Состояние качества автомобильного бензина в Московском

регионе и его влияние на отказы современных двигателей

Кузнецов Е. С., доктор технических наук, профессор МАМИ

Хазиев А. А., кандидат технических наук, доцент МАДИ

Введение

Количество колесных транспортных средств (КТС) в РФ неуклонно растет. Только за 2011 год в России было реализовано 2,653 млн. новых легковых машин и лёгких коммерческих автомобилей (LCV), что на 39% превосходит результат годичной давности [1]. Непосредственно с российских конвейеров сошло 1 млн. 740 тысяч легковых автомобилей – это на 45% больше, чем годом ранее [2].

По состоянию на 1 января 2012 года в России насчитывалось 47791456 транспортных средств, в том числе 36282011 легковых автомобилей, 5535415 грузовых и 899746 автобусов [3]. На 1 февраля 2012 года на учете в ГИБДД ГУ МВД России по г. Москве состояло 4187532 транспортных средств [4].

Совершенствование конструкции автомобильных двигателей

Прослеживаются определенные тенденции, характерные для легковых автомобилей: совершенствование конструкции двигателей  и автомобилей в целом, улучшение экономических и экологических показателей автомобильных двигателей, повышение динамических показателей колесных транспортных средств.

Внедрение в конструкцию силовых агрегатов современных разработок и технических решений: непосредственный впрыск, изменяемые фазы газораспределения, система рециркуляции отработавших газов, применение впускных трубопроводов с изменяемой геометрией, наддув, самодиагностика, система нейтрализации отработавших газов и т.д. позволяют минимизировать расход топлива, а также уменьшить концентрацию вредных веществ в отработавших газах.

В соответствии с Постановлением Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005 года (в ред. Постановлений Правительства РФ от 27.11.2006 №718, от 26.11.2009 №956, от 08.12.2010 №1002, от 20.01.2012 №2) выбросы автомобильной техники, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации с 1.01.2010 г. должны удовлетворять экологическому требованию Евро-4.

Требования к качеству автомобильного бензина

В целях снижения вредного воздействия автомобильного транспорта на загрязнение окружающей среды в РФ установлены обязательные требования к качеству моторного топлива, которые изложены в техническом регламенте «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту» (утвержден Постановлением Правительства РФ № 118 от 27.02.2008 г., с изменениями, внесенными Постановлениями Правительства РФ № 712 от 25.09.2008 г., № 1076 от 30.12.2008 г., № 748 от 7.09.2011 г.).

Настоящим техническим регламентом установлены обязательные требования к качеству топлив, выпускаемых в оборот на территории Российской Федерации и процедурам оценки их соответствия.

С 1 января 2011 года в соответствии с техническим регламентом в Российской Федерации был разрешен выпуск в оборот автомобильного бензина не ниже класса Евро-3.

Учитывая недостаток производственных мощностей по производству экологически чистого топлива, 7 сентября 2011 года было принято Постановление Правительства РФ №748 «О внесении изменений в технический регламент», предусматривающее переход на использование в России автомобильного бензина более низкого экологического класса Евро-2.

В техническом регламенте в первую очередь нормированы показатели качества топлив, характеризующие безопасность жизнедеятельности человека и окружающей среды. В зависимости от содержания потенциально вредных веществ установлены четыре экологических класса топлива, а также сроки поступления их в оборот:

• класс 2 - до 31 декабря 2012 г.;
• класс 3 - до 31 декабря 2014 г.;
• класс 4 - до 31 декабря 2015 г.;
• класс 5 - срок не ограничен.

Для снижения объема вредных выбросов в атмосферу в техническом регламенте жестко нормирован углеводородный состав автомобильных бензинов и содержание серы.

С экологической точки зрения наиболее нежелательными является присутствие в бензине соединений серы и ароматических углеводородов. Сераорганические соединения сгорают с образованием окислов серы SO₂,  SO₃, которые при взаимодействии с влагой, содержащейся в воздухе, образуют сернистую (Н₂SO₃) и серную (Н₂SO₄) кислоты. Введение ограничения по содержанию ароматических углеводородов связано с тем, что от них зависит количество твердых частиц и несгоревших углеводородов в отработавших газах.

На этапах производства и применения нефтепродуктов их качество проверяют не только на соответствие требованиям технического регламента, но и требованиям нормативного документа, по которому топливо было произведено. В настоящее время действует ряд национальных стандартов, регламентирующих качество автомобильного бензина:

ГОСТ Р 51105-97 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Технические условия», введен в действие 1.01.1999 года и устанавливает требования к автомобильным бензинам, соответствующих нормам Евро-2.

ГОСТ Р 51866-2002 (ЕН 228-99) «Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия», введен в действие 01.07.2002 года и устанавливает требования к автомобильным бензинам, соответствующих нормам Евро-3,4,5.

В связи с тем, что федеральным законом «О техническом регулировании» установлен принцип добровольного применения национальных стандартов, на нефтеперерабатывающих заводах при производстве автомобильных топлив придерживаются в основном требований собственных технических условий. В настоящее время известно о наличии более 100 нормативных документов на изготовление автомобильного бензина [7].

Таким образом, новые автомобили, ввозимые в РФ и производимые на территории России и соответствующие строгим экологическим классам Евро-4,5 эксплуатируются в настоящее время в большей степени на топливе Евро-2, не обеспечивающем заявленных экологических характеристик КТС и, зачастую, снижающем надежность работы автомобильных двигателей.

Качество автомобильного бензина

Наличие большого количества нормативных документов, регламентирующих качество автомобильного бензина, тем не менее, не позволяет владельцам автомобилей чувствовать себя и своих железных коней в безопасности. До последнего времени заправка топливом в Российской Федерации напоминает игру «Русская рулетка», причем, зачастую, с более высокой результативностью.

По данным Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии автомобильное топливо не соответствует нормативно-технической документации на 40–45% автозаправочных станций. По словам руководителя агентства Григория Элькина в 2011 году в ходе проверки 560 АЗС, нарушения технического регламента были выявлены на 232 заправочных комплексах [5].

Проверки позволили установить, что октановое число топлива на АЗС почти в половине случаев оказывается ниже заявленного.

Как следствие, происходят отказы двигателей автомобилей еще на гарантийном пробеге.

Цифры, приведенные в докладе руководителя Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии, находят свое подтверждение в деятельности лабораторий по испытанию нефтепродуктов.

По данным испытательной лаборатории МАДИ-ХИМ в последнее время наблюдается устойчивая тенденция ухудшения качества автомобильного бензина. Так, в 2011 году 40% образцов автомобильного бензина, поступивших на испытания в лабораторию, не соответствовали нормативно-технической документации (рис.1).

Наиболее часто не соответствуют НТД следующие показатели автомобильных бензинов: октановое число по исследовательскому методу, концентрация серы, фракционный состав, концентрация смол (рис.2).

Рис. 2. Удельный вес показателей автомобильного бензина,

не соответствующих НТД

Наметившаяся в последние годы тенденция к улучшению качества автомобильного бензина по показателю «октановое число по исследовательскому методу», в 2011 году изменилась в сторону ухудшения. Количество образцов автомобильного бензина, не соответствующих НТД по этому показателю, в 2011 году увеличилось на 48% (рис.3).

Эксплуатация автомобиля на бензине с более низким октановым числом, чем рекомендуется руководством по эксплуатации, приводит к детонационному сгоранию топлива, что вызывает прогорание огневого пояска поршней и тарелок выпускных клапанов, разрушение поршневых колец и перемычек между ними, растрескивание вкладышей коленчатого вала и др.

Доля автомобильного бензина, не соответствующая НТД по показателю «содержание смол» достигала в 2005 году 84% (рис.4). В отдельных образцах бензина концентрация смол превышала нормативное значение 5 мг/100 мл в сотни раз. В настоящее время ситуация по этому показателю нормализовалась.

Рис. 4. Доля автомобильного бензина, не соответствующая НТД

по показателю «содержание смол»

Наличие смол в автомобильном бензине вызывает следующие нежелательные процессы и неисправности в двигателях:

• сужение проходных сечений впускных трубопроводов;
• нарушение подачи и отказ топливных форсунок;
• нарушение подвижности и зависание впускных клапанов в направляющих втулках, сопровождающиеся потерей компрессии в цилиндрах и поломкой тарелок клапанов;
• нарушение подвижности поршневых колец;
• образование нагара в камере сгорания.