Бензин

Низкотемпературные отложения в системе питания и впуска

Образование отложений в карбюраторе, впускном трубопроводе и на впускных клапанах в основном связано с содержанием смолистых веществ в бензине, образовавшихся в процессе получения и хранения бензина. Дополнительное количество смол образуется в бензине при его окислении во впускной системе под воздействием кислорода воздуха повышенной температуры и каталитического влияния металла. Таким образом, количество низкотемпературных отложений в двигателе зависит от концентрации фактических смол в бензине и от его химической стабильности. Следует отметить, что некоторая часть низкотемпературных отложений на деталях карбюратора все время смывается свежими порциями бензина. Моющая способность бензина в значительной степени определяется его групповым углеводородным составом. Следовательно, склонность бензина к низкотемпературным отложениям в определенной степени зависит и от его углеводородного состава.
Некоторое количество низкотемпературных отложений образуется и за счет отсоса во впускную систему картерных газов, которые содержат продукты неполного сгорания бензина, мельчайшие капельки масла, пары воды.
Низкотемпературные отложения загрязняют диффузор, воздушную и дроссельные заслонки карбюратора, но основное их количество образуется на стенках впускного трубопровода при испарении в нем бензина.
В полностью прогретом двигателе, работающем в установившемся режиме, определенная часть высококипящих фракций бензина движется по стенкам впускного трубопровода в виде жидкой пленки. Вместе с высококипящими фракциями бензина в жидкой пленке содержится и основное количество смолистых веществ, концентрация которых во много раз превышает их концентрацию в исходном бензине. За счет подогрева впускного трубопровода выпускными газами или нагретой охлаждающей жидкостью происходит энергичное окисление высококипящей углеводородной части бензина, а также смолистых веществ с образованием продуктов,  нерастворимых в бензине. Эти продукты, отлагаясь на стенках впускного трубопровода и стеблях впускных клапанов, превращаются в твердые трудно удаляемые отложения. Слой отложений уменьшает сечение впускного трубопровода, создавая дополнительное сопротивление на линии всасывания, что приводит к уменьшению наполнения цилиндров двигателя рабочей смесью.
При эксплуатации автомобилей имели место случаи уменьшения сечения впускного трубопровода на 70—80% вследствие образования отложений [1]. Отложения, образующиеся во впускном трубопроводе, имеют низкую теплопроводность, что затрудняет подвод тепла к рабочей смеси, ухудшают условия испарения топлива и смесеобразования. Отложения, образующиеся на штоках и тарелках впускных клапанов, нарушают работу клапанного механизма и могут привести к «зависанию» клапанов. Все эти явления сопровождаются снижением мощности и экономичности двигателя.
Состав и свойства низкотемпературных отложений зависят от условий эксплуатации двигателя и химического состава бензина. Отложения состоят из органической и неорганической частей. Первая обычно составляет 70—90%. Неорганическая часть состоит из веществ, попадающих во впускную систему с воздухом и бензином, главным образом грунтовой пыли, продуктов коррозии топливных резервуаров и баков, а также включает соединения свинца. Соотношение органической и неорганической частей отложений изменяется по мере удаления от карбюратора. Наибольшее содержание неорганической составляющей в отложениях— на впускных клапанах. Состав органической части отложений также изменяется по ходу впускного тракта. По мере удаления от карбюратора уменьшается содержание асфальтенои и возрастает содержание карбенов и карбоидов. Органическая часть отложений непосредственно за карбюратором на 2/3 состоит из асфальтенов, а отложения на тарелках впускного клапана содержат всего 3—5% асфальтенов и па 2/3 состоят из карбенов и карбоидов.
Состав неорганической части отложений подлине впускного тракта изменяется в меньшей степени. При систематическом применении этилированного бензина наиболее заметно изменяется содержание свинцовых соединений — от нескольких процентов в отложениях на деталях карбюратора до более 1/3 всего количества неорганических соединений в отложениях на впускных клапанах. Содержание остальных основных составляющих неорганической части — оксида кремния и оксидов железа, меняется мало [2].
Для изучения образования низкотемпературных отложений большое значение имело создание лабораторного метода, базирующегося на одноцилиндровом стандартном двигателе установки для определения октановых чисел бензина [3]. Этот метод в дальнейшем был усовершенствован, что позволило его использовать в качестве квалификационного для испытания бензинов и компонентов [4]. При определении склонности бензинов к низкотемпературным отложениям по этому методу во впускной трубопровод за карбюратором вставляется съемная алюминиевая пластина, изогнутая по форме трубопровода. Количество отложений оценивается по изменению массы пластины при работе двигателя на испытуемом бензине в течение определенного времени.
С помощью этого метода была изучена зависимость склонности бензинов к низкотемпературным отложениям от их химического состава и химической стабильности. Было исследовано влияние содержания в бензине смолистых веществ и всех кислородных соединений. Содержание смолистых (высокомолекулярных) веществ оценивалось по показателю «концентрация фактических смол». Общее содержание кислородных соединений определялось хроматографическим методом путем фильтрации бензина через слой адсорбента (оксид алюминия) с последующей количественной оценкой адсорбированных на оксиде алюминия кислородных соединений — «адсорбционных смол».
Испытаниям подвергался неэтилированный бензин А-72 с различным содержанием фактических и адсорбционных смол, что достигалось смешением исходного бензина с разными количествами этого же бензина, предварительно «состаренного» хранением в термостате при повышенной температуре.