urmatorii termini ai seriei de C5-C20 sunt bine reprezentati in combustibili . de regula cel putin 55%. Combustibilii in care alcanii participa intr-o concentratie ridicata au o buna resist la detonatie, astfel o participatie de 54% alcani conduce la o benzina buna cu 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 instabile la

oxidare, 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. calorific

datorita celui mai bun raport masic 2n+2.NafteneFiind simultan saturate si ciclice tranzitia d.p.d.v.fizico-chimic intre alcani si aromatice. Ca si structura se

compune din cicluri de 4,5,6 chiar 7 atomi de carbon. Se plaseaza pe un loc secunda intre cele 4 serii calorifice. In functie de titeliul de baza pot fi prezenti in masa comb final ana la 20%

AromaticeSe compun din cilcluri de 6 atomi, cicluri in care legatura intre atomii de carbon sunt alternative simple si

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

seria cea mai slaba . Au mare lavilitate chimica, polimerizand usor si formand produsi de tip xilen, cumen, paracumen cu molecule si mase moeculare enorme. Din acest punct de vedere sunt de nedorit in combustibil 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 extreme de neceare regimurilor de repriza

Olefinele 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 2—

acizi grasi sau se recombine intre ei—polimelizare;- 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 stocare

datorita inchiderii la culoare a acestuiaNormele stabilite in 2001 de CE prevad urm bareme maximale pentru heterocompusi:- Compusi pe baza de S –max 150 ppm-benzine

-max 200 ppm-motorine - compusi de O2 max 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 fiecare hidrocarbura componenta. Inca la nivelul anului 1957 se puteau det participatiei pentru 107 hidrocarburi chimice. In prezent prin metode spectofotometrice prin infrarosu si ultraviolete sunt puse la punct metode pentru determinarea a peste 250 hidrocarburi puse in combustibil.

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

1 R cu H2S04 Ractie exclusiv cu hidrocarburi nesaturate, respectiv din seria aromaticelor si olefinelor. Participatia celor 2 serii chimice se evalueaza prin diminuarea H2SO4 in reactie

2 Metoda cifrei de Brom(Br)Bromul reactioneaza exclusiv cu olefinele din combustibil prin aditie la dubla legatura labila. Reducerea

cantitatii de Br in react constituie masura participatiei olefinelor3 Metoda punctului de anilinaDiferenta intre punctele de anilina inainte si dupa sulfurarea comb reprez masura participatiei

aromaticelor in comb. Pct de anilina, dupa sulfurarea reprez masura participatiei naftenelorVolatilitatea combustibilului

Trecerea in general a unei subst aflate in faza lichida in faza gazoasa se num vaporizare. Procesul este unul endotermic ,necesitand un raport energetic care raportat la unitatea de masa de subst furnizeaza caldura latenta de vaporizare. Daca vaporizarea are loc doar la suprafata de separatie dintre mediul lichid si cel gazos se numeste fierbere. Calitatile de vaporizare influenteaza in cea mai mare masura functionarea motorului. Influenta 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 numeroase

hidrocarburi pure diferite intre ele. Se constata de exemplu ca daca incalzim un volum dat de comb la temp de 10o°C .din acesta au vaporizat 30 de procenta volumice. Daca se mentine aceasta temperatura, se constata ca nu mai vaporizeaza nimic in plus, indiferent de tipul de mentinere. Ridicand in continuare temp combustibilului vor vaporiza noi fractiuni. Practic au evaporat initial doar aceste hidrocarburi pure care au temp proprii de fierbere≤100°C. Aceste prime fractiuni de combustibil caract printr-un domeniu comun se numesc fractii initiale. Compozitia volumica pe domeniile temp vecine a unui combustibil se numeste compozitie fractionala si se det prin distilare fractionala. Se utilizeaza un volum de 100 ml comb care se supune incalzirii. Se preleveaza in cazul experimentului temp coresp la fiecare10 ml de combustibil evaporat pana la epuizarea combustibilului.

Standardul fixeaza ca valoare de referinta temp corespunzatoare evaporarii primelor 10 procente volumice, a primelor 90 procente volumice si acelor 50 de procente volumice , t10, t50, t90 si se numesc respectiv temp medii de fierbere a fractiilor initiale medii si finale.

DESEN1-kerosen2-benzina auto3-white-spirit4-petrol lampant5-motorina auto

Curs 2: Presiunea de vaporizare (PV)

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

Se determina pentru evaluarea tendintei de formare a dopurilor de vapori prin conducte (vapour-look), pentru evaloarea gradului de vaporizare si pentru evaluarea tendintelor de pierdere a fract. usoare la stocare 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 si cu aparatul 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 recipient cilindric etans incalzit si termostatat la temp. 37,8℃.

Volumul initial al combustibilului este de 150[ml], iar raportul initial intre volumul afectat dezvoltarii vaporilor si cel al lichidului este 4:1. P.V.R se citeste direct pe un manometru atasat cilindrului dupa stabilirea valorii presiunii.

DESENStandardul solicita ca volumul mort “V M” introdus de comunicatia

dintre manometru si cilindru sa fie suficient de mic a.i. sa nu afecteze determinarea.

Pentru benzinele comerciale autoturismelor romanesti valorile uzuale 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 :PVR≥600[mmHg];[tori]-benzinele utilizate vara: PVR≤500[mmHg];[tori]Obs. P.V.R. se determina uzual pentru benzine si alte produse petroliere usoare.

Produsele petroliere usoare contin de regula si gaze dezvoltate care la presiunea specifica determinata pot exista doar in faze gazoase si P.V.R determinata conform metodei este in realitate mai mica cu 5 ÷9 % fata de presiunea 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 Grabuer => P.V.G.=P.V.G. (t)Permite determinarea presiunii de vaporizare si pentru combustibili oxigenati intrucat determinarea se face in atmosfera ambianta si nu prin imersare in apa ca la metoda Reid.Pt. a raspunde diverselor cerinte impuse de considerente sezoniere si geografice standardele europene sistematizeaza combaterea in general in 10 clase de volativitate. La prima vedere volativtatea rididcata a unui combustibil afecateaza negativ functionarea motoarelor cu ardere interna la rece explicata prin cresterea pierderii de combustibil sub forma de vapori.

In realitate volativitatea ridicata afecteaza pozitiv porinirea la rece , durata incalzirii motorului, consumul de combustibil si calitatea amestecului in general.

Pentru interpretarea influientei volativitatii combustibilului asupra functionarii motorului la rece s-au pus la punct o seama de criterii ca:

Timp de demarajTimp de porinire la rece si la caldPerformantele de accelerareFunctionarea 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 punct urmatorii indici:

Indice de agremet la frig (SUA,Braker,1988) definit sub forma : Di=1.5∙ t 10% + 3∙ t 50%+t 90%

unde: t10,t50,t90 sunt temperaturi de fierbere a fracț. Initiale, medii si finale ale combustibilului de pe curba de distilare fractionala.

Indice DEMERIT (Europa, Breton, 1984)DEMERIT= a – PVR - 22∙ E(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 prin

indicele de colatilitate (VLI)VLI=10∙PVR+7∙E(70%)

unde : PVR [kPa]E(70%) reprezinta procesul volumic evaporat a respectivului combustibil la temp. de 70℃Valorile uzuale pt. benzinele auto :VLI=800÷1250 [-]Combustibilii actuali sunt mai degraba problematici d.p.d.v al comportamentului motorului la cald.

Producatorii de benzine auto. pun la punct procedee tehnologice pt.: limitarea superioara a volumului presiunii de vapori Reid si PVG si VLI.

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

face cu un acord energetic. Caldura latenta de vaporizare se defineste ca si cantitatea de caldura necesara unitatii de masa de combustibil lichid pt. a trece din faza lichida in cea gazoasa si se masoara in [Kj/Kg comb.] , [Kcal/Kg comb.].

Probelma caldurii latenta de vaporizare la formularea unui combustibil nu se pune deoarece de exemplu valorile caldurilor latente de vaporizare pt. benzine auto si gazoline si orice hidrocarbura lichida avand de la 1÷10 atomi de carbon sunt foarte apropiate. Pt. hidrocarburi lichide usoare si amestecurile lor , structura chimica influienteaza intr-o foarte mica masura caldura latenta de vaporizare.Problema se pune in cazul motoarelor sport unde uzual se utilizeaza combustibili exclusiv sintetici ( foarte bogati in acetone). La aceste motoare se urmareste imbunatatirea performantelor prin utilizarea de combustibil cu caldura latenta de vaporizare foarte mare, acestia au uzual : λV= 520

÷1100 [KjKg

comb.]pana la 2÷3.5 ori mai mare.

Acesti combustibili racesc intens galeria si tubulatura de admisie cu efecte benefice asupra randamentului umplerii.

Densitatea combustibilului (ρ)Este raportul intre masa combustibilului si volumul ocupat de acesta ρSI [Kg/m3].Se mai utilizeaza dimensiuni de greutate specifica.In general densitatea unui combustibil are o influienta

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 benzine

aromatice chiar daca densitatile lor sunt foarte apropiate.Densitatea combustibilului este relevanta pt. unele caracteristici (de ex: indicele diesel si continutul de

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 constituite

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

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

In tehnica combustibilului densitatea nu se utilizeaza caatare ci cea relativa prin raportarea densitatii absolute a unui combustibil la densitatea apei.

Pentru crearea unei pozitii uniformw s-a stabilit ca densitatea apei sa se determine la temp. de 4℃ si presiune de 760 [mmHg], iar cea a combustibilului :t=20℃; p-720[mmHg], caz in care densitatea relativa se va nota ρ4

20[-].

Daca de exemplu se cunoaste densitatea combustibilului la o temperatura relativa oarecare t≠ 20℃ , densitatea relativa standard se va calcula cu :

ρ420= ρ4

t +C (t−20℃)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 relativa se masoara in [°API].

D=141.5

ρ6060

-131.5 [°API]

ρ6060=

ρcomb(60℉ )ρapa(60℉ )

60[℉ ]→15.56[℃]

D=141.5

ρ15.5615.56

-131.5

Produsele petroliere romanesti au densitati relative cuprinse in urmatoarele domenii :Produs ρ4

20[-]Benzine 0.68÷0.76Petrol 0.75÷0.87Motorine 0.83÷0.92

Conform standardului specific de incercare , densitatea relativa a produselor petroliere se determina cu 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 arderea

amestecului.Cantitatea de caldura degajata prin arderea izobara si izoterma, completa si perfecta a unitatii de masa de

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

Obs: Puterea calorifica masica a unui combustibil dicteaza valoarea consumului specific efectiv de combustibil.Structura chimica influienteaza asupra puterii calorice in sensul ca un combustibil care contine multi atomi de hidrogen in moleculele sale va avea o putere calorica mai mare .

Avem in vedere ca puterea calorifica a elementelor chimice este:

PCH=12∙104[KjKg

]

PCC=3.412∙104[KjKg

]

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 combustibil determinata in calorimetru este sensibil superioara puterii calorice determinata pe motor ( pe baza bilantului termic al motoruli si consumului orar de combustibil).

Detreminarea experimentala in calorimetru implica mentinerea produsului de ardere (bioxid de carbon CO2+ H2O) la temperatura constanta inferioara punctului de fierbere a apei. In calorimetru vaporii de apa condenseaza cedand caldura latenta de condensare.

In motor vaporii de apa condensati nu reusesc sa condenseze si evacueaza catre atmosfera raportul caloric al caldurii latente de condensare.

In motor eliberarea caldurii are la baza arderea unui amestec de combustibil compus din combustibilul propriu-zis si aer. Ar fi mai interesant sa determinam puterea calorifica a amestecului si nu puterea calorifica a combustibilului. Aceasta din urma poate imbraca 2 forme :-Pci – H2O sub forma de vapori-Pcs – H2O condensat

In concluzie relevanta pentru functionarea motorului cu ardere interna este puterea calorifica inferioara a amestecului:

Pciam=Pci1+Lo

[ Kj /Kgamestec ]

unde : Lo=cantitatea de aer stoichiometrica necesara arderii complete a unitatii de masa de combustibil

Lo=8H+

83

C-O

23 [Kj/Kgamestec]

Unde: H,C,O = participatiile masice ale carbonului, hidrogenului si oxigenului la o unitate de masa de combustibilObs.: Puterea calorifica a amestecului este constatata pentru toti combustibilii cunoscuti indiferent de starea lor de agregare.Combustibili Pei[Kj/Kg comb] Lo [Kg aer/Kg comb.] Pciam[Kj/Kgamestec]Benzine 43.830 15.0 2744Motorine 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 raportului de comprimare ε. Pe masura cresterii lui ε 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 este rationala intrucat motoarele fie detoneaza intens fie cresc costurile acestuia, fie utilizarea unei structuri contruite special.

Pentru un motor datorita tendintei la detonatie cat si intensificarea acestora depind direct de combustibili.Structura chimica a benzinelor influenteaza intr-o mare masura tendinta acestora la detonatie. Seriile chimice ale aromaticelor naftenelor si olefinelor sunt caracacterizate de moleculele compacte avand o buna rezistenta la detonatie, la polul opus se afla alcanii caracterizati de structuri liniare intinse si care detoneaza 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 regim de sarcina 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 fronturi de flacara in jurul unor nuclee de flacara initiala de scanteie electrica.Cond favorabile detonatiei determina 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 volum al camerei de ardere cu viteze in jurul a 1200 m/s. Sub efectul puternic al undei de soc restul amestecului nears arde exploziv in ultimul stadiu, creend undele de detonatie care au viteza de propagare cuprinse intre 1500-3000 m/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 critic de comprimare. Se utilizeaza un motor monocilindric standardizat prevazut constructiv cu posibilitatea de variatie a raportului de comprimare in sensul cresterii pana la aparitia fenomenului de detonatie.

Valoarea lui ε corespunzatoare constituia raportul critic de comprimare. Metoda a fost abandonata din 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 dpdv al 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 avand cifra octanica minima astfel stabilita incat posibilitatea aparitiei detonatiei la functionarea motorului la regim nominal sa fie eliminata. Pentru acelasi motor se pot utiliza combustibili avand cifra octanica superioara celei minime.Acest aspect nu aduce nici un castig dpdv energetic,determinand doar cresterea costurilor de exploatare a motorului.

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

OBS : Pentru un motor se pot utiliza si combustibili cu C.O inferioara cifrei octanice minime.Pentru evitarea detonatiei in acest caz trebuie diminuat corespunzator unghiul de avans la unghiul de aprindere βs .

Combustibilul etalon cu care se compara benzina este compus din 2 hidrocarburi chimic puse din seria chimica a alcanilor care pot intra in combustibilul etalon in proportii diferite si care au calitati diametral opuse 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 foarte

buna stabilitate termochimica. In conditiile existente in motor practic nu se formeaza peroxizi si nici alte produse de oxidare incomplete. In conluzie are o rezistenta deosebita la detonatie si i se atribuie in mod conventional 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 normal – heptan (alcan )- este o hidrocarbura saturate liniara constanta cu molecula lunga caracterizata de stabilitate termochimica 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 0

Proprietati- temperatura de congelare -91 °C- temperature de fierbere + 98 °Cρ20= 0,689 kg/l la 20 °C

Cifra octanica reprezinta procesul volumic izocor dintr-un amestec omogen in faza lichida de izooctan si normal hectan care are aceeasi sensibilitate la detonatie ca si benzina de incercat in conditii identice standardizate de incercare.

Este practic imposibil ca in cadrul experimentarii pe motoarele monocilindru standardizate sa se surprinda exact acel amestec etalon care furnizeaza CO. De regula se efectueaza tatonari experimentale pana cand benzina de incercat se incadreaza dpdv al sensibilitatii la obtinerea de amestecuri etalon (unul avand cifra octanica mai mica a benzinei de incerat iar celelalte mai mare) intre care in functie de metoda de determinare se tolereaza o diferenta de 2…3 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 heptanIn conluzie CO este 91

Metode de derminare a cifrei ocatanice1)Metoda “Motor” - CO/M2)Metoda “Research” (SUA) – CO/R3) Metoda de drum (SUA) – CO/D

Primele 2 metode utilizeaza motoarele monocilindrice experimentale armonizate prin initiative CFR (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 avansurile la aprindere si turatia de incercare.motor/ Βs (°RAC) n(rot/minResearch 13 600 ±6Motor 26 900 ±9

Monocilindrii experimentali sunt in 4 timpi si au raport de comprimare variabile intre 4…10 pentru motoare vechi si 4..18 motoare noi.

Aceste motoare au preluat solutia de variatie a lui Ɛ cu cilindru additional de la motorul experimental utilizat pentru determinarea rapoartului critic de compresie.

DESEN

Cilindrul additional 3 este conectat la camera de ardere a unui cilindru prin canalizatia 2.Variatia raportului de comprimare este adigurata prin 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 β sCO/R= β sCO/M => CO/R>CO/M.

Pentru aceeasi benzina parametrul ΔCO=CO/R - CO/M se num sensibilitatea combustibilului si pune in evident influenta conditiilor de incerare asupra cifrei octanice.

Conditiile de incercare sunt specifice fiecarei metode.Se mai defineste in practica incercarii benzinelor indicele de performanta IP pentru calificarea dpdv al rezistentei la detonatie al benzinelor superoctanica sau supercarburant care au in consecinta CO > 100 (motoare sport,motor de aviatie cu piston ). Metodica de incercare esti definite ptr reproducerea calitatilor la detonatie al supercarburantilor se utilizeaza supravolume de izooctan si/sau aditivare de TEP (tertraetil de plumb).In acest caz IP=100+3 (CO/M-100) unde cifra octanica difera de cea uzuala a.i CO/M >100.

Avand in vedere conditia de incercare respective regimul de turatie mai scazut tip Research se poate aprecia ca met R este mai potrivita ptr calificarea benzinelor utilizate pe motoare fol frecvent la regimurile de cuplu maxim.Acest regim este unul sensibil dpdv al pct de detonatie. Turbulenta practice nula din camera de 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=95 CO/ M =85; ΔCO=13 CO/R= 99 CO/M =87; ΔCO=12

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

direct pe mot care echipeaza autovehiculul si in concluzie cifra octanica de drum este specifica ptr un autovehicul dat diecarei motorizari in parte. A fost utilizata initial in anii 80 de VAG pentru nevoi interne si a fost ulterior preluata si standardizata de catre americani.

Pentru uniformizarea conditiei de incercare s-a stability ca benzina sa se incerce ;a regimul cel mai sever de exploatare al vehiculului dpdv al conditiei la detonatie astfel se verifica sensibiliatea la detonatie si sensibilitatea acestuia cu aparatura specifica la bordul autovehiculului in mars la accelerare in prize directa intre vit 10-50 mph pe drum perfect orizontal si rectiliniu.Cu alte cuvinte in cadrul acestei incercari se stabileste caloarea minima a cifrei octanice care se poate utilize pe un vehicul, valoare care asigura eliminarea detonatiei la incercarea autovehiculului in acest regim foarte favorabil detonatiei.

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

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

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 comprimat sau oxigen pur.

Presiunea mediului in care are loc incercarea.S-a pus in evidenta, ca in domeniul presiunilor realizabile la MAC temperatura de autoaprindere scade pe

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

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 pana la 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 ≈100℃ fata de cea a benzinei, fapt care explica util motorizarea in MAC.

Taa depinde de starea tehnica si la oxidarea moleculelor constituiente.Aceste proprietati sunt oarecum invers proportionale cu masa moleculara, respectiv cu nr. de atomi de carboni din molecula avand in vedere reprezentarea celor 4 serii chimice de hidorcarburi regasiti in motorine, se poate aprecia ca temperatura de 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 autoaprindere si durata intarzierii autoaprinderii τaa.

Definita ca intervalul de timp sau unghiular scurs in momentul de inecput al injectiei de combustibil si cel al autoaprinderii amestecului [s];[°RAC].

DESENIn concluzie durata intarzierii la

autoaprindere reprezinta cel mai important parametru caracteristic al unui combustibil in aplicatii diesel.

Cifra cetanica a motorinelorMotoarele cu aprindere prin

comprimare necesita combustibil a carui molecula sa cracheze cu usurinta in perovizi si alte solutii de oxidare incompleta si care sa aiba o durata τaa rezonabila.

Este necesara stabilitrea unui criteriu care sa califice combustibilii din pct de vedere al marimii lui τaa. S-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 un combustibil etalon in conditii identice de incercare din pct de vedere al τaa, combustibilul etalon este compus din 2 hidrocarburi chimic pure in faza lichida la parametrii de stare specifici incercarii si care au calitati diametral opude din pct de vedere al intarzierii la autoaprindere.

Durata itarzierii la autoaprindere influenteaza direct urmatoarele caracteristici ala motoarelor:Stabilitate a functionariiEconomicitatea motorului si uniformitateGradul de uzuraNivelul de zgomot

Scara cifrei cetanice se defineste intre 0 si 100. Cu cat un combustibil are cifra cetanica mai mare cu atat acesta va avea o durata τaa 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-CH3De 14 ori

Proprietati fizice:Temp. congelare = -91℃Temp. fierbere = +98℃

ρ20 =0.684[kgl

]

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

Are stabilitate termica si la oxidare foarte reduse se autoaprinde foarte usor la teperaturi scazute se atribuie valoarea CC=100.

Alfa – metal naftalina (C11H10-aromatica) CH CH

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

ρ20 =0.773[kgl

] CH CH

CCH CH

Determinarea structurii compacte cu dublu legatura este foarte stabil termic si la oxidare, problema autoaprinderii se poate pune doar dupa separarea totala a hidrogenului de molecula. Se autoaprinde foarte greu 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 lichid, omogen de cetan si alphametin naftalina (la parametrii de stare atmosferici), care are o aceeasi intarziere la autoaprindere (τaa) 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 τaa identic cu al

motorinei incercate. Motorina se incadreaza in doua amsetecuri a caror durata τaa se afla in relatia.

τaa amestec 1 <τaa motorina <τaa amestec 2|τaa amestec 1-τaa amestec 2| ≤2÷3unitati corespondente CC

SUA, ASTM-D-613- se prevede ca in locul alphametin naftalin, ca hidrocarbura sa se utilizeze hapta-metil-nomam (C16H34), care este un izomer al catanului

CH3-CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH3

CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 Pe scara cifrei cetanice americane acesteia I se atribuie valoarea CC=15.Deci cifra cetanica se va defini in mod diferit, determinand prin calcul tot in functie de procentul volumic

de 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= 900±9 [rot/min]βi=13[° RAC ¿pi=103±1 [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. Motorinele cu

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

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 ]ε = 8÷ 36

Conditii de incercare :n= 900±9 [rot/min]βi=13[° RAC ¿pi=103±1 [bar]ta=100±3[℃ ]ta inj=38±3[℃ ]

Aerul admins in motoare se preincalzeste:Taer=66℃±2℃

Exista 3 metode experimentale care folosesc acelasi IT9-3:Raportul critic de compresieMetoda intarzierii la autoaprindereMetoda coincidentei autoaprinderilor

In Romanaia si Europa se foloseste metoda 3 , cifra cetanica obtinuta prin aceasta metoda se noteaza CC/MC.

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

alternativa, simpla, ieftina si eficienta.S-a pornit de la obesrvatia ca τaa cat si CC reflecta compozitia chimica a combustibiluilui respectiv,

participatia seriilor chimice.

Indicel diesel va considera compozitia chimica ca masura a lucrurilor prin doua criterii distincte pentru o precizie mai buna.

Punctul de anilina: anilina proaspat distilata se dizolva intr-o cantitate precizata de combustibil la o temperatura perfect determinata. Aceasta temperatura constituie punctl de anilina a respactivului combustibil.Pe de alta parte s-au obeservat ca participatia aromaticilor in produsul final este invers proportionala cu punctul de anilina.Exemplu : Aceton=+94.4[℃¿

Aα-m-n=+17.8[℃]Densitatea relativa a combustibilului: s-a constatat ca, cresterea participatiei alcanilor in dauna scaderii

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 calitatile de

autoaprindere ale motorinei, variaza similar cifrei cetanice.Cu cat indicele diesel este mai mare, motorina are un comportament mai bun la autoaprindere, respectin

un τaa 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 scalele

corespunzatoare si se unesc printr-o derapta care va intersecta scala din mijloc la valoarea indicelui diesel a motorinei.

Prin calcul

ID=A∙D100

;A [℉ ] ; D [°API ]

A [℉ ] =95

A [℃ ] +32;

Scala Baume: D=141.5

ρ60[℉ ]60 [℉ ]

-131.5=141.5

ρ15.56[℃ ]15.56 [℃]

-131.5

Standardul roman de fabricare, prevede fabricarea a 4 sorturi de motoare cu indicele diesel= intre 56 si 76.

Intre cifra cetanica si indicele diesel exista o corelatie foarte buna. Exceptie face cazul in care motorina are un continut ridicat de izoalcani. Corelatia intre cifra cetanica si indicele diesel poate fi determinata grafic pe nomograma CC=f(ID), dependenta de compozitia chimica de baza a motorinei sau prin relatii empirice generale

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

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

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

calitatile functionale ale combustibilului relativ la cerintele motorului. Acestia ca regula generala trebuie sa nu fie deficitari, sa aiba un cost redus, iar prin adaugarea in 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 pune deci problema compatibilitatii fizico-chimice a aditivilor dizolvanti in combustibil astfel incat fiecare sa actioneze independent si sa nu afecteze actiunea celorlalti aditivi. Clasificare: -pt benzine -pt motorine Aditivi antidetonanti Tetractilul de Plumb ( TEP) Pb(C2H5)4

CH3

| CH2

| CH3 −CH2 −Pb−CH2−CH3

| CH2

| CH3

Def. Aditivii antidetonanti sunt substante chimice care adaugate in benzine in concentratii extrem de mici amelioreaza substantial cifra octanica a benzinei baza (cea reala) din procesul tehnologic de fabricatie, fara a afecta celelalte calitati functionale ale benzinei. Aditivul imbunatateste comportamentul benzinei la detonatie TEP= cel mai vechi aditiv, utilizandu-se in Europa si SUA circa 70-80 de ani. Este cel mai eficient aditiv antidetonant. In Romania conform unei reglari 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, iar in concentratii mari un miros puternic respingator. Este insolubil in apa, dar perfect solubil in benzine, alcooli, eteri, acetone si alti solventi organici. Temperatura de fierbere TEP=199o C. Scoaterea din uz a TEP se datoreaza faptului ca este foarte otravitor. Patrunde in corpul uman pe cale digestiva, respiratorie sau direct prin piele provocand hiperexcitarea sistemului nervos, ingalbenirea pielii, caderea parului, convulsii, hipotermii. Periculozitatea TEP consta in doza totala extrem de mica si a caracterului cumulativ a acestuia. Odata patruns in organism in cantitati extrem de mici se va regasi in sange sub forma unor compusi perfect stabili. Otravirile 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 actiune al acestuia este inca subiectul unor discutii contradictorii. De-a lungul istoriei utilizarii sale s-au conturat 2 teorii relative la mecanismul de actiune. Ambele teorii tin cont de faptul ca in prezenta aerului TEP se descompune: Pb(C2H5)4 → Pb+4C2H5

Pb si radical etil disocierea fiind favorizata de actiunea caldurii si a luminii solare sau chiar a razelor ultraviolete artificiale.

Dizolvarea TEP debuteaza sub aspectul aportului de caldura dupa trecerea acestuia in stare de vapori, respectvi peste 200oC si se considera definitiva la 500-600oC. Acest interval de temperatura este uzual pt regimul termic al motorului.

1. Prima teorie acorda rolul primordial descompunerii peroxizilor organici initiata de primele reactii de ardere din cilindrii motorului. In camera de ardere Pb rezultat prin desocierea TEP reactioneaza cu O din aerul aspirat: Pb+O2→PbO2 bioxid de Pb = se combina ulterior cu peroxizii organici initiali degenerand in compusi inerti care atenueaza reactiile in lant specifice detonatiei. In ultima perioada aceasta teorie este tocmai putin sustinuta.

2. A doua teorie ia in considerare teoria generala a desfasurarii polistadiale a arderii cu detonatii. Conform acesteia Pb disociat cu TEP favorizeaza aparitia peroxizilor organici reducand intarzierea la aprinderea flacarilor reci. Radicalul etil actioneaza in stadiile finale inhiband respectiv radicalii formati prin descompunerea peroxizilor organici in flacarile reci initiale se inhiba astfel dezvoltarea reactiilor in lant specifice detonatiei si se reduce viteza frontului de flacara rece. In ambele cazuri insa plumbul fiind divizat in camera de ardere in stare pura sau sub forma de oxizi participa la reactii din care insa se regenereaza, astfel se explica eficacitatea sa in combaterea detonatiei in concentratii extrem de mici.PbO2= compus refractor avand temp de topire inalta-888oC. Este posibil ca in anumite regimuri functionale PbO2 sa se afle in stare solida, fapt care favorizeaza depunerea sa (sub forma de depozite) in camera de ardere pe supape, scaune de supape, ghiduri, pe electrozii bujiei. Daca depunerea pe elemente componente ale sistemului de distributie este benefica, Pb si compusii sai avand actiuni lubrifiante, depunerea pe peretii camerii de ardere favorizeaza cresterea raportului de comprimare iar 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 antrenanta (tot un aditiv). Substantele antrenante au rol de a se combina cu Pb si oxizi sai degenerand in substante volatile, 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 camera de ardere nu este exclusa. Experimental s-a constatat ca utilizarea substantelor antrenante reduce depunerea Pb de la 10% din cantitatea totala de Pb vehiculata prin camera de ardere catre 2%. ( 10 % din cazul utilizarii exclusive a TEP). S-a constatat experimental ca, cresterea concentratiei de TEP in benzina produce o crestere puternica a depozitelor de Pb in camera de ardere. Se constata ca la dublarea concentratiei de TEP depozitul se dubleaza la acelasi nr de ore de functionare. S-a remarcat ca in cazul motoarelor cu alimentare centrala ( monopunct sau carburator) utilizarea TEP este limitata, aceasta distribuindu-se neuniform catre cilindri. Temperatura de topire este foarte apropiata de temperatura finala a fierberii benzinei (200oC), aceasta explicand distribuirea neuniforma catre cilindri prin faptul ca pe traiectoria galeriilor de adimisie TEP se regaseste in faza lichida sub forma de picaturi fine dar cu masa si inertie mare.

Cilindrii de capat sunt favorizati prin efectul inertional si tinand cont de ordinea de aprindere. Pe de alta parte cilindrii de capat sunt evident cei mai reci.TEP aflat in concentratie mai mare fiind defavorizat sub aspectul disocierii. Din acest motiv TEP a fost inlocuit la un moment determinat cu o substanta avand temperatura de fierbere ceva mai scazuta. TMP ( tetrametil de Pb) – temp de fierbere = 110oC. Pb ( CH3)4

CH3

| CH3−Pb−CH3

| CH3

TEP si TMP = similare ca disponibilitate, pret de cost si eficienta astfel incat se poate face sub aspect fizico-chimic.

TEP TMPT fierbere [oC] 199 110T congelare [oC] -130,2 -30,3Continut de Pb 64 77,5ρ20 1,66 1,995Presiunea 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 catalitice obligatorii de utilizat odata cu introducerea normativelor de poluare. Carta mondiala a combustibililor impune in mod strident renuntarea la TEP si TMP, desi tot mai multe state adera la aceasta carta benzinele etilate se vor 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 corpului uman. Ca si amontaj: eficienta ridicata, ireversibil la efectul antagonist al Sulfului din combustibil in comparatie 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 MMT 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 permit

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 este mult mai mare MnCl2 – 1190oC. In cele mai frecvente situatii Mn se regaseste aproape in totalitate pe peretii 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 cunoscut ca

acestea sunt sensibile cu atat mai mult cu cat raportul de comprimare este in crestere. In astfel de cazuri depozitele sunt corespunzatoare (mari) si pot provoca aprinderi necontrolate de regula preaprinderi. Preaprinderile se initiaza de la puncte rosii ale calaminei. Pt combatare se utilizeaza acesti aditivi care fixeaza substante de depozit sub forma de ortofosfat. Depozitul devine inert, fiabil, fiind antrenat adesea in evacuare. Se utilizeaza:

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

CURS 6: Alti aditivi pentru combustibili

1. Aditivi pt cresterea cifrei cetanice

Se utilizeaza pt motorine imbunatatindu-le comportamentul la autoaprindere atunci cand se adauga in cantitati mici. Cel mai frecvent- azotat de alchil, care de exemplu in concentratie de 1000 ppm ridica cifra cetanica a motorinei cu 5 unitati. De retinut ca eficienta aditivarii depinde in mare masura de cifra cetanica a 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 ridicata a olefinelor acestea, se degradeaza usor radicalii formati regrupandu-se prin polimelizare in molecule imense care alcatuiesc gumele actuale din benzine. Aditivii au actiune stabilizatoare anihiland formarea radicalilor liberi activi de tipul R-O2 chiar in perioada ruperii catenelor moleculelor de olefine.Formarea gumelor actuale este posibila doar in prezenta oxigenului, deci acolo unde benzina intra in contact cu atmosfera. 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 nivelul de ‘’urme’’ chimice au un efect catalizator pt componentii instabili din benzine conducand la baza mecanismului deja prezentat la formarea de gume actuale. Produse: 1-2-propileu diamina, 1-2-etileu diamina.

4. Aditivi detergenti Au rolul de a impiedica formarea depunerilor sub forma de depozit in canalizatiile sistemului de alimentare al motorului. Ca mecanism de actiune impiedica anumite reactii de polimerizare cat si polarizarea eventualelor impuritati mecanice. Paleta de produse este foarte variata, acestea fiind specifice motorului MAS sau MAC.

5. Aditivi anticorozivi (anti-rugina) Au rolul de a preveni coroziunea componentelor metalice ale sistemului de alimentare la contactul cu apa din combustibil. Sunt de regula alcooli, acizi grasi, alchil-fosfati, amino-fosfati, substante care se absorb pe suprafete metalice ale sistemului de alimentare formand filme protectoare.

6. Aditivi bactericizi+bacteriostatici Exclusiv pt motorine care au tendinta de a se degrada la stocare indelungata din cauza continutului de bacterii. Prima categorie are rolul de a distruge microorganismele iar cea de a doua de a preveni inmultirea lor. 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 nu formeze dopuri de gheata la functionarea motorului la temperaturi scazute. Se utilizeaza atat pt benzine cat si pt 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 antispumanti Se utilizeaza pt motorine, impiedicand spumarea (in rezervor). Cel mai frecvent: siliconi (poli-silo-xani), foarte eficienti in concentratii extrem de mici, 10-20 ppm.

9. Aditivi contra incarcarii electrostatice Prevenind incarcarea si descarcarea electrostatica care poate provoca aprinderea benzinei, pe durata transportarii si a depozitarii. AA-3 (Shell). Contine saruri de Crom+sulfosuscinat de Calciu si un polimer organic. 10. Aditivi pentru protectia scaunelor de supape

In trecut astfel de aditivi nu erau necesari, supapele si scaunele lor fiind protejate de depunerile de plumb. Pb in sine si unii derivati ai sai constituie un foarte bun unguent solid. Cele mai cunoscute produse au la baza metale alcaline ca Sodiu si Potasiu si care in camera de ardere genereaza compusi moi care se descompun pe supape 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 fie extrase natural, extrasi sintetici, cetane. 12. Aditivi contra unor utilizari interzise

Se utilizeaza pt identificarea produselor proprii ale firmei, pt a evidential amestecarea unor produse incompatibile voite sau accidentale, pt impiedicarea fraudei cu combustibili subventionati. Produsele fac parte din 2 categorii: - coloranti ( rosu, verde, violet); - trasori chimici (furfurol); produc colorarea interna a combustibilului la contactul cu anumiti reactivi care se introduce in cantitati extreme de mici in combustibilul verificat.

Combustibili alternativiPiata combustibililor alternativi este in continua dezvoltare. In 2000 conform Inst. francez al Petrolului

acestia aveau deja o cota de piata de 1.7% ÷ 2%. Din aceasta categorie fac parte: - compusi organici oxigenati ( 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, cunoscute sub

denumirea generic de biomasa. La ora actual acesti din urma comb au perspectivele de dezvoltare cele mai bune, avand in vedere corelati dintre proprietatile lor fizico-chimice si cerintele motorului cat si anumite considerente legate de producerea si stocarea lor si de pretul lor de cost. nu in ultimul rand trebuie amintit ca compusii oxigenati 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 poluante

Pt. toate produsele din aceasta categorie este posibila utilizarea in amestec cu comb baza. Pt. unele dintre ele e posibila si utilizarea ca subst chimic pura.

Alcooli – de 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-OHC3H7-OH alcool propilic (CH3-CH2- CH2-OH )TBA: C4H9-OH alcool butilic tertiar, CH3-CH2- CH2- CH2-OH

EteriDerivati functionali din 2 molecule de alcooli sau 2 molecule de fenoli ( R-O-R`) prin eliminarea unei

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 gazos la bordul A.

In urma unei reactii de disociere:CH3-OH → CO↑ + 2H2↑Cei mai utilizati eteri:MTBE: C2H-O-C4H9

ETBE: CH3-O-C4H9

TAME: CH3-O-C5H11

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

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, miristicR`-COO-RUtilizarea acestora pp. modificari si adaptive ale unor sisteme si echipamente ale motorului in scopul

compatibilitatii acestora cu proprietatile fizico-chimice ale comb.Proprietati fizico-chimice ale biocombustibililor1) PVR Volatilitate-presiune de vapori

PVR a metanolului la t=00C este de 4-5ori mai mica decat a benzinei. Practic metanolul nu vaporizeaza sub 100C. Se estimeaza ca pornirea motorului pe metanol pur este posibila la t>120C

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

2) Caldura latenta de vaporizare. CLV a metanolului este cam de 3,5 ori mai mare decat a benzinei.λmetanol= 265 kcal/kgλbenzina= 80 kcal/kgAceasta rezulta ca un amestec echivalent aer-metanol comparative cu aer-benzina necesita si cederea

vaporizarilor 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 racire

locala. Δt = 1500C (pt. metanol), Δt = 1170CAceasta racire cauzeaza in general la motorul cu alimentare centrala fenomenul de giuraj care inseamna

practic 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/CCAlcoolii au o mare rezistenta la denotatie, avand in general compusi oxigenati > 100. In acelasi timp se

autoaprind foarte greu, avand CC scazute.Metanoli:

CC = 0 ÷ 5Etanoli:

CC= 7 ÷ 10Daca se pune problema utilizarii metanolului in stare pura ca si comb diesel se constata in mod paradoxal ca

se preteaza mai bine la rapoarte mici de comprimare 14÷16Pt utilizarea alcoolilor la diesel se recurge la aditivarea cu nitrati alchilici care de ex. permit cresterea CC

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 5÷10g metanol pur patrunsa in organism pe cale bucala provoaca orbirea iar doza letala este in functie de rezistenta organismului intre 40÷75g. Orbirea poate surveni si prin inhalari repetate a vaporilor de metanol. Din acest motiv normativele de protectia muncii limiteaza concentratia vaporilor de metanol in aer iar la 250 mg/m3 de aer, iar la concentratia de 300 mg/m3 aer se opreste lucrul. Este foarte periculos si fiindca pot fi evidentiate si efecte cancerigene ale produselor de ardere ale metanolului inferioare insa celor ale benzenului.

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

Combustibili pe baza de uleiuri vegetale

Unele uleiuri cum sunt cele de palmier, arahide, soia au proprietati fizico-chimice foarte apropiate de cele ale motorinei. Altele, floarea soarelui, ricin, rapita, ar putea fi folosite drept comb diesel in stare pura, caz in care 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 temp intalnite 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 0 0C, 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 vor

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

grasi. Metanolul datorita toxicitatii se admite in prop max 3%, in comb si max 5% in lichidele de spalare parbriz.Antidotul metanolului = carbonat de amoniu

Hidrogen

Considerat comb viitorului datorita unor avantaje in primul rand H este inepuizabil. pe planeta noastra provine prin disocierea apei: 2H2O→2H2↑ + O2↑

Total nepoluant; reactia de oxidare = inversa disocierii2H2↑ + O2↑ → 2H2O

Proprietati fizico-chimice- gaz inodor, incolor, insipid, foarte usor- puterea calorifica inferioara PCIH2 = 28570 kcal/kgH2 X 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 largi

S-a reusit aprinderea amestecului H- aer in prop de la 4÷75% comparativ de ex. cu 2÷9% la benzina; 5÷16% gaz metan.

Acest aspect care sugereaza ca H poate fi ars cu exces foarte mare de aer pune in evidenta posibilitatea 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 bordul autovehiculelor. S-au dezvoltat 2 directii de cercetare pt asimilarea cu H:

1) transportul H imbuteliat la 15÷30 MPa pt asigurarea unei autonomii echivalente autov., buteliile de stocare 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 bateriilor de

stocare. S-a det ca stocarea H echivalent cu 1kg benzina necesita o baterie de stocare din hidrura metalica din fier-titan de 15kg.

Dupa ultimele statistici piata lubrifiantilor auto a ajuns la o cota de piata de 50% pe plan mondial, in vreme ce 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 semisolizi – uneori consecinte pt rulmenti si articulatii- lubrifianti solizi – uneori 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 raspunda unor cerinte formulate prin standarde foarte severe.

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

Proprietati fizice:Functiile lubrifiantului

1) lubrificatie, ungere a pieselor metalice aflate in contact a.i acestea sunt protejate la uzura si frecarea dintre 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) Onctuozitatea Capacitatea lubrifiantilor de a adera la suprafetele metalice sub forma de pelicula sau filtru separandu-le in

contact chiar sub actiunea unor presiuni mari. In virtutea onctuozitatii elimina frecarea uscata intre supraf 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 filtru se realizeaza ca urmare a unei actiuni fizice si a uneia chimice.

Sub aspect fizic fortele de mentinere a filmului sunt de natura electrostatica realizand absorbtia moleculelor pe suprafetele metalice. Acest aspect pp o existenta a unor molecule polare. Actiunea chimica denumita chemisorbtie se bazeaza pe fortele caracteristice legaturii metalice. In uleiuri se regasesc urm substante cu molecule polare: acizi grasi, fenoli, alcooli, etc

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

fluiditatea este mai redusa. Rezistenta generata de straturile interne ale unui fluid aflat in proces de curgere constituie vascozitatea. Abordarea problemei are la baza un model fizic care contine 2 placi plane, paralele apartinand la 2 straturi vecine ale curentului de fluid dispuse la distanta h. Actiunea fortei F asupra primei placi det deplasarea ei cu V1 pe directia placii. In virtutea rezistentei interioare a fluidului se pune in miscare si placa a 2-a cu o viteza V1 dar mai mica.

Vascozitatea dinamica reprezinta µ=F

(V 1−V 2 ) sh

[µ]SI= 1N

ms

m2m

= [N∗S

m2 ],

[µ]CGS= 1[P] = 1[ Poise]

1[P] = 10-1*N∗S

m2

Vascozitatea cinematica υ = µφ

[υ]SI = N∗S

m2∗m3

kg = m

2

s

[υ]SI = 1[st] = 1[stokes]

1[st] = 10-4 [m2

s]

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 t o = 20oC in aparatul

Engler.

v = tulei

tapa

Variatia vascozitatii cu temperaturaProbl foarte importanta data fiind plaja de variatie larga a temp in motor si transmisie. S-au pus la punct

numeroase formule, indici pt modelarea acestei variatii.

Walter – Uberlode: υ + c = eaTb

Walter – Mcloull log[log ( υ+c)] = a-b*logTunde: υ- vascozitatea cinematica

c= coef a, b pt uleiuri cu υ > 1,5 CSTT= to absoluta a uleiuluia,b = coef care se det experimental

A doua relatie = reprez mai facila a variatiei in coordonate logaritmice, curba de variatie fiind o dreapta.

υ = υ(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 influenta

temp asupra vascozitatii este mult mai mare, pentru uleiurile minerale de natura aromatica spre deosebire de 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 atat va avea un indice de vascozitate mai mare.

Initial Scara IV a fost definita intre 0±100; Pe baza avem algoritm:

IV = L−UL−H

∙100

U=𝜗,vascozitate cinematica [ CST ] a uleiului de incercat la t °=40℃L=vascozitate la t °=40℃ a uleiului de incercat (IV=0) dar care are aceeasi vascozitate ca si uleiul de incercat la t=100℃.H=vascozitate la t=40℃ a uleiului de referinta la t=100℃ .Pe masura dezv si a aplicarii uleiurilor sintetice a fost necesara extinderea IV;IV¿100.

IV = 10N−10,00715

+100 [ – ]

N= lgL−lgHlg ϑ100

L,H-aceleasi; Se mentine conditia ca uleiul de referinta si cel incercat sa aiba aceeasi vasc la temp ridicate raportarea facandu-se la o valoare a temp mai mare de 100℃.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 nesintetice hidrocracare, IV-200.Acestea practic nu prezinta variatii ale vasc cu temp in domeniul de temp in care lucreaza pe motor.Sunt 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 deci un IV scazut.

Variatia vascozitatii cu presiuneIn 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 care

p de strivire a filmului de ulei poate lua valori in cuplele de frecare ale sistemelor A. este important sa se cunoasca variatia vasc cu p influenta cresterii p asupra filmului de ulei dpdv al vasc este similara cu cea a scaderii temp.In ambele cazuri vasc uleiului creste ca urmare a scaderii distantelor intermoleculare,ca si in cazul anterior s-a observat ca uleiul mai vascoare prezinta o variatie mai importanta a vasc cu p.Aceasta variatie este principala cauza care det formarea si mentinerea unui film separator de ulei intre supraf de frecare din contactele mecanice mai ales dintre cuplele din clasa I si II.Aceasta variatie este benefica pt ca compenseaza partial sau total pierderile de vasc cauzate de cresterea temp.

Barus

η=η0 ∙ eα ∙ p ,α= 1p

ln ( ηη0

).𝜂=vasc dinamica a uleilui pa p de strivire a filmului de ulei pη0=vasc dinamica a uleiului sub o p de strivire p0=¿0.Ambele vasc sunt considerate la aceeasi temp de referinta:α=coef de variatie a vasc cu p sau coef de piezovasc.α=[ Pa−1 ]α=(0,5÷ 3 ) ∙10−8 pt uleiuri romanesti [ Pa−1 ] Relatia lui Barus este aplicabila pt p cel mult medii asupra filmului de ulei.Pt toate categoriile de ulei utilizate in A. ( p<0,5 GPa ) 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 standardizate de incercare.

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 efect de 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 comportamentul filmului de ulei la pornire rece sub efectul unor incercari mari de forfecare specifice lagarelor paliere.(Obs. –numai 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 dpdv al rezistentei hidraulice al filtrului de ulei si a cresterii vasc uleiului ca urmare a racirii.Utilizate si dpdv al 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 aerul atmosferic favorizeaza cracarea moleculelor de hidrocarburi din ulei cat si catalizarea reactiilor de oxidare in general.Datorita acestor procese u. se degradeaza= se evalueaza din urm parametrii.:-pierderi prin evaporare;-cresterea vascozitatii;-cresterea aciditatii,prin acumularea de produsi acizi;-scaderea rezervei de bazicitate metoda TBH-cresterea cant de insolubile in benzen.

ULEIURI DE MOTOR

Cerintele 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 temp

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

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

4)-exigentele tot mai ridicate dpdv al protectiei mediului au eliminat din ulei aditivi antiuzura si care erau in totalitate compusi forfatosi cu actiune puternic degradata asupra convertorilor catalitici.Uleiul devine mai labil 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 schimb de ulei la niveluri nepermis (nejustificat)de mari.

{ Diesel15−20000 km .MAs aspirat 30000 km.

ve hicule grele si industriale :50000−100000 km . Cele mai expuse sunt motoarele diesel rapide supraalimentate pt autot mai ales ca unele cerinte vizavi de ulei sunt contradictorii astfel:-sunt necesare uleiuri putin vasc ,econamicoase in contradictie cu cerintele de lubrifiere ale turbinelor de supraal si eventual pompele injector(pompe diuze).

Cele mai ieftine uleiuri sunt cele utilizate in vehicule grele, minerale ,aditivate mediu,intervalele de 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 buna la 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 specificatiile de clasificare. Cu exceptia clasificarii SAE care se raporteaza in primul rand la vascozitate si variatia acesteia cu temperatura, celelalte specificatii fac referire la:

1- tipul motorului(MAS, MAC, Asipirat, Supraalimentat)2- incarcarea motorului – la priza de putere; incarcarea lagarelor sale3- temperatura de exploatare4- proprietati de protectie la uzura5- gradul de protectie chimica a uleiului; incarcarea chimica a acestuia datorita unor produsi

de ardere acizi6- continutul de cenusa de sulfati(<2%)(cenusa-sulfat)7- continut de zinc8- proprietati detergente ale uleiului- gradul de mentinere a curateniei in motor9- compatibilitatea chimica a garniturilor si simeringurilor de etansare;

O clasa de specificatie defineste 2 chestiuni-1- Proprietati fizico-chimice ale uleiului2- Incercarea uleiului- testul prin precizarea unei game de metode de incercare; performante; limite; minime

si maxime pt parametrii functionali ai motorului in conditiile testarii precizateOBS! Criteriile si specif nu sunt clasificari inchise.Se aduga mereu noi clase pe masura cresterii exigentelor motoarelor si a perfectionarii uleiurilor

Clasele unei clasificari sunt notateprintr-un simbol. Un ulei satisface la mai multe simbuluri apartinand chiar aceleiasi clasificari. In cadrul unei clasificari simbolurile sunt progresive astfel incat ultimul adaugat presupune satisfacerea exigentelor tuturor celorlalte simboluri.

Clasificarea ACEA(Europa 1996-CCMC)MAS pentru turisme(vehicule de pasageri) A1; A2; A3; A5;A1=destinata ueiurilor speciale cu vascozitate redusa la temperatura crescuta si continut redus de cenusa sulfat(<0,5%)A2= HL(hight Lubricity) fara nici o pretentie asupra variatiei vascozitatii cu temperatura.A3= uleiuri superioare celor din clasa A2, nivel de performanta superior fostei glase CCMC G5A5= dedicata uleiurilor cu performante ridicate de reduce a consumului de conbustibil; reduc subst frecarile sin cuplele mot. Sunt de regula uleiuri f subtiri si au un nivel foarte ridicat de aditivare.Acestea se folosesc strict la motoarele introduse dupa 2004

MAC – pentru vehiculele de pasageri B1; B2; B3; B4; B5B1= uleiuri speciale cu vascozitate redusa cu intervale de schimb normaleB2= uleiuri conventionale si HL. Au o capacitate sporita de dispersie a cenusei si o tendinta redusa de subtiere in curul exploatarii.B3= uleiuri superioare celor din clasa B2B4= uleiuri de calitate superioara, similare B3 dar compatibile cu VW TDIB5= uleiuri calitativ cu B3 B4 cu pretentii foarte severe privind variatia vascozitatii cu temperatura

MAC- pentru vehicule de pasageri, prevazute cu filtru de particule DPF--C1; C2; C3HTHS- vascozitate la t=150°C sub incarcare definita de forfecare a filtrului de uleiC1= uleiuri cu continut de cenusa sulfat < 0,4% si HTHS scazutaC2= (<0,8%) HTHS > 2,9[m·Pa·S]C3= (<0,8%) HTHS > 3,5[m·Pa·S]

MAC –vehicule grele E1; E2......E7;E1=uleiuri conventionale, intervale de schimb normale pt mac aspirat si supraalimentate de nivel mediul E2= pt motoare Euro II. Clasa creata prin preluarea S firma MB 228.1E3= Euro 1, MB 228.3,E4= Euro 1 2 3 MB 228.5 –intervale de schimb extinseE5= uleiuri de calitatea celor E4, dar pentru motoarele Euro 4E6= pentru motoare echipate cu EGR – cu sau fara filtru de particuleE7= motoare echipate cu filtru si obligatoriu sistem selectiv de reducere a oxizilor de azot(SCR-Nox)(Denoxtronic-Bosch)

Clasificarea APIPana in 1947 uleiurile de motor erau clasificate in 3 clase: regular; premium; heavy-duty, fara a preciza tipul motorului.Acest lucru a fost pus la punct prin clasificarea API in 1947 cu modificari importante in 1952, si 1970 SAE API ASTM(American Society of Testing Materials)

O clasa API se noteaza prin doua simboluri: X si Y X-tipul semiciclului S-spark-MAS C- compresion MAC

Y-nivel de performantaY- face referire la: protectia la uzura, volatilitate, si pierderi prin volatilitate, stabilitatea la oxidare, imbunatatirea economicitatii prin reducerea frecarilorOBS! Un ulei poate satisface exigente petru ambele tipuri de servicii, caz in care simbolizarea sa API va fi corespunzatoare SX1 / CX2, MAS+MACMAS- SA-1947; SM-2005Un 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

MAC –CA, CB, CC, CD, CE, CFCD=satisfacator pt diesel de toate tipurile -1994 cand aceasta clasa a fost inlocuita de clasa CFCD-2 CF-2 – pentru motoare in doi timpiCE similara clasei CD dar testele include si incercari suplimentare pe motare Macks si CummingsCF a redefinit in 1994 testele de incercare cat si performantele care trebuie sa satisfaca motorul. A introdus dublarea duratei de serviciu a uleiului. Sunt acoperitoare pt toate motoarele diesel dar mai ales pt motarele diesel cu injective indirectCF4=presupune teste suplimentare pe motor monocilindru CaterpillarCG-4; CH-4; CI-4; dedicate m. diesel grele, nivel de performanta ridicat. Ultima clasa introdusa in 2003 se utilizeaza doar pt motoarele cu EGR

Clasificarea Energy SaverOBS! Clasificarea API satisface in totalitate exigentele constructorilor de autovehicule din America si Japonia, 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, VW-AUDI;. In astfel de cazuri alegerea unui ulei trebuie sa se raporteze la clasificarea ACEA pt nivel de performanta si la SAE pt vascozitate

Primeste in mod special uleiurile care imbunatatesc economicitatea prin reducerea frecarilorExista 2 clase: Energy Saving si Energy Saving 2

Incadrarea unui ulei in cele 2 clase se face in functie de marimea cresterii de economicitate prin comparatie cu economicitatea pe acelasi motor de incercare, lubrifiat insa cu ulei HR-2 testul fiind VI---HR= High ReferencePrima clasa- acele uleiuri care det o imbunatatire a economicitatii de (0 - 1,5%)A doua clasa – (1,5 – 2,7 %)HR-2 ulei multigrad SAE20W30 NewtonianPe baza acestora s-a pus la punct in USA urmatoarea eticheta:

CURS 10: Clasificarea uleiurilor de motor. Clasificarea SAE (Society of American Engineers) a uleiurilor de motor.

Cea mai veche si mai raspandita clasificare, utilizata in prezent la scara globala si preluata partial sau integral de unele standarde nationale. Criteriul de baza al clasificarii este vascozitatea lubrifinatilor sub diverse criterii specifice. In 1911 a fost revizuita in numeroase randuri. Este o clasificare deschisa in sensul ca admite noi clase care sa reflecte perfectionarea uleiurilor lubrifiante in concordanta cu cerintele tot mai severe. Initial continea 10 clase de vascozitate.

In 1926, prima revizie, introduce o simplificare a clasificarii prevazand 6 clase cu referire concreta la 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 notatie este modificata. Se admit doua temperaturi de referinta fixe pe categorii de clase, la care se prescriu domeniile de vascozitate: -18˚C pentru uleiul de iarna, +98,9˚C pentru uleiul de vara.

In 1967, urmatoarea revizie modifica temperatura de referinta (iarna, vara), in scopul armonizarii sistemului SAE cu SI.

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

In 1992, se revizuieste radical clasificarea. Se introduc doua noi clase pt uleiul de iarna, 0W si 25W, si se decide definitiv clasa provizorie 15W. Se introduce ultima clasa pentru uleiul de vara (60). La acelasi moment se introduce un criteriu suplimentar pentru uleiul de iarna, cel al pompabilitatii cu incercarea uleiului pe vascozimetru rotativ CCS (Cold Cranking Simulator) in care se determina vascozitatea uleiului la rece sub efort 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 temperatura ridicata in viscozimetru rotativ Ranvenfield dupa metoda HTHS, la 150˚C sub efort de forfecare corespunzator (SHEAR) unei viteze de deformare a filmului de 106[sec-1] similar conditiilor celor mai severe din lagarele 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. ηmax [cP]Ex.: 0W, 6200 [cP], la t= -35˚C.2. Limita de pompabilitate: sub forma temperaturii minime la care vascozitatea dinamica nu creste peste

valoarea 6*104[cP]. Aceasta limita este comuna pentru toate uleiurile de iarna. Ex.: 0W, tmin= -40 [˚C]. 3. Vascozitatea cinematica minima la cald: (100˚C). Ex.: 0W, νmin≥3,8 [cSt].Observatii: un sortiment de ulei clasificat intr-o clasa de iarna satisface simultan limitele specifice clasei

respective la toate cele 3 criterii. Uleiuri de vara:1. Vascozitatea cinematica minima : [cSt], la temperaturi ridicate, respectiv la t=100˚C.2. Vascozitatea cinematica maxima : la fel ca la 1.3. Vascozitatea dinamica minima (ηmin [cP]): dupa metoda HTHS, la temperaturi de 150˚C si viteze de

deformare la forfecare de 106[sec-1].Observatii: un sortiment de ulei clasificat intr-o anumita clasa de vara satisface simultan toate cele 3 criterii

pentru respectiva clasa.

Uleiurile monograd: uleiuri care satisfac criteriile specifice pentru o singura clasa SAE, sunt de regula uleiuri minerale care prezinta o variatie insemnata a vascozitatii cu temperatura si avand in momentul de fata indicele de vascozitate IV≤100. Ex: SAE 10W, SAE 40

Uleiurile multigrad: uleiuri care satisfac criteriile specifice de vascozitate la 2 clase SAE de regula, o clasa de vara si una de iarna. In general uleiurile multigrad satisfac criteriile de vascozitate si pentru toate clasele intermediare celor 2 extreme pe scara SAE.

Exista uleiuri minerale superioare de tip multigrad ca si majoritatea celor sintetice. Variatia vascozitatii cu temperatura este redusa IV>100, obisnuit IV=150...200. uleiurile multigrad sunt mai scumpe, chiar pentru cele minerale se obtin prin superfinisare si aditivare inalta. Uleiurile monograd sunt foarte potrivite pentru motoare in regim stationar. La sarcina, turatie si regim termic constant pe toata durata de exploatare. Uleiurile multigrad sunt potrivite pentru motoare cu schimbari frecvente de regim de functionare, cu variatii ale incarcarii la arbore si pe 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 cu atat variatia vascozitatii cu temperatura este mai redusa. Ex: SAE 10W40 are o vascozitate cu temperatura> SAE 5W50.

DIAGRAMA

Clasificarea autohtona a uleiurilor de motor

STAS 871/1981 si reactualizari ulterioare [SRS] clasifica uleiurile dupa urmatoarele criterii:

1. Clasificarea SAE; 2. Destinatia uleiurilor; 3. Nivel de performanta.

2. – 7 clase: - M – MAS in 4 timpi; - D – MAC in 4 timpi; - M2T – motoare in 2 timpi; - AVI – aviatie cu piston; - RC – rodaj si conservare; - N – motoare navale; - MG – motoare cu gaze.

3. – 5 nivele: - Extra: MAS cu solicitari cel mult medii; - Super 1: MAS cu solicitare normala / MAC solicitare moderata, aspiratie normala; - Super 2: MAS / MAC solicitate sever, MAC supraalimentat usor; - Super 3: MAS / MAC intens solicitate, MAC supraalimentat de nivel mediu, ulei de tip Long-Life; - Super 4: MAS / 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 alcanice dizolvate in suspensie.

2. Naftene (ciclo – alcani)3. Aromatice (natura benzenica): nu sunt de dorit datorita volatilitatii ridicate la temperaturi specifice

functionarii motorului.4. HC mixte: combinatii intre una din primele 2 categorii cu cea de-a treia (cicleno – aromatice), contin

grupari alchilice.5. Rasini si asfaltene: substante putin studiate si cunoscute. In majoritatea cazurilor cu structura policiclica,

inrautatesc calitatea, trebuie eliminate. In uleiurile rafinate apar chiar si in procesul de distilare (pt rasini care sunt volatile) sau prin antrenare in asfaltene, nevolatile. In mod obisnuit masa moleculara medie a HC din uleiurile minerale este 300...800, acestea avand intre 20 – 80 atomi de C in molecula. Rasinile si asfaltenele au molecule mult mai mari. Masa moleculara medie a rasinilor este de 1500 – 1700 iar a asfaltenelor 3000 – 3500. Policiclii care contin rasini si asfaltene se grefeaza pe urme de O, S, N, si pe Ni+Va; dupa dezasfaltarea uleiului se pot regasi urme metalice, in special Vanadium Va. Efectul Va in concentratii foarte mici este benefic, 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) in vederea obtinerii combustibilului. Pacura se supune distilarii in vid, obtinandu-se fractiuni de ulei si un reziduu secundar. Toate acestea se supun dezasfaltarii prin tratare sau barbotare cu propan lichid rezultand precipitarea asfaltului si separarea mecanica. In continuare uleiul se supune unui proces de deparafinare, in scopul coborarii punctului sau de congelare (variante chimice). Are loc o prima etapa a rafinarii uleiului prin tratare cu solventi selectivi, in special pentru imbunatatirea indicelui de vascozitate IV si scaderea cifrei de cocs (reducerea reziduului 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 IV≥110, varianta care elimina 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; - naftenice; - 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 care ii

altereaza calitatile, ii schimba culoarea, il face acid, il degradeaza. Procedurile chimice de alegere a uleiului de 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 pentru

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 de la selectionarea titeiului pana la testarea produselor. Scopurile eforturilor de cercetare au vizat ameliorarea variatiei vascozitatii cu temp, cresterea rezistentei la oxidare, vascozitate redusa la temperature joase, rezidul de cenusa scazut, capacite portanta ridicata a filmului de ulei,volatilitate redusa, puncte de aprindere ridicate.

Uleiurile minerale superioare sunt de 2 tipuri:-rafinate la care se aplica tratarea cu solvent selective. Se aplica aceasta procedura titeiurilor selectionate cu extragere chimica adanca, produsul rafinat distileaza intr-un interval mic de temperature. Se obtin uleiuri cu iv=95-100 cu temperature de congelare <-15°C, cu temperature de aprindere≥240°C, cifra de cox(coradson)≤0.05%. aceste uleiuri neaditivate si neamestecate se inscriu in SAE30. Aceste uleiuri au perioada de schimb de 10000 km.-suprarafinate: se practica suplimentar hidrogenarea catalitica, iv≥110 si existenta la oxidare foarte buna

Tehnologiile noi nu mai vizeaz elimin totala a prod cu S care in concentratii acceptabile rezista la oxidare a uleiului si disponibilitate generala a uleiului la aditivare. Din aceste uleiuri se prepara retete long-life utilizat la vehicule grele diesel supraalimentate pentru parcursuri≥ 50000 km. aparitia uleiurilor de sinteza au adus un plus in ce priveste rezistenta la oxidare, iv, volatilitatea si compacticitatea uleiului la temperature scazute.

Uleiuri de sinteza (U.S)

Pot fi utlizate ca atare in motor si transmisii sau in amestecuri cu uleiuri minerale. Retetele de aditivare difera radical de la o categ de ulei la altul. Se obtin prin sinteza chimica: polimerizare, alchilare,esterificare, utilizand produse ale petrochimiei, carbochimiei, lipochimiei,si a chimiei organice.

In ultima categorie intra HC de sinteza,eterii, diesterii. Chimia anorganica a uleiului de sinteza utilize ca materii prime olefinele, aromatice, comp halogenati, comp cu S, zn.

Cele mai importante uleiuri de sinteza sunt:1 HC de sinteza – poli-α-olefine (pao)Di-alehil-benzenDiesteri2 Poliglicoli: anumiti poliglicoli se folosesc in retele uleiurilor de frana.Obtinuti printr-un ulei d polimerizare a oxidului de etilena sau propilena3 Eteri: obtinuti prin reactia unui monoacid organic cu un alcool.4 Dieteri: prin reactia unui diacid cu un alcool5 Esteri-fosfati : obtinuti prin grefarea unui radical al acidului fosforic la un lant hidrogenat.6 Silicon: (Si)(polisiloxani): obtinuti prin polimerizarea de siloxani care sunt comp oxigenati cu Si7 Polioli: au preturi de cost ridicati cei mai ieftini au putine similar uleiuri num superioare suprarafinate.

1 Hc de sinteza-cele mai utilizte , cele mai ieftine.Poli-α-olefine se remarca printrun iv natural foarte bun iv≥115-120 si cu rezistenta buna la oxidare.Diesterii – dialchili;polioli; fosfatici

Principala sursa ale uleiurilor semisintetice fiind cel mai disponibil la amestec cu uleiuri minerale. Se utilizeaza in amestec in proportie de 10-50 % procent volumic cu aditivare specifica ieftina(antioxidant, detergent dispersat si cu ameliorator de iv)

Remarcat ca la concentratie ridicate se pastreaza un grad ridicat de curatenie al motoarelor. Exista insa unii diesteri la care sa remarcat uzura permanenta a cuzinetilor de lagar palier. Acest effect sa combatut prin aditivare cu inhibitori de uzura.

Uleiurile minerale avantajoase sub aspectul pornirii la rece, care au vascozitate redusa la temperature scazute prezinta comparative cu uleiul de sinteza consumuri specific de ulei mult mai mari,lucru explicabil prin volatilitatea mai mare a produsilor nominale. Diferentele majore apar d.p.d.v al rezistentei la oxidare. Oxidarea uleiului in sine constituie la cresterea vascozitatii uleiului cald prin umatorul mechanism: intai are loc forfecarea moleulei de aditiv antioxidant cu formarea unui participant usor si altercarea de ansamblu a uleiurilor prin oxidarea molecule. S-a facut un experiment comparative intre diverse sorturi de uleiuri minerale si uleiuri de sinteza pe baza de HC. D.p.d.v al rezistentei la oxidare se precizeaza ca uleiurile au fost insuflate cu aer cald(163°C) la un debit de 10 l/min pe un motor …

Concluzia exp este prezentata in urmatoarea figura:DESEN

Intervalele de schimb lungi a uleiurilor de sinteza se explica prin calitatea naturala f bune ale acestora d.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 sub incarcare de forfecare a filmului

Clasificarea uleiurilor de transmisiiS.A.E

Clasifica uleiurile de transmisii doar in functie de vascozitate fara a tine cont de alta proprietate fizico-chimica

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 de 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 15x104(cp).Aceasta temperatura, de ex este de -55 °C ptr uleiul SAE 75 W si -12 °C ptr SAE 85 W. Criteriul priveste studiat doar uleiurile 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.Astfel, 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 minime: - pentru 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 mecanice

severe. In mod uzual, pentru autovehicule se fol uleiuri intre 75 -90 W.S-a observant ca stiict dpdv al vascozitatii, unle uleiuri de transmisie sunt compatibile cu unele uleiuri de

motor.Transmisie motorSAE 75W SAE 10WSAE 80W SAE 20SAE 90W SAE 50

Determinarea vascozitatii cinematice pentru incadrarea la al doilea criteriu se face cu vascozimetre capilare. Notiunile de ulei monograd sau multigrad cunoscute de la clasificarea SAE a uleiului de motor isi pastreaza semnificatia. De exemplu, cel multigrad 75W 140 este superior celui multigrad 80W 90 in sensul ca pe domeniul de temperaturi specifice transmisiei primul prezinta o variatie a vascozitatii cu temperatura mai redusa.

Clasificarea API.Are drept unic criteriu severitatea serviciului. Este deasemeni o clasificare deschisa adougand noi clase pe

masura cresterii exigentelor fabricantilor de transmisii.Contine urmatoarele clase:- GL -1; -GL-2 , nu se mai folosesc in prezent

Severitatea serviciului actual este superior acestei clase. Serviciul GL-2 este mai sever decat GL-1. GL-3 se mai utilizeaza doar in cateva tari cu clima favorabila cu variatiile mici de temperatura de-a lungul anului. Serviciul nu pune pretentii deosebite nici un faza de pornire, nici in exploatarea la cald.GL-4 pentru cutii si transmisii cu incarcare comunaGl-5 pentru Cutii de viteze si transmisii incarcate sever in conditii de incarcare mecanica ridicata.GL-6 pentru cutii si transmisii incarcate foarte sever in regim sever de solicitare.

Clase speciale. - GL-5-LS (limited slip) ulei special pentru transmisii cu organe de frictiune imersate in ulei. Se utilizeaza pentru punti autoblocante echipate cu diferential controlat prin ambreiaj multidisc imersat in ulei. Previne functionarea sacadata a transmisiei cu intreruperi ale transmiterii cuplului motor. Pe langa aditivarea EP specifica e necesara aditivarea cu modificari ai frecarii. Utilizarea acestui ulei contribuie si la reducerea nivelului de zgomot si vibratii.- Gl-MT1 : ulei de folosit in transmisiile autovehiculelor sport. Sunt dedicare in mod special pentru solicitari foarte ridicate si la turatii foarte mari. Se apreciaza ca este acel ulei cu rezistenta foarte buna la co... . In plus, aceste uleiuri sunt total neagresive fata de etansarile C.V. si total pasive fata de elementele cuproase din C.V. si transmisie. Realizeaza o protectie foarte buna la uzarea prin oboseala a flancurilor din angrenaje.

In SUA clasificarea API s-a ultilizat pana in 1997 cand a fost rescris standardul militar pentru cel de transmisie. Trecerea la acest standard s-a facut pentru considerente de simplitate. In mod obisnuit autovehiculele autocamioane utilizeaza C.V. mari cu rezerve de ulei corespunzatoare. In consecinta, exigentele de ungere sunt satisfacute de clase de servicii militare (MIL) echivalent cu GL-S si GL-S.

Clasificarea romana a uleiurilor de transmisie preia integral clasificarea SAE adoptand initiala T : T90; T80W90.

Curs 12: Unsori consistenteO unsoare consistenta este un ulei lubrifiant in care s-a introdus un aget de degrosare .Rezultatul este

material plastic lubrifiant care se utilizeaza pt. lubrifiere acolo unde aceasta nu se poate realiza cu ulei sau ungerea cu ulei este nepotrivita si care la pres. Potrivita si temp. ambianta nu curge.Dpv fizic unsoarea este omogena fiind constituita din 2 medii:

-mediu de dispersie=faza lichida=ulei lubrifiant -mediu dispersat=faza solida=agent de ingrosare=gelifiantAcestora li se mai adauga si alte substante ca fiind in combinative <10% fiecare pot fi catagorisiti ca si

aditivi.Aceste substante sunt:-aditivi propriu-zisi(pt. realizarea functiei de lubrifiere)-stabilizatori ai unsorii-colorantiSe aplica prin diverse metode in urm. locuri:1.Acolo unde uleiul nu poate fi retinut2.Acolo unde sunt necesare cantitati mari de lubrifiant 3.Cuple in care preluarea sarcinii de face cu socSpecific utilizarii unsorilor este faptul ca cuplele lubrifiate necesita evacuarea prin lubrifiant a unor

fluxuri de caldura rezonabile.Din acest motiv,unsoarea se va folosi in cuple caract. prin vit. Relative mici si sarcini medii sau in cuple cu vit. relative medii si sarcini mici.

Dpv fizic agentul de ingrosare se prezinta in unsoare sub forma de felii neuniforme sau ca dispersie polverulenta.

Gelifiant-fibre,pulbereRezultatul mat. plastic lubrifiant espe la scara macroscopic perfect omogen.Gelifiantul in litera de specialitate germane-reteaExista o similitudine intre mat plastic obtinut si un ”burete impregnate cu ulei”Ca substante gelifiante se utilizeaza:

-substante organometalice-substante organice-substante aorganice

Mediul dispersat poate fi:1 Sapun metallic pe baza de Ca,Li,Na,Pb,Al2 Sapun metallic complex:Li,Ca,Al3 Polimeri(polietilena, polietilene halogenate,polipropilena,poliuretan)Aceasta categorie se utilizeaza de regula cu uleiuri sintetice produsele finale fiind superioare4 Argilele5 Saruri ale unor acizi:fosforic fiofosforic tereftalic

1.Unsori pe baza de Li(metalice)Detin dupa statisticile din 2010 40-45% din piata mondiala de vareline auto.Marea maj. Se prepara cu

acid hidroxistearic.Vaselina conservand propr. sapun coresp.:-punct de picurare ridicat tpicurare=165-200°C-capacitate de dilatatie buna,poate incorpora ulei suplimentar datorita tolerantei foarte ridicate a

sapunului la lichide. Obs.temp. de picurare este temp. min. la care din masa unsorii se separa prima picatura de ulei in

aparatul Ubelohde.

2 Unsori pe baza de CaCota de piata cca 8% fiind in permanent regres.Inferior ca si calitati celor pe baza de Li.

3 Unsori pe baza de AlCota de piata cca 0,5%Se prepara unsori speciale

4 U.pe baza de Na,Pb-au disparut de pe piata.Cele pe baza de Be au destinatie speciala.

5 Unsori pe baza de Li complexeSunt in plina expansiune 8%. repr. cea mai buna solutie la prêt de cost rezonabil.

6 Substante alcaline(argile,bentonele)-se fol pt fabricarea unsorilor infuzibile.Obs. Faza solida se regaseste in unsori de regula in proportii de Cu intre 8-40%;de concentratia si natura

ei depinde consistenta unsorii.Mediul de dispersie(faza lichida)Poate fi:

1Unsori. naftenice ieftine si usor de gelifiat-in general unsoarea se realiz prin amestec fara alte masuri special

2 Esteri(unsori de sinteza)Care permit realiz unsori pt regim artic ,util.pana la temp. de -55 C

3 Polieteri alifatici4 Siliconi(Polisiloxani)+polietilene halogenate - t picurare=290-310° C . Concentratia fazei lichide in

unsoare nu depaseste 85%Clasificarea unsorilorDupa destinatie 1 Vaseline pt lubrificatie-rulmenti,uz general,multifunctionale2 Vaseline pt protectia chimica anticoroziva a suprf metalice3 Vaseline pt etansare4 Vaseline pr modif coef de frecare(combate alunecarea). Contin rasini naturale sau bituumuri. Se

folosesc la curele de transmisie si la anumite actionari cu cabluri.5 Vaseline pt blocarea filetelor

Aditivi pt unsori: - lichizi - solizi

Fiecare se introduce in faza corespunzatoareAditivii solizi sunt in esenta lubrifianti solizi.Aditivii lichizi-antioxidanti -anticorozivi(Na,NO2) - aditivi de extrema presiune P,S,CLAditivii solizi(<10%)-MOS2-bisulfura de molibden -grafit(C coloidal) -PTFE(tetrafluorura de C) -talc

Sistematizare SAE a unsorilor consistente(J310/1990)Are la baza 2 criterii:1. Destinatia unsorii.

2. Severitatea serviciului.A fost elaborata NLGI (National Lubricating Grease Institute)

A. Pentru elemente de sasiu ale vehiculului (pentru orice aplicatie auto cu exceptia rulmentilor de roata). Se noteaza cu L (lubricating)

Aceasta categorie cuprinde : - NLGI –LA ; si NLGI – LBa. NLGI-LA . pentru serviciu bland cu relubrifieri frecvente in aplicatii nespecifice. b. NLGI-LB . pentru serviciu mediu si sever cu frecventa a relubrifierilor neprecizate.B. Pentru rulmenti de roata. (G-grease)GA – pentru serviciu bland cu relubrifieri frecvente;GB – pentru serviciu mediu specific expoatarii in regim urban pe sosea amenajata cu intervale ale

relubrifierii neprelucrate.GC – pentru regim sever si temperaturi ridicate cu intervale de lubrifiere neprecizate.Observatie !!! exista de mutle ori multifunctionale care satisfac conditii tehnice atat pentru rulment de

roata cat si caroserie( GC la rulment, LB la sasiu) Clasificare dupa consistenta: este pusa la punct de NLGI + APIIndice (grad) de consistenta : 000(cea mai fluida) , 00,0,1,2,3 . . . , 6,7 (cea mai solida).Indicele de consistenta se determina pe baza penetrarii dupa amestecare la temperatura de 25 de grade,

penetrarea masurandu-se in zecimi de milimetru.- se termotrateaza unsoarea la 25° C- se amesteca mecanic pentru omogenizare perfecta- se masoara penetratia, adica adancimea la care coboara in masa unsorii un con cu geometrie si mase

precizate de standarde, miscarea sa fiind ghidata pe verticala; tipul de actionare al conului : 5s. La momentul initial varful conului atinge doar suprafata de separare dintre unsoare si mediul atmosferic. Aparatul se numeste penetrometru, deplasarea conului masurandu`se cu un comparator.

DesenObservatii. Alegerea unei

unsori pentru o aplicare data se face in functie de numeroase criterii:

- grad de penetrabilitate; punct de picurare; volatilitatea uleiului component; stabilitatea coloidala; culoarea; rezistenta la oxidare.

Unul din cele mai importante criterii este legat de domeniul temperaturii de expoatare a cuplei lubrifiate. Cu alte cuvinte, o unsoare se va alege astfel incat:

- tpicurare trebuie sa fie cu 30-40° mai mare decat temperatura maxima inregistrata in cupla respectiva.- penetrabilitatea unsorii trebuie sa fie de minim 10 [mm-1], la o temperatura mai mica cu 10 grade decat

tmin de functionare a cuplei respective.Stabilitatea coloidala a unsorilor (ASTM) Fiind legata de temperatura, reflecta inclinatia unei vaseline catre separarea fazei lichide si se masoara

pentru anumite temperaturi in [ gulei separat / 100 grame unsoare]Separarea fazei lichide poate aparea si la amestecarea in cupla a 2 unsori chiar la amestecul

aceleiasi unsori, un sortiment fiind proaspat iar celalalt uzat.

Separarea totala a fazei lichide este frecventa la amestecarea unei unsori pur minerale cu una full sintetica. Se recomanda mai ales la gresarea rulmentilor sa se spele rulmentii de lubrifiantul vechi si sa se inlocuiasca cu lubrifiant nou dupa uscare.

Curs 13: LICHIDE PT AMORTIZOARE TELESCOPICE

Sunt practice agenti hidraulici asupra lor formandu-se o seama de cerinte specific1 Punct de congelare f scazut(-60:-40)2 Vascozitate redusa la temp. scazute3 Variatia vascozitatii cu temperatura red care sa asigure o buna fluiditate a agentului atat la temp. scazute

cat si ridicate4 Sensibilitate redusa la formarea emulsiei5 Solubilitate redusa fata de gaze6 Punct de fierbere ridicat7 Sa nu form precipitate sau depuneri la utilizare indelungata8 Stabilitate fizico-chimica ridicata9Pozitivitate chimica fata de cauciucuri si elastomeri din constructia amortizor10 Sa nu fie coroziv fata de partile metalice ale amortizor cu care intra in contact11 Stabilitate ridicata antioxidanti12 Toxicitate redusa13 Sa nu pateze iremediabil suprf. Vopsite

Standardele romanesc reproduce classif gen valabile pe plan mondial pentru productia de serie mareHA9 Fabricat din fractiuni de ulei naftenic (mineral) aditivat antiuzura antioxidant si extrema presiune.Propr fizice temp congelare=-48CIV=45HA15 Fabricat din fractiuni de uleiuri minerale rafinate sup prin procedee moderne aditivate,antioxidant,antiuzura,antispumant si extrema presiume Propr fizice temp congelare=-56CIV=140Posibilitatea reciclarii uleiului de amortizor.Lichidele de frana

Fac parte tot dintre agentii hidraulici si sunt responsabile cu transmiterea fortei de presiune de la cilindrul pompei la cil. receptori prin echilibrarea presiunii.

Configuratia actuala a sist de franare a fost stab.1924-1925 Sir Malcolon Lougheed(system care folosea agent hydraulic alcool izopropilic,garniture de etansare piele prelucrata de vitel)

Inca din acel moment s-au conturat o seama de cerinte specif:-sa aiba un punct de fierbere cat mai ridicat pentru a nu forma vapori la funct in domeniul de temp ridicate-stabilitatatea fizica a punctului de fierbere care trebuie mentinut la utilizare indelungata-toleranta la apa in sensulmiscibilitatii cu volume mici de apa.standardele impugn max 2% in lichidul de franare.Toleranta lichidelor de franare la apa este mult mai mare de atat dar concentratia apei det direct punctual de fierbere(pt lichide actuale 2% det scadere temp fierbere cu 50 C)

Standardele impugn det. a 2 pct de fierbere:temp fierbere –uscata(lichid chimic pur) -umeda(lichid 98%+2%apa)

O categorie strict particulara de lichide de frana poate in cond trict precizate sa degenereze chimic prin polimerizare cu eliberare de molecule de apa.-sa nu fie coroziv fata de elementele metalice ale sist;-sa nu formeze precipitate si depuneri la expluatare;-sa fie pasiv chimic fata de cauciucurile si elastomerii din constructia sistemului de franare

In present exista o selectivitate a unor lichide de frana fata de anumite categorii de elastomeric(lichide care pot fi agressive fata de unele cauciucuri si passive fat de celelalte) de aceea trebuie rspectat specificatia lichidului de frana indicate de constructorul aoto.-sa nu fie toxic si sa nu atace suprafete de caroserie si sa poata fi indepartat usor-solubilitate fata de gaze-disponibilitate redusa la spumare cu posibilitatea indepartatrii rapide a spumei-comportament ridicat la temp scazute1 alcool izopropilic2 ulei de ricin3 glicerina4 eter-poliglicoli5siliconi;(polisiloxani) DOT5 se amesteca doar cu DOT5(util. strict acolo unde este recomandat 6 alcoxi siloxani7 esteri silicici(silicate lichizi)-universal la avioane cu reactive sist hidraulice si masini de formula

Nu exista nici un lichid mineral sau sitetic care sa satisfaca aceste cerinte formulate.Lichidele hidraulice minerale Citroen masini pana 1997,Bentley,Rolls Royce culoare verdeLichidele pe baza de ricin si glicerina nu sunt admise la autov modern de orice provenienta doar in asia si Africa.Uleiul de ricin nu s-a folosit in stare pura ci in solutie cu alcool etilic,butilic reducerea vascozitatii exagerate a uleiului de ricin si coborarea temp de congelare (-16C).Chiar in solutie uleiul de ricin prezinta unele dezavantaje:-corozivitate mare fata de cupru si alama-volatilitate ridicata a alcoolului-stabilitate foarte redusa la stocare

S-au utilizat doua retete 53% ulei de ricin+47% alcool etilic 40% ulei de ricin+60% alcool butilic

Ambele retete necesita aditivare.Lichidele de frana pe baza de glicerine :solutii de glicerina cu alcool etilic cu temp de congelare(-40C)

VARA 30%etilic+70%glicerinaIarna 22,5%etilic+7,5%apa+70%glicerina

Apa este fixate chimic produsul avand o temp convenabilaDezavantaj:foarte coroziv fata de fonta si oteluri nealiate.Formeaza precipitat glicerat de fierPoliglicoli eteri au cota de piata cea mai mare clasif de regula DOT 3,4

OH-(CH2-CH2-O)n-H Propr fizico ch depend de nr de molecule n legate in polimer .Se obtin prin reactive de eterificare din

alcooli.Prin aceasta react se obt un alcool bivalent si se elibereaza o molecula de apa.Anumite conditii functionale pot reproduce conditiile de sinteza chimica a eterilor caz in care apa apare natural din lichidul de frana.Noul alcool bivalent se poate eterifica la randul lui,leg. eterica este sufficient de stabile.Reteta este complexa:-componenta lubrifianta(20-40%)(poliglicolieteri)-comp. solvent-diluanta(50-70%)(alchilipoliglicolieteri)-comp de stabilizare(4-10% poliglicolieteri borici)

Cea dea doua comp o dizolva pe prima si fixeaza chimic apa si alte derivate organice ce apar pe durata exploatarii.

Cea dea treia comp cu rol de aditiv mentine cal lichid o perioada cat maiindelungatProd din aceasta categ compatibile cu toate lichidele fara dot 5Siliconi(Polisiloxani) R1 IR3-(Si-O)n-R4 I R2

Proprietatile produs depend de nr n de grupari Si-O legate in molecula de polimer si de natura radicali R3-R4(radicali de tip CH3)

Fac parte din categoria SM(ASTM)-aplicatii militare.Punct de fierbere ridicat higroscopicitate nula (dezavantaj). Dezavantaje:compresibilitate ridicata in anumite conditii de temp si presiune.

Aloxi-siloxani sunt de avangarda constituind o incercare de a reuni intr-o singura molecula avntajele silicon cu ale poliglicol eter .Se estimeaza ca vor fi lichidele de frana ale viitorului avnd preturi de cost mai reduse decat clasa acluala cea mai performanta a silicatilor lichizi.Pentru incadrarea in semnificatia DOT se creeaza clasa de bresa SUPER DOT4 CH3 C-R1 I I (Si-O)x-(CH2-CH2-OH)y-B X+Y<=25-30 I I R1 R2 R3 diversi radicali CR3 CR2 B-anumite elem ch. Pure

S-a sesizat un fenomen de subracire cu inghet instantaneu la utilize. Pt perioade indelungate la temp scazute fenomen insa catalizat fizic de impuritati met O-R I R-O-Si-O-R I O-R

R avand forme neprecizate (aplicatii de varf) catalogati la categ DOT 5.1Specificatii API,SAE,DOT(FMVSS),ISO

MIL 1942SAE(1958)R2+R3SAE-J(1968-1985)FMVSS-DOT3 DOT 4 DOT5-1972

Criteriile cat si gradele de severitate impuse de specificatii sunt foarte apropiate intre clasificari de ex.standard ISO 4925 reproduce identic conditiile lui FMVSS/DOT4Se pot da numeroaseastfel de ex.FMVSS sa impus fiind celmai general si acoperitor pt problematica lichidelor de frana.Din acest moment le-am eliminate pe celelalte ISO-DOT4

Principalele criteria sunt:-tf uscata-tf umeda-vascozitate la -40 C-suplimentar se va tine cont de structura chimica de baza a produsului

Clasa 5.1 apare deoarece existau produse ch astfel decat siliconii care satisfaceau cond. DOT5Clasa super DOT 4 apare din aceleasi ncesitati incadrand lichidele de frana incadrand exigentele

superioare DOT3 DOT4 DOT5 DOT5.1 DOT3 DOT4 DOT5+DOT5.

1Tfuscata C >205 >230 >260tfumedaC(2% apa)

>160 >185 >205

Cod de culori:LHM=VERDEPOLIGLICOLIETERI(DOT3+DOT4)-GALBEN PALDOT5-ROSU INTENS APRINSDOT5.1-ROSU TRANSPARENTSUPER DOT4-ALBASTRUI

Curs 14: Garnituri de frictiuneSunt organe destiante sa incarce progresiv si controlat franele autov. Sau transmisiile acestora .Foarte

multa vreme a fost utilizat ca material principal azbest datorita calitatilor sale inert fibros rezistent la uzura ieftin.Actualmente interzisa folosirea datorita toxicitatii.Unul din cei mai puterniciagenti cancerigeni ,patrunde in org uman pe cale resp azbestul transf. in pulbere in urma franarii.

A fost interzis prin registul EC- ONU nr 90 Lyon 1995Asupra garniturilo de frictiune se formuleaza urm cerinte:

1. sa aiba un coef de frecare la contactul cu organele franei aflate in miscare de rotatieSa aiba un coef de frecare cat mai mare si constant in conditii de frecare cat mai diverse

2. sa aiba rezistenta mecanica ridicata la uzura3. sa acumuleze si sa transmita cat mai multa caldura

Calitatile care trebuie sa le posede un astfel de material pot fi grupate astfe:Triboogice-coef de frecare ridicat;stab. ridicata a coef de frecare cu temp; abrazivitate si duritate ridicata; sa se rodeze repede;Fizice-porozitate pt a diminua influienta apei in suprf de contact; omogeitate cat mai ridicata;Mecanice : rezistenta la copresiune intindere incovoiere ridicata; rezistenta buna;Economice: materialele cat si tehnologiile de fabricatie sa fie ieftineDe ordin tehnologic: sa nu fie toxice pt om si mediu

Avand in vedere aceste calitati putem aprecia ca nu exista o reteta universal pt garniturile de frictiuneIn domeniul materialelor auto este domeniul cu cel mai multe secrete de fabricatie de ex reteta Volvo pt garniturile de frictiune contine 48 de elemente.

Mat care intra intra in compozitia garniturilor de frictiune pot fi grupate astfel :1. Fibra care da rezistenta garniturilor de frictiune; se spune ca fibra ramforseaza garnitura de frictiune a

fost necesara pt intarirea garniturii in zonele cu degajari tehnologice; in exploatarea garniturilor de frictiune se dezintegreaza direct la suprf de contact cu disc sau tambur. De calitatea fibrei depinde durata de viata a garniturii.

Ex-azbestLana de otel tocata,otel nealiat sau otel inoxLana de Al tocata pt garniturile de frictiune cu regim termic mai scazut

Fibre minerale(fibra de sticla,C)Fibre organice(aramidice,celulozice)2. Material de umplutura

Constituie masa placutei care se uzeaza prin exploatare si care este armata cu respectiva fibra .Trebuie sa permita in primul rand rezistenta la uzura si sa aiba calitati termice (conductibilitate termica buna)Ex:carbonat de calciu,argile minerale

3. LiantSunt lianti pretentiosi deosebiti fiind de fapt, termolianti fixarea componentelor are loc la tem de 230°C

cu mentinere intre 4-6hAu fost incercate si alte substante dar care nu confera calitatile necesare garniturii la temp ridicate.

4. Modificatori ai frecarii -elastomeri care confera garnitururii abrazivitate, adezivitate la suprf mecanica a organului conjugat al franei, un coeficient de frecare acceptabil si stabil

5. Aditivi -materiale metalice moi de tip aliaj –alama zinc; au rolul de mentinere a suprafetelor de contact curate-suprf active ale garniturilor si organelor ????? nu se impregneaza cu materiale rezultate prin uzura.-garnituri de frictiune care folosesc ca material de umplutura lana metalica tocata se numesc metalice

Clasificarea garniturilor de frictiune. Un prim criteriu utilizat a fost cel al nivelului cuplului la rece, conditia la rece fiind de 93°C. S-a constatat experimental ca:

1. Campul de temperatura nu este uniform pe intraga suprafata decontact.2. Pe masura ce frana se incalzeste, coef de frecare se stabilizeaza pentru intervalul 150- 200°C. La

incalzirea ulterioara a franei(280-315°) se constata fenomenul de slabire a franelor, cand coeficientul de frecare in suprafata de contact este chiar mai mica decat frecare in suprafata de contact este chiar mai mica decat la rece(93°)Standardul SAE J1661 utilizat in prezent a fost dezvoltat de firma GM in vederea influientei factorilor ai

umiditatii si temperaturii asupra coeficientului de frecare.Baza experimentala pusa la punct pentru studiul coeficientului de frecare trebuie sa permita obtinerea

eficacitatii franei in conditii cat mai variate(temp, umiditate, punct de contact, viteza de rotatie a discului sau tamburului).

Standardul prevede determinarea coeficientului de frecare µ la rece si la cald in conditii de incercare bine precizate. Garnitura de frictiune are in cazul acesta suprafata de 25,42 [mm2] . in functie de coeficientul de frecare garnitura este inclusa intre una din cele 7 clase notate C,D,E,F,G,H,Z. Cu cat o clasa este mai indepartata cu atat respectiva garnitura este mai eficienta. Se folosesc aceleasi notatii pentru ambele incercari (rece- cald). Unei garnituri clasificare SAE i se atribuie un marcaj cu 2 majuscule (prima - eficacitate la rece, a2-a eficacitate la cald)Symbol de clasa SAE µC µ<=0.15D 0,15< µ<0,25E 0,25<= µ<0,30F 0,30<= µ<0,35G 0,35< µ<0,45H 0,45< µ<0,55Z >0,55 dest special

Ex SAE TF;SAE GFOponentii acestei normative reclama ca limitele sunt prea largi si ca de ex datele referitoare la µ nu pot fi

utilizate in proiectare.In astfel de situatii se merge pe valori medii pt clasele de la D la H.Unele din punctele slabe ale clasif se refera la suprf de incercat care este considerata prea mica influienta

asupra rezultatelor masuratorii.Performantele garniturilor de frictiune

(ECE ONU 90 ECE ONU 13)ECE ONU 90-la stand -pe parcurs

Stand-n=660rpm±10%Frane disc(placute) 100±10%[N/cm2]Frane Tambur(sabot) 22±10%[N/cm2]Cu asigurarea racirii prin ventilare cu un debit fixat de aer qaer=600m3/h±10%Se executa 7cicluri de incercari;1-fara racier2-7 racire(ventilare)

Pt placate µoptim ca medie a coef de frecare masurati in toate cele 7 cicluri determinarile facandu-se dupa ∆t=1sec de la declansarea franariiµmax ca val max a lui µ in ciclurile 2-7 inregistrat in orice mom al franariiµmin este similar

Pt saboti1. Se det cuplul mediu de franare [N-m] ca medie a cuplului masurat in ciclurile 1-72. Cuplul la cald determinat in oricare din ciclurile 2-7 la temp garniture de 200 C

In cadrul acestor incercari se folosesc concret frane pt un autov. dat.Garniturile de frictiune si organul conjugat nu sunt standardizate

ParcursPresupunerea determinarii deceleratieiSe det urm:-eficacitatea franei la rece ( 93 C) determina concret variatia coef de frecare cu presiunea din sist hidraulice de franare.-eficacitatea la cald prin variatia µ =µ(p) la temp 300 C

Obs.Eficacitatea la rece se det.pt. 2 viteze initiale la intrarea in franare 40-80 km/h;la cald 80 km/hIn Europa se obisnuieste sa se determine pt primele 2 teste variatia deceleratiei cu pres din sist hidraulic de franare

3. Eficacitatea dupa prima si a doua recuperare (perioada in care autov ruleaza singur dupa eliberarea franei)Efic la franare intensa la viteze mari.

Registrul 13Se face doar in conditii de parcurs cu determinari ale deceleratiei si spatiul de franare in urm cazuri: gol/incarcat; cu ambreiaj actionat/neact; cu avarii la circiutul de franare pe axa fata sau spate

Uzura garniturilorEste diferita pt placate/ sabot;Durata placute 18000-50000km sabot 50-80000kmOrganul de rotatie trebuie sa dureze de trei ori mai mult. Disc 150000km Tambur 250000 km

S-au facut incercari ??? prelevarea temp.Se accepta ca temp max din organele de rot a franei poate atinge 700 C.Pe baza acestor teste firma GM a pus la punct o incercare stand la franare continua.Conform acestei incercari o garnitura de frictiune este omologata daca curba sa de variatie t=t(∆t)se inscrie sub cea coresp fig. urmatoaredesen

Lichidele de racireSolutiile apoase de

alcooli monpolivalenti inferiori.

Firma K. utilize un lichid de racire propriu din ulei emulsibil (75-240 ml/l de solutie)

Cerinte:- sa aiba temp de inghet cat mai scazuta ≤ -34 C

- Sa aiba un punct de fierbere foarte ridicat a.i. sa nu piarda prin evaporare faza active a solutiei,caz in care sol isi pierde repede propretatile in expluatare.Lichidele moderne trebuie sa aiba temp de fierbere >200C,temperatura inregistrandu-se la partea superioara

- Sa aiba stabilitate fizica si chimica- Sa aiba vascozitate cat mai mica pt ca energia de pompaj sa fie cat mai redusa - Sa nu formeze depuneri- Sa nu fie coroziv fata de metalele din compunerea sistemului de racire - Sa fie inert fata de cauciucuri mase plastice si vopsele -Sa nu fie toxic inflamabil - Se folosesc etilenglical,glicerina- Etilenglicalul este foarte inflamabil insa solutia apoasa nu prezinta nici un risc.

Ca subst chimice pure au puncte de congelare destul de ridicate -17—12 C insa in solutii apoase scade mult. Din acest punct de vedere concentratia cea mai fericita este comuna 67% alcool cand se obt tcongelare=-66C. Pct de fierbere nu este afectat in mod semnificativ.