Бензин для современных двигателей.

Современные технологии производства двигателей внутреннего сгорания неразрывно связаны с качеством горюче-смазочных материалов, которые они потребляют. Обеспечение наилучших рабочих характеристик двигателей, при учете экологических и экономических показателей достигается за счет постоянного совершенствования как технологий производства ДВС, так и качества энергоносителей – автомобильного топлива.

Инновационные разработки двигателей. Системы FSI и GDI

Двигатели с системой FSI (Fuel Stratified Injection – от англ. послойный впрыск топлива) существенно превосходят по показателям экономичности и качеству выбросов вредных веществ, двигатели, работающие по принципу впрыска во впускной коллектор. Использование данной технологии в двигателе, позволяет снизить расход топлива на 15%. Система появилась в результате развития объединенной системы впрыска и зажигания Motronic выпускаемой фирмой Bosch.
Технология FSI основана на впрыске топлива непосредственно в камеру сгорания. Конструкция форсунок обеспечивает равномерное распределение шести сверхтонких струй топлива по камере, при этом поток воздуха контролируется заслонками движения заряда. За счет этого достигается однородность подачи топливно-воздушной смеси и эффективность процесса ее сгорания. Непосредственная система впрыска впервые была применена в двигателе системы GDI (Gasoline Direct Injection – от англ. непосредственный впрыск бензина) автомобилей компании Mitsubishi.
Первым обладателем двигателя FSI стал автомобиль Lupo разработанный еще в 2000-м году специалистами Volkswagen. Модель получила мотор с рабочим объемом 1,4 литра, развивающий мощность 86 л.с. на 5 000 оборотах, и крутящий момент в 130 Н·м при 3 500 об/мин. На практике двигатель FSI показывает хорошие динамические и мощностные характеристики при умеренном расходе топлива. В настоящее время выпущено множество двигателей серии FSI рабочим объемом в диапазоне 1,4 – 5,2 литра и составляют почти весь модельный ряд немецкого концерна Volkswagen.

Европейские двигатели и российское топливо

Разумеется, что ультрасовременные топливные системы предполагают использование только высококачественного бензина. При использовании малообъемных турбированных двигателей, таких как FSI и GDI необходимо применение бензина с очищающими присадками, так как высокий уровень КПД достигается, в том числе, и за счет высокоточной подгонки деталей в двигателе, поэтому абсолютно недопустимо образование нагаров и отложений на контактирующих поверхностях. Такие системы особо чувствительны к качеству топлива, которое, к сожалению, на российском рынке не отвечает необходимым стандартам.
Недостаточные глубина выработки сырья и качество производства нефтепродуктов на российских нефтеперерабатывающих заводах, влечет за собой снижение доверия к топливному рынку страны. Лишь немногие НПЗ на сегодняшний день в состоянии внедрять дорогостоящие технологии, добиваясь высокой степени эффективности производства и улучшения качества выпускаемой продукции. Доля суррогатного топлива на отечественном рынке, по данным Российского топливного союза, достигает 30%. Эксперты считают, что в значительной степени это обусловлено противозаконными действиями владельцев топливных баз и АЗС, которые разводят бензин соляркой или низкокачественными подпольными бензинами. По статистике Московского департамента природопользования, каждая четвертая иномарка выходит из строя по причине низкокачественного бензина, в других регионах ситуация обстоит еще хуже.

Производство бензина стандартов ЕВРО-4 и ЕВРО-5 на основе присадок

Существует два производственных способа применения присадок для повышения качества бензина. На территории США к товарным топливам на НПЗ в обязательном порядке вводятся присадки, а в Европе – непосредственно по месту применения, то есть на нефтебазах и АЗС. Обоим способам присущи свои достоинства и недостатки: при введении присадки на НПЗ гарантируется ее наличие в бензине, но такой подход опасен превышением концентрации, так как пользователь не знает наверняка какая присадка и с каким процентным содержанием уже находится в бензине. Во втором случае, для успешного применения необходим достаточно высокий технический уровень потребителя. Исходя из этого, для России наиболее подходящим является путь США. Некоторые НПЗ для организации производства высококачественного бензина закупают присадки за рубежом, такие как HiTEC-6430 фирмы Afton и пр. Это новое поколение присадок отличающихся высокой термической стабильностью. Данные продукты разрешены для использования в производстве бензина по стандартами ЕВРО и отвечают новому техническому регламенту РФ «О требованиях к автомобильному и авиационному бензинам…».
В частности, немецкий автомобильный производитель BMW, на территории России, рекомендует для своих двигателей бензин Лукойл «Экто Plus» с октановым числом 95, в производстве которого используется присадка из линейки HiTEC. Многофункциональный пакет присадок HiTEC, производства американского концерна Afton Chemical, предназначен для добавления в бензины, в целях улучшения рабочих характеристик автомобильных двигателей. Действие присадки обеспечивает снижение износа двигателя и выброса CO2, при этом уменьшается расход топлива. За счет присутствия модификатора трения в топливе, понижается механическое трение зоны цилиндров. Присадка обеспечивает защиту от образования нагара и отложений на впускных клапанах, поддерживает чистоту инжекторов, предохраняет от коррозии и образования эмульсий в автомобильных двигателях. По исследованиям независимого центра «Tickford Power Train Test Ltd» в Великобритании экспериментально установлено увеличение вырабатываемой мощности до 7,5% (по сравнению со стандартом Евро-4)

Экологические нормы и требования современных ГСМ

В соответствии с регламентом об экологической безопасности транспортных средств на территории РФ действуют ограничения в отношении выброса вредных веществ. Эти требования согласованы с европейскими стандартами EN-590, EN-228 и отвечают нормам Евро-2 – Евро-5. В качестве основных критериев для автомобильных бензинов выделены следующие показатели:

Фактически, данное нормирование показывает необходимость коренных изменений моторного топлива. Относительно содержания в бензине ароматических углеводородов, требования по их концентрация выдерживаются с помощью современной технологической обработки – селективного гидрокрекинга, гидроочистки, термического и каталитического риформинга, которые на данные момент интенсивно внедряются нефтеперерабатывающими компаниями. Необходимо отметить, что наряду с этим, существуют показатели, нормализация которых может быть обеспечена только за счет специальных присадок и добавок – это антидетонационные и моющие свойства автомобильных бензинов. Исходя из таблицы, октановое число, начиная с категории №3 (соответствует Евро-3) и выше должно быть не менее 95 ед. Соблюдение этих требования создают трудности с регуляцией содержания ароматических углеводородов, так как они являются источником высокооктановых компонентов. Потеря октановых единиц при нормировании ароматических углеводородов (которая составляет 1 ед. на 5%) может быть скомпенсирована применением антидетонационных присадок.

При рассмотрении требования вышеупомянутого регламента об экологической безопасности, необходимо помнить, что даже самый совершенный двигатель в процессе эксплуатации подвержен загрязнению, что в свою очередь ведет к нарушению функционирования топливной аппаратуры и возникновению необходимости в более высоком октане.
Согласно требованиям Евросоюза, на которые опирается данный регламент, экологические показатели автомобиля должны быть стабильны в течение величины пробега, равной 100 тыс. км (по директиве 98/70/EC). На основании этого требования за рубежом широко используются моющие присадки, особенно в инжекторных двигателях.

Повышение цен на нефть делает рентабельной разработку труднодоступных месторождений, в тоже время внедрение альтернативной энергетики и энергосбережение снижает спрос на продукты нефтепереработки. Ситуация на мировом топливном рынке, в перспективе, будет только обостряться в условиях ужесточения конкуренции. На повышение качества топлива и модернизации нефтеперерабатывающих заводов необходимы колоссальные инвестиции и правильный подход к организации производственных процессов. Только компании «Роснефть» для выполнения технического регламента по обеспечению выпуска топлива европейских стандартов 4-й и 5-й категорий потребуется $ 6-7 млрд, а для обновления всего нефтяного сегмента необходимо порядка $20-25 млрд. Реструктуризация производства по выработке бензинов высокого качества, сложный и многоступенчатый процесс. Усовершенствование нефтеперерабатывающего производства на территории России в ближайшие годы потребует больших вложений и нахождения оптимальных путей обеспечения качества выпускаемой продукции, одним из которых может быть использование присадок в производственных процессах.