Одновременно с тем, как эволюционировал двигатель внутреннего сгорания, совершенствовалось и топливо. Сегодня качественный бензин — это не просто продукт переработки нефти, а сложное, продуманное химиками и инженерами многокомпонентное соединение. Расскажем, как правильно выбрать топливо для двигателя 21 века.
Угольная пыль и легкие фракции
Когда речь заходит об истории современного автомобиля, принято вспоминать 1885 год, когда немецкие инженеры Бенц и Даймлер, не сговариваясь, построили первые самоходные транспортные средства с ДВС. Готлиб Даймлер и его напарник Вильгельм Майбах установили двухтактный мотор на мотоцикл, рама и колеса которого были сделаны из дерева. 10 ноября 1885 года сын Готлиба, Пауль Даймлер, сел на «Рейтваген» — так назывался первый в мире мотоцикл, и совершил на нем трехкилометровую поездку по берегу Неккара — одного из крупнейших притоков Рейна.
Трехколесный «Моторваген» Карла Бенца с четырехтактным двигателем также прославился благодаря одной поездке. 5 августа 1888 года жена конструктора, Берта, не спросив мужа, взяла детей и трицикл, и отправилась на нем в 106-километровую поездку из Мангейма в Пфорцгейм и обратно, чтобы навестить свою мать.
Топливо для заправки трицикла пришлось покупать в… аптеке! Двигатель «Моторвагена» (как, кстати, и мотор «Рейтвагена») мог работать на различных продуктах перегонки нефти. Горючих смесях жидких углеводородов, таких, как легкофракционный продукт — бензин, или же более тяжелой бензинолигроиновой фракции — нафте. Именно «Лигроин», широко доступный в аптеках в качестве чистящего средства, и использовался Бертой Бенц в своей знаменитой поездке, ставшей, как позже оказалось, важным шагом к популяризации ДВС и автомобильной экспансии.
Но в действительности, все началось несколько раньше. В 1863 году немецкий конструктор Николаус Аугуст Отто доработал газовый двигатель, придуманный ранее бельгийским инженером Жаном Этьеном Ленуаром, повысив его КПД в несколько раз, а затем в 1877 году, первым запатентовал четырехтактный цикл работы, ставший стандартом на более чем сотню лет эволюции ДВС. Впуск, сжатие, рабочий ход и расширение, выпуск… Первые двигатели Отто, как и их предшественники, работали на светильном газе. Но когда один ведущих инженеров компании Отто, тот самый Готлиб Даймлер, предложил сделать модификацию на жидком топливе, он не нашел поддержки, и покинул компанию. Что было потом — уже всем известно. Четырехтактные бензиновые двигатели с воспламенением смеси от искры стали новой ключевой точкой в эволюции мобильности.
Наряду с бензиновыми двигателями и электромобилями, на заре 20 века за место под солнцем автомобилизации боролись и двигатели с воспламенением от сжатия конструкции Рудольфа Дизеля. Изначально двигатели этого типа проектировались под работу на каменноугольной пыли, но первые прототипы были маломощными и превосходили по размерам сравнимые по отдаче паровые машины. На новом уровне идею Дизеля реализовал русский инженер Густав Васильевич Тринклер, еще в 1888 году построивший бескомпрессорный нефтяной двигатель с воспламенением сжатием. «Тринклеры» и «Дизели» могли работать хоть на керосине, хоть на сырой нефти.
В последующие годы, конструкция различных поршневых ДВС — как бензиновых, так и дизельных – неустанно модифицировалась, что существенно изменило и требования к применяемому топливу.
Эволюция двигателей и требований к топливу
Важным драйвером для модификации конструкции поршневых двигателей и появления новых типов моторных бензиновых топлив стала авиация. Изначально работающие на прямогонных бензинах двигатели самолетов мало отличались от автомобильных — были тяжелыми и маломощными. Например, в 1903 году 3,3-литровая рядная четверка с жидкостным охлаждением на «Флайер-1» братьев Райт выдавала всего 12 л.с. при весе мотора в 77 кг. Уже к двадцатым годам инженеры научились значительно повышать удельную мощность моторов, форсируя и облегчая двигатели.
Разумеется, разработки коррелировали с развитием нефтеперерабатывающей промышленности, перед которой стояла не только задача совершенствования процессов перегонки (термический крекинг уступал место каталитическому), но и борьба с детонацией (аномальным горением) топливо-воздушной смеси, неизбежным при повышении степени сжатия. Для повышения стойкости к детонации, двигателей были разработаны различные антидетонационные присадки - бензол, смеси тетраэтилсвинца и бромистого этила и так далее. Показателем стойкости топлива к детонации стало так называемое октановое число. Чем оно выше — тем выше и стойкость к детонации. По своему октановому числу, топливо должно соответствовать степени сжатия конкретного двигателя.
Этилированный и неэтилированный бензин
Антидетонационный эффект от добавления в топливо тетраэтилсвинца был открыт в начале двадцатых годов — значительно раньше, чем в обществе осознали глобальный вред от использования этой присадки. Поскольку ТЭС вводился в состав топлива в виде этиловых жидкостей, такой тип топлива назвали этилированным.
Работал ТЭС следующим образом — при сгорании топлива в камере сгорания выделялся чистый свинец, замедляющий процесс окисления углеводородов топлива, и, следовательно, образование перекисных соединений и их последующее самовоспламенение и взрывное расширение (детонация). Добавив ТЭС в прямогонные бензиновые фракции, можно было с минимальными затратами получить высокооктановый бензин!
Несмотря на то, что к семидесятым годам негативные канцерогенные и токсические свойства ТЭС уже были очевидны, автомобильная индустрия начала отказываться от этилированного топлива прежде всего по другой причине. Свинцовые отложения выводили из строя становившиеся все более популярными каталитические нейтрализаторы отработавших газов. Вместо тетраэтилсвинца стали применять другие антидетонаторы — например, ныне также запрещенные по тем же соображениям дициклопентадиенил железа (ферроцен), различные соединения марганца. К слову, высокими антидетонационными свойствами обладает при добавлении в бензин и обычный этиловый спирт. До введения строгих экологических норм, наиболее популярными антидетонаторами был N-моно-метил-анилин в смеси с различными соединениями металлов (калий, литий, марганец, церий, неодим,таллий и т.д.). В настоящее время наиболее распространенным компонентом бензина с подобными свойствами считается более безопасный для здоровья людей и окружающей среды оксигенат — метил-трет-бутиловый эфир. Его разрешенное содержание в топливе согласно требованиям ТР ТС 013/2011 для класса 5 составляет не более 15 %.
Но, конечно, современное топливо отличается от первых нефтепродуктов не только этим. Повышение октанового числа (равно как и других характеристик топлива) — прежде всего технологическая задача, успешно решаемая нефтеперерабатывающей индустрией. В настоящее время ведущие нефтеперерабатывающие компании для получения качественного высокооктанового топлива применяют такие процессы как каталитический риформинг, сернокислотное алкилирование, низкотемпературная изомеризация и каталитический крекинг.
Вместе с тем, перед «локальными» производителями топлива всегда стоит дилемма — использовать дорогостоящие способы получения чистого высокооктанового топлива, либо добавление «условно-легальных» антидетонационных присадок в топливо среднего качества. Поначалу автовладелец может не почувствовать разницы. Ему и невдомек, что входящие в состав «эффективного антидетонатора» изоалкилкарбоксилаты лития способствуют образованию отложений в топливной аппаратуре и на впускных клапанах, а также ускоряют выход из строя катализаторов и кислородных датчиков.
Двигатели 21 века и топливо для них
В процессе более чем вековой эволюции, конструкция ДВС изменилась и усложнилась. Сочетание трех простых слов — мощность, экономичность, экологичность — выразилось в создании легких, термо- и энергоэффективных двигателей с высокой удельной мощностью, сравнительно малыми рабочим объемом и также небольшим объемом системы смазки. На смену карбюраторам пришел сначала центральный, потом распределенный, а потом и непосредственный впрыск топлива — с расположением топливной форсунки высокого давления прямо в цилиндре двигателя.
Благодаря высокоточному управлению впрыском, позволяющему двигателю в ряде режимов работать на сверхобедненной смеси, такие двигатели одновременно мощнее, экономичнее и экологичнее обычных. Аналогичная ситуация — и с современными дизельными двигателями с прецизионной топливной аппаратурой высокого давления и сложной системой снижения уровня вредных выбросов. Прибавьте к этому один или несколько турбокомпрессоров, и вы поймете, почему современные двигатели так чувствительны к качеству используемого топлива. Образование отложений в процессе сгорания топлива (чему и так способствует работа на обедненных смесях) способно не только нарушить работу форсунок, вызывая перебои в работе двигателя, но и вывести его из строя, что в условиях современного конструктива ДВС, не предусматривающего капитальные ремонты, ведет к замене агрегата.
Количество отложений в двигателе напрямую зависит от качества топлива. Основное влияние на уровень и скорость образования отложений на впускных клапанах, форсунках инжекторов оказывает именно компонентный состав топлива: чем больше в нем непредельных и ароматических углеводородов, тем быстрее происходит процесс смоло- и нагарообразования на деталях двигателя. Повышенное давление и высокая температура лишь ускоряют этот процесс. Для современных высоконагруженных двигателей все это действительно критично. Можно ли избавиться от смолистых отложений в камере сгорания, на клапанах, форсунках и других деталях силового агрегата? Разумеется, да. Наилучшие результаты в теории обещает полная переборка двигателя, однако это процедура долгая, дорогая и не всегда целесообразная с экономической точки зрения.
Специальные препараты, которые предполагается периодически заливать непосредственно в топливный бак, бывают как недостаточно эффективными, так и излишне агрессивными в плане химического воздействия на элементы топливной системы.
Мировая практика показывает, что есть более действенный и, самое главное, более комфортный для автовладельцев способ поддержания двигателя в чистоте. Общепринятая мировая практика борьбы с отложениями, которую рекомендуют ведущие производители автомобильной техники — использование топлива, уже содержащего в своем составе необходимый пакет многофункциональных моющих присадок, то есть, добавленных производителем топлива.
Что делать, если у автовладельца нет возможности заправить машину таким топливом? Производители рекомендуют добавлять необходимые присадки во время заправки. Вот, например, какие рекомендации дает Volkswagen по уходу и обслуживанию автомобиля:
Качество топлива влияет на эксплуатационные характеристики, КПД и срок службы двигателя. Поэтому используйте высококачественный бензин, который уже смешан поставщиком топлива с подходящими присадками к бензину, не содержащими металла. Присадки обеспечивают защиту от коррозии, очищают топливную систему и помогают предотвратить отложения на двигателе. Volkswagen рекомендует бензин с моющим средством высшего уровня. Если качественный бензин с моющими присадками, не содержащими металла, отсутствует или возникают неисправности двигателя, следует добавлять необходимые присадки во время заправки.
Правда и здесь авторы делают оговорку: не все присадки к бензину эффективны. Использование неправильных присадок может повредить двигатель и каталитический нейтрализатор. И советуют если и использовать такие добавки, то только те, что приобретались у официального дилера или в авторизованном сервисном центре.
В общем, если коротко — лучше не заниматься самодеятельностью, чтобы не испортить двигатель. Самый оптимальный вариант — заливать правильное топливо. То есть то, которое не только соответствует установленным экологическим нормам, но и очищает и защищает двигатель, тем самым обеспечивая его работу с расчетными характеристиками, и улучшая топливную экономичность. Именно такое топливо было разработано научно-исследовательской командой bp.
Как топливо защищает двигатель
Решением от технической команды bp после нескольких лет разработки и более чем 50 000 часов испытаний стали топлива BP Ultimate с технологией ACTIVE, которые не только соответствует всем требуемым нормативам, но уже изначально содержит необходимый набор компонентов для защиты двигателя. В линейку ACTIVE входят топлива BP Ultimate 100, BP Ultimate 95, BP Ultimate Diesel.
Независимо от типа, топливо BP Ultimate с технологией ACTIVE содержит миллионы активных молекул, работающих в качестве детергентов. Молекулы ACTIVE прикрепляются к отложениям, удаляя их с загрязненных деталей двигателя, например, впускных клапанов. Далее эти отложения просто сгорают в камере сгорания. Но и это еще не все. Молекулы ACTIVE формируют на очищенной поверхности деталей двигателя защитный слой, предотвращая формирование новых отложений.
Использование топлив BP Ultimate с технологией ACTIVE позволяет очистить двигатель от опасных отложений, снижая риск серьезной поломки и незапланированного ремонта. Вы можете быть уверены, что двигатель вашего автомобиля работает с максимальной, расчетной отдачей. Еще одно преимущество - экономичность. Проведенные сравнительные тесты показали, что пробег на одной заправке, например, на дизельном топливе BP Ultimate с технологией ACTIVE по сравнению с дизельным топливом ГОСТ 32511 способен увеличиться до 56 км.
Таким образом, автовладельцам нет необходимости задумываться об очищающих присадках - все необходимое для защиты двигателя вашего автомобиля вы получите вместе с топливом BP Ultimate с технологией ACTIVE в розничной сети bp в России.
На правах рекламы*.
| * Редакция Драйва не несёт ответственности за содержание рекламных материалов. |