O premisă extrem de importantă pentru funcționarea motorului Diesel este disponibilitatea și calitatea motorinei. Combustibilul și motoarele trebuie să fie adaptate reciproc din punct de vedere tehnic, pentru a permite o funcționare fără probleme. Combustibilul trebuie să fie disponibil de fiecare dată și oriunde, convenabil ca preț și să poată fi procurat fără probleme.
Motoarele Diesel MB sunt proiectate pentru combustibili Diesel, ce corespund respectivelor cerințe naționale și internaționale (în Europa EN 590).
Combustibilii Diesel convenționali
Combustibilii Diesel convenționali, așa cum aceștia se utilizează de mulți ani pe plan mondial pentru motoarele Diesel cu funcționare rapidă, sunt legături de hidrocarburi, ce rezultă din distilarea prin fracționarea petrolului brut în domeniul cuprins între 180 °C și 360 °C în rafinării. Aceste legături de hidrocarburi pot avea structuri moleculare extrem de diferite, care prezintă, desigur, caracteristici diferite.
Structura chimică a motorinei
Posibilitățile de îmbinare ale carbonului C cu patru valențe cu hidrogenul H cu o singură valență sunt variate. Există lanțuri liniare și ramificate în mod diferit, cât și diverse sisteme cu catenă ciclică, ce pot fi saturate sau nesaturate, iar numărul legăturilor multiple este de asemenea diferit.
Alcanii sunt hidrocarburi saturate în formă de lanțuri cu formula însumată CnH2n+2. Acestea sunt și numite parafine și formează un procent mare al combustibilului Diesel. Parafinele normale (liniare) au o bună capacitate de aprindere și un comportament avantajos la generarea de fum, capacitatea de curgere la rece este totuși neadecvată. Și puterea calorică volumetrică este redusă din cauza densității reduse. Izoparafinele (cu lanț ramificat) au în schimb o capacitate slabă de aprindere și un mai bun comportament la frig.
Alcanii sunt hidrocarburi nesaturate, în formă de lanț (liniar sau ramificat) cu cel puțin o legătură dublă. Acestea pot fi descrise, în cazul unei legături duble, cu formula însumată CnH2n. Aceste legături, numite și Olefine, sunt asemănătoare în comportament cu izoparafinele, ele pot duce, totuși, prin învechire la formarea substanțelor solide sub formă de polimeri.
Cicloalcanii sunt hidrocarburi saturate, inelare, cu formula însumată CnH2n. Aceste, legături cunoscute ca cicloparafine sau și mai bine ca naftene, au o capacitate moderată de aprindere, totuși un comportament avantajos de curgere la frig. Densitățile și coeficientul de încălzire volumic sunt medii.
Hidrocarburile aromatice, hidrocarburile inelare cu catenă ciclică și cu legături duble conjugate, au o capacitate redusă de aprindere, un comportament neadecvat de generare de fum și un comportament moderat la curgerea la frig. Densitatea și coeficientul de încălzire volumic sunt mari.
Cerințe, caracteristici, indici (DIN EN 590)
Particularitățile combustibilului Diesel, necesare pentru funcționarea motorului, pot fi descrise sau pot fi stabilite în detaliu cu ajutorul indicatorilor. Acești indicatori, care se bazează în orice caz pe un procedeu de verificare normat, sunt posibilități reale, însă nu sunt complet satisfăcătoare în orice situație, pentru a defini criterii de calitate importante în utilizarea carburanților Diesel și pentru combustia ce are loc în motor. Cu un anumit număr de astfel de indicatori, pentru care au fost stabilite valori limită, sunt întocmite norme pentru cerințele minime.
Aditivarea motorinei pentru îmbunătățirea calității este neapărat necesară și se află în responsabilitatea producătorului de combustibil (vezi pentru aceasta fișa 119.0 "Aditivi și aditivi secundari pentru combustibili").
Capacitate de aprindere
Capacitatea de aprindere este una din caracteristicile importante ale motorinei. Ca semnificație, ea poate fi comparată, în ciuda acestui fapt, doar condiționat cu rezistența la detonație a benzinelor. Din punct de vedere tehnic, capacitatea de aprindere este opusul rezistenței la detonare.
Capacitatea de aprindere este exprimată ca cifră cetanică, și se măsoară conform ISO 5165 (motor CFR) sau DIN 51773 (motor de verificare BASF) într-un motor de verificare normat și în condiții de verificare stabilite. Cifra cetanică a unui motorină indică faptul, că în aceste condiții corespunde capacitatea de aprindere a acestui motorină cu capacitatea de aprindere a unui amestec compus din cetan (Hexadecan) și Heptametilnonan (DIN 51773 utilizat aici 1-Metilnaftalină). Această metodă a fost confirmată la combustibilii Diesel convenționali. "Indicele cetanic" folosit frecvent reprezintă în schimb o mărime determinată prin calcul, derivată din mărimile fizice (de exemplu densitate, caracteristica la fierbere). Eficacitatea sa este limitată.
Întârzierea aprinderii, așadar intervalul de timp între injecție și auto-aprinderea combustibilului Diesel, este o măsură pentru capacitatea de aprindere. O capacitate bună de aprindere, așadar o cifră cetanică mare, înseamnă o întârziere mai mică a aprinderii. Acest lucru este important înainte de toate la pornirea motorului, îndeosebi la pornirea la rece. Zgomotul generat de motor, funcționarea uniformă, depind de asemenea de capacitatea de aprindere. DIN EN 590 stabilește o cifră cetanică minimă de 51. Combustibilii buni, disponibili în comerț au totuși o valoare mai mare.
Curba punctului de fierbere
Curba punctului de fierbere a motorinei se află cuprinsă între cca. 180 °C și 360 °C, în timp ce există diferențe semnificative pe plan mondial. La rulare, motorul Diesel nu depinde atât de mult de curba punctului de fierbere pentru combustibilului său, așa cum se întâmplă la motorul pe benzină. Dacă un procent prea mare de motorină se evaporă totuși abia la temperaturi de peste cca. 350 °C respectiv, dacă finalul fierberii se află prea mult în direcția temperaturi de 380 °C sau peste aceasta, atunci aceasta duce la o generare prea mare de fum. Extinderea curbei punctului de fierbere în jos nu este critică, însă are, de asemenea, unele limite.
Norma europeană privind combustibilii Diesel cunoaște trei valori limită, și anume
până la 250 °C se evaporă maxim 65 % masice
până la 350 °C se evaporă minim 85 % masice
Punctul 95 % masice la maxim 360 °C
Conținut de sulf
Conținutul de sulf al motorinei depinde de originea țițeiului neprelucrat, de posibilitățile de desulfatare din cadrul rafinăriilor și este limitat prin norme/legi.
El reprezintă una din cele mai importante mărimi caracteristice cu aplicare tehnică pentru motorină și de aceea este tratat separat într-o fișă proprie 136.0 "Sulf în combustibili Diesel". În general se aplică faptul că respectivul conținut de sulf trebuie să fie cât mai redus.
Reducerea conținutului de sulf discutată aici, care a avut loc în ultimii ani nu doar în spațiul economic european, ci și în spațiul economic nord-american, a ridicat problema capacității de ungere a motorinei (vezi paragraful capacitate de ungere). Aceasta poate fi explicat prin faptul, că în cadrul procesului de desulfurare se reduc și componentele cu caracteristici bune de ungere ale combustibilului. Capacitatea de ungere a combustibilului poate fi suficient îmbunătățită prin adăugarea de aditivi adecvați.
Comportament la temperaturi scăzute
La temperaturi exterioare scăzute poate fi influențat comportamentul de curgere al combustibilului Diesel, ca urmare a eliminării cristalelor de parafină.
În general, cele mai bune legături de hidrocarburi pentru funcționarea în motoare Diesel, au un mare dezavantaj, ele nu sunt rezistente la temperaturi scăzute, adică, la cele mai mici grade minus, ele formează structuri cristaline. Aceste cristale de parafină, care "se aglomerează", înfundă filtrul de combustibil, conductele de combustibil și sistemul de injecție Diesel și fac astfel ca funcționarea să fie imposibilă. Adesea este posibilă încă o pornire, însă ulterior motorul se oprește. Motorul nu este astfel avariat, iar după o încălzire corespunzătoare, combustibilul poate curge din nou.
Pentru a evita astfel de defecțiuni, în lunile de iarnă sunt disponibili pe piață combustibili Diesel de iarnă, cu un comportament mai bun la curgerea lichidului de răcire. Caracteristicile bune la frig rezultă dintr-un combustibil de bază de înaltă calitate și din aditivarea profesională cu fluidifianți de către producător. Acești combustibili Diesel sunt destinați, în majoritatea cazurilor, pentru temperaturile exterioare ce apar în mod obișnuit.
Noi recomandăm utilizarea doar a combustibililor Diesel de iarnă, care sunt adaptați la clima locală.
La deplasări în regiuni mai reci trebuie efectuată alimentarea cu motorină rezistent la temperaturi scăzute, disponibil pe parcursul întregului an în anumite piețe, la sosirea la fața locului sau deja în prealabil. Informații privind motorina rezistent la temperaturi scăzute pe parcursul întregului an pot fi obținute de la angajații stațiilor de alimentare cu combustibil.
La autovehiculele Mercedes-Benz au fost luate măsuri, care să conducă la încălzirea rapidă a combustibilului. În cazul unei calități neadecvate a combustibilului, odată cu temperaturile extrem de joase, se poate ajunge totuși la înfundarea filtrului.
Determinarea comportamentului la temperatură joasă al combustibililor Diesel se încearcă, printre altele, prin tehnica măsurătorilor cu punctul de turbiditate (Cloud Point), cu punctul de congelare a uleiurilor (Pour Point) și prin posibilitatea de filtrare (Cold Filter Plugging Point). O afirmație clară privind temperatura, până la care poate fi utilizat cu încredere un autovehicul, nu poate fi totuși formulată din acești parametri.
Astăzi se utilizează în general "valoarea limită a posibilității de filtrare" conform "Cold Filter Plugging Point" (EN 116) pentru aprecierea performanțelor la temperaturi scăzute. În cadrul acestei metode, numită CFPP, se determină cea mai scăzută temperatură, la care poate curge respectiv poate fi aspirată o cantitate specificată de combustibil în cadrul unui anumit timp printr-o sită definită. Pentru CFPP sunt valabile următoarele valori, conform normei germane:
Observație interval de timp | Comportament la curgere valoare CFPP | Observație |
Din 15. Aprilie până în 30. Septembrie | 0 °C | Motorină de vară |
De la 01.Martie până pe 14. Aprilie respectiv de la 01. Octombrie până pe 15. Noiembrie | -10 °C | Combustibil intermediar |
Din 16. Noiembrie până pe 28. Februarie (în anii bisecți 29. Februarie) | -20 °C | Motorină pentru iarnă |
Cloud Point se află deasupra CFPP și definește temperatura începerii formării cristalelor. De aceea este posibilă, în principiu, și o limitare a posibilității de deplasare la temperaturi scăzute deasupra CFPP – îndeosebi la influența îndelungată a temperaturilor scăzute.
La toate autoturismele și autovehiculele comerciale Mercedes-Benz nu mai este permis amestecul de petrol sau combustibil pentru turbine de aviație pentru optimizarea rezistenței la temperaturi joase, din cauza posibilelor efecte negative asupra sistemului de injecție, ca urmare a capacității de ungere deficitare. Utilizarea benzinei nu este admisă din motive de înrăutățire a capacității de ungere a combustibilului și din motive de siguranță (reducere a punctului de flamă).
Pe piață există de mult timp fluidifianți ca aditivi (aditivi secundari). Prin adăugare ulterioară nu au, în general, efectul dorit. De aceea, alimentarea cu motorină cu o rezistență suficientă la temperaturi joase este esențială pentru o funcționare demnă de încredere pe timp de iarnă a autovehiculului.
Pentru zonele climaterice arctice există motorină pentru zone polare, cu o rezistență extremă la temperaturi joase. Acesta diferă de motorina pentru climă moderată pe lângă prin caracteristicile pentru temperaturi scăzute în principal prin densitate, vâscozitate și prin comportamentul la fierbere.
Densitate
În Europa este stabilită o valoare cuprinsă între 820 și 845 kg/m3 la 15 °C pentru densitatea combustibililor Diesel. Până la sfârșitul anului 1999 a fost admisă valoarea 860 kg/m3 ca valoare limită superioară. Pe plan mondial există încă piețe cu valori asemănător de mari, parțial sau chiar complet fără o specificație pentru densitate.
Producătorii și furnizorii de combustibil pun accent pe o gamă cât mai largă a densității admisibile.
Un interval specificat cât mai îngust este de dorit înainte de fundalul faptului, că respectivul combustibil deși se cumpără în funcție de volum, iar pompa de injecție dozează volumetric, dar, pe de altă parte, puterea calorică scalează în mod obișnuit odată cu o creștere a densității. Nu este posibil ca, atunci când există o reglare specificată a pompei de injecție, să se obțină puterea necesară cu ajutorul unui combustibil extrem de ușor (cu o densitate scăzută) și să se respecte cerințele privind emisiile prescrise pentru gazele arse cu un combustibil extrem de greu (cu densitate înaltă).
Vâscozitate
Vâscozitatea, viscozitatea combustibilului Diesel, este responsabilă pentru procesele de curgere și pentru împiedicarea uzurii în sistemul de injecție Diesel și influențează formarea de aerosoli în camera de ardere. Conform normei EN, măsurată la 40 °C, ea poate să fie cuprinsă între 2,0 și 4,5 mm2/s. Această gamă mare de toleranțe nu este utilizată, de regulă, în mod avantajos.
Aditivi
Pentru durata de viață și curățenia motoarelor și a instalațiilor de alimentare cu combustibil, menținerea valorilor convenabile ale gazelor arse, cât și pentru obținerea unui comportament adecvat în timpul funcționării, utilizarea combustibililor Diesel cu aditivi buni reprezintă o măsură necesară, convenabilă pe termen lung din punct de vedere material.
Având în vedere alimentarea cu astfel de carburanți, fiecare client este informat cu privire la faptul că stațiile de alimentare pe care le utilizează vând produse cu aditivi, iar, în opinia noastră, acest lucru se întâmplă în majoritatea cazurilor, atunci când sunt vizate companiile mari, sau în situația în care există stații de alimentare care nu depind de firmele mari ce asigură alimentarea, ci sunt "independente". Clienții cu flote ar trebui să țină seama de livrarea de combustibili aditivați în cadrul negocierilor bilaterale.
Indicăm în mod expres faptul că, după estimarea noastră, costurile suplimentare cu carburanți diminuate procentual sunt mai mult decât pur și simplu compensate, prin economii la întreținere și revizie, precum și prin reducerea predispoziției de reparație. Reclamațiile obișnuite, ce pot fi evitate odată cu folosirea unui combustibil cu aditivi buni, sunt de ex. depuneri de calamină în injectoare, avarii datorate uzurii și coroziunii în întreg sistemul de alimentare cu combustibil. În plus, prin intermediul valorilor de gaze arse tot mai convenabile, mediul înconjurător este mai puțin poluat.
O semnificație mult mai mare o are adăugarea de aditivi la combustibil, atunci când se ia în calcul problema capacității de ungere în cazul combustibililor cu conținut mic de sulf (vezi capitolul "Capacitate de ungere"). În urma acestor puncte de vedere se poate spune că adăugarea unor aditivi optimi nu este o opțiune, ci o necesitate.
Adăugarea de aditivi trebuie efectuată de furnizor, ca responsabil al calității respectivului combustibil. Folosirea de aditivi secundari (vezi pentru aceasta fișa 119.0) se realizează întotdeauna pe propria răspundere a utilizatorului autovehiculului, deoarece utilizarea acestora poate afecta acoperirea garanției atât pentru furnizorul autovehiculului, cât și pentru furnizorul combustibilului.
Depozitare și manevrare
Următoarele indicații sunt concepute în primul rând pentru aceia dintre clienții noștri, care au o stație de alimentare proprie.
Motorina este o importantă sursă de energie. În cazul în care utilizarea sa în autovehicul - în funcție de așteptările clientului - se desfășoară de la sine fără probleme, trebuie respectate anumite reguli tehnice de bază.
Rezervoarele de combustibil nu trebuie utilizate niciodată în mod alternativ. Deci, trebuie evitată o umplere alternativă cu motorină și cu benzină. În caz de nevoie trebuie realizate (cel puțin) două rezervoare de combustibil separate clar pentru cele două sortimente de combustibil. Dacă acest lucru nu este luat în calcul, nu pot fi evitate efectele unei contaminări în mod alternativ.
Îndeosebi clienții care nu procură des motorină, ar trebui să poată să consume complet stocul lor de combustibil pentru vară și intervalul intermediar, înainte de livrarea combustibilului pentru iarnă.
Rezervorul din sol nu trebuie să conțină apă sau altă murdărie. Acest lucru se aplică în special înainte de o alimentare cu motorină pentru iarnă. Dacă sunt conținute totuși impurități, atunci trebuie efectuată o curățare a rezervorului. Rezervoarele din sol trebuie controlate la intervale regulate!
Dacă se efectuează modificarea alimentării cu combustibil de la cel fără aditivi la cel cu aditivi, în prealabil, trebuie avute în vedere în mod deosebit niște rezervoare curate pentru depozitare. Detergenții existenți în combustibilul cu aditivi, care servesc la menținerea curățeniei în sistemele de alimentare cu combustibil ale autovehiculelor, pot transmite și particule de murdărie din rezervoarele de depozitare în instalația de alimentare cu combustibil a autovehiculului și pot contribui astfel la o înfundare rapidă a filtrelor.
O nerespectare a acestor reguli poate provoca o înfundare timpurie a filtrului de combustibil și poate provoca probleme la rulare pe timp de iarnă.
Punct de aprindere/categorie de risc
Punctul de aprindere a motorinei trebuie să fie peste 55 °C, măsurat conform ISO 2719. Punctul de aprindere este temperatura, la care fi pot aprinși vaporii motorinei prin utilizarea unei surse de aprindere. Acesta, deși nu are semnificație pentru combustia motorului, totuși este important pentru lucrul sigur cu motorina. Prin această stabilire sunt valabile condiții simplificate de transport pentru motorina.
Chiar și cele mai mici amestecuri de benzină reduc considerabil punctul de flamă al motorinei. În timp ce punctul de aprindere al motorinei este mai mare decât cel al benzinei, temperatura de auto-aprindere la motorină este mai mică, spre deosebire de cea a benzinei.
Puritatea
Motorina nu trebuie să conțină acizi organici și substanțe străine cu structură fixă și trebuie să fie limpede la temperatura camerei.
Conținutul de apă nu trebuie să fie de peste 200 mg/kg, pentru a împiedica coroziunea. Pentru a se evita existența unor legături de compuși organometalici care provoacă uzura în motorina, conținutul de cenușă admis a fost stabilit la maxim 0,01 % masice.
Componentele motorinei care au tendința să provoace depuneri de calamină pot provoca probleme destul de grave pentru motor, de exemplu depuneri de calamină pe duze și depuneri excesive în camera de ardere. De aceea se limitează reziduurile de calamină din reziduurile în valoare de 10 % provenite din distilare.
Capacitate de ungere
Reducerea conținutului de sulf, realizată în ultimii ani din motive de protecție a mediului, a pus pe tapet probleme legate de capacitatea de ungere a motorinei, deoarece la tratarea cu hidrogen a distilatului cu concentrație medie, sunt îndepărtate substanțele naturale ce îmbunătățesc ungerea pentru combustibil.
Adăugarea de aditivi cu rol de îmbunătățire a gresării a fost imperios necesară după reducerea conținutului de sulf din motorina, pentru a evita uzura apărută în trecut la echipamentului de injecție. Adăugarea de aditivi cu rol de îmbunătățire a gresării la combustibilii Diesel, care conțin ester metilic acid gras ("FAME"), nu mai este necesară între timp, deoarece însăși FAME are un efect de îmbunătățire a gresării.
Capacitatea de ungere este reglementată în EN 590 prin cerințe în "Testul HFRR" ("High Frequency Reciprocating Rig Test"), în cadrul căruia o bilă aflată sub sarcină pe o placă este transpusă în oscilații forțate, motorina de verificat servind în acest timp ca mediu de ungere. Acest test este descris în metoda de verificare ISO 12156-1. Ca valoare limită maxim admisă a capacității de ungere în testul HFRR sunt stabilite maxim 460 µm la 60 °C pentru Europa.
Deși metoda este acceptată în branșă în mare măsură, există încă niște aspecte critice legate de precizia și eficacitatea (adică corelarea cu practica) a testului.
Conținut FAME
EN 590 permite, începând cu ediția 2009, în mod explicit adăugarea de maxim 7 % ester metilic acid gras ("FAME") masice. Aceasta nu trebuie să aibă o influență negativă asupra calității combustibilului Diesel, adică, cerințele EN 590 trebuie respectate ca și până acum. Trebuie ținută seama îndeosebi de faptul, că în Europa este permisă doar o calitate FAME pentru adăugare, care îndeplinește reglementările EN 14214 pentru FAME. Pentru informații suplimentare privind acest subiect vezi fișa 135.0 "Ester metilic acid gras (FAME) ca și combustibil Diesel".
Microorganisme în combustibil Diesel
La un conținut mare de apă cu formarea unei faze de apă proprii în rezervorul de combustibil se poate ajunge la creșteri microbiologice în rezervorul de combustibil (contaminarea combustibilului Diesel). Perioadele mai lungi de staționare favorizează o contaminare microbiologică. Pe lângă excrementele corozive ale microorganismelor apare în acest timp și mâl biologic, care poate înfunda instalația de alimentare cu combustibil.
Următoarele simptome evidențiază faptul, că un rezervor de autovehicul sau un rezervor din sol al stației de alimentare sunt contaminate cu microorganisme:
Este necesară o schimbare frecventă a filtrului de combustibil, ca urmare a pierderii de putere, a unei substanțe sub formă de gel în filtru
Apariție amplificată a coroziunii în interiorul rezervorului
Diferite
Aproape toate caracteristicile și toți indicatorii depind unele de altele/unii de alții. Acest lucru se aplică în mod special în cazul densității, curbei punctului de fierbere, vâscozității, punctului de aprindere, comportamentului agentului de răcire și capacității de aprindere. Dacă se modifică o anume particularitate, se modifică și celelalte în mod inevitabil.