В дальний путь на метане
Что сжигать в цилиндрах
Запасов нефти на Земле осталось не так уж много, зато природного газа хватит еще надолго. Правда, цифры в докладах аналитиков сильно разнятся – одни говорят, что голубым топливом человечество обеспечено на 200 лет, другие утверждают, что на 400. Впрочем, проверить эти данные нынешнему поколению вряд ли удастся, так что оптимистичными выглядят оба варианта.
Одно бесспорно: поскольку в России сосредоточено примерно 40–45% разведанных газовых месторождений, мы просто обязаны использовать природный газ для автомобильных нужд. Это понимают в правительстве, поэтому программы газификации транспорта принимаются у нас с завидным постоянством – примерно каждые 5–7 лет.
Автомобили, работающие на газе, дешевле в эксплуатации и экологичнее, чем их бензиновые и дизельные собратья. Так, при использовании природного газа выбросы угарного газа CO снижаются на 93%, а оксидов азота NOx – на 33%. Какое моторное масло требуется таким машинам?
Действительно, какое?
Прежде чем ответить, рассмотрим условия работы моторного масла с учетом специфики газового двигателя.
Как влияет газ на изменение свойств масла? Начнем с хрестоматийного примера: при пуске двигателя масляная пленка со стенок цилиндра не смывается, разжижения масла топливом не происходит, а следовательно, старение масла замедляется.
Есть и другие благоприятные факторы: тепловое воздействие газа на масло существенно ниже, чем у бензина. Дело в том, что светимость пламени у жидких топлив больше: сравните мягкое голубое пламя газа и резкое, желтое – горящего бензина или керосина. Поэтому термическая нагрузка на масляную пленку на стенках цилиндров при работе на газе ниже. Вот вам еще одна причина более медленного старения масла при работе на газе.
По данным исследований, проведенных в НАМИ, при эксплуатации на газе срок службы масла для двигателей первой группы может быть увеличен на 80–100%. Впрочем, сказанное не значит, что масло можно менять вдвое реже. Без одобрения завода-производителя подобных рекомендаций давать не следует. Но факт остается фактом: при работе на газе масло утрачивает свои «боевые качества» гораздо медленнее.
Однако полагать, что газовое топливо действует на масло чуть ли не благотворно, было бы неверно. Приведем несколько настораживающих примеров.
Так, газ в сравнении с жидким топливом содержит больше водорода и меньше углерода: достаточно вспомнить формулу метана – СН4. Поэтому при сгорании газового топлива в конечных продуктах образуется больше воды. Чем это плохо? Если вентиляция картера недостаточна или двигатель плохо прогрет, в картере происходит конденсация влаги, а значит – обводнение масла, снижение его рабочих свойств. Кроме того, масло становится склонным к вспениванию. Отсюда четкое требование: масла для газовых двигателей должны быть влагостойкими и содержать эффективные антипенные присадки.
Но это еще не все неприятности, которыми грозит влага. Некоторые компоненты синтетических масел, например эфиры, под воздействием воды начинают разлагаться. То же самое может происходить с некоторыми присадками к маслу. Поэтому если для газового двигателя выбирается синтетическое масло, необходимо, чтобы оно в своем составе не имело эфиров.
Пределы воспламеняемости газового топлива несколько шире, чем у бензина. Стоит ли удивляться, что газовые двигатели регулируют на обедненную смесь? В подобном стремлении сэкономить есть свои минусы: сгорание обедненной смеси вызывает повышенное образование оксидов азота, которые, в свою очередь, образуют азотную и азотистую кислоты.
А там, где присутствует азотная кислота, возникает нитрование масла – иными словами, взаимодействие кислоты с углеводородными структурами. В результате вязкость масла начинает расти. Поэтому можно сформулировать еще два правила: во‑первых, масло, применяемое в газовых двигателях, должно быть стойким к нитрованию. Во-вторых, для надежной нейтрализации азотной и азотистой кислот щелочное число масла должно быть не менее 6–8 мг КОН на 1 г масла.
Бывает, эксплуатационники сталкиваются с проблемой преждевременного воспламенения газовоздушной смеси. Причина кроется в образовании зольных отложений в камере сгорания. Эти тлеющие или сильно нагретые частицы могут сыграть роль своеобразной «искры» и раньше времени поджечь смесь.
Сказанное, в общем-то, справедливо для двигателей, работающих по газодизельному циклу. А дизели, переделанные под искровое зажигание, выдвигают дополнительные требования к зольности масла: отложения, образующиеся при сгорании металлоорганических присадок, нередко «выстраивают» мостики на электродах, после чего свеча перестает работать.
Таким образом, масло, применяемое в газовых двигателях и конвертированных дизелях, должно иметь определенную сульфатную зольность. Как правило, ее ограничивают величиной 0,8–1%. И чем она меньше, тем лучше.
Почему Лондон?
Итак, масло для двигателей, работающих на природном газе. Когда нас пригласили на презентацию этого продукта в Лондон, возник вопрос: а почему туда?
Ответ оказался простым. Новое масло – детище ExxonMobil. Компания производит смазочные материалы для коммерческого транспорта почти 90 лет и разрабатывает синтетические смазочные материалы более 30 лет.
Вот, например, масло Mobil Delvac 1TM. Оно отвечает требованиям автомобильных «грандов». А зачастую и превосходит их. Недаром ряд ведущих производителей мощных дизелей выбрали это масло для конвейерной и сервисной заливки.
Так вот, Лондон. Как известно, здесь находится знаменитая «конюшня» McLaren Mercedes. А смазочные материалы компании ExxonMobil используются для грузового автопарка команды. Если конкретно, то масло Mobil Delvac 1™ LE 5W-30 заливают в огромные дизели Mercedes-Benz Actros, а масло Mobilube 1 SHC™ 75W-90 – в трансмиссию и задние мосты этих автомобилей.
Во время Гран-при 2013 года компания ExxonMobil и команда McLaren Mercedes объединились и провели соревнования среди водителей, перевозивших по дорогам Европы автомобили и оборудование для проведения этапов Формулы 1. Водителям начислялись очки, а смазочные материалы прошли еще один суровый тест в реальных дорожных условиях.
Таким образом, известного разработчика смазочных материалов и гонщиков связывают добрые партнерские отношения. И мы решили: хорошо, едем! Хоть и хлопотное это дело – Лондон, окунуться в атмосферу творческого профессионального сотрудничества, безусловно, стоило.
Создано специально
После посещения Технологического центра McLaren Mercedes (эта экскурсия заслуживает отдельного рассказа) состоялась пресс-конференция и презентация нового моторного масла.
С приветственным словом выступил Михаил Герасимов, руководитель отдела продаж смазочных материалов для коммерческого транспорта в России, Украине, Белоруссии и Казахстане: «Многие транспортные компании в России уже используют сжатый и сжиженный природный газ в качестве топлива для своих автопарков. Компания ExxonMobil выводит на рынок продукт Mobil Delvac™ CNG/LNG 15W-40 – премиальное моторное масло для газовых двигателей, обеспечивающее превосходную защиту в самых суровых условиях».
А подробно о новом продукте рассказал Стив Кроули, главный бренд-менеджер по маркетингу смазочных материалов для коммерческого транспорта.
Спикер подчеркнул, что новое масло адресовано в первую очередь компаниям, желающим переориентировать коммерческие автопарки на газовое топливо. Сокращение эксплуатационных расходов и снижение негативного влияния на окружающую среду не заставят себя ждать.
А какие интересные испытания прошло масло Mobil Delvac™ CNG/LNG 15W-40 – только посмотрите! Вот, например, тест Cummins C8.3G – ресурсные моторные испытания в течение 400 часов. Это вдвое превышает нормативы производителей. Так вот, после этого теста износ двигателя оказался минимальным, а изменение вязкости масла – незначительным.
Те же испытания показали, что в сравнении с обычным моторным маслом 15W-40 новое «газовое» масло показало уровень поршневых отложений ниже на 22%. Это говорит о высоком качестве моющих присадок и улучшенной защите от образования шлама. Также испытатели отметили снижение уровня коррозии деталей на 42% – раз; степени износа поршневых колец на 71% – два. И все это при эксплуатации в тяжелых условиях.
Переходим к полевым испытаниям по методике Detroit Diesel 50 G, продолжает спикер. Это реальная дорога, дистанция в 173 809 км. Результаты показали, что при использовании Mobil Delvac™ CNG/LNG 15W-40 по сравнению с использованием обычного моторного масла 15W-40 уровень износа двигателя минимален.
Отсюда важный вывод: по результатам тестов Cummins C8.3G и Detroit Diesel 50 G новинка позволяет увеличивать интервалы замены масла и снижает износ деталей газового двигателя.
Словом, Mobil Delvac™ CNG/LNG 15W-40 отлично работает в тяжелых условиях, а значит, подойдет и для России. Причем не только для пассажирского транспорта в крупных городах, но и на дальних трассах – везде, где могут использоваться двигатели на газовом топливе.
Слово эксперту
Владислав Лукшо, канд. техн. наук, директор НТЦ «Газовые двигатели» ФГУП «НАМИ»
Какими бывают двигатели, работающие на газе
Эти моторы можно поделить на три группы. К первой отнесем обычные бензиновые ДВС, оснащенные газовой аппаратурой: баллоном, редуктором, газовым и бензиновым клапанами, дозатором. Они могут работать как на газе, так и на бензине. Двигатели обычных «газелей» и «Жигулей», переделанные «под газ», – все это первая группа.
Ко второй группе относятся дизели, переделанные под так называемый «газодизельный цикл». В цилиндры этих моторов подается не воздух, а газовоздушная смесь. В конце такта сжатия, как в обычном дизеле, происходит впрыск жидкого топлива, которое воспламеняется и поджигает вышеозначенную смесь. Дизельного топлива здесь требуется немного – ровно столько, чтобы сыграть роль факела, запала.
Третья группа газовых моторов – это дизели, конвертированные под искровое зажигание. В их цилиндры подается газовоздушная смесь, воспламеняемая от интегрированной свечи.
На коммерческом и пассажирском транспорте в ближайшее время будут активно внедряться газовые двигатели второй и третьей групп. Дело в том, что конвертировать существующие дизели под газодизельный цикл либо под воспламенение от свечи намного дешевле, чем строить специализированные газовые моторы.
Как влияет инфраструктура на распространение тех или иных типов двигателей? Сеть автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) для заправки компримированным природным газом весьма небольшая – их по всей России всего-то порядка 200 штук. Поэтому использование автомобилей с чисто газовыми двигателями возможно только вблизи таких станций. В основном это городской транспорт – автобусы и коммунальная техника, поскольку АГНКС располагаются главным образом в крупных городах.
А вот автомобили и автобусы с газодизельными двигателями, израсходовав запас газа, могут полноценно работать на дизельном топливе. Транспорт с такими двигателями, вероятнее всего, будет использоваться на больших плечах со значительным удалением от АГНКС. В основном это междугородние перевозки.
И в заключение несколько слов о газовом топливе. Таковым может быть:
– компримированный (сжатый) природный газ, состоящий в основном из метана. У нас его именуют КПГ, за рубежом – CNG;
– сжиженный природный газ СПГ (зарубежное название – LNG);
– сжиженный нефтяной газ (СНГ), представляющий собой смесь пропана и бутана. Его зарубежное название – LPG.
Октановое число у газового топлива выше, чем у бензина. Так, у метана оно равно 115 единиц ОЧИ (RON), у пропана – 110, у бутана – 95. Следовательно, газовый двигатель может иметь более высокую степень сжатия: детонация ему не страшна.
Двигатели первой группы эксплуатируют на пропан-бутане либо на природном газе (метане) в зависимости от установленной аппаратуры. А двигатели второй и третьей групп – на природном газе. Для коммерческого и пассажирского транспорта перспективным является именно природный газ.
Москва – Лондон – Москва
