Влияние качества топлива на работу двигателя внутреннего сгорания (стр. 2 из 5)

Глава 2

2.1Влияние асфальтенов на работу ДВС.

Почти в каждой проблеме с двигателем качество топлива было одной из причин его неполадок. Образование отложений может привести к отказу двигателя. Как же цилиндровое масло может предотвратить образование отложений, поддерживать чистоту двигателя и предупредить возможные неудачи?

Проблемы загрязнения и методы обеспечения чистоты работы двигателя были исследованы Бобом Алленом, чартерным инженером, членом Института морских инженеров Великобритании, техническим менеджером "Castrol Marine". Он отмечает, что чистота картеров четырехтактного двигателя зависит от степени загрязненности цилиндрового масла продуктами неполного сгорания топлива и его протечек в топливных насосах. Термин "чистота картера" связан с образованием черных асфальтеновых отложений на стенках картера, накоплением загрязнений в кулачковом приводе и липких отложений в сепараторе.

Совместимость остаточных примесей топлива и цилиндровой смазки, а также вероятность образования отложений могут быть продемонстрированы при использовании метода испытаний при использовании метода испытания IP375. При взаимодействии остаточных примесей топлива со смазочным маслом возможность выпадения асфальтеновых отложений увеличивается. Это связано с тем, что асфальтены содержатся в топливе в растворенном состоянии благодаря ароматическим дистиллятным продуктам и любое снижение содержания ароматических соединений может привести к выпадению отложений. Что происходит при смешивании такого парафинсодержащего материала, как смазочное масло, с топливом? Не все сорта топлива имеют одинаковую способность к выпадению отложений, но в результате исследований установлено, что сорта топлива с низким коэффициентом вязкости, например, 180 сСт, требующие более высокого содержания дистиллятных продуктов для растворения остатков до необходимого уровня вязкости, скорее приводят к проблемам.

На рис. 1 показаны результаты исследований по методу IP375 топлива с высоким и низким содержанием асфальтенов, согласно которым первое больше способствует отложениям в двигателе. Как известно, качество бункера в мире различно, и содержание асфальтенов может изменяться от 2 % до 11 %.

Рис. 2 показывает изменение содержания асфальтенов в топливе и его удельной плотности за период испытаний на судне в течение 18 месяцев, которые выявили близкую корреляцию этих двух характеристик топлива. Во время этих испытаний двигатель работал в течение 4500 час. на топливе с низким содержанием асфальтенов, и в кулачковом приводе не было обнаружено отложений, но когда топливо сменили на другое, с очень высоким содержанием асфальтенов, то уже через 2000 час. В кулачковом приводе и картере были обнаружены большие отложения. В обоих случаях использовалось одно и то же смазочное масло.

Конечно, при этом вред наносится не только картерам. Топливные отложения образуются в канавках поршневых колец и в подпоршневом пространстве. Отложения в зоне кольца могут привести к их залипанию, а в результате нагарообразования на головке поршня снижается эффективность его охлаждения, что может привести к повышению температуры и прогоранию поршня. Блокирование маслосъемных колец может вызвать повышенный расход цилиндровой смазки.

Каким образом можно уменьшить эти отложения? Установлено, что использование смазочных материалов с высоким содержанием ароматических соединений не обеспечивает решения проблемы асфальтеновых отложений. Это связано с тем, что с течением времени компоненты масла на базе ароматических соединений будут окисляться, и, в конечном итоге, асфальтеновые отложения в двигателе будут образовываться, несмотря на выполнение эксплуатационных действий по очистке двигателя.

Реальное предотвращение асфальтеновых отложений должно обеспечить использование химических средств.

На рис. 3 показано количество высокотемпературных отложений, которые возникают вследствие загрязнения смазочных материалов из-за применения низкокачественного топлива. Как следует из сравнения представленных гистограмм, использование химических добавок в смазочном масле обеспечивает резкое снижение асфальтеновых отложений.

За тот же период, что низкокачественные сорта топлива приобрели широкое распространение, качество легкого дизельного топлива MGO также ухудшилось. Исследования показали, что газойли с высокой степенью парообразования вызывают отложения в двигателе и что высокоциклические углеводороды, в основном ди- или полициклического ароматического типа, будут производить больше отложений вследствие крекинга и окисления, чем парафиносодержащие углеводороды.

Полимеризация несгоревших частиц топлива и конденсация на цилиндровой втулке приводят к образованию лакообразного нагара. Твердый смолообразный материал на втулке цилиндра и в полированных канавках вызывает прекращение действия смазки. Это обычно случается при работе на легком дизельном топливе

четырехтактных двигателей, однако зарегистрированы также подобные случаи и в двухтактных крейцкопфных двигателях.

Циклические углеводороды не сгорают полностью во время такта сгорания (расширения), и небольшая часть образовавшихся отходов прилипает к втулке, вызывая лакообразный нагар. При этом оценка потери эффективности смазки может производиться по величине толщины лакообразующих отложений в канавках втулки после 1000 час. работы двигателя и расходу смазки, который не должен превышать 0,2 ррт сгоревшего топлива.