Влияние серы на работу дизельного двигателя

Влияние серы в дизельном топливе на двигатель

Влияние серы в дизельном топливе на двигатель

Основное воздействие серы из дизельного топлива на топливную систему сводится к следующему:

  1. коррозия элементов поршневой группы;
  2. нагар и отложения;
  3. ускоренный выход из строя выхлопной и топливной систем;
  4. увеличение дымностм выхлопа;
  5. вредное воздействие серы на окружающую среду;

Существующие ГОСТы определяют основные характеристики топлива, включая серу и ее соединения. Несмотря на это, топливо полностью не очищается от серы в силу экономической нецелесообразности данной процедуры.

Взаимодействие сернистых соединений дизельного топлива с водой ведет к образованию серной кислоты, под воздействием которой образуется коррозия элементов поршневой группы, топливной системы. Накопление нагара снижает теплопроводность двигателя, компрессию, а также подвижность колец.

Сера в дизельном топливе воздействует и на сам двигатель:

  • уменьшается мощность;
  • увеличивается расход топлива;
  • снижается мощность двигателя.

При этом нужно иметь ввиду, что низкая доля серы в солярке также плохо для двигателя. При снижении серы ниже 0,035 % в топливе снижаются его смазывающая способность. Это ведет к преждевременному износу деталей топливной системы. Поэтому в дизтопливе с небольшим содержанием серы дополнительно применяют смазывающие присадки. Двигатели, работающие на газе (пропан-бутан), лишены данной проблематики.

Источник

Сера в дизельном топливе: проблема и решение

Однажды представители зарубежного автостроения высказали свою оценку российскому дизельному топливу. Они посчитали, что вряд ли какой работающий на нём двигатель автомобиля способен перешагнуть 600 000 км пробега. Практика же показала обратное, бывает, и больший пробег выдерживают. После обращения за разъяснением к таким специалистам «ВНИИ НП», как Резников В. Д. и Бакалейник А. М., стала понятна общая картина.

Откуда сера в топливе

Наличие серы и ее соединений в сырой нефти никого не удивляет, она просто там содержится в элементарном состоянии. А элементарная сера, сероводород и меркаптаны довольно агрессивно вызывают коррозию металла, если допустить ее наличие в дизтопливе или бензине. На нефтеперегонных предприятиях выводят их из конечного продукта, меркаптаны же строго ограничивают. На другие соединения серы выставлены лимит, выше которого переходить нельзя, и называется он «массовой долей серы».

Поскольку эта норма становится все более жесткой, то и переработчики нефти все больше средств тратят на очистку и производство дизельного топлива, и оно тоже растет в цене. Сера не удаляется полностью, небольшое количество (в пределах нормы) все же имеет место в составе любого “коммерческого” топлива.

Немного истории и химии

Согласно настоящему стандарту, топливо может быть «малосернистым» и «сернистым». Эти слова понимали раньше неоднозначно. Когда не было или почти не было ограничений на количество вредных выбросов, норма на содержание серы нужна была только для того, чтобы она не вредила двигателю. Этот подход в производстве топлива не был таким затратным, как сейчас, и приходится на период с 1950 до 1970 гг.

В то время «сернистым» считалось топливо, имеющего в составе 1% серы, «малосернистое» ограничивалось 0,2%. Кроме износа узлов и деталей дизельного двигателя проблемы не видели. Беспокоили также и отложения на металле, образовавшиеся при сгорании серных соединений SO3 и SO2.

В основном эти соединения выбрасываются из двигателя вместе с отработанными газами. Другая же часть данных серных продуктов вступает во взаимодействие с водяным паром, и образует серную и сернистую кислоты.

Результат их воздействия на двигатель следующий:

  • увеличение коррозии на деталях поршневой группы;
  • образование нагара снижает теплоотдачу от поршня;
  • нагар ограничивает подвижность колец, и компрессия снижается.

Влияние щелочного числа масла на износ поршневых колец дизеля

Решать эту проблему начали с помощью химического состава масла. Присадки в нём должны были нейтрализовать кислоты за счет своих щелочных и моющих свойств. Если менять масло своевременно, то полностью предотвращается коррозия и образование нагара.

Топливо с большим процентом серы требует более частых замен масла, пробег таких двигателей меньше.

Сейчас обстановка несколько другая. Лимиты изменились в разы:

  • сернистое топливо содержит 0,2% серы;
  • малосернистое – 0,035%.
Читайте также:  Сколько литров масла в двигателе lexus gs300

Вся причина в том, что начали бороться и за состояние окружающей среды. Парк машин вырос многократно и чтобы спасти природу, ужесточили нормы выбросов в атмосферу всего того, чем автомобиль ее загрязняет. Соответственно, напряглись производители техники, снабдив двигатели дожигателями, катализаторами и фильтрами. Вносились изменения в процесс подготовки сгорания топлива.

Сернистые соединения в составе топлива при сгорании повышают уровень токсичности отработанных газов. Поэтому не только технику модернизируют под новые стандарты, но и реализуются требования снизить процент серы в автомобильном топливе.

ГОСТы и ТУ на дизельное топливо, производимое в России, регламентируют его качество не только для дорожных автомобилей, но и для кораблей, тепловозов, сельскохозяйственных машин, парка ремонта дорог и строительства. ГОСТ 305-82 распространен на 85% выпускаемого дизельного топлива. Процент серы 0,2% принят за основу. Топливо второго вида допускает увеличение процента серы до 0,5%. Но уже сейчас стандарты предусматривают содержание серы до 0,05%.

Этапы ужесточения нормы к содержанию серы в топливе автомобилей

Разработаны специальные технические условия на качество дизельного топлива, которое будет использовано в сложных экологических районах и крупных городах страны. Содержание серы в топливе должно быть максимум 0,05%.

С 01.11.2011 ввели ТУ 38,401-58-296-2001, ограничивающие процент серы в топливе до 0,035%.

Несколько позже промышленность ориентируется на выпуск бензина и дизельного топлива с учетом требований ЕВРО-3 и содержанием серы не более 0,015% в бензине. Это процесс не одного дня и растянулся на 5 лет. А значит, еще действовали и прежние технические условия.Когда процент серы стал менее 0,035%, у дизельного топлива ухудшились смазывающие свойства. Это ускоряет износ топливных насосов и других элементов топливной системы. Появилась нужда в присадках с целью улучшения смазывающих характеристик.А они в основном импортного происхождения. Да и на отечественных заправках пока нет раздельных колонок на различные марки дизельного топлива. Смешивая в одной емкости разные сорта, продавец (владелец АЗС) ухудшает экологические свойства горючего. И тут надо уже решать вопрос инфраструктуры, чтобы от производителя к потребителю дизтопливо поступало без потери качества. А это дело не одного дня.

Источник

Дизельное топливо и сера: проблемы и решения

Эта статья родилась из случайного разговора с коллегой, когда прозвучала фраза о том, что по оценкам представителей зарубежных автостроительных компаний при том содержании серы, которым отличается российское топливо, ни один дизель не может пройти больше 600 тыс. км. Но ведь ходят! Мы задумались, и поняли, что здесь все не так просто, как хотелось бы нашему коллеге. И чтобы не плодить домыслы и легенды обратились к специалистам: уже хорошо известному нашим читателям Виктору Давидовичу Резникову и его коллеге по ВНИИ НП, специализирующемуся на топливе, Аркадию Мироновичу Бакалейнику.

Сера и ее соединения в качестве естественной составляющей входят в состав сырой нефти в виде элементарной серы, сероводорода и различных органических соединений (меркаптанов, сульфидов, дисульфидов и др.), при этом в более тяжелых погонах нефти серы и сернистых соединений содержится больше, чем в легких. Элементарная сера, сероводород, меркаптаны обладают высокой коррозионной агрессивностью, поэтому в бензинах и дизельных топливах их присутствие не допускали (сера и сероводород) или строго ограничивали (меркаптаны). Общее содержание остальных соединений серы в топливе ограничивают предельной нормой показателя «массовая доля серы». Ужесточение норм по этому показателю требует углубления очистки от серы и, соответственно, дополнительных затрат на производство топлива, повышает его стоимость, сокращает ресурсы. Поэтому в определенном количестве сера присутствует во всех коммерческих топливах.

Напомним, что действующий стандарт делит дизельное топливо на «сернистое» и «малосернистое». В эти термины в разное время вкладывали различный смысл. Когда производители техники совсем не имели или имели минимальные ограничения выбросов вредных веществ, содержание серы нормировали, исходя из возможности обеспечения надежной работы двигателя без существенного снижения его ресурса, но так, чтобы это не уменьшало выход топлива и не повышало его стоимости.

На этом этапе, т.е. в 50-х – 70-х годах, к «сернистому» относили дизельное топливо с содержанием серы около 1,0%, а «малосернистым» считали топливо, в котором ее было не более 0,2%. Главной проблемой при использовании сернистых топлив было увеличение износа деталей цилиндро-поршневой группы дизелей и рост количества отложений на них под действием продуктов сгорания серы. Большая часть этих продуктов (SO2 и SO3) выбрасывается с отработавшими газами в атмосферу, но и то количество SO2 и SO3, которое с парами воды образовывает сернистую и серную кислоты, значительно увеличивает коррозионное изнашивание цилиндров, поршневых колец и других деталей, способствует нагарообразованию, нарушающему теплоотвод от поршня, подвижность поршневых колец, снижающему компрессию.

Читайте также:  Что за двигатель 2пн90м

Для решения этих проблем дизельным маслам с помощью щелочных моющих присадок придали нейтрализующую способность. Присадки практически полностью предотвращают коррозионное изнашивание деталей двигателей и повышенное нагарообразование. При достаточной щелочности масла (около 8 – 10 мг КОН/г) износ комплекта поршневых колец при работе на топливах с содержанием серы 1,0; 0,5 и 0,2% практически одинаков, если смена масла выполняется своевременно. При работе на топливе с высоким содержанием серы щелочное число масла убывает быстрее и пробег до смены масла сокращается.

Сегодня ситуация изменилась. Теперь «сернистым» называют топливо, содержащее 0,2% серы, а в «малосернистом» ее может иметься всего 0,035% и менее. В чем причина таких резких перемен?

В последние годы в связи с остротой проблемы загрязнения окружающей среды от эксплуатации быстро растущего многомиллионного парка автомобилей вводятся все более строгие нормы на выбросы автомобилем токсичных соединений, твердых частиц, других загрязнителей воздуха. Соблюдение этих норм потребовало от производителей техники применения в конструкции автомобилей различных систем управления выбросами (дожигателей, каталитических нейтрализаторов, фильтров и т.д.), а также изменений в организации процесса сгорания, введения рециркуляции отработавших газов, новых систем впрыскивания топлива.

Наличие сернистых соединений в топливе повышает токсичность отработавших газов не только непосредственно – за счет увеличения в них концентрации оксидов серы и твердых частиц, но и опосредованно – за счет снижения эффективности и надежности работы современных систем управления составом отработавших газов. Поэтому в настоящее время наряду с разработкой и производством техники, отвечающей новым стандартам на выбросы вредных веществ, постепенно вводятся более строгие ограничения на содержание серы в автомобильных топливах.

Дизельные топлива в России в настоящее время вырабатывают по ГОСТ 305-82 и по более тридцати техническим условиям (ТУ). По этим документам дизельные топлива производятся не только для автотранспорта, но также для сельскохозяйственной техники, строительных и дорожных машин, тепловозов, судов и т.д. В соответствии с ГОСТ 305-82 сейчас в России вырабатывается 80 – 85%, т.е. основной объем дизельного топлива. Уровень содержания серы в 0,2% можно считать для России базовым. В дизельном топливе вида 2 по этому стандарту допускается даже содержание серы до 0,5%. Однако эта норма пересматривается в сторону ужесточения в отношении содержания серы, вводится также топливо с предельным содержанием в 0,05%.

Для использования в крупных городах или регионах со сложной экологической обстановкой разработаны технические условия на дизтопливо с улучшенными экологическими свойствами – городское (ТУ 38.401-58-170-96) с содержанием серы не более 0,05% и «экологически чистые» топлива (ТУ 38.1011348-99), предусматривающие среди прочих ограничений выпуск топлива с содержанием серы не более 0,035%.

С 1 ноября 2001 г. утверждены и введены в действие ТУ 38.401-58-296-2001 «Топливо дизельное автомобильное. Технические условия», разработанные на базе аутентичного перевода EN-590-2000 с нормой содержания серы не более 0,035%, для автомобилей, соответствующих требованиям Euro-3. К 2003 – 2005 гг. намечается гармонизация отечественных стандартов на бензин и дизельное топливо с европейскими требованиями для автомобилей уровня Euro-3. Это означает ограничение содержания серы в бензинах до 0,015%, а в дизельном топливе до 0,035%. Но введение подобных стандартов не будет означать одновременный переход на новые требования: процесс продолжится не менее 5 лет. В этот период будут одновременно действовать «старые» и «новые» требования.

Дизельные топлива с содержанием серы меньше 0,035% имеют худшие смазывающие свойства. Их применение приводит к существенному увеличению износа плунжеров насоса высокого давления и снижению срока безотказной работы других агрегатов топливной аппаратуры. Стал необходимым ввод в топлива присадок, улучшающих их смазывающие свойства. В России такие присадки пока еще серийно не производятся. И это не единственная проблема, связанная с переходом на новые стандарты.

К сожалению, на наших АЗС до сих пор не организован раздельный сбыт дизельных топлив разных марок, отличающихся по содержанию в них серы и другим показателям, характеризующим их экологичность. Эта актуальная задача должна быть решена, так как смешение топлив в одной емкости АЗС приводит к ухудшению качества экологичных сортов. Но это уже вопрос реформирования инфраструктуры, которое потребует немалого времени.

Читайте также:  Непонятный стук в двигателе крайслер

Источник

Плюсы и минусы снижения серы в дизельном топливе

Сера, как один из составных элементов дизельного топлива оказывает существенное влияние на увеличение смазывающих свойств солярки. Почему же при существенном дефиците показателя смазывающей способности (так называемый диаметр пятна износа) требования по фракционному содержанию серы в дизельном топливе становятся все жестче?

Мы не будем стремиться рассматривать вопросы экологии, хотя они довольно значительны и именно они более всего определяют ход эволюционирования дизельных двигателей в настоящее время. В данной статье мы постараемся рассмотреть вопрос влияния содержания серы в топливе именно на саму эксплуатируемую технику.

Одним из наиболее токсичных составляющих выхлопных газов дизельного двигателя являются оксиды азота. Каталитический нейтрализатор в дополнение к сажевому фильтру не в силах полностью с ними справиться. Для уменьшения вредных выбросов оксидов азота производители пошли разными путями: одни выбрали систему SCR (нейтрализация выхлопа с применением мочевины), выбор других пал на систему EGR (Exhaust Gas Recirculation – система рециркуляции выхлопных газов). Третьи для выполнения строжайших мер «Евро 6» объединили обе эти системы в одном автомобиле. И если система SCR мало реагирует на качественный состав топлива по сере, то система EGR крайне чувствительна к количеству серы в дизельном топливе.

Прежде всего, необходимо понять, что EGR не предназначена для улучшения технических характеристик двигателя, а устанавливается исключительно из экологических соображений. Идея заключается в том, чтобы на определенных режимах работы двигателя подавать некоторую часть отработанных газов из выпускного коллектора во впускной. Принцип прост: повышенное содержание окислов азота в выбросах ДВС вызывается высокой температурой в камере сгорания. Катализатором реакции горения является кислород: чем больше кислорода – тем выше температура, а значит, подмешав к подаваемой воздушной смеси выхлопные газы, мы в итоге уменьшаем содержание кислорода и на выходе уменьшаем температуру сгорания смеси в цилиндре.

Как результат: токсичность выхлопных газов по оксидам азота (NO) значительно снижается.

Но имеется и обратная сторона медали: поступающие газы из системы рециркуляции имеют значительно большую долю влаги и контактируя с серой она образует в камере сгорания серную кислоту, которая не только негативно влияет на окружающую среду, но и вызывает усиленную коррозию деталей двигателя (верхние части гильз, рабочие поверхности головки блока цилиндров) и выхлопной системы автомобиля.

Иногда наблюдается химическая коррозия деталей топливной системы (например, насос-форсунок) еще до образования топливной смеси. Двигатели класса «Евро- 4» требуют топливо с содержанием серы не более 50 мг на кг солярки, класса «Евро-5» и того строже: не более 10 мг/ кг топлива.

Сернистое дизельное топливо также влияет на срок службы моторного масла. Причиной раннего окисления масла зачастую становятся активные сернистые соединения, проникающие в него после сгорания топлива с повышенным содержанием серы.

Дизельное топливо с большим содержанием серы оказывает негативное влияние на срок службы сажевого фильтра.

Зависимость: чем больше массовая доля серы в используемом топливе, тем меньше срок службы сажевого фильтра. Причина: увеличенная способность к образованию сажи одного из компонентов — сульфатной серы.

На первый взгляд, применение системы EGRимеет неоспоримые преимущества перед применением SCR(впрыск мочевины): экономится место за отсутствием бака для AdBlue, нет необходимости в усиленных деталях ЦПГ из-за пониженной температуры в цилиндре, уменьшается снаряженная масса автомобиля на 200 — 300 кг, нет необходимости в столь частой замене деталей глушителя (своего рода маленького химического предприятия), нет головной боли в холодное время года из- за высокой температуры кристаллизации мочевины (всего -11°С)

Но если в странах Евросоюза жестко следят за качеством топлива, то у нас это русская рулетка. Так по данным одного известного автомобильного журнала «В образцах (дизельного топлива), отобранных на «СУПЕР-АЗС» в одном большом российском городе, содержание серы лежало в диапазоне от 7мг/ кг до 4000 мг/кг топлива». Необходимо сказать больше: производство и обращение дизельного топлива класса «Евро-3» (допустимое количество серы 350 мг/ кг) по Техрегламенту Таможенного союза допускается аж до 01.01.2015 г., а в Казахстане до 2016 г..

При этом заметьте: про некондиционное топливо мы даже не упоминаем. Вот и получается, что эксплуатация современных двигателей с системой EGRв российских условиях на данный момент — это своеобразная фортуна: кому как повезет.

Источник

Adblock
detector