Contribution to International Economy

  • Топлива и масла, применяемые для двигателей ВАЗ-2101
Топлива и масла, применяемые для двигателей
ВАЗ-2101
Общая характеристика топлив, смазочных материалов и специальных жидкостей
Главным предметом исследований в химмотологии являются эксплуатационные свойства топлив, смазочных материалов и специальных жидкостей. Эти свойства проявляются в условиях эксплуатации техники и в значительной мере определяют ее работоспособность, экономичность и надежность.
К эксплуатационным свойствам ГСМ относятся: энергетические свойства, воспламеняемость, горючесть, детонационная стойкость (антидетонационные свойства), склонность к нагаро- и лакообразованию, прокачиваемость, электризуемость топлив; моюще-диспергирующие свойства моторных масел; физическая и химическая стабильность, испаряемость, гигроскопичность, низкотемпературные коррозионные, защитные, антифрикционные, противоизносные и противозадирные свойства, пожаро- и взрывоопасность, токсичность топлив, смазочных материалов и специальных жидкостей.
Эксплуатационные свойства топлив, масел неразрывно связаны с их качеством, которое обычно оценивают по показателям, предусмотренным соответствующими стандартами или техническими условиями на продукт. Качество - это совокупность свойств продукта, определяющих степень его пригодности для использования по назначению.
При квалификационных, стендовых и эксплуатационных испытаниях ГСМ обязательно определяют физико-химические показатели качества испытуемых опытных и эталонных образцов ГСМ (по методикам ГОСТ и ТУ) : фракционный состав, плотность, вязкость, поверхностное натяжение, теплоту сгорания, показатель преломления, электропроводность, теплопроводность, диэлектрическую проницаемость, давление насыщенных паров, температуру кипения и кристаллизации (застывания), температуру вспышки (в открытом и закрытом тигле) и самовоспламенения, коксуемость, кислотность, зольность.
По целевому назначению топлива делятся на топлива для двигателей с искровым зажиганием (к ним относятся в основном бензины), дизельное топливо, топливо для турбореактивных двигателей и т.д. В двигателях с искровым зажиганием ( а к ним относится поршневой двигатель ) применяется бензин АИ-92 (и до недавнего времени АИ-93).
При изучении влияния различных свойств топлив на мощностные и экономические показатели двигателей, их надежность, токсичность и др. показатели определились основные требования к топливу для двигателей с искровым зажиганием. Прежде всего , топливо должно быть эффективным и удобным (т.е. обладать большой теплотой сгорания). Кроме того, при всех условиях физико-химические свойства должны обеспечивать:
1) возможность бесперебойной подачи топлива из топливного бака к карбюратору;
2) сгорание без самовоспламенения и детонации;
3) минимальное коррозионное воздействие на детали;
4) минимальное отложение нагара на деталях;
5) физическую и химическую стабильность;
6) невысокую токсичность.
Согласно ГОСТ 2084-77 автомобильные бензины выпускали пяти марок: А-72, А-76, АИ-93 и АИ-98 и бензин "Экстра". По ДСТУ 4063-2001, введенным приказом Госстандарта Украины в октябре 2001 г., выпускают следующие марки бензинов: А-76, А-80, А-92, А-95 и А-98 Основные показатели качества автомобильного бензина в соответствии с ГОСТ ГОСТ 2084-77 приведен в Таблице 1.
Химическую стабильность топлив оценивают индукционным периодом, т.е. интервалом времени в минутах, в течение которого топливо, находясь в специальном герметическом сосуде (бомбе) в атмосфере чистого кислорода под давлением 0,7 МПа и с температурой 100 0С, не вступает с кислородом в реакцию окисления. О начале вступления топлива во взаимодействие с кислородом судят по падению давления в бомбе, свидетельствующем о переходе газообразного кислорода в химическое соединения с углеводородами топлива. Для автомобильных бензинов индукционный период должен быть, в зависимости от марки, не меньше 450 - 900 мин.
Таблица 1. Основные показатели качества автомобильного бензина в соответствии с ГОСТ ГОСТ 2084-77
Наименование показателя
Норма для марок
А-92 АИ-93
1 2 3
Детонационная стойкость:
октановое число по моторному методу, не менее
октановое число по исследовательскому методу, не менее 82,5
92,0 85
93
Масса свинца, г на 1 кг бензина, не более:
этилированного
неэтилированного 0,013 0,50
Отсутствие
Фракционный состав:
температура начала перегонки бензина, 0С, не ниже:
летнего вида
зимнего вида 30 35
не нормируется
10% бензина перегоняется при температуре, 0С, не выше:
летнего вида
зимнего вида 75 70
55
50% бензина перегоняется при температуре, 0С, не выше:
летнего вида
зимнего вида 120 115
100
90% бензина перегоняется при температуре, 0С, не выше:
летнего вида
зимнего вида 190 180
160
конец кипения бензина, 0С, не выше:
летнего вида
зимнего вида 215 195
185
остаток в колбе, %, не более 1,5 1,5
остаток и потери, %, не более 4,0 4,0
Давление насыщенных паров бензина, Па
(мм рт. ст.):
летнего вида, не более
зимнего вида 79,9 66661(500)
66661-93325
(500-700)
Кислотность, мг КОН на 100 бензина, не более 3,0 3,0
Концентрация фактических смол в мг на 100 мл бензина, не более:
на месте производства
на месте потребления 5
10 5
7
Температура вспышки в закрытом тигле,0С не ниже 40 51
Температура застывания, 0С не выше минус 10 минус 26
Массовая доля серы, % не более 0,2 0,06
Массовая доля меркаптановой серы, % не более 0,01 0,0008

Продолжение Табл.1
1 2 3
Содержание сероводорода Отсутствие Отсутствие
Испытание на медной пластинке Выдерживает выдерживает
Кислотность, мг КОН на 100 см3 топлива не более 5 1,96
Иодное число, г иода на 100 г топлива не более 6 3,10
Зольность, % не более 0,01 0,0034
Коксуемость 10%-го остатка, % не более 0,30 0,0082
Коэффициент фильтруемости не более 3 1,62
Содержание механических примесей Отсутствие Отсутствие
Содержание воды Отсутствие Отсутствие
Плотность при температуре 200С, кг/м3 не более 860 812
Предельная температура фильтруемости,0С минус 5 минус 11
Для повышения химической стабильности бензинов их подвергают очистке от смол. Предельное содержание фактических смол в ГОСТе указано как на месте производства бензинов (их количество не должно превышать 5 мг на 100 мл), так и на месте потребления (не должно превышать 7 мг на 100 мл). Для уменьшения содержания смол в бензины добавляют антиокислительные присадки (древесно-смоляной антиокислитель или пиролизат, а также -ксидифениламин).
Испаряемость характеризует важнейшее эксплуатационное свойство топлив - способность к образованию в двигателе топливо-воздушной горючей смеси необходимого состава. На скорость и полноту сгорания топлив влияют его химическая природа и распределение в камере сгорания рабочей смеси (топливо воздух).
Горению предшествует глубокое деструктивное окисление углеводородов и других органических составляющих топлива преимущественно в паровой фазе. Интенсивность и полнота испарения топлива зависят от его свойств, параметров среды, от типа двигателя, способа смесеобразования, особенностей подачи топлива и др. [4]. Испарение топлива представляет собой сочетание двух процессов: "вырывания" молекул углеводородов с поверхности жидкого топлива с образованием около нее слоя насыщенных паров углеводородов и диффузии паров из этого слоя в окружающую среду.
Особенности смесеобразования в двигателях различного типа определяют возможности использования топлив с различной испаряемостью. Таким образом, испаряемость топлива позволяет оценить процесс образования горючей смеси и многие другие экономические, эксплуатационные и экологические показатели поршневых двигателей.
Общее представление об испаряемости того или иного топлива можно составить, зная его фракционный состав, давление насыщенных паров, теплоту парообразования, теплоемкость и ряд других показателей. Фракционный состав топлив характеризует содержание в них тех или иных фракций (выраженное в объемных или массовых процентах), выкипающих при перегонке топлива в заданном интервале температур.
По температуре начала кипения судят о присутствии наиболее низкокипящих фракций, а по температуре выкипания 10 % о примерном их содержании. Температура выкипания 50 % топлива характеризует среднюю испаряемость, а температуры перегонки 90 или 96 % и конца кипения - содержание высококипящих фракций.
Показатель "фракционный состав" тесно связан с вязкостью, низкотемпературными свойствами и склонностью топлив к нагарообразованию. Наличие в дизельном топливе легких бензиновых фракций, выкипающих до 2000С, хотя и улучшает его испаряемость, но может вызвать более жесткую работу двигателя. Присутствие тяжелых фракций, выкипающих выше 3500С, ухудшает смесеобразование, вызывает неполноту сгорания, дымление двигателя и большее количество отложений нагара.
Пример определения физико-химических показателей топлива в сравнении с нормами ДСТУ 3868-99 приведены в таблице 2.
Таблица 2. Исследование физико-химических показателей топлива по ДСТУ 3868-99
Наименование показателей
Нормы по ДСТУ Данные
анализа
1. Цетановое число не менее 45 48
2. Фракционный состав:
50% перегоняется при температуре, 0С
96% перегоняется при температуре, 0С
не выше 280
не выше 370
220
338
3.Температура вспышки в закрытом тигле,0С не ниже 40 51
4. Температура застывания, 0С не выше минус 10 минус 26
5. Массовая доля серы, % не более 0,2 0,06
6. Массовая доля меркаптановой серы, % не более 0,01 0,0008
7. Содержание сероводорода Отсутствие Отсутствие
8. Испытание на медной пластинке Выдерживает выдерживает
9. Концентрация фактических смол, мг на 100 см3 топлива
не более 40
2,0
10. Кислотность, мг КОН на 100 см3 топлива не более 5 1,96
11. Иодное число, г иода на 100 г топлива не более 6 3,10
12. Зольность, % не более 0,01 0,0034
13. Коксуемость 10%-го остатка, % не более 0,30 0,0082
14. Коэффициент фильтруемости не более 3 1,62
15. Содержание механических примесей Отсутствие Отсутствие
16. Содержание воды Отсутствие Отсутствие
17. Плотность при температуре 200С, кг/м3 не более 860 812
18. Предельная температура фильтруемости,0С минус 5 минус 11
Исследуемое топливо соответствует нормами ДСТУ 3868-99.
Автомобильные бензины для двигателя ВАЗ-2101
Двигатель ВАЗ-2101 производится в Российской Федерации в АО «АВТОВАЗ». С 01.01.99 г. на территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 51105-97 «Бензины автомобильные неэтилированные», который практически полностью соответствует требованиям на Европейские бензины, изложенные в стандарте EN 228 в редакции до 2000 г.
ГОСТ Р 51105-97 в настоящее время содержит требования на пять сортов автомобильных бензинов: Нормаль-80, Регуляр-91 (разрешена поставка до 1.01.2003 г.), Регуляр-92, Премиум-95 и Супер-98 (все неэтилированные с содержанием свинца не более 0,01 г/л). Некоторые нефтяные компании получили допуски и производят бензины по новому ГОСТу, однако этого не видно по маркировке колонок на АЗС, где пока не введено новых обозначений марок бензинов. Скорей всего это связано с действием на территории РФ до 01.01.2003 г. ГОСТ 2084-77, где нет таких обозначений бензинов.
С 01.08.99 г. введен в действие стандарт Ассоциации автомобильных инженеров РФ СТО ААИ 007-98 "Бензины автомобильные. Технические требования". Стандарт имеет статус рекомендательного и по основным показателям идентичен ГОСТ Р 51105-97. Однако, стандарт ААИ содержит дополнительные требования к бензинам по образованию отложений на впускных клапанах, а также по влиянию бензинов на отложения и износ деталей двигателей. Отличается новый стандарт и маркировкой бензинов: Нормаль-80, Регуляр-91, Регуляр-92, Супер-95 и Супер-плюс-98, что соответствует Европейской маркировке бензинов.
С 1998 г. АВТОВАЗ начал поставки на внутренний рынок автомобилей, оснащенных электронными системами управления двигателем с каталитическими нейтрализаторами. Первоначально эти автомобили предназначались для поставок на экспорт, а с 01.10. 2000 г. и на внутренний рынок. Для эксплуатации таких автомобилей необходимо применение только неэтилированных бензинов и лучше, если они будут содержать комплексные присадки, обеспечивающие защиту от коррозии и отложений деталей топливной аппаратуры, бензобаков и впускных клапанов.
Ещё в 1998 г. АО "АВТОВАЗ" ввел требования к бензинам марок АИ-95 и АИ-98 на величину отложений на впускных клапанах после 60 часов испытаний на двигателе ВАЗ-2106 (которые вошли в СТО ААИ 007-98). Данные требования невозможно выполнить, если не ввести в состав бензина моющие присадки.
Наиболее оптимальные мощностные, экономические и экологические показатели автомобилей с системами снижения токсичности могут быть достигнуты, только при применении бензина АИ-95 (единственный сорт, выпускаемый только неэтилированным по всем стандартам). При использовании бензинов Регуляр-91 и Регуляр-92 по ГОСТ Р 51105-97, АИ-91 и АИ-93 неэтилированных по ГОСТ 2084-77, а также АИ-92 неэтилированного производства Московского и Рязанского нефтеперерабатывающих заводов, показатели автомобилей могут быть ниже заявляемых.
В Европе с 01.01.2000 г. вступили в действие нормы Евро-3. Это повлекло за собой ужесточение требований к автомобильному бензину по содержанию свинца с 0,013 до 0,005 г/л, по содержанию серы с 0,05 % до 0,015 % и по содержанию бензола с 5 % до 1 %. Введены, также, ограничения по содержанию ароматических углеводородов - не более 42 %. Таким образом, ГОСТ Р 51105-97 уже не соответствует Европейским требованиям.
Как и прежде "АВТОВАЗ" не рекомендует применять для эксплуатации автомобилей ВАЗ бензин А-92 экспортный по ТУ 38.001165-87, как не имеющий допуска АО "АВТОВАЗ" и Межведомственной комиссии при Госстандарте РФ. Для эксплуатации автомобилей ВАЗ рекомендуется использовать автомобильные бензины приведенные в таблице 3.
Таблица 3. Автомобильные бензины, рекомендуемые для использования при эксплуатации автомобилей ВАЗ
МАРКИ БЕНЗИНОВ МОДЕЛИ АВТОМОБИЛЕЙ
Регуляр-91 ГОСТ Р 51105-97 Регуляр-92 ГОСТ Р 51105-97 Премиум-95 ГОСТ Р 51105-97 АИ-92 ЭК ТУ 38.401.58-171-96 АИ-92 РЭК ТУ 38.301-169-97 ВАЗ-2101, ВАЗ-21011, ВАЗ-2102, ВАЗ-2103, ВАЗ-2104, ВАЗ-2105, ВАЗ-2106, ВАЗ-2107, ВАЗ-2120, ВАЗ-2121, ВАЗ-21213, ВАЗ-2131 с карбюраторами
Регуляр-92 ГОСТ Р 51105-97 Премиум-95 ГОСТ Р 51105-97 АИ-95 ЭК ТУ 38.401.58-171-96 АИ-95 РЭК ТУ 38.301-169-97 ВАЗ-2108/83, ВАЗ-2109/93, ВАЗ-21099, ВАЗ-2110, ВАЗ-2115, с карбюраторами ВАЗ-210932, ВАЗ-210992, ВАЗ-210994, ВАЗ-21214, ВАЗ-2115, ВАЗ- 2123 с впрыском бензина ВАЗ-21102, ВАЗ-21103, ВАЗ-21106, ВАЗ-21108, ВАЗ-21109, ВАЗ-21113, ВАЗ-2112
Примечание:
1. В 2000 г. в России было произведено около 25 миллионов тонн автомобильных бензинов. Из них около 60 % приходится на бензин АИ-80 (А-76), а 40 % на бензины от АИ-91 до АИ-98. Доля неэтилированных бензинов- 91 % .
2. В США 100 % бензинов содержат присадки, в Европе с 2000 г. 100 % бензина Евро- Супер-95 также должны содержать присадки.
Моторные масла для двигателя ВАЗ-2101
В 1970 г. для эксплуатации автомобилей ВАЗ было организовано производство моторных масел М-8Ги, М-10Ги, М-12Ги с импортным пакетом присадок и М8Г1, М-10Г1 (позднее М-6з/10Г1), М-12Г1 с отечественной композицией присадок. Согласно ГОСТ 17479.1 "Масла моторные. Классификация и обозначение", группе "Г1" соответствует группа "SE", по классификации Американского нефтяного института (API). Масла такого уровня качества за рубежом не применяются уже более 20 лет.
В 1985 г. было начато производство нового семейства автомобилей ВАЗ-2108, где был заложен срок смены моторных масел 15 000 км. Ресурсные испытания данных автомобилей показали, что указанные выше масла, с отечественными присадками, (масла с импортными присадками были сняты с производства в 1978 г.) не обладают способностью служить 15 тыс. км без замены. Поэтому было принято решение ограничить их срок службы до 7,5 тыс.км.
В 1980 г. на "АВТОВАЗе" начались исследовательские работы по созданию и внедрению комплекса методов по оценке функциональных свойств моторных масел на двигателях ВАЗ. За основу были взяты методы, применявшиеся за рубежом. К середине 90-х годов эта работа была в основном завершена, что позволило, на основании результатов испытаний зарубежных эталонных и товарных моторных масел, определить нормы по отложениям и износам для моторных масел, требуемых для двигателей ВАЗ. Эти нормы вошли в требования к моторным маслам, которые были изложены в ТТМ 1.97.0715-95 и ТТМ 1.97.0727-95. Данные ТТМ стимулировали организацию производства в РФ и странах СНГ большого ассортимента моторных масел, отвечающих требованиям ВАЗ и зарубежным стандартам. В это же время из числа допущенных масел были исключены масла М-5з/10 Г1 и М-6з/12 Г1 по ГОСТ 10541, как не отвечающие новым требованиям. Результаты ресурсных испытаний автомобилей на таких маслах показали, что для обеспечения требуемого ресурса двигателей ВАЗ и заложенных сроков смены масел для двигателей автомобилей семейства ВАЗ-2101 и ВАЗ-2121, необходимы масла по ТТМ 1.97.0715, а для двигателей семейств ВАЗ-2108, ВАЗ-2110 и ВАЗ-1111 по ТТМ 1.97.0727. ТТМ 1.97.0715 и ТТМ 1.97.0727 были использованы в 1998 г. при разработке и утверждении стандарта Ассоциации автомобильных инженеров РФ (ААИ) СТО ААИ 003 "Масла моторные для автомобильных двигателей. Классификация, обозначения и технические требования". В комплекс квалификационной оценки моторных масел для бензиновых двигателей вошли два метода, на двигателе ВАЗ-2106.
Классификация моторных масел по вязкости, предлагаемая ГОСТ 17479.1 не позволяет оценивать масла по низкотемпературным свойствам, поэтому в СТО ААИ 003 предлагается классифицировать моторные масла по вязкости по SAE J 300, принятой во всём мире. Эта же классификация принята на АО "АВТОВАЗ". При оснащении автомобилей классической компоновки и полноприводных каталитическими нейтрализаторами для выполнения норм токсичности ЕВРО-2 требуется использовать для их смазки масла более высокого уровня качества, т.е. группы "СУПЕР".
Рассмотрим характеристики некоторых масел, рекомендуемых к использованию при эксплуатации автомобилей ВАЗ.
Масло моторное минеральное Новойл-Мотор SAE15W40(SF/CC)
Всесезонное минеральное моторное масло с применением высококачественных импортных и отечественных присадок для всех типов легковых автомобилей с высокофорсированными бензиновыми двигателями и высокофорсированными дизельными двигателями без турбонаддува. Согласно Извещения Автоваза отнесено к группе «Стандарт». Рекомендовано к применению для двигателей уже находящихся в эксплуатации автомобилей ВАЗ-2101, ВАЗ-21011, ВАЗ-2103, ВАЗ-2104, ВАЗ-2105, ВАЗ-2106, ВАЗ-2107, ВАЗ-2121 и ВАЗ-21213, выпущенных до 01.10.2000 г., т.е. в тех, где заложен срок смены масел через 10000 км.
Таблица 4. Технические характеристики масла Новойл-Мотор SAE15W40(SF/CC)
Параметр Значение
ГОСТ, ТУ ТУ 38.301-04-32-99
Вязкость класс по SAE 15W-40
Эксплуатационный класс по API SF/CC
Эксплуатационный класс по ГОСТ Д1/Г2
Вязкость кинематическая при 100°С, мм²/с, не менее 13,5
Температура вспышки, определенная в открытом тигле, °С, не ниже 210
Температура застывания, °С, не выше −30
Щелочное число мг КОН/г, не менее 6,0
Зольность сульфатная, %, не более 1,2
Массовая доля активных элементов, %, не менее Са:0,23
Zn:0,09
Р: 0,09-0,12
Масло моторное полусинтетическое всесезонное Кросс-Супер SAE10W40(SG/CD)
Всесезонное минеральное моторное масло с применением высококачественных импортных и отечественных присадок для всех типов легковых автомобилей с высокофорсированными бензиновыми двигателями и высокофорсированными дизельными двигателями без турбонаддува. По информации Автоваза отнесено к группе «Стандарт». Рекомендовано для двигателей уже находящихся в эксплуатации автомобилей ВАЗ-2101, ВАЗ-21011, ВАЗ-2103, ВАЗ-2104, ВАЗ-2105, ВАЗ-2106, ВАЗ-2107, ВАЗ-2121 и ВАЗ-21213, выпущенных до 01.10.2000 г., т.е. в тех, где заложен срок смены масел через 10000 км.
Таблица 5. Технические характеристики масла Кросс-Супер SAE10W40(SG/CD)
Параметр Значение
ГОСТ, ТУ ТУ 0253-004-03478564-2005
Вязкость класс по SAE 10W-40
Эксплуатационный класс по API SG/CD
Вязкость кинематическая при 100°С, мм²/с, не менее 13,5-14,5
Индекс вязкости, не менее 125
Температура вспышки, определенная в открытом тигле, °С, не ниже 190
Температура застывания, °С, не выше −30
Щелочное число мг КОН/г, не менее 7,0
Зольность сульфатная, %, не более 1,3
Параметр Значение

Литература
1. Двигатели автомобильные, мотоциклетные и стационарные. Часть 2. Двигатели автомобильные бензиновые рабочим объемом до 5 л. (Отраслевой каталог). Москва. 1989.
1. Бензины автомобильные. Технические условия. ГОСТ 2084-77 Государственный комитет стандартов Совета Министров СССР. Москва. 1977.
2. Бензини автомобильні. Технічні умови ДСТУ 4063-2001. Київ. Держстандарт України. 2002
3. Г.П.Покровский Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости. М. Машиностроение. 1985. 200 с.
4. Масла и присадки для тракторных и комбайновых двигателей: Справочник / С.Г.Арабян, А.Б.Виппер, И.А.Холомонов - М. Машиностроение. 1984 г. 208 с.
5. К.К.Папок, Н.А.Рагозин. Словарь по топливам, маслам, смазкам, присадкам и специальным жидкостям (химмотологический словарь). М., Химия, 1975, 392 с.


Другие работы по теме: