На что влияет смазывающая способность дизельного топлива
Как по паспорту дизельного топлива понять его качество?
Главные характеристики
В паспорте топлива множество параметров, но мы рассмотрим те, что влияют на экономичность, динамику и качество работы диз. мотора. А именно: цетановое число, цет.индекс, плотность, сера, смазывающая способность и предельная температура фильтруемости.
Цетановое число (ЦЧ)
Важное значение для моторов Евро-4/5/6, особенно со спортивным характером.
Чем выше значение тем лучше динамичность и экономичность на средних и высоких оборотах двигателя. Также незначительно влияет на плавность и вибрации мотора.
52 и выше — рекомендуемое значение для современных Европейских диз. моторов, начиная с Евро-5. Если значение окажется ниже, то расход топлива и динамичность на средних и высоких оборотах незначительно ухудшится от заводских показателей. Но высокое значение не гарантирует прирост мощности или доп. экономичности, многое зависит от двигателя: евро-норм, турбины и настройки (чипа). Для старых моторов как Евро-3 и ниже, значение ЦЧ выше 54 может оказывать негативный эффект.
51 — общемировой стандарт и оптимум для Евро-4. Для большинства японских, корейских и американских диз. моторов значение выше без тюнинга не приносит ощутимой пользы.
49 — оптимум для Евро-2 и 3.
47 — низкое допустимое значение. Такое значение допускается у зимнего и арктического дизельного топлива (присадки от замерзания снижают ЦЧ). На современных моторах начиная с Евро-4 наблюдается повышенных расход и потеря мощности.
Максимальное значение ЦЧ = 60, выше не безопасно для моторов, поэтому будьте осторожны если дополнительно добавляете цетаноповышающие присадки.
Цетановый индекс
Не всегда присутствует в паспорте.
Если отражен и его значение близко к цетановому числу, то это говорит об хорошей партии изготовления. А если превышает ЦЧ на несколько пунктов, то это говорит об использовании цетано повышающих присадок, что должно обеспечить хорошую экономичность двигателя.
Плотность при 15°С
Чем выше тем лучше для езды на низких оборотах:
— в городском потоке;
— пробки;
— бездорожье;
Этот показатель наиболее весомый у большинства V-образных диз.моторов чем ЦЧ. Из-за высокой очистки в целях уменьшения серы с приходом Евро-4 и 5 высокая плотность редкость.
Содержание серы
Чем меньше, тем реже будет срабатывать прожиг (у выхлопной трубы). И тем чище и дольше будут работать системы экологии, как например EGR.
Если часто бываете на трассе и средняя скорость >30 км/ч, то на серу можно не обращать внимания. Сера не будет накапливаться, а прожиги будут быстрыми и незаметными.
А если вы регулярно стоите в пробках, раздражают частые прожиги, то следует выбирать заправки с топливом где меньше серы.
Также сера влияет на запах диз.топлива, чем меньше тем слабее запах как от топлива, так и от дыма. Но присадки в зимнем топливе усиливают запах.
Смазывающая способность
Чем ниже значение — тем лучше!
Значение показывает количество износа в тесте, а не кол-во смазки.
Чем ниже данный параметр, тем тише работает ТНВД, топливный насос и догреватель (Webasto).
Для моторов Евро-4, 5 и 6 даже максимальное значение износа в 460 мкм не принесет существенного вреда, т. к. современные системы готовы к такому (низкому содержанию серы, которая раньше была смазкой). Хотя полученный износ из-за регулярной слабой смазки на пределе допустимого может привести к поломке топливного насоса (и насоса Webasto, если установлен) через 7 лет напряженной работы, вместо 9.
Для моторов Евро-3 и старее желательно, чтобы смазка была меньше 380 мкм. Раньше в топливе было много серы, которая отлично смазывала топливную систему, теперь же серы стало в 100 раз меньше (не ошибка) и недостаток смазки быстро изнашивает насосы и ТНВД старого поколения. Проблема решается путем замены топливного насоса и возможно ТНВД на модернизированные варианты, адаптированные под Евро-5 топливо. Либо приходится регулярно добавлять присадки улучшающие смазочную способность (в старые диз. генераторы добавляют 2Т масло).
Предельная температура фильтруемости
Пункт важен если за окном зима. Когда температура опускается ниже указанной в паспорте, то топливо сгущается и замерзает.
Примеры
Варианты автомобилей:
А = 2л, 190 л.с., Евро-5, немец.
Б = 2.5л, 170 л.с., Евро-4, японец, пикап.
В = 4л, 200 л.с., V6, Евро-3, американец.
Присадки
Присадки указываются в конце паспорта в примечаниях или в доп.информации.
Даже в простом диз.топливе используют присадки:
— Противоизносную: улучшает смазочную способность, без неё ДТ Евро-5/6 не смог бы вписаться в тех.требования производителей моторов («защита» от износа насоса и ТНВД);
— Депрессорно-диспергирующая: чтобы не мутнело и не замерзало топливо;
В фирменном диз.топливе (улучшенном), могут добавить присадки:
— Цетаноповышающую и катализатор горения (для компенсации низкой плотности и повышения Цет.Индекса);
— Моющие: для топливной системы, удаление воды и от нагара в цилиндрах;
— Модификатор трения: улучшает экономичность и уменьшает вибрации за счет смазывания ТНВД и маслосъемных колец;
Смазывающая способность дизельного топлива
Смазывающая способность дизельного топлива, которое производится по старому ГОСТу 305-82, обеспечивалась процентом серы и сернистых соединений, который колебался от 0.2 до 0.5 процентов. Но, при переходе РФ на Евро стандарт ЕN 590, который лимитирует содержание серы до 50 мг/кг (Евро-4) – 10 мг/кг (Евро-5) возникли проблемы, связанные именно со смазывающими особенностями ДТ.
Экологические характеристики солярки выросли, но снизились смазывающие характеристики, что приводит к быстрому износу топливной системы, а также к жесткой работе движка.
Экологические характеристики дизельного топлива возросли, что замечательно для сохранения природных ресурсов, но снизилась смазывающая способность. А это приводит к быстрому износу всей топливной системы и к жесткой работе дизельного двигателя.
Повышение смазывающей способности ДТ
Снижение содержания серы и ее соединений методом гидроочистки, приводит к значительному снижению смазывающих свойств ДТ, так как они играют роль природной присадки. Повысить показатели смазывающей способности топлива можно, вводя в состав топлива ряд кислородосодержащих соединений – альдегидов, простых эфиров, карбоновой кислоты.
Действующий в РФ ГОСТ Р 52368-2005 на топливо класса Евро ограничивает содержание серы до международных стандартов. Проверка смазывающей способности ДТ проводится на специальных аппаратах – шариковых машинах трения, путем измерений диаметра пятен износа. По ГОСТ диаметр пятна не должен превышать 460 мкм. Если диаметр пятна выше, то необходимо обязательно добавлять в топливо смазывающие присадки.
Экспериментальным путем было изучено влияние смазывающих присадок на технические характеристики ДТ. Практически все опытные образцы присадок, реализующихся в сети АЗС России, показали, что диаметр пятна износа при добавлении присадки уменьшается на 10 – 20 процентов.
Без введения смазывающей присадки диаметр пятна износа достигал 500 мкм во многих образцах топлива из разных регионов России. Хотя по ГОСТу он не должен превышать 460 мкм. Можно предположить, какому риску мы подвергаем двигатель, не заботясь о регулярном добавлении смазывающей присадки.
При снижении смазывающих свойств ДТ приводит к дорогостоящим последствиям:
Топливная компания «ExpressDiesel» предлагает ДТ стандарта Евро с великолепными смазывающими характеристиками. Мы сотрудничаем с ведущими НПЗ России, которые уже полностью модифицировали производственное оборудование и производят дизельное топливо европейских стандартов.
Смазывающие свойства дизельного топлива, способы их улучшения
В последние годы к характеристикам дизельного топлива предъявляется все больше требований. Несмотря на то, что в различных странах специфика его изготовления может различаться, видны тенденции по уменьшению количества содержащейся в нем.
Требования к качеству дизельного топлива
Так, уже в 1991 году в Швеции ввели два новых класса (I и II) дизельного топлива. I класс содержал всего 10 ppm серы, а второй — в пределах 50 ppm. В конце 1993 годав США установили свой стандарт (CARB), и уже в 1997 году заводы этой страны начали производить топливо с минимальным содержанием серы, равным шведскому II классу. Значительные изменения претерпел и стандарт EN 590, уже принятый в Европе, в котором не только уменьшили процент серы почти в шесть раз с 0,2 до 0,035, но и увеличили цетановое число с ок. 40 до 50 ед.
Производители автотранспорта продолжают обговаривать ужесточающиеся требования к содержанию в топливе упомянутых выше химических веществ. Предполагается, что в промежутке с 2005 по 2010 гг. содержание серы в топливе будет равняться всего 10 ppm. Подобные тенденции, конечно же, позволяют снизить количество выбросов в атмосферу, но вместе с тем из-за изменения в химическом составе, образуется топливо с более низкими смазывающими характеристиками. Новый состав образует защитную пленку небольшой толщины, что может приводить к выходу из строя различных деталей, например, топливного насоса.
Чтобы это исправить, был разработан специальный метод HFRR, который заключается в замере пятна износа, появляющегося при трении-качении на металлическом шарике под нагрузкой 200 гр. или с изменением температуры до 600С. В зависимости от эффективности смазывающих свойств данное пятно износа будет больше или меньше. Этот метод определения качества топлива был принят и официально зарегистрирован в 1996 году европейской организацией ISO, а в 2000 году была принята норма на основании топлива EN 590, которая благодаря этому методу продемонстрировала пятно всего 460 мкм. В том же 2000 году ОАО «Рязанский НПЗ» занялся разработкой высокоэкологичного дизельного топлива, которое соответствовало бы уже принятым в Европе стандартам. Однако, пятно износа было больше требуемого на целых 70-80 мкм. Поэтому понадобилась необходимость в использовании дополнительных присадок Clarient, Octel и др.
Присадки для дизельного топлива
Метод HFRR позволяет не только узнать пятно износа, но и определить ширину слоя пленки, которая находится между смазываемыми поверхностями. Чем она тоньше, тем менее эффективна смазка поверхности топливом, что увеличивает силу трения между металлическими поверхностями. Использование дополнительных присадок всего 25 ppm позволило достичь потрясающих результатов, уменьшив пятно износа до 400-441 мкм, что гораздо лучше общеевропейских нормативов.
На сегодняшний день производство дизельного топлива высшего класса не обходится без дополнительных присадок разного предназначения. Некоторые из них совместимы друг с другом, некоторые — нет. Так, используя противоизносную присадку важно учитывать, что она несовместима с большинством других, поскольку нуждается в непосредственном взаимодействии с металлической поверхностью. Депрессорно-диспергирующие присадки могут образовывать отдельный слой, который в значительной мере уменьшает действие противоизносной присадки.
Комбинированное использование присадок в дизельном топливе позволяет достичь пятна износа по тесту HFRR 365 мкм, но это все еще далеко от 266 мкм, которые дает топливо с добавлением только противоизносной присадки. То же самое можно сказать и о тестах, которые проводятся для определения толщины пленки.
Дизельные топлива. Способ улучшения смазывающих свойств
Анализ положительного воздействия присадок на эксплуатационные свойства гидроочищенного дизельного топлива показал, что диаметр пятна износа снижается в четыре раза, а количество вредных выбросов в 30 раз.
Проведены исследования, связанные с получением экологически чистого дизельного топлива путем введения в базовое гидроочищенное дизельное топливо противоизносных биодобавок. Проведен синтез противоизносных биодобавок-присадок. Анализ положительного воздействия присадок на эксплуатационные свойства гидроочищенного дизельного топлива показал, что диаметр пятна износа снижается в четыре раза, количество вредных выбросов (оксидов углерода, дисперсных частиц, летучих органических соединений и углеводородов) снижается более чем в 30 раз.
Одной из основных проблем в России является недостаточно высокое качество товарных моторных топлив с улучшенными экологическими свойствами. Это обусловлено сразу несколькими причинами: во-первых, низкое качество сырой нефти, идущей на переработку; во-вторых, низкая глубина переработки, которая в среднем по России составляет порядка 72 %, против 95 % в европейских странах и США, недостаточно высокая степень гидрообессеривания; в-третьих, узкий круг отечественных производителей сопутствующей топливам продукции, которая необходима для доведения их до требуемых стандартами норм, в частности функциональных присадок и добавок [1,2,3], то есть небольшой объем производства и номенклатура отечественных присадок и довольно негативное отношение к топливам и их компонентам из возобновляемого растительного и животного сырья (биотопливам и биодобавкам).
При получении дизельного топлива высшего экологического стандарта на современных нефтеперерабатывающих предприятиях используют установки гидроочистки, гидродепарафинизации, гидродеароматизации, селективного и обычного гидрокрекинга, целевым назначением которых является очистка исходного сырья (прямогонной дизельной фракции) от различных сернистых, азотистых и кислородных соединений, металлов и других вредных примесей. Очистка происходит за счёт введения водорода (водородсодержащего газа) в сырьё при оптимальных температурах и высоком давлении (до 5 до 20 МПа), при этом кроме целевой С-С связи, разрушаются С-S, C-N и C-O связи, а также металлопорфириновые комплексы ванадия и никеля. На выходе получают целевой продукт – гидрогенизат (очищенное топливо), а S, N и O выходят с установки в виде газов – H2S, NH3 и H2O, металлы же адсорбируются на поверхности катализатора. Основные характеристики гидроочищенного дизельного топлива (Г/о ДТ) после установки глубокой гидроочистки – гидрообессеривания представлены в таблице 1.
ТАБЛИЦА 1. Характеристика глубокогидроочищенного дизельного топлива
Смазывающие свойства дизельного топлива, способы их улучшения
Внедрение передовых технологий при производстве дизельных силовых агрегатов, появление новых поколений моторов способствует предъявлению высоких требований к свойствам и качеству дизтоплива.
Смазывающие свойства дизтоплива
Важным показателем являются смазывающие свойства, которые формируют и определяют величину эксплуатационного срока всех узлов, механизмов, элементов двигательных установок. Обладая смазывающим эффектом, дизтопливо способствует уменьшению силы трения в топливных насосах высокого давления, форсунках, поршней о зеркальную поверхность цилиндров. Если используется дизельное топливо с некондиционными смазывающими характеристиками, это приводит к снижению износостойкости взаимодействующих деталей и возможности их заклинивания. Основным химическим веществом, которое долгое время служила смазкой в дизтопливе, является сера. Однако появление новых двигательных систем и повышение требований действующих стандартов ограничивает процент серных соединений, поскольку их присутствие ведет к образованию нагара, ухудшению рабочих характеристик двигателей, в том числе и КПД.
В наше время за смазывающие действие дизельного топлива отвечают специальные натуральные или синтетические вещества – присадки. Они стали применяться повсеместно, даже не смотря на то, что их использование приводит к подорожанию топлива. Компании-производители дизтоплива на стадии технологического процесса добавляют в рекомендованных пропорциях противоизносные присадочные вещества. Однако не всегда, и не каждый производитель строго придерживается требованиям ГОСТов. По существующей статистике число поломок топливной аппаратуры возрастает постоянно из-за преждевременного износа в связи с плохими смазывающими характеристиками предлагаемого, на автозаправочных станциях, топлива.
Способы улучшения смазочных параметров дизельного топлива
Чтобы топливо обеспечивало необходимую степень смазки элементов топливной системы, применяются присадки, полученные путем химических реакций, синтеза, полимеризации. К ним относятся:
Таким образом, для улучшения смазывающих свойств дизельного топлива используются специальные присадки отечественного и зарубежного производства. Учитывая качество российского дизтоплива применение присадок – оптимальный вариант обеспечить бесперебойность работы дизеля в оптимальном режиме. Смазка в дизтопливе не только способствует нормальной работы мотора, но и улучшению экологической обстановки за счет снижения токсичности выбросов из выхлопных труб дизелей.