ЭПИГРАФ:
Понимание некоторых принципов
освобождает от запоминания
массы частностей.
Хельвеций
Рост цен на нефтяное моторное топливо и борьба за снижение выбросов токсичных веществ в отработавших газах все более притягивает взоры к газомоторным топливам. И если сжиженный нефтяной газ пропан-бутан, будучи продуктом переработки нефти, объемы производства которого и цены зависят от конъюнктуры рынка нефти, является тупиковым направлением, то природный газ метан в виде КПГ и СПГ позволяет кардинально решить экологические и экономические задачи российской транспортной отрасли.
Сжиженный природный газ СПГ — весьма перспективное направление развития транспорта в России особенно с учетом сомнительного будущего электрического транспорта в условиях существующей дорожной инфраструктуры и монополизации добычи лития и производства аккумуляторов на его основе китайскими и американскими компаниями.
Рис. 1 Сжиженный природный газ LNG (СПГ)
В настоящей статье мы рассмотрим моторные масла для двигателей, которые эксплуатируются на газомоторном топливе. Особенности процессов сгорания газовой смеси диктуют необходимость использования специализированных моторных масел. И вначале немного теории по такому плану:
1. Отличительные особенности рабочего процесса бензинового и газового двигателя.
2. Факторы, определяющие эксплуатационные свойства моторного масла в условиях работы газового двигателя. Особенности моторного масла для газового двигателя.
3. Как правильно подобрать моторное масло для газового двигателя.
4. Каков интервал замены моторного масла в газовом двигателе.
5. Итоги.
Рис. 3 Сжатый природный газ CNG
Особенности рабочего процесса бензинового двигателя
Итак, что собой представляет двигатель легкового автомобиля, который «заставили» работать на газовом топливе?
Как правило, это обычный бензиновый двигатель внутреннего сгорания, «полукустарно» оборудованный газобаллонной системой питания, совсем не рассчитанный для работы на газе. В чем же особенности ДВС, изначально рассчитанного для работы на бензине и чем отличается работа двигателя на газе?
Рассмотрим только те особенности газомоторного топлива, которые влияют на то, какими эксплуатационными свойствами должно обладать моторное масло. Позитивные особенности рабочего процесса при работе ДВС на бензине:
1. Бензин в процессе формирования горючей смеси испаряется, поглощая большое количество теплоты, за счет чего охлаждает камеру сгорания, клапаны ГРМ и свечи зажигания.
2. Температура сгорания бензовоздушной горючей смеси лежит в пределах 900 - 1100℃, благодаря чему образуется относительно небольшое количество агрессивных оксидов азота NОx.
3. Невысокое содержание оксидов азота NOx в картерных газах не вызывает интенсивного нитрования масла, которое приводило бы к повышению вязкости и другим изменениям в моторном масле.
4. Бензовоздушная смесь в двигателях с распределенным впрыском, омывая впускные клапаны, оставляет минимальное количество угольных отложений на клапанах.
5. Бензовоздушная смесь, частично конденсируясь на стенках цилиндров, растворяет отложения на поршневых кольцах, чем отчасти предотвращает закоксовку колец.
Негативные особенности использования бензинового моторного топлива:
1. Тяжелые фракции бензина конденсируются на стенках цилиндров, смывают масляную пленку, нарушая смазку ЦПГ. Особенно это актуально при прогреве холодного двигателя.
2. Конденсат тяжелых фракций бензина попадает в картер ДВС и вызывает разжижение моторного масла, что актуально при осеннем сезонном переходе с летних марок бензина на зимние.
3. Бензовоздушная смесь в зависимости от режима работы двигателя сгорает не полностью, образуя агрессивные продукты неполного сгорания топлива, которые с картерными газами попадают в моторное масло.
4. Продукты неполного сгорания совместно с тяжелыми фракциями вызывают довольно быстрое потемнение моторного масла, а также участвуют в образовании шламовых отложений в КШМ и ГРМ двигателя и в системе вентиляции картера и системе EGR.
При проектировании бензинового двигателя инженеры на конструктивном уровне учитывают эти особенности. В то время как особенности работы двигателя на газовом топливе отличаются существенно.
Особенности рабочих процессов газового двигателя
Итак, рассмотрим отличия рабочих процессов при использовании газового топлива.
Позитивные особенности газомоторного топлива:
1. Газ представляет собой идеальное с точки зрения смесеобразования и сгорания топливо.
2. Газ обладает высокой экологичностью. Выбросы токсичных соединений с отработавшими газами минимальны, а с учетом совокупных выбросов при производстве и утилизации электромобилей существенно ниже, что вовсе ставит под сомнение экологичность электромобиля.
3. Газовая смесь не смывает масляную пленку со стенок цилиндров и не нарушает смазку ЦПГ.
4. Газ не конденсируется и не вызывает разжижение моторного масла при попадании в картер.
5. Газ почти не образует агрессивных продуктов неполного сгорания и не участвует в образовании угольных и шламовых отложений.
6. Моторесурс двигателя при использовании газового топлива вдвое больше аналогичного на бензине при прочих равных условиях.
7. Ресурс моторного масла при использовании газомоторного топлива возможно увеличить на 20-30% относительно ресурса при использовании бензина.
8. Высокая детонационная стойкость газа до 105-115 единиц октанового числа, исключает детонацию, столь разрушительную для двигателя.
9. Газомоторное топливо на основе природного газа в 2-3 раза дешевле бензинов.
10. Наконец, природный газ — это конкурентное преимущество России по отношению к большинству стран, зависящих от рынка природного газа и рынка лития.
Негативные особенности газомоторного топлива:
1. Температура сгорания газовой смеси достигает 1800-2000℃, что вызывает повышенные тепловые нагрузки на выпускные клапаны ГРМ и свечи зажигания. Для адаптации бензинового двигателя к газовому топливу необходимо заменить свечи зажигания на более холодные, повысив их калильное число на 1-2 пункта.
2. Высокая температура сгорания газовой смеси также приводит к сокращению ресурса выпускных клапанов. На стадии проектирования двигателя инженеры учитывают это и применяют клапаны из более жаропрочных сплавов.
3. Более высокая относительно бензина температура сгорания газовой смеси вызывает образование агрессивных оксидов азота.
4. Оксиды азота, попадающие с картерными газами в моторное масло, вызывают активное нитрование его масляной основы, что приводит к повышению вязкости масла.
5. При сгорании газовой смеси образуется существенно больше воды, которая вызывает эмульгирование и вспенивание масла.
6. Помимо прочего, вода растворяет в себе оксиды азота и превращается в химически агрессивную азотную кислоту.
7. Более высокие температуры сгорания газовой смеси также создают повышенные температурные нагрузки на турбины двигателей с турбонаддувом и каталитические нейтрализаторы катколлекторного типа.
Перечисленные негативные особенности газомоторного топлива учитываются инженерами на стадии проектирования двигателей. «Полукустарная» адаптация бензинового двигателя к газомоторному топливу не позволяет реализовать все преимущества газа.
Рис. 5 Lada Vesta CNG — заводская модель
Факторы, определяющие эксплуатационные свойства моторного масла в условиях работы газового двигателя
Таблица 1 Факторы влияния и свойства моторного масла для газовых двигателей
Из таблицы мы видим, как следует учитывать особенности газомоторного топлива при выборе моторного масла для газового двигателя.
Как правильно подобрать моторное масло для газового двигателя
Вышеприведенный анализ показывает, что при выборе моторного масла для газового двигателя вовсе необязательно сосредотачиваться на спецпродуктах. Специализированные моторные масла для газовых двигателей оправданы в основном при использовании в тяжелом коммерческом транспорте, который оснащается крупнолитражными двигателями и совершает большие пробеги.
Легковые автомобили не требуют большого количества моторного масла и позволяют успешно использовать универсальные масла на синтетической основе с малозольным пакетом присадок. Такие продукты должны иметь пометку Low SAPS или Mid SAPS. А по классификации АСЕА это моторные масла С1, С2, С3, С4, С5 и С6.
Правда на рынке моторных масел можно встретить и специализированные масла для легковых автомобилей, оборудованных газобаллонной системой питания. Такие масла дополнительно имеют пометку для LPG, CNG.
Где LPG — сжиженный нефтяной газ (пропан-бутан), а CNG — компримированный (сжатый) природный газ (метан).
Хотя такие специализированные продукты являются скорее примером маркетинга, но очень востребованного и заботливого по отношению к своим потребителям. Например, компания WOLF предлагает нам моторные масла серии Vital Tech GAS 5W-40, в описании которого заявлено, что данный продукт не только учитывает особенности газомоторного топлива, но и имеет одобрение автопроизводителей. А это немаловажно.
Интервал замены моторного масла в газовом двигателе
В автомобильной среде сформировалось убеждение, что так как моторное масло при использовании газа почти не темнеет, то и менять его можно намного реже. Бытует мнение, что на газовом топливе интервал замены моторного масла можно увеличить едва ли не вдвое. Но так ли это, ведь цвет моторного масла — явно не исчерпывающий критерий?
В свете вышеприведенного теоретического анализа и практического опыта спектрально-химических исследований эксплуатационных и отработанных моторных масел выясняется, что реальный ресурс масла в газовых двигателях не выше, чем в случае использования бензина.
Внимание!
1. Кроме вредных факторов, воздействующих на моторное масло при использовании газового топлива, не следует забывать, что функциональные присадки срабатываются с той же интенсивностью, что и при использовании бензина.
2. Образование и накопление продуктов износа двигателя также требует своевременной замены моторного масла и масляного фильтра.
Отсюда выводы:
1. Интервал замены моторного масла в газовом двигателе практически не отличается от интервала замены в бензиновом двигателе.
2. Гарантийные обязательства производителя автомобиля сохраняются только при соблюдении установленных интервалов технического обслуживания (ТО) автомобиля.
3. Технических оснований для произвольного увеличения интервалов замены моторного масла не существует.
Подведем итоги/ Итак, в данном анализе мы выяснили:
1. Сравнительные особенности бензинов и газомоторных топлив.
2. Как влияет на состояние моторного масла газовое топливо.
3. Особенности подхода к выбору моторных масел для газовых двигателей.
4. Что предписывают автопроизводители относительно масляного сервиса газовых двигателей.
5. Почему увеличение интервала замены моторного масла при использовании газомоторного топлива — ошибка и заблуждение.
На этом сегодня завершим рассмотрение темы «Моторные масла для газовых двигателей». Павел Долгий, технический специалист по автомобильным смазочно-эксплуатационным материалам.
До новых встреч на страницах сайта ЕвроАвто!