Автомобильные присадки и добавки

Топливные препараты

Технико-экономические характеристики двигателя внутреннего сгорания, такие как мощность, экономичность, надежность, а также экологические показатели во многом зависят от качества применяемого топлива.

Так, например, известно, что купленный большевиками в декабре 1920 года в Англии для В. И. Ленина самый современный и надежный на тот период автомобиль Rolls‑Royse 40/50 HP у же в ноябре 1921 года был отправлен назад на завод в г. Дерби. Причиной явилась полностью закоксованная 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 г. (разработан 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), но более ранний ГОСТ 2084—77 до настоящего времени является действующим стандартом и часть заводов выпускает топливо в соответствии с ним (табл. 10).

Таблица 10. Требования к отечественным автомобильным бензинам

В то же время, проведенная Департаментом природопользования и охраны окружающей среды г. Москвы в начале 2006 года широкомасштабная проверка столичных автозаправочных станций выявила, что до 30 % продаваемого на них топлива не соответствуют необходимым требованиям. По некоторым оценкам, разброс октанового числа, определенного исследовательским методом, по бензинам группы Аи-80 составил 3…4 ед, а группы Аи-92 — 1…2 ед. При этом в 2006 году 49,7 % от всего объема произведенного в стране автомобильного топлива составлял бензин марки Аи-80.

Кроме того, содержание смол в отечественных бензинах всё еще превышает европейские требования. В результате образуется большое количество различных углеводородных и смолистых отложений в топливной системе и камерах сгорания, приводящих на некоторых режимах к параметрическим отказам, таким как снижение мощностной отдачи двигателя, повышение расхода топлива, смазочных материалов и токсичности выхлопа.

Определить качество топлива без специального исследовательского оборудования невозможно. Оринтировочно октановое число бензина можно определить с использованием нефтедензиметра, например бытового бензиномера ДИАС (ТУ 21535081.001—97). Перед заправкой топлива нужно налить около 0,5 л в отдельную высокую емкость и замерить его плотность. При замере бензиномер не должен касаться стенок ёмкости. За значение плотности принимается показание, соответствующее нижнему мениску жидкости на трубке ареометра (рис. 18).

Рис. 18. Определение плотности жидкости по нижнему мениску

Ориентировочные значения плотностей бензина различных марок, керосина и дизтоплива представлены в табл. 11.

Табл. 11. Ориентировочные значения плотности бензина, керосина и дизтоплива, при 20 °C

Так, замер плотности бензина марки Аи-95, заправленного на одной из подмосковных АЗС (г. Электроугли Московской области) известной российской нефтяной компании, показал значение только около 745 кг/м3 (рис. 19), что соответствует бензину марки А-80, но никак не марки Аи-95. При этом цвет бензина приближался к ярко — желтому, что также указывало на несоответствие его марке Аи-95, а скорее всего говорило о наличии в нем октаноповышающих присадок, к тому же не «первой свежести». Как говорится, комментарии излишни.

Рис. 19. Замер плотности бензина марки Аи-95

Поддельный низкокачественный бензин готовят путем смешивания бензина Аи-92, изопентана (высокооктановой добавки к бензину) и нефтяного растворителя — нефраса, который используется для изготовления лаков, клеев, а также для протирки различного оборудования. Все это может перемешиваться даже в обыкновенном бензовозе при помощи перекачивающего насоса, который гоняет суррогатный бензин как миксер. С другой стороны, даже изначально качественное топливо в процессе производства, транспортирования, хранения и заправки достаточно интенсивно загрязняется различными примесями (табл. 12), концентрация которых может, по имеющимся данным, может достигать 630 г/т. Это ведёт к загрязнению поплавкового механизма и жиклеров карбюратора, клапанов топливного насоса и других деталей топливной системы бензинового двигателя.

Табл. 12. Накопление загрязнений дизельного топлива в летний период (средняя климатическая зона)

Низкое качество отечественного топлива, особенно дизельного, а также несвоевременность технического обслуживания (например, смены фильтров) приводит к тому, что с течением времени накапливается столько загрязнений и отложений (особенно на форсунках), что возникают различные проблемы в работе двигателя и в последующем параметрические отказы, такие как:

— трудный запуск двигателя, особенно в холодное время года;

— неустойчивая работа двигателя на малых оборотах коленчатого вала, в том числе на холостом ходу;

— повышенный расход топлива;

— низкая приемистость, наличие провалов и рывков при увеличении нагрузки, недостаточная мощность, развиваемая двигателем;

— завышенные показатели токсичности (СО, СН) отработавших газов;

— быстрый отказ датчика кислорода (лямбда — зонда) и каталитического нейтрализатора отработавших газов.

В современной автомобильной технике предусмотрена возможность саморегулирования топливной системы с помощью бортового компьютера в зависимости от октанового числа используемого топлива: октановое число снижается — автоматически корректируется степень сжатия, и детонация двигателя не происходит. Признаком некачественного топлива на таких автомобилях является его увеличенный расход.

Образование отложений и последующего нагара на деталях цилиндропоршневой группы приводит к значительному повышению расхода масла на угар, интенсивности изнашивания трущихся поверхностей деталей цилиндропоршневой группы и направляющих клапанов, что в целом ведет к снижению межремонтного ресурса двигателя.

Основными причинами ухудшения мощностных и экономических показателей, как дизельных, так и бензиновых двигателей, являются: неравномерность распределения топливовоздушной смеси по цилиндрам, несвоевременность воспламенения топлива, неудовлетворительная работа системы топливоподачи, а также низкое качество используемого топлива. По данным различных источников, от 25 до 50 % отказов дизельных двигателей связано с неудовлетворительной работой системы питания.

Изготовление моторного топлива, соответствующего современным требованиям, практически невозможно без использования специальных присадок различного назначения.

В настоящее время ассортимент присадок к топливу составляет более 20 наименований основных типов, а число их композиций, применяемых на автомобильном транспорте, насчитывает несколько сотен. Большинство из них предназначено, главным образом, для улучшения процессов сгорания топлива, что способствует снижению токсичности отработавших газов. Все они могут быть условно разделены на три группы.

К первой группе следует отнести присадки, предназначенные для повышения качества базового топлива до требований стандартов. Например, европейские нормативы строго ограничивают концентрацию серы, ароматических и полициклических углеводородов, а также требуют более высокий уровень цетанового числа дизельного топлива, регламентируют характеристику «смазывающая способность топлива». К таким присадкам относятся цетаноповышающие, противоизносные, депрессорные и диспергирующие, антикоррозионные, антиокислительные, антистатические, антиобледенительные присадки и деактиваторы металлов.

Ко второй группе относятся многофункциональные пакеты топливных присадок, обеспечивающие получение дополнительных эксплуатационных и экологических свойств, позволяющих позиционировать эти виды топлива как топливо повышенного качества. Например, нефтехимическая компания BASF выпускает пакеты моющих присадок марки Keropur, а также пакеты присадок для комплексной стабилизации топлива марки Keropon .

Специфическую третью группу присадок составляют специальные красители и маркеры для фирменной идентификации видов топлива и предотвращения их фальсификации, что особенно актуально для России, вследствие вышеуказанных причин.

Постоянно возрастающие экологические требования к автомобилю требуют резкого сокращения эмиссии окислов азота в отработавших газах двигателя. Стандарт «Евро-4» для коммерческих автомобилей, вступивший в силу в октябре 2005 года, потребовал снижения содержания оксидов азота на 30 %, а содержания твердых частиц — на 80 % по сравнению с предыдущим стандартом «Евро-3». В 2010 году введен еще более жесткий стандарт «Евро-5» (табл.13).

Табл. 13. Евростандарты вредных выбросов легковых автомобилей с отработавшими газами

*Для «Евро-0» нормы выброса рассчитывались в граммах на испытание

Ряд европейских производителей (в том числе Daimler Chrysler AG, BASF AG, Iveco S. p. A., Total SA, Renault Trucks) участвуют в совместным проекте SCR (селективная каталитическая очистка выхлопных газов — Selective Catalytic Reduction), для чего потребовалась модернизация автозаправочной инфраструктуры этих компаний.

Технология S CR с реагентом «AdBlue» (рис. 20) идеально сочетает экологические требования и экономичность. Она уже используется в пределах всей Европы, поскольку может применяться с дизельным топливом разного качества; не требует специального обслуживания и рассчитана на весь срок службы автомобиля; никак не сказывается на интервалах между техобслуживанием и заменой масла; обеспечивает снижение расхода топлива на 2…5 % по сравнению с аналогичными автомобилями, соответствующими стандарту «Euro -3»; увеличивает дальность пробега автомобиля при условии, что он оборудован баком для «AdBlue» с оответствующей вместимости.

Рис. 20. Схема применения технологии S CR с реагентом «AdBlue» на бензиновом двигателе

Реагент «AdBlue» — это жидкость, необходимая для использования технологии SCR . Он представляет собой высококачественный стандартизованный раствор мочевины на водной основе, который заправляется в специальный бак и не доставляет никаких дополнительных проблем водителю. Сама технология проста: «AdBlue» автоматически подмешивается к горячему потоку отработавших газов, в котором содержатся ядовитые окислы азота, а катализатор SCR преобразует эту смесь в безвредный азот и водяной пар по реакциям:

(NH₂)CO (AdBlue) → NH₃ + CO₂,

NH₃ + NOx → N₂ + H₂O.

Реагент «AdBlue» уже производится во многих странах Европы. Его выпускают ведущие европейские производители карбамида, которые совместно с партнёрами по реализации организуют широкую сеть заправочных станций в Европе.

Специалисты российской компании «Лаборатория триботехнологии» предложили новый оригинальный путь снижения эмиссии вредных примесей в отработавших газах. По их предложению полезный эффект достигается за счет использования растворимых в моторном топливе производных мочевины вместе с наноразмерными частицами диоксида церия. Новая технология, которая получила название «Urea & NanoCatalyst in Fuel», также не предусматривает внесение изменений в конструкцию топливной аппаратуры двигателя внутреннего сгорания и в способ заправки топливом на автозаправочных станциях.

Фирмой был 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 улучшения других показателей качества топлива применяются различные добавки, которые в основном направлены на повышение октанового (октан — корректоры) и цетанового (цетан — корректоры) чисел, снижение токсичности и дымности выхлопных газов, частично — на ослабление коррозионных процессов. Однако их правильное и своевременное применение — это проблема и забота потребителя.

В настоящее время многие известные европейские производители топлива, имеющие свою фирменную сеть АЗС, используют моющие присадки для создания топливных марок (брендов), которые позиционируются на рынке как топливо повышенного качества.

Краткая история продвижения на российский рынок топлива с высокими эксплуатационными качествами такова.

В 2006 году компания «Лукойл» презентует и начинает реализацию топлива под брендом «Экто» в России, «Eco Force» в Казахстане и «Ventus» в Украине.

В этом же году компания ТНК — BP запускает в продажу топливо BP Ultimate 95 и BP Ultimate 98 на своих автозаправочных комплексах.

В 2009 году компания Shell начинает реализацию высокоэффективного топлива Shell V‑Power, разработанного в рамках технического партнерства Shell и Ferrari и отлично зарекомендовавшего себя у европейского потребителя.

Одновременно ТНК — BP выводит на рынок бензин ТНК Pulsar с октановым числом 95, соответствующий экологическому стандарту Euro- 4 и значительно превосходящий нормы стандарта Российской Федерации ГОСТ Р 51866.

В этом же году «Лукойл» начинает продажи нового автомобильного бензина премиум — класса «Экто Plus» (октановое число 95) и «Экто Sport» (октановое число 98). Как указывается производителем, пакет присадок в новых бензинах позволяет двигателю развивать 100 % заявленной мощности, увеличивает ресурс работы и сокращает выброс оксида углерода.

Вопрос: Как можно ранжировать топливные присадки?

Ответ: Топливные присадки можно условно разделить по моющим свойствам и решаемым задачам на три категории.

Сильнодействующие. Эти препараты, как правило, относятся к «ремонтной» категории, имеют направленное действие, высокую эффективность и, как следствие, высокую стоимость. Основная задача — обеспечить работоспособность системы подачи топлива в достаточно короткий промежуток времени и/или в особо «тяжелых» случаях. Предназначены в основном для очистки инжекторов (форсунок) подачи топлива и/или очистки топливной системы в целом.

Сюда же могут быть отнесены разного рода препараты, предназначенные для мощного химмотологического тюнинга топлива, в основном бензинов. Эти препараты, как правило, значительно повышают октановое число используемого топлива и обеспечивают его более эффективное сжигание при отсутствии побочных эффектов, таких как образование нагара и т. п.

Ремонтно-профилактические. В основном это препараты со «средней» эффективностью воздействия. Они обладают расширенным спектром действия, достаточной эффективностью, способностью предотвращать отказы топливной системы, корректировать качество используемого топлива. Основная задача — предотвращение необходимости в проведении дорогостоящего ремонта из‑за загрязнения системы подачи топлива, образования нагара, отложения тяжелых фракций из топлива в баке и на элементах системы питания, коррекцией качества топлива путем повышения октанового числа для бензина и цетанового числа для дизельного топлива, вытеснением и поглощением влаги (воды), растворением, преобразованием и выводом из топливной системы вредных примесей и отложений через их дожигание и многое другое.

Профилактические/корректирующие. Эти присадки «мягкого» действия, используются, как правило, в профилактических целях. Лучшие из них работают при малых концентрациях в топливе и продаются во флаконах с дозаторами. Основная задача — профилактический уход за всеми элементами топливной системы, поддержание их в чистоте и работоспособном состоянии. Основная задача может быть смещена в сторону коррекции качества используемого топлива путем повышения его октанового (цетанового для дизельного топлива) числа, вытеснения и поглощения влаги (воды), что важно при использовании топлива негарантированного качества или в специфичных погодных условиях повышенной влажности. Однако при этом не снимается задача поддержания топливной системы в чистоте.

Отдельной группой стоят препараты, предотвращающие образование геля в дизельном топливе (так называемые «Антигели») и препараты, позволяющие оперативно «разморозить» замерзшее дизельное топливо. Первые могут быть отнесены к профилактическим, вторые — к ремонтным или применяемым в особых, порой безвыходных ситуациях.

Обо всех этих присадках речь пойдет ниже.