Коррозионное воздействие дизельного топлива на двигатель и топливоподающую аппаратуру

Основной причиной коррозионного воздействия дизельных топлив на металлы являются содержащиеся в них соединения серы. В отличие от бензинов в дизельном топливе допускается содержание небольшого количества меркаптановой серы, которая относится к ее активным соединениям. Для топлив, применяемых в средне- и малооборотных двигателях, предельная норма содержания серы повышается до 1,5, а иногда и до 3 %. Использование топлив с высоким содержанием серы допустимо только с одновременным использованием масел со специальными присадками, уменьшающими вредное воздействие серы на двигатель. Высокую эффективность нейтрализации коррозионного воздействия соединений серы обеспечивают также специальные присадки, вводимые непосредственно в дизельное топливо. Их действие основано или на химической нейтрализации агрессивных продуктов непосредственно в цилиндре двигателя, или на образовании защитных пленок на зеркале цилиндров и поршневых кольцах.

В двигателе возможны два механизма действия соединений серы, влияющих на интенсивность коррозии и коррозионного износа:

1) высокотемпературный механизм, действующий в полости цилиндра, где происходит газовая коррозия, которую вызывают образующиеся при сгорании топлив сернистый и серный ангидриды (SO₂ и SO₃). Коррозионное воздействие SO₃ в несколько раз больше, чем SO₂;

2) низкотемпературный механизм действия, обусловленный образованием сернистой и серной кислот, которые накапливаются в масле и в низкотемпературных отложениях (шламе).

Наряду с серой коррозионное воздействие на металлы оказывают и содержащиеся в топливе водонерастворимые нафтеновые кислоты, количественно оцениваемые показателем кислотности топлива. По действующим нормам кислотность дизельных топлив не должна превышать 5 мг КОН на 100 мл топлива. Кислотность топлива влияет не только на изнашивание деталей топливной аппаратуры и цилиндропоршневой группы двигателя. Действие нафтеновых кислот при этом аналогично действию соединений серы. Присутствие водорастворимых кислот и щелочей в дизельных топливах, как и в бензинах, не допускается. Контроль за этим ведут индикацией водной вытяжки топлива на нейтральность.

Влияние свойств дизельного топлива на образование нагара

Образование нагара на деталях двигателя, омываемых горячими газами, ухудшает его экономические и мощностные показатели. В реальных условиях существует равновесное состояние, при котором количества образующегося и выгорающего нагара становятся равными, и его рост на поверхности камеры сгорания, на распылителях форсунок и в других местах прекращается. Основное влияние на равновесное состояние оказывает режим работы двигателя. Чем больше нагрузка двигателя и выше его температурный режим, тем при более тонком слое нагара устанавливается его равновесное состояние. При определенных условиях нагар может почти полностью выгорать и вновь образовываться и т. д. Интенсивность образования нагара зависит от многих факторов, в том числе и от свойств топлива.

Влияние серы на образование нагара связано с более интенсивным процессом окислительной полимеризации углеводородов в присутствии соединений серы, в том числе продуктов ее сгорания. Присутствие в топливе смол также увеличивает нагар. Смолы в топливе являются вредными примесями, и их количество строго ограничивается стандартом. В зависимости от марки дизельного топлива содержание смол не должно превышать 30–50 мг на 100 мл топлива.

Анализы нагара, образовавшегося в камере сгорания дизелей, показали, что в нем, кроме органических соединений, имеется негорючий компонент – зола, которая вызывает абразивное изнашивание деталей двигателя, так как в ней содержатся частицы высокой твердости. Для ограничения и контроля негорючих компонентов в стандарты введен показатель зольности, которая в дизельных топливах не должна превышать 0,01%. Методика определения зольности состоит в выпаривании навески топлива, а затем прокаливании ее в фарфоровом тигле, массу которого предварительно определяют на аналитических весах. В результате все органические компоненты топлива выгорают, и в тигле остается негорючая зола. Масса золы, отнесенная к массе навески топлива и выраженная в процентах, называется зольностью топлива.

Таким образом, чем больше в топливе серы, смол, золы, тем сильнее при прочих равных условиях следует опасаться образования нагара в зоне поршневых колец и на распылителях форсунок. Увеличение содержания в топливе ароматических и непредельных углеводородов (алкенов и алкадиенов), а также утяжеление фракционного состава тоже усиливают образование нагара.