Motoarele cu Ardere Interna

STUDIUL COMPARATIV AL EFECTELOR CALITĂȚII COMBUSTIBILILOR ȘI ULEIURILOR DE UNGERE ASUPRA FIABILITĂȚII MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ.

CONSIDERAȚII GENERALE.

Tehnologizarea tot mai accentuată a vieții reclamă produse cu funcționare sigură pe o perioadă garantată. Nu este suficient ca un produs să funcționeze foarte bine, dar pe o perioadă mai scurtă decât cea previzionată prin proiectare și, de asemenea, nu este necesară proiectarea unor produse care pot funcționa practic mai mult decât este necesar. În ambele cazuri apar costuri suplimentare și piederi importante de imagine al firmei .

Ingineria fiabilității s-a dezvoltat ca necesitate în evitarea unor catastrofe cauzatoare de distrugeri materiale importante și pierderi umane.

Teoria fiabilității s-a dezvoltat în mod deosebit în ultima parte a secolului XX, odată cu progresul tehnologic, diversificarea, modernizarea producției și a produselor, fiind orientată pe studiul prognozei produselor în exploatare respectiv pe cunoașterea și aplicarea căilor de asigurare și de optimizare a indicatorilor specifici.

Factorii care influențează fiabilitatea pot fi de natură:

– umană

– materială

– economică

– socială.

După efectul pe care îl au, acești factori, se disting:

factori care măresc fiabilitatea, și anume:

a1. factori care măresc perioada de funcționare fără defecte: proiectarea fiabilă, execuția riguroasă a produsului conform documentelor tehnico-economice, controlul în execuție, aplicarea unor tehnologii avansate (execuție, montaj etc.), executarea unor operații de testare, experimentare, rodare, asigurarea termoizolării, ermetizării, aclimatizării, conceperea unor tehnici moderne de prognoză, diagnoză, profilaxie, utilizarea unor elemente de siguranță, prevederea unor soluții tehnice rezistente la șocuri și suprasarcini, calificarea adecvată a personalului.

a2. factori care măresc posibilitatea de repunere rapidă în funcțiune: asigurarea unor condiții tehnice adecvate pentru reparare, aprovizionarea promptă cu piese de schimb, adoptarea unor metode moderne și eficace de depistare a defectelor, pregătirea personalului desemnat pentru executarea mentenanței, apelarea unor tehnologii adecvate de reparare, aplicarea standardizării și tipizării, conceperea unor sisteme automate de supraveghere a parametrilor în exploatare.

b. factori care micșorează fiabilitatea:

b1. factori obiectivi: acțiunea mediului (temperatură, umiditate, impurități etc.), regim inadecvat de funcționare (șocuri, variații ale presiunii uleiului, ungere necorespunzătoare etc.), sarcini dinamice pronunțate la pornire, absența soluțiilor tehnice eficiente împotriva vibrațiilor, variația nepermisă a temperaturii de funcționare, uzura fizică avansată.

b2. factori subiectivi: suprasolicitări ale utilajului, soluții tehnice inadecvate, nefiabile, condiții reale de lucru necorespunzătoare, soluții neergonomice, stare de dezinteres din partea personalului, insuficienta pregătire de specialitate a personalului, nerespectarea normelor privind întreținerea, nerespectarea tehnologiilor de reparare, uzura morală.

Datorită staționării îndelungate a unui motor pot apărea următoarele probleme la M.A.S.:

particulele de rugină și praf se depun pe sita pompei de alimentare reducând parțial sau total spațiul de trecere al benzinei spre carburator. Această subalimentare are ca efect rateuri în carburator, întreruperi, scaderea puterii motorului și chiar oprirea lui. Acest fenomen se întâmplă de obiecei la solicitări mari cum este urcarea unei pante unde este necesară alimentarea cu o cantitate suplimentară de carburant.

apa și particulele de dimensiuni mai mici de praf sunt transportate până în camera de nivel constant a carburatorului, unde sunt absorbite prin jiclorul principal și se depun în locurile strâmte ale canalizației de lichid producând aglomerări de particule organice și oxizi ce reduc secțiunile de alimentare cu amestec carburant.

înfundarea jiclorului de mers în gol care se manifestă prin oprirea motorului la decuplarea cutiei de viteze și eliberarea pedalei de accelerație, precum și scăderea puterii motorului resimțită la efectuarea demarajelor rapide sau la urcarea unei pante.

Datorită staționării îndelungate a unui motor pot aprărea urmatoarele probleme la M.A.C.:

apa, praful sau particulele de rugină prezintă cel mai mare dușman al instalației de alimentare a motorului diesel;

la pompele de injecție cu jocuri de montaj deosebit de mici, pătrunderea apei produce pe moment o funcționare neregulată, dar blocarea prin ruginire a supapei de transfer și regulatorului automat de avans prezintă defecțiuni manifestate prin scăderea puterii motorului, pornire grea și mai ales printr-o mărire importantă a consumului de motorină;

la toate motoarele diesel, apa pătrunsă în filtrele de motorină din hârtie micronică reduce cantitatea de reținere a impurităților. Aceste impurități înfundă sita de filtrare la intrarea carburantului din rezervor în pompa de alimentare, micșorând cantitatea și presiunea motorinei trimise în sistemul de alimentare, manifestată prin reducerea puterii motorului;

picăturile de apă prezente în interiorul rezervorului produc prin ruginire găurirea fundului acestuia și pierderi de carburant.

CAPITOLUL II

EFECTELE ULEIULUI ASUPRA FIABILITĂȚII MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ.

2. EFECTELE ULEIULUI ASUPRA FIABILITĂȚII MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ.

Motoarele pentru autovehicule au sistem de ungere cu ulei și utilizează ulei de motor, care îndeplinește mai multe funcții:[114],[118]

-ungere/lubrifiere pieselor aflate în mișcare pentru a reduce frecarea dintre ele;

– răcirea pieselor cu care intră în contact, mai ales a pistonului

-curățarea pieselor pe care se depun reziduri ale procesului de ardere (ex. cilindri, segmenți, piston)

– protejează piesele motorului de acțiunea compușilor chimici din ulei;

– îmbunătățirea etanșeității (ex. prindere baie de ulei pe bloc, filtru ulei, etc.)

– agent de forță, în cazul acționărilor hidraulice, mai ales în cazul distribuției variabile.

Uleiurile de bază îndeplinesc funcția principală a sistemului de ungere și anume lubrifierea. La rândul lor, în funcție de materia primă utilizată și procedeul de fabricare uleiurile de bază sunt: [114],[118]

– uleiuri de bază minerale, se extrag prin diverse procedee din petrol;

– uleiuri de bază sintetice, se obțin prin procedee chimice;

– uleiuri de bază semi-sintetice, sunt amestecuri de uleiuri minerale și uleiuri sintetice în proporție de 20-30%.

Uleiul are rolul de a lubrifia piesele din motor aflate în mișcare relativă unele față de altele și previne coroziunea.

Frecarea uscată apare atunci când nu există nici un lubrifiant între suprafețele aflate în mișcare, iar alunecarea cu viteze ridicate sub sarcină genereaza o mare cantitate de căldură.

Motivul de ce 80% din uzura unui motor apare la pornirea la rece este că substanțele se dizolvă și condensează pe elemente cum ar fi pereții cilindrului în timp ce motorul nu este pornit, din acest motiv tebuie sa se utilizeze un lubrifiant cu un anunit indice de vâscozitate.

2.1. PATRU CONTAMINANȚI FATALI PENTRU ULEIUL DE MOTOR DIESEL

Este important de urmărit anumiți contaminanți pentru că ei sunt cauza principală a degradării premature uleiului motorului și implicit a motorului.

Deteriorarea etanșărilor duce la diluarea uleiului cu motorină, această problemă nu poate să fie rezolvată prin efectuarea schimbului de ulei sau prin folosirea unui lubrifiant de o calitate mai bună. Multe motoare diesel de deteriorează prematur ca urmare a prezenței antigelului, motorinei și funinginii în uleiul de motor.

a. Antigelul.

Antigelul ajunge în uleiul de motor ca urmare al etanșărilor defecte,

garnitură de chiulasă fisurată, cilindrii fisurați și coroziunii care poate să apără după o staționare îndelungată. [104],[114], [118]

Un studiu efectuat pe 11000 de camioane a arătat niveluri ridicate de glicol în uleiul de motor, iar riscurile contaminării uleiului sunt:

– Contaminarea uleiului cu glicol produce separarea uleiului și duce la formarea nămolului, depunerilor și reducerea debitului de ulei prin filtrele de ulei.

– Uzura motorului în cazul contaminării cu antigel este aproape de 10 ori mai mare decât în situtația în care este contaminat cu apă.

– Glicolul duce la griparea motorului.

– Prin contaminarea cu glicol duce la creșterea vânscozității uleiului ceea ce micșorează capacitatea de lubrifiere și răcirea lui.

b. Diluarea cu motorină.

Pornirile frecvente ale unui motor, funcționarea excesivă la relanti și funcționarea la temperaturi scăzute pot duce la diluația uleiului cu motorină.

Problemele asociate cu diluația de motorină sunt:

– diluația cu motorină la temperaturi scăzute duce la depuneri de parafină, ceea ce duce la scăderea presiunii de ulei în momentul pornirii motorului.

– diluația cu motorină duce la scaderea vâscozității uleiului ceea ce provoacă o uzură prematură a grupului piston- segmenți-cilindri.

– diluația cu motorină reduce activitatea aditivilor ceea ce reduce eficiența lor.

c. Funinginea.

Funinginea este produsul secundar al arderii și este prezentă în toate uleiurile de motoare diesel, ea ajunge în uleiul motorului pe langă segmenți în timpul funcționării motorului.

Probleme care apar datorită contaminării uleiului cu funingine: [104],[114], [118]

– Cocsul ce se formează din depunerile de nămol și funingine în canalele pentru segmenți poate duce la o uzură rapidă a segmenților și a pereților cilindrilor și la ruperea lor în special în condițiile pornirii la rece a motorului.

– Funinginea și nămolul poate influența fiabilitatea motorului în speciat cand se află în zona curbutorilor, supapelor, baii de ulei și chiulasei.

– Crește vâscozitatea uleiului și apare riscul lubrifierii necorepunzătoare.

d. Apa.

Apa este unul dinte cei mai distructivi contaminanți în majoritatea

lubrifianților.

Probleme provocate de contaminarea cu apă:

– funcționarea indelungată la relanti pe timpul iernii, neutilizarea motorului o perioadă indelungată de timp duce la condensarea apei în baia de ulei și duce la atacul coroziv asupra suprafețelor și la oxidarea uleiului.

– apa mărește potențialul coroziv al acizilor gasiți în mod normal în uleiul de motor.

Concentrații mari din unul sau mai mulți dintre acești contaminanți pot duce la avarii neașteptate cu efecte grave făra să fie nevoie de circumstanțe agravante.

Efectul contaminării uleiului asupra fiabilitații uleiului, asupra economiei de carburant, al emisiilor în gazele de eșapament și asupra costurilor de mentenanță este imens, nu există aditivi pentru uleiul care să poată controla daunele produse de acești contaminanți. [104],[114], [118]

2.2. CERINȚE ALE ULEIULUI DE MOTOR.

Stabilitatea la oxidare este o caracteristică importantă uleiului motor și reprezintă capacitatea uleiului de a-și păstra proprietățile nemodificate pe toată durata de utilizare sau depozitare.

Temperatura influențează negativ oxidarea uleiului, cu cât temperatura este mai mare și în prezența oxigenului cu atât oxidarea uleiului este mai pronunțată.

În urma procesului de oxidare al uleiurilor minerale rezultă compuși oxigenați (acizi, aldehide, cetone) precum și produse de tipul rășinilor. De asemenea, în anumite condiții de temperatură, presiune și în prezența anumitor catalizatori, prin reacția hidrocarburilor din ulei cu oxigenul se formează produse insolubile în ulei care conduc la creșterea vâscozității.[41], [102], [118]

În același mod, rășinile, în anumite condiții de temperatură, formează depuneri dure (lacuri) pe suprafețele segmenților și a pistoanelor. Aceste depuneri imobilizează segmenții în canalele din piston ceea ce conduce la pierderea etanșării camerei de ardere. Rășinile, datorită depunerilor, pot produce și obturarea canalelor și a orificiilor sistemului de ungere.

Depunerile rezultate micșorează conductibilitatea termică a pereților pieselor (piston, segmenți, cilindri) și favorizează formarea mâlului în baia de ulei la temperaturi scăzute.[41]

De asemenea acizii ce rezultă în urma procesului de oxidare al uleiului au o acțiune corozivă asupra pieselor metalice dar și asupra straturilor antifricțiune de pe pistoane, tacheți.

Degradarea uleiului se produce și datorită contaminării acestuia cu alte substanțe, iar vara și toamna cand sunt variații mari de temperatură se formează condensul în motor și apar acizi în uleiul de motor.

Funcțiile lubrifianților

reducerea fricțiunii și uzurii între piesele aflate în contact ceea ce duce la economisirea energiei

funcționarea ca agenți de răcire pentru piesele foarte fierbinți

neutralizarea acizilor din motor

indepartarea suspensiilor și depunerilor

prelungirea duratei de funcționare a motorului

micșorarea consumul de carburant, etanșeizare

inlesnirea transferului de energie și răcire

protecția înpotriva coroziunii

2.3. CONSECINȚELE UTILIZĂRII UNUI ULEI NEPOTRIVIT SAU AL UNUI ULEI ÎNVECHIT.

Uzurile care pot apărea datorită utilizării unui ulei învechit sunt următoarele:

Uzura axului cu came, a culbutorilor sau tacheților:

– uzura apare prin polisajul concav al tacheților cu rotunjirea varfului camelor

– subțierea tacheților poate să ducă la oprirea comenzii asupra supapelor

Coroziunea cuzineților:

– o vâscozitate prea slabă a lubrifiantului, încălzirea excesivă datorită unei suprasarcini sau diluției cu combustibil provocând un defect de lubrifiere prin ruperea filmului de ulei.

– Oxidarea cuzineților poate fi provocată și de prezența în lubrifiant a acizilor organici formați la temperatură înaltă.

Uzura la demaraj:

– un lubrifiant mai vâscos la rece forțează demarajul sau antrenează funcționarea fără lubrifiere a motorului ducând la distrugerea rapidă a cuzineților, rulmenților, a vibrochenului și axului cu came.

– uzura la demaraj apare atunci când pompa de ulei nu asigura o aspirație bună și o refulare corespunzatoare de-a lungul circuitului de distribuție a uleiului.

Uzura cilindrului, a segmenților, a camașii:

– temperatura ridicată la mișcarea segmentului în canal poate provoca uzarea canalului ceea ce poate duce la ruperea segmentului.

– la contactul piston – camasă: ruptura filmului de ulei antrenează încălziri anormale (lipsa răcirii, fenomene de preaprindere – aprindere) și anulează jocurile funcționale.

Perforarea pistonului:

– poate apărea datorită depunerii calaminei pe capul pistonului și pe cel al coroanei, este rezultată din arderea carburantului.

– depunerile sunt incandescente și acționează ca o sursă de pre-aprindere distructivă însoțită de perforarea pistonului. [104],[114], [118]

Consum mare de ulei:

– se datorează punctului de aprindere scăzut și trecerea gazelor pe langă segmenți, ceea ce duce la un consum mare de ulei.

– vâscozitatea prea mică a uleiului duce la o creștere a debitului de curgere prin jocurile anormale ale garniturilor.[42]

Factorii care influențează degradarea uleiului si depunerilor în motoare

a. Condiții de exploatare

Condițiile de exloatare influențează cel mai mult degradarea uleiului ce se repercutează cel mai mult asupra temperaturii cămășii cilindrilor și uleiului din carterul motorului. Uleiul unui motor se degradează mai lent când autovehiculul circulă pe distanțe mai lungi decât în interiorul orașelor unde intervin porniri și opriri frecvente.

Factorii principali care intervin în uzarea segmenților în faza inițială de funcționare după pornirea la rece sunt coroziunea și abraziunea.

Abraziunea apare datorită acțiunii produșilor de coroziune formați pe segmenți în timpul staționării motorului, acești produși de coroziune pot provoca un grad înalt de uzare în perioada de funcționare imediat după pornire.

Coroziunea se consideră că se produce sub acțiunea vaporilor ce apar după oprirea motorului în timpul procesului de răcire.

Impuritățile din aerul aspirat ajung între suprafețele de frecare ale pieselor și provoacă uzarea prematură și intensivă.[42]

b. Construcția motorului

Factorii constructivi care influențează starea de degradare a uleiului sunt:

temperatura lichidului de răcire;

temperatura uleiului din carter;

aerisirea carterului;

gradul de îmbogățire a amestecului combustibil – aer;

sistemul de filtrare a uleiului.

Pentru ca uleiul să fie cât mai puțin impurificat cu produse de ardere, sistemul de răcire a motorului trebuie să permită încălzirea rapidă a motorului și temperatura lichidului de răcire să se mențină constantă la cel puțin 60C inclusiv când motorul funcționează în condiții ușoare sau pe timp rece.

Construcția carterului și a sistemului de ungere trebuie să asigure, de asemenea încălzirea rapidă a motorului și menținerea uleiului la cel puțin 60C, la această temperatură combustibilul și vaporii de apă care scapă din camera de ardere sunt evacuați ușor din motor neavând timp să pătrundă în ulei.

c. Starea tehnică a motorului.

În timp ce durata de utilizare a motorului crește atunci uzura pieselor se mărește și intervin jocuri mai mari între segmenții pistonului și cilindru.

Date analitice arată că impurificarea uleiului cu produse insolubile provenite din camera de ardere este mult mai mică în motorul nou și de aproximativ patru ori mai mare în motorul uzat. Contaminarea uleiului cu combustibil și apă este mai mare în cazul motorului uzat și vâscozitatea uleiului se reduce , scăzând și punctul de inflamabilitate.

d. Calitatea combustibilului.

Benzina poate produce cantități mari de calamină în camera de ardere și depuneri moi în carterul mtorului, iar încercările pe motoare cu benzine diferite în aceleași condiții de funcționare au rezultat moduri diferite de degradare a uleiului și de formare a calaminei.

e. Calitatea uleiului.

Uleiul acumulează impuritățile provenite din exteriorul și interiorul cilindrului care apoi le elimină din motor prin filtrare. Indiferent de calitatea sa, uleiul nu poate să prevină impurificarea și formarea depunerilor.

Evaluarea uleiului uzat.

Din analiza uleiului din motor se pot depista unele defecțiuni ale motorului, astfel prin creșterea produselor insolubile rezultă că arderea combustibilului este necorespunzătoare sau filtrele de aer și ulei sunt uzate. De altfel prezența apei în ulei indică neetanșeitatea sistemului de răcire, condensarea umidității.

Pentru a aprecia starea de degradare a uleiului se determină vâscozitatea, punctul de inflamabilitate, conținutul în produse insolubile, diluant și apă.

Vâscozitatea poate să crească sau să scadă în urma contaminării cu produse lichide, solide și de impurificare.

Mărirea vâscozității poate să conducă și la reducerea debitului de ulei la locurile de ungere cu consecințe asupra uzurii motorului dar poate duce și la un consum mai mare de putere pentru învingerea frecărilor dintre piesele motorului și rezultă un consum mărit de combustibil.

Punctul de inflamabilitate al uleiului poate să crească datorită eliminarii fracțiunilor ușoare la temperatura ridicată din motor.

Produsele insolubile din ulei sunt limitate la unii constructori de motoare, dar există uleiuri cu proprietăți dispersante superioare ce le permite să mențină în suspensie o cantitate mai mare de impurități insolubile.

Apa din ulei este întotdeauna dăunătoare și poate provoca coroziuni și coagularea unor impurități sub formă de depuneri moi. În cazul contaminării de lungă durată și cu cantități mari de apă se poate produce separarea aditivilor din ulei.

În timpul funcționării motorului au loc scăpări de gaze fierbinți printre piston și cilindru ceea ce conduce la carbonizarea uleiului de pe oglinda cilindrului. Astfel se intensifică uzura cuplului de frecare și oxidarea uleiului din canalele segmenților.

Înfundarea ferestrelor segmenților de ungere are loc datorită uleiului, combustibilului și depunerilor pătrunse din camera de ardere. Zgârierea pistonului are loc ca urmare a desprinderii calaminei depuse și pătrunderea ei în spațiul dintre piston și cilindru.

Benzina poate provoca înfundarea ferestrelor segmenților de ungere și formarea depunerilor rășinoase pe fusta pistonului.

Lagărele cu aliaj de antifricțiune din cupru-plumb și cadmiu sunt corodate cel mai ușor de produsele acide din ulei.

Praful, matarialele abrazive și impuritățile acumulate în ulei constituie cauza principală a defecțiunilor lagărelor.

Uzura abrazivă poate fi prevenită sau redusă mult prin filtrarea cât mai bună a aerului de admisiune și a uleiului , cât și prin modificarea termenului de schimb a uleiului și filtrului de aer.

CAPITOLUL III

3. CULOAREA FUMULUI

3. CULOAREA FUMULUI

Fum albastru cu miros de ulei:[114], [120]

Se datorează următoarelor cauze: segmenții de piston sunt uzați, semeringurile de la supape sunt uzate sau ghidajele de la supape sunt uzate și uleiul este aspirat prin valva PCV.
Daca fumul de culoare albastră apare la pornirea motorului, înseamnă că segmenții sunt aproape uzați dar încă funcționali.

Soluție posibilă: segmentare, schimbare semeringuri supape și ghidaje

Figura nr 5.1. Culoare albastră a gazelor de eșapament.[45]

Fum gri:

Posibile probleme la servofrână, lichidul de frană este aspirat. Se va verifica nivelul lichidului de frană.

Figura nr 5.2. Culoare gri a gazelor de eșapament.[45]

Fum alb și gros cu miros iritant, ințepator sau dulceag:

Posibila cauza: antigelul, lichidul de răcire, pătrunde în ulei și în camera de ardere. Defecțiune posibilă : garnitură de chiuloasă crăpată, chiulasa crăpată, sau poate chiar fisură în blocul motor. Se poate verifica dacă nivelul de antigel este scăzut sau dacă bolborosește în vasul de expansiune la accelerarea motorului. Se va verifica dacă nivelul uleiului este crescut sau decolorat, ori pe capacul de la ulei apare este o spumă alburie. Aceasta inseamnă că uleiul se amestecă cu antigelul. [104],[114], [118]

Figura nr 5.3. Culoare albă a gazelor de eșapament.[45]

Remediere posibila : schimbarea garniturii de chiulasa, valva PCV, sudare chiuloasă, bloc, schimbare camasă cilindru.

Uleiul se oxidează în timp chiar dacă motorul nu a funcționat perioadă îndelungată .

Oxidarea unui ulei și contaminarea prin condensare și prin impuritați ca urmare a fenomenului de combustie sunt cauze care produc acizi în uleiul de motor.

Uleiul de motor este responsabil chiar și de răcirea motorului. Radiatorul răcește doar zonele superioare ale motorului însă restul, cum ar fi axul cu came, distribuția, arborele cotit, pistoanele, rulmenții de presiune, etc., sunt răcite în principal de uleiul de motor.[43]

În cazul staționării autovehiculului pentru o perioadă indelungată de timp se obturează evacuarea și admisia motorului pentru a impiedica pătrunderea în motor a șoarecilor.

Dacă un motor nu o să fie folosit mai mult de o lună de zile, trebui inlocuit uleiul uzat din motor deoarece conține impurități care pot deteriora motorului, iar rezervorul de combustibil este umplut pentru a preveni acumularea de condens în rezervor.

CAPITOTUL IV

4. EFECTELE DETERIORĂRII COMBUSTIBILULUI ASUPRA FIABILITĂȚII MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ.

4. EFECTELE DETERIORĂRII COMBUSTIBILULUI ASUPRA FIABILITĂȚII MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ.

Volatilitatea, cu cât combustibilul este mai ușor cu atât motoarele vor porni mai ușor când temperatura mediului este scăzută. Valoarea calorică este o proprietate importantă, deși diferența dintre benzină și motorină nu este semnificativă.

Căldura de vaporizare a combustibilului este de asemenea importantă. Puritatea combustibilului este esențială, daca alte substanțe decât hidrocarburi sunt prezente atunci o gama largă de probleme pot apărea în funcționarea motorului.

Apa și impuritătile pot provoca coroziunea și duce la reducerea jetului injectorului ca urmare a înfundării diuzei. Cifra octanică are de asemenea o importanță deosebită, dacă este prea mică combustibilul va arde exploziv în loc de progresiv în camera de ardere ceea ce duce la supraâncălzirea chiulasei, pistonului, supapelor.

Cerințe pentru carburant.

Prin arderea combustibilului apar doua fenomene importante care nu trebuie confundate pre-aprindere și arderea cu detonație.

Preaprinderea se produce înainte ca scânteia să se producă și în acest caz motorul funcționează brutal și în cazuri extreme poate duce la deteriorarea lui. În cele mai multe cazuri apare datorită faptului că amestecul de aer-combustibil este aprins de particulele incandescente de carbon din camera de ardere sau poare apărea datorită incandescenței pieselor metalice inadecvat răcite în camera de ardere.

Detonația se manifestă în primul rând datorită vitezei și lungimii pe care o parcurge frontul de aprindere și datorită utilizării combustibilului cu o cifră octanică mică.

Tendința să depună ceară.

Din cauza temperaturilor scăzute și în cazul unui conținut mic de ceară 2% se cristalizează, motorina nu mai trece prin filtre iar motorul nu mai pornește.

Volatilitatea combustibilului influențează multe alte proprietăți, desitatea,

temperatura de autoaprindere, aprinderea, vâscozitatea. Combustibilul cu cea mai mare volatilitate se vaporizează mai ușor în camera de ardere, combustibilul cu volatilitate scăzută nu arde complet ducând la formarea de depozite și crește cantitatea de gaze de evacuare.

La creșterea vâscozității se reduce unghiul conului de injecție, dispersia și penetrarea și va afecta injecția optimă, se impune o limită pentru vâscozitatea combustibilului pentru a asigura debitul de carburant necesar pornirii motorului la rece.

O vâscozitatea prea mică poate genera o căldură excesivă în sistemul de injecție.

Proprietățile motorinei.

După cum se arată în[44] calitatea unei motorine este direct legată de proprietățile acesteia. Reglementarea conținutului și proprietăților combustibililor diesel se face prin directiva europeană EN 590/2004. România, făcând parte din Uniunea Europeană, se supune legislației europene deci este obligată să impună producătorilor și distribuitorilor de combustibili aceleași condiții adoptate în UE.

    Tabelul de mai jos conține prevederile regulamentului EN ISO 590/2004 privind cerințele generale aplicabile combustibililor diesel precum și normele aferente de testare. [44]

Tabelul nr 5.1. Cerințele generale aplicabile combustibililor diesel precum și normele aferente de testare.[114], [118]

Indicele cetanic este un parametru calculat care are rolul de a aproxima cifra cetanică. Este mult mai puțin costisitor de a determina indicele cetanic deoarece valoarea acestuia depinde de alți parametrii ai combustibilului. O primă metodă de calcul a indicelui cetanic se bazează pe densitatea combustibilului la 15 °C și pe temperatura combustibilului pentru o distilare de 50% (T50). Această metodă este învechită și nu mai este utilizată în industrie pentru estimarea cifrei cetanice. [104],[114], [118]

Metoda de calcul a indicelui cetanic utilizează patru parametrii ce caracterizează combustibilul (T10, T50, T90 și densitatea). În cazul combustibililor lichizi densitatea poate să varieze în limite destul de înguste în funcție de tipul hidrocarburilor din care sunt formați. Este deosebit de important obținerea unui combustibil între limitele impuse de normative deoarece influențează penetrația jetului de combustibil, puterea calorifică precum și calculul consumului de combustibil. [104],[114], [118]

Sulful este substanța anorganică ce are proporția cea mai mare în componența combustibilului. Conținutul de sulf este direct dependentă de locul de extracție al petrolului.

Sulful prezent în combustibil are o acțiune nocivă asupra motorului exercitată sub mai multe forme:

acțiune corozivă asupra cilindrilor;

modificarea compoziției chimice a uleiului de ungere ce are ca efect formarea de compuși organici duri care aderă la cilindru și accentuează procesul de uzură abrazivă;

intensificarea degradării și creșterea acidității uleiului de ungere;

creșterea depunerilor de gumă în filtrele de ulei și a depunerilor de calamină pe pistoane, segmenți și cilindru.

Este evident că se dorește o cantitate mică de sulf în combustibil pentru a limita cât mai mult efectele nocive asupra motorului cu ardere internă.

Punctul de inflamabilitate este dat de temperatura cea mai mică la care vaporii de la suprafața combustibilului în amestec cu aerul se aprind la contactul cu o flacără în condițiile ulei presiuni atmosferice normală. Punctul de inflamabilitate este un parametru pe care îl luăm în considerare pentru a evalua siguranța contra incendiului din timpul transportului, depozitării și a manipulării combustibilului.

Motorinele au tendința de a forma în cilindru după procesul de ardere depozite de calamină, care accentuează uzura motorului și afectează procesul de injecție datorită obturării orificiilor injectoarelor.

Prin cocsificare un combustibilul se transform prin ardere și în absența aerului, într-un produs solid cu conținut ridicat de carbon numit cocs.

Indicele de cocs este definit prin procentul de cocs ce se formează din cocsificarea unei anumite cantități de combustibil și se calculează cu următoarea formula: [104],[114], [118]

% cocs = (m1/m2)·100, unde:

m1 – masa cocsului rezultat [g]

m2 – masa combustibilului testat [g]

Motorinele pentru autovehicule trebuie să aibă o valoare a indicelui de cocs cât mai mică deoarece pericolul de formare a calaminei este mai mare.

    Cenușa este formată din compuși anorganici nevolatili ce provin din rocă la extracția petrolului și este un reziduu ce rămâne după arderea combustibilului. Cenușa are efect nociv asupra sistemului de injecție și asupra motorului deoarece intensifică uzura.

    De asemenea în motor au loc depuneri de calamină și aceastea devin mai rezistente și mai abrazive dacă are un conținut ridicat de cenușă. Este de preferat un conținut cât mai scăzut de cenușă în combustibili datorită efectelor negative ale acestuia.

    Prezența apei în combustibil poate fi sub mai multe forme: sub formă de soluție, nedizolvată și se poate întâlnii în cele doua forme. Apariția apei în combustibili se datorează în cea mai mare măsură transportului, manipulării și depozitării. Apa prezintă un efect coroziv asupra suprafețelor metalice cu care intră în contact. De asemenea prezența apei în sistemul de injecție, mai ales în pompa de înaltă presiune și injectoare, poate duce la distrugerea acestuia datorită lipsei lubrifierii suprafețelor în contact. Din aceste motive prezența apei în combustibil este limitată la o valoare maximă. [104],[114], [118]

    Contaminarea unui combustibil diesel poate fi împărțită în trei grupe:

contaminare cu materiale străine: praf, nisip, rugină și apă;

contaminare produsă datorită activității bacteriene;

contaminare produsă de combustibilul degradat: gumele și sedimentele.

    În situația contaminării combustibilului se poate afecta sistemul de alimentare cu combustibil și grupul piston, iar din această cauză contaminarea se limitează prin legislație la 24 mg pentru 1 kg de combustibil.

   Combustibilii pot avea efect coroziv, datorită conținutului de sulf și testul de coroziune se poate realize folosind o lamă de cupru și indică cel mai bine efectul coroziv al combustibilului.

Testul se realizează introducând o lamă de cupru într-un vas în care se pune combustibil la o temperatură de aproximativ 50°C. Se scoate lama de cupru după 3 ore și se aproximează nivelul de coroziune folosind o scara de la 1 la 4. Prima treaptă corespunde unei efect coroziv slab iar clasa 4 unui efect coroziv puternic. [104],[109]

   Expunerea combustibilului la aer pentru o perioadă lungă de timp, mai ales la temperaturi înalte, poate conduce la degradarea acestuia și la formarea gumelor și a sedimentelor. Gumele pot fi solubile, caz în care combustibilul se închide la culoare, sau insolubile sub forma de depuneri pe suprafețele în contact cu combustibilul. Acțiunea gumelor asupra motoarelor este nocivă deoarece conduce la înfundarea filtrelor, pompelor sau a injectoarelor.

.