Многие из вас ездят на машинах с дизелями и успели оценить их достоинства – экономичность, увеличенный ресурс двигателя. Правда, чтобы реализовать потенциальные преимущества силовых агрегатов с воспламенением от сжатия, нужно относиться к ним с особым вниманием. Вот о хорошем отношении к дизелям и поговорим.
Ключевой узел дизельного двигателя – топливный насос высокого давления (ТНВД), позволяющий распылителю форсунки впрыскивать топливо в камеру сгорания, где и так уже огромное давление. Нет смысла подробно разбирать устройство сложного, прецизионного, дорогого и ответственного агрегата. Недаром ремонтом и настройкой топливной аппаратуры дизелей занимаются немногие; ТНВД – не карбюратор. Однако полезно знать, что у любого ТНВД есть узел низкого давления, задача которого – забирать топливо из бака через систему фильтров, и узел высокого давления, который непосредственно создает высокое давление для форсунок. Остановимся подробней на форсунках и входящих в их состав распылителях.
Разрез форсунки дизеля для легкового автомобиля: 1 – приток топлива под высоким давлением; 2 – фильтр; 3 – корпус форсунки; 4 – топливный канал, подводящий топливо к распылителю; 5 – прокладка; 6 – гайка распылителя; 7 – гайка крепления топливопровода; 8 – слив (отвод топлива, просачивающегося через зазор между иглой и корпусом); 9 – регулировочные шайбы (регулирование давления впрыска); 10 – пружина форсунки; 11 – опорный штифт; 12 – распылитель. |
Не углубляясь в дебри, отметим, что зазор между корпусом распылителя и иглой – лишь несколько микрон; пары подбираются с прецизионной точностью. Именно от правильной работы форсунки зависит качество распыления топлива. Иногда слышишь: форсунки «льют». Значит, не в порядке распылитель. Естественно, увеличивается расход топлива, появляется черный дым, усиливается нагарообразование и сокращается ресурс двигателя.
Для дизельного двигателя важен угол опережения впрыска. Где-то он напоминает угол опережения зажигания у бензиновых моторов.
Пока горит свеча…
Есть у дизеля и свечи. Только они не искровые, а тепловые (накаливания). Если для искровой свечи выгорание – это плохо, то для дизельной свечи горение – то, что надо! В ее нижней части расположен элемент накаливания, защищенный термостойким колпачком. По принципу действия дизельная свечка подобна обыкновенной лампочке, только ее задача не светить, а нагревать. К слову, КПД обычной лампочки накаливания – 3-6%, то есть она светит на 3%, а греет на 97%. Дизелю свечи нужны для того, чтобы перед холодным пуском двигателя создать в камере сгорания «африканский зной» – 800-900°С. После пуска они отключаются. Поэтому они долговечней искровых, но и дороже – 15-60 долл. за штуку. Поскольку никакой синхронизации здесь не нужно, все свечи обычно включаются параллельно, а часто соединяются могучей общей шиной. Когда вы переводите ключ «на старт», на свечи подается полное напряжение (12В), а на панели приборов загорается индикатор прогрева. Когда автоматика решит, что нагрев состоялся, напряжение на свечах снижается вдвое, а индикатор гаснет, сигнализируя о готовности к пуску. Как только двигатель устойчиво заработает, напряжение со свечей снимается, и они «уснут» до следующего пуска.
Зимой заводиться при неисправных свечах – дохлый номер, хотя жарким летом – не исключено.
Если в приличных странах высокооборотному легковому дизелю на нормальном топливе живется хорошо (ресурс дизеля значительно выше бензинового двигателя – благодаря смазывающим свойствам дизтоплива), то у нас прецизионные пары ТНВД и форсунок становятся поистине «ахиллесовой пятой» в общем-то очень надежного двигателя. Здесь мы вплотную подошли к «топливной» проблеме.
Бензин и солярка: они, если честно – не пара, не пара, не пара
Хотя как сказать… И дизтопливо, и бензины происходят из большого семейства углеводородного топлива. Дизтопливо представляет собой смесь углеводородов керосиновой, газойлевой и соляровой фракций, получаемых в результате перегонки нефти, с температурой кипения 180-360°С и плотностью 0,79-0,86 г/см3. Если об октановом числе бензина знают почти все автомобилисты, то о таинственном цетановом числе дизтоплива мало что известно даже большинству «дизелистов».
В нашем мире ничто не происходит мгновенно. Так и распыленное топливо в камере сгорания: ну, не может оно воспламениться сразу же! Период задержки воспламенения топлива – промежуток времени от впрыска топлива в цилиндр до начала его горения – характеризуется цетановым числом. Чем выше ЦЧ, тем меньше задержка, тем плавнее сгорает топливовозушная смесь и мягче работает двигатель. Однако теория утверждает, что поднимать ЦЧ выше 60 бессмысленно – происходит некое «насыщение» параметров работы двигателя, а топливо с высоким ЦЧ непомерно дорожает. С другой стороны, форменным безобразием считается снижение ЦЧ ниже 40 – такое топливо практически непригодно для быстроходных легковых дизелей, ибо жесткость работы тут запредельная, износ – соответственный.
Следует знать, что в разных странах приняты различные стандарты на цетановое число. Так, в Англии оно составляет 52, во Франции – 51.4, в Швеции – 48.5, Австрии – 53.9, для Финляндии – 48, в Турции – 55, в России – 45. Только надо помнить, что сие значение регламентируется весьма древним ГОСТом 305-82. Документ обширный, приведем «выжимки»:
Во времена составления ГОСТа никто и не думал, что в России появятся «забугорные» легковые дизели, для которых и 5000 оборотов в минуту – не предел. А для грузовых тихоходных дизелищ тех давних времен много и не требовалось.
Показатели качества дизтоплива | Летнее | Зимнее | Арктическое |
Цетановое число, не менее |
45 | 45 | 45 |
Температура помутнения, град., не выше |
-5 | -25 | — |
Температура застывания, град., не выше |
-10 | -35 | -55 |
Кинематическая вязкость при 20 0С, мм2/с |
3,0-6,0 | 1,8-5,0 | 1,5-4,0 |
Массовая доля серы, %, не более |
0,5 | 0,5 | 0,5 |
Коксуемость, %, не более |
0,3 | 0,3 | 0,3 |
Вот высокое содержание серы – чем оно плохо? Изначально сера сама по себе способна при высоких температурах вызывать так называемую сернистую коррозию, но самая-то жуть, если сера вместе с водой образует серную кислоту. Что она способна сделать за короткий срок с прецизионными парами, даже говорить неохота. А российские условия транспортировки и хранения (да и производства), наличие воды гарантируют эту жуть почти на 100%. Повышение концентрации серы с 0,2 до 0,6% ускоряет износ деталей на 15-20%, а при содержании 1% серы износ увеличится в 1,5 – 1,7 раза. Европейские стандарты допускают с 2000 года не более 0,035%; такое содержание серы увеличит ресурс двигателя на 30%, а по сравнению с российским стандартом в 2,5-3,0 раза. Причина такой «сернистости» нашего топлива – в его получении из высокосернистой нефти, ибо запасы малосернистой весьма ограниченны. Дальнейшая же очистка – дело для производителя хлопотное и затратное, да и зачем, если ГОСТ позволяет? И если бы хоть древний ГОСТ безукоризненно выдерживался…
Другой важный параметр дизтоплива – кинематическая вязкость. Кинематическая вязкость топлива для высокооборотных дизелей нормируется при 20°С – от 1,5 до 6,0 мм2/с (сСт). При снижении вязкости уменьшается цикловая подача топлива – из-за перетечек и потерь в плунжерной паре. Появляется подтекание через распылители форсунок, что увеличивает нагарообразование и дымность выхлопа. Кроме того, маловязкое топливо резко увеличивает износ ТНВД, так как его прецизионные пары смазываются хуже. Посему не стоит в летнюю жару увлекаться зимним или арктическим топливом, даже если вы им запаслись на всю жизнь. А завышенная вязкость снижает качество распыла топлива форсунками, ухудшает прокачиваемость топлива через фильтры. Здесь с точностью до наоборот: чрезмерную вязкость вы наблюдаете, когда заводитесь на летней солярке при минус 6-8°С.
Коксуемость показывает, насколько интенсивно образуются нагар и отложения. Смолистые вещества, находящиеся в топливе, загрязняют систему питания, приводят к закоксовыванию форсунок и даже поршневых колец.
Так что же, никакого прогресса с 1982 года? Ан нет. Есть у нас, оказывается, и экспортное топливо (ТУ 38.401-58-110-94)! Предельное содержание серы в нем – 0,2-0,3%. Тоже не Европа, но все-таки… Да и коксуемость пониже – не хуже 0,2. Интересно, куда его вывозят?
И еще не предел! Экологически чистое дизельное топливо выпускают по ТУ 38.1011348-89. Технические условия предусматривают выпуск двух марок летнего (ДЛЭЧ-В и ДЛЭЧ) и одной марки зимнего (ДЗЭЧ) дизельного топлива с содержанием серы до 0,05 % (вид I) и до 0,1 % (вид II).
А теперь держитесь за стулья! Оказывается, у нас есть городское топливо, специально для столицы нашей Родины – Москвы! Оно еще лучше экологически чистого за счет антидымных и депрессорных присадок (ТУ 38.401-58-170-96). В столице не хотят жить по старым ГОСТам. Складывается впечатление, что Москва – государство в государстве, живущее по своим законам. А остальные регионы неизвестно за что платят ему дань…
Но вернемся к заголовку раздела. Оказывается, и у бензинов есть свои цетановые числа! Так, ЦЧ 76 и 80 бензинов равно 35, а 95-го – всего 15. Как видим, связь октанового и цетанового чисел у бензинов обратная. Знание ЦЧ бензинов полезно, к примеру, в эксплуатации военной техники. Танковые двигатели способны работать на различных топливах, нужен лишь набор присадок для снижения октановых и повышения цетановых чисел. Нет рядом солярочки, залил какой нибудь АИ-98, присадкой сдобрил – и вперед!
Для мирного «дизелиста» информация тоже не вредна. Как видим, бензин А-76 по цетановому числу вплотную подходит к плохому дизтопливу. Для улучшения прокачиваемости летнего топлива в холодное время кое-кто добавляет к дизтопливу бензин (лучше – керосин); палка о двух концах. Да, добавка 25% бензина понизит температуру фильтруемости градусов на 10. Но не нужно быть математиком, чтобы увидеть значительное понижение ЦЧ такой смеси (а оно в нашем родном топливе и так низкое). Значит, ухудшаются пусковые качества, снижаются смазывающие свойства топлива. Поэтому такой способ применим только при крайней необходимости, особенно на иномарочных дизелях.
Помойка в топливном баке
Третья беда после воды и серы – мусор. Под мусором понимаются мельчайшие абразивные частицы в топливе. Возможно, вас не вдохновляют микронные зазоры, мельчайшие частицы и тому подобное. Тогда представьте, как в изящную импортную электромясорубку вы засыпаете некрупный гравий и включаете… Что-то подобное происходит с прецизионными парами ТНВД и форсунок при знакомстве с не лучшими образцами отечественного дизтоплива.
«Позвольте, – спросите вы, – а топливный фильтр?». Согласен, «гравий» (крупные частицы грязи) фильтры задержат, но остается еще «песок» (или мелкие грязевые фракции). Увы, не способен штатный топливный фильтр отсеять микронные частицы; рекомендую перед основным топливным фильтром «врезать» пластиковый – для обычных «карбюраторников». Так, весьма неплохие фильтры делают в промышленной группе «Спектр-авто», известной по маслам «Спектрол». У такого фильтра тонкость отсева – 15 микрон. Его задача в нашем случае – борьба с крупной грязью, если вы заправились чем-то уж совсем неприличным. Причем «неприличным» вас способна наградить обыкновенная АЗС (со дна, «погуще»). Жизнь штатного фильтра при установке предварительного несколько облегчается: он борется уже с грязью помельче, на что и рассчитан.
И еще одно полезное свойство такой доработки. Не секрет, что все фильтры, именуемые «японскими», в несколько раз дороже тех, что называются «корейскими». Деваться некуда, берем подешевле. Поскольку топливный элемент слабее, при его полном забивании возникает иная опасность – прорыв. Пусть он вам не приснится в самом ужасном сне: заботливо собранные фильтром «песок и гравий» рухнут в «мясорубку». А если есть предварительный фильтр, перепад давления, создаваемый насосом, делится уже между двумя фильтрами, что почти исключает прорыв. Советую менять предварительный фильтр каждые 2 тыс. км (стоит-то он копейки), а штатный… По хорошему-то надо через 5 тыс., но со скидкой на наш менталитет крайний срок – 10 тыс. км, да и то, если вы разорились на «японца».