О СООТВЕТСТВИИ БЕНЗИНА КОНСТРУКЦИИ ДВИГАТЕЛЯ

В инструкциях по эксплуатации автомобилей, напри­мер ЗИЛ-130 (М., Машиностроение, 1976, с. 51), от­мечается, что «топливом для двигателя служит авто­мобильный бензин с октановым числом не ниже 76». Согласно ГОСТ 2084 — 77 «Бензины автомобильные», октановое число бензина устанавливается также не ме­нее нормируемой величины.

Значит ли это, что при эксплуатации автомобиля можно применять бензины с более высоким октановым числом, чем рекомендовано заводской инструкцией? Тем более, что в «Кратком автомобильном справочнике НИИАТ (М., Транспорт, 1979, с. 369 — 370) говорится, что при эксплуатации нефорсированных двигателей бензин А-72 полностью заменят А-66, и его применение предпочтительнее, но не сказано, надо ли изменять при этом угол опережения зажигания.

Такие вопросы нередки в редакционной почте. Ра­ботника Днепропетровского областного производствен­но-технического управления связи М. Брюхова, в част­ности, интересует, как влияет на двигатель, который по инструкции должен работать на бензине А-72, исполь­зование бензина А-76.

При создании автомобиля, работающего на задан­ном топливе, необходимо обеспечить его технические показатели без нарушения требований, предъявляемых к топливу и двигателю. Проверка этого соответствия осуществляется в ходе испытаний, включающих в себя также определение детонационных требований двига­теля и фактических октановых чисел товарных бензи­нов в стендовых и дорожных условиях.

В инструкции по эксплуатации автомобиля указы­вается рекомендуемая марка топлива, обеспечивающая необходимый ресурс работы и другие технические по­казатели двигателя при выполнении установленной си­стемы технического обслуживания.

В ряде случаев, возникающих в практике эксплуата­ции автомобилей, рекомендуемая марка бензина отсут­ствует и временно приходится пользоваться другой его маркой. В технической литературе достаточно широко и подробно освещены отрицательные последствия от применения бензина с существенно меньшим, чем у ре­комендуемого, октановым числом. Поэтому наибольшее количество вопросов возникает при эксплуатации авто­мобилей в связи с возможностью применения бензина с более высоким октановым числом. В этих вопросах основное внимание уделено влиянию бензина на долго­вечность выпускных клапанов, а также на необходи­мость и целесообразность увеличения угла опережения зажигания по сравнению с его величиной, установлен­ной для рекомендованного топлива.

Из разъяснений по этим вопросам, приведенным в инструктивных материалах и из рекомендаций спе­циалистов, учитывающих возможные последствия от применения бензинов с более высоким, чем требует дви­гатель, октановым числом, следует, что водитель дол­жен придерживаться трех правил: можно применять без ограничений; можно применять, но с ограничениями (кратковременно и после установки более раннего за­жигания), нельзя применять.

Известно, что характеристики автоматов опережения зажигания подбираются так, чтобы на режимах, где качество бензина допускает, устанавливались оптимальные углы опережения зажигания, а где детонационная стойкость недостаточна для работы на оптимальных по экономичности углах, автомат обеспечивал бы величи­ны углов, возможно более близкие к значениям, при которых наблюдается легкая детонация, отмечаемая по началу появления стуков. Такая детонация не приво­дит к снижению мощности, а может даже незначитель­но повышать ее, что объясняется сокращением общей продолжительности сгорания рабочей смеси.

При применении высокооктанового топлива (в случае работы без детонации) температура отработавших га­зов может быть несколько выше, чем на низкооктано­вом, сгорающем с легкой детонацией. К сожалению, ко­личественные оценки этого эффекта для различных оте­чественных двигателей не проводились. Анализ исследо­ваний на одноцилиндровой установке и результатов испытаний, проведенных авторами на полноразмерном двигателе ЗИЛ-130, показал, что увеличение темпера­туры отработавших газов при переходе от режима лег­кой детонации к бездетонационной работе за счет по­вышения октанового числа на 5—10 ед. не превышает 15° С.

По результатам сравнительной оценки показателей работы двигателя без детонации не отмечалось измене­ний в мощности, величине оптимального угла опереже­ния зажигания и температуре отработавших газов при различии в детонационной стойкости бензинов до 15—20 ед. (при добавлении к бензину антидетонатора на основе тетраэтилсвинца).

Как правило, конструкции современных автомо­бильных двигателей предусматривают возможность форсирования. В связи с увеличением температуры от­работавших газов на некоторых режимах, не следует ожидать быстрого износа и выгорания клапанов.

При замене рекомендованного бензина более высоко­октановым без изменения угла опережения зажигания может наблюдаться некоторое улучшение динамических и экономических показателей, но лишь в тех случаях, когда двигатель на отдельных режимах на рекомендо­ванном топливе (из-за повышенного нагарообразования или отклонений в характеристике автомата опереже­ния) работал с достаточно интенсивной детонацией.

Целесообразность корректировки установки угла опережения зажигания при переходе к высокооктаново­му бензину определяется тем, насколько действитель­ный угол опережения зажигания на данном режиме от­личается от оптимального по экономичности. Если угол опережения зажигания на рекомендованном топливе был заметно меньше оптимального, то с его увеличе­нием до оптимального работа двигателя улучшится по мощностным и экономическим показателям. Для дви­гателя, работавшего на рекомендованном топливе с оптимальными регулировками, увеличение угла при переходе к высоокооктановому бензину может приве­сти к снижению мощности и ухудшению экономичности двигателя. В некоторых случаях в одном двигателе можно наблюдать оба этих режима.

Из сказанного выше следует, что технически не все­гда оправдано переносить рекомендации об установке утла опережения зажигания по началу детонации, при­веденные в ряде инструкций по эксплуатации для ре­комендованного топлива, на случаи применения топ­лива с заметным запасом антидетонационных свойств. В частности, это можно отнести и к рекомендациям о целесообразности изменения угла опережения зажи­гания на двигателях, для которых рекомендованным был бензин А-66 по появлению легкой детонации при работе на А-76.

Излишне раннее зажигание ухудшает показатели дви­гателя, увеличивает максимальные давление и темпера­туру цикла. Кроме того, для двигателей, отрегулиро­ванных по началу детонации на более высокооктановом бензине, даже кратковременное применение рекомендо­ванного топлива без обратной корректировки угла опе­режения зажигания может приводить к разрушениям, характерным для детонационного сгорания. Эти случаи являются одной из причин того, что иногда разруше­ния головок блока, прокладок, поршней, колец и гильз связывают с воздействием высокооктанового бензина, приходя при этом к заключению, что применять его опасно.

Выше рассматривалось влияние на работу двигателя лишь показателя детонационной стойкости бензина, ха­рактеризуемой октановым числом, однако при перехо­де от одного сорта бензина к другому меняются наря­ду с октановым числом и другие характеристики топ­лива. Наиболее часто в качестве отрицательных по­следствий работы на бензине с запасом антидетонационных свойств отмечается прогар клапанов. Поэтому, заменяя марку бензина, надо учитывать особенности влияния на состояние выпускных клапанов антидето­национных присадок, входящих в его состав.

В современных высокооборотных двигателях, для ко­торых материал и конструкция деталей газораспреде­лительных механизмов отрабатывались при применении этилированных бензинов, при переходе (в связи с тре­бованиями по снижению загрязнения окружающей сре­ды) на неэтилированные бензины отмечался повышен­ный износ седел и фасок выпускных клапанов. Соедине­ния свинца, откладывающиеся на их поверхностях, как бы служили твердой смазкой. В более ранний период, когда на автомобильном транспорте, наоборот, перехо­дили от неэтилированного бензина к высокооктановому, содержащему высокие концентрации этиловой жидко­сти, прогары клапанов также заметно учащались. Это определяется пониженной стойкостью конструкции и материала клапанов к коррозии в среде продуктов сго­рания топлива с антидетонатором.

Испытания бензинов с различными композициями свинцовых антидетонаторов показали, что такие случаи могут иметь место и при работе двигателя на бензинах без заметного запаса антидетонациоиных свойств. Так, при стендовых испытаниях двигателя ГАЗ-51 (выпуск­ные клапаны из стали ЭСХ-8) на бензине А-66, содержащем этиловые жидкости в концентрации 0,8 г/кг ТЭС, неоднократно отмечался прогар выпускных клапа­нов.

В эксплуатационных условиях при замене бензина А-72 на А-76 отмечались случаи выхода из строя вы­пускных клапанов для моделей автомобилей с клапа­нами ГАЗ-51 (например, ГАЗ-52 и ГАЗ-69). Здесь мо­жет помочь установка более раннего зажигания, кото­рое, снижая температуру отработавших газов, несколь­ко уменьшит скорость разрушения клапана, однако не исключит возможности его повреждения. Поэтому ин­струкция по эксплуатации допускает лишь кратковре­менную работу таких двигателей на бензине А-76. Для клапанов других конструкций, стойких к продуктам сгорания антидетонатора, такие ограничения неоправданы.

Еще большее влияние концентрации и композиции антидетонатора на надежность работы двигателя сле­дует учитывать при вынужденной эксплуатации авто­мобилей на зарубежных бензинах с высокой концент­рацией свинца и при использовании авиационного бен­зина или его смесей с автомобильными. В таких слу­чаях, когда переход на высокооктановое топливо со­провождается значительным изменением его фракцион­ного и компонентного состава, коэффициент избытка воздуха и распределение смеси по цилиндрам заметно отличается от получаемого при работе двигателя на рекомендованном топливе. Это изменение может оказы­вать существенное влияние на температурный режим и надежность работы выпускных клапанов, а также токсичность отработавших газов, что потребует допол­нительного подбора регулировки карбюратора. Особен­ности влияния топлива на токсичность отработавших газов заслуживает отдельного разговора и в данной статье не рассматривается.

Таким образом, как показывает анализ работ по ис­пытанию и применению бензинов, наличие у топлива запаса по детонационной стойкости в 5—10 ед. не ве­дет к снижению показателей надежности работы со­временных автомобильных двигателей. В тех случаях, когда вынужденный переход на бензин с более высо­ким октановым числом связан с изменением концентра­ции или композиции антидетонатора, а также измене­нием состава смеси или неправильной регулировки угла опережения зажигания, возможно ухудшение по­казателей надежности работы двигателя. Величина и характер этого ухудшения зависят от конструктивных особенностей двигателя.

Для более подробного ознакомления с работами по затронутым вопросам рекомендуем следующую литера­туру.

Воинов А. Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. М., Машиностроение, 1976;

Гуреев А. А. Применение автомобильного бензина. М., Химия, 1972;

Чудаков Е. А. В сб. Сгорание в транспортных порш­невых двигателях. АН СССР М., 1951, с. 7—37;

Оренштейн Э. И. В сб. Сгорание в транспортных поршневых двигателях. АН СССР. М., 1951, с. 134—143; там же Залога Б. Д., с. 240—267;

Инструкция по эксплуатации автомобиля ГАЗ-52-02. Горький; 1977;

Конев Б. Ф., Аронов Д. М., Куров Б. А. и др. Авто­мобильные карбюраторные двигатели. М., Машгиз, 1960; Tauschek Max. J. «MTZ», 34, № 2, 1973, с. 52—54;

Аронов Д. М., Коробков М. В., Лукашин А. Н. и др. В сб. НИИАТ Эксплуатационно-технические свойства и применение автомобильных топлив, смазочных мате­риалов и спецжидкостей. М., Транспорт, 1972.

Пользуясь указанной литературой, читатели могут самостоятельно более детально ознакомиться с факто­рами, влияющими на сгорание топлива в цилиндрах двигателя, глубже изучить процессы, происходящие при этом.