Александр Прозоров - Новая библия автомобилиста

«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!

Читать дальше