Можно ли очистить солярку от воды?
Предлагаем Вам статью из журнала «Автоперевозчик» 2006 №4 (67).
Оригинал статьи находится по адресу:
Топливо "Можно ли очистить солярку от воды?"
Владимир Шляховой
Фото автора
Вода и дизтопливо – неразлучные «друзья», хотя «дружба» эта весьма сомнительная. В дизтопливе присутствуют и другие загрязнители, но именно вода доставляет более всего проблем: обычные фильтры её не задерживают, а фильтры-сепараторы, пришедшие на смену отстойникам и призванные отделить воду от топлива, делают это далеко не всегда так хорошо, как хотелось бы.
Давно уже ни для кого не секрет, что срок службы топливной аппаратуры зависит, прежде всего, от качества дизельного топлива и в немалой степени от его чистоты. Что касается основных загрязнителей топливной системы дизельных автомобилей, то они хорошо известны – это органические и неорганические вещества, а конечно же вода. Причём именно она, которую не задерживает обычный топливный фильтр, доставляет наиболее серьёзные неприятности.
Сколь бы чистое топливо вы ни заливали в бак, там всегда окажутся то или иное количество грязи и обязательно вода с её непременными спутниками – ржавчиной и микроорганизмами. Что же касается некачественного топлива, в нём, кроме того, ещё могут присутствовать тяжёлые углеводороды асфальтены, оставляющие на фильтре чёрные отложения. Вот эти-то «включения» и забивают топливный фильтр, иногда слишком быстро. Но на то он и установлен, чтобы извлекать из топлива всевозможные примеси, вырабатывая при этом свой ресурс тем быстрее, чем больше грязи там находится.
Многоликий «хищник»
Вода в дизтопливе никогда не считалась безвредной, вызывая коррозию топливной системы и образование ржавчины. К тому же зимой вода может замёрзнуть где-нибудь в трубопроводе, и тогда двигатель будет работать неустойчиво либо заглохнет вовсе. А ещё в воде могут жить микроорганизмы, которые питаются дизтопливом (больше всего проблем они доставляют в тёплую пору, когда начинают интенсивно размножаться, нередко забивая топливный фильтр полностью).
Микроорганизмы особенно бурно размножаются в топливной системе в тёплое время года и тогда могут полностью забить топливные фильтры
Тяжёлые углеводороды асфальтены, которые могут присутствовать в некачественном топливе, оставляют на фильтре чёрные отложения
Но мало кто знает, что наибольший вред топливной аппаратуре наносит вода, присутствующая в дизтопливе, – при высоком давлении впрыска она вызывает кавитационные процессы, приводящие к активной эрозии металла, из-за чего происходит ускоренный износ калиброванных распылителей форсунок. А это, в свою очередь, ведёт к росту расхода топлива и, соответственно, к ухудшению экологических и экономических характеристик двигателя.
При этом особенно негативная роль воды проявляется при переходе на более высокие экологические стандарты, причём ущерб, причиняемый водой топливной аппаратуре, возрастает в прямой пропорции. И если для лучшего распыления топлива пришлось повысить точность и давление впрыска, то износ сопел распылителей, вызываемый находящейся в топливе водой, происходит в квадратичной зависимости от давления впрыска. Так, если давление топлива в районе плунжерной пары в двигателях Евро-2 в среднем составляло 120 кг/см2, то в Евро-3 возросло до 150, а в Евро-4 – уже до 180-200. Поэтому при использовании топлива с одинаковым содержанием воды форсунки на двигателе Евро-3 прослужат в полтора раза меньше, чем на Евро-2, а на Евро-4 уже их срок полноценной работы уменьшается почти втрое.
Таблица 1.
Среднее давление впрыска у различных двигателей и относительный износ форсунок при наличии в дизтопливе одинакового количества воды
| Двигатель | Давление впрыска, кс/см2 | Относительный износ |
| Евро-2 | 120 | 1 |
| Евро-3 | 150 | 1,5 |
| Евро-4 | 180-200 | 2,3-2,8 |
В то же время устанавливаемые на современных двигателях насос-форсунки, в первую очередь страдающие от воды, стоят очень дорого (замена их комплекта может обойтись владельцу в несколько тысяч евро, не считая потерь из-за простоя автомобиля). Поэтому, по мере совершенствования двигателей и их топливной аппаратуры, всё более актуальной становится проблема очистки дизельного топлива от воды. А для этого подавляющее большинство компаний, выпускающих автомобили с дизельными двигателями, в обязательном порядке устанавливают фильтры-сепараторы, задача которых – отделить воду от дизтоплива, поскольку обычные топливные фильтры задерживают только свободную воду, да и ту не полностью (впрочем, и фильтры-сепараторы далеко не всегда достаточно эффективно справляются с возложенной на них задачей).
График 1. Зависимость износа топливной аппаратуры от качества фильтрации дизтоплива
Поэтому мы хотим познакомить читателей с новыми разработками в этой области – в частности, с продукцией американской компании Fleetguard, являющейся одним из мировых лидеров по производству фильтров-сепараторов.
Чем чревата вода в дизтопливе
Воду, находящуюся в дизтопливе, можно разделить на два вида: свободную и эмульгированную. Свободная вода, как правило, всегда присутствует в топливном баке (обычно она попадает туда двумя путями: с топливом во время заправки и в виде конденсата, образующегося при перепаде температур).
С переходом на стандарт Евро-3 температурный режим двигателя стал более жёстким – топливо, подающееся в систему питания двигателя, стало активнее выполнять функцию его охлаждения. Ведь значительная часть дизтоплива, выкачиваемого из топливного бака, вскоре снова туда возвращается, но уже более тёплым. При росте перепада температур снаружи и изнутри топливного бака влага из находящегося там воздуха конденсируется, образующиеся мелкие её капли частично стекают на дно (размером 180-260 µ), а капли диаметром 5-180 µ, частично перемешиваясь с соляркой, образуют с ней эмульсию, которая достаточно долго может находиться в топливе. Таким образом, в любом топливном баке рано или поздно появится вода, и тот, кто считает, что, приобретая топливо у именитых компаний, тем самым защитит свою топливную систему от воды, заблуждается.
В то же время топливный насос, закачивая дизтопливо из бака, одновременно с ним подхватывает и скопившуюся внизу отстоявшуюся воду, которая, перемешавшись с соляркой, частично снова переходит вэмульгированное состояние.
Сегодня обычная схема топливной системы дизельного двигателя состоит из топливного фильтра (так называемого фильтра тонкой очистки) и фильтра-сепаратора (как правило, он устанавливается первым). К последнему обычно подключается подогрев, чтобы в холодное время избежать блокировки фильтрующего элемента парафинами и замёрзшей водой.
Компания Fleetguard, например, дополнила уже существующие системы специальным термисторным электроподогревателем, который представляет собой шайбу толщиной порядка сантиметра и устанавливается между головкой и фильтром в виде прокладки (электропитание – от бортовой сети автомобиля). В качестве нагревательного элемента взят титанат бария, который меняет своё сопротивление в зависимости от температуры, и, когда температура нагревательного элемента достигает 50ºС, его сопротивление сильно возрастает, а ток в цепи уменьшается. Благодаря этому нет опасности перегрева топлива, да и термостат не нужен. А поскольку термистор саморегулирующийся, то в зимнее время при работе двигателя он может быть постоянно включён.
Фильтр-сепаратор, «внучатый племянник» фильтра-отстойника, обязательно оснащается клапаном или пробкой для слива воды. И забывать сливать воду оттуда не стоит, иначе фильтр заполнится водой и перестанет пропускать топливо, либо вода пойдёт в топливную магистраль. А поскольку вода наиболее опасна для систем впрыска, то именно из-за них разработчики и устанавливают особенно жёсткие требования к фильтрам-сепараторам (в частности, компания Bosch требует, чтобы сепаратор выделял из подаваемого топлива, как минимум, 93 % номинального потока воды, включая свободную и эмульгированную).
Сколько воды может задержать фильтр-сепаратор?
Сегодня некоторые компании утверждают, что их сепараторы способны задерживать 100% воды. Увы, подобное достижение пока относится к области фантастики – до сих пор не существует таких идеальных материалов, которые могли бы задержать всю эмульгированную воду. А вот свободную воду отделить намного проще, хотя и это сделать полностью достаточно сложно. Поэтому те, кто заявляет, что их фильтры-сепараторы отделяют 100% воды, выдают желаемое за действительное, даже если речь идёт о воде свободной. О доле же суммарного потока воды, задерживаемого изделиями подобных компаний, их представители предпочитают не упоминать. Как правило, по той простой причине, что многие фильтры-сепараторы эмульгированную воду либо не задерживают вовсе, либо задерживают в крайне небольших количествах.
Таблица 2. Сравнительные характеристики некоторых фильтров-сепараторов разных марок
| Марка фильтра | Fleetguard Fuel Pro FH230 |
Separ 2000/10 |
Racor 1000FG |
Racor 900FG |
||||
| Пропускная способность, л/ч | 681 | 600 | 681 | 341 | ||||
| Фильтрующий элемент | FS 19727 | FS 19728 | 01010 | 01030 | 2020 TM-OR | 2020 PM-OR | 2040 TM-OR | 2040 PM-OR |
| Ёмкость, г | 78 | 62 | 1,3 | 5,6 | 18 | 168 | 13,7 | 72 |
| Удержание: | ||||||||
| – частиц 5 мкм | 83 % | 83% | 83% | |||||
| – частиц 10 мкм | 98,7% | 75 % | 55 % | 97% | 83 % | 97% | 83 % | |
| – частиц 25 мкм | 98,7% | 93 % | ||||||
| – частиц 30 мкм | 100 % | 36 % | 73,1% | 73,1% | ||||
| – частиц 40 мкм | 100 % | 98,7% | ||||||
| – частиц 45 мкм | 54 % | 88,7% | 88,7% | |||||
| – свободной воды | 95 % | 95 % | 19,2% | 85 % | 74% | 28 % | 99% | 99 % |
| – связанной воды | 95 % | 95 % | 0 % | 4 % | 20% | 7 % | 11% | 0 % |
Что касается реальных цифр, то, как видно из табл. 2, лучшие показатели по очистке топлива от воды сегодня принадлежат компании Fleetguard, фильтры-сепараторы которой отделяют, как минимум, 95 % воды, находящейся в системе, включая свободную и эмульгированную. Столь высокий уровень очистки топлива стал возможным, прежде всего благодаря использованию при изготовлении фильтрующих элементов синтетического материала StrataPore – собственной разработки компании Fleetguard.
Схема работы фильтрующего материала StrataPore
Материал StrataPore под микроскопом
Особенность фильтров, изготовленных с использованием этого материала, в том, что их фильтрующие элементы состоят из пяти слоёв. Два наружных слоя изготовлены по традиционным технологиям (из целлюлозы и стекловолокна), а три внутренних – из нетканого водоотталкивающего синтетического волокна (причём последние соединены между собой при помощи ультразвука). При этом каждый последующий слой задерживает загрязнения всё меньшего и меньшего размера и работает независимо от других (задерживаются частицы размером до 2 микрон), что не по силам обычному бумажному элементу. А так как все пять слоёв работают одновременно, ёмкость данного фильтра намного выше, чем у аналогичного по размеру, но изготовленного с использованием целлюлозы.
Все фильтры-сепараторы Fleetguard сделаны с использованием материала StrataPore; слои фильтрующего элемента, изготовленного с использованием материала StrataPore
Но не менее важное, а может быть, и главное достоинство материала StrataPore – несмачиваемость его полиэфирных слоёв. Благодаря водоотталкивающим свойствам они, в отличие от целлюлозы, гораздо хуже пропускают попадающую на них воду, значительная часть которой задерживается фильтром и стекает в отстойник.
Кроме того, технология производства позволяет изготавливать StrataPore с порами стабильного размера. А это даёт возможность выпускать фильтры с точно заданным уровнем очистки, определяющим, частицы какой величины они могут задерживать. Здесь нельзя не отметить, что размер пор (или, как говорят специалисты, «микронаж») фильтра подбирается в зависимости от его назначения. И принцип «чем меньше – тем лучше» в данном случае не срабатывает. Но об этом чуть позже.
Ресурс фильтра – понятие условное
Как это ни печально, хотя и считается, что изготовленные из StrataPore фильтроэлементы в три раза эффективнее обычных, при определённых обстоятельствах их ресурс может быть сравним с ресурсом оригинального фильтра, изготовленного с использованием целлюлозы. Ведь StrataPore, несмотря на большую ёмкость, задерживает гораздо больше грязи, так как обладает лучшим качеством очистки. Кстати, бытующее мнение о том, что фильтр (и фильтр-сепаратор в том числе) тем лучше, чем дольше он может проработать без замены, ошибочно. Убедиться в этом несложно на таком простом примере: фильтр, лишённый фильтрующего элемента, никогда не забьётся и будет работать вечно. Только какой от него толк? В то же время фильтр ёмкостью 75 г (рассчитанный на задержание 75 г загрязнений) будет служить ровно столько, сколько потребуется на то, чтобы удалить из топлива указанное количество грязи. И время это будет зависеть исключительно от чистоты топлива. Ведь назначение фильтра – задерживать загрязнения, а это значит, что чем лучше фильтр справляется со своей работой, тем чаще он требует замены.
График 2. Зависимость эффективности сепарации воды (%) от времени (мин)
Сейчас компания Fleetguard выпускает топливные фильтры и фильтры-сепараторы для всех дизельных двигателей грузовых и легковых автомобилей (всего более 12 тыс. наименований). Однако пока в качестве оригинальных их используют лишь заокеанские производители, а в Европу такие фильтры поступают в качестве запчастей. Правда, уже сейчас Scania, первая из европейских автопроизводителей, высказала намерение устанавливать фильтры Fleetguard на свои грузовики; переговоры об этом ведут и некоторые другие европейские компании-автопроизводители.
Такие успехи компании Fleetguard не случайны. Полвека назад она была основана мировым лидером по производству дизельных двигателей мощностью свыше 50 л. с. – американской компанией Cummins. И все эти годы инженеры компании разрабатывали и совершенствовали на производственной базе своего основателя технологии фильтрации топлива, масла, воздуха и технических жидкостей для коммерческих дизельных двигателей.
Что же касается цен на фильтры-сепараторы Fleetguard, то они вполне соизмеримы с ценами на продукцию аналогичного назначения других производителей. А с поставкой подобных систем на конвейер их цена, как ожидается, должна ещё уменьшиться.
