Экспертиза топливных форсунок двигателя
105037, г. Москва, Измайловский проезд, д. 11, стр.2.
тел. +7 (495) 234-78-05; +7 (495) 764-27-21
www.avtotehexpert.ru, е-mail: avtotehexpert@mail.ru
ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТА
№ ...
... ООО «ЭКЦ «Автотранспорт» и ... заключили договор №… на проведение химического и автотехнического исследования топливных форсунок автомобиля КИА РИО.
Исследованием требуется установить:
1. Определение структурно-группового состава нагаров на форсунках.
2. Определить техническое состояние топливных форсунок.
ИССЛЕДОВАНИЕ
1. Внешний осмотр и подготовка проб
В полимерном пакете находились 4-е топливные форсунки (бензиновые, марки «BOSCH»). На распылителях форсунок имеются отложения, представляющие собой массу черного цвета (нагар). В рамках исследования определили причину данных отложений.
Внешний вид форсунок приведен на фото 1.
Общеизвестно, что применение автомобильных бензинов сопровождается образованием отложений смолисто-асфальтеновых веществ во впускной системе двигателя, в топливном баке, на впускных клапанах и поршневых кольцах, а также нагара (твердые углеродистые вещества) в камере сгорания, на топливных форсунках и на свечах зажигания.
Интенсивность смоло - и нагарообразования зависит от качества используемого топлива и моторного масла. Например, чем тяжелее фракционный состав бензина, выше его плотность, больше содержание непредельных и ароматических углеводородов, тем выше склонность к смолообразованию.
Наибольшее нагарообразование вызывают бензины с высоким содержанием непредельных и ароматических углеводородов. Вследствие этого базовые бензины по возрастанию склонности к нагарообразованию располагаются в ряд: прямогонные бензины < бензины каталитического крекинга < бензины каталитического риформинга < бензины термического крекинга.
Основной показатель качества, характеризующий склонность бензина к образованию отложений в двигателях - содержание в нем смолистых веществ.
Количество нагара увеличивается, если моторное масло поступает в камеру сгорания из-за большой изношенности цилиндров, поршней и поршневых колец.
Нагар в основном состоит из масла, смолисто-асфальтеновых веществ, сажи (углерода) и золы.
Нефтяные смолы— полужидкие, а иногда почти твердые, вещества темно-красного цвета, плотностью около единицы. Они растворяются в петролейном эфире, бензоле, хлороформе и четыреххлористом углероде.
Асфальтены - высокомолекулярные порошкообразные аморфные вещества бурого или черного цвета с блестящей поверхностью сложного циклического строения образуются из смол при дальнейшем уплотнении и окислении. Они нерастворимы в легком бензине, но растворимы в бензоле, сероуглероде, хлороформе, четырехлористом углероде.
С целью выделения масел, смол и асфальтенов топливные форсунки по отдельности последовательно экстрагировали гексаном, а затем хлороформом.
Растворители из экстрактов упаривали при комнатной температуре под вентилятором. Концентрированные остатки после экстракции хлороформом, с целью решения вопроса о природе и происхождении отложений, исследовали методом ИК - Фурье - спектроскопии, а гексановые экстракты, преимущественно состоящие из смеси масел, смол и тяжелых компонентов бензина, исследовали методом газожидкостной хроматографии.
2. Исследование методом газожидкостной хроматографии (ГЖХ)
Исследование гексановых экстрактов проводили на газовом хроматографе «Кристалл 2000 М». Условия хроматографического анализа (условия 2) и хроматограммы приведены ниже. Хроматограммы обработаны с использованием программного комплекса «Хроматэк Аналитик 2.5».
Условия ГЖХ-анализа.
Температурный режим анализа:
| Температураколонки, °С | Длительность изотермы, мин | Скорость подъема температуры, °С/мин |
| 100,00 | 00:01:00 | 18,00 |
| 285,00 | до завершения выхода пиков | |
Испаритель, °С: 270,00
Детектор, °С: 285,00
Скорость газа-носителя 1 (азот), см/с: 28,80
Расход газа-носителя 2 (азот), мл/мин: 30,00
Деление потока 1:30
Расход водорода, мл/мин: 40,00
Расход воздуха, мл/мин: 400,00
Конфигурация колонки: капиллярная;
Неподвижная фаза: ZB-1
Длина колонки, м: 30,00
Диаметр капилляра, мм: 0,25.
На хроматограммах гексановых экстрактов из топливных форсунок (рис.1, 3-5) зарегистрированы пики различной интенсивности, выходящие в интервале от 6 до 11 мин. удерживания, часть из которых совпадает по временам удерживания с пиками углеводородов С15- С21 (рис.3) содержащихся в составе бензиновой фракции прямой перегонки. Кроме того, на хроматограммах, зарегистрированы комплекс практически не разделенных пиков, выходящих на «горбе», в интервале от 9 до 20 мин. удерживания.
При сравнении полученных хроматограмм с хроматограммами масел различного вида, имеющихся в электронной базе данных лаборатории, установлено, что они совпадают с хроматограммой углеводородных масел, полученных по технологии гидрокрекинга или гидроизомеризации. Такие масла относятся к синтетическим.
Хроматограммы масел данного типа отличается от хроматограмм минеральных (нефтяных) масел отсутствием выраженных пиков, соответствующих н-парафиновым углеводородам фрагмента гомологического ряда С15 – С20, элюирующихся на восходящем участке хроматограммы.
3. Исследование методом ИК – Фурье – спектроскопии
С целью решения вопроса о природе и происхождении смолистых веществ, имеющихся на топливных форсунках №№1-4, проводили сравнительное исследование смолисто-асфальтеновых веществ, выделенных из объектов путем экстрагирования хлороформом методом ИК - Фурье - спектроскопии.
Пробы объектов для регистрации ИК - спектров готовили в виде пленок на стальном окошке. Регистрацию ИК - спектров проводили на ИК-Фурье спектрометре Infralum FT-801 (соединенном с ИК - микроскопом), помещая пробы в фокус ИК - микроскопа. Спектральный диапазон регистрации 3800-600 см-1, режим отражения, разрешение 4 см-1, число сканирований 50.
Анализ ИК – спектров (рис.6-9) хлороформных экстрактов показал, что они содержит совокупность полос, характерную для смолисто-асфальтеновых веществ нефтяного происхождения (бензина) с преимущественным содержанием асфальтенов:
3082-3016 см-1 – валентные колебания СН ароматических циклов;
2927-2918, 2852 см-1 – валентные колебания С–Н-связей метильных и метиленовых (СН3- и СН2-) групп;
1028 см-1 относится предположительно к биядерным ареновым структурам;
1603-1598, 1511-1513 см-1 – скелетные колебания ароматических циклов;
756, 698 см-1 – деформационные колебания СН ароматических колец моно- и полиядерных замещенных структур;
1452, 1373 см-1 – деформационные колебания С–Н- связи в СН2- и СН3-группах;
1707-1711 см-1 – полоса характерная для кислородсодержащих соединений (валентные колебания –С=О групп кетонов), указывает на окисление нефтепродукта в результате его взаимодействия с кислородом воздуха.
Таким образом, в спектрах асфальтенов наиболее отчетливо фиксируются кислородсодержащие соединения (1100–1300, 1703-1712 см–1) и ароматические структуры (750-756, 1030, 1600 см–1).
Для подтверждения результатов интерпретации ИК - спектров была использована поисковая система по ИК - спектроскопии и спектры асфальтенов, описанные в литературе.
В результате поиска установлено, что по числу, положению, форме и относительной интенсивности основных полос поглощения ИК - спектры веществ, содержащихся в хлороформных экстрактах, совпадают с ИК - спектром асфальтенов нефтяного происхождения - бензина.
ИК - спектр, иллюстрирующий результат поиска приведен на рис.9 [7].
Таким образом, на основании проведенных исследований можно сделать вывод, что вещества, выделенные из хлороформных экстрактов из форсунок №№1-4 по структурно-групповому составу основных компонентов, соответствуют смолисто-асфальтеновым веществам нефтяного происхождения - бензина.
Определение технического состояния форсунок
При проверке топливных форсунок на стенде «BLY STAR» (поверочные документы на стенд выданы ...) подтеканий форсунок при подачи на них давления около 3 bar не зафиксировано – фото 2-4.
При проверке производительности форсунок установлено, что разность производительности между форсунками не превышает 2% - фото 5-7.
Форсунки находятся в технически исправном состоянии.
ВЫВОДЫ
1,2. Отложения черного цвета, имеющиеся на 4-х топливных форсунках, представляют собой смесь синтетического моторного масла на основе гидрокрекингового или гидроизомеризационного масел и смолисто-асфальтеновых веществ – продукты окисления, полимеризации и конденсации углеводородов, содержащихся в автомобильном бензине.
Основной причиной образования отложений на топливных форсунках является применение автомобильных бензинов с повышенным содержанием смол, а также попадание моторного масла.
Форсунки находятся в технически исправном состоянии.
Специалист ... .
