Направления и перспективы развития химмотологии топлива, масел и смазок

Аннотация: В работе представлены данные о химмотологии как прикладной науке. Рассматривается современное развитие химмотологии и параметры качества современных горюче-смазочных материалов. Рассмотрена перспектива развития эксплуатационных характеристик горюче-смазочных материалов.
Ключевые слова: транспортные средства, топливо, эксплуатация, химмотология, моторные масла, присадки.
DIRECTIONS AND PROSPECTS OF DEVELOPMENT OF CHEMOLOGY OF FUEL, OILS AND LUBRICANTS
Abstrakt:The paper presents data on chemmotology as an applied science. Modern development of chemology and qualitative parameters of modern petrol, oil and lubricants are considered. Perspective of development of operating characteristics of petrol, oil and lubricants is considered.
Keywords: vehicles, fuel, operation, chemmotology, motor oils, additives.
В течение последних 40 лет, в нашей стране широко развивается наука о свойствах и использовании топлив и масел в двигателях, она называется химмотология.
Химмотология изучает качество и эффективность применения топлив, смазочных материалов и технических жидкостей [1]. Химмотология как самостоятельная наука сочетает в себе совокупность прикладных знаний, она стала формироваться в нашей стране в послевоенные годы в связи с быстрым ростом парка автомобилей, тракторов, развитием авиации, ракетостроения и других областей техники [2]. Схема химмотологического взаимодействия в системе представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 –Схема химмотологического взаимодействия в системе [2]
Развитие науки химмотологии происходило поэтапно, задачи, ею решаемые, возникали практически одновременно с созданием первых транспортных средств работающих на топливе [3].
На территории Российской Федерации в настоящее время эксплуатируется около 40 млн. единиц автомобильной техники, в том числе вместе c двигателями внутреннего сгорания [3]. Современные двигатели внутреннего сгорания транспортных средств являются основным источником загрязнения атмосферного воздуха, при повышенном расходе топлива.
Требования к эксплуатационным параметрам топлива для двигателей внутреннего сгорания с условием воспламенения искры подразделяются на четыре группы [4].
Первая группа требований к эксплуатационным параметрам топлива характеризуется тем, что свойства топлив должны обеспечивать получение однородной топливовоздушной смеси характерного состава при любых температурных условиях работы автомобиля. Эти требования характеризуют такие параметры качества топлива как испаряемость, элементарный состав, плотность, вязкость, скорость диффузии паров, теплота испарения, содержание смол и теплоемкость [4].
Топливо в условиях работы оптимальных значений показателей должно обеспечивать экономичную работу автомобильного двигателя, так же хорошие условия пуска при различных параметрах температуры, быстрого прогрева и минимального износа цилиндропоршневой группы, так же работу карбюратора без обледенения [5].
Вторая группа характеризуется тем, что должно происходить нормальное сгорание топливовоздушной смеси на всех режимах работы двигателя с максимальными мощностями и экономическими показателями. Эти требования регламентируют такие качества топлива как теплота сгорания, углеводородный состав, стойкость к детонации [6].
Третья группа характеризуется тем, что не должно возникать трудностей при транспортировке, хранении и подаче топлива по системе питания в двигатель внутреннего сгорания. Это регламентирует такие эксплуатационные параметры как стабильность при хранении, содержании коррозионно-агрессивных соединений, температура застывания, изменение вязкости, содержание механических примесей.
Четвертая группа характеризуется тем, что топливо должно отвечать параметрам не токсичности [7].
Резкое возрастание себестоимости добычи сырья и цен на нефть, ухудшение ее качества, ужесточение норм защиты окружающей среды потребовали поиска более рационального и экономичного применения горюче-смазочных материалов. Проблемы оптимального качества и эффективного применения стали приобретать межотраслевой характер [8].
Более четко ставятся такие приоритетные задачи в области химмотологии как: описание, объяснение и предсказание явлений и процессов, происходящих при производстве и применении горюче-смазочных материалов [8].
В настоящее время химмотология топлива, смазок и масел имеет перспективное развитие, на основе технологического регулирования качества горюче-смазочных материалов лежат коллоидно-химические представления о структуре нефтепродуктов как о сложных дисперсных системах со своими специфическими объемными и поверхностными свойствами, физическими и химическими явлениями, протекающими в них при производстве и использовании.
Перспективы развития химмотологии также определяются такими причинами как: ухудшение качества нефти, использование альтернативных сырьевых источников, развитие инновационного машиностроения, появление новых видов техники, что выдвигает дополнительные требования к качеству топлив и смазочных материалов, такие как расширение температурного диапазона работы, скоростного и нагрузочного

. Происходит улучшение качества горюче-смазочных материалов и их постоянное совершенствование [8].
Важно отметить, что производство высококачественных горюче-смазочных материалов способствует: [9].
- сохранению объемов производства и соответственно капиталовложениям в нефтеперерабатывающую, химическую и другие отрасли промышленности;
- снижению расхода топлив;
- уменьшению расхода смазочных материалов;
- сокращению ассортимента товарных нефтепродуктов;
- уменьшению вредного воздействия на окружающую среду;
- повышению надежности, долговечности и экономичности эксплуатации автотранспортной техники.
Все это и является основными целями и задачами, которые решают химмотологи, участвующие в производстве горюче-смазочных материалов и их применение в реальных условиях эксплуатации техники [10].
Химмотологические исследования проводятся в настоящее время ФАУ «25 ГосНИИ химмотологии Минобороны России», они оценивают возможность использования термопластичных полиуретанов зарубежного производства в конструкции передвижных эластичных резервуаров для хранения нефтепродуктов с условием сохранения их эксплуатационных свойств [10].
Перспективные исследования в области химмотологии так же проводит академия транспорта РФ, они разрабатывают программы и научно-исследовательские разработки, направленные на уменьшение износа на транспорте и экономии всех видов ресурсов.
Новые задачи химмотологии на ближайшие годы связаны с углублением переработки нефти, получением синтетических топлив и повышением качества горюче-смазочных материалов [10].
Решение поставленных задач должно способствовать сокращению расхода топлив и масел, повышению надежности эксплуатации тепловых двигателей на альтернативных и нефтяных топливах, включающих компоненты вторичных процессов.
В настоящий период химмотологическая оценка топлив и смазочных материалов, характеризуется ускоренным определением качества моторных масел, которые обеспечивают возможность соотнесения полученных результатов, непосредственно с состоянием отдельных узлов и деталей двигателей внутреннего сгорания, в форме конкретного описания с последующим представлением на основании рекомендаций и предложений.
Так же исследования в области перспективы химмотологии топлива масел и смазок проводит Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина». Дизелизация автомобильного транспортного парка требует увеличения ресурсов дизельного топлива, что достигается расширением фракционного состава товарных топлив и использованием при их производстве продуктов вторичной переработки нефти [11].
Утяжеление дизельного топлива за счет высококипящих фракций позволяет увеличить ресурсы этого топлива на 5-8 %. Данный аспект возможен за счет вовлечения легких фракций. Такое топливо, выкипает в пределах 60-400 °С, и позволяет увеличить выработку дизельного топлива на 30 % [11].
При проведении исследовании рассматриваются такие показатели работы топлива с помощью которых, можно определить стратегию топливо подготовки, за счет использования специальных присадок которые обеспечивают высокий эффект использования топлива при минимальном загрязнении окружающей среды.
Большую актуальность приобретают перспективные исследования в области химмотологии смазочных масел, в настоящее время смазочные масла используются практически во всех областях, где работает автомобильная техника.
Смазочные масла, характеризуются тем, что выполняют такие функции как снижение коэффициента трения между трущимися поверхностями, снижение интенсивности изнашивания, активная защита металла от коррозии, снижение температурного воздействия на трущиеся детали [12].
Требования к моторному маслу в настоящее время ужесточаются. Моторное масло должно обеспечивать чистоту, работу агрегатов, надежность, топливную экономичность и энергоэффективность.
Чудиновских А.Л. с коллегами [6] разработал научные основы повышения эффективности химмотологической оценки моторных масел, реализуемые в регламентированных требованиях к лабораторным методам, направленным на обеспечение надежности определения состояния масла и имитирующего его поведение в двигателе внутреннего сгорания с обоснованием принципов совершенствования методологии химмотологии моторных масел.
В Российском Государственном Университете нефти и газа (НИУ) имени И.М