И, как было обещано в предыдущей статье, к этой группе препаратов мы добавили еще один - кондиционер бензинов "AVAcar" (Великобритания), предлагаемый на нашем рынке фирмой "ФИНИКС".

Для начала мы попробовали эти препараты в ходе дорожных испытаний - попросту поочередно залив в баки своих автомобилей и покатавшись с этими препаратами в режиме городского цикла движения. Автомобили у нас скромные, отечественные, карбюраторные, поэтому, наверное, всех прелестей использования корректоров мы прочувствовать в полной мере не смогли, однако по субъективным ощущениям что-то проявилось. Вроде бы, и машинка побежала легче, и топлива потреблять меньше стала. Но, к сожалению, общая беда всех дорожных испытаний состоит в том, что нельзя четко выдержать одинаковые условия эксплуатации. Ведь сегодня, допустим, жарко и сухо, а завтра - дождик и прохладно, а автомобиль на все это реагирует. Да и субъективные ощущения от этих испытаний не дают количественной меры оценки четкого влияния препарата.

Чтобы перевести наши субъективные впечатления в разряд количественных оценок, мы приступили к третьей стадии исследований - к стендовым испытаниям.

Для этого испытуемый двигатель, а это ВАЗ-2108, был установлен на специальном нагрузочном устройстве - тормозном стенде. Задача этого стенда - поглотить мощность двигателя, вырабатываемую на любом режиме его работы. К слову сказать, такое нагрузочное устройство, способное работать с высокооборотными двигателями (с частотой вращения на выходном валу до 6000 об/мин) - достаточно сложная штука, весящая более 4 тонн и по габариту превосходящая автомобиль раз в десять...

Но только подобный стенд позволяет с высокой точностью замерить мощность двигателя, расход топлива, токсичность отработавших газов на любом режиме работы. Кроме того, для нас было принципиально важно знать расход воздуха, поскольку в дальнейшем все-таки мы предполагали разобраться с тем, а как все-таки работают эти корректоры. А подобный анализ невозможен без знания точной величины коэффициента избытка воздуха, то есть степени обогащения (или обеднения) топливовоздушной смеси.

Испытания, как и раньше, проходили в лаборатории кафедры "Двигатели внутреннего сгорания" Санкт-Петербургского Политехнического университета, где и работают авторы этой статьи.

Методика проведения испытаний была предельно проста. Сначала в топливный бак испытуемого двигателя заливался эталонный бензин. Как и ранее, использовался бензин А-92 фирмы "Лукойл".

На этом бензине двигатель прогревался до рабочей температуры, потом снимались две нагрузочные характеристики при частотах вращения коленчатого вала 1500 и 3500 об/мин, и внешняя скоростная характеристика - то есть режимы работы двигателя при различных оборотах и полностью открытой дроссельной заслонке.

После этого топливо заменялось на бензин, содержащий испытуемый корректор топлива. Соотношения, в которых смешивались бензин и препарат, выдерживались согласно рекомендациям, указанным на упаковках корректоров. Далее снимались те же характеристики. Поскольку в ходе испытаний менялись внешние условия (температура в боксе), то для выравнивания результатов полученные данные приводились к нормальным условиям на впуске в двигатель согласно методикам, предписанным соответствующим ГОСТ.

Для того, чтобы как-то устранить возможное взаимное влияние препаратов, после каждой серии испытаний стендовый двигатель равное время работал на чистом бензине.

Следует отметить, что в ходе этих испытаний нам не удалось проверить заявление производителей всех этих препаратов о наличии эффекта очистки двигателя. Для этого потребовались бы длительные испытания по методике оценки качества очистителей, описанной нами ранее, в статье "Мойдодыры для моторов" (№3, 2003 г.). Но в дальнейшем, если производители испытанных препаратов будут заинтересованы в результатах, мы готовы это сделать... Но пока двигатель изначально был чистый - предварительно была сделана его переборка с необходимой очисткой деталей.

Что же получилось в результате испытаний? На наш взгляд, полученная информация весьма интересна.

Сразу скажем, что заявление производителей испытуемых препаратов об их положительном влиянии на мощность и расход топлива действительно подтвердилось, правда, для различных препаратов в неодинаковой степени.

На рис. 1 представлены кривые изменения крутящего момента испытуемого двигателя при работе на бензинах с добавками различных препаратов по внешней скоростной характеристике. На этот же график нанесена кривая изменения момента при работе на базовом бензине.

Как видно из полученных результатов, все препараты обеспечивают увеличение мощности двигателя. Причем лучшие из них - до 6...8%, а это по всем меркам - очень неплохо... Интересно, что препараты STP, Е-3000 и AVAcar дают достаточно близкий результат, Hi-Gear - несколько поменьше.

Конечно же, авторов, как профессиональных двигателистов заело любопытство - как же так, мы бьемся за каждый процент роста мощности, а тут залил какую-то непонятную жидкость - и вот тебе эффект? Да и не бывает так, чтобы улучшение одних параметров двигателя не приводило бы к какому-то негативу в отношении других - весь опыт доводки двигателей говорит об этом... И мы постарались разобраться, как меняется работа двигателя при использовании испытуемых препаратов.

Первое, что мы посмотрели - это как меняется состав бензовоздушной смеси, поступающей в двигатель, при добавлении препаратов. Результат откровенно удивил... (рис. 2).

Оказалось, что величина коэффициента избытка воздуха - параметра, определяющего практически все для бензинового двигателя, существенно зависит от наличия в составе бензина препаратов испытуемой группы. Причем, как видно из рисунка, препараты Е-3000, AVAcar и STP обедняют горючую смесь во всем диапазоне внешней скоростной характеристики. А Hi-Gear ведет себя и вовсе непонятно - на режимах малых частот вращения смесь обогащается, на больших - наоборот, обедняется. Если для первых трех препаратов все более-менее понятно, поскольку сама консистенция присадок говорит о возможности некоторого "загущения" топлива, а, стало быть, об уменьшении его текучести, то с последним препаратом вообще ничего не ясно. Интересно другое - при добавке препаратов топлива в цилиндры поступает меньше, о чем говорит тенденция изменения коэффициента избытка воздуха, а мощность растет. А вот с этим надо разбираться...

Для этого мы попробовали восстановить протекание рабочего процесса двигателя с использованием методов математического моделирования. Тем более, что все необходимые исходные данные для этого мы считали с эксперимента.

Важнейший параметр, влияющий на мощность и расход топлива, это эффективность горения топлива, определяемая параметром, называемым условной продолжительностью сгорания. Чем быстрее горит топливо, тем выше эффективность рабочего процесса. Как меняется этот параметр при добавке различных октан-корректоров, приведено на рис. 3.

Как видно из результатов, все октан-корректоры обеспечивают резкую интенсификацию процесса сгорания. Особенно отличился в этом направлении препарат Е-3000 - при его использовании скорость сгорания увеличивается по сравнению с базовым бензином на величину от 5...6% в зоне низких частот вращения коленчатого вала до 12...15% в зоне высоких оборотов.

Это говорит о наличии в составе препаратов помимо т.н. бустеров, то есть веществ, повышающих октановое число топлива, мощных промоутеров сгорания, интенсифицирующих процесс горения. В принципе, это вполне логично, поскольку известно, что большинство октаноповышающих препаратов существенно замедляют процесс сгорания. И это надо чем-то компенсировать, что и было сделано разработчиками испытуемых составов.

Пока все здорово, но где же все-таки негатив, который обязательно должен быть - ведь, как мы уже говорили, в ДВС не бывает только положительных эффектов.

Посмотрим, как изменяются основные параметры (давление и температура) рабочего тела в цилиндре двигателя при сгорании топлива, содержащего октан-корректоры. Ниже, на рис. 4 и 5 приведены индикаторные диаграммы (кривые изменения давления и температур в цилиндре) при работе двигателя на режиме 1500 об/мин при полностью открытой дроссельной заслонке.

Как и ожидалось, интенсификация сгорания, получаемая при использовании октан-корректоров, приводит к росту максимального давления сгорания, жесткости сгорания и некоторому увеличению температур. А это - повышенные нагрузки на детали цилиндро-поршневой группы, подшипники коленчатого вала. Вот и негатив - за получение большей мощности платим некоторым снижением ресурсных показателей двигателя. Что, в целом, было вполне ожидаемым...

Кстати, косвенно подтверждается и наличие эффекта очистки двигателя при использовании испытуемых препаратов. Как мы уже писали ранее, в материале, посвященном очистителям двигателя ("5Колесо", №3, 2003 год), одним из принципов работы очистителей камеры сгорания и клапанов является кратковременное повышение температуры сгорания. В нашем же случае

при использовании испытуемых октан-корректоров на режимах малых частот вращения достигается уровень температур сгорания, характерный для режимов с частотами вращения 3500...4000 об/мин - то есть на режимах городского цикла реализуются условия для температурной самоочистки двигателя, характерного при трассовом режиме движения.

Однако отмеченный рост температур сгорания на режимах работы, характерных для городского цикла, не превышает уровень температур на режимах повышенных частот вращения. Поэтому запасов прочности у деталей цилиндро-поршневой группы обычного двигателя должно хватить, чтобы ресурс существенно не уменьшился. Исключением могут быть режимы эксплуатации в жаркую погоду при движении по городу, когда и без того двигателю тяжело. Аналогично - с ростом механических нагрузок.

Если же двигатель преимущественно используется на режимах высоких нагрузок и частот вращения коленчатого вала, то тут постоянное использование октан-корректоров уже может привести к определенным проблемам, связанным с работой на нерасчетных нагрузках. Но подобных двигателей немного - чаще всего, спортивные форсированные моторы, и для них проблема ресурса не стоит особенно остро.

Ну, и наконец, последнее... Все производители испытуемых препаратов заявляют о некотором снижении токсичности отработавших газов. На режимах холостого хода мы замеров не делали, но на рабочих режимах картина влияния препаратов на содержание СО и СН вырисовалась достаточно ясно (рис. 6).

Из результатов заметно существенно снижение содержания СО, очевидно, явившейся следствием обеднения смеси, полученного путем добавления испытуемых препаратов. Однако по содержанию остаточных углеводородов заметного эффекта отмечено не было.

Однако по совокупности совместного воздействия на окружающую среду всего состава токсических компонент, положительное влияние октан-корректоров безусловно прослеживается.

Конечно же, проведенные испытания не вполне достаточны для предоставления полной картины влияния октан-корректоров на двигатель.

Безусловно, рост октанового числа позволяет более свободно варьировать углом опережения зажигания, составом смеси, фазами газораспределения с точки зрения их настройки на максимальную мощность двигателя. Это должно усилить эффект влияния препаратов на характеристики двигателя. Но это - отдельное большое и сложное исследование, провести которое мы могли бы при наличии реальной заинтересованности фирм-производителей октан-корректоров. Естественно, читатели журнала узнают о результатах этих испытаний...

Автор статьи: Шабанов А. Ю.,
доцент кафедры "ДВС" Санкт-Петербургского Государственного технического
университета, кандидат технических наук.