Что такое сажа дизельного двигателя

Дизельные масла: проблема сажи

Основной парк грузоперевозчиков и прочая тяжелая техника – оснащена дизельными силовыми агрегатами. На сегодняшний день это довольно сложные, однако, приближенные к совершенству двигатели. С каждым поколением они становятся все более экономичными, мощными и экологичными. Отчасти это достигается и за счет использования высокотехнологичных смазочных материалов.

Дизельные агрегаты раньше считались наиболее безопасными для окружающей среды, поскольку имели наинижайший уровень выбросов СО. Но в учет не бралась сажа, которая, как оказалось, чрезвычайно вредна не только для окружающей среды, но и самого человека.

Чтобы снизить образование сажи в камерах сгорания дизельных двигателей, необходимо максимально увеличить температуру горения топлива. Однако с ее повышением резко увеличивается образование азотной кислоты, которая также небезопасна для экологии. Приходится идти на не совсем выгодный компромисс.

Разработчики дизельных агрегатов предложили нейтрализовать окислы азота мочевиной непосредственно в выпускном тракте (процесс AdBlue), а сажу – отфильтровывать при помощи DPF. Эти относительно простые решения позволили практически полностью очистить выхлопы дизельной тяжелой техники, но много сажи пошло внутрь картера.

В процессе работы дизельного двигателя сажи образуется огромное количество. Она из картерных газов быстро смешивается с масляным туманом и, в конце концов, оказывается в составе моторного масла. Буквально через считанные минуты свежее масло в дизельном двигателе становится черным. Однако черный цвет масла – не самое страшное. Имеет значение концентрация сажи в нем, которая может достигать 7%. Не трудно подсчитать, что для 30 кг масла это около 2 кг, что соответствует целому ведру сажи в сухом виде.

Столь значительное количество сажи пагубно действует на механизмы двигателя, поскольку данное вещество обладает абразивными свойствами.

Чтобы эффективно отфильтровать сажу из масла, циркулирующего в дизельном моторе грузовика, потребовался бы фильтр размером с 200-литровую бочку. К тому же улавливающий наполнитель такого фильтра должен иметь тончайшую структуру, поскольку размер частиц сажи очень мал. В связи с этим инженеры отказались от идеи механической фильтрации и пошли иным путем.

Было решено сконцентрироваться на разработке масла, которое бы, упрощенно говоря, нейтрализовало абразивное действие сажи. В результате были созданы специальные пакеты присадок, диспергирующие ее частицы, т.е. не дающие слипаться между собой и молекулами масла. В итоге сегодня лидирующие производители дизельных масел предлагают продукты, способные нейтрализовать просто огромные количества сажи. Таковым, например, является масло Duron UHP SAE 10W-40, чьи показатели по саже значительно превышают требования ACEA E6. Абразив сажи, попадающей в такие масла, не проявляется. Ее частицы просто окрашивают масло, но не «съедают» трущиеся пары.

Благодаря нахождению решения изоляции сажевых наночастиц, существенно повысился ресурс масел, а значит и снизилась нагрузка по их утилизации, что представляло собой большую проблему. Меньше замен – меньше объемов, подлежащих утилизации.

Всего десятилетие назад на тяжелых дизелях масло меняли каждые 50-60 тыс. км., – и это был весьма неплохой показатель. Современные масла с пакетом «антисажевых» присадок рекомендуется менять каждые 120 000 км, если речь идет об эксплуатации таких машин, как DAF, Меrcedes, Volvo, МAN и других европейцев. Сельхозтехника с дизельными двигателями на данных маслах может работать по 500-700 моточасов без замены.

Рентабельность использования «долгоиграющих» масел подсчитывается финансовыми специалистами транспортных предприятий. Но только двукратное увеличение их ресурса уже позволяет экономить миллионы рублей ежегодно. Однако следует прибавлять еще и выгоду от меньшего износа двигателей. Как эта выгода выражается в процентах, с точностью может сказать, только эксперимент с конкретным маслом. Но она однозначно есть, поскольку весь свой пробег мотор работает практически без изнашивающего воздействия сажевого абразива.

Сажа в дизельному двигуні

Сажа, которая образуется в дизельном двигателе, при нормальных условиях, является обычным процессом, обусловленным неполным сгоранием топлива. Естественно, что производители автомобилей поставили перед собой задачу уменьшить выбросы атомарного углерода (сажи) в атмосферу, но пока самым действенным методом считается установка сажевого фильтра.

Размеры частиц сажи колеблются от 1 до 10 мкм и представляют собой образование, в котором, в условиях неполного термического разложения и при недостатке кислорода, появились прочные соединения с углеводородами, серой, водой и оксидами металлов. На состав сажи, на наличие в ней определенных частиц, влияет режим работы двигателя и возможные неполадки в системе.

Самые распространенные причины появления большой концентрации сажи:

  • воздушные фильтры не пропускают достаточное количество воздуха для наиболее полного сгорания топлива;
  • высокое давление впрыска, что не позволяет получить сбалансированную смесь;
  • большая концентрация сажи возникает в условиях использования масла с высокой вязкостью;
  • накопление отложений в двигателях внутреннего сгорания, не соблюдение регламента осмотра и профилактики двигателя.

Сажевые фильтры.

В современных автомобилях с 2000 года устанавливаются сажевые фильтры, которые уменьшают выброс загрязняющих веществ в атмосферу. Стандарт ЕВРО 5 предусматривает обязательное наличие сажевых фильтров, которые в английском варианте имеют наименование Diesel Particulare Filter (DPF).

При правильной работе фильтра в нем задерживается большинство частиц, и значение фильтрации достигает 99,9%. Так как захваченные частицы оседают на стенках фильтров, то со временем они начинают создавать препятствие отходящим выхлопным газам. В результате теряется мощность двигателя, создаются предпосылки для ухудшения слаженной работы всех систем автомобиля. Для очистки фильтра используются два вида регенерации — пассивная и активная, которые проводятся, как профилактические работы до замены сажевого фильтра.

Читать еще:  Двигатель 3сфе на малых троит что за причина

Активная регенерация фильтра.

Предусмотрена разработчиками, как принудительное дожигание сажи непосредственно в камере фильтра, где, посредством управления ЭБУ выполняется ряд операций, повышающих температуру до 600 градусов по Цельсию и выше. К сожалению не все виды сажи удаляются этим кардинальным способом, поэтому, еще до возникновения большого количества отложений, следует обратить внимание на пассивную щадящую регенерацию.

Пассивная регенерация.

Самым распространенным способом осуществления пассивной регенерации фильтра, является использование присадок, которые добавляются в топливо. При этом сжигание частиц сажи происходит при относительно низких температурах в пределах 450-500 °С.

Присадка для защиты сажевого фильтра.

Эффективность присадки Liqui Moly Diesel Partikelfilter Schutz достигнута за счет сбалансированного состава уникальных компонентов. Комплексное воздействие на двигатель обусловлено улучшением скорости горения топлива и дожигом частиц при низких температурах.

В результате использования присадки вы надолго отодвигаете тот момент, когда потребуется замена сажевого двигателя. При этом надо учесть, что стоимость присадки несоизмеримо ниже, чем цена на новый фильтр и стоимость работ по демонтажу и снятию детали.

Три беды, которые грозят владельцу современного дизеля

18 января 2019 Категория: Полезная информация.

Современные дизели работают более эффективно, эластично и экологично, чем моторы 80-90х годов. Но за впечатляющие характеристики приходится платить ресурсом моторов и проблемами, которые даже не представляют себе автовладельцы еще лет двадцать назад. Откуда ждать угрозы и что делать?

Почему современные двигатели ненадёжны

Чем сложнее конструкция двигателя, тем меньше его ресурс.

Облегчение конструкции моторов в ущерб прочности материалов (замена чугуна на алюминий), тотальный даунсайзинг, внедрение множества датчиков и сложных систем (прямого впрыска, изменения фаз ГРМ, регулируемого подъема клапанов и др.) — все это, с одной стороны, позволяет выжать максимум мощности и тяги из дизеля, с другой — его же и убивает.

Ресурс и ремонтопригодность современных дизельных двигателей оставляет желать лучшего. Редкий мотор в наше время не боится перегрева, обладает запасом прочности больше 300 тыс. км и позволяет себя «перебирать» и восстанавливать.

В борьбе за экологию производители идут на ухищрения с очисткой выхлопа, особенно — в дизельных моторах. В результате в конструкции появляются дополнительные элементы, а диапазон рабочих температур повышается — что помогает, с одной стороны, топливу догорать в камерах, а с другой — вызывает перегрев и «масложор» ДВС.

Подробно причины, по которым двигатели год от года приобретают в производительности и теряют в надёжности и ресурсе, мы рассматривали здесь. А сейчас обсудим, с какими типичными проблемами сталкивается владелец современного дизеля чаще всего.

«Заросший» нагаром клапан EGR

Клапан EGR на дизеле работает в сложных условиях. Неочищенные выхлопные газы содержат много частиц сажи.

Когда система рециркуляции направляет часть отработавших газов обратно во впуск для снижения токсичности выхлопа, эти сажа оседает на элементах впускной системы и клапане, смешивается с каплями масла (оно попадает в впускной тракт через систему вентиляции картера) и покрывает детали слоем жирного сажевого налета.

Когда нагара становится много, работа клапана EGR нарушается, его может заклинить на открытие или закрытие.

В результате сажевый фильтр забивается сажей намного быстрее, а двигатель теряет в мощности, «не едет», не выходит на рабочую температуру и может даже отправиться в ремонт.

В некоторых моторах BMW, например, при зарастании клапана EGR нагаром выходят из строя вихревые заслонки. Если их обломки попадут во впускной коллектор — жди беды.

Поэтому клапан системы рециркуляции обязательно регулярно чистить: для авто с пробегом 100+ тыс. км — ежегодно или каждые 20 тыс. км пробега.

О другом решении проблемы с неисправным клапаном EGR мы писали здесь.

Выход из строя сажевого фильтра

Старые дизельные двигатели отличаются черным жирным выхлопом — от не полностью сгоревшей обогащенной смеси. Мелкие частицы сажи, которые содержатся в таком выхлопе, являются канцерогенами.

Поэтому автопроизводители с 2000-х годов применяют на дизельных ДВС фильтры, которые задерживают мелкие твердые частички сажи в потоке выхлопных газов, а затем дожигают накопленную сажу при высокой температуре.

  • Отфильтрованная сажа сгорает в двух случаях: если двигатель работает под нагрузкой на высоких оборотах и если в выпускной тракт ввели специальные присадки.

Если дизельное топливо сгорает в цилиндрах не полностью, в выхлопе образуются частицы углеводородов, которые вызывают активное образование смолистых отложений. Сухая мелкодисперсная сажа (порошок) в фильтре смешивается с остатками моторного масла после его сгорания и склеиваются смолой — так образуется нагар. И вот такую субстанцию система самоочистки фильтра удалить уже не может.

Ситуация с загрязнением сажевого фильтра ухудшается, если уже имеются проблемы с клапаном EGR или работой турбины, при использовании неподходящего масла и плохо топлива, а также если машина используется для коротких поездок в городском цикле.

Читать еще:  Включить авто запуск двигателя

Постоянная езда на низких оборотах также не способствует очищению сажевого фильтра — в таком режиме просто не создаются условия, когда система регенерации собранной сажи в фильтре просто не запускается.

  • Отсюда рекомендация время от времени устраивать поездки по трассе на высокой скорости, чтобы частицы сажи прогорели в фильтре.

Обычно сажевого фильтра на современном дизеле хватает на 200-300 тыс. км. Это при условии исправности всех остальных систем и хорошем обслуживании.

Когда сажевый фильтр забивается смолистыми отоложениями сажи настолько, что теряет способность к регенерации, его необходимо менять.

  • Соотечественники, правда, изобрели оригинальный способ решения проблемы: фильтр твёрдых частиц просто вырезают, перепрограммируя ЭБУ. Это позволяет избежать замены дорогостоящей детали.

Если сажевый фильтр «зарастает» отложениями, владелец сталкивается с неустойчивой работой двигателя: он теряет в мощности и тяге, расход топлива растет. Более того — может выйти из строя турбина.

Другие причины, по которым дизельный мотор не развивает нормальную мощность, мы рассматривали здесь.

Проблемы с топливной системой

Дизельные топливные системы довольно надежны. Но это если владелец не экономит на «расходниках», сознательно сокращает интервал обслуживания в полтора-два раза от рекомендуемого производителем и использует лучшее из доступного топлива.

Есть своя специфика в чувствительности к топливу у форсунок и ТНВД разных производителей, но в целом беды топливной системы современного двигателя связаны с попаданием в них воды и грязи.

Некачественное топливо, попадание конденсата в горючее или завоздушивание топливной системы быстро «убивают» форсунки и топливный насос, что чревато дорогостоящим ремонтом.

В отдельных случаях — с комплексной диагностикой, чисткой и промывкой топливной системы и заменой многих ее компонентов.

О специфике и «болячках» топливных систем производителя DENSO мы писали здесь. Чего боится система Common Rail DELPHI, узнаете здесь.

Топливные дизельные форсунки найдете в нашем каталоге

Моторные масла: куда девать сажу

Совсем недавно самым безопасным для окружающей среды двигателем внутреннего сгорания считался дизельный агрегат, так как он практически не выбрасывает в атмосферу угарного газа СО. Однако оказалось, что сажа, которая образуется от сгорания дизельного топлива, крайне вредна для здоровья человека.

Вопрос, как с ней бороться, достаточно сложный. С одной стороны, чтобы при сгорании дизельного топлива не образовывалась сажа, двигатель должен обеспечить максимальную температуру сгорания. Но с другой – при высокой температуре в камере сгорания не только сгорает сажа, но и окисляется азот воздуха, который впоследствии образует соединения азотной кислоты в атмосфере. Поэтому разработчики современных дизельных моторов идут на компромисс – как по выбросам сажи, так и по окислам азота.

Было предложено простое инженерное решение. Окислы азота стали нейтрализовывать непосредственно в системе выхлопа мочевиной (так называемое AdBlue), а сажу – улавливать сажевыми фильтрами DPF. Двигатели получились очень чистыми по выбросу извне и очень грязными по выбросу внутрь, т.е. в картер. Что же теперь происходит в картере?

При работе мотора происходит интенсивное и быстрое наполнение очень большими объемами сажи картерных газов при их перемешивании с аэрозолью масла. Это ответ на вопрос, почему моторное масло в дизельном двигателе практически сразу после замены становится черным. Сажа ведь черная, но черный цвет масла – это не самое опасное. Опасно количество сажи в масле современного дизельного двигателя. Эта цифра может достигать 7%, т.е. на 30 кг моторного масла будет до 2 кг сажи. Учитывая, что средняя плотность насыпной сажи 0,2 кг/л, в двигателе ее объем может доходить до 10 литров! Это в пересчете на упакованную в мешки сажу. Такое сравнение дает четкое представление о важности решения проблемы нейтрализации сажи в моторном масле дизельного двигателя. При таких концентрациях в масле сажа наносит огромный вред силовому агрегату. Во-первых, это повышенный износ всех его узлов, так как сажа абразивная. Во-вторых, сажа сгущает масло и оно хуже прокачивается по масляным магистралям, увеличивая расход топлива и износ, а также существенно затрудняет пуск двигателя в холодное время года.

Возникает вопрос: «Что делать с сажей? Фильтровать?» Возможно, но тогда масляный фильтр грузового автомобиля должен иметь объем 200-литровой бочки, чрезвычайно большую грязеемкость и тонкую фильтрующую систему. Инженеры и химики пошли другим путем… ¨


…решение сажевых проблем
Производители моторных масел по-разному решают проблему «уживчивости» сажи с маслом, используя пакеты присадок. Это большие концентрации присадок, которые диспергируют сажу и не дают слипаться ее частицам друг с другом и с молекулами масла.

Компания Petro-Canada, создавая свой продукт Duron UHP SAE 10W-40 для автомобилей с двигателями Евро 5 и Евро 6, взяла в качестве основы базовое масло жесткого двухстадийного гидрокрекинга III группы. Такая основа уже сама по себе нейтральна к саже и не коагулируется с ней.
Использование незначительных концентраций диспергирующей присадки выводит масло Duron UHP SAE 10W-40 на лидирующие позиции в мире по способности бороться с большими концентрациями сажи. Duron UHP SAE 10W-40 значительно превышает требования АСЕА Е6 по данному показателю. Очевидно, что способность масла удерживать от слипания частицы сажи в первую очередь позитивно сказывается на износе всего двигателя. Ведь наноразмеры частиц сажи при работе двигателя на масле Duron UHP SAE 10W-40 гораздо меньше, чем микронные зазоры в парах трения двигателя, где осуществляется гидродинамический тип смазывания. Частички сажи плавают в масле, не оказывая на него существенного влияния, кроме как окрашивая его в черный цвет.

Читать еще:  Prado 120 тюнинг двигателя

В аспекте экологичности актуален вопрос необходимости утилизации отработавшего свой ресурс масла. Чем реже менять масло в двигателе, тем меньше потребность в его утилизации. Проблема утилизации отработанных дизельных масел чрезвычайно сложна, и сегодня нет абсолютного ее решения. В первую очередь она опять связана с наличием сажи в отработанном масле. Поэтому уменьшение количества замен масла автоматически снижает и затраты на его утилизацию.

Промежуточное решение по увеличению интервалов замены в контексте химического состава масел применялось совсем недавно для автомобилей класса токсичности Евро 3. В этом стандарте не было особо жестких требований по окислам азота и саже, поэтому большинство вредных выбросов шло в атмосферу. Такие масла также предполагали большие интервалы замены. Основной упор делался на борьбу с серой в дизельном топливе. Для этого в масла вводились очень высокие концентрации присадок, нейтрализующих серу. В результате на рынке появились масла со щелочным числом 16 мг KOH/г и зольностью 1,5%, которая быстро «съедала» цилиндро-поршневую группу. Если еще 10 лет назад интервал замены масла в дорожных дизелях в 60 тыс. км казался фантастикой, но теперь с применением ULS дизельных топлив и появлением низкозольного масла интервал замены при использовании масла Duron UHP SAE 10W-40 в 120 000 км стал реальностью на многих европейских марках автомобилей – DAF, Mercedes, Volvo, MAN и др. Именно эти производители рекомендуют такие сроки замены. Сельскохозяйственная техника, комплектуясь двигателями известных брендов, требует обслуживания не чаще чем через 500–700 моточасов. Даже при таких невероятных интервалах замены масла Duron UHP SAE 10W-40 обеспечивает ощутимые преимущества по десяти параметрам (см. диаграмму).

Молекулы экономии
Или как моторное масло помогает экономить на топливе, обслуживании и ремонте двигателей грузовиков, автобусов и фургонов.

Где-где, а в коммерческой технике затраты на горюче-смазочные материалы в сотни раз выше, чем при эксплуатации легковых автомобилей. Поэтому больший ресурс двигателя, каждый процент экономии на расходах на масло и топливо при перерасчете годовых расходов на ГСМ позволяет транспортным предприятиям экономить десятки тысяч гривен. Получить такую экономию предлагает производитель оригинальных моторных масел EVO Lubricants.

Что экономит топливо?
Экономия топлива в привязке к свойствам моторного масла напрямую зависит от того, какой коэффициент трения это масло обеспечивает между рабочими поверхностями пар трения – это и детали цилиндро-поршневой группы, и газораспределительный механизм, и другие узлы. Процесс трения забирает у двигателя часть энергии сгораемого в цилиндрах топлива. Но если трение уменьшить хотя бы на десятые доли процентов, то из расчета, что коленвал двигателя совершает от 700 об/мин, эти доли секунд позволяют сохранить огромное количество энергии. Для таких целей в основе масла EVO ORIGINAL применена новейшая технология обработки деталей силового агрегата на молекулярном уровне Iron Defence.

Молекулы Iron Defence, контактируя с поверхностями деталей, внедряются в поверхность трения, наделяя ее очень высокими антифрикционными свойствами и образуя сверхпрочную защитную смазочную пленку. Благодаря этому владельцам коммерческой техники дали возможность экономить и на расходе топлива (3–5%), и на межремонтном интервале, когда мотору необходим дорогостоящий капремонт. Работают молекулы Iron Defence следующим образом. Начиная с момента запуска силового агрегата и во всех режимах его эксплуатации они концентрируются на поверхностях трения деталей, которые подвержены максимальным температурным и механическим нагрузкам.

Создатели масла EVO ORIGINAL, также разработали оригинальный пакет присадок, который значительно эффективнее противостоит образованию нагара, смолистых и лаковых отложений на деталях двигателя, гарантирует стабильную вязкость во всех эксплуатационных и климатических условиях, обеспечивая мгновенную смазку пар трения во время пуска мотора при самых лютых морозах.

«Коммерческий» ассортимент
Вышеупомянутые свойства распространяются на всю линейку моторных масел EVO ORIGINAL. Ассортимент данных продуктов для коммерческой техники с маркировкой Truck включает в себя восемь сортов масел, которые перекрывают потребности парка как современных (Евро 6 и Евро 5), так и более старых поколений двигателей грузовиков, автобусов и фургонов разной грузоподъемности, как с сажевыми фильтрами и катализаторами, так и без них.

При выборе автовладельцами и инженерным персоналом предприятий моторного масла EVO ORIGINAL помимо основных стандартов, SAE, API и ACEA, более точной подсказкой являются имеющиеся допуски автопроизводителей на применение в тех или иных двигателях. Причем их список весьма широк. Он включает в себя агрегаты как европейских, так и американских производителей. Это очень важно, поскольку выбор масла именно по допуску производителя позволяет максимально эффективно использовать его свойства и его положительное влияние на ресурс двигателя. Коммерческая линейка масла EVO ORIGINAL предлагается на украинском рынке в 20- и 200-литровых бочках, что очень удобно и при наличии малого парка автомобилей, и в случае большого парка.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector