Перейти к контенту
Купить  руководства по ремонту автомобилей

Автолитература
Автодата
Автоинформ

Электронные книги


Топливо

Библиотека > Новая библия автомобилиста
Топливо

Самое главное в жизни любого мотора – как и живого существа – это правильное, сбалансированное питание. За свою жизнь автомобиль съедает 2–3 тысячи тонн топлива! И качество этой пищи имеет первостепенное значение для долговечности двигателя. Даже несколько литров некачественного бензина или солярки способны если не начисто угробить сердце машины, то уж обеспечить дорогостоящий ремонт – совершенно точно.
Между тем многие водители льют себе в бак все что ни попадя, иногда от безразличия, а иногда и просто из непонимания. Вот им-то и предназначена данная глава: глава о его величестве Топливе. А начнем с бензина.

Бензин
Октановое число
Классифицируются бензины только по двум параметрам – одному из октановых чисел и содержанию свинца. Откуда появилось октановое число? Дабы пролить свет на свойства топлива и их охарактеризовать, химия выделила из своего арсенала два углеводорода.
Гептан – типичный враг и диверсант, поджигатель и подлое существо. По мнению химиков, это стопроцентный детонатор. Гептан коварен, очень хорошо загорается без всяких видимых причин. Горит бестолково, не принося особой пользы. Таким образом, гептан вообще не обладает антидетонационной стойкостью – октановое число равно нулю.
Октан (точнее, изооктан) – это настоящий стахановец. Он мало поддается детонации, горит старательно, долго и горячо. Октановое число равно 100 процентам.
Дальше все просто: чем больше в топливе изооктана, тем выше детонационная стойкость. Отсюда и октановое число: если октановое число бензина равно "91", то это значит, что он детонирует при той же степени сжатия, что и изооктан, на 9 процентов разбавленный гептаном, – и вся наука.
Разумеется, в действительности бензин – это отнюдь не смесь изооктана и гептана, поэтому и ведет себя совсем не так, как эта парочка. Октановое число бензина определяется с помощью измерений. А это такая штука: как измеришь октановое число, такой ответ и получишь. На практике используются два метода измерения детонационной стойкости бензина, зафиксированные в ГОСТе.
Исследовательский метод. Например, АИ-93 или RON-93 – это октановое число, полученное по исследовательскому методу (ГОСТ 8226), поэтому и в названии стоит обозначение: "И", АИ-80 (он же А-76).
Принято считать, что этот метод определяет октановое число при работе двигателя на переходных режимах. В действительности в современных высокофорсированных двигателях все происходит не совсем так, как в тесте, но это, разумеется, еще не повод менять название метода.
Моторный тест. Так вычисляется, например, A-76 и MON-76. Этот метод определяет детонационную стойкость при продолжительной работе в более жестком режиме, чем при исследовательском методе (меньше теплоотвод, больше обороты).

Еще существует октановый индекс – это среднее значение между октановым числом по моторному и исследовательскому тестам.
Теперь практический вопрос: что такое А-92, продаваемый на наших автозаправках?
На самом деле это А-83. Так что, если в паспорте вашего японского джипа написано, что он работает на 89 бензине – не спешите разбавлять наш АИ-92, залейте лучше АИ-98! Как раз MON-89 и получится.
Из-за путаницы с ведомственными ТУ, экспортными обозначениями и ГОСТами буква "И" в "АИ" не всегда появляется перед цифрой, обозначающей октановое число, измеренное по исследовательскому методу. Отсюда и появляются всякие А-92, которых в природе не существует и которые на самом деле АИ.
Степень сжатия
На первый взгляд, тут все понятно: чем выше степень сжатия двигателя и октановое число бензина, тем выше КПД и удельная мощность. Самый простой способ поднять тактико-технические данные моторов – это увеличить степень сжатия за счет качества топлива. Но зато двигатели с низкой степенью сжатия получаются более устойчивыми к изменениям условий эксплуатации и применяемым топливам.
Раньше многие автовладельцы стремились переделать моторы c "93-го" на "76-й", вкладывая под головку блока лишнюю прокладку и тем самым уменьшая степень сжатия. Результат – более дешевый бензин, но и значительно больший его расход. Поэтому экономия оказывалась крохотной, а вот характеристики двигателя сразу падали. Почему?
Как известно, увеличение сжатия газа вызывает почти линейный рост его температуры. А чем выше температура, тем сильнее испаряется бензин и тем мельче становятся капельки еще неиспаренного топлива, тем теснее контакт (больше площадь соприкосновения) между воздухом и топливом. В бензиновом моторе топливо поджигает свеча, и от нее распространяется фронт пламени (во всяком случае, именно на это рассчитана камера сгорания). А чем лучше контакт топлива с воздухом, тем выше скорость распространения фронта пламени. Значит, топливо может сгореть и выделить необходимое тепло за более короткое время. Все это необходимо, чтобы иметь хорошие обороты и, следовательно, добавочную мощность. У современных машин фронт пламени распространяется со скоростью от 10 до 60 метров в секунду.
Детонация
Красивую, изящную картину работы двигателя легко может испортить детонация – самопроизвольное возгорание топлива непонятно где.
Как мы знаем, чем выше октановое число, тем выше детонационная стойкость, но при этом и меньше скорость распространения фронта пламени. Казалось бы, все просто: заливай высокооктановое топливо – и не будет детонации. Но на самом деле это помогает далеко не всегда, поскольку у бензина в процессе сгорания слишком много времени для детонирования. Ведь волны сжатия от расширяющегося горячего газа распространяются по камере сгорания со скоростью звука, а фронт пламени – значительно медленнее. А раз есть волны сжатия, да еще и плоская горячая камера сгорания, то на отдаленных ее уголках топливо, не дожидаясь фронта пламени, начинает воспламеняться само и в нем происходит цепная реакция детонации: камера буквально наполняется множеством маленьких взрывов.
Скорость распространения детонации в десятки раз выше, чем у нормального фронта пламени. Но вместо того, чтобы толкать поршень, она создает очень мощные волны сжатия, которые к тому же имеют резонансный характер – взрывные волны порождают себе подобных. Камера сгорания бьется в конвульсиях и звенит, не проводя при этом нормальной работы, мощность падает.
Кстати, при детонации водитель слышит звук детонационных волн, а не звон соударения металлических деталей, как это принято считать.
Для избавления от детонации необходимо либо добавить топливо с более высоким октановым числом, которое не так жизнерадостно займется самоподрывом, либо поджигать топливо попозже, чтобы фронт пламени распространялся уже в момент рабочего хода поршня, когда объем камеры сгорания увеличивается и давление потихоньку падает. Но вот беда: если бензин горит не в верхней мертвой точке, а опосля, он успевает сделать меньше работы. Расход топлива растет, мощность двигателя падает.
Умение инжекторных машин экономить бензин заключается именно в способности определять зарождение детонации (с помощью специального датчика) и поддерживать момент поджигания смеси на тонкой границе между предельно ранним зажиганием и возникновением детонации.
В баке не тот бензин
Что бывает, если мы заливаем не тот бензин? Из всего вышесказанного уже ясно самое главное – чем выше октановое число, тем спокойнее происходят горение и распространение фронта пламени. Далее следуют простые, но правильные выводы.
✓ Если используется топливо с меньшим октановым числом, то неизбежно возрастут ударные нагрузки, проявляющие себя в виде детонационных стуков и звонов. Следствием этого будет повышенный износ двигателя, а иногда и облом перегородок между уплотнительными кольцами на поршнях. Кроме того, топливо сгорает не полностью и может догорать в нейтрализаторе. Мощные детонационные волны, распространяясь по деталям двигателя, не способствуют их равномерной смазке, а сгоняют, "стряхивают" масло с некоторых частей деталей.
✓ Если использовать бензин с октановым числом выше, чем это предусмотрено конструкцией двигателя, то и гореть бензин будет старательнее, отдавая большее количество тепла. Следовательно, часть деталей двигателя будет перегреваться (особенно это сильно скажется на клапанной группе), кроме того, вырастет расход масла, возможен даже перегрев всего двигателя. При этом двигатель работает на износ.
Но самое главное – пользы нормально отрегулированному двигателю от бензина с повышенным октановым числом не будет никакой. И если, заливая бензин с повышенным октановым числом в "жигуль", вы чувствуете, что он стал лучше тянуть, то вам стоит отрегулировать двигатель и он станет тянуть еще лучше и на обычном бензине, а детонация исчезнет практически на всех режимах.
Этилированный бензин
Чтобы не производить бензин с большим октановым числом по сложной технологии многократного крекинга, гении химической мысли однажды придумали добавлять в него тетраэтил свинца как антидетонационную присадку, чтобы замедлить горение топлива, а значит, придать ему свойства более высокооктанового. Что это дает?
✓ Для обычного мотора это плохо, но не очень, хотя свинец оседает в карбюраторе, на клапанах, свечах и вообще всюду, куда попадает. Некоторые старые моторы даже используют свинец как дополнительную жесткую смазку клапанов, и им этилированный бензин жизненно необходим. Для таких моторов выпускаются специальные присадки – заместители свинца.
✓ Для мотора с инжектором этилированный бензин – форменный яд. 10–20 литров этилированного бензина неминуемо выводят из строя лямбда-зонд (датчик кислорода). Дохлый зонд начнет вещать, что много воздуха остается неиспользованным, и компьютер начинает обогащать топливо. Более богатая смесь ведет к перегреву и догоранию топлива в глушителе. Если там вдобавок установлен нейтрализатор, который может работать только в очень узком диапазоне температур (не выше 900–950 градусов), то происходит следующее. Нейтрализаторы имеют керамическую (реже из фольги) основу, которая под воздействием повышенной температуры спекается и перекрывает выход выхлопным газам. Кроме того, повысится температура в камере сгорания и все начнет подгорать – поршни, клапаны.
Как отличить этилированный бензин? Практически никак, при желании все равно обманут. Цвет не является присущим для этилированного бензина признаком, его специально подкрашивают. Могут подкрасить, а могут и нет. Теоретически в бак инжекторной машины не должен влезать пистолет колонки с этилированным бензином (по диаметру он должен быть больше 22 миллиметров, а 22 миллиметра – только для неэтилированного). Но это тоже вопрос честности. АИ-93 вообще запрещено производить этилированным, но и это тоже вопрос честности.
Хранение бензина
Длительное и не очень хранение бензина, особенно неправильное, способно его сильно испортить. Из бензина начинают выпадать смолы, он довольно быстро расслаивается на составляющие, из него испаряются наиболее ценные фракции, быстро снижая октановое число.
Дело в том, что наука химия за эталон энергоемкости и антидетонационной устойчивости издавна приняла изооктан. А он, как позднее выяснилось, является отнюдь не самым устойчивым веществом. На самом деле существуют топлива, имеющие октановое число больше 100 процентов. Например (в процентах): пропан – 105; метан – 107; бензол – 113; толуол – 115; антидетонационная присадка МТБТЭ – 117.
Добавкой пропана или метана можно заметно повысить октановое число бензина, но и испаряются они буквально на глазах. Поэтому во избежание ругани со стороны вашего двигателя, шума, звона и скрежета лучше покупать бензин, произведенный не слишком далеко, и не запасаться топливом впрок – экономия получается весьма сомнительной.
Дизельное топливо
По сути, является просто жидким углем.
Существует гипотеза о том, что изначально данный двигатель разрабатывался как двигатель внутреннего сгорания, работающий на угольной пыли. Отсюда и странный способ подачи топлива – впрыск прямо в рабочую зону, и странный метод поджигания – путем разогревания воздуха. Теоретически дизель способен работать на любом топливе – от спирта и бензина до солярки и мазута. Но на практике нам приходится сталкиваться со множеством мелких нюансов, превращающих сухую теорию в бесполезное словоблудие. Эти нюансы называются ТНВД, форсунки и топливный цикл.
Собственно, сама конструкция мотора "грудью встала" на пути у конструктора, не желая работать с абразивными материалами, в результате чего уголь так и не стал для нефти конкурентом. Зато в дизелях нашлась работа для остающихся в нефти после выделения бензина тяжелых фракций, тоже обладающих не самым лучшим характером. Так что дело изобретателя живет и мы продолжаем мужественно сражаться с теми же проблемами, что и он. Они связаны, как уже упоминалось, с особенностями ТНВД, форсунок и топливного цикла.
"Запросы" топливного насоса высокого давления (ТНВД)
Это довольно сложный механизм, детали которого выполнены с очень высокой точностью. Достаточно сказать, что поршни насоса ходят в цилиндрах без всяких уплотнений (плунжерная пара), но при этом топливу не удается проскользнуть вдоль стенки цилиндра, несмотря на давление в сотни атмосфер.
Насос высокого давления смазывается топливом (благо солярка по своим характеристикам не сильно отличается от масла), поэтому попадание в топливо посторонних примесей, способных смыть смазывающую пленку и обеспечить "сухое" трение, практически сразу выводит насос из строя. К подобным жидкостям относят, например, воду. Или бензин со спиртом в большом количестве. Точно так же угробить насос способны механические примеси или просто смолистые составляющие в излишне большом количестве. Кроме того, опять же из-за высокой точности подгонки деталей насос высокого давления очень плохо переносит коррозию, которая, как известно, быстро возникает в местах пребывания воды или иных едких химикатов, в первую очередь – различных соединений серы.
Кроме того, для исправной работы ТНВД топливо, с одной стороны, не должно быть вязким, чтобы его было легко проталкивать через трубопроводы и форсунки, и, с другой стороны, обязано быть вязким, чтобы не просачиваться под давлением между поршнем и стенками цилиндра, сгорать как можно полнее и хорошо смазывать детали. Такая вот дилемма.
Форсунки
Работают в условиях высоких температур, при которых, как известно, все химические процессы протекают намного быстрее. Поэтому они очень чувствительны к различного рода агрессивным примесям. Например, сере. Из учебника по химии для средней школы известно, что серная кислота получается путем смешивания закиси серы с водой. А в процессе сгорания дизтоплива в большом избытке образуется водяной пар – значит, окислам серы всегда есть где растворяться.
Форсунки любят жидкое топливо, которое хорошо распыляется на очень мелкие фракции, однако излишне жидкое горючее начинает подтекать в цилиндр в нерабочие фазы цикла. Опять противоречие…
Топливный цикл Единственный участник всего процесса, который любит топливо просто пожиже, без всяких парадоксов. А любит он жидкое топливо потому, что процесс работы с ним происходит очень быстро. То есть если в бензиновом двигателе всегда есть некоторое время на дополнительное измельчение и испарение мелких капелек до момента проскакивания искры, то в дизеле все происходит сразу: впрыснули, и все, будь любезен – гори.
Цетановое число
В дизеле, как и в бензиновом моторе, чем хуже горит топливо – тем лучше для его работы. Жесткость работы дизеля напрямую зависит от темпа нарастания давления в цилиндре. Например, при темпе 3–4 кг/см2 на одном градусе поворота коленвала двигатель работает мягко. При 6–8 кг/см2 – жестко, более 10 кг/см2 – очень жестко. Чрезмерно жесткая работа влечет за собой и чрезмерные нагрузки, опасные для кривошипно-шатунного механизма и поршневой группы.
Способность дизельного топлива к самовоспламенению и возникновению режима жесткой работы оценивается цетановым числом. Это условная величина, определяемая на специальной установке. Эталонным топливом здесь служит смесь цетана и aльфа-метилнафталина, причем уровень в 100 единиц принят для чистого цетана, а нулю число соответствует, когда в горении участвует только альфа-метилнафталин. При снижении цетанового числа ухудшаются показатели рабочего цикла дизеля: падает мощность, заметно возрастают жесткость работы и износ деталей. Если цетановое число опускается ниже 40 единиц, запуск двигателя проблематичен даже в теплое время.
Нормальный пуск и мягкая работа дизеля обеспечиваются на дизельном топливе с цетановым числом не ниже 45 единиц.
К сожалению, если после заправки плохим бензином октановое число топлива можно еще хоть как-то повысить, заправившись более дорогим, – смесь станет работать лучше, то с соляркой сложнее. Автозаправки кормят нас неким обезличенным дизтопливом, состав которого неизвестен никому, и единственное, что можно сделать, обнаружив "жесткую" работу после заливки бака, – больше никогда к этой колонке не подъезжать, поискав себе что-нибудь получше.
Вопрос с вязкостью стоит не так жестко, поскольку на нее хоть как-то можно влиять.
Вязкость
Топливо для высокооборотных дизелей имеет нормируемое значение кинематической вязкости при 20 °C – от 1,5 до 6,0 мм2/с.
При снижении вязкости топлива неизбежно уменьшается давление в магистрали за счет перетечек и потерь в плунжерной паре. Одновременно появляется подтекание через распылители форсунок – а это повышает нагарообразование и дымность выхлопа. Кроме того, маловязкое топливо заметно увеличивает износ ТНВД из-за ухудшения смазки.
Чрезмерная вязкость топлива – тоже не подарок. Она приводит к ухудшению смесеобразования и сгорания – из-за затруднения распыла и дробления капель топлива. Одновременно ухудшается и его прокачиваемость через фильтры.
Вязкость дизтоплива, как известно, понижается с нагревом и, наоборот, увеличивается при низких температурах. Чем выше значение вязкости при 20 °C, тем сильнее изменения, происходящие с топливом при понижении температуры. Летние сорта топлива уже при минус 3–5 °C загустевают и перестают прокачиваться через топливный фильтр. Это обычно соответствует так называемой температуре помутнения, то есть началу кристаллизации парафинов, содержащихся в топливе. При температуре примерно -10 °C такое топливо застывает.

Добавление в дизтопливо керосина или бензина не решает проблемы в целом – при этом существенно ухудшаются другие свойства топлива. Поэтому в межсезонный период, когда велика вероятность отсутствия на заправке зимнего топлива, наиболее правильно применять так называемые депрессорные присадки. На наших заправках, к сожалению, нередки случаи, когда на протяжении нескольких недель после начала холодов в баки попадает летнее топливо или, в лучшем случае, смесь летнего и зимнего – несмотря на уверения работников АЗС, что сорт топлива зимний,
Содержание серы
Ранее уже не раз упоминались различные неприятности, связанные с повышенным содержанием серы в топливе. Здесь и коррозия, и большое количество твердого и плотного нагара, и ускоренное окисление масла. По статистике, при увеличении содержания серы с 0,2 до 0,5 процента (предельный уровень по ГОСТ 305-82) износ двигателя возрастает примерно на 25 процентов. Кстати, в зарубежном дизтопливе содержание серы обычно составляет 0,05–0,1 процента – в 10 раз меньше, чем в отечественном!
Теперь - внимание!
Поскольку из-за повышенного содержания серы в российском топливе в двигателе образуется на порядок больше смолистых отложений и больше стекает едких примесей, содержащиеся в моторном масле присадки расходуются также на порядок быстрее (смазывающие окисляются, моющие загрязняются).
Вывод: моторное масло необходимо менять вдвое чаще, нежели рекомендует зарубежный производитель автомобиля!
Если вы, прочитав эти строки, решили не пожалеть денег на заправку высококачественной импортной соляркой вместо нашей, вынужден вас огорчить – толку будет мало. Например потому, что привозят чужое дизтопливо издалека, а загрязнение топлива происходит на всех этапах транспортировки от заводаизготовителя до потребителя. Все зависит от способа доставки и чистоты емкостей. Если топливо сперва везут в цистернах (неизвестно из-под чего), потом сливают в большие танки (интересно, что в них хранилось раньше?), потом разливают по отдельным топливовозам… Серы дизтопливо за это время, может, и не нахватается, а вот воды и механических примесей – сколько угодно.
Как обеспечить себя хорошим дизтопливом
Вы уже, наверное, заметили, что теоретически дизель способен работать хоть на угле, а вот на практике требования к дизтопливу выдвигаются на порядок более высокие, нежели к бензину. Хотя бы потому, что бензиновый двигатель на топливе пополам с водой будет чихать и кашлять – но ехать, а дизель умрет быстро и необратимо.
Что же делать? Как обеспечить своему мотору если не здоровую, то хотя бы безопасную "пищу?"
✓ Следить за жесткостью работы двигателя и не заправляться на АЗС, чье топливо активирует неприятные звуки под капотом.
✓ Периодически – минимум после каждых 1000 километров пробега – сливать отстой из топливных фильтров.
✓ Менять топливные фильтрующие элементы каждые 7–8 тысяч километров.
✓ Периодически, примерно каждые 3 месяца, использовать осушающие бак топливные присадки (или спирт), в межсезонье добавлять в дизтопливо депрессорные присадки.
✓ Раз в два-три года отдавать на промывку, чистку и регулировку ТНВД и форсунки.
Заправка
А еще существует такая мелочь, как слив топлива. Это когда подъезжает цистерна с топливом и с нее в подземный танк рушится струя свежего бензина. Разумеется, подобная струя взбаламучивает все содержимое емкости, отстоявшийся осадок взмывает со дна и начинает мотаться туда-сюда, запросто попадая под топливозаборную трубку, высасывается и через насос, колонку и пистолет попадает прямехонько к вам в бак.
Если вышеописанная картина вам не нравится – не заправляйтесь на колонке, когда там идет слив топлива. В такой ситуации пару часов желательно переждать.



(с) Александр Прозоров - Новая библия автомобилиста
Назад к содержимому