Топливные фильтры: загрязнения бензина и дизельного топлива, фильтры для разных двигателей, парафины и антигели

Автор материала: Олег Тимошенко

Топливный фильтр очищает бензин или дизельное топливо от воды, абразивной пыли, продуктов коррозии и смол, защищая топливную аппаратуру; самые высокие требования к очистке - у дизелей, для которых наиболее опасны вода и парафины, выпадающие на морозе. Ниже - откуда в топливе загрязнения, какие фильтры стоят на бензиновых и дизельных двигателях, что такое зимнее и летнее дизельное топливо и как действуют депрессорные присадки (антигели).

Виды автомобильного топлива

Большинство транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания работает на жидких углеводородах (газовые системы здесь не рассматриваем). Жидкое топливо состоит из смеси разных фракций нефти и в зависимости от температуры кипения и типа двигателя делится на две основные группы - бензины и дизельное топливо. По данным источника, бензины состоят из легких фракций, кипящих в диапазоне примерно 30-180 °C, и практически не содержат тяжелых парафинов, которые на морозе выпадают в осадок.

Почему топливо нуждается в очистке

Бензин и дизельное топливо загрязняются одинаково - при контакте с окружающей средой, грязной тарой, перекачке загрязненными насосами и магистралями. В топливо попадают:

вода - в виде жидкости, эмульсии или коллоидного раствора;
пыль - мелкие минеральные абразивные частицы и включения органического происхождения;
продукты коррозии топливопроводов, цистерн, заправочных емкостей и канистр;
смолы, тяжелые битумные фракции, остатки уплотнительных материалов.

По месту возникновения загрязнения делят на производственные (образуются на нефтеперерабатывающем заводе), операционные (при транспортировке, хранении и заправке) и эксплуатационные. По химическому составу это металлы и их сплавы, оксиды металлов и кремния, асфальтосмолистые соединения, смолы и продукты их окисления и полимеризации, кокс, сажа, полимеры из уплотнительных и пластмассовых материалов, парафины и церезины, бактерии и грибки, воздух и другие газы, вода.

Каким бы чистым и прозрачным ни казалось топливо, оно всегда содержит загрязнения, которые постепенно разрушают двигатель. Поэтому топливные фильтры применяют еще с первых лет автомобилестроения.

Фильтры грубой и тонкой очистки

На пути от бака к двигателю топливо, как правило, проходит минимум два фильтра:

фильтр грубой очистки в баке (погружной) - сетчатый или пластинчато-щелевой, задерживает крупные частицы (по данным источника, более 50-100 мкм);
основной фильтр тонкой очистки - по данным источника, задерживает частицы размером от 5 до 20 мкм.

По данным источника, фильтр грубой очистки меняют примерно каждые 50-60 тыс. км, а тонкой - каждые 20-25 тыс. км; точный интервал определяет регламент производителя автомобиля, а при плохом качестве топлива фильтры меняют чаще.

Топливные фильтры для разных двигателей

Карбюраторные двигатели

Карбюраторные двигатели относительно неприхотливы к чистоте топлива, поэтому на них ставят самые простые фильтры перед карбюратором. Чаще всего это цилиндр из прозрачного пластика с целлюлозным элементом в виде многолучевой звезды и патрубками с торцов. Прозрачный корпус позволяет визуально оценить загрязнение элемента.

Инжекторные двигатели

Из-за форсунок инжекторный двигатель значительно требовательнее к чистоте бензина. Топливные фильтры для него рассчитаны на давление в системе, поэтому имеют металлический или прочный пластиковый корпус и задерживают более мелкие частицы, чем фильтры карбюраторных двигателей.

Дизельные двигатели

Дизель сжимает воздух значительно сильнее, чем бензиновый двигатель (по данным источника, давление в конце сжатия - около 30 бар против около 10 бар), а топливо впрыскивается под очень высоким давлением. Поэтому форсунки дизеля - прецизионные изделия с микронными зазорами, и требования к чистоте топлива значительно выше, чем для бензиновых двигателей.

Больше всего проблем дизелю создает вода. Микроскопические капли эмульгированной воды постоянно присутствуют в топливе, хотя глазом их не видно (по данным источника, глаз не замечает частиц мельче 40 мкм). Поверхность капель притягивает гидрофильные микрочастицы загрязнений, образуются агломераты, которые укрупняются, оседают в топливной системе в виде ила, твердеют и, попав с потоком в форсунки, повреждают их. По оценке источника, именно вода в топливе - главная причина ремонта топливной аппаратуры дизеля. Более сложные системы очистки с подогревом и отделением воды - топливные сепараторы - рассмотрены в отдельных статьях (см. ниже).

Дизельное топливо и парафины

Дизельное топливо до сих пор иногда называют соляром - по распространенной версии, от нем. Solaröl, «солнечное масло»: когда-то подобные нефтяные фракции использовали для освещения. Дизельное топливо делят на две основные категории:

маловязкое дистиллятное - получают перегонкой нефти примерно в диапазоне 200-350 °C с гидроочисткой керосино-газойлевых фракций; предназначено для быстроходных дизелей грузовых и легковых автомобилей и другой техники;
остаточное высоковязкое - получают смешиванием мазутов с керосино-газойлевыми фракциями; предназначено для малооборотных судовых и стационарных дизелей.

Фракции дизельного топлива содержат парафины - насыщенные углеводороды (алканы), которые в зависимости от температуры плавления бывают жидкими, мазеподобными или воскоподобными. На морозе топливо мутнеет: воскоподобные парафины твердеют и образуют взвесь. Само помутнение еще не опасно, но со временем кристаллы слипаются в более крупные сгустки, и когда их размер становится сопоставимым с порами фильтра, элемент забивается парафиновым гелем. Тогда топливо не проходит через фильтр, и двигатель не заводится или глохнет.

Зимнее и летнее дизельное топливо

По температуре предельной фильтруемости, помутнения и выпадения парафинов дизельное топливо условно делят на зимнее и летнее. По оценке источника, заводам экономически выгодно отгонять широкую фракцию, поэтому в основном производят летнее топливо с большим содержанием высокомолекулярных парафинов, которые выпадают в осадок даже при небольшом охлаждении. Теоретически их содержание можно уменьшить, ограничив верхний предел перегонки 320 °C вместо 360 °C, но, по данным источника, выход дизельного топлива тогда уменьшается примерно в полтора раза.

Избавиться от парафинов можно депарафинизацией - связыванием парафинов раствором карбамида с отделением осадка или поглощением высокомолекулярных парафинов молекулярными ситами (цеолитами). Эти методы дорогие, поэтому на практике чаще подавляют выпадение парафинов депрессорными присадками.

Депрессорные присадки (антигели)

Депрессорные присадки добавляют в дизельное топливо, чтобы улучшить его низкотемпературные свойства: они мешают парафинам отделяться и выпадать в осадок и сохраняют работоспособность топливного фильтра. Механизмов действия два:

молекулы депрессора обволакивают начинающие выделяться кристаллы парафина и не дают им слипаться в крупные агломераты;
депрессор сам создает центры кристаллизации, и парафины выпадают мелкими кристаллами заданного размера, которые меньше забивают фильтр.

«Антигелем» называют в целом все депрессорные присадки к дизельному топливу; основные их типы изготавливают на основе полимеров метакриловой кислоты или сополимеров этилена с винилацетатом. На рынке есть как действенные составы, так и малоэффективные. Присадку добавляют в бак заранее, до появления проблем с парафинами: уже выпавшие кристаллы никакая присадка не растворит и забитый фильтр не очистит - поможет только длительное пребывание автомобиля в теплом помещении. Некоторые антигели, по данным производителей, также корректируют цетановое число, способствуют очистке форсунок и улучшают смазывающие свойства топлива.

Надежнее защищают дизель топливные сепараторы, которые, кроме механической фильтрации, отделяют воду, а с подогревом - предотвращают забивание фильтра парафинами на морозе. Их устанавливают на дизельные автомобили в дополнение к штатным фильтрам.

Топливный фильтр для автомобиля или спецтехники TESMA подберет по оригинальному номеру или номеру аналога. Обратиться к специалистам можно через страницу контактов.