1667

ностью, чем нафтеновые кислоты, тем более часть их растворима в воде.

Для снижения коррозионной активности топлива подвергают очистке. Антиокислительные присадки предотвращают окисление углеводородов и сернистых соединений.

Действие этих присадок различно:

ингибиторы хемосорбционного действия, химически взаимодействуя присадками металла, образуют на его поверхности защитную плёнку;

ингибиторы адсорбционного действия образуют на поверхности металла защитную плёнку вследствие адсорбции полярных групп поверхностно-активных веществ;

ингибиторы нейтрализующего действия нейтрализуют ки- слотно-агрессивные продукты.

Добавка азотосодержащих присадок к топливам уменьшает газовую коррозию выпускного тракта.

Микроорганизмы в результате своей жизнедеятельности образуют кислые коррозионно-активные вещества в виде коричневочёрной слизи, скапливающейся на границе раздела двух фаз «топли- во–вода» – на дне резервуара, топливного бака, на стенках трубопроводов. Эти продукты жизнедеятельности микроорганизмов не только разрушают защитные покрытия металлов, но и вызывают разложение антикоррозионных присадок. Для борьбы с микроорганизмами применяют бактерицидные присадки.

Углеводороды являются растворителями многих неметаллических материалов, из которых изготавливают детали топливных систем двигателя. Особенно высокая растворяющая способность у ароматических углеводородов, входящих в состав топлив, – до 50 %. Неметаллические материалы набухают, из них вымываются присадки и ингредиенты. Это приводит к преждевременному выходу из строя прокладок, герметиков, сальников, шлангов и т.д.

Защитная способность

Даже после очистки топлив после практически полного удаления коррозионно-активных компонентов коррозия металлов не только не уменьшилась, но в ряде случаев даже увеличилась. Коррозионная активность топлив действительно уменьшилась, но серо- и кислородосодержащие соединения, являясь поверхностно-активными вещест-

80

вами, способны образовывать на поверхности металлов плёнки, предотвращающие электрохимическую коррозию в присутствии воды. Это свойство получило название защитной способности.

Коррозионная активность и защитная способность проявляются одновременно, что учитывается при разработке антикоррозионных и защитных присадок.

Противоизносные свойства

В автомобильных двигателях внутреннего сгорания детали топливоподающей аппаратуры смазываются самим топливом. Создавать дополнительную масляную систему для смазки элементов топливной системы сложно, так как смазочное масло применять здесь невозможно.

Интенсивность износа трущихся деталей системы питания двигателя при контакте с топливом зависит от конструктивных (контактирующие металлы и их сплавы, чистота обработка поверхности, величина и характер нагрузок) и эксплуатационных (температурный режим работы деталей, степень нагрева топлива) факторов.

Степень загрязнённости топлива механическими примесями влияет на интенсивность износа, но является величиной переменной и зависит от системы фильтрования, поэтому в понятие противоизносных свойств топлива не включается.

Противоизносные свойства топлив зависят от вязкости и её температурных изменений, от наличия в топливе поверхностно-активных веществ. Смазывающие свойства топлив значительно хуже, чем у масел. И вязкость, и содержание поверхностно-активных веществ в топливе значительно меньше, чем в масле. С увеличением пределов выкипания топлива увеличивается его вязкость и содержание поверхно- стно-активных веществ и, следовательно, противоизносные свойства.

На поверхности трущихся пар при контакте с топливом образуется граничный слой, выполняющий роль смазочной плёнки. Образование этой плёнки связано с активностью поверхностного слоя металла, притягивающего серо-, кислородо- и азотосодержащие соединения и создающего на поверхности смазочную плёнку. Наилучшими противоизносными свойствами обладают кислородные соединения.

Образование смазочной плёнки на поверхности трущихся деталей связано не только с адсорбцией (физическим взаимодействием), но и с хемосорбцией (химическим взаимодействием). Хемосорбцион-

81

ная плёнка более прочная, чем адсорбционная, поэтому её стараются создать в самых нагруженных узлах.

После очистки из топлива удаляются гетероорганические соединения и ухудшаются противоизносные свойства, поэтому в товарное топливо добавляют противоизносные присадки.

Противоизносные свойства топлив ухудшаются в присутствии механических примесей, так как они разрушают плёнку и вызывают абразивный износ.

Охлаждающая способность

Расход топлива в двигателях большой, что позволяет отвести значительное количество тепла от объекта и одновременно нагреть топливо, что улучшает его испаряемость перед сгоранием.

Для эффективности использования топлива в качестве охлаждающей жидкости оно должно отвечать определённым требованиям:

Температура начала кипения должна быть выше возможного нагрева топлива при выходе из теплообменника. Закипание топлива может нарушить работу системы питания двигателя.

Топливо должно обладать высокой термической стабильностью и не окисляться при температурах в теплообменнике.

Топливо должно иметь высокую теплоёмкость.

У топлива должна быть высокая теплопроводность, обуславливающая скорость протекания процесса теплоотдачи. Наибольшей теплоёмкостью обладают алканы нормального строения (неразветвлённые парафины). При увеличении разветвлённости у изомеров теплоёмкость всех углеводородов падает.

Некоторые эксплуатационные свойства дизельных топлив

Рабочий процесс в дизельных двигателях принципиально иной, чем в бензиновых: топливо смешивается с воздухом непосредственно в камере сгорания и отсутствует принудительное воспламенение рабочей смеси. Отсюда и специфические требования к качеству дизельного топлива. В цилиндрах дизеля сжимается не рабочая топливовоздушная смесь, а воздух. В сжатый до 3…7 МПа и нагретый за счёт высокого давления (до 500…800 0С) воздух под высоким давлением через форсунку впрыскивается топливо. Оно испаряется, нагревается до

82

температуры воспламенения, перемешивается с горячим воздухом и самовоспламеняется.

Для обеспечения полного и качественного сгорания топлива оно должно обладать:

хорошей прокачиваемостью для бесперебойной работы

ТНВД;

тонким распылом и хорошим смесеобразованием;

отсутствием: нагарообразования на клапанах, кольцах, поршнях; зависания иглы; закоксовывания форсунки;

отсутствием коррозионного воздействия на резервуары, топливопроводы;

химической стабильностью.

Низкотемпературные свойства. При понижении температуры в дизельном топливе появляются разрозненные кристаллы парафинов, которые оседают на фильтрах и ухудшают подачу топлива в цилиндры.

Показатели, характеризующие начало кристаллизации и потерю подвижности топлива, стандартизованы. К ним относятся:

температура помутнения, при которой топливо теряет прозрачность из-за начавших выпадать кристаллов парафинов;

температура застывания, при которой дизельное топливо теряет подвижность из-за образования кристаллической решётки из вы-

павших парафинов. Определяют её в стандартном приборе, наклонённом под углом в 450 в течение 1 мин.

Нормальная работа двигателя возможна в условиях, когда температура окружающего воздуха на 5…10 0С выше температуры застывания.

Вязкостные свойства. Понижение или повышение вязкости

(для топлив различных марок вязкость изменяется в пределах 1,8…6,0 мм2/с) приводит к нарушению работы топливоподающей аппаратуры,

атакже процессов смесеобразования и сгорания.

Загустевание топлива приводит к повышению сопротивления подачи топлива и к нарушению нормальной работы двигателя. Крупные капли повышенной вязкости испаряются медленнее, частично оседают на днище поршня и стенках цилиндра, что приводит к ухудшению процесса горения, снижению КПД и увеличению нагара.

Испаряемость. Топлива, содержащие высококипящие углеводороды, в условиях камеры сгорания во время рабочего процесса испаряются медленно и неполно. Это затрудняет пуск двигателя, сни-

83

жает его экономичность и увеличивает дымность отработавших газов. С другой стороны, если топливо имеет облегчённый фракционный состав, оно способно испариться быстро и полно. Однако из-за плохой самовоспламеняемости возникают трудности с запуском двигателя, а после прогрева его работа становится жёсткой. Поэтому дизельное топливо должно обладать оптимальной испаряемостью.

Для повышения поверхности испарения топливо тщательно распыляют, что достигается при прохождении его с большой скоростью через сопло форсунки.

Такой показатель, как температура выкипания 50 % фракции, характеризует пусковые качества дизельных топлив, а температура выкипания 96 % фракции указывает на содержание в топливе трудноиспаряющихся фракций, которые ухудшают смесеобразование и вызывают неполное сгорание.

Склонность к образованию отложений. Высокой химической стабильностью отличаются топлива, получаемые при разгонке нефти с низким содержанием сернистых соединений.

Образование нагара и смолистых отложений зависит не только от состояния и режимов работы двигателя, но и от качества топлива. Наибольший вред приносит присутствие в них смолистых веществ. Оказывают влияние также вязкость, углеводородный и фракционный составы.

На процесс нагарообразования оказывают влияние зольность и количество неорганических механических примесей.

Присадки к топливам

В настоящее время присадки к топливам в России приобрели широкое распространение. Раньше их ассортимент был невелик и они использовались исключительно нефтеперерабатывающими заводами для обеспечения требуемых показателей качества топлив. Теперь же к присадкам проявляют интерес и владельцы транспортных средств. При этом преследуется несколько целей. Одних привлекает возможность использовать более дешёвый низкооктановый бензин, улучшив его антидетонационные свойства специальными присадками, других – возможность улучшения потребительских качеств стандартных топлив, например понижение температуры застывания летнего дизельного топлива путём добавки депрессоров. Грамотные потребители используют многофункциональные присадки, улучшающие моющие,

84

защитные и другие свойства топлив. Затраты на присадки окупаются повышением комфортности обслуживания автомобиля, поддержанием оптимальных характеристик рабочих режимов и увеличением ресурса двигателя. Могут использоваться и присадки, улучшающие экологические свойства топлив. К ним относятся многофункциональные присадки и антидымные, антисажевые.

Необходимо отметить, что присадки не предназначены для компенсации недостатков, связанных с низким качеством топлив или плохим техническим состоянием двигателя. Наоборот, чем лучше топливо и двигатель, тем больший эффект может быть получен от присадок.

Внастоящее время в мире выпускается около 1,5 млн т присадок

ктопливам в год. На 95 % это присадки к автомобильным бензинам. В России растёт интерес к присадкам. Например, за 1996 – 1998 гг. допущено присадок больше, чем за предыдущие 15 лет. В 90-е гг. в центре внимания находились модификаторы горения и антидетонаторы.

К топливам добавляют более 30 основных присадок, а композиций этих присадок насчитывается более сотни. Мировой ассортимент присадок насчитывает несколько тысяч товарных марок. В России присадки к топливам стали применяться позже, чем в других странах мира, поэтому их число не так велико, а возможности используются не в полной мере. Ассортимент присадок представлен в табл. 4.

85

Продолжение табл. 4

86

Продолжение табл. 4

87

Продолжение табл. 4

88

Продолжение табл. 4

89