Vliv parametrů motorové nafty na provoz motoru

Prezentace na téma: "Vliv parametrů motorové nafty na provoz motoru"— Transkript prezentace:

1 Vliv parametrů motorové nafty na provoz motoru

2 Vliv parametrů motorové nafty na provoz motoru
Palivové soustavy – dokonalý stav přívodního potrubí a hadic, pevné uchycení Palivové nádrže – plechové na plast (nekorodují, ale může docházet k el.výboji statické el., materiál se zvýšenou el.vodivostí a přísady do nafty zvyšující el.vodivost), někde zpět na plech, nemají výpust, takže čištění otvorem pro čerpadlo, nebo výplach vymontované POZOR na vodu a nečistoty (mechanické nečistoty). Udržovat těsnost uzávěru nádrže – dobrý uzávěr. Např.v zimním období kontaminace slaných kapek vlivem ostřiku z vozovky – koroze v palivové soustavě (osobní vozidla samozřejmostí, nákladní nikoliv) Často nafta skladována v garážích v pozinkovaných sudech – zátky nejsou hermeticky těsné – voda, nečistoty, bílé a šedé sloučeniny Zn vzniklé korozí pozinkovaných stěn,po narušení stěny rezavé částice Filtry paliva – u nafty větší plocha než u benzinů, při podnulových teplotách krystalky parafínu – uplatnění filtrů vyhřívaných (elektricky, nebo do chladícího okruhu v blízkosti termostatu), zahřátí filtru po studeném startu a rozpuštění parafínů Nízké teploty – krystaly parafínů –8 ºC, větší množství ucpání filtru. U starších vozidel první filtr až u motoru (v teplé zóně)

3 Vliv parametrů motorové nafty na provoz motoru
I přes přísné limity je nutná periodická výměna (časem ztráta funkční schopnosti) – slábne průtok, projevení při plném zatížení a velké okamžité spotřebě (ztráta výkonu). Netankovat palivo z různých nádob, nepoužívat nálevku bez síta. Voda v palivu – filtr zachytí, v kapkách funkci filtru neovlivní, malé množství se usadí na dně filtru, podívat se, pokud ano – netěsnost zátky nádrže nebo odvzdušňovací trubky (některá vozidla mají čidlo – přeruší el.obvod ovládající vstup paliva do vstřik.čerpadla, aby nedošlo k opotřebení, příděrům a korozi) Větší množství vody se projeví téměř okamžitě zástavou chodu motoru. Obsah vody – volná voda (odděluje se jako nerozpustná vrstva), vázaná voda (menší množství, mírný zákal) Rozpustnost vody – výrazně se snižuje s poklesem teplot, max. 220 ppm v palivu Odvodňovací přípravky – Velfobin (izopropylalkohol) – vytvoření z volné vody a paliva homogenní směs.

4 Vliv parametrů motorové nafty na provoz motoru
Elektrická naftová čerpadla – pro čerpadla dopravující naftu z nádrže do systémů vysokotlakého vstřikování (Common.Rail, Pumpe-Düsse) Nafta – nesrovnatelně menší tlak par než benzin, palivo prochází ke vstřikovačům trubkami nebo kanálky uvnitř hlavy válců a dochází při déletrvajícím režimu plného zatížení ke značnému ohřevu nafty a její přebytek se pak vrací do nádrže s teplotou až 100 ºC > bod vzplanutí, konstrukce nádrže a všech přídavných zařízení musí být řešena, aby nedošlo k výbuchu. 1 % benzinu v motorové naftě, může snížit bod vzplanutí až o 30 ºC . Systémy vysokotlakého vstřikování – klasické systémy charakterizovány řadovými nebo rotačními vstřikovacími čerpadly (tlaky v desítkách MPa a nasávání paliva z nádrže) – nutná dobrá mazivost paliva, jinak poškození, v případech zavádění tzv. švédských typů nafty s velmi malým obsahem síry a sníženým koncem destilace V současné době –mazivostní přísady Systémy Common Rail a čerpadlo-tryska Pumpe-Düsse – vzhledem ke složitosti systému vysokotlakého vstřikování paliva a k požadavkům na přesnost opracování mechanických částí jsou tyto systémy CITLIVÉ na veškeré kontaminace paliva (mechanické nečistoty, voda, soli s korozivním účinkem, mazivost)

5 Vliv parametrů motorové nafty na provoz motoru
Požadavky na cetanové číslo – ovlivňuje celou řadu funkcí motoru – snadný studený start, hluk, emise (velmi malé – negativní vliv na výkon a spotřebu paliva). Palivo s vyšším cetanovým číslem se vznítí snáze, postačí i menší startovací otáčky. Min.pro studený start cca = 40, pro snadný studený start = 50 jednotek. I pokud se podaří studený start, může být teplota v okolí chladných stěn spalovacího motoru nízká na úplné spálení paliva – tzv.studený kouř (bílý, kapičky nespáleného paliva), vyšší cetanové číslo se trvání tohoto stavu zkrátí (v budoucnu min.58 jednotek). Vliv na hluk motoru – kombinace spalovacího a mechanického hluku (tvrdý chod), ve vznětovém motoru se palivo vzněcuje krátce po začátku vstříknutí, během tohoto krátkého okamžiku – odpařit palivo a smísit se vzduchem, rychlé uvolňování tepla a rychlý nárůst tlaku ve spalovacím prostoru (hluk). Vliv na spotřebu paliva poměrně malý – u velmi malého cetanového čísla – nedokonalé spálení paliva a zvýšení spotřeby. Schopnost vznícení motorové nafty – cetanové číslo a cetanový index. Cetanové číslo – zkouška srovnání schopnosti vznícení zkoušeného paliva se směsí dvou standardů. V současné době se jako referenční paliva používají nafty s plnou destilační křivkou, z nichž jedna CČ=30 a druhá CČ= Cetanový index – hustota + teploty 10%, 50%, 90%

6 Vliv parametrů motorové nafty na provoz motoru
Dominantní parametry motorové nafty Bod vzplanutí: obecně u hořlavých kapalin k zařazení do třídy bezpečnosti, min.55 ºC (hořlaviny III.třídy). Obvykle ºC , zimní nafty nižší, < 55 ºC – přítomnost benzinu (b.vzpl. < 0 ºC), benzin ohrožuje mazací schopnost nafty – stává se hořlavinou II. nebo i I. třídy) MN ……………………65 ºC MN + 1% obj. BA 95 …44 ºC MN + 5% obj. BA 95 …12 ºC ZK: v normalizovaném kelímku Obsah síry: norma < 10mg/kg, dříve označovány „bezsirné“ (SF – sulphur free), tato hodnota od r povinná pro všechny nafty, snížení emisí a korozivních účinků paliv obsahující síru. Příčina škodlivosti – tvorba síranového jádra v emisích naftových motorů – nositeli PAH Vliv - poškozování katalyzátorů, filtrů pevných částic, sírou způsobované dva typy koroze – studená, teplá

7 Vliv parametrů motorové nafty na provoz motoru
Studená koroze – způsobena aktivními sloučeninami síry (odstraňují se v rafineriích) Teplá koroze – působením sirných produktů spalování, po sloučení s vodou - korozivní kyseliny ZK: zkouška koroze na měděném plíšku Snižování obsahu síry = snižování mazacích schopností nafty (aditiva) Hustota – dána obsahem aromátů, ovlivňuje výhřevnost paliva (souvisí s typem uhlovodíků), norma 820 – 845 kg/m3, hustota nafty < hustota vody – shromažďuje se na dně nádrže, komerční význam při dodávkách paliva: přepočty na objem – hmotnost a naopak, k výpočtu cetanového indexu, lze z ní usuzovat i složení MN, vysoká hustota = znečištění výševroucími složkami (topný olej) nízká hustota = znečištění podílem nízkovroucích složek (benzin) ZK: ponorným hustoměrem nebo el.přístroji, přepočet na normou danou teplotu 15 ºC (s rostoucí teplotou hustota klesá)

8 Vliv parametrů motorové nafty na provoz motoru
Vliv hustoty na provozuschopnost stroje Vliv na výkon – vstřikovací čerpadlo pracuje objemově – množství vstříknutého paliva roste s jeho měrnou hmotností Vzrůstem hustoty o 0,01g na 1ml nafty vzroste výkon motoru o 0,4 % až 1,6 %; spotřeba paliva klesá. Nízká hustota na hranici normy (společně s nízkou viskozitou) – na pohyblivých součástech se nevytvoří mazací vrstvička – nárůst opotřebení Vysoká hodnota hustoty nafty na hranici normy – zhoršení tvorby směsi kvůli nedostatečné atomizaci paliva, kapičky paliva ohoří na povrchu = nedokonalé spalování, roste podíl nespálených HC, sazí, CO – projevuje se při akceleračním režimu a režimu plného výkonu zvýšenou kouřivostí (černý kouř) Ovlivnění reaktivity motorové nafty

9 Vliv parametrů motorové nafty na provoz motoru
Destilační parametry NM uhlovodíky v naftách destilují od cca 150 do 360 ºC, po sestrojení destilační křivky získáme obraz převládající frakce (k určení znečištění výševroucími nebo níževroucími podíly) důležitá hodnota T50 – teplota středního varu (u letní nafty nepřesáhnout 300 ºC) vysoké teploty T50 a konce destilace (< 370 ºC ) indikují „težké nafty“ – vysoké emise, tvorba kouře při akceleraci, + 30 ºC středního bodu varu = zvýšení množství vzduchu pro úplné spálení o 12 %, jestliže tomu tak není – zvýšení kouřivosti a emisí, nárůst karbonu v motorovém oleji = abrazivní působení karbonového povlaku na pístové skupině nízké teploty T50 = příliš lehkých složek – poškození pohyblivých součástí palivové soustavy, zhoršené mazací schopnosti, ztráta mezné mazací vrstvičky – nárůst opotřebení ZK: NM se přivede do varu a odvod par do chladiče

10 Vliv parametrů motorové nafty na provoz motoru
Chladové parametry rozlišení druhů prodávaných naft – rozhodující pro použití a provozuschopnost v zimním období Parafíny (n-alkany) – pevné látky za normálních podmínek rozpuštěné v naftě, s klesající teplotou zpět do tuhého stavu TVP (bod zákalu) – NM začíná bělet, čerpatelná, dopravitelná, filtrovatelná, vstřikovatelná, krystaly se postupně hromadí CFPP (Cold Filter Point) – ztráta filtrovatelnosti = ucpání, čerpatelná, ale nemůže nastartovat motor, na filtru se vytvoří silná vrstva ztuhlých parafínů, nejdůležitější parametr – kdy je nafta použitelná Bod tuhnutí – NM není ani dopravitelná, ztuhne v gelovitou hmotu

11 Vliv parametrů motorové nafty na provoz motoru
Zimní nafty třídy F používané v ČR musejí mít TVP maximálně – 8 °C a CFPP maximálně – 20 °C. K čerpacím stanicím jsou tyto nafty dodávány od 16. listopadu do konce února. Jako letní nafty se v ČR používají nafty třídy B s CFPP maximálně 0 °C. U čerpacích stanic jsou od 15. dubna do 30. září. Přechodné nafty třídy D mají CFPP maximálně – 10 °C, u čerpacích stanic jsou ve zbylém období. Použití nevhodné nafty ucpání palivového filtru, není schopné provozu částečné ucpání studeného filtru – vozidlo schopné provozu - trhavé pohyby při akceleraci v důsledku nedostatečné dávky paliva

12 Nafty pro arktické klima
Vliv parametrů motorové nafty na provoz motoru Motorové nafty rozdělujeme podle chladových parametrů. ČSN EN 590 Nafty pro mírné klima Třída A B C D E F CFPP[°C] Nafty pro arktické klima Třída CFPP[°C] TVP[°C] V ČR se používají nafty pro mírné klima, výjimečně může být použito i naft arktických používaných primárně v severských zemích.

13 Vliv parametrů motorové nafty na provoz motoru
Karbonizace sklon nafty k vytváření úsad (karbonu) ve spalovacím prostoru a přilehlých částech motoru, vznik při karbonizaci (ohřívání nafty bez přístupu vzduchu) v případě převážně „težkých“ naft, mikrokapičky nafty ohoří jen na povrchu, vnitřek kapičky vystaven zvýšené teplotě, neshoří dokonale kvůli nedostatku O2, uvnitř kapky se vytváří pyroreakcemi látky typu „SOF“ (solid organic fraction) zakarbonizováním trpí zejména přehřáté trysky – palivo vystaveno v tenké vrstvé vysokým teplotám norma udává max. 0,3 % karbonizačního zbytku v 10 % podíl po destilaci (kvalitní nafty cca 0,1 %) Důsledky tvorby karbonu -zmenšování spalovacího prostoru motoru -nedokonalá tvorba směsi způsobeno zakarbonovanou vstřik.tryskou

14 Vliv parametrů motorové nafty na provoz motoru
Polycyklické aromatické uhlovodíky – z hlediska životního prostředí, omezován jejich obsah, zdrojem PAH v emisích Popel – ukazatelem množství nespalitelných minerálních látek obsažených v naftě, látky tvoří úsady kolem vstřik.trysek a ve spalovacím prostoru Viskozita – udává míru tekutosti nafty, normou dané rozmezí 2 až 4,5 mm2/s při 40 °C. Nízká viskozita = NM neulpívá na pohyblivých součástech palivového systému – zvýšení opotřebení, hrozí zadření, však pozitivní vliv na vznik aerosolu při vstřikování nafty do spalovacího prostoru Vysoká viskozita = zhoršení čerpatelnosti NM a zhoršený průchod filtry, tvorba karbonu - na válci se nevytvoří dostatečně jemný aerosol. MEZNÍ VISKOZITA: při níž čerpadlo nestačí dodávat dostatek paliva – pokles výkonu, je dána konstrukcí vstřikovacího čerpadla

15 Vliv parametrů motorové nafty na provoz motoru
Oxidační stabilita odolnost nafty X chemickým změnám doprovázeným tvorbou úsad při dlouhodobém skladování a vystavení dlouhodobým teplotám vzorek při ZK vystaven po určitou dobu za zvýšené teploty působení kyslíku, měří se množství pevných nerozpustných oxidačních produktů vytvořených během zkoušky – max. 25 mg/kg vzorku. Mazivost -nutná k zabezpečení bezchybné funkce palivových čerpadel a vstřikovačů -závislá na obsahu síry v NM (aditivace) -upravená NM má často lepší mazivost než původní se sírou -norma předepisuje min. mazivost nafty prostřednictvím průměru otěrové plochy, čím má nafta lepší mazivost, tím menší otěrová plocha vzniká

16 ČSN EN 590 Vliv parametrů motorové nafty na provoz motoru
zákon č. 311/2006 Sb. o pohonných hmotách příloha č. 1 prováděcí vyhlášky č. 229/2004 Sb. stanoví požadavky na pohonné hmoty pro provoz vozidel na pozemních komunikacích a způsob sledování a monitorování jejich jakosti. Povinné přimíchávání: od – 2 % (2 % - 5 %) od – 4,5 %

17 Vliv parametrů motorové nafty na provoz motoru
Aditivace NM používány od 20tých let, úkolem zlepšit vlastnosti paliv v některých případech se zlepšení dosahuje s menšími náklady než technologickými procesy, někdy technologický proces nestačí, nebo není k dispozici – použití přísady = jediná možnost jak zlepšit vlastnost paliva aditiva dodávána v drobném balení – směs několika přísad, na obalu uvedeno, o které vlastnosti se jedná normy pro paliva povolují, nebo i doporučují, výjimečně požadují přidávání (např. existuje-li riziko oddělení vody – antikorozní přísada) chem. složení aditiv – žádná přísada ani přípravek nesmí obsahovat kovy (kromě jediné dočasné výjimky, kterou tvoří přípravky typu AVSRA – obsahující organickou sloučeninu K dobře rozpustnou v benzinu)

18 Vliv parametrů motorové nafty na provoz motoru
Aditivace u výrobce - Modifikátory struktury parafínů, které pomáhají dosáhnout nízkoteplotních vlastností. - Antioxidanty a přípravky potlačující tvorbu úsad při skladování. - Přísady pro zlepšení mazivosti. - Z bezpečnostních důvodů se přidává přísada pro zlepšení vodivosti, kterou se předchází vzniku elektrostatického výboje. - Možné je použití přísady zvyšující cetanové číslo. Aditivace v distribuční etapě Většina značkových firem nabízí paliva v nadstandartní kvalitě. Firmy používají své vlastní směsi přísad a jimi upravená paliva prodávají pod svou obchodní značkou. Většinou rozlišují aditiva pro paliva zimní a letní.

19 Vliv parametrů motorové nafty na provoz motoru
Individuální aditivace Přísady pro individuální aditivaci jsou v prodeji na čerpacích stanicích. Uživatel si je nadávkuje do nádrže před tankováním paliva. Přehled typů aditiv přidávaných do motorové nafty Antioxidanty a přípravky potlačující tvorbu úsad při skladování. Podstatné zejména u MEŘO a směsné nafty. Antistatické přísady zlepšují vodivost,tím se předchází vzniku elektrostatického výboje a případné explozi. Statická elektřina může vznikat při pohybu proudu paliva při tankování. Baktericidní přísady se používají pro zahubení mikroorganizmů rozkládajících palivo. Deemulgátory se používají k rozptýlení volné vody v naftě. Detergentní přísady zmenšující rizika zanášení vstřikovacích trysek. Některé nejsou kompatibilní s MEŘO a vytvářejí nežádoucí sraženiny.

20 Vliv parametrů motorové nafty na provoz motoru
Mazivostní přísady svým působením nahrazují síru odstraněnou z motorové nafty. Protikorozní přísady jsou potřebné zejména k ochraně přesně vyrobených ploch vstřikovací soustavy. Přísady proti pěnění nafty usnadňují její čerpání. Přísady zvyšující cetanové číslo. Modifikátory krystalické struktury parafinů zlepšují nízkoteplotní vlastnosti nafty.