Назначение — обеспечить чистоту впускных клапанов двигате­лей с непосредственным впрыском бензина**. Небходимость в присадках данного типа возникла в середине 1980-х годов в США, а затем и в других странах, где было начато массовое производство современных двигателей с непосредственным впрыском, в которых предусматривалась рециркуляция отрабо­тавших газов. Этот прием позволяет снизить выбросы продуктов неполного сгорания топлив в атмосферу, но ставит работу впускной системы в очень жесткие условия. На впусных клапа­нах развиваются высокие температуры, при которых разлагаются нестабильные компоненты топлив, масел, подтекающих по на­правляющим клапанов, а также присадок к маслам и топливам, термостабильность которых оказывается недостаточной. В част­ности, моющие присадки, вводившиеся в бензин для очистки карбюратора, также разлагаются и сами являются причиной повышенного образования отложений.

Новые моющие присадки стали жизненно необходимы, по­скольку через несколько тысяч километров пробега автомобиля его характеристики резко ухудшались: наблюдался перерасход бензина до 7%, содержание оксида углерода в ОГ увеличивается.

Термин «очистители впускных клапанов» не слишком строг, так как эти присадки столь же эффективно отмывают и карбюратор.

Речь идет о двигателях с распределенным впрыском бензина на клапана. Другие системы впрыска (во впускной трубопровод и непосредственно в ци­линдры) на практике используются мало.

Эффективные присадки были найдены среди термостабиль­ных полимеров с полярными функциональными группами — полибутенаминов и полиэфираминов. Использование этих присадок позволило существенно уменьшить количество отло­жений во впускной системе и на впускных клапанах (рис. 56) [98]. Благодаря этому стало возможным резко снизить токсич­ность О Г. На рис. 57 [99] представлены рост эмиссии оксида углерода, углеводородов и оксидов азота при длительном про­беге автомобиля и влияние присадки на изменение этих пока­зателей. Имеются данные, позволяющие сравнить действие аминоамидных присадок (очистителей карбюратора) и приса­док нового типа — очистителей впускной системы (рис. 58).

Рабочие концентрации очистителей впускной системы в несколько раз выше, чем очистителей карбюратора, и состав­ляют от 0,03 до 0,1%. Максимально рекомендуемая концентра­ция — 0,3%.

Принцип действия присадок этого типа такой же, как и очистителей карбюратора. Однако от присадки требуется более высокая термическая стабильность, позволяющая сохранить моющие свойства в жестких условиях работы системы впрыска в двигателях с рециркуляцией ОГ.

Показатели эффективности определяются путем стендовых испытаний на полноразмерных двигателях или их отсеках. В АО НАМИ-ХИМ разработана методика испытаний на установ-

ке НАМИ-1 с одноцилиндровым отсеком двигателя ЗИЛ-130, описанная на с. 118. В процессе испытаний определяют количе­ство отложений, образующееся на впускных клапанах. Счита­ется, что введение присадки должно снизить интенсивность обра­зования отложений в условиях испытаний не менее чем в два раза. Условия испытаний и принятая норма — временные и будут уточнены после накопления достаточною количества данных.

Ассортимент. Отечественных очистителей впускных клапанов нет. В России к применению допущены четыре присадки зару­бежных фирм: Lubrizol-8285 («Lubrizol», США), Keropur-3222 («BASF», ФРГ), Hitec-4449 («Ethyl Coip»., США) и SAP-9500 («Shell», США). Все они представляют собой растворы полибу- тенаминов в нефтяном (или в смеси нефтяного с синтетиче­ским) масле.

Keropur-3222 — раствор активного компонента в смеси неф­тяного и синтетического масел. Активный компонент — так называемая присадка Keropur-3253 — по сведениям фирмы представляет собой смесь термостабильных аминов, амидов и эфиров полигликолей. Усредненные характеристики присадок Keropur-3253 и Keropur-3222 приведены ниже:

Применение присадки в составе автобензина обеспечивает снижение концентрации в отработавших газах: СО — в среднем на 15%, углеводородов и оксидов азота — на 10%. Влияние моющих присадок на содержание СО и углеводородов в ОГ вопросов не вызывает. Что касается оксидов азота, то необхо­димы пояснения. Имеется несколько предположений. Наибо­лее распространено следующее. Отложения на впускных кла­панах очень объемисты. Их толщина достигает 2 мм. Из-за этого доступ воздуха в камеру сгорания затруднен, и коэффи­циент избытка воздуха а ниже требуемого. Уменьшение а, как известно, приводит к более интенсивному образованию NOx. Присадка, удаляя загрязнения, восстанавливает а до оптималь­ных значений.

Lubrizol-8285 в качестве активного вещества также содержит полибутенамины в растворе нефтяного масла. Благодаря отсут­ствию синтетических компонентов стоимость присадки сравни­тельно невысока.

SAP-9500 и Hitec-4449 являются аналогами упомянутых вы­ше присадок. Их типичные физико-химические характеристи­ки:

Ниже представлены результаты испытаний присадок квали­фикационным методом на установке НАМИ-1 в составе эколо­гически улучшенного бензина АИ-95 Московского НПЗ (АО НАМИ-ХИМ, А.И.Меленчук, В.В.Соколов). Оценивались чис­тота карбюратора в баллах (10 баллов — чистый), скорость обра­зования отложений на впускном клапане и в камере сгорания. Для сравнения приведены результаты испытаний присадки Автомаг как очистителя карбюратора. Аналогичные Автомагу результаты получены и с зарубежными присадками, предназна­ченными только для очистки карбюратора. Следует отметить, что все присадки несколько увеличивают количество отложений і камере сгорания:

Фирма «Аспект» выпускает препарат Аспект-очиститель кла­панов (ТУ 0254-009-00252288-94) на базе импортного сырья в виде раствора моющей присадки, аналогичного Аспекту- модификатору автобензина. Требования к этому препарату представлены ниже:

Ограничения и недостатки. Присадки рассматриваемого типа малоэффективны в камере сгорания. Для последнего случая разработаны специальные присадки, которые мы здесь не при­водим, так как в России они применения пока не находят.

Токсичность. При подборе новых присадок следует об­ращать внимание на содержание в них хлора — источника диоксинов (см. с. 24). Концентрация хлора в присадке зависит от способа ее получения. Существуют две основные технологии производства полибутенаминов. В одной из них, более дешевой, в качестве промежуточного используется хлорированный поли- изобутилен,и содержание остаточного хлора в присадке может достигать 150 млн-1 (иногда — 250 млн-1). Содержание хлора в присадке, получаемой бесхлорным методом, не должно превы­шать 5 млн-1.

Экономика. Введение моющих присадок в бензин увеличивает его стоимость на 1-3%. Это небольшая величина, поскольку цена бензина на различных АЗС в одном и том же городе ко­леблется в больших пределах. Кроме того, затраты водителя окупаются комфортностью вождения. В принципе, ис­пользование присадок позволяет также экономить топливо, но на практике расход топлива зависит от многих условий, по­этому непосредственной экономии может и не быть.

В литературе [100] опубликован расчет снижения эксплуата­ционных издержек у потребителя (ФРГ). Согласно приведенным данным, ежегодно 8% автомобилей ФРГ (2,5 млн) нуждаются в ремонте и замене запчастей из-за нагарообразования. Эти затра­ты оцениваются в 530 DM на автомобиль. Утверждается также, что присадки позволяют экономить около 4% топлива. При го­довом пробеге 12 тыс. км в год и расходе бензина 10 л/100 км экономия составляет 80 DM. Таким образом, для автомобилей, потребовавших ремонта, не использующих присадки, готовые затраты составят 610 DM/год. Для остальных автомобилей — 80 DM/год. Отсюда утверждается, что с учетом экономии бензина и отменой необходимости ремонта части автомобилей экономия в масштабах ФРГ составит 3,75 млн DM/год.

Этот расчет можно продолжить. При указанном выше пробе­ге автомобиль расходует 1200 л (около 900 кг) бензина по цене 1,6 DM/л. Затраты на бензин составят 1920 DM. При макси­мальной рекомендуемой концентрации 0,3% расход присадок типа Keropur составит не более 2,7 кг. При цене до 10 DM/кг затраты на присадку составят до 27 DM/год. Нами взяты макси­мальные цифры, в действительности затраты на присадку в несколько раз меньше.

Имеется также расчет, основанный на упрощении обслужи­вания автомобилей и некоторой экономии топлива во время сезонного применения присадки Найк (прототипа Афена) на автомобилях типа «Жигули» и «Волга» [101]. Под сезонным применением понимается использование присадки в период интенсивного обледенения карбюратора — с 1 октября по 1 апреля, когда могут быть использованы антиобледенительные свойства, присущие всем моющим присадкам. Для расчета предложена формула

Э = КЗС + (Ис1 + Ис2)/Ун — (Зс — Зн),

где Э — экономический эффект на одну тонну бензина, Ун — расход бензина на пробег, а другие обозначения и их величины отдельно для автомобилей «Жигули» и «Волга» представлены ниже:

Используя данные, взятые из таблицы, по предложенной выше фомулс можно рассчитать экономический эффект от применения присадки. Точный расчет требует коррекгировки цен на текущий момент. Так как эти цены постоянно меняют­ся, полезно будет заметить, что экономический эффект от вве­дения присадок в бензин составляет 5-8% от-его себестоимости.

Пользуясь методикой, приведенной в разд.4, можно рассчи­тать народнохозяйственный эффект от снижения ущерба при уменьшении выбросов СО, достигаемом благодаря моющей присадке. Предоставляем читателю при желании выполнить этот расчет самостоятельно.

В заключение следует привести результаты расчета эконо­мического эффекта от применения экологически улучшенного автомобильною бензина производства ОАО «Московский НПЗ» [74J. Эффект складывается от снижения содержания в топливе ссры и бензола, вовлечения в него МТБЭ (см. с. ООО) и введения моющей присадки. Показатели свидетельствуют о том, что использование присадки в данном топливе обеспечи­вает почти половину экономического эффекта при минималь­ных затратах на производство: