Что является причиной образования сажи в ог дизельного двигателя
🔧 Сажа в моторе. Несколько фактов об износе двигателя, о которых мало кто знает.
Работа двигателя в штатных режимах практически не приносит вреда для деталей, если все работает как надо, износ деталей крайне мал и стремится к нулю. Тогда почему иногда так быстро моторы приходят в негодность спросите вы? Кто же наносит вред деталям, если естественный износ крайне мал? Давайте разберемся в этом вопросе.
Даже во время штатной работы мотора при сгорании топлива неизбежно образования твердых частиц сажи, которые в дальнейшем откладываются на стенках цилиндра. И в идеале невозможно добиться полного удаления этих частиц.
При плохом сгорании топлива образуется больше сажи. Она уходит в картер и масло, а оттуда разносится по всему двигателю.
В процессе эксплуатации автомобиля сажа постепенно накапливается по всему двигателя, забивает масляные каналы, оседает в фильтре. Частички сажи в моторном масле со временем уплотняется, а не рассеивается.
Слипаясь, сажа образует агломераты (фракталы) увеличиваясь в размерах и действуя агрессивно, провоцируя повреждение деталей.
Именно по причине нагара и других твердых частиц мотор погибает гораздо быстрее!
Сажа также влияет на масло, заставляя его менять свои свойства в худшую сторону. Поэтому даже если залить хорошее оригинальное масло в мотор с отложениями, то ждать от него заявленных свойств явно не стоит.
Более всего подвержены этой проблеме дизельные автомобили, не даром именно для дизелей так актуальны малозольные масла, основная задача которых не допускать образования высокотемпературных отложений и снижение вредных выбросов в атмосферу.
Несколько косвенных факторов, свидетельствующих об образовании сажи:
1. Появление вылетающей гари из выхлопной трубы и устойчивого запаха гари в салоне при включении зажигания или повышенной «дымности» в процессе заведения холодного двигателя.
2. Рост расхода масла по сравнению с обычным расходом.
3. Резкое снижение динамики авто.
4. Неравномерная работа двигателя на холостом ходу.
5. Появление существенного разброса в пределах 1-5 атм. компрессионных показаний по цилиндрам.
6. Возникновение резкого ухудшения запуска двигателя во время холодов при отсутствии проблем с аккумулятором.
Как можно бороться с этим?
Решение — использование реметаллизанта.
Активные частички RESURS взаимодействуют с металлами для создания защитной пленки и сокращения износа.
Oil-club.ru
Полезные статьи:
Последнее с форума
Последнее с форумаПоиск
Ссылки
Сажа в дизельном двигателе
Автомобильная индустрия и производители смазочных материалов столкнулись с тем, что дальнейшее развитие автомобильной промышленности диктует увеличенные интервалы замены масла, что бы сократить расходы на обслуживание транспортных средств и воздействие их на окружающую среду. Увеличенные интервалы замены масла приводят к повышению уровня загрязнений и большей деградации масла.
Так же повсеместно внедряется система рециркуляции выхлопных газов — EGR, где часть выхлопных газов рециркулирует во впускном коллекторе. Из-за снижения концентрации кислорода во впускном воздухе происходит уменьшение температуры сгорания и сокращение уровня содержания вредного оксида азота (NOx). EGR рециркулирует продукты сгорания, которые должны были бы уйти в выхлопную систему, что ведет к дальнейшему загрязнению масла.
Со стороны смазочных материалов, проблема загрязнения масла частицами сгорания решается путем диспергирования частиц во взвешенном состоянии. Расширенные интервалы смены масла диктуют определенные свойства масел. Такие масла обладают хорошей дисперсной способностью, но дальнейшее развитие этих свойств масла зашло в тупик и не имеет развития, повышать дальше содержание дисперсантов нельзя, потому что это негативно влияет на коррозию деталей в двигателе из-за свободных аминов.
Сажа из выхлопной системы и сажа содержащаяся в масле имеет разный состав и содержание углерода. В саже которая содержится в масле 90% углерода и 6% кислорода. А в саже из выхлопной трубы около >50% углерода и No Comments
О влиянии сажи на работу двигателя внутреннего сгорания
Таким образом, современные требования к работе дизельных двигателей и их надежности ставят задачу измерения как концентрации сажи, так и ее дисперсности.
Установлено, что сажа в дизельном масле содержит от 80 до 95 мас.% углерода. Исследования с помощью электронного микроскопа частиц сажи, выделенных из дизельного масла, показали, что исходный (до агломерации) размер частиц составляет 30–50 нм. Содержание сажи в дизельных двигателях может доходить до 7%.
Вследствие малого размера частиц сажи в масле дизельное работавшее масло можно рассматривать как коллоидную систему. Коагуляция частиц сажи происходит под действием ван-дер-ваальсовых сил притяжения между частицами при достаточном их сближении. При высоких концентрациях сажи в моторном масле двигателю наносится огромный вред. Для создания адсорбционного слоя ограничивающего силы взаимного притяжения между частицами сажи в моторном масле используются моюще-диспергирующие присадки, молекулы которых состоят из короткой реакционноспособной группы атомов и длинной углеводородной цепочки.
Для того чтобы при сгорании дизельного топлива не образовывалась сажа, необходимо обеспечить такие условия и температуру в двигателе, чтобы сажа не образовывалась при сгорании топлива. Но при высокой температуре в камере сгорания окисляется азот, содержащийся в воздухе. Образовавшиеся окислы азота, взаимодействуя с водой, образуют азотную кислоту, выбрасываемую в атмосферу, которая наносит не меньший вред окружающей среде. Исследователи нашли, казалось бы, очень хорошее решение – окислы азота нейтрализовывать непосредственно в системе выхлопа автомобиля мочевиной, а сажу улавливать сажевыми фильтрами. Но при этом моторное масло стало насыщаться сажей. На рис. 1 и 2 показаны зависимость износа в узле трения «обойма – ролик» от содержания сажи в моторном масле при различных температурах. Установлено, что износ узла трения возрастает в 7 раз при подъеме температуры с 25 до 100° С в присутствии 5% сажи в моторном масле.
Рис. 1 
Рис. 2
Учитывая актуальность проблемы с сажей, исследователями и инженерами выполнены различные тесты, включая реальные двигатели внутреннего сгорания, чтобы понять, при каком содержании частиц сажи увеличивается износ деталей, и что более важно – сами механизмы этого износа. Доминирующими механизмами износа были абразивное истирание и масляное голодание, которое происходит при очень высоких уровнях загрязнения сажей и может привести к отказу двигателя, так как узлы трения в конечном итоге окажутся без смазки. Установлено, что наиболее уязвимы клапанный механизм и турбина, ввиду тонкой масляной пленки и интенсивного движения в зоне контакта, так как масляная пленка тоньше, чем диаметр частиц сажи, содержащихся в масле. Компания Lubrizol (США) оценила влияние различных концентраций сажи на износ деталей. Исследования износа роликового толкателя двигателя показали, что увеличение содержания сажи незначительно влияет на интенсивность изнашивания, пока сохраняется высокая дисперсность частиц. Установлено, что интенсивность изнашивания толкателя в большей степени определяется дисперсностью сажи.
Установлено также, что в богатой топливом смеси при высоких нагрузках в условиях работающего двигателя резко возрастает содержание частиц сажи размером примерно 40 нм, которая попадает в моторное масло. Циркулирующие в масляной системе частицы сажи слипаются, образуя сгустки, увеличиваясь до 200 нм. Рециркулирующие отработавшие газы также способствуют увеличению размеров частиц сажи в масле. Установлено, что повышенное образование сажи вызвано следующими причинами: неполным сгоранием топлива из-за низкой компрессии и плохого распыла топлива из-за неисправных форсунок; высокого соотношения «топливо : воздух» из-за неправильной регулировки и закупорка воздушного фильтра; холодного воздуха зимой; перегрузки двигателя; длительной работы двигателя на холостом ходу и при малой нагрузке.
Выявлены проблемы, связанные с загрязнением моторного масла сажей, а именно: у дизельных двигателей с низким уровнем выбросов более высокое давление впрыска, поэтому они чувствительны к абразивному износу частицами сажи из-за трения между клапаном, валом и опорой оси, которое может привести к заклиниванию клапана. Новые устройства рециркуляции отработавших газов на дизельных двигателях увеличивают количество образования сажи и ее абразивность.
Из-за наличия моющих и диспергирующих присадок моторное масло загустевает быстро, что осложняет запуск двигателя в зимнее время, а узлы трения при этом испытывают масляное голодание. Кроме того:
– сажа и шлам в двигателях оседают и накапливаются в определенных зонах, которые являются зонами риска с точки зрения надежности двигателя, включая клапанные коробки, крышки клапанов, маслосборники и головки блока цилиндров;
– отложения на поверхностях двигателя снижают коэффициент полноты сгорания и экономию топлива и масла; сажа стирает защитные износоустойчивые масляные пленки в пограничных зонах, таких как зоны кулачкового упора и толкателя клапана;
– выброс сажи и шлама за кольцами поршней в бороздках может вызывать быстрый износ колец и стенок цилиндров, из-за чего могут быть сломаны или значительно повреждены кольца в условиях холодного запуска двигателя.
Особенно уязвимы сажей турбины двигателя с изменяемой геометрией, чувствительные к высоким температурам [2]. Несгоревшее топливо, сажа, прочие несгоревшие частицы, а также пары моторного масла при попадании в турбину откладываются на ее поверхностях, что негативно влияет на балансировку турбины, а также ухудшает аэродинамические параметры крыльчаток. На рис. 4 показаны детали тубины, покрытые сажей и нагаром. Проблемы усугубляются в дизельных двигателях, оснащеных сажевым фильтром. Когда забит сажевый фильтр, то это может увеличить давление выхлопных газов, поступающих в турбину. В результате вал турбины получает повышенную нагрузку, что в итоге может привести к повреждению турбины. Что касается забитого катализатора и, конечно, сажевого фильтра, то их действие сказывается не столько на механизме изменения «геометрии», сколько на самой турбине. Из-за затруднений со свободным выходом из турбины в выхлопную систему отработавшие газы оказывают давление на турбинное колесо, что ведет к появлению продольного люфта ротора турбины.
Рис. 3 
Рис. 4
Необходимо отметить, что на турбину большое влияние оказывает стиль вождения, условия эксплуатации автомобиля, качество моторного масла и дизельного топлива. Например, если вы используете дизельный автомобиль преимущественно в городе, то сажевый фильтр может быстро выйти из строя из-за недостаточной температуры выхлопных газов. Также не рекомендуется эксплуатировать дизельные автомобили без нагрузки.
Рис. 5
В силу того что ротор турбокомпрессора вращается с частотой, в 30 раз превышающей скорость двигателя, и достигает 240 тыс. оборотов за одну минуту при температуре в 950° C, подшипники турбинного колеса испытывают на себе колоссальную нагрузку. Неравномерная подача моторного масла в турбину приводит к повреждениям подшипников, поэтому крайне важно следить за уровнем масла и состоянием масляных каналов, периодически проверяя их на наличие засоров. Чистые каналы и масло соответствующего качества – залог долгой службы турбины. На практике определить возникшие проблемы можно по изменению динамики, дыму в выхлопных газах или повышенному расходу масла и топлива. В настоящее время в исследовательских лабораториях для измерения концентрации частиц сажи используются термогравиметрический и инфракрасный анализ, метод осаждения, бумажная хроматография, фотонная корреляционная спектроскопия, электрические методы [3]. Присутствие сажи в масле в большой степени изменяет его электрические свойства (проводимость и диэлектрическую проницаемость). На этом принципе построен анализатор нефтепродуктов. Влияние содержания сажи на диэлектрическую проницаемость моторного масла показано на рис. 3. На рис. 5 приведена фотография анализатора нефтепродуктов, который определяет содержание сажи в моторном масле. С увеличением содержания сажи диэлектрическая проницаемость моторного масла увеличивается (рис. 3).
Загрязнение сажей моторного масла можно уменьшить, устранив причины ее поступления, связанные с неполнотой сгорания топлива, прорывом отработавших газов в картер. Если сажа попала в моторное масло, то удалить ее невозможно. Из зарубежной печати известно, что сажу удаляют использованием перепускных фильтров малого расхода и центрифуг-сепараторов.
Литература
1. Фитч Дж., Тройер Д. Анализ масел. Основы и применение. СПб.: ООО «ИПК БИОНТ», 2015. 166 с.
3. Нигматуллин В. Р., Нигматуллин И. Р. Диагностика ДВС по анализу моторного масла. УФА: Уфимский полиграфкомбинат, 2011. 300 с.
Виль Нигматуллин, заведующий кафедрой УГНТУ, канд. техн. наук, доцент
Сажевый фильтр для дизеля — Что это такое? Повышенное содержание сажи
Сажевый фильтр – это устройство, которое превратило дизельный двигатель, который считался антиэкологическим силовым агрегатом, в мотор, соответствующий ныне жестким современным нормам.
Оснащение большинства современных машин сажевым фильтром стало результатом введения стандарта ЕВРО–4, который регламентирует уровень выбросов в атмосферу токсичных веществ. Название говорит само за себя: функция фильтра – это нейтрализация сажи – продукта сгорания дизельного топлива. Существует два основных вида фильтра: DPF (закрытые фильтры) и FAP (закрытые фильтры с функцией регенерации).
Сажевый фильтр представляет собой цилиндрическую форму. Внутри корпуса находятся ячейки, которые устойчивы к высоким температурам и предназначены для задерживания частиц сажи. 
Блок управления двигателем контролирует пропускную способность фильтра и, если это требуется, производит регенерацию – очистку от накопившихся частиц сажи. Во время того, когда автомобиль сильно перегружен, и температура в фильтре находится на уровне выше 350 градусов, запускается режим пассивной регенерации. Во время движения по городу или на непродолжительных дистанциях при повышенной наполненности фильтра включается режим активной регенерации.
Довольно часто сажевый фильтр встречается в системе выпуска отработавших газов автомобилей с дизельным двигателем, потому что именно этот тип агрегата больше склонен к образованию сажи при работе автомобиля. В ряде европейских стран использование сажевого фильтра в системе выпуска дизельных двигателей даже предписано законом.
Причины возникновения повышенного содержания сажи и их последствия
Если в работе датчика кислорода, датчика температуры, или датчика давления имеются какие – то неполадки, то регенерация фильтра будет невозможна. В таких случаях для того, чтобы эти неполадки устранить, запускается аварийный режим работы двигателя. Многочисленные безуспешные попытки регенерации приводят к тому, что части несгоревшего топлива попадают в моторное масло, что провоцирует снижение его вязкости. В результате защитные и смазывающие свойства масла выполняют свои функции хуже, что нередко становится причиной поломки мотора.
Также неправильная работа сажевого фильтра может спровоцировать поломку клапана системы EGR. Однако возможна и обратная ситуация: сломаннный клапан может вызвать неполадки в работе сажевого фильтра. 
Как распознать неисправность в работе сажевого фильтра?
Характерными признаками неисправной работы фильтра на дизеле являются:
Чтобы избежать нежелательных последствий, рекомендуется своевременно производить диагностику автомобиля и проходить ТО.
Длительность службы сажевого фильтра находится на уровне от 20 до 120 тысяч километров. Поскольку, эта запчасть имеет довольно высокую стоимость, сервисный интервал достаточно велик, но, рано или поздно, в любом случае, даже при условии хорошего состояния двигателя, его нужно менять. После замены наблюдаются, как правило, следующие изменения:
Видео назначение противосажевого фильтра
На информационном сайте для автолюбителей «FORAM» вы сможете найти много полезной информации, касающейся ремонта и обслуживания автомобилей.
Сажа в дизеле — в чем причина и что делать
Опубликовано 28.06.2020 · Обновлено 22.05.2021
Дизельный двигатель больше подвержен образованию сажи, чем бензиновый. Качество дизельного топлива, особенно в России, оставляет желать лучшего – оно содержит огромное количество серы. Этот элемент является основной причиной образования твердых частиц. Сажа, накапливаясь в самых разных частях двигателя, пагубно влияет на его ресурс, тягу, подвод воздуха. Так как в дизеле рабочая температура и обороты двигателя меньше бензинового, то скорость образования отложений еще больше увеличивается. Из-за этого не происходит естественного самоочищения впуска и выпуска.
Неправильная работа дизельной аппаратуры: топливного насоса высокого давления (ТНВД), топливных форсунок. Из-за высокого давления топливовоздушная смесь, на которой работает дизель, не до конца сгорает. Начинает образовываться сажа, что является естественным следствием работы мотора. Ежегодные ужесточения норм экологии заставляют инженеров придумывать новые способы борьбы с выбросами. Сюда относится система рециркуляции отработавших газов (EGR), сажевые фильтры.
Система EGR отправляет отработанные газы обратно во впуск для дожигания, чтобы снизить количество кислорода и уменьшить температуру сгорания в камере сгорания. Это ведет к тому, что сажа, смешиваясь с масляным туманом, попадает в масло. Последнее быстро темнеет, окисляется. Картерные газы, в свою очередь, обогащают его продуктами горения, а сама сажа полностью не растворяется и разносится по масляной системе, действуя подобно абразиву.
Твердые частицы начинают образовываться во впуске, наравне с системой EGR, закупорив клапан. При его неправильной работе на приборной панели загорится «чек» с ошибкой. Сажа может накопиться в таком количестве, что почти перекроет впуск. В таком случае придется снимать впускной коллектор, EGR и чистить их механическим способом.
Для задерживания твердых частиц в двигателе на тяжелом топливе применяются сажевые фильтры. В таком элементе накапливается сажа и происходит пассивная регенерация – дожигание при температуре примерно 500 градусов. Если температура не доходит до нужного уровня, включается активная регенерация – принудительное увеличение температуры, чтобы удалить сажу. В это время повышаются обороты двигателя, и вырастает расход солярки.
По времени процесс занимает примерно 10–20 мин, и не всегда водители ждут, когда он закончится, усугубляя образование твердых частиц. Несмотря на все эти ухищрения, в фильтре оседают остатки сажи и закупоривают его. Полностью заполненный фильтр невозможно восстановить, он поддается только замене. В большинство случаев его просто выбивают, залив новую прошивку для обмана электронного блока управления (ЭБУ).
Постоянная езда в пробочном режиме в городе тоже способствует образованию сажи. Работа мотора на холостых и на малых оборотах плохо сказывается на моторном масле. Оно быстрее теряет свои моющие и смазывающие свойства, вбирает в себя серу из топлива, что способствует образованию сажи и других отложений внутри двигателя и быстрому окислению масла. Потерявшее свои присадки масло должным образом не выполняет смазку трущихся деталей.
Больше всего страдает клапанный механизм, к которому масло поступает в малых количествах, изнашивая направляющие клапанов. Сажа образуется и на кольцах поршней. Компрессионное кольцо закоксовывается. Потерявшие упругость кольца начинают пропускать масло в камеру сгорания в больших количествах. Сажа делает моторное масло более плотным, что затрудняет прокачиваемость к коромыслам, распредвалам, клапанам.
Нерегулярное обслуживание двигателя тоже неблагоприятно сказывается на двигателе. Рекомендуемые интервалы замены масла и фильтра в 10000 км выдержит не каждая продукция. Поэтому рекомендуется производить замену масла не реже чем раз в 5000 км, а то и раньше, учитывая стояние в пробках, частые высокие нагрузки, холодные пуски.
Масло выбирайте специально разработанное для дизельных двигателей, которое содержит соответствующие пакеты присадок. К примеру, на зиму можно лить хорошую синтетику 5w40. Она более тягучая, в отличие полусинтетики 10w30 или 10w40, лучше подойдет для холодного запуска и хорошо защитит мотор.
В два раза чаще меняйте и топливный фильтр. Плохое топливо тоже старит масло быстрее, загрязняя топливную систему. Выбирайте именитых производителей топлива. Не заливайте солярку в непроверенных местах. Не забывайте и про воздушный фильтр, иначе загрязненный элемент не даст достаточно воздуха для горения топлива. Поэтому образование сажи лучше и дешевле предотвратить, чем потом отдавать большие суммы на ремонт.
Для предотвращения накапливания сажи почаще меняйте масло, топливные и воздушные фильтры, пользуйтесь оригинальными или хорошими заменителями. Лейте качественное топливо. Не ездите постоянно внатяг и на малых оборотах. После стояния в пробках обязательно дайте машине поездить по трассе.