§ 6. Смоло- и нагарообразование в двигателях

Все примеси, которые попадают в двигатель с посту­пающим для сгорания воздухом, находящиеся в топливе или в масле, а также продукты износа деталей могут участвовать в образовании на них отложений Количест­во и состав загрязнений зависят от конструкции, техни­ческого состояния, режима работы двигателя, своевре­менности и тщательности проведения его технического обслуживания. Но особенно большое влияние на интен­сивность образования высокотемпературных отложений оказывает качество сжигаемого топлива и применяемого маета. В стандартах, как на бензин, так и на дизельное топливо нормируются показатели, которые влияют на образование высокотемпературных отложений. Остано­вимся кратко на их рассмотрении

В бензине и дизельном топливе в растворенном со­стоянии практически всегда содержатся смолистые и смолообразующие соединения, количество которых зависит от вида и состава топлива, технологии его получения способов очистки. При хранении, особенно в неблагопри­ятных условиях (плохая герметизация резервуаров, наличие в них осадков и воды, хранение при повышенной температуре), количество смол увеличивается, иногда значительно, тогда топливо темнеет, а в некоторых слу­чаях в нем накапливаются отложения. Более тяжелое по фракционному составу топливо, например дизельное, содержит большее количество смолистых соединений, что приводит к его неполному сгоранию и значительному накоплению нагаров на деталях двигателей.

Содержащиеся в топливе смолы откладываются в топливных баках, на стенках трубопроводов, забивают жиклеры карбюраторных двигателей. Смолистые соеди­нения накапливаются также на горячих стенках впуск­ного коллектора карбюраторных двигателей, на соплах форсунок дизелей, на клапанах и днище поршня, в камере сгорания, в поршневых канавках и др. При большом на­коплении нагаров повышается износ двигателя, ухуд­шается процесс сгорания топлива, увеличивается его рас ход, а иногда двигатель полностью выходит из строя.

Различают смолы фактические, т. е находящиеся в топливе в момент их определения в растворенном состоянии, и смолообразующие вещества — различные нестой­кие соединения, например непредельные углеводороды, которые под действием времени, повышенной температу­ры кислорода воздуха и других факторов переходят в смолы (их часто называют потенциальными смолами).

Стандартами нормируется содержание фактических смол. Сущность их определения заключается в испарении горячим воздухом определенного количества топлива при повышенной температуре (для бензина 150° С, ди­зельного топлива 250° С). Остаток, полученный после испарения, указывает на наличие фактических смол, которое оценивают в миллиграммах на 100 мл топлива Для бензина различных марок оно составляет до 7— 15 мг/100 мл, а для дизельного топлива — до 30—60 мг/100 мл

Если содержание фактических смол отвечает требованиям стандартов, двигатели длительное время работают без повышенного смоло- и нагарообразования. Нередко при эксплуатации техники содержание смол в топливе значительно больше. Доказано, что ест оно в два три раза выше нормы, то моторесурс карбюраторного двигателя снижается на 20—25%, а дизельного — на 40%. Кроме того, при эксплуатации возникают различные неполадки зависают клапаны, закоксовываются форсунки и т. д.

Склонность бензина к накоплению смолистых веществ (стабильность) оценивают индукционным пери одом, который характеризует способность бензина сохранять неизменный состав при правильных условиях перевозки, хранения и использования. Определяют этот показатель в лабораторной установке при искусствен­ном окислении бензина температура 100°С в атмо­сфере сухого и чистого кислорода при давлении 0,7 МП а (7 кгс/гм²). Индукционный период — это время в мину­тах от начала окисления бензина до активного поглоще­ния им кислорода. Для различных марок это значение находится в пределах 600—900 мин, а для бензинов со Знаком качества оно составляет 1200 мин. Индукционный период большинства современных марок — не менее 900 мин. Как установлено исследованиями, такой бензин можно хранить до 1,0—1,5 лет, не опасаясь заметного ухудшения качества.

В реальной эксплуатации нередко приходится стал­киваться с бесхозяйственным отношением к качеству ис­пользуемых топлива и масел. Так, были взяты пробы лет­него бензина марки А-76 из нефтехозяйства двух колхо­зов, получающих нефтепродукты с одной нефтебазы. В одной пробе фактических смол было 15 мг/100 мл, а в другой в 12 раз больше. Оказывается, во втором слу­чае состояние нефтесклада было неудовлетворительным. В резервуаре, где хранился бензин, было много отстоя и осадков, очистка его не проводилась с момента уста­новки, дыхательный клапан отсутствовал, люки плохо закрыты, резервуар не окрашен. Такое небрежное хра­нение приводит не только к количественным потерям, но и к резкому ухудшению качества бензина. По отчетным данным расход нефтепродуктов в этом колхозе значи­тельно выше, а "неполадки в работе двигателей возника­ют намного чаще, чем в соседнем.

Для карбюраторных двигателей наиболее характер­но накопление смолистых отложений, которые обнару­живаются в бензоотстойниках, на деталях карбюратора. При образовании горючей смеси смолистые соединения не могут испаряться и откладываются во всасывающем трубопроводе и на клапанах. В результате клапан пере­стает закрываться и зависает. На рис. 4 показано, как сильно зависит осмоление всасывающего клапана от со­держания фактических смол. Эти смолистые отложения и вызывают различные неполадки в работе топливоподающей аппаратуры и двигателя.

Для дизелей особенно нежелательно отложение лаков и нагаров на соплах форсунок, нарушающих нормальный распыл подаваемого топлива, а, следовательно, и его сгорание. В стандартах на дизельное топливо кроме фактических смол нормируют коксуемость и золь­ность, повышенное содержание которых вызывает ин­тенсивное образование нагаров.

Большой вред (не только ускоренное образование на­гара, но и быстрый износ деталей топливоподающей ап­паратуры и двигателя в целом) наносят абразивные ме­ханические примеси, попадающие в двигатель с топливом и воздухом. По стандарту в бензине и дизельном топливе

Рис. 4. Всасывающие клапаны после работы автомобилей на бензине А-76 с содержанием смол: 1 — 10 мг/100 мл, 2 — 40 мг/100 мл

наличие механических примесей не допускается. Одна­ко при хранении, транспортировке, приемоотпускных операциях топливо обычно загрязняется пылью и песком из окружающего воздуха. Даже в чистом по внешнему виду топливе почти всегда содержится какое-то количест­во примесей. Вместе со смолистыми и коксообразующими веществами эти посторонние включения приводят к увеличению высокотемпературных отложений. Кроме то­го, проникающие в двигатель пылинки ускоряют его из­нос.

Если в топливе содержатся абразивные механические примеси, то срок службы насоса высокого давления в за­висимости от загрязненности сокращается в пять-шесть раз. Абразив сокращает срок службы не только топли­воподающей аппаратуры. Когда в камеру сгорания по­ступает загрязненное топливо, механические примеси проникают в зазоры между поршневыми кольцами и гильзой цилиндра, что ведет к их повышенному износу, и как следствие — к падению мощности, ухудшению эко­номичности, необходимости преждевременного ремонта.