Загрязнения в дизельном топливе влияют на работоспособность и существенно снижают надежность топливной аппаратуры и двигателя в целом. При эксплуатации дизелей около 50% всех отказов приходится на топливную систему, причем более половины этих отказов вызвано загрязненностью дизельного топлива. Кроме того, загрязнения, попадая с топливом в цилиндры двигателя, становятся причиной износа деталей цилиндропоршневой группы аппаратуры двигателей.
Загрязнение дизельного топлива
Известно, что прецизионные пары, к которым относятся плунжер с втулкой, нагнетательный клапан с гнездом, игла с корпусом распылителя форсунки, имеют высокую чистоту обработки поверхностей и требуют индивидуального подбора. Абразивные частицы, попадая в топливный насос высокого давления и форсунки, изнашивают прецизионные пары, а также сопловые отверстия распылителей, что приводит к нарушению процесса подачи топлива, в результате чего ухудшается процесс его сгорания и увеличивается его расход, снижается устойчивость работы двигателя (особенно на малых оборотах и на холостом ходу), повышается дымность и токсичность отработавших газов, ухудшаются пусковые и мощностные свойства двигателя, происходит его перегрев.
Помимо износа происходит загрязнение деталей топливной аппаратуры: твердые частицы, попадая под иглу форсунки, нарушают плотность ее посадки в седло распылителя, а попадая в зазор между стенкой распылителя и иглой, могут привести к ее зависанию в верхнем или нижнем положении, что соответственно приводит к ухудшению тонкости распыления топлива и ли к прекращению его подачи в цилиндры двигателя.
Нарушение плотности посадки иглы в седло из-за износа запирающих конусов приводит к прорыву газов из цилиндров двигателя в распылитель, что вызывает окисление топлива и отложение лаков на направляющей поверхности иглы. Это может быть причиной снижения подвижности иглы и ее заклинивания.
С увеличением износа плунжерных пар ухудшаются процессы подачи топлива и его сгорания, увеличиваются продолжительность впрыскивания топлива и период задержки его воспламенения. Это приводит к жесткой работе двигателя из-за его перегрева, уменьшению давления впрыска топлива, что то вызывает снижение показателей эффективности работы двигателя, повышение токсичности выхлопных газов и увеличение давления в результате неполного сгорания топлива. Загрязненность топлива оказывает неодинаковое влияние на различные эксплуатационные свойства дизеля. Так, увеличение зазора в плунжерных парах с 0,7 до 7 мкм вызывает увеличение индикаторного расхода топлива всего на 5%, но пуск двигателя при таком зазоре даже при максимальной частоте вращения, которую обеспечивает пусковое устройство, практически невозможен.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что обоснованные выше требования к качеству очистки дизельного топлива позволяют увеличить в 2,5-4 раза продолжительность работы плунжерных пар по сравнению с принятой в настоящее время тонкостью очистки топлива, составляющей 15-20 мкм.
В результате загрязненности топлива срок службы насоса высокого давления может уменьшаться в 5-6 раз. Абразивный износ деталей цилиндропоршневой группы уменьшает давление сжатия в камере сгорания, приводит к прорыву горячих газов в картер двигателя, снижает его мощность и увеличивает расход топлива.
Вода в дизельном топливе
Присутствие в дизельном топливе свободной воды даже в небольших количествах ведет к неравномерному его распылению, изменяет поверхностное натяжение капель топлива, что вызывает значительное увеличение их размеров. Присутствие воды отрицательно влияет на процесс испарения топлива в камере сгорания, снижая температуру и уменьшая давление паров топлива.
Вода в дизельном топливе способствует образованию шламов, которые приводят к засорению топливопроводов и фильтров, затрудняют запуск двигателя, нарушают подачу в него топлива и заклинивают плунжеры топливного насоса высокого давления. В зимнее время в результате образования кристаллов льда в топливе может прекратиться его подача в двигатель. Присутствие воды резко снижает смазывающие свойства топлива по отношению к прецизионным парам, что повышает их износ. Работа на обводненном топливе может вызвать коррозию топливной аппаратуры, так как если в топливе имеется вода, то содержащиеся в нем активные в коррозионном отношении вещества (кислоты, щелочи, сернистые соединения, перекиси) диссоциируют в водном растворе, образуя электролиты, вызывающие электрохимическую коррозию. Особенно интенсивно протекает процесс электрохимической коррозии в тех случаях, когда обводненное дизельное топливо контактирует с различными металлами, имеющими разный электрохимический потенциал.
При работе на обводненном топливе может снизиться прочность фильтрующих перегородок и произойти их разрушение. Присутствие воды в дизельном топливе способствует его микробиологическому загрязнению. Помимо увеличения общего количества загрязнений за счет образования в топливе биологической массы и его потерь за счет частичного загрязнения, интенсивный рост микроорганизмов вызывает также ухудшение эксплуатационных свойств топлива, влияющих, в свою очередь, на работоспособность двигателя. Исследование влияния микроорганизмов на свойства дизельного топлива показало, что при воздействии микроорганизмов существенно увеличивается кислотность дизельного топлива, содержание в нем смол, йодное число, вязкость, снижаются термическая стабильность и испаряемость. Микробиологическое поражение дизельного топлива повышает его коррозионную активность по отношению к металлам, что объясняется образованием в топливе агрессивных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов (аммиак, сероводород, муравьиная и уксусная кислоты), а также повышением концентрации кислорода на тех участках металлической поверхности, где образовались колонии микроорганизмов.
