Топливная система дизеля: «Не подмажешь — не поедешь»
28.01.2022 Автоновости, Полезное
Среди многочисленных «сюрпризов», которые может преподнести автомобилисту дизельный мотор, пожалуй, самым неприятным является выход из строя топливного насоса высокого давления. Стоит этот агрегат немало, да и сама его замена влетает в изрядную копеечку.
В прошлый раз мы обещали, что сегодня расскажем о смазывающих присадках, добавляемых в дизельное топливо. Но разговор о них стоит отложить «на потом» ради того, чтобы получше рассмотреть устройство ТНВД — именно для него и нужны смазывающие присадки.
Такое блуждание в сухих дебрях теории нужно для лучшего понимания того, как работает топливная система дизеля - гораздо более сложная и капризная, чем та, которой оснащён бензомотор. В свою очередь, знание этого поможет в будущем не тратить в автосервисах нервы, время и деньги из-за внезапных (да неужели?) поломок.
Итак, топливный насос высокого давления (ТНВД) представляет собой стальной плунжер цилиндрической формы, совершающий возвратно-поступательные движения внутри цилиндра (втулки) малого диаметра. Это называется плунжерной парой.
Во втулке, внутри которой носится туда-сюда плунжер, имеются 2 отверстия — впускное и выпускное. В 1-е из них поступает солярка, которая в цилиндре сжимается плунжером, а затем под высоким давлением (от 150 МПа) уходит из 2-го отверстия к топливной форсунке, расположенной в цилиндре двигателя.
Схема устройства и работы плунжерной пары ТНВД
Для того, чтобы топливо не просачивалось между плунжером и втулкой, эти детали ТНВД обрабатываются с очень высокой точностью — зазоры между ними составляют всего 1−3 мкм. Для сравнения, в самых сложных и дорогих ювелирных изделиях такой точной обработки и близко нет.
Плунжерную пару, как и любые другие трущиеся детали, необходимо смазывать для предотвращения её перегрева и фрикционного износа. Но загнать в микроскопический зазор между плунжером и втулкой нужное для обеспечения гидродинамического трения машинное масло попросту невозможно.
Точность обработки серебра и огранки изумрудов, из которых сделано это великолепное колье, на несколько порядков ниже, чем та, с которой изготовлены детали плунжерных пар ТНВД
Следовательно, для исключения перегрева и износа трущихся поверхностей плунжерной пары, нужно использовать в качестве смазки саму солярку. А вот смазывающие свойства у неё оставляют желать лучшего.
Есть такое понятие: «Диаметр пятна износа» (ДПИ). Оно служит показателем качества, оценивающим влияние испытуемого продукта (в нашем случае — дизельного топлива) на изменение характеристик трения (в нашем случае — между плунжером и втулкой ТНВД) при эксплуатации.
Состав дизельного топлива по ГОСТ Р 32511-2013. Красным выделена смазывающая способность
По российскому ГОСТ Р 32511−2013, он же — Европейский стандарт EN 590:2009, ДПИ солярки не должен превышать 460 мкм. Однако, Всемирная Топливная Хартия (Worldwide Fuel Charter) — бюллетень, содержащий стандарты качества различных видов топлива — рекомендует меньший размер ДПИ: не более 400 мкм.
Кстати, эта рекомендация основана на исследованиях, проведённых концерном Bosch, который давно известен не только как производитель великолепной автомобильной электроники, но также и дизельных топливных систем прекрасного качества.
Один из графиков исследований смазывающих свойств солярки, проведённых специалистами Bosch
В результате этих исследований выяснилось, что лучшими смазочными способностями обладает дизельное топливо, ДПИ которого не превышает 400 мкм. А уже при значении этого показателя, равном 410 мкм, ресурс ТНВД существенно сократится. Если же солярка имеет ДПИ в 570 мкм — самый важный агрегат топливной системы дизеля вряд ли проживёт больше полугода.
Соответственно, чем лучше смазывающая способность дизельного топлива, тем дольше проработают ТНВД и форсунки двигателя, которые тоже страдают от большого значения ДПИ. В связи с этим возникает вполне логичный вопрос: как придать солярке такую способность?
Содержащиеся в солярке соединения серы не только образуют отложения в топливной системе, но и смазывают её
Как бы парадоксально это ни звучало, но роль смазки в дизельном топливе играют некоторые из тех самых соединений серы, против загрязнения отложениями которых приходится использовать очищающие присадки. Но ведь получается, что чем больше в солярке этих соединений, тем лучше смазывается ТНВД?
Да это именно так, и подтверждением тому служит то, что происходило в Швеции во 2-й половине прошлого века. Тогда в этой скандинавской стране начали выпускать максимально очищенное от сернистых соединений дизельное топливо. По сути, это была первая в мире солярка, соответствующая по уровню содержания серы современному экологическому стандарту «Евро-5» — задолго до его принятия.
Фрикционный износ плунжера ТНВД, возникший из-за недостатка смазки (изображение увеличено в 10 раз)
В то же самое время, это горючее обладало настолько низкой смазывающей способностью, что ТНВД заправляемых им новых дизельных легковушек выходили из строя после пробега примерно в 2 000 км. Топливные системы грузовиков жили чуть подольше — около 5 000 км. Естественно, автопроизводители и владельцы их продукции, мягко говоря, очень не радовались происходящему.
Соответственно, шведским нефтехимикам, а заодно, их коллегам из других стран, пришлось в авральном порядке разрабатывать смазывающие противоизносные присадки, которые добавляют в солярку непосредственно при её изготовлении на нефтеперерабатывающих заводах. Несколько позже появились их аналоги, поступающие в свободную продажу.
Такой же износ на внутренней поверхности втулки. Эта плунжерная пара своё отработала.
Интересно то, что основной компонент таких присадок — не какой-нибудь сногсшибательный по сложности продукт химической промышленности, а довольно простые вещества, к тому же, получаемые в больших количествах и очень дешёвые. А вот что это за вещества, мы расскажем в следующий раз.