Projekt: ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ Téma: 2.10. Obor: Autokarosář Ročník: 2. Provozní kapaliny Zpracoval(a): Bc. Petr Ondrůšek, Ing. Richard Hasík Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010
Obsah 1. Provozní kapaliny...3 1. 1 palivo...3 1. 1. 1 Benzin...3 1. 1. 2 Nafta...3 1. 1. 3 LPG...3 1. 1. 4 CNG...3 1. 2 Motorové oleje...4 1. 3 Převodové oleje...7 1. 4 Kapaliny pro tlumiče motocyklů...8 1. 5 Olej pro servořízení a automatické převodovky...8 1. 6 Chladící kapalina...8 1. 7 Brzdová kapalina...9 1. 8 Speciální provozní kapaliny...10 Použitá literatura...11
1. PROVOZNÍ KAPALINY Pokud mluvíme o provozních kapalinách, je zřejmé, že se jedná o kapaliny potřebné pro provoz automobilu. Tyto kapaliny zajišťují nejrůznější úkoly (např. přenos energie, odvod tepla atd...) 1. 1 PALIVO 1. 1. 1 BENZIN Kvalita benzinu je určena českou normou ČSN EN 228. Benzin nám charakterizuje jeho oktanové číslo, které vyjadřuje odolnost paliva proti samozápalu (projevuje se klepáním). Oktanové číslo paliva vyjadřuje procentuální obsah izooktanu ve směsi s n-heptanem, která je proti samozápalu stejně odolná jako zkoumané palivo (čistý n-heptan má definicí určeno oktanové číslo 0, čistý izooktan má určeno oktanové číslo 100). Čistý benzín má velmi nízké oktanové číslo. Proto se do něj přidávají přísady, které jej zvyšují. V minulosti byly nejužívanější sloučeniny olova. Litr benzínu pak obsahoval několik desetin gramu olova, které je ovšem toxické. Dnes jsou proto příměsi na bázi olova zakázány. Jako antidetonátory se používají např. organokovové sloučeniny manganu, aromatické aminy. Oktanová čísla některých paliv. - Automobilový benzin: 87 98, dnes obvykle nejméně 95 (v Evropě) nebo 87 (v USA). V Americe ale udávají oktanové číslo jako aritmetický průměr okt. čísel získaných výzkumnou a motorovou metodou. - Letecký benzin: cca 87 107 - Závodní benzin: cca 95 130 - Benzín používaný ve Formuli 1: 95 102 (stanoveno pravidly) - LPG cca 110 1. 1. 2 NAFTA Kvalita nafty je určena českou normou ČSN EN 590 a povinné dodržování požadavků těchto norem stanoví právní předpis vyhláška č. 229/2004 Sb. Z hlediska její vznětové charakteristiky její kvalitu určuje cetanové číslo CČ nebo CN. U nejmodernějších motorů se požadované hodnoty pohybují mezi 50 až 60. V budoucnosti se však budou tyto hodnoty postupně zvyšovat, zejména s ohledem na velikost emisí, přestože dalším zvyšováním CČ se již výkony motoru příliš nezvyšují. 1. 1. 3 LPG (Liquefied Petroleum Gas) neboli zkapalněný ropný plyn je směs uhlovodíkových plynů používaná jako palivo do spalovacích spotřebičů a vozidel. Je to novodobější označení pro směs topného plynu, známou jako propan-butan. Používá se jako palivo pro zážehové motory. Protože narušuje přírodní pryž, musí být všechna těsnění vyrobena ze syntetických látek. 1. 1. 4 CNG (Compressed Natural Gas) je stlačený zemní plyn. Je používán jako palivo pro pohon motorových vozidel a je považován za relativně čistější alternativu k benzinu a motorové naftě. Nevýhodou CNG je zmenšení zavazadlového prostoru a v současné době velmi řídká síť čerpacích stanic.
Dnešní moderní systémy jsou velmi náchylné na kvalitu paliva nekvalitní palivo dokáže výrazně poškodit vstřikovací systém motoru, následně i některé části motoru. Škody způsobené nekvalitním palivem se velmi těžce prokazují. Proto doufejme, že se v budoucnu bude kvalita paliva jen zlepšovat. 1. 2 MOTOROVÉ OLEJE Motorový olej je bezesporu technologicky nejsložitější olejářský výrobek, jehož vlastnosti jsou dány řadou mnohdy protichůdných technických požadavků a parametrů. Pro ilustraci lze uvést několik oblastí, které vyjadřují požadavky, jež výrobci motorů kladou na motorový olej. Oblast tření a opotřebení: snížení spotřeby paliva, odolnost olejového filmu proti protržení, žádná povrchová poškození (pitting), uchování honovacích stop, určité reakční teploty přísad, přilnavost k třecím plochám, tepelná stabilita. Oblast teploty a viskozity: odolnost proti oxidaci, stanovený pokles viskozity za vysoké teploty, viskozita, protočení motoru, čerpatelnost, tekutost za nízkých teplot, co možná nejmenší závislost viskozity na teplotě, mechanická stabilita ve střihu. Oblast čistoty žádné zbytky: disperzní schopnosti, detergentní účinky, žádné uvolňování pístních kroužků žádné zapékání pístních kroužků, zabránění vzniku horkých kalů, zabránění vzniku studených kalů, odolnost vůči vodě, žádné usazeniny na ventilech, žádná tvorba usazenin ve spalovacím prostoru, žádné samozápaly. Oblast dalších důležitých fyzikálních a chemických vlastností: ochrana před korozí, neutralizační vlastnosti, tepelná a oxidační stabilita, snášenlivost s neželeznými kovy a laky, snášenlivost s elastomerovým těsněním, potlačení pěnivosti, dobrá odlučivost vzduchu, těsnicí schopnost, nízká těkavost, dobrá tepelná vodivost chladicí účinnost.
Oblast aplikace: záběhové vlastnosti, mísitelnost a snášenlivost s ostatními motorovými oleji, záběhové vlastnosti, dlouhé výměnné intervaly, použitelnost v různých typech motorů, trvale stejná kvalita, žádné pachové zatížení, žádné negativní vlivy na zdraví a životní prostředí. Z uvedeného vyplývá, že nároky na výrobu olejů jsou velmi vysoké s ohledem na splnění výše uvedených požadavků. Pro konečného spotřebitele jsou ovšem nejdůležitější dva parametry, a to jsou vizkozitní a výkonová kategorie. Vizkozita oleje (neboli míra vnitřního tření) - základní veličina charakterizující olej. Je mírou vnitřního tření, vyjadřuje odpor, kterým tekutina působí proti silám snažícím se posunout její nejmenší částice. Je mírou odolnosti tekutiny vůči tečení. Základní jednotka kinematické viskozity je mm2.s-1 (dříve cst centistokes). Viskozita je velmi závislá na změně teploty, závislost viskozity na teplotě je dána viskozitním indexem VI. Pro běžné označení viskozitních vlastností motorového oleje se používá výhradně klasifikace SAE (Society of Automotive Engineers, USA). Tato norma používá pro klasifikaci olejů 6 zimních tříd označených číslem a písmenem"w"(z angl. Winter) a 5 letních tříd označených číslem. Číslo je bezrozměrné a nevyjadřuje vztah k žádné fyzikální veličině. Přesto je jistou analogií k viskozitě. Zimní třídy*: OW, 5W, Letní třídy*: 20, 30, 40, 50 a 60 10W, 15W, 20W a 25W Zimní označení vymezuje tzv. "startovatelnost" motoru při nízkých teplotách. Obecně platí, že čím nižší je číslo zimní třídy, tím nižší může být teplota okolí při zachování tekutosti oleje dostatečné pro snadné spuštění motoru, tzn. olej není příliš viskózní ("hustý"). Oleje OW umožňují bezproblémové startování motoru i při teplotách pod -50 C, oleje 5W při teplotách okolo -40 C atd. (platí pouze orientačně, tento údaj závisí do značné míry také na typu a velikosti motoru) Letní označení garantuje dostatečnou viskozitu oleje za vysokých letních teplot. Obecně platí, že čím vyšší je číslo letní třídy, tím vyšší může být teplota okolí při zabezpečení dostatečného mazání motoru, tzn. olej není příliš nízkoviskózní, což by zapříčinilo trhání mazacího filmu. V praxi se ukázalo, že pro evropské klimatické podmínky jsou třídy 40, resp. 50 plně dostačující, oleje třídy 60 mohou zapříčinit mírné snížení výkonu motoru. V současné době se prakticky výhradně používají tzv. vícestupňové ("multigrade") motorové oleje, které umožňují celoroční bezpečné mazání motoru za rozmanitých klimatických podmínek. Označují se kombinací zimní a letní třídy, typické jsou např.: OW-40, 5W-40 nebo 5W- 50, 10W-40 a 15W-40. Výběr vizkozity ovlivňují vlivy: - teploty, - zatížení, - rychlosti pohybujících se částí.
Obr.1 Doporučené viskozitní třídy SAE motorových olejů podle vnějších teplot ( C) Výkonnostní třídy olejů Pro každý olej stanoví výrobce oblast, ve které je vhodné olej používat. Oblast použití oleje je závislá především na jeho chemickém složení (složení základových olejů, obsahu aditiv) a z něj plynoucích fyzikálních vlastnostech. Proto hovoříme o motorových, převodových, hydraulických, potravinářských a dalších olejích. Kromě toho, že se olej řadí do jedné (nebo i více) výše zmíněných skupin, může mu být přidělena tzv. výkonnostní třída. Výkonností třída určuje, jaké zatížení je olej schopen snášet, aniž by výrazným způsobem došlo ke zhoršení jeho funkce. Motorové a převodové oleje do motorových vozidel jsou rozděleny do výkonnostních tříd dle evropské normy ACEA (Association des Constructeurs Européens d' Automobiles) viz PŘÍLOHA 1 nebo americké normy API (American Petroleum Institut). Výrobci automobilů požadují, aby olej použitý pro mazání motoru nebo převodů vyhovoval určité výkonností třídě definované v mezinárodních normě ACEA/API nebo výkonností třídě, kterou si výrobce sám definuje (podnikové normě výrobce, např. podniková norma VW 502 00 odpovídá přibližně mezinárodní normě ACEA E3). Obr.2 Motorové oleje
1. 3 PŘEVODOVÉ OLEJE U převodových olejů není situace tak složitá jako u olejů motorových, musejí však splňovat rovněž celou řadu požadavků výrobců, např.: minimální opotřebení převodovky, úspora paliva, výborné nízkoteplotní vlastnosti, dlouhodobá (celoživotní) náplň převodovky, snadné řazení, nízká hlučnost, univerzálnost použití, výborné antikorozní vlastnosti, nízká pěnivost, snášenlivost s těsnicími materiály. Pro výběr optimálního převodového oleje z hlediska konečného uživatele jsou rovněž postačující dvě základní specifikace. Viskozitní SAE a výkonová podle API GL. Obr.4. Převodový olej Aditiva přísady do olejů, jsou chemické přísady, které zlepšují vlastnosti olejů a plastických maziv. Druhy aditiv a jejich množství se liší podle způsobu užití maziva. Obsah aditiv v mazivu se pohybuje v rozsahu od 1 do 25 %. Druhy a množství aditiv stanovují výrobci na základě norem a praktických zkoušek.
1. 4 KAPALINY PRO TLUMIČE MOTOCYKLŮ Podobné kapaliny jsou použity i u automobilů, jsou nevyměnitelné. Jakou musí zajišťovat funkci? Poskytovat hladké, předvídatelné a opakovatelné tlumení při stlačování i roztahování. Předcházet korozi. Minimalizovat opotřebení pohyblivých částí. Udržovat dobrý stav těsnění. Vyloučit "lepení" nebo trhavý pohyb. Tlumičové kapaliny se dají doladit individuálně k osobnosti (citu, schopnostem zžití se člověka a stroje) každého řidiče. Změnou viskozity (mícháním jednotlivých stupňů) použité tlumičové kapaliny může jezdec jemně doladit podvozek, aby dal stroji určité vlastnosti ovládání, které vyhovují jeho fyzickým vlastnostem, rychlosti a stylu jízdy. Takové faktory, jako okolní teploty, tvrdá nebo měkká dráha a dokonce i geometrie jeho nerovností, zohledňují nejlepší závodní týmy při výběru vhodného stupně tlumičové kapaliny. 1. 5 OLEJ PRO SERVOŘÍZENÍ A AUTOMATICKÉ PŘEVODOVKY Tyto oleje patří do skupiny speciálních olejů podobných olejům hydraulickým. Jsou aditivovány, aby vyhovovaly pro dané zatížení u automatických převodovek. K přednostem patří vysoká odolnost vůči oxidaci, nízká pěnivost, stabilní hodnota třecího odporu a dobrá tekutost za nízkých teplot. Oleje v servořízení jsou trvalými náplněmi, při opravách se vždy nalévá nový olej. Oleje v automatických převodovkách mají výměnu předepsánu výrobcem. Obvykle to bývá interval 60000 90000 km. 1. 6 CHLADÍCÍ KAPALINA Jsou speciální koncentrované chladicí kapaliny na bázi ethylenglykolu s inhibitory koroze. Na chladicí kapalinu jsou kladeny tyto požadavky: zabezpečit tekutost kapaliny v chladicím systému za nízkých teplot pod bodem mrazu, ochránit okolní součásti proti korozi, nenarušovat pryžová a ostatní těsnění, musí být nepěnivá. Pro naše zimní podmínky se připravuje nemrznoucí směs s bodem tuhnutí kolem -25 C. Chladicí kapaliny jsou od sebe barevně rozlišené, používá se: -modrá (G11) -zelená (G48) -červená (G12) -žlutá Vzájemně se nesmí míchat. Pokud omylem dojde k jejich smíchání, nutno všechnu ze systému vypustit, propláchnout a naplnit novou. Podle barvy se určuje i doba použitelnosti chladicí kapaliny, která je u modré a zelené 3 roky a u červené 5 let. S použitou chladicí kapalinou je nutné zacházet podle zákona o odpadech. Je zakázáno ji vylévat koncentrovanou i ředěnou do půdy, vodních zdrojů i toků nebo do kanalizace.
Obr.5. Chladící kapalina 1. 7 BRZDOVÁ KAPALINA Požadavky na brzdovou kapalinu: nestlačitelnost, tepelná odolnost, chemická stálost, nesmí naleptávat pryžová těsnění, chránit součásti proti korozi. Brzdovou kapalinu charakterizuje mezinárodní norma DOT. Dnes se běžně používají brzdové kapaliny s označením DOT 3 (bod varu 205 C) a DOT 4 (bod varu 265 C), pro vysoce namáhané brzdové systémy se požívají kapaliny s označením DOT 5 a DOT 5.1. U některých vozidel je brzdová kapalina také pracovním médiem pro ovládání spojky. Výměna brzdové kapaliny: Provádí tak často podle toho, jakou normu kapalina splňuje. Pro DOT 3 je to každý rok. DOT 4 jednou za dva roky. DOT 5 a 5.1 jednou za tři roky. Výměna kapaliny u moderních brzdových systémů se provádí odsáváním kapaliny.
Obr.6. Brzdová kapalina 1. 8 SPECIÁLNÍ PROVOZNÍ KAPALINY Mezi speciální provozní kapaliny patří aditiva pro snižování emisí dieselových motorů používané u systému vstřikování comonrail. Nově používaný systém s použitím močoviny AdBlue Co je to AdBlue? - čirá, bezbarvá, netoxická, pro manipulaci snadná chemikálie, - 32,5% vodný roztok močoviny, - vyrábí se průmyslovou syntézou amoniaku a oxidu uhelnatého, - má silně korozivní vlastnosti (nesmí přijít do kontaktu s barevnými kovy, některými plasty atd.). bod tuhnutí je -11,5 C (nutnost vyhřívání skladovacích nádrží v zimním období).
POUŽITÁ LITERATURA ETZOLD, H. R. Jak na to? Internetové zdroje www.oleje.cz