1. Volatilitatea 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.

DESEN

1-kerosen

2-benzina auto

3-white-spirit

4-petrol lampant

5-motorina auto

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.

DESEN

Standardul solicita ca volumul mort ― ‖ 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 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 demaraj

Timp de porinire la rece si la cald

Performantele de accelerare

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

2. Cifra octanica a benzinelor

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) C8H18

Este 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 °C

= 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 heptan

In conluzie CO este 91

Metode de derminare a cifrei ocatanice

1)Metoda ―Motor‖ - CO/M

2)Metoda ―Research‖ (SUA) – CO/R

3) 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/min

Research 13 600 ±6

Motor 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 = β => 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 prevad

1. CO/R=95 CO/ M =85; ΔCO=13

CO/R= 99 CO/M =87; ΔCO=12

3.CO/D

Metoda 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.

3. 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 500-600

oC. 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 TMP

T fierbere [oC] 199 110

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

Continut de Pb 64 77,5

20 1,66 1,995

Presiunea de vaporizare[la 15

oC]

0,167 17

Presiunea de vaporizare[la 50

oC]

2,01 100

In Europa si SUA utilizarea lor este interzisa, datorita efortului dezactivator al

convertoarelor 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)

4. Influenta 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:

U=𝜗,vascozitate cinematica [ ] a uleiului de incercat la

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

uleiul de 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 .

[ ]

𝜗

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.

5. 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 G5

A5= 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; B5

B1= uleiuri speciale cu vascozitate redusa cu intervale de schimb normale

B2= 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 B2

B4= uleiuri de calitate superioara, similare B3 dar compatibile cu VW TDI

B5= 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; C3

HTHS- vascozitate la t=150°C sub incarcare definita de forfecare a filtrului de ulei

C1= uleiuri cu continut de cenusa sulfat < 0,4% si HTHS scazuta

C2= (<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 228.1

E3= Euro 1, MB 228.3,

E4= Euro 1 2 3 MB 228.5 –intervale de schimb extinse

E5= uleiuri de calitatea celor E4, dar pentru motoarele Euro 4

E6= pentru motoare echipate cu EGR – cu sau fara filtru de particule

E7= motoare echipate cu filtru si obligatoriu sistem selectiv de reducere a oxizilor de azot(SCR-

Nox)(Denoxtronic-Bosch)

6. Garnituri de frictiune

Sunt 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 1995

Asupra 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 uzura

3. 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 ieftine

De 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 frictiune

In 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-azbest

Lana de otel tocata,otel nealiat sau otel inox

Lana 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. Liant

Sunt lianti pretentiosi deosebiti fiind de fapt, termolianti fixarea componentelor are loc la

tem de 230°C

cu mentinere intre 4-6h

Au 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 µ

C µ<=0.15

D 0,15< µ<0,25

E 0,25<= µ<0,30

F 0,30<= µ<0,35

G 0,35< µ<0,45

H 0,45< µ<0,55

Z >0,55 dest special

Ex SAE TF;SAE GF

Oponentii 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 racier

2-7 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 franarii

µmax ca val max a lui µ in ciclurile 2-7 inregistrat in orice mom al franarii

µmin este similar

Pt saboti

1. Se det cuplul mediu de franare [N-m] ca medie a cuplului masurat in ciclurile 1-7

2. 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

Parcurs

Presupunerea determinarii deceleratiei

Se 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/h

In 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 13

Se 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 garniturilor

Este diferita pt placate/ sabot;

Durata placute 18000-50000km sabot 50-80000km

Organul 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.

urmatoare

desen

Lichidele de racire

Solutiile 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.