Обслуживание современной тяжелой спецтехники экологических классов Stage IIIB/ Tier 4 Interim и выше
Напомним, что европейские экологические нормы для внедорожной спецтехники Stage гармонизированы с американскими нормами Tier.
Чтобы привести дизельные двигатели в соответствие с нормами Stage IIIB/ Tier 4 Interim и выше, используются следующие системы и технологии (которые все более усложняются):
EGR - рециркуляция отработавших газов (ОГ), имеются варианты с охлаждением рециркулируемых газов (CEGR);
SCR - избирательная каталитическая нейтрализация с использованием реагента на основе мочевины DEF (компания Caterpillar, например, разработала свою аналогичную технологию - ACERT);
DPF - сажевый фильтр;
DOC - окислительный каталитический нейтрализатор.
Специалисты расходятся во мнениях о перспективах развития систем снижения токсичности отработавших газов: одни считают, что в дальнейшем системы EGR и SCR будут применяться на двигателях совместно, в комплексе, другие говорят, что системы будут использоваться по отдельности. По обоим направлениям ведутся интенсивные научно-исследовательские работы, и, похоже, преобладания какого-либо одного подхода пока не предвидится. Оба подхода имеют положительные стороны. Пожалуй, одним из весомых аргументов в этом споре может стать объем техобслуживания: если количество компонентов в системе снижения токсичности увеличивается, это означает нежелательное увеличение массы машины и объема техобслуживания.
Еще десяток лет назад регулярное выполнение многочисленных операций по техническому обслуживанию и ремонту тяжелых карьерных и строительных машин было неприятной для оператора работой, отнимающей много времени. Благодаря инновациям в конструкции и оборудовании этих машин ситуация кардинально изменилась. В то же время специалисты считают, что при переходе к машинам класса Stage IIIB/ Tier 4 Interim не будет значительного усложнения техобслуживания. Обслуживание современной спецтехники с двигателями высоких экологических классов теперь выполняется гораздо быстрее и с меньшими трудозатратами.
Сокращение объема техобслуживания и увеличение интервалов замены моторного масла и других технических жидкостей машины достигается за счет использования в машинах электроники,
имеющей функции самодиагностики и контролирующей в реальном времени все важные рабочие характеристики машины, включая работу двигателя, тормозной системы, трансмиссии и гидравлического оборудования, заблаговременно предупреждающей оператора о возможных неисправностях. Заметим, что большинство производителей двигателей высоких экологических классов повысили объемы их систем смазки для увеличения интервалов замены масла.
В электронных системах управления имеются функции контроля уровней эксплуатационных жидкостей. Благодаря этому перед пуском двигателя оператор просто поворачивает ключ зажигания в первое положение, и через несколько секунд система показывает на экране уровень моторного масла и других жидкостей. В современных тяжелых машинах точки обслуживания сгруппированы и доступны с земли либо со специальных площадок с нескользящей поверхностью, чтобы сократить время на обслуживание и сделать его более удобным. За счет увеличения производительности машин, уменьшения времени плановых простоев на ТО и затрат на обслуживание расходы на эксплуатацию спецтехники классов Stage IIIB/ Tier 4 Interim (и выше) действительно меньше, чем у моделей класса Stage IIIA/ Tier 3.
Сажевые фильтры и нейтрализаторы. Одна из главных трудностей, с которой столкнутся владельцы спецтехники высоких экологических классов, - это обучение операторов правильной очистке сажевых фильтров и окислительных нейтрализаторов в процессе эксплуатации. Регенерация этих агрегатов может быть "активной" или "пассивной" (самопроизвольной). "Пассивная" регенерация происходит самопроизвольно и не прерывает работу машины: во время работы двигателя с высокой нагрузкой создается достаточное количество тепловой энергии, чтобы выжечь сажу, скопившуюся в фильтре.
Операторы не всегда обладают достаточными техническими знаниями, поэтому следует обязательно рассказать им, как происходит регенерация сажевого фильтра в системе выпуска, чтобы они старались сократить время работы машины на холостом ходу. Когда двигатель работает с небольшой нагрузкой и температура отработавших газов сравнительно невысока, в фильтре накапливается сажа и создается высокое сопротивление потоку ОГ. Индикатор в кабине указывает оператору, что требуется выполнить регенерацию фильтра. Оператор включает систему "активной" регенерации, либо она включается автоматически. В поток отработавших газов впрыскивается дизтопливо, оно попадает в нейтрализатор (или сажевый фильтр), сгорает и создает тепловую энергию для выжигания сажи. В течение 15-20 мин. фильтр очищается настолько, что машина может снова работать на всех режимах.
Чем больше сажи задерживает сажевый фильтр, тем чаще система управления выполняет циклы регенерации. В сажевом фильтре и нейтрализаторе накапливается зола от сгоревшей сажи, и сопротивление их возрастает. Из-за затрат топлива на выжигание сажи топливная экономичность машины постепенно ухудшается, поэтому фильтры и нейтрализаторы надо регулярно снимать с машины и чистить.
Благодаря совершенствованию процесса сгорания в двигателях классов Stage IIIB/ Tier 4 Interim и выше удалось увеличить интервалы их обслуживания: при обычных условиях работы - до 4500 моточасов для двигателей мощностью свыше 130 кВт и 3000 моточасов для двигателей мощностью менее 130 кВт. Для обслуживания необходимо специальное оборудование, которым располагают только сервисные центры производителей или официальных дилеров. Затем на специальных стендах проверяется работоспособность и эффективность очищенных сажевых фильтров и нейтрализаторов, а также качество очистки. Зола, которая удаляется из фильтров, считается токсичной, и, следовательно, требуются специальные меры предосторожности при работе с ней и при ее утилизации. Очищенные сажевые фильтры и нейтрализаторы могут использоваться повторно, и ряд производителей предлагают клиентам взамен снятых для чистки компонентов фильтры, очищенные в заводских условиях.
Фильтры картерных газов. Многие двигатели класса Stage IIIB/ Tier 4 Interim оснащены системой вентиляции картера, в которой устанавливается фильтр, отделяющий от картерных газов капли масла и сажу. Фильтры картерных газов не требуют большого обслуживания. Масло, отделенное от картерных газов, обычно стекает обратно в картер. Иногда на корпусе фильтра устанавливается кран для слива собранного масла. На некоторых двигателях большого объема имеется механический или электрический индикатор засорения фильтра картерных газов, либо фильтр просто заменяют с периодичностью около 750-2000 моточасов (или при каждой третьей замене масла в зависимости от марки двигателя): корпус откручивают, отработавший фильтрующий элемент удаляют и заменяют новым. Операция занимает всего несколько минут. В некоторых фильтрах имеется клапан-регулятор давления в картере, который настраивается оператором по "Инструкции...".
Следует учесть, что по мере износа деталей цилиндро-поршневой группы количество прорывающихся в картер газов увеличивается. Так, в двигателе перед капремонтом картерных газов прорывается вдвое больше, чем в новом. Соответственно, чем больше наработка двигателя, тем чаще приходится менять фильтр картерных газов, чтобы осевшие на фильтре масло и сажа не проникали дальше с потоком газов. Если фильтр не заменять вовремя, вместе с картерными газами в атмосферу будут выноситься капли масла и сажа, которые, в частности, осядут в мотоотсеке. Если картерные газы направляются в систему впуска двигателя, то при несвоевременной замене фильтра картерных газов засоряются воздушный фильтр и форсунки. Если двигатель оснащен турбонаддувом, маслом из картерных газов покрываются лопасти турбины и промежуточный охладитель наддувочного воздуха, ресурс этих компонентов уменьшается. Причем, по некоторым данным, бутиловые присадки, улучшающие коэффициент вязкости современных универсальных масел, способствуют заеданию движущихся деталей в турбинах.
Обычно, все, что необходимо знать оператору об обслуживании техники, содержится в "Инструкции по эксплуатации". Окончательное решение, нужно ли специально обучать персонал обслуживанию новых компонентов техники и приобретать специальное оборудование для их обслуживания, остается за руководством компании - владельца техники.
Технические жидкости
Топливо. С начала 2000-х гг. используются системы впрыска топлива Common Rail, и в связи с этим давление в топливных системах значительно выросло. Сейчас оно уже превышает 210 МПа.
Специалисты высказывают предположения, что в системах впрыска следующего поколения давление дойдет до 550 МПа.
Поэтому качество, и особенно чистота топлива, а также отсутствие в нем воды имеют исключительно важное значение для производительности, надежности и долговечности двигателей класса Stage IIIB/ Tier 4 Interim и выше. Вряд ли система впрыска проработает больше нескольких тысяч моточасов, если чистота топлива не будет поддерживаться на должном уровне. Вода является главной причиной выхода из строя систем топливоподачи.
Из-за того, что в системе выпуска двигателей с EGR устанавливаются каталитические нейтрализаторы, они должны работать на сверхнизкосернистом (ULSD - англ. аббр.) дизельном топливе с содержанием серы менее 15 ppm (частей на миллион). Если содержание серы в топливе будет выше указанного уровня, она "отравит" нейтрализатор.
Разрешается использовать только те присадки к топливу, которые одобрены производителем двигателя. Независимо от того, какое топливо или пакет присадок используется, рекомендуется достаточно часто отбирать пробы топлива и делать его лабораторный анализ.
ТО системы питания. Не менее важно, чтобы в системе подачи топлива не было засоров и иных препятствий. Поэтому при выполнении технического обслуживания системы питания рекомендуется:
- убедиться в герметичности системы и отсутствии подтеканий;
- убедиться в отсутствии погнутых, замятых или имеющих иные повреждения подающих или возвратных трубопроводов;
- проверить состояние топливных фильтрующих элементов и заменить их, если они засорены, имеют неплотности в соединениях или замятые складки;
- ежедневно проверять, нет ли воды в отстойнике топливного фильтра, и сливать воду из фильтра и топливного бака;
- установить на выходе из топливного бака дополнительный фильтр-отстойник, он поможет защитить систему впрыска от попадания грязи, ржавчины и окалины; для обслуживания этого фильтра-отстойника установить кран между топливным баком и фильтром; фильтрующий элемент следует менять не реже одного раза в год или чаще, по мере необходимости.
Масло. Главной задачей владельцев машин с двигателями класса Stage IIIB/ Tier 4 Interim (и выше) является заправка их маслом, топливом и другими техническими жидкостями соответствующего качества, указанного в "Инструкции по эксплуатации", и заменять их с указанной периодичностью. Для двигателей с EGR моторное масло должно быть малозольным (LowSAPS) и соответствовать классу CJ-4 API.
Для машин с системами SCR возможно использование обычных масел и топлива.
С ужесточением экологических норм процесс сгорания в двигателях совершенствуется, в результате все меньше остается несгоревшего топлива и сажи, что способствует увеличению срока службы моторного масла и интервалов его замены. Благодаря общим усовершенствованиям в конструкции агрегатов тяжелой спецтехники удалось практически вдвое увеличить сроки службы почти всех эксплуатационных жидкостей. Интервал замены моторного масла на некоторых моделях увеличился с 250 до 500 моточасов, трансмиссионного масла и гидравлической жидкости - с 1000 до 2000 моточасов, масла, охлаждающего тормозные механизмы, - с 1000 до 2000 моточасов.
Как уже говорилось выше, под требования подходят малозольные (LowSAPS) и соответствующие классу CJ-4 API моторные масла. Что это означает на самом деле? LowSAPS - это масла с пониженным (low) содержанием сульфатной золы (Sulphated Ash), фосфора (Phosphorus), серы (Sulphur) примерно на 1/3 в сравнении со "стандартными" маслами.
Экологическая эволюция топлива и неразрывно связанных с ним моторных масел имеет четкие тенденции: меняем масло реже - стремимся к удлиненным интервалам техобслуживания и как следствие к меньшим объемам утилизации отработанных масел, используем масло низкой вязкости, т. к. это напрямую влияет на экономию топлива, и используем масла с пониженным содержанием активных элементов пакета присадок, чтобы не наносить вреда различным каталитическим системам нейтрализации и как следствие экологической обстановке.
В том или ином сочетании эта ситуация прослеживается и у всех производителей смазочных материалов, идущих в ногу со временем.
К примеру, система EGR, разработанная для борьбы с токсичными составляющими выхлопных газов автомобилей - углеводородами, оксидами углерода и оксидами азота. Если с первыми двумя системы каталитической нейтрализации справляются довольно успешно, то для нейтрализации оксидов азота их было недостаточно.
Система EGR снижает температуру в камере сгорания, что положительным образом влияет на количество образований оксидов азота. Но система также имеет и несколько негативных моментов. Они проявляются в следующем: часть оксидов углеводородов и азота, повторно подаваемых в камеру сгорания, усиливают термоокислительную нагрузку на масло, а система EGR в целом влияет на температурный баланс двигателя, увеличивая температурную нагрузку на масло.
Из этого следует, что требования к качеству производимых базовых масел, как основы моторных масел, должны ужесточиться.
По статистике, самой распространенной группой базовых масел в России является первая (I) группа (согласно классификации API).
Вторая (II) группа API относится к полусинтетическим маслам, но все же не дотягивает до уровня требований Stage IIIB/ Tier 4 Interim. Масла четвертой (IV) группы API синтетические, но они дороги в производстве из-за специфики необходимой технологической цепочки превращений и стоимости сырья. Выходом из ситуации являются масла третьей (III) группы API - это синтетические масла глубоких процессов гидроочистки (каталитической депарафинизации, гидроизомеризации парафинов, гидрорафинирования и т. д.) масляной основы. Лидером в производстве синтетических масел данной группы является Chevron (на территории России представлен брендом Texaco) - его продукты обладают повышенной устойчивостью к окислению и термической деструкции, что позволяет соответствовать самым высоким современным требованиям, в том числе требованиям Stage IIIB/ Tier 4 Interim. А собственное подразделение по производству присадок и добавок Chevron Oronite разрабатывает специальные малозольные пакеты, обеспечивающие повышенный ресурс работы двигателя, высокую защиту от отложений и износа, при этом гарантируя улучшенные моющие свойства и сохраняя более длительную работоспособность систем каталитической нейтрализации отработавших газов - условия, которые становятся еще более актуальными с вводом стандартов Stage IIIB/ Tier 4 Interim.
Новые охлаждающие жидкости. Охлаждающая жидкость также должна регулярно заменяться. Например, если новая охлаждающая жидкость имеет желтовато-золотистый или синий цвет, то по мере выработки она будет приобретать цвет все более зеленый.
Все антифризы изначально бесцветны. Краситель добавляется лишь для придания "индивидуальности" и для отличия от других жидкостей. Свойства антифриза никак не зависят от его цвета. Поэтому бытующее утверждение "красный антифриз лучше, чем зеленый" не имеет никакого технического обоснования. Также нет смысла классифицировать антифризы по технологическому составу исходя из цвета: самые современные - карбоксилатные и в противовес им - традиционные антифризы могут быть и разного, и одинакового цвета. Цвет антифриза в большинстве своем является предметом договоренности между производителем и потребителем или маркетинговым ходом.
Для двигателей класса Stage IIIB/ Tier 4 Interim и выше использование охлаждающей жидкости указанного в "Инструкции" качества имеет такое же важное значение, как использование новых моторных масел класса API CJ-4 и сверхнизкосернистого дизтоплива.
Охлаждающая жидкость выполняет одну из важнейших функций в технике наряду с моторным маслом и топливом. Однако у многих исторически сложилось небрежное отношение к охлаждающей жидкости. Негативные последствия от применения некачественной охлаждающей жидкости, как правило, проявляются не сразу, а лишь через несколько лет использования.
К сожалению, и по сей день единых требований к антифризам у производителей тяжелой техники нет. Но производители техники, хотя и каждый в отдельности, предъявляют очень жесткие требования к антифризам, одно из которых - способность противостоять кавитации. Известно, что силикатные антифризы не обеспечивают защиты от кавитации или плохо с ней справляются, а значит, антифриз не должен быть силикатным.
Явление кавитации напрямую связано с физикой - это образование и схлопывание пузырьков пара в жидкости. Когда это происходит вблизи металлической поверхности, из нее могут высекаться микрочастицы металла, что приводит к появлению ямок на поверхности и закладывает начало процесса эрозии.
Карбоксилатные антифризы содержат специальные пакеты присадок, которые позволяют избежать этого явления, и потому их считают элитой охлаждающих жидкостей - лучшими как по своим свойствам, так и по огромному сроку эксплуатации.
Принципиальное отличие карбоксилатной технологии от других технологий состоит в том, в ней отсутствуют неорганические присадки, характерные для "традиционных" антифризов, основой их технологии являются соли алифатических карбоновых кислот (карбоксилаты). Эти антифризы являются непревзойденными ингибиторами коррозии, стабильными при высоких температурах, и имеют такой длительный срок эксплуатации, что некоторые OEM-производители заливают их на весь срок службы техники. Для обозначения карбоксилатных технологий используются такие термины, как, например: XLC (Еxtended Life Coolant), OAT (Organic Acid Technology), LLC (Long Life Coolant), SNF (Silicate Nitrite Free).
Редакция благодарит специалистов ООО "Петро-Люб" за помощь в подготовке статьи.
Фото: os1.ru
Основные средства
