Справочник автолюбителя

Нагарообразование в дизельных двигателях протекает неравномерно по времени. В первые часы работы двигателя этот процесс идет интенсивно, затем несколько замедляется, достигая равновесного состояния (масса образующегося нагара примерно равна массе выгорающего нагара).

Нагарообразование, кроме конструктивных факторов и режима работы двигателя, зависит от качества применяемого топлива. Среди физико-химических свойств на образование отложений влияют такие характеристики, как фракционный состав, общее содержание сернистых соединений и содержание меркаптановой серы, природа и концентрация алкенов и ароматических углеводородов, содержание и характер смолистых веществ.

Более тяжелые виды дизельного топлива образуют больше нагара. Так, если облегченные виды дизельного топлива типа керосинов (пределы выкипания от 130 до 280 °C) в определенных условиях дают 100–140 мг нагара на 1 кг топлива, то в аналогичных условиях товарные виды дизельного топлива (пределы выкипания от 160 до 360 °C) – 245–265 мг/кг, нагара, а виды топлива утяжеленного фракционного состава (выкипающие до 400–420 °C) – около 360 мг/кг.

Чем выше содержание серы в топливе, тем больше нагара и лака получается при его сгорании. Сера, содержащаяся в топливе, влияет не только на массу образующегося нагара, но и на его свойства. Сернистые соединения, накапливаясь в нагаре, повышают его плотность.

Влияние серы на нагарообразование является одной из причин ограничения ее содержания в товарном дизельном топливе. При сгорании гидроочищенного топлива нагарообразование снижается в 1,5–2 раза.

Среди сернистых соединений, присутствующих в дизельных топливах, наибольшее влияние на нагарообразование оказывают меркаптаны. В присутствии меркаптанов ускоряется окисление нестабильных соединений дизельного топлива и тем самым увеличивается скорость образования отложений. Поэтому содержание меркаптановой серы в товарном дизельном топливе не должно превышать 0,01 %. Удаление меркаптанов из сернистого дизельного топлива приводит к тому, что в 2–5 раз уменьшается толщина лаковых пленок на иглах, а температура начала осмоления игл распылителей форсунок повышается на 25–30 °C.

Среди углеводородов, содержащихся в дизельном топливе, на процесс нагарообразования в большей степени влияют алкены и ароматические углеводороды. С увеличением содержания ароматических углеводородов склонность топлива к нагарообразованию возрастает.

Существенную роль в процессе нагарообразования играют алкены, в частности олефины. В топливе, полученном прямой перегонкой нефти, их содержание невелико. Добавление к топливу, полученному прямой перегонкой нефти, компонентов вторичной переработки нефти (от процессов термического и каталитического крекинга) повышает содержание олефинов в дизельном топливе. Испытания показали, что добавление к топливу, полученному прямой перегонкой нефти, даже 20 % дизельных фракций термического крекинга приводит к резкому ухудшению его эксплуатационных свойств, а именно снижается стабильность при хранении и повышается склонность к нагарообразованию. Такое топливо вызывает быстрое осмоление игл распылителей форсунок и их зависание. В связи с этим добавление продуктов термического крекинга в товарные виды топлива для быстроходных дизелей запрещено.

В продуктах каталитического крекинга меньше алкенов, поэтому в товарное дизельное топливо из сернистой нефти допускается добавлять до 20 % каталитического газойля.

С увеличением содержания смолистых веществ склонность дизельного топлива к нагарообразованию возрастает. Добавление к обессмоленному топливу всего лишь 0,25 % смолистых веществ приводит к образованию отложений и зависанию игл распылителей форсунок.

Содержание смолистых веществ в дизельном топливе оценивают так же, как в автомобильных бензинах – определением содержания фактических смол. С увеличением содержания фактических смол в дизельном топливе их склонность к нагарообразованию возрастает. Поэтому одно из требований к качеству дизельного топлива – содержание фактических смол не должно превышать 30–60 мг/100 мл.

Склонность дизельного топлива к нагарообразованию зависит также от его коксуемости и зольности.

Коксуемость — это способность топлива образовывать в условиях нагрева без доступа воздуха остаток в виде угля (кокса). Для дизельного топлива коксуемость зависит от их фракционного состава и содержания смолистых и нестабильных соединений. Чем быстроходней и термически напряженней двигатель, тем меньше должна быть коксуемость применяемого топлива. Коксуемость определяют либо для топлива в целом, либо для его 10 %-ного остатка после перегонки (коксуемость 10 %-ного остатка должна быть не более 0,5 %).

Зольность топлива характеризует содержание в нем несгораемых примесей: чем меньше зольность, тем меньше неорганических примесей попадает в нагар. Увеличение массы золы в нагаре ведет к повышению его абразивных свойств. Допустимое содержание золы в дизельном топливе лежит в пределах 0,01—0,02 %.