Почему мутное топливо еще везет машину, а через час она глохнет? Остуди топливо за ночь, выбери летнее, зимнее, арктическое, с депрессором или с керосином, включай подогрев и смотри, как кристаллы забивают сетку фильтра.
В топливе растворены н-парафины: длинные прямые молекулы, похожие на свечной воск. Пока тепло, их не видно. При охлаждении они выпадают кристаллами, как сахар из остывшего сиропа. Сначала кристаллов мало, топливо становится мутным: это температура помутнения. Дальше кристаллы растут, срастаются в пластинки и ложатся на сетку фильтра. Насос уже не может протянуть топливо: это предельная температура фильтруемости, ПТФ или CFPP. Еще холоднее кристаллы образуют сетку во всем объеме, и топливо превращается в гель, который не течет: это температура застывания. Для двигателя важна средняя ступень: топливо может быть мутным, но если оно проходит фильтр, машина едет.
Порядок температур у любого дизельного топлива один и тот же. Сколько парафина выпало и как растет перепад на фильтре, считается в опыте. Числа берутся из опыта.
В каком порядке идут три температуры?
Сначала топливо мутнеет, потом перестает проходить фильтр, потом застывает. Депрессорная присадка раздвигает эти температуры: ПТФ и застывание уходят вниз, а помутнение почти не меняется.
Сколько парафина уже выпало?
Учебная прямая: ниже помутнения кристаллов становится все больше. Чтобы топливо застыло, хватает всего двух-трех процентов кристаллов: они сцепляются в каркас, как в желе.
Почему подача падает?
Перепад на чистом фильтре растет с вязкостью холодного топлива, а сверху добавляется слой кристаллов на сетке. Подкачивающий насос создает ограниченное разрежение: когда перепад подходит к пределу, подача падает и двигатель глохнет.
Прибор для ПТФ (EN 116, ГОСТ 22254) охлаждает пробу топлива и на каждом градусе пытается протянуть 20 мл через сетку 45 мкм разрежением 2 кПа. Пока топливо проходит за 60 секунд, опыт продолжают. Температура, при которой топливо уже не успевает пройти, и есть ПТФ. Это похоже на фильтр в машине: сетка и слабое разрежение насоса.
Помутнение зависит от того, сколько парафина может раствориться в топливе. Это свойство самой смеси молекул, присадка его почти не меняет. Депрессорная присадка, например сополимер этилена и винилацетата, работает иначе: ее молекулы встраиваются в растущие кристаллы и мешают им расти в широкие пластинки. Кристаллы остаются мелкими иглами, проходят сквозь сетку и не слипаются в каркас. Поэтому ПТФ и застывание падают на 5–15 °C, а помутнение остается почти тем же. Диспергатор дополнительно не дает кристаллам оседать на дно бака.
Керосин просто разбавляет парафин, поэтому снижает все три температуры понемногу. Зато он жиже, хуже смазывает ТНВД и хуже воспламеняется. Про подготовку двигателя к морозу смотри тему «Холодный пуск при −40 °C».
В паспорте партии проверяют ПТФ и для арктических классов помутнение. Пробу из резервуара можно охладить и посмотреть, мутнеет ли она раньше обещанного.
На карьерной технике ставят подогреватели фильтра грубой очистки и сепаратора. Несколько градусов на сетке решают, пройдет ли мутное топливо. Устройство линии в теме «Топливная система низкого давления».
Работающая машина греет бак горячей обраткой, а стоящая остывает до воздуха. Поэтому парафин чаще всего находят утром, при пуске после стоянки.
Присадку вводят в топливо заранее, пока оно теплее помутнения, и хорошо перемешивают. В уже мутное топливо ее добавлять поздно: кристаллы уже выросли.
Добавка керосина спасает летнее топливо на несколько градусов, но ухудшает смазку ТНВД. Многие производители двигателей Common Rail это запрещают или ограничивают.
Если фильтр забит парафином, новая сетка на том же топливе забьется снова. Сначала топливо греют или меняют на зимнее, потом меняют фильтр.
Температуры помутнения, ПТФ и застывания заданы типичными для каждого топлива: летнее сорта C с ПТФ −5 °C, зимнее класса 2 с ПТФ −32 °C и помутнением −22 °C, арктическое класса 4 с ПТФ −44 °C и помутнением −34 °C по нормам ГОСТ 32511; остальные значения, включая действие депрессора и керосина, оценочные, у настоящих партий они другие. Доля выпавшего парафина растет линейно от помутнения до застывания, где она 2,5 %. Бак остывает к температуре воздуха с постоянной времени 60 минут, работающая машина греет бак на 6 °C, подогрев фильтра добавляет 12 °C на сетке, подогрев бака 10 °C. Слой кристаллов растет, когда топливо на сетке холоднее ПТФ + 2 °C, и тает выше помутнения. Перепад чистого фильтра 5 кПа при +20 °C, вязкость растет примерно на 3 % на градус, предел разрежения насоса 40 кПа: числа учебные, у реальной техники они свои. Двигатель глохнет, когда подача падает ниже 35 %.
Термины в словаре:Депрессорная присадкан-ПарафиныТемпература помутненияCFPP, ПТФ