Глава 2 топливные препараты

Характеристики двигателя внутреннего сгорания — мощность, экономичность, надежность, а также экологи­ческие показатели — во многом зависят от свойств при­меняемого топлива. Сейчас это так же актуально, как и на заре автомобилизации. Известен исторический пример, когда купленный большевиками в Великобритании в де­кабре 1920 года для В. И. Ленина самый современный и надежный на тот период автомобиль, Rolls-Royse 40/50 HP, уже в ноябре 1921 года был отправлен назад в Англию на завод в Дерби. Причина состояла в том, что за время короткой эксплуатации автомобиля была полностью за-коксована цилиндропоршневая группа двигателя вслед­ствие применения топлива низкого качества и тяжелых условий эксплуатации.

В настоящее время в России согласно ГОСТ Р 51105-97 от 1 января 1999 года (разработанного с учетом европей­ского стандарта EN 228-1987) производятся автомобильные бензины марок Нормаль-80 (А-76), Регуляр-91 (Аи-92), Премиум-95 (Аи-95) и Супер-98 (Аи-98) — табл. 16, но бо­лее ранний ГОСТ 2084-77 до настоящего времени являет­ся действующим стандартом, и некоторые заводы выпус­кают топливо в соответствии с ним.

В то же время широкомасштабная проверка столич­ных автозаправочных станций, проведенная Департамен­том природопользования и охраны окружающей среды

Таблица 16

Требования к	отечественным автомобильным бензинам
Марка бензина	Детонационная стойкость (октановое число)		Концентрация свинца, г/дмз, не более	Массовая доля серы, %, не более	Объемная доля бензола, %, не более	Содержание метил-третбутилового эфира (МТБЭ), %, объемная доля, не более	Концентрация железа, г/дмз, не более
	Исследо­вательский метод, ед., Нв 1»|©Н©©	Моторный метод, ед., не менее
ГОСТР 51105-97
Нормаль-80 (А-76)	80,0	76,0	0,010	0,05	5,0	15	0,037
Регуляр-91 (Аи-92)	91,0	82,5	0,010	0,05	5,0	15	0,037
Премиум-95 (Аи-95)	95,0	85,0	0,010	0,05	5,0	15	0,037
Супер-98 (Аи-98)	98,0	88,0	0,010	0,05	5,0	15	0,037
ТУ № 38.401-58-171-96 на автомобильные бензины с улучшенными экологическими свойствами
АИ-80ЭК	80,0	76,0	0,010	0,05	3,0	15	0,037
АИ-92ЭК	92,0	83,0	0,010	0,05	3,0	15	0,037
АИ-95ЭК	95,0	.85,0	0,010	0,05	5,0	15	0,037
Аи-98ЭК	98,0	88,0	0,010	0,05	5,0	15	0,037

Москвы, выявила, что до 30% продаваемого на АЗС топлива не соответствуют необходимым требованиям. По некоторым оценкам, разброс октанового числа, опреде­ленного исследовательским методом, по бензинам груп­пы А-80 составляет 3—4 ед., а группы Аи-92 — 1—2 ед.

С другой стороны, содержание смол в отечественных бензинах и в современной России превышает европей­ские требования. В результате в топливной системе и ка­мере сгорания образуется большое количество различных углеводородных и смолистых отложений, приводящих на некоторых режимах к таким параметрическим отказам, как снижение мощностной отдачи двигателя, повышение расхода топлива, смазочных материалов и токсичности выхлопа.

Без специального исследовательского оборудования качество топлива определить невозможно. Следует отме­тить, что ориентировочно октановое число бензина мож­но установить с использованием бытового бензиномера ДИАС. Перед заправкой топлива налейте около 0,5 л в высокую емкость и замерьте его плотность. Ориентиро­вочные значения плотностей бензина различных марок, керосина и дизельного топлива приведены в табл. 17.

Таблица 17

Ориентировочные значения плотности бензина, керосина и дизельного топлива при температуре 20 °С

Вид топлива	Плотность, кг/м3
А-76,А-80	730-748
Аи-93, Аи-95, Аи-98	748-770
Керосин	780-840
Дизтопливо	810-860

При замере следует помнить, что денсиметр не должен касаться стенок емкости, в которой производится замер. Также надо иметь в виду, что за значение плотности при­нимается показание, соответствующие нижнему мениску жидкости на трубке ареометра (рис. 24)

Рис. 24. Определение плотности жидкости по нижнему мениску

Сделанный автором замер плотности бензина марки Аи-95, заправленного на одной из подмосковных АЗС известной российской нефтяной компании, показал зна­чение около 745 кг/м³ (рис. 25), что соответствует бензи­ну марки А-80, но никак не марки Аи-95. При этом цвет

Рис. 25. Замер плотности бензина показал величину около 745 кг/м³

бензина приближался к ярко-желтому, что указывает на наличие в нем октаноповышающих присадок, к тому же не «первой свежести».

По имеющимся данным, топливо в процессе произ­водства, транспортировки, хранения и заправки доста­точно интенсивно загрязняется различными примесями, концентрация которых может достигать 630 г/т. При этом загрязнение топлива механическими примесями проис­ходит уже на нефтезаводах при производстве, а затем — при транспортировке и хранении на нефтебазах и АЗС (табл. 18).

Таблица 18

Накопление загрязнений дизельного топлива в летний период (средняя климатическая зона)

Технологическая операция		Показатели загрязнения дизтоплива
		Содержание загрязнений, %			Количество частиц в 1 мл топлива, шт.
					для частиц размером до 20 мкм	для частиц размером более 20 мкм
Топливная нефтебаза
Хранение в железнодо­рожной цистерне		0,002			6360	810
После слива в резервуар		0,003			8380	730
После выдачи через раздаточный аппарат		0,001			6250 '	700
Автомобильная цистерна
После заправки	0,004		11 700	1020
После транспортиро­вания	0,005		15 380	930
После слива из цистерны	0,0056		16 310	1940
Автозаправочная станция
В резервуаре	0,12		20 690	2420
После заправки через фильтр	0,0025		6920	960
После заправки без фильтра	0,009		14 690	2030

Низкое качество отечественного топлива, особенно дизельного, а также несвоевременность технического обслуживания (смены фильтров) приводит к тому, что с течением времени загрязнений и отложений (особенно на форсунках) накапливается столько, что они приводят к различным проблемам в работе двигателя и последую­щим параметрическим отказам:

5. трудному запуску двигателя, особенно в холодное время года;

6. неустойчивой работе двигателя на малых оборотах коленчатого вала, в том числе на холостом ходу;

7. повышенному расходу топлива;

8. низкой приемистости, наличию провалов и рывков при увеличении нагрузки, недостаточной мощности, раз­ виваемой двигателем;

9. завышенным показателям токсичности (СО, СН) от­ работавших газов;

10. быстрому отказу датчика кислорода (лямбда-зонда) и каталитического нейтрализатора отработавших газов.

Образование отложений и последующего нагара на деталях цилиндропоршневой группы приводят к усугуб­лению накопившихся ранее проблем. В результате значи­тельно повышается расход масла на угар, а также интен­сивность изнашивания трущихся поверхностей деталей цилиндропоршневой группы и направляющих клапанов, что снижает межремонтный ресурс двигателя. Кроме того, наличие большого количества отложений ведет к абразив­ному износу соединений деталей цилиндропоршневой группы и направляющих втулок клапанов, а также к сни­жению межремонтного ресурса работы двигателя.

Основными причинами ухудшения мощностных и эко­номических показателей как для дизельных, так и для бензиновых двигателей являются:

11. неравномерность распределения топливовоздушной смеси по цилиндрам;

12. несвоевременность воспламенения топлива;

неудовлетворительная работа системы топливопо- дачи.

Значительное влияние на эффективность функцио­нирования двигателя, конечно, оказывает качество ис­пользуемого топлива. Например, по данным различных источников, от 25 до 50% отказов у дизельных двигателей связано с перебоями в работе системы питания из-за не­удовлетворительного качества топлива.

Ассортимент присадок к топливу насчитывает более двадцати основных типов, а количество композиций, ис­пользуемых на практике, исчисляется сотнями. Большин­ство из них предназначено для улучшения процессов горения топлива и способствует снижению токсичности продуктов сгорания.

Предельные значения выбросов вредных веществ рег­ламентируются в странах Евросоюза нормативами Euro-1, Euro-2, Euro-З, Euro-4 и Euro-5. Они были введены Евро­пейской экономической комиссией. Так, стандартом Еиго-1, действовавшим с 1992 г., предусматривались выбросы бен­зиновым двигателем оксида углерода (СО) не более 2,72 г на 1 км пути, углеводородов (СН) и оксидов азота (NO_X) — 0,97 г/км. Стандартом Euro-2, введенным с 1996 году, эти показатели ужесточались соответственно до 2,2 и 0,5 г/км. В 2000 году в Европейском союзе вступил в силу стандарт Euro-З, согласно которому у бензиновых двигателей оксид углерода не должен превышать 2,3 г/км, СН — 0,2 г/км и NO_X — 0,15 г/км. У дизельных двигателей к этим пока­зателям добавилось, согласно Euro-З, количество твердых частиц, которое не должно превышать 0,1 г/кВтч, и дым-ность — не более 0,8 м"¹.

С 1 января 2008 года нормы Euro-З введены в России. Они запрещают производство или ввоз на территорию России новых автомобилей, отвечающих требованиям ниже Euro-З, а также подержанных автомобилей, не со­ответствующих этому стандарту на момент производства. С этого же момента все российские автопроизводители должны перейти на производство автомобилей с Euro-З.

В конце февраля 2008 года Правительство России одоб­рило технический регламент, устанавливающий требова ния к бензину и другим видам топлива. Согласно техрег-ламенту, бензин стандарта Еиго-2 может выпускаться в нашей стране до 31 декабря 2008 г., Еиго-3 — до 31 декаб­ря 2009 г., а Еиго-4 — до 31 декабря 2012 года. По Еиго-5 ограничения по срокам производства бензина пока не устанавливаются.

Некоторые европейские производители (в том числе Daimler AG, Iveco S.p.A., Renault Trucks, Volvo Trucks, хи­мический концерн BASF AG, нефтяная компания Total SA) выступили с совместным заявлением об участии в проекте селективной каталитической очистки отработав­ших газов SCR (от англ. Selective Catalytic Reduction). В настоящее время для соответствия нормам стандартов Еиго-4 и Еиго-5 активно внедряется именно технология SCR, хотя для этого потребуется модернизация всей ав­тозаправочной инфраструктуры.

Технология SCR с реагентом AdBlue (рис. 26) идеаль­но сочетает экологические требования и экономичность

Рис. 26. Схема применения технологии SCR с реагентом AdBlue на бензиновом двигателе

Эта технология, уже используемая в пределах всей Евро­пы, имеет ряд преимуществ:

5. она применима с дизельными топливами разного качества;

6. не требует специального обслуживания;

7. рассчитана на весь срок службы автомобиля;

8. никак не сказывается на интервалах между техоб­ служиванием и заменой масла;

9. обеспечивает снижение расхода топлива на 2—5% по сравнению с аналогичными автомобилями, соответст­ вующими стандарту Euro-3;

10. увеличивает дальность пробега автомобиля при усло­ вии, что он оборудован баком для AdBlue соответствую­ щей вместимости.

Реагент AdBlue представляет собой высококачествен­ный стандартизованный раствор мочевины на водной основе, который заправляется в специальный бак и не доставляет никаких дополнительных проблем водителю. Сама технология применения AdBlue проста: реагент ав­томатически подмешивается к горячему потоку отрабо­тавших газов, в котором содержатся токсичные оксиды азота, а катализатор SCR преобразует эту смесь в без­вредный азот и водяной пар.

Реагент AdBlue выпускают ведущие европейские про­изводители карбамида, которые совместно с партнерами по реализации организуют широкую сеть заправочных станций в Европе.

Специалисты российско-американской компании «Ла­боратория триботехнологии» предложили новый ориги­нальный путь снижения эмиссии вредных веществ в от­работавших газах. Полезный эффект достигается за счет использования растворимых в моторном топливе произ­водных мочевины вместе с наноразмерными частицами диоксида церия. Новая технология, получившая название Urea & NanoCatalyst in Fuel, не предусматривает внесения изменений в конструкцию топливной аппаратуры двига­теля и способ заправки топливом на автозаправочных станциях

Фирмой «Лаборатория триботехнологии» разработан специальный препарат FaberOx, представляющий собой дисперсию нанокапсулированного диоксида церия в ор­ганическом растворе производных мочевины, который добавляется непосредственно в топливо любого типа. На основе этих разработок получены и поставлены на рынок автохимии специальные препараты.

Для повышения других показателей качества топлива применяются различные добавки, направленные на по­вышение октанового числа (октан-корректоры) и цета-нового числа (цетан-корректоры), снижение токсичности и дымности отработавших газов, частично — на ослабле­ние коррозионных процессов. Однако их правильное и своевременное применение — это проблема и забота по­требителя.